KR0172449B1

KR0172449B1 - 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR0172449B1
Application number: KR1019900018562A
Authority: KR
Inventors: 요셉 클라인한즈
Original assignee: 랄프 베렌스;위르겐 프리이드만; 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1999-03-30
Also published as: JPH03172716A; JP2883702B2; US5193388A; DE3938286A1; KR910010158A; DE3938286C2

Abstract

본 발명은 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 검출 방법 및 장치, 더욱 상세하게는 유체의 유량을 검출하는 측정저항, 특히 자동차의 내연기관에 사용되는 공기량 측정기의 열선 또는 열박막에 흐르는 전류를 온·오프 제어함으로서 유체의 온도보다 높은 동작 온도에 가열되는 측정저항의 온도 제어 방법 및 장치이다.

Description

유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 방법 및 장치

제1도는 유량 측정기의 측정저항의 온도 제어 장치의 원리를 나타내는 회로도.

제2도는 3차원 맵값을 나타내는 그래프도.

제3도는 다른 실시예에 의한 회로 구성을 나타내는 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 브릿지 회로 2,3 : 분압기

6,7 : 전압 취출단자 10 : 제어 회로

11 : 마이크로 제어기 21 : 제1포트

23 : 제2포트 RH : 가열저항

RS : 측정저항

본 발명은 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 검출 방법 및 장치, 더욱 상세하게는 유체의 유량을 검출하는 측정저항, 특히 자동차의 내연기관에 사용되는 공기량 측정기의 열선 또는 열박막에 흐르는 전류를 온·오프 제어함으로 유체의 온도보다 높은 동작 온도에 가열되는 측정저항의 온도 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

자동차 기술에서, 공기량 측정기에서 온도 제어되는 측정저항, 특히 열선 또는 열박막을 사용하여 내연기관의 흡기량의 검출이 행하여지고 있다. 흡입된 공기류는 가열된 열선을 통과한다. 측정저항은 전기적인 브릿지 회로의 일부를 구성하고 있다. 측정저항은 전류를 온·오프 제어함으로서 일정의 동작 온도(측정온도)로 유지된다. 이 원리에 의하여 필요하게 되는 가열 전류에 의하여 엔진에 흡기된 공기 유량을 구할 수 있고, 공기 유량에 상당하는 데이터가 제어 장치에 입력되어 내연 기관이 최적인 동작점으로 조절된다.

공기 유량을 검출하는 측정저항을 온도 제어하는 종래의 방법에서는 사용되는 전원 전압(자동차의 전원 전압, 밧테리 전압)이 전압 안정화 회로에 입력되고, 안정화된 전압에 의하여 온·오프 구동이 행하여진다. 안정화된 전압에 의하여 온·오프 구동이 행하여진다. 안정화된 전압은 구동 전압보다 낮으므로, 내연 기관의 시동후, 비교적 장시간이 경과하지 않으면 측정저항이 동작 온도에 달하지 않는다. 특히 예를 들면 밧테리내지 전원 전압이 소모에 의하여 저하한 경우에도 문제가 생긴다는 것은 전압 안정화 회로를 입력 전압과 출력 전압 사이에 충분한 전위차가 있는 경우 밖에 완벽하게 작동하지 않기 때문이다.

본 발명은 상술의 종래 결점을 해결하기 위하여 된 것이고, 전원 전압이 불안정 내지 불충분하여도 유체의 유량을 정확하게 구할 수 있는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 방법 및 장치를 제공하는 것을 그과제로 한다.

상기의 과제는 본 발명의 방법에서는 청구항 제1항 기재의 특징에 의하여 해결되고, 본 발명 장치에서는 청구항 제4항 기재의 특징에 의하여 해결된다.

청구의 범위 제1항 기재의 특징을 가지는 본 발명의 방법에서는 온·오프 제어된 가열 전압의 크기를 펄스 듀티비를 정할 때에 고려할 수 있다는 잇점이 있다. 전원 전압의 상태에 의하여 예를 들면 비교적 큰 가열 전압이 사용 가능한 경우에는 작은 펄스 듀티비를 사용하여 온·오프 제어가 행하여진다. 전원 전압의 저하하고, 또는 비교적 작은 전원 전압 밖에 사용할 수 없는 경우에는 그것에 따라 펄스 듀티비를 조절할 수 있다.

본 발명에서는 펄스 듀티비는 펄스 기술로서 통상 사용되도록 펄스 기간의 주기에 대하는 비(충격 계수의 것)를 의미한다. 펄스 듀티도(펄스 듀티비의 역수)를 사용하는 경우에는 펄스 듀티도는 가열 전압이 증대함에 따라 증대된다. 공지의 기술에 비교하여, 본 발명의 방법에 필요한 비용은 삭감된다는 것을 가열 전압용에 전압을 안정화하는 것이 필요하지 않기 때문이다. 통상 공급되는 실제의 최대 가열 전압을 사용할 수 있으므로, 그것에 따라 큰 전위가 얻어지고, 측정저항을 매우 신속하게 동작온도에 달한다. 공지의 장치에서는 전압의 급락에 의하여 가열 전압의 전압 안정화를 보증할 수 없게되면 항시 측정 오차가 발생하여 있었지만, 본 발명에서는 전원 전압이 변동하여도 측정 오차는 발생하지 않게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 가열전압으로서 제어 가능한 전기적 스위칭 소자를 거쳐 공급되는 전원 전압이 사용된다. 이미 설명했듯이, 전원 전압은 상술의 자동차의 전원 전압(밧테리 전압)으로 할 수 있다.

본 발명은 유체의 유량을 검출하는 측정저항, 특히 자동차의 내연기관에 사용되는 공기량 측정기의 열선 또는 열박막에 흐르는 전류를 온·오프 제어함으로서 유체의 온도보다 높은 동작 온도에 가열되는 측정저항의 온도 제어 장치에 관한 것이고, 스위칭 소자를 온·오프하는 제어 회로에 의하여, 각각 실제로 공급되는 가열 전압의 크기에 따른 펄스 듀티비가 얻어진다.

제어회로는 특히 마이크로 제어기에 의하여 형성할 수 있다.

바람직한 실시예에 의하면, 브릿지 회로가 설치되어 있으며, 브릿지 회로로는 분압기로서 형성된 2개의 브릿지 분기로에서 되고, 2개의 브릿지 분기로의 한쪽에 측정 저항이 접속된다. 유체의 유량이 변화하면, 그것에 의하여 동작 온도에 유지되어 있던 측정저항의 냉각 효과에 변화가 발생한다. 따라서 저항치가 변화하고, 그것에 의하여 브릿지 회로에 이조가 발생한다. 브릿지의 이조에 의하여 조절기에 제어 편차가 발생하고, 조절기는 가열 전압의 크기에 따라 펄스 듀티비를 변화시켜, 측정저항에 소정의 동작 온도가 얻어지도록 한다. 따라서 펄스 듀티비는 가열 전압의 크기를 정하게 되고, 그것에 의하여 유체의 유량을 구하는 것이 가능하게 된다.

바람직한 것은 스위칭 소자에 의하여 구동되고, 측정저항과 전열 접촉하는 가열저항이 설치된다. 또는 측정저항 자체에 온·오프되는 전류를 흐르고 그 전류에 의한 가열에 의하여 측정저항을 동작 온도로 하도록 브릿지 회로를 구성하는 것도 가능하다.

측정저항을 가열하는 가열저항이 설치되어 있는 경우에는 전압 안정화 회로를 설치하여 브릿지 회로에 안정화 한 전압을 공급할 수 있다. 전압 안정화 회로에 마이크로 제어기를 접속하는 것도 가능하다.

실제로 공급되는 가열 전압의 크기를 검출하기 위하여, 스위칭 소자의 출력이 마이크로 제어기의 제1포트에 접속되어 있다. 이와같이 함으로서 전원 전압의 전압 변동뿐만 아니라, 스위칭 소자의 허용 오차도 고려할 수 있다. 스위칭 소자는 바람직한 것은 트랜지스터로서 형성되어 있으며, 그 베이스는 마이크로 제어기의 제2포트에 접속되어 있다. 제2포트에 의하여 트랜지스터의 구동이 행하여진다.

이미 설명했듯이, 측정저항의 동작 온도의 조절은 조절기에 의하여 행하여진다. 마이크로 제어기의 계산 부담을 경감하기 위하여, 바람직한 실시예에 의하면, 톱니파 발생기가 설치되어 있으며, 그 톱니파 전압이 비교기에 입력되어 브릿지 전압과 비교되고, 일치가 얻어진 경우에는 스위칭 소자의 작동이 행하여진다. 마이크로 제어기는 톱니파 발생기의 적어도 일부를 구성하고 있다. 그러나 그 계산 용량은 브릿지 전압을 처리하여 유체의 유량을 검출하는데 거의 사용되어 버린다.

따라서 톱니파 전압의 형성에 마이크로 제어기를 사용하지 않으면, 조절기 단독으로, 즉 마이크로 제어기의 지원없이 동작 온도를 조절할 수 있다. 톱니파 전압은 경사로 상승하는 측면을 가짐으로, 브릿지 전압의 변화에 따라 일치점도 변화하고, 그것에 의하여 펄스 듀티비를 조절할 수 있다. 펄스 듀티비는 가열 전압의 크기에도 관계한다. 그 때문에 가열 전압이 마이크로 제어기에 입력되어 마이크로 제어기가 가열 전압을 처리하여 그 처리결과에 따라 톱니파 전압을 변화시킨다. 톱니파 전압은 그 진폭 및/또는 주파수 및/또는 형상에 관하여 변화된다.

다음에 도면을 사용하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도에는 유체의 유량을 검출하는 측정저항(RS)의 온도 제어를 행하는 회로 장치가 도시되어 있다. 측정저항(RS)은 열박막 또는 열선식의 공기량 측정기의 열박막 또는 열선이다. 측정저항은 가열 저항(RH)과 열적으로 접촉하고 있으며, 예를 들면 자동차의 내연 기관의 공기유량()을 검출하는데 사용된다. 측정저항(RS)은 내연기관의 흡기관의 특히 조리개 밸브의 영역에 배치되어 있다.

온도 측정에 사용되는 측정저항(RS)은 2개의 분압기(2)와 (3)에서 형성된 브릿지 회로(1)의 일부를 구성하고 있다. 분압기(2)에는 측정저항(RS)과 가변저항(R1)이 설치되어 있다. 분압기(3)는 감온 저항(RK)과 그것에 직렬로 접속된 저항(R2)에서 형성되어 있다. 2개의 분압기(2)와 (3)는 접속점(4)과 (5)에서 서로 접속되어, 브릿지 회로(1)를 형성하고 있다. 브릿지 회로의 전압 취출단자(6)와 (7)는 도선(8)과 (9)을 거쳐 마이크로 제어기(11)로서 형성된 제어회로(10)에 접속되어 있다. 전압 취출단자(6)에 접속되어 있는 도선(8)에서는 측정 전압(US)을 취출할 수 있다. 전압 취출 단자(6)는 측정저항(RS)과 저항(R1)의 접속점을 형성하고 있다. 전압 취출 단자(7)는 저항(RK)과 (R2) 사이에 설치되어 있으며, 도선(9)에 접속되고, 도선(9)에는 기준 전압(UK)이 발생한다. 도선(8)은 마이크로 제어기(11)의 단자(12)에 접속되어 있으며, 도선(9)은 단자(13)에 접속되어 있다. 전압 취출 단자(6)와 (7)의 사이에는 브릿지 전압(UBr)이 발생하고, 이 전압이 단자(12)와 (13)를 거쳐 마이크로 제어기(11)에 입력되어 처리된다.

제1도의 회로 장치는 전원 전압(자동차의 공급 전압)으로 구동된다. 따라서 이 경우의 전원 전압은 자동차 밧테리의 밧테리 전압(UB)이다. 밧테리 전압(UB)은 전압 안정화 회로(14)에 공급되어, 동 회로의 출력(15)에는 안정화된(UStab)이 나타낸다. 안정화된 전압은 도선(16)을 거쳐 브릿지 회로(1)의 단자(4)에 공급된다. 단자(5)는 어스(17)와 접속되어 있으며, 밧테리의 다른 극도어스(17)에 접속되어 있다. 전압 안정화 회로는 마이크로 제어기(11)에도 급전을 행한다.

전기적인 스위칭 소자(18)가 밧테리 전압(UB) 및 도선(19)을 거쳐 가열저항(RH)에 접속되어 있으며, 가열저항의 다른쪽 단자는 어스(17)에 접속되어 있다. 가열저항(RH)은 이미 설명했듯이, 측정저항(RS)에 대하여 전열 접촉하고 있다. 가열저항(RH)에 흐르는 전류에 의하여 공기유량()이 구하여진다. 스위칭 소자(18)는 트랜지스타(T1)로서 형성되어 있으며 그에 미터는 밧테리 전압(UB)과 접속되고, 콜렉터는 도선(19)과 접속되어 있다. 콜렉터는 도선(20)을 거쳐 마이크로 제어기(11)의 제이 포트(21)와 접속되어 있다. 트랜지스타(T1)의 베이스는 도선(22)을 거쳐 마이크로 제어기(11)의 제2포트(23)와 접속되어 있다. 마이크로 제어기(11)에는 도선(20)을 거쳐 가열전압(UH)이 입력된다. 마이크로 제어기의 제2포트(23)에는 펄스 듀티비(β)가 출력되고, 도선(22)을 거쳐 트랜지스타(T1)의 베이스를 구동한다.

측정저항(RS)은 가열저항(RH)과 감은 저항(RK)과 함께 내연기관의 흡기관내에 배치되어 있다. 흡기관은 점선(24)으로 둘러싸여 나타내고 있다. 각각 공기유량에 따라 측정저항(RS)이 냉각될 때마다, 가열저항(RH)에 의하여 가열되어 측정저항은 일정의 동작 온도로 유지된다. 예를 들면 공기 유량이 증가하면, 후술하는 조절기를 거쳐 가열저항(RH)의 가열 전력이 증대되어 동작온도로 유지된다. 감은 저항(RK)도 공기류내에 배치되어 있으므로 이 저항이 주위온도(Qu)를 취하고 브릿지 회로(1)의 온도 보상을 행한다. 마이크로 제어기(11)의 출력(25)에는 공기유량()에 상당하는 신호가 나타난다.

다음에 제1도의 회로 장치의 기능을 설명한다.

내연기관의 흡기관내의 공기유량()의 변화에 의하여 냉각 효과가 다름으로서 측정저항(RS)의 저항치가 변화한다. 이 변화에 의하여 분압기(2)의 분압비가 변화함으로, 그것에 따른 측정전압(US)이 발생한다. 흡기류의 온도에 변화가 생기는 경우에는 감온 저항(RK)이 응답하고, 그것에 의하여 기준 전압(UK)의 보정이 행하여진다. 이하에서는 주위 온도(Qu)가 일정하게 한다. 이 경우, 공기유량()의 변화에 의하여 브릿지의 이조가 생김으로서 브릿지 전압(UBr)이 변화한다. 브릿지 전압(UBr)은 마이크로 제어기(11)에서 처리된다. 처리의 결과로서 출력(25)에서 공기유량()이 취출된다.

이 공기유량()이 내연기관의 제어장치에 입력되어, 각각의 주행 상태에서 최적의 구동점의 산출에 사용된다. 측정저항(RS)의 변화에 의하여 초래된 브릿지 이조의 후에 측정저항(RS)을 동작 온도로 돌아감으로, 브릿지 전압(UBr)이 마이크로 제어기(11)에 의하여 처리되어 클럭 펄스가 형성된다. 이 클럭 펄스는 제2포트(23)에 출력되고, 도선(22)을 거쳐 트랜지스타(T1)를 작동시킨다. 따라서 가열저항(RH)의 온·오프 구동이 행하여진다. 가열저항(RH)은 소정 기간 높은 전력이고, 따라서 높은 온도로 가열되고, 측정저항(RS)은 동작온도로 되어, 이 온도에서 브릿지가 평형한다.

본 발명에 의하면, 클럭 펄스의 듀티비는 가열 전압(UH)의 크기에 의하여 조절된다. 가열저항(RH)에 인가되는 가열 전압(UH)으로서 트랜지스타(T1)의 콜렉터, 에미터 간의 전압 강하분만큼 감소한 밧테리 전압(UB)이 사용된다. 상기의 전압 강하는 포화 전압(USat)이라 부른다. 각각 실제로 공급되는 가열 전압(UH)에 관한 데이터는 마이크로 제어기(11)의 제1포트(21)를 거쳐 얻어진다.

다음에 제1도에 나타내는 회로의 기능을 더욱 상세하게 설명한다.

가열저항(RH)에는 트랜지스타(T1)에 의하여 가열전압(UH)이 공급된다. 이 가열 전압은 다음식으로 나타낸다.

UH=UB-USat

또한, 트랜지스타(T1)의 온·오프 제어는 펄스 듀티비(β)에 따라 행하여지고, 이 펄스 듀티비(β)는 마이크로 제어기(11)의 제2포트(23)에서 출력된다. 따라서 가열저항(RH)에서 얻어지는 전력(PH)은 다음과 같이 된다.

PH=β(UH²/RH) (1)

그것에 의하여 가열저항(RH)에 열이 발생하고, 이 열량이 통과하는 공기유량()에 의하여 제외된다.

정상 상태에서는 다음의 식이 성립한다.

β(UH²/RH)=g(m).TUH (2)

또한, g()는 공기유량의 관수치, TUH는 가열저항의 온도를 나타낸다. (2)식은 이른바 킹의 공식이다.

가열저항의 온도가 일정한 경우에는 가열저항(RH)의 저항치도 일정의 값을 가진다. 따라서 다음의 식이 성립한다.

RH=RH₂₀[1+αH.TUH] (3)

또한, RH20는 가열저항(RH)의 20℃에 있어서 저항치이고, H는 20℃에 관한 RH의 온도 계수를 나타낸다. 마이크로 제어기(11)에서 가열 전압(UH)의 크기를 구하면, 펄스 듀티비(β)에서 공기유량()을 구할 수 있다. 펄스 듀티비(β)에 관하여는 다음식이 해당된다.

){(TUH.RH)/UH²} (4)

식(4)에서 분수부분은 알 수 있으므로, 펄스 듀티비(β)에서 공기유량()을 구할수 있다.

가열저항의 온도(TUH)는 다음과 같이하여 일정하게 유지된다.

측정저항(RS)은 가열저항(RH)과 긴밀하게 열접촉하고 있다. 따라서 다음식이 얻어진다.

TUS=K₀.TUH (5)

따라서 측정저항의 온도(TUS)는 계수(KO)를 거쳐 가열저항의 온도(TUH)와 관련 부착된다.

측정저항(RS)에 대하여는 가열저항(RH)의 경우와 마찬가지로, 다음식이 적합하다.

RS=RS₂₀[1+αS.TUS] (6)

또한, RS₂₀20℃일때의 측정저항의 저항치이고, αS는 측정저항(RS)의 온도 계수이다.

브릿지 회로(1)에서 측정저항(RS)은 감온저항(RK) 및 저항(R1)과 (R2)과 함께 배치되어 있으므로, 기준 전압(UK) 및 측정 전압(US)에 대하여 다음식이 성립한다.

UK={RK/(RK+R2)}UStab (7)

US={RS/(RS+R1)}UStab (8)

전압(UK)과 (US)은 마이크로 제어기(11)에서 처리된다. 마이크로 제어기는 소프트웨어를 거쳐 펄스 듀티비(β)를 제어하여 기존 전압(UK)이 측정 전압(US)과 같게 되도록 한다. 그 경우에는 다음의 식이 성립한다.

RS={RK/R2}R1=일정 (9)

단, 주위온도(흡기 온도에 상당한다)는 일정하게 한다.

이것에서, 측정저항(RS)의 온도(TUS) 및 가열저항(RH)의 온도(TUH)는 흡기 온도가 일정하면 일정함을 알수 있다.

마이크로 제어기(11)에서는 다음과 같은 처리가 행하여진다. 기준 전압(UK), 측정 전압(US) 및 가열전압(UH)이 아나로그에서 디지탈로 변환되고, 다음식이 얻어진다.

UK={RK/(RK+R2)}UStab 내지 NK={UK/UStab}N={RK/(RK+R2)}N (10)

US={RS/(RS+R1)}UStab 내지 NS={US/UStab}N={RS/(RS+R1)}N (11)

단, NK와 NS는 비트수이고, N는 최대의 비트수이다. 이것은 2의 누승에 의하여 결정된다.

따라서 다음의 식이 성립한다.

N=2 의 X 승

또한, X 는 정의 정수이다. X=8 이면 N=256으로 된다.

이상의 설명에서 알 수 있듯이, 정상 상태에서는 NO=NS-NK가 「0」으로 되도록 제어가 행하여 진다. 동작 온도에서의 벗어남은 다음과 같이 정의된다.

△ND=△NS-△NK=N{R1/(RS+R1)²}△RS=N{R1 RS20/(RS+R1)²}.αS.△TUS (12)

(5)식을 사용하여 대입하면,

TUH={(RS+R1)²/(R1.RS 20)}.{1/(KO.αS)}{△ND/N} (13)

(4)식에서 다음의 식이 얻어진다.

, UH).TUH [1+αH.TUH] (14)

또한, K는 계수이다. 공기유량()과 가열전압(UH)이 일정하고, 가열저항의 온도(TUH)만이 변화하는 경우에는

, UH) {△TUH[1+αH.TUH]+TUH.αH.TUH}=K( .UH)[1+2αH.TUH]△TUH (15)로 되고, (14)에서 할당하면

△β=β{1+2αH.TUH)/(1+αH.TUH)}.{△TUH/TUH} (16)

으로 된다.

(13)식을 사용하면 다음과 같이된다.

△β={1+2αH.TUH)/(1+αH.TUH)}.{1/(KOαSTUS)}{(RS+R1)²/(R1.RS₂₀)}.{△ND/N}=K.β.(△N/N) (17)

이것에 의하여 다음의 제어식이 얻어진다.

△β/β=K.(△N/N)

이(17)식은 펄스 듀티비(β)에 관한 제어 신호를 나타내고 있다. 다음의 식이 성립한다.

βN+1=βN+△β

β는 소정의 기간에 있어서 펄스 듀티비 이다라고 생각됨으로, βN+1은 다음 기간의 펄스 듀티비를 나타낸다. 따라서 다음의 식이 성립한다.

βN+1=βN+K.βN.(△N/N)

βN+1+βN{1+K.(△ND/N)} (18)

이것은 반복 계산식이고 마이크로 제어기(11)의 소프트 웨어에 의하여 쉽게 실현할 수 있다. 식(4)에서 공기유량()을 얻기 위하여, 감온 저항(RK)을 사용하여 다음과 같이 되도록, 온도 보상이 행하여진다.

)=g( ).TUH.RH=f(Qu) (19)

단 f()은 공기유량()에 관계하는 관수를 나타낸다. f(Qu)에 대하여도 마찬가지이다.

그 경우에는 다음식이 성립한다.

)=βN+1.UH2 (20)

펄스 전압(UH)의 아나로그/디지탈 변환의 결과로서 다음식이 얻어진다.

NH=(UH/UStab).N (21)

따라서 다음식이 얻어진다.

)=βN+1{(NH/N)UStab}²= K1.βN+1.NH²(22)

이들의 관계는 제2도에 나타내는 맵값 데이터를 사용하면 가장 양호하게 처리할 수 있고, 이 맵값 데이터에 의하여 관수 f()의 선형화를 행하는 것도 가능하다.

마이크로 제어기(11)에서 아나로그 전압, 주파수, 비트워드 등으로서 출력시킬 수 있다.

제3도에는 본 발명의 다른 실시예가 나타내어 있으며, 동 실시예에서 온도 제어는 마이크로 제어기(11)를 거쳐 행하여지지 않으므로, 계산의 부담이 감소한다. 그것에 의하여 제어 속도도 향상한다. 제1도에 나타내는 실시예와 비교하여 동일의 부분에는 동일의 참조 부호가 부착되어 있다. 밧테리 전압(UB)은 제1도에 나타내는 실시예의 경우와 마찬가지로, 트랜지스타(T1)의 에미터에 공급되고, 트랜지스타(T1)의 콜렉터는 가열저항(RH)에 접속되어 있다. 트랜지스타(T1)의 에미터와 베이스 사이에는 저항(R3)이 접속되어 있다. 밧테리 전압(UB)은 전압 안정화 회로(14)에도 급전을 행한다. 전압 안정화 회로의 출력에는 안정화된 전압(UStab)가 발생하고, 그것이 마이크로 제어기(11)에 공급된다.

2개의 저항(R4)과 (R5)의 직렬 회로에서 되고, 안정화된 전압(UStab)과 어스(17)의 사이에 접속되는 분압기(26)가 설치되어 있다. 도선(16)을 거쳐 안정화된 전압(UStab)이 브릿지 회로(1)에 급전되고, 브릿지 회로(1)는 제1도의 실시예의 경우와 마찬가지로 형성되어있다. 브릿지 전압(UBr)은 제 1비교기(29)의 입력(27)과 (28)에 공급되고, 비교기(29)의 출력은 도선(31)을 거쳐 마이크로 제어기(11)의 입력(32)에 접속되어 있다. 제 2비교기(33)가 설치되어 있으며, 비교기의 한쪽의 입력(34)은 분압기(26)의 전압 취출 단자(35)에 접속되어 있다. 비교기(33)의 다른쪽 입력(36)은 접속점(37)에 접속되어 있다.

접속점(37)에는 콘덴서(C1)가 접속되어 있으며, 콘덴서(C1)는 어스(17)에 접속되어 있다. 마이크로 제어기(11)에는 2 개의 출력(38)과 (39)이 설치되어 있으며, 출력(38)은 저항(R6)을 거쳐 다이 오드(D1)의 애노드에 접속되어 있으며, 다이오드 캐소드는 접속점(37)에 접속되어 있다. 출력(39)은 저항(R7)을 거쳐 트랜지스타(T2) 의 베이스에 접속되어 있으며, 트랜지스타(T2)의 에미터는 어스(17)에 접속되고, 콜렉터는 접속점(37)에 접속되어 있다.

제 3비교기(41)의 한 쪽의 입력(40)은 접속점(37)에 접속되어 있다. 비교기(41)의 다른쪽 입력(42)은 도선(31)을 거쳐 제1비교기(41)의 출력(43)과 접속되어 있다. 비교기(41)의 출력(43)은 저항(R8)을 거쳐 트랜지스타(T1)의 베이스의 접속되어 있다. 트랜지스터(T1)의 콜렉터는 저항(R9)을 거쳐 마이크로 제어기(11)의 제1포트(23)와 접속되어 있다. 이 포트는 저항(R10)을 거쳐 어스에 접속되어 있다. 수정 발진자(Q)와 콘덴서(C2)에서 되는 직렬 회로가 형성되어 있으며 마이크로 제어기(11)와 접속되어 있다. 마이크로 제어기(11)의 일부는 콘덴서(C1)와 함께 톱니파 발생기(44)를 구성하고 있다.

제3도에 나타내는 회로의 기능을 아래에 설명한다.

마이크로 제어기(11)의 출력(38)에 구형 펄스예가 형성되고, 그것에 의하여 콘덴서 C1가 충전된다. 콘덴서(C1)의 전위가 다음의 전압, 즉 U={R5/(R5+R4)} UStab에 달할때에, 제2의 비교기(33)를 거쳐 할입누틴이 개시된다. 할입누틴에 의하여 그 출력(39)을 거쳐 트랜지스타(T2)가 작동되고, 콘덴서(C1)를 방전시킨다. 따라서 접속점(36)에는 톱니파 전압이 발생한다. 이 톱니파 전압이 제3의 비교기(41)에 의하여 브릿지 전압(UBr)에 접속된 제1비교기(29)의 출력치와 비교된다. 각각 제1비교기(29)의 출력 전압에 따라 출력(43)에 펄스 듀티비(β)가 생기고, 그것에 의하여 트랜지스타(T1)가 구동된다. 펄스 듀티비(β)는 가열저항(RH)에 일정의 값으로 제어된 동작 온도(소정 온도)가 생기도록 설정된다. 본 발명에 의하면, 가열 전압(UH)의 크기가 마이크로 제어기(11)에 입력된다. 또한 가열 전압은 저항(R9)과 (R10)에서 형성되는 분압기를 거쳐 가열 전압에 비례하는 신호로서 제1포트(23)에 인가된다. 마이크로 제어기(11)는 이 비례 신호를 처리하여, 그 출력(38)에 발생하는 구형 펄스예를 적당한 방법으로 조절한다.

제3도에 나타내는 실시예에서는 마이크로 제어기(11)는 온도 조절에 관하여는 간단히 톱니파를 형성하기 위한 구형 펄스예를 발생시키기 위한 것밖에 사용되어 있지 않다. 마이크로 제어기는 제1의 비교기(29)에서 공급되고, 입력(32)에 인가되는 브릿지 회로(1)의 신호를 처리하여 출력(25)에 공기유량()을 나타내는 신호를 발생한다. 따라서 가열저항(RH)의 온도조절은 마이크로 컴퓨터(11) 없이 행하여진다. 이상의 설명에서 알 수 있듯이 본 발명에 의하면, 전원 전압이 불안정 내지 불충분하여도 유체의 유량을 정확하게 구할 수 있는 유체의 유량을 검출하는 것이 가능하게 된다.

Claims

유체의 유량을 검출하는 측정저항, 특히 자동차의 내연기관에 사용되는 공기량 측정기의 열선 또는 열박막에 흐르는 전류를 온·오프 제어함으로서 유체의 온도보다 높은 동작 온도로 가열되는 측정저항의 온도 제어 방법에 있어서, 온·오프 제어의 펄스 듀티비(β)를 각각 측정저항(RS)을 가열하는 실제로 공급되는 가열 전압(UH)의 크기에 따라 조절하는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 방법.
제1항에 있어서, 가열 전압(UH)으로서 전기적인 스위칭 소자(18)를 거쳐 공급되는 전원 전압을 사용하는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 방법.
제2항에 있어서, 전원 전압이 자동차의 밧테리 전압인 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 방법.
유체의 유량을 검출하는 측정저항, 특히 자동차의 내연기관에 사용되는 공기량 측정기의 열선 또는 열박막에 흐르는 전류를 온·오프 제어함으로서 유체의 온도보다 높은 동작 온도로 가열되는 측정저항의 온도 제어 장치이고, 청구항 제1항 내지 제3항중 어느 한 항 기재의 방법을 실시하는 장치에 있어서, 스위칭 소자(18)를 온·오프 제어하는 제어 회로(10)가 설치되고, 이 제어회로에 의하여 각각 실제로 공급되는 가열 전압(UH)의 크기에 따라 펄스 듀티비(β)를 발생시키는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항에 있어서, 제어 회로(10)가 마이크로 제어기(11)에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 분압기(2, 3)로서 형성된 2개의 브릿지 분기로를 가지는 브릿지 회로(1)가 설치되고, 한쪽의 분압기(2)에 측정저항(RS)이 접속되는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 측정저항(RS)에 전열 접촉하는 가열저항(RH)이 설치되고, 이 가열저항이 스위칭 소자(18)에 의하여 구동되는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 마이크로 제어기(11)와 브릿지 회로(1)에 급전을 행하는 전압 안정화 회로(14)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 분압기(2, 3)의 전압 취출 단자(6, 7)사이에 나타내는 브릿지 전압(UBr)을 마이크로 제어기(11)에 의하여 처리하여 유체의 유량()을 검출하는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 실제로 공급되는 가열 전압(UH)의 크기를 검출하기 위하여, 스위칭 소자(18)의 출력이 마이크로 제어기(11)의 제1포트(21)와 접속되는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 스위칭 소자(18)가 트랜지스터(T1)이고, 그 베이스가 마이크로 제어기의 제2포트(23)에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 동작 온도를 조절하는 조절기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 톱니파 발생기(44)가 설치되고, 그 톱니파 전압이 비교기(41)에 입력되어 브릿지 전압(UBr)과 비교되고, 일치한 경우 스위칭 소자(18)가 동작되는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 마이크로 제어기(11)가 톱니파 발생기(44)의 적어도 일부를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 마이크로 제어기(11)에 의하여 브릿지 전압(UBr)을 처리하여 유체의 유량()을 검출하는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 톱니파 전압이 가열 전압(UH)의 크기에 관계하는 것을 특징으로 하는 유체의 유량을 검출하는 측정저항의 온도 제어 장치.