JPS639170B2 - - Google Patents
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- JPS639170B2 JPS639170B2 JP54126789A JP12678979A JPS639170B2 JP S639170 B2 JPS639170 B2 JP S639170B2 JP 54126789 A JP54126789 A JP 54126789A JP 12678979 A JP12678979 A JP 12678979A JP S639170 B2 JPS639170 B2 JP S639170B2
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は内燃機関の吸入空気量計測装置に係わ
り、特に熱線式流量センサ駆動回路に関する。
り、特に熱線式流量センサ駆動回路に関する。
一般に、熱線式空気流量センサを用いた空気流
量の測定には熱線の損失流量と空気流量（速）と
の間の非線形関係を利用したもので、特開昭47−
13557号、特開昭47−13558号の如く、ブリツジ回
路を用いたものが広く知られている。
量の測定には熱線の損失流量と空気流量（速）と
の間の非線形関係を利用したもので、特開昭47−
13557号、特開昭47−13558号の如く、ブリツジ回
路を用いたものが広く知られている。
また、上述同様にブリツジ回路を用いて定温度
駆動法による第１図の如きものも提供されてい
る。第１図において、交流電源１にスイツチ２を
介して、抵抗３，４、摺動抵抗５、熱線６によつ
て構成されるブリツジ２０が接続されており、こ
のブリツジ２０に交流電源１から交流電力が供給
される。このブリツジ２０の一端は接地されてお
り、このブリツジ２０の出力端には、差動増幅器
７が接続されている。この差動増幅器７は、ブリ
ツジ２０の平衡がくずれたときにブリツジ２０の
両端に生じる差電圧を増幅するものである。この
差動増幅器７には、ローパスフイルタ８が接続さ
れており、このローパスフイルタ８には比較器９
が接続されている。この比較器９には、パルス発
振器１０によつて発振される一定周期のパルスに
基づいてこのパルス発振器１０に接続される積分
回路１１において作られる三角波が入力するよう
に構成されている。この比較器９は、ローパスフ
イルタ８より入力されるブリツジ２０の差電圧信
号と積分回路１１からの三角波とを比較して、三
角波が差電圧信号より高い（High）ときはHigh
レベルを、三角波が差電圧信号より低い（LOW）
ときLOWレベルを出力するものである。この比
較器９には、パルス電力増幅器１２が接続されて
おり、比較器９の出力信号がこのパルス電力増幅
１２に入力される。この比較器９からの出力によ
つて時比率が決定され、この時比率に基づき、パ
ルス電力増幅器１２は、前記スイツチ２のON・
OFF信号を出力する。
駆動法による第１図の如きものも提供されてい
る。第１図において、交流電源１にスイツチ２を
介して、抵抗３，４、摺動抵抗５、熱線６によつ
て構成されるブリツジ２０が接続されており、こ
のブリツジ２０に交流電源１から交流電力が供給
される。このブリツジ２０の一端は接地されてお
り、このブリツジ２０の出力端には、差動増幅器
７が接続されている。この差動増幅器７は、ブリ
ツジ２０の平衡がくずれたときにブリツジ２０の
両端に生じる差電圧を増幅するものである。この
差動増幅器７には、ローパスフイルタ８が接続さ
れており、このローパスフイルタ８には比較器９
が接続されている。この比較器９には、パルス発
振器１０によつて発振される一定周期のパルスに
基づいてこのパルス発振器１０に接続される積分
回路１１において作られる三角波が入力するよう
に構成されている。この比較器９は、ローパスフ
イルタ８より入力されるブリツジ２０の差電圧信
号と積分回路１１からの三角波とを比較して、三
角波が差電圧信号より高い（High）ときはHigh
レベルを、三角波が差電圧信号より低い（LOW）
ときLOWレベルを出力するものである。この比
較器９には、パルス電力増幅器１２が接続されて
おり、比較器９の出力信号がこのパルス電力増幅
１２に入力される。この比較器９からの出力によ
つて時比率が決定され、この時比率に基づき、パ
ルス電力増幅器１２は、前記スイツチ２のON・
OFF信号を出力する。
このように構成される熱線式空気流量センサ
は、流れの中に置かれた熱線６及び空気の間の熱
伝達量Ｊと、質量流量Qa（正確には密度換算流
速。ここでは断面積一定とし質量流量であらわ
す）との間に、 Ｊ＝C1＋C2√ ……(1) ここで、C1＝λ・Ａ・ａ C2＝λ・Ａ・ｂ λ：熱線６・空気間の熱伝達係数 Ａ：熱線６の表面積 ａ、ｂ：定数 の関係があることを利用し、流速あるいは流量を
計測するものであり、流速計として永い歴史を有
している。
は、流れの中に置かれた熱線６及び空気の間の熱
伝達量Ｊと、質量流量Qa（正確には密度換算流
速。ここでは断面積一定とし質量流量であらわ
す）との間に、 Ｊ＝C1＋C2√ ……(1) ここで、C1＝λ・Ａ・ａ C2＝λ・Ａ・ｂ λ：熱線６・空気間の熱伝達係数 Ａ：熱線６の表面積 ａ、ｂ：定数 の関係があることを利用し、流速あるいは流量を
計測するものであり、流速計として永い歴史を有
している。
熱線６への供給電力と熱伝達量との間に平衡が
成立するとき、次の関係が成り立つ。
成立するとき、次の関係が成り立つ。
I2RH／4.2＝（C1＋C2√）（TH−Ta） ……(2)
ここで、TH：熱線６の温度
Ta：空気の温度
RH：熱線６の抵抗
Ｉ：熱線６に流れる電流
流量Qaを電流Ｉのみの関数として検出するに
は、(2)式においてTH−Ta、すなわち熱線６と周
囲の空気との温度差が一定であることを望まし
く、これはまた熱伝達係数λの変化を小さくでき
る長所があり、本発明の原理を利用した熱線式流
速計は、1950年代から空気および流体の質量流速
（流量）を計測する工業計測の分野で今日広く使
われている。TH−Taを一定に保つため具体的に
は、第１図の如く熱線６をブリツジ２０の一片に
組み込み、他の一片に同種の感温抵抗体を配し、
ブリツジ２０の平衡がとれるよう、ブリツジ２０
への印加電圧をスイツチ２をオン・オフすること
により制御するようにする。
は、(2)式においてTH−Ta、すなわち熱線６と周
囲の空気との温度差が一定であることを望まし
く、これはまた熱伝達係数λの変化を小さくでき
る長所があり、本発明の原理を利用した熱線式流
速計は、1950年代から空気および流体の質量流速
（流量）を計測する工業計測の分野で今日広く使
われている。TH−Taを一定に保つため具体的に
は、第１図の如く熱線６をブリツジ２０の一片に
組み込み、他の一片に同種の感温抵抗体を配し、
ブリツジ２０の平衡がとれるよう、ブリツジ２０
への印加電圧をスイツチ２をオン・オフすること
により制御するようにする。
このような駆動法において、供給熱量を計測す
るには電流Ｉを検出し、それを平方する必要があ
る。実際には電流Ｉを直接測定せず電圧に変換し
てからこれを測定する。更に、流量Qaを知るに
は(2)式より、熱線６の抵抗RHを乗じて平方する。
RHが一定、すなわち熱線６の温度を一定化した
場合でも電流Ｉの４乗を求める必要がある。つま
り、電流を電圧に変換して測定したとしても４乗
の項を含んでいることになる。
るには電流Ｉを検出し、それを平方する必要があ
る。実際には電流Ｉを直接測定せず電圧に変換し
てからこれを測定する。更に、流量Qaを知るに
は(2)式より、熱線６の抵抗RHを乗じて平方する。
RHが一定、すなわち熱線６の温度を一定化した
場合でも電流Ｉの４乗を求める必要がある。つま
り、電流を電圧に変換して測定したとしても４乗
の項を含んでいることになる。
このような従来の熱線式空気流量センサの駆動
法にあつては、流量信号は上述したような電流値
を含むアナログ値として検出されるため、マイク
ロプロセツサを用いたデイジタル制御系と結合す
るには何らかのアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変
換手段が必要であること、エンジンに吸入される
空気の流れは行程に同期したサイクル変動を伴
い、特に低速、高負荷時に激しく変動することと
いう欠点を有していた。
法にあつては、流量信号は上述したような電流値
を含むアナログ値として検出されるため、マイク
ロプロセツサを用いたデイジタル制御系と結合す
るには何らかのアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変
換手段が必要であること、エンジンに吸入される
空気の流れは行程に同期したサイクル変動を伴
い、特に低速、高負荷時に激しく変動することと
いう欠点を有していた。
しかも、熱線式空気流量センサの出力は流量に
対し非線形を有するため、線形化することが必要
であるが前述の如く４乗根で出力されるため線形
化することが難しく、前記のような変動が存在す
る状態で出力を平均化したり、センサの応答性を
遅らせると誤差が生じるという欠点を有してい
る。
対し非線形を有するため、線形化することが必要
であるが前述の如く４乗根で出力されるため線形
化することが難しく、前記のような変動が存在す
る状態で出力を平均化したり、センサの応答性を
遅らせると誤差が生じるという欠点を有してい
る。
本発明の目的は空気流量を熱線を流れる電流に
代り、かつ、アナログ・デジタル変換の不用なパ
ラメータを用いて計測する測定精度の良い熱線式
空気流量センサ駆動回路を提供することにある。
代り、かつ、アナログ・デジタル変換の不用なパ
ラメータを用いて計測する測定精度の良い熱線式
空気流量センサ駆動回路を提供することにある。
上記目的を達成した本発明は、流量計測用の熱
線のパルス的な定電流を供給する第１の手段と、
温度補償用の温度補償抵抗に一定電流を供給する
第２の手段と、前記第１の手段の定電流供給時の
熱線の端子間電圧をサンプルホールドする第３の
手段と、前記第３の手段のホールド値と温度補償
抵抗端子間電圧との差電圧を積分する第４の手段
と、前記第４の手段と一定周期の三角波又はのこ
ぎり波電圧とを比較して前記第１の手段の通電時
間を決める時比率を定める第５の手段を備え、前
記第５の手段によつて決められる時比率を計測す
ることにより流量を計測することを特徴とするも
のである。
線のパルス的な定電流を供給する第１の手段と、
温度補償用の温度補償抵抗に一定電流を供給する
第２の手段と、前記第１の手段の定電流供給時の
熱線の端子間電圧をサンプルホールドする第３の
手段と、前記第３の手段のホールド値と温度補償
抵抗端子間電圧との差電圧を積分する第４の手段
と、前記第４の手段と一定周期の三角波又はのこ
ぎり波電圧とを比較して前記第１の手段の通電時
間を決める時比率を定める第５の手段を備え、前
記第５の手段によつて決められる時比率を計測す
ることにより流量を計測することを特徴とするも
のである。
また、他の発明は、第２の手段の温度補償抵抗
に直列に抵抗を接続して、熱伝達係数を補償した
ものである。
に直列に抵抗を接続して、熱伝達係数を補償した
ものである。
熱線の空気流量に応じて変化する抵抗による電
圧をサンプルホールドして増幅した値と温度補償
用の抵抗の端子電圧とを比較してその差を積分
し、該積分値の電圧とのこぎり波発生装置からの
出力電圧とを比較し熱線の温度と温度補償用の抵
抗によつて検出される周囲温度との差を一定に保
つように時比率を変化させる。
圧をサンプルホールドして増幅した値と温度補償
用の抵抗の端子電圧とを比較してその差を積分
し、該積分値の電圧とのこぎり波発生装置からの
出力電圧とを比較し熱線の温度と温度補償用の抵
抗によつて検出される周囲温度との差を一定に保
つように時比率を変化させる。
この時比率は熱線に流れる電流が定電流である
ため空気流量と一定の関係を有するので時比率を
計測することにより空気流量を測定する。
ため空気流量と一定の関係を有するので時比率を
計測することにより空気流量を測定する。
以下本発明の実施例について説明する。
第２図には本発明の一実施例が示されている。
図において、一端が接地されている定電流源１０
１の他端にはスイツチ１０２を介して熱線１０３
が接続されている。この定電流源１０１は一定電
流IHをスイツチ１０２を介して熱線１０３に供給
するものである。また、熱線１０３と同じ管路に
設けられており一端が接地されている温度補償抵
抗１０４には一定電流IKを供給する定電流電源１
０５が接続されている。
図において、一端が接地されている定電流源１０
１の他端にはスイツチ１０２を介して熱線１０３
が接続されている。この定電流源１０１は一定電
流IHをスイツチ１０２を介して熱線１０３に供給
するものである。また、熱線１０３と同じ管路に
設けられており一端が接地されている温度補償抵
抗１０４には一定電流IKを供給する定電流電源１
０５が接続されている。
また、熱線１０３にはスイツチ１０６を介し抵
抗１０７が接続されており、この抵抗１０７の他
端には積分回路１０８の負入力端子が接続されて
いる。また、温度補償抵抗１０４には増幅器１０
９を介して積分回路１０８の正入力端子が接続さ
れている。この積分回路１０８は熱線１０３の端
子電圧と温度補償抵抗１０４の端子電圧の差を積
分するものであり、その出力は比較回路１１０の
負入力端子に入力するように構成されている。前
記スイツチ１０６と抵抗１０７との接続点にはバ
ツフア１１５が接続されており、このバツフア１
１５の他端はコンデンサ１１２を介して接地され
ている。
抗１０７が接続されており、この抵抗１０７の他
端には積分回路１０８の負入力端子が接続されて
いる。また、温度補償抵抗１０４には増幅器１０
９を介して積分回路１０８の正入力端子が接続さ
れている。この積分回路１０８は熱線１０３の端
子電圧と温度補償抵抗１０４の端子電圧の差を積
分するものであり、その出力は比較回路１１０の
負入力端子に入力するように構成されている。前
記スイツチ１０６と抵抗１０７との接続点にはバ
ツフア１１５が接続されており、このバツフア１
１５の他端はコンデンサ１１２を介して接地され
ている。
また、前記比較回路１１０の正入力端子にはの
こぎり波発生装置１１３が接続されており、一定
の周期を持つのこぎり波が比較回路１１０の正入
力端子に入力されるように構成されている。この
比較回路１１０は、前記積分回路１０８から出力
される出力電圧とのこぎり波発生装置１１３から
出力される出力電圧とを比較するもので、前記積
分回路１０８からの出力電圧がのこぎり波発生装
置１１３から出力されるのこぎり波よりも低い場
合に出力をHighレベルとし、積分回路１０８か
らの出力電圧がのこぎり波発生装置１１３から出
力されるのこぎり波よりも高い場合には出力を
LOWレベルにするものである。すなわち、両出
力電圧の交点で、のこぎり波がHighの間オン
（ON）しているパルス信号をこの比較回路１１
０は出力する。この比較回路１１０によつて時比
率が決定される。この比較回路１１０によつて決
定された時比率によつて前記スイツチ１０２，１
０６が駆動されるように構成されている。また、
この比較回路１１０には、マイクロコンピユータ
１１４が接続されており、比較回路１１０からの
出力信号が入力される。
こぎり波発生装置１１３が接続されており、一定
の周期を持つのこぎり波が比較回路１１０の正入
力端子に入力されるように構成されている。この
比較回路１１０は、前記積分回路１０８から出力
される出力電圧とのこぎり波発生装置１１３から
出力される出力電圧とを比較するもので、前記積
分回路１０８からの出力電圧がのこぎり波発生装
置１１３から出力されるのこぎり波よりも低い場
合に出力をHighレベルとし、積分回路１０８か
らの出力電圧がのこぎり波発生装置１１３から出
力されるのこぎり波よりも高い場合には出力を
LOWレベルにするものである。すなわち、両出
力電圧の交点で、のこぎり波がHighの間オン
（ON）しているパルス信号をこの比較回路１１
０は出力する。この比較回路１１０によつて時比
率が決定される。この比較回路１１０によつて決
定された時比率によつて前記スイツチ１０２，１
０６が駆動されるように構成されている。また、
この比較回路１１０には、マイクロコンピユータ
１１４が接続されており、比較回路１１０からの
出力信号が入力される。
このように構成されるため、いま、スイツチ１
０２をONすると、熱線１０３にパルス的な定電
流が加わる。このスイツチ１０２とスイツチ１０
６とは連動して作動するため、スイツチ１０２の
ONの際スイツチ１０６もONしており、バツフ
ア１１５を介してコンデンサ１１２に熱線１０３
の抵抗による電圧降下がサンプルホールドされ
る。このサンプル値と定電流IKに対する温度補償
抵抗１０４の端子電圧とを比較し積分して電圧を
得る。この電圧が積分回路１０８から出力されて
のこぎり波発生器１１３から出力されるのこぎり
波電圧と比較されて時比率が決まる。この時比率
によつて前記スイツチ１０２，１０６が駆動され
る。前記のこぎり波の周期が一定であるので時比
率だけが変化する。
０２をONすると、熱線１０３にパルス的な定電
流が加わる。このスイツチ１０２とスイツチ１０
６とは連動して作動するため、スイツチ１０２の
ONの際スイツチ１０６もONしており、バツフ
ア１１５を介してコンデンサ１１２に熱線１０３
の抵抗による電圧降下がサンプルホールドされ
る。このサンプル値と定電流IKに対する温度補償
抵抗１０４の端子電圧とを比較し積分して電圧を
得る。この電圧が積分回路１０８から出力されて
のこぎり波発生器１１３から出力されるのこぎり
波電圧と比較されて時比率が決まる。この時比率
によつて前記スイツチ１０２，１０６が駆動され
る。前記のこぎり波の周期が一定であるので時比
率だけが変化する。
以上の構成を有する本実施例において、いま、
空気流量が増加し、熱線１０３の損失熱量が増大
すると、熱線１０３は冷却される結果、熱線１０
３の抵抗RHが減少し、抵抗RHの電圧降下は温度
補償抵抗１０４の抵抗RKの抵抗値を下まわる。
このとき積分回路１０８の出力電圧はそれまでの
安定点より降下する結果、比較器１１０の出力パ
ルス幅は増大し、定電流IHの流通時間が増大す
る。かくて熱線１０３の供給熱量は増大し、熱線
１０３の温度の低下は防止され、一定温度に保持
される。
空気流量が増加し、熱線１０３の損失熱量が増大
すると、熱線１０３は冷却される結果、熱線１０
３の抵抗RHが減少し、抵抗RHの電圧降下は温度
補償抵抗１０４の抵抗RKの抵抗値を下まわる。
このとき積分回路１０８の出力電圧はそれまでの
安定点より降下する結果、比較器１１０の出力パ
ルス幅は増大し、定電流IHの流通時間が増大す
る。かくて熱線１０３の供給熱量は増大し、熱線
１０３の温度の低下は防止され、一定温度に保持
される。
上記の平衡条件は下記の関係で書き表わされ
る。いま、熱線１０３及び温度補償抵抗１０４を
共に同一の材料で作り、その熱線１０３の抵抗
RH及び温度補償抵抗１０４の抵抗RKの温度係数
が１次関数で近似できると仮定すると、次の関係
を得る。
る。いま、熱線１０３及び温度補償抵抗１０４を
共に同一の材料で作り、その熱線１０３の抵抗
RH及び温度補償抵抗１０４の抵抗RKの温度係数
が１次関数で近似できると仮定すると、次の関係
を得る。
RH＝RH0（１＋α・TH） ………(3)
RK＝RK0（１＋α・Ta） ………(4)
ここでRH0：TH＝０のときのRHの値
RK0：Ta＝０のときのRKの値
α：抵抗の温度係数
このとき、抵抗RHの供給電力は(3)式の抵抗と
流れるパルス電流iHの実効値IHrmsの平方の積で
表わされる。iHrmsは次式で示される。
流れるパルス電流iHの実効値IHrmsの平方の積で
表わされる。iHrmsは次式で示される。
ここでｔ：パルス電流の駆動周期
t1：パルス電流の通流時間
Ｄ：パルス電流の通流時比率
なお、第１図に示す従来例では交流電源であ
り、熱線の抵抗RHが変化するのに対応して電流iH
が変化するため、実効値iHrmsと時比率Ｄの間に
は(5)式のような関係は成立しない。このため本発
明の場合は時比率Ｄを測定することにより熱線の
実効電流iHrmsを得ることができるが従来例では
時比率Ｄと熱線の実効電流iHrmsの間に一定の関
係が成立しないため時比率Ｄからでは実効電流iH
rmsを得ることができない。またこの時比率Ｄは
デイジタル的に計測できるので、マイクロプロセ
ツサを用いたデイジタル系へアナログ・デジタル
変換器を介すことなく直接入力できる。
り、熱線の抵抗RHが変化するのに対応して電流iH
が変化するため、実効値iHrmsと時比率Ｄの間に
は(5)式のような関係は成立しない。このため本発
明の場合は時比率Ｄを測定することにより熱線の
実効電流iHrmsを得ることができるが従来例では
時比率Ｄと熱線の実効電流iHrmsの間に一定の関
係が成立しないため時比率Ｄからでは実効電流iH
rmsを得ることができない。またこの時比率Ｄは
デイジタル的に計測できるので、マイクロプロセ
ツサを用いたデイジタル系へアナログ・デジタル
変換器を介すことなく直接入力できる。
したがつて、供給電力WHは次のとおりとなる。
WH＝RH・i2 Hrms
＝RH0（１＋αTH）・IH 2D ……(6)
また、熱線１０３の電圧降下、及び温度補償抵
抗１０４の電圧降下を増幅した値は上記したよう
に平衡するから、 RH0（１＋αTH）・IH＝Ｋ・RK0（１＋αTa）IK
………(7) ここで、Ｋ：温度補償抵抗１０４の電圧降下を
増幅する増幅器１０９の増幅率 したがつて、次の関係が得られる。
抗１０４の電圧降下を増幅した値は上記したよう
に平衡するから、 RH0（１＋αTH）・IH＝Ｋ・RK0（１＋αTa）IK
………(7) ここで、Ｋ：温度補償抵抗１０４の電圧降下を
増幅する増幅器１０９の増幅率 したがつて、次の関係が得られる。
TH−Ta＝１／α（１−RH0・IH／Ｋ・RK0・IK）（１＋
αTH） ＝１／α（Ｋ・RK0・IK／RH0・IH−１）（１＋αTa） ………(8) (6)式及び(8)式を(2)式に代入すると、 RH0（１＋αTH）・I2 H・Ｄ／4.2 ＝（C1＋C2√）・１／α（１−RH0・IH／Ｋ・RK0
・IK） （１＋αTH） ……(9) Ｄ＝4.2／RH0・I2 H・α（１−RH0・IH／Ｋ・RK0・IK
） （C1＋C2√） ＝k1＋k2√ ……(10) ここで k1＝4.2／RH0・I2 H・α（１−RH0・IH／Ｋ・RK0・IK
）・C1 k2＝4.2／RH0・I2 Hα（１−RH0・IH／KRK0・IK）・C2 となる。RH0、RK0、IH、IK、Ｋ、C1、C2はともに
定数であるから、k1、k2は定数であり、パルス電
流の電流時比率Ｄは空気流量Qaの平方根の１次
関数で表わされ、周囲温度等に無関係となる。こ
のようにして時比率Ｄを計測することにより空気
流量を計量することができる。
αTH） ＝１／α（Ｋ・RK0・IK／RH0・IH−１）（１＋αTa） ………(8) (6)式及び(8)式を(2)式に代入すると、 RH0（１＋αTH）・I2 H・Ｄ／4.2 ＝（C1＋C2√）・１／α（１−RH0・IH／Ｋ・RK0
・IK） （１＋αTH） ……(9) Ｄ＝4.2／RH0・I2 H・α（１−RH0・IH／Ｋ・RK0・IK
） （C1＋C2√） ＝k1＋k2√ ……(10) ここで k1＝4.2／RH0・I2 H・α（１−RH0・IH／Ｋ・RK0・IK
）・C1 k2＝4.2／RH0・I2 Hα（１−RH0・IH／KRK0・IK）・C2 となる。RH0、RK0、IH、IK、Ｋ、C1、C2はともに
定数であるから、k1、k2は定数であり、パルス電
流の電流時比率Ｄは空気流量Qaの平方根の１次
関数で表わされ、周囲温度等に無関係となる。こ
のようにして時比率Ｄを計測することにより空気
流量を計量することができる。
このように、空気流量Qaの平方根の一次関数
として通流時比率Ｄが求められるため、空気流量
Qaを求めるためには２乗すればよい。この２乗
演算はマイクロコンピユータ１１４において行わ
れる。
として通流時比率Ｄが求められるため、空気流量
Qaを求めるためには２乗すればよい。この２乗
演算はマイクロコンピユータ１１４において行わ
れる。
したがつて、本実施例によれば、流量信号が時
比率として検出されこの時比率Ｄはデイジタル的
に計測できるるため、マイクロプロセツサを用い
たデイジタル制御系と結合するに何らＡ／Ｄ変換
等の変換手段を必要としない。
比率として検出されこの時比率Ｄはデイジタル的
に計測できるるため、マイクロプロセツサを用い
たデイジタル制御系と結合するに何らＡ／Ｄ変換
等の変換手段を必要としない。
また、本実施例によれば、熱線１０３と温度補
償抵抗１０４を同一の大きさの抵抗を用いること
ができ生産性がよく、しかも、定電流源をちがえ
て温度補償用抵抗は小さい定電流源を用いるため
自己発熱といつた現象を起すことがない。
償抵抗１０４を同一の大きさの抵抗を用いること
ができ生産性がよく、しかも、定電流源をちがえ
て温度補償用抵抗は小さい定電流源を用いるため
自己発熱といつた現象を起すことがない。
また、第２図に示す実施例に基づく時比率と空
気流量Qaとの関係の空気温度が異る場合の特性
図が第３図に示されている。図において、Ａは、
空気温度２８℃のときの特性、Ｂは空気温度48℃
のときの特性、Ｃは空気温度68℃の場合の特性を
それぞれ示したものである。このように同じ空気
流量であつても異る値を示すのは、熱伝達係数が
温度依存性を有するためである。
気流量Qaとの関係の空気温度が異る場合の特性
図が第３図に示されている。図において、Ａは、
空気温度２８℃のときの特性、Ｂは空気温度48℃
のときの特性、Ｃは空気温度68℃の場合の特性を
それぞれ示したものである。このように同じ空気
流量であつても異る値を示すのは、熱伝達係数が
温度依存性を有するためである。
この温度依存性を補償したのが第４図図示回路
である。第４図に示す回路が、第２図に示す回路
と異る点は、温度補償抵抗１０４に直列に抵抗
RSを挿入接続した点である。
である。第４図に示す回路が、第２図に示す回路
と異る点は、温度補償抵抗１０４に直列に抵抗
RSを挿入接続した点である。
このように抵抗RSを温度補償抵抗１０４に直
列に接続したことによる効果について検討してみ
る。
列に接続したことによる効果について検討してみ
る。
まず、前記(10)式において、
Ｍ＝１／RH0・α（１−RH0・IH／Ｋ・RK0・IK）……(
11) とおくと、k1、k2は、 k1＝4.2／I2 H・Ｍ・C1 ……(12) k2＝4.2／I2 H・Ｍ・C2 ……(13) となる。ところで温度補償抵抗１０４に抵抗RS
を直列接続すると、上記Ｍは、次式のようにな
る。
11) とおくと、k1、k2は、 k1＝4.2／I2 H・Ｍ・C1 ……(12) k2＝4.2／I2 H・Ｍ・C2 ……(13) となる。ところで温度補償抵抗１０４に抵抗RS
を直列接続すると、上記Ｍは、次式のようにな
る。
Ｍ＝１／RHO・α〔１−RHO・Ｉ／Ｋ・RKO・IK｛１−
１１＋RKO／RS（１＋αTa）｝〕……(14) ただし、Rsは抵抗RSの抵抗値 すなわち、直列抗RSの接続によりＭは空気温
度Taに対して負の温度係数を持つことになる。
したがつて、Taに対し正の温度係数を持つ熱伝
達係数を補償することができる。
１１＋RKO／RS（１＋αTa）｝〕……(14) ただし、Rsは抵抗RSの抵抗値 すなわち、直列抗RSの接続によりＭは空気温
度Taに対して負の温度係数を持つことになる。
したがつて、Taに対し正の温度係数を持つ熱伝
達係数を補償することができる。
以上、説明したように、本発明によれば、熱線
に定電流を印加し、この通電時間を時比率でデイ
ジタル的に計測して、空気流量を精度を良く測定
することができる。
に定電流を印加し、この通電時間を時比率でデイ
ジタル的に計測して、空気流量を精度を良く測定
することができる。
第１図は従来の熱線式流量センサ駆動回路、第
２図は本発明の実施例を示す回路図、第３図は第
２図図示実施例の流量計測特性図、第４図は、本
発明の他の実施例を示す回路図である。 １０１，１０５…定電流源、１０２，１０６…
スイツチ、１０３…熱線、１０４…温度補償抵
抗、１０８…積分回路、１０９…増幅器、１１０
…比較回路、１１２…コンデンサ、１１３…のこ
ぎり波発生器、１１４…マイクロコンピユータ。
２図は本発明の実施例を示す回路図、第３図は第
２図図示実施例の流量計測特性図、第４図は、本
発明の他の実施例を示す回路図である。 １０１，１０５…定電流源、１０２，１０６…
スイツチ、１０３…熱線、１０４…温度補償抵
抗、１０８…積分回路、１０９…増幅器、１１０
…比較回路、１１２…コンデンサ、１１３…のこ
ぎり波発生器、１１４…マイクロコンピユータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 流量計測用の熱線にパルス的な定電流を供給
する第１の手段と、温度補償用の温度補償抵抗に
一定電流を供給する第２の手段と、前記第１の手
段の定電流供給時の熱線の端子間電圧をサンプル
ホールドする第３の手段と、前記第３の手段のホ
ールド値と温度補償抵抗端子間電圧との差電圧を
積分する第４の手段と、前記第４の手段と一定周
期の三角波又はのこぎり波電圧とを比較して前記
第１の手段の通電時間を決める時比率を定める第
５の手段を備え、前記第５の手段によつて決めら
れる時比率を計測することにより流量を計測する
ことを特徴とする熱線式流量センサ駆動回路。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記第１の
手段の熱線と、上記第２の手段の温度補償抵抗と
を同一素子とし、上記第１の手段と上記第２の手
段とは異なる定電流源としたことを特徴とする熱
線式流量センサ駆動回路。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項において、
上記第３の手段は、バツフアを介したコンデンサ
によつて構成したことを特徴とする熱線式流量セ
ンサ駆動回路。 ４ 流量計測用の熱線にパルス的な定電流を供給
する第１の手段と、温度補償用の温度補償抵抗に
一定電流を供給する第２の手段と、前記第１の手
段の定電流供給時の熱線の端子間電圧をサンプル
ホールドする第３の手段と、前記第３の手段のホ
ールド値と温度補償抵抗端子間電圧との差電圧を
積分する第４の手段と、前記第４の手段と一定周
期の三角波又はのこぎり波電圧とを比較して前記
第１の手段の供給時間を決める時比率を定める第
５の手段と、上記第２の手段の温度補償抵抗に直
列に接続した抵抗とからなることを特徴とする熱
線式流量センサ駆動回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12678979A JPS5651619A (en) | 1979-10-03 | 1979-10-03 | Hot-wire flow sensor driving circuit |
| US06/192,994 US4334186A (en) | 1979-10-03 | 1980-10-02 | Apparatus for driving hot-wire type flow sensor |
| DE3037340A DE3037340C2 (de) | 1979-10-03 | 1980-10-02 | Treiber für Hitzdraht-Luftmengenmesser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12678979A JPS5651619A (en) | 1979-10-03 | 1979-10-03 | Hot-wire flow sensor driving circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5651619A JPS5651619A (en) | 1981-05-09 |
| JPS639170B2 true JPS639170B2 (ja) | 1988-02-26 |
Family
ID=14943971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12678979A Granted JPS5651619A (en) | 1979-10-03 | 1979-10-03 | Hot-wire flow sensor driving circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5651619A (ja) |
-
1979
- 1979-10-03 JP JP12678979A patent/JPS5651619A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5651619A (en) | 1981-05-09 |
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