KR20220042062A

KR20220042062A - 저항 온도 검출기의 안정성 개선

Info

Publication number: KR20220042062A
Application number: KR1020217042429A
Authority: KR
Inventors: 니콜라이 에스 체라로브
Original assignee: 센사타 테크놀로지스, 인크
Priority date: 2019-07-22
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2022-04-04
Also published as: US11067454B2; CN114026400A; EP3969862A1; WO2021015915A1; US20210025764A1

Abstract

본 개시내용의 특정 실시형태에서, 저항 온도 검출기(RTD)의 안정성을 높이기 위한 장치가 개시된다. 이 특정 실시형태에서, 장치는 기판 상에 퇴적된 저항성 미앤더(resistive meander)를 둘러싸는 게이스를 구비한 RTD를 포함한다. RTD는 또한 풀다운(pull-down) 저항기를 포함한다. 저항성 미앤더의 제1 단부는 양의 전원에 결합하도록 구성된다. 저항성 미앤더의 제2 단부는 풀다운 저항기의 제1 단부에 결합된다. 풀다운 저항기의 제2 단부는 접지에 결합된다. RTD의 케이스도 접지에 결합된다.

Description

저항 온도 검출기의 안정성 개선

본 개시내용은 전기 회로에 관한 것이며 보다 구체적으로는 저항 온도 검출기의 안정성을 높이기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

저항 온도 검출기(RTD)(저항 온도계라고도 함)는 예측 가능한 방식으로 온도 상승에 따라 저항이 증가하는 수동 회로 요소이다. 전통적인 RTD는 정확한 저항 값을 형성하기 위해 구리 또는 니켈 와이어와 같은 전도성 재료로 구성된 감지 요소가 감겨진 비전도성 실린더를 포함한다. 저항을 전압으로 변환함으로써 감지 요소의 저항 변화를 측정하기 위해 측정 회로가 와이어에 연결될 수 있다.

지속적으로 정확한 판독치를 제공하는 RTD의 신뢰성은 시간의 경과에 따라 동일한 조건에서 동일한 저항 대 온도 관계를 유지할 수 있는 RTD의 능력의 함수이다. RTD의 저항 대 온도 관계의 드리프트 또는 변화는 여러 요인의 영향을 받을 수 있는데, 이들 중 일부는 구성에 따라 다르다. 전술한 전통적인 RTD 유형에서 감지 요소의 코일은 코일의 위치를 서로에 대해 옮김으로써 코일의 저항을 변화시킬 수 있는 충격이나 진동에 취약할 수 있다. 용융 유리 또는 세라믹 시멘트와 같은 절연 장벽으로 이러한 유형의 RTD를 코팅하면 코일의 움직임을 줄일 수 있지만, 열팽창 계수의 차이로 인해 여전히 이러한 유형의 RTD는 응력 유도 저항 변화를 일으키기 쉽다.

최근에는, 세라믹 기판 상에 퇴적된, 백금 또는 니켈-철 금속과 같은, 박층의 저항성 재료(저항성 미앤더(resistive meander)라고도 함)을 사용하여 RTD가 제조되고 있다. 이러한 유형의 박막 구조로 더 적은 면적에서 더 적은 금속을 사용하여, 이들 RTD는 전통적인 와이어 래핑 RTD보다 소형이고, 저가이며, 고속으로 응답할 수 있다. 그러나 박막 RTD의 안정성이나 드리프트는 생산 또는 사용중 저항성 미앤더의 오염에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 박막 RTD의 저항성 미앤더가 부분적으로 전도성인 이물질에 의해 오염되는 경우, 이물질은 저항성 미앤더 재료와는 상이한 저항 온도 계수(TCR, temperature coefficient of resistance)를 가질 수 있다. 이 예에서, 온도가 변화함에 따라, 저항성 미앤더의 저항이 이물질의 저항과는 상이한 양만큼 변화하여 RTD 드리프트가 발생한다. 또한 이물질은 전도를 위한 대체 경로를 제공하여 RTD 감지 요소의 저항을 줄임으로써 드리프트에 더욱 영향을 미칠 수 있다.

저항성 미앤더를 오염으로부터 보호하기 위해, 박막 RTD 제조업체는 저항성 미앤더 위에 유리와 같은 전기 절연 장벽 재료의 보호층을 도포하는 경우가 있다. 그러나 일부 RTD 적용예에서는 이러한 유형의 기계적 장벽이 오염으로부터 저항성 미앤더를 충분히 보호하지 못할 수 있고, 그래서 저항성 미앤더에 외래 원자가 일부 축적하게 되고, 시간의 경과에 따라 동일한 조건에서 동일한 저항 대 온도 관계를 유지할 수 있는 RTD 능력에 허용할 수 없는 변화가 발생한다.

본 개시내용의 특정 실시형태에서, 저항 온도 검출기(RTD)의 안정성을 높이기 위한 장치가 개시된다. 이 특정 실시형태에서, 장치는 기판 상에 퇴적된 저항성 미앤더(resistive meander)를 둘러싸는 게이스를 구비한 RTD를 포함한다. RTD는 또한 풀다운(pull-down) 저항기를 포함한다. 저항성 미앤더의 제1 단부는 양의 전원(positive power supply)에 결합하도록 구성된다. 저항성 미앤더의 제2 단부는 풀다운 저항기의 제1 단부에 결합된다. 풀다운 저항기의 제2 단부는 접지에 결합된다. RTD의 케이스도 접지에 결합된다. 전력이 저항성 미앤더의 제1 단부에 제공되는 이 장치의 동작 중에, 저항성 미앤더의 제2 단부가 풀다운 저항기의 제1 단부에 결합되기 때문에, 저항성 미앤더의 제2 단부의 전위는 RTD의 케이스보다 높다.

저항성 미앤더의 전위가 RTD의 케이스보다 높은 RTD 장치의 한가지 이점은, 양전하를 갖는 외래 물질이 저항성 미앤더로부터 멀어지고 접지 및 RTD의 케이스와 같은, 더 낮은 전하를 가진 대상으로 이동할 것이라는 것이다. 전술한 바와 같이, 외래 물질은 저항성 미앤더 양단의 전위의 측정에 영향을 미치고 그래서 시간의 경과에 따라 동일한 조건에서 동일한 저항 대 온도 관계를 유지할 수 있는 RTD의 능력에 영향에 미칠 수 있다. 이에, 외래 물질이 RTD의 저항성 미앤더를 오염시키는 것을 방지하는 장치는 RTD의 안정성을 높이고 종래기술보다 이점이 있다.

본 개시내용의 전술한 목적 및 다른 목적, 특징, 및 다른 이점은 첨부 도면에 예시하는 바와 같이 본 개시내용의 예시적인 실시형태에 대한 다음의 보다 특정한 설명으로부터 명백해질 것이며, 첨부 도면에서 유사한 참조 번호는 일반적으로 본 개시내용의 예시적인 실시형태의 유사한 부분을 나타낸다.

개시하는 기술이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 동일한 것을 제조 및 사용하는 방법을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 다음 도면을 참조할 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, 저항 온도 검출기(RTD)의 안정성을 높이기 위한 장치의 블록도이다.
도 2는 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치의 블록도이다.
도 3은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치의 블록도이다.
도 4는 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치의 블록도이다.
도 5a는 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치의 블록도이다.
도 5b는 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치(500)의 블록도이다.
도 6은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치의 등각도이다.
도 7은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치의 등각도이다.
도 8은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, 저항 온도 계수(TCR)의 관점에서 RTD 장치의 성능을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, 온도 판독의 관점에서 RTD 장치의 성능을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 방법의 흐름도이다.
도 11은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 방법의 흐름도이다.
도 12는 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 방법의 흐름도이다.
도 13은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 방법의 흐름도이다.

본 개시내용은 저항 온도 검출기(RTD)의 안정성을 높이기 위한 장치 및 방법을 기술한다. 전술한 바와 같이, RTD의 온도 저항 관계의 안정성 또는 드리프트는 RTD의 생산 또는 사용중에 RTD의 저항성 미앤더의 오염에 의해 영향을 받을 수 있다. 드리프트의 또 다른 일반적 원인은 절연체의 저저항 때문이다. 이하에서 상세하게 설명하겠지만, 본 개시내용의 실시형태에 따르면, RTD를 구비한 장치는, 전력이 장치에 제공될 때에, 저항성 미앤더의 전위가 RTD의 케이스보다 높아지도록, 풀다운 저항기에 의해서 구성될 수 있다. 저항성 미앤더의 전위가 RTD의 케이스보다 높기 때문에, 양전하를 갖는 외래 물질(예컨대, 나트륨 이온)은 저항성 미앤더로부터 멀어지고 접지 및 RTD의 케이스와 같은, 저전하를 갖는 대상으로 이동할 것이다. 전술한 바와 같이, 외래 물질은 저항성 미앤더 양단의 전위의 측정에 영향을 미치고 그래서 시간의 경과에 따라 동일한 조건에서 동일한 저항 대 온도 관계를 유지할 수 있는 RTD의 능력에 영향에 미칠 수 있다. 이에, 외래 물질이 RTD의 저항성 미앤더를 오염시키는 것을 방지하는 장치는 RTD의 안정성을 높이고 종래기술보다 이점이 있다.

여기에 개시한 장치 및 방법의 다른 이점, 및 다른 특징은 본 발명의 대표적인 실시형태를 예시하는 도면과 함께 다음의 특정 실시형태의 상세한 설명으로부터 당업자에게 보다 쉽게 명백해질 것이다. 여기에서 유사한 참조 번호는 유사한 부분을 나타내기 위해 사용된다.

도 1은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치(100)의 블록도이다. 도 1의 예에서 RTD(102)는 기판(118) 상에 퇴적된 저항성 미앤더(112)를 둘러싸는 케이스(110)를 갖는다. 전술한 바와 같이, RTD는 여러 방법으로 제조될 수 있다. 박막 RTD 상에 저항성 미앤더를 형성하기 위해, 저항성 재료가 기판 상에 퇴적된 다음 원하는 기준 저항으로 레이저 트리밍될 수 있다. 저항성 미앤더를 위한 저항성 재료의 예는 백금, 니켈, 구리, 및/또는 니켈/철을 포함하나 이에 제한되지 않는다.

RTD(102)는 또한 풀다운(pull-down) 저항기(104)를 포함한다. 풀다운 저항기는 저항성 미앤더에 결합될 수 있는 저항기이다. 박막 RTD의 예에서, 풀다운 저항기도, 기판 상에 저항성 재료를 퇴적한 다음 특정 기준 저항으로 레이저 트리밍함으로써 형성될 수 있다. 당업자라면 풀다운 저항기가 풀다운 구성으로 RTD에 결합되는 임의의 재료로 형성될 수 있는 것을 알 것이다. 예를 들어, 풀다운 저항기는 특정 저항을 생성하기 위해 RTD에 결합된 와이어를 사용하여 형성될 수 있다.

도 1의 예에서, 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)는 양의 전원(positive power supply)(106)에 결합하도록 구성된다. 저항성 미앤더(112)의 제2 단부(116)는 풀다운 저항기(104)의 제1 단부(120)에 결합된다. 풀다운 저항기(104)의 제2 단부(122)는 접지(108)에 결합된다. RTD(102)의 케이스(110)도 접지(108)에 결합된다. 저항성 미앤더, 풀다운 저항기, 및 기타 구성요소(예컨대, 측정 회로)를 함께 결합하는 와이어 및 절연재(insulation)를 형성하기 위해 다양한 재료가 사용될 수 있다. 와이어 및 절연재의 유형이 RTD의 최대 적용 온도에 영향을 미칠 수 있다. 와이어 재료의 예는 다음을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 인코넬, 스테인리스 스틸, 주석 도금 구리, 은 도금 구리, 니켈 도금 구리, 및 솔리드 니켈 와이어. 절연재의 예는 다음을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 산화마그네슘, 산화알루미늄, 폴리염화비닐(PVC) 절연재, 불소화 에틸렌 프로필렌(FEP) 테프론 절연재, 테트라플루오로에틸렌(TFE) 테플론 절연재, 유리 섬유 절연재, 및 절연재 없는 것(no insulation).

전력이 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)에 제공되는 장치(100)의 동작 중에, 저항성 미앤더(112)의 제2 단부(116)가 풀다운 저항기(104)의 제1 단부(120)에 결합되기 때문에, 저항성 미앤더(112)의 제2 단부(116)의 전위는 RTD(102)의 케이스(110)보다 높다. RTD의 저항성 미앤더의 전위가 RTD의 케이스보다 높기 때문에, 양전하 이온(예컨대, 나트륨 이온)은 최저 전위에 끌려 당겨질 것이다. 도 1에서 설명하는 구성에서는, RTD의 케이스 및 접지가 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114) 및 제2 단부(116) 둘 다보다 낮은 전위를 갖는다. 외래 물질은 저항성 미앤더 양단의 전위의 측정에 영향을 미치고 그래서 시간의 경과에 따라 동일한 조건에서 동일한 저항 대 온도 관계를 유지할 수 있는 RTD(102)의 능력에 영향에 미칠 수 있다. 이에, 양전하의 외래 물질이 RTD(102)의 저항성 미앤더(112)를 오염시키는 것을 방지하는, 도 1의 장치(100)와 같은 장치는 RTD의 안정성을 높인다.

장치 내에서 RTD에 대한 저항기의 배치 및 특정 구성이 RTD의 기능에 영향을 미친다. 예를 들어, 풀다운 저항기(104)의 제1 단부(120)를 저항성 미앤더(112)의 제2 단부(116)에 결합하고 풀다운 저항기(104)의 제2 단부(122)를 접지(108)에 결합하는 대신에, 또 다른 저항기가 양의 전원(106)과 RTD(102) 사이에 결합되면, RTD(102)의 성능 및 안정성이 눈에 띄게 달라질 수 있다. 이 예에서, 다른 저항기는, 제1 단부가 양의 전원(106)에 결합되고 제2 단부가 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(112)에 결합되는 "풀업 저항기 구성"으로 고려될 수 있다. 풀다운 저항기를 포함하지 않는 이 "풀업 저항기 구성"에서는, 저항성 미앤더의 제1 단부의 전위가 RTD의 케이스의 전위보다 더 높다. 이 풀업 저항기 구성에서, 저항성 미앤더의 제2 단부의 전위가 낮아서, 외래 양이온 오염물질이 저항성 미앤더의 제2 단부 및 측정 회로에 결합된 임의의 리드선(lead) 주위에 축적될 수 있다. 저항성 미앤더의 이러한 외래 물질 혼입 또는 오염은 측정 회로에 의해 결정되는 측정치에 영향을 미칠 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 1의 장치(100)의 이점 중 하나는 풀다운 저항기(104)가 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114) 및 제2 단부(116)를 보호한다는 것이다. 저항성 미앤더의 제1 단부만을 보호하는 단점 외에도, "풀업 저항기 구성"은 케이스 및 저항성 미앤더에 결합된 와이어/리드선으로부터의 낮은 절연 저항에도 취약하여 RTD에 의해 보고되는 판독 오차가 중대해질 수 있다.

반면, 저항성 미앤더의 오염(poisoning)을 줄이거나 제거하는 것 외에도, 도 1의 장치(100) 내의 풀다운 저항기(104)의 고유한 구성 및 배치는 RTD(102)로부터의 판독 오차에 미치는, 케이스(110) 및 리드선의 낮은 절연 저항의 영향을 최소화한다. 여러 개의 절연 저항이 있다. 예를 들어, 저항 미앤더의 리드선들 사이에; 저항성 미앤더의 일 리드선과 케이스 사이에; 저항성 미앤더의 타 리드선과 케이스 사이에 절연 저항이 있을 수 있다. 이들 절연 저항의 비율은 센서의 기하학적 구조에 의존한다. 풀다운 저항기 값은 센서의 기하학적 구조에 기초하여 선택될 수 있다. 특정 실시형태에서, 최상의 풀다운 저항기 값은 낮은 절연 저항의 영향과 균형을 이룬다. 따라서, 낮은 절연 저항의 영향을 줄이는 것은 풀다운 저항기를 포함하지 않는 "풀업 저항기 구성"보다 나은 도 1의 장치(100)의 또 다른 이점이다. 또한, 저항성 미앤더의 오염을 방지하고 낮은 절연 저항을 줄이는 것은 RTD 장치의 구성에서 유리 및 시멘트와 같은 기계적 장벽의 의존도 및 요건을 저감시키는 추가적인 이점을 제공할 수도 있다.

도 2는 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치(200)의 블록도이다. 도 2의 장치(200)는 양의 전원(106), 접지(108), 풀다운 저항기(104), 및 기판(118) 상에 퇴적된 저항성 미앤더(112) 및 케이스(100)를 구비한 RTD(102)를 포함해, 도 1의 동일한 구성요소들의 다수를 포함한다.

앞의 도 1에서 열거한 구성요소 외에, 도 2의 장치(200)는 측정 회로(202) 및 컨트롤러(204)도 포함한다. 도 2의 측정 회로(202)는 저항성 미앤더의 저항을 측정하도록 구성되는 전기 회로일 수 있다.

도 1에서 설명한 바와 같이, 저항성 미앤더(112)는 저항성 미앤더의 온도가 변할 때 저항을 변경하도록 구성된다. 저항성 미앤더의 저항 온도 계수(TCR)은 저항성 미앤더의 저항과 온도 사이의 상관관계를 정의한다. 저항성 미앤더의 외래 물질 오염 및 리드선과 케이스로부터의 낮은 절연 저항으로 인해 저항성 미앤더의 측정 저항은 저항성 미앤더의 TCR에 따라 예상된 값으로부터 드리프트될 수 있다. RTD(102)에 대한 풀다운 저항기(104)의 배치는 저항성 미앤더의 외래 오염을 줄이고 RTD의 케이스 및 리드선의 낮은 절연 저항의 영향을 최소화하여, RTD의 안정성, 및 측정 회로(202)에 의해 결정되는 값을 향상시킨다.

저항성 미앤더의 저항을 측정하는 것은 저항을 전압을 변환하는 것과, 그 전압을 사용하여 전압계, 연산 증폭기나 계측 증폭기, 또는 고분해능 아날로그-디지털 변환기를 구동하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, RTD로부터의 신호는 일정한 기준 전압에 의해 여기된 휘트스톤 브릿지의 하나의 다리부에 저항성 미앤더를 결합함으로써 측정될 수 있다. 휘트스폰 브릿지의 출력은 전압계, 연산 증폭기나 계측 증폭기, 또는 고분해능 아날로그-디지털 변환기에 연결될 수 있다. 다른 예로서, 저항성 미앤더의 저항은 정밀한 전류 기준을 사용하여, 저항성 미앤더와 같은 RTD의 일부 부분에서의 IR 전압 강하를 측정함으로써 결정될 수 있다. 측정 회로(202)는 그 측정 회로(202)에 결합된 컨트롤러(204)에 제공되는 전압 또는 저항을 결정하도록 구성될 수 있다. 도 2의 컨트롤러(204)는, 측정 회로부터 원시 값(raw value)을 수신하고 저항성 미앤더의 저항 온도 계수(TCR)와 연관된 데이터를 사용하여 저항성 미앤더의 온도를 결정하기 위한 회로 로직 또는 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 구성될 수 있다. 도시하지는 않지만, 컨트롤러(204)는 하나 이상의 추가 컴포넌트에 온도 판독치를 전송하기 위한 하드웨어 및 컴퓨터 프로그램 명령어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(204)는 자동차의 엔진 제어 유닛(ECU, engine control unit)에 통합되거나 엔진 제어 유닛과 인터페이스하여 RTD를 둘러싸는 매질의 온도 판독치를 ECU에 제공할 수 있다. 당업자라면 측정 회로(202) 및 컨트롤러(204)가 단일의 컴포넌트에 통합될 수도 있고 추가의 서브유닛으로 추가 분리될 수도 있는 것을 이해할 것이다.

도 3은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치(300)의 블록도이다. 도 3의 장치(300)는 양의 전원(106), 접지(108), 풀다운 저항기(104), 및 기판(118) 상에 퇴적된 저항성 미앤더(112) 및 케이스(100)를 구비한 RTD(102)를 포함해, 도 1의 동일한 구성요소들의 다수를 포함한다.

앞의 도 1에서 열거한 구성요소 외에, 도 3의 장치(300)는 풀업 저항기(302)도 포함한다. 도 3의 풀업 저항기(302)는 제1 단부(304)가 양의 전원(106)에 결합되고 제2 단부(306)가 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)에 결합된다. 이 구성에서, 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)는 풀업 저항기(302)를 통해 양의 전원(106)으로부터 전력이 제공된다.

전력이 풀업 저항기(302)의 제1 단부(304)에 제공되는 장치(300)의 동작 중에, 저항성 미앤더(112)의 제2 단부(116)가 풀다운 저항기(104)의 제1 단부(120)에 결합되기 때문에, 저항성 미앤더(112)의 제2 단부(116)의 전위는 접지(108) 및 RTD(102)의 케이스(110)보다 높다. 또한, 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)의 전위 역시 접지(108) 및 RTD(102)의 케이스(110)보다 높다. RTD의 저항성 미앤더의 전위가 RTD의 케이스보다 높기 때문에, 양전하 이온(예컨대, 나트륨 이온)은 최저 전위에 끌려 당겨질 것이다. 도 3에서 설명하는 구성에서는, RTD의 케이스 및 접지가 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114) 및 제2 단부(116) 둘 다보다 낮은 전위를 갖는다. 외래 물질은 저항성 미앤더 양단의 전위의 측정에 영향을 미치고 그래서 시간의 경과에 따라 동일한 조건에서 동일한 저항 대 온도 관계를 유지할 수 있는 RTD(102)의 능력에 영향에 미칠 수 있다. 이에, 양전하의 외래 물질이 RTD(102)의 저항성 미앤더(112)를 오염시키는 것을 방지하는, 도 1의 장치(300)와 같은 장치는 RTD의 안정성을 높인다.

도 4는 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성(102)을 높이기 위한 장치(400)의 블록도이다. 도 4의 장치(400)는 양의 전원(106), 접지(108), 풀다운 저항기(104), 풀업 저항기(302), 측정 회로(202), 컨트롤러(204), 및 기판(118) 상에 퇴적된 저항성 미앤더(112) 및 케이스(100)를 구비한 RTD(102)를 포함해, 도 1 내지 도 3의 동일한 구성요소들의 다수를 포함한다. 도 2에서 설명한 바와 같이, 측정 회로(202) 및 컨트롤러(204)는 저항성 미앤더(112)의 저항을 측정하도록 구성된다. 측정 회로(202)에 의해 측정되는 값은, 도 4의 장치(400)가 도 2의 장치(200)의 구성요소 외에 풀업 저항기를 포함하기 때문에, 도 4의 장치(400)의 경우가 도 2의 장치(200)의 경우와 다를 수 있다. 그런데, 도 3에서 설명한 바와 같이, 구성에 풀업 저항기가 있지만 도 4의 장치(400)와 도 3의 장치(300)가 풀다운 저항기(104)도 포함함으로써 저항성 미앤더의 외래 오염의 감소에 도움이 되기 때문에, RTD(105)의 안정성 향상 이점을 가질 것이다.

도 5a는 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치(500)의 블록도이다. 도 2 및 도 4에서 설명한 바와 같이, 저항성 미앤더(112)의 저항의 변화를 측정하기 위해, RTD(102)에 연결된 리드선에 측정 회로(202)가 결합될 수 있다. 도 5a의 장치(500)는, 풀다운 저항기(도시 생략) 및 양의 전원(도시 생략)에 결합되는 RTD의 저항성 미앤더(112)의 저항의 변화를 측정하기 위한 도 2 및 도 4의 측정 회로(202)의 예시적인 구성요소를 도시한다.

도 5a의 예에서, 측정 회로의 구성요소들은 브릿지 구성으로 여기 전류원(505), 제1 브릿지 저항기(510), 제2 저항기(520), 및 제3 브릿지 저항기(530)를 구비한 2-와이어 구성이다. 또한 브릿지 구성을 저항성 미앤더(112)에 결합하는 리드선의 저항을 나타내는, 제1 리드 저항기(540) 및 제2 리드 저항기(550)도 존재한다. 전압은 단자(570 및 572)에서 측정될 수 있다. 동작시 저항성 미앤더(112)의 저항은 저항성 미앤더(112)의 온도에 기초하여 변한다. 단자들(570 및 572) 사이의 전압차를 측정함으로써 저항성 미앤더(112)의 저항을 결정할 수 있다. 저항성 미앤더(112)의 저항을 알면 저항성 미앤더(112)에 의해 감지되는 온도가 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 4에서 설명한 바와 같이, 컨트롤러(204)는 측정 회로의 출력 값을 특정 온도와 연관시킬 수 있다.

도 5b는 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치(501)의 블록도이다. 도 5a의 장치(501)는, 풀다운 저항기(도시 생략) 및 양의 전원(도시 생략)에 결합되는 RTD의 저항성 미앤더(112)의 저항의 변화를 측정하기 위한 도 2 및 도 4의 측정 회로(202)의 예시적인 구성요소를 도시한다.

장치(501)는 RTD의 저항을 측정하는 3-와이어 구성의 측정 회로로 고려될 수 있다. 장치(501)는 브릿지 구성으로 여기 전류원(506), 제1 브릿지 저항기(511), 제2 브릿지 저항기(521), 및 제3 브릿지 저항기(531)를 포함한다. 또한 브릿지 구성을 저항성 미앤더(112)에 결합하는 리드선의 저항을 나타내는, 저항기(541) 및 저항기(551)도 존재한다. 리드선(556)도 존재한다. 도 5b의 예에서, 단자(571 및 573)에서 전압이 측정된다. 동작시 저항성 미앤더(112)의 저항은 저항성 미앤더(112)의 온도에 기초하여 변한다. 단자들(571 및 573) 사이의 전압차를 측정함으로써 저항성 미앤더(112)의 저항을 결정할 수 있다. 저항성 미앤더(112)의 저항을 알면 RTD에 의해 감지되는 온도가 결정될 수 있다.

장치(500)와 장치(501)의 차이는 리드선(556)의 존재이다. 이것은 제3 와이어이다. 장치(500)에서, 리드선(540 및 550)의 저항이 저항성 미앤더(112)의 측정 저항에 영향을 미칠 수 있다. 장치(501)에서, 리드선(541 및 551)의 저항은, 각각 브릿지의 반대편 다리부에 결합되고 (이상적으로는) 리드선(541 및 551)의 저항이 동일하기 때문에 서로 상쇄시킬 수 있다.

도 5b의 예에서, 전기 여기 전류는 브릿지 저항기(511, 521, 531), 및 RTD을 통과할 수 있고 브릿지 출력 전압은 저항성 미앤더(112)의 저항의 지표이다. 특정 실시형태에서, 여기 전류원(506)은 매우 안정적이고 3개의 브릿지 저항기(511, 521, 531)는 매우 낮은 온도 계수를 갖는 고정밀도 저항기이다. 온도의 변화에 따른 RTD의 저항 변화를 측정하기 위해 고입력 임피던스 증폭기(도시 생략)가 사용될 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 도 2 및 도 4의 측정 회로(202)의 2개의 예시적인 구성을 도시할 뿐이며 2-와이어 및 3-와이어 구성 외의 다른 구성도 사용될 수 있는 것을 이해할 것이다.

도 6은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치(600)의 등각도이다. 장치(600)는 박막 RTD를 포함한다. 실시형태는 현재 존재하고 미래에 개발될 RTD의 모든 유형과 함께 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 장치(600)는 도 5a 및 도 5b의 요소(540, 550, 541, 및 551)에 대략적으로 대응하는 2개의 인입 리드선(640, 650)을 포함한다. 장치(600)는 또한 기판(608) 및 도 1의 저항성 미앤더(112)와 같은 감지 저항기(660)를 포함한다. 기판(608)은 다양한 재료 중 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(608)은 세라믹 기판이다. 감지 저항기(660)는 다양한 상이한 전도성 재료 중 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 감지 저항기(660)는 백금으로 제조될 수 있다. 일부 실시형태에서, 임의의 원하는 공칭 저항을 생성하도록 트리밍될 수 있는 여분(extra amount)(662)이 있을 수 있다. 도시하지는 않지만, 전체 어셈블리는 장치(600)를 보호하기 위한 재료로 코팅된 다음 케이스에 배치될 수 있다. 예시적인 공칭 저항은 섭씨 0도에서 200 옴, 500 옴, 및 1000 옴을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 증가된 공칭 저항은 장치(600)의 감도를 높인다.

도 7은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 장치(700)의 등각도이다. 장치(700)는 예시적인 RTD의 완전한 패키징을 도시한다. 장치(700)의 센서부(705)는 커버(715)에 결합된다. 플랜지(725)는 더 작은 센서부와 커버(715)를 너트(735)에 결합시킨다. 나사산(745)에 의해 장치(700)가 고정 위치로 모니터링될 곳에 고정될 수 있다. 리드선(755)(외피(765)로 보호됨)은 센서부(705)를 측정 회로에 전기적으로 결합하는 데 사용된다.

도 8은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, 저항 온도 계수(TCR)의 관점에서 RTD 장치의 성능을 나타내는 그래프이다. 예시적인 번호가 설명의 목적으로 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 양의 전원은 5 볼트이다. 풀다운 저항기를 포함하지 않는 "풀업 저항기" 구성은 1000 옴의 값을 가질 수 있고, RTD 양단 전압은 대략 2.2 볼트이다. 말할 것도 없이 접지의 전압은 0 볼트이다. RTD 양단의 전압 강하는 2.2 볼트이다.

도 1의 풀다운 구성에서는, 동일한 상황에서, RTD 양단의 전압 강하가 2.2 볼트이다. 그러나, 도 1의 결합 방식으로 인해 저항성 미앤더의 전압은 대략 2.8 볼트이다. 따라서, 저항성 미앤더는 대략 2.8 볼트이지만 케이스의 전압은 접지되어 있기 때문에 0 볼트이다. 이에, 저항성 미앤더는 케이스에 비해 양전하를 띤다. 그 결과 나트륨 이온과 같은 양전하의 오염물질이 저항성 미앤더보다는 케이스로 끌려 당겨진다.

풀다운 저항기의 값은 다양한 값 중 하나가 선택될 수 있다. 일부 실시형태에서, 풀다운 저항기는 1000 옴의 저항을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 풀다운 저항기는 200 옴의 저항을 가질 수 있다. 저항이 높을수록 RTD의 자체 발열 효과가 감소한다. 그러나, 저항이 낮을수록 더 정확한 측정을 제공할 수 있다.

도 1의 장치(100)를 상이한 구성의 여러 RTD와 비교하였다. 각 RTD는 장기간(300 내지 500시간)의 고온(섭씨 900도 이상) 노출 전후로 테스트되었다. 그 결과는 도 8에 제시된 것이다. 도 8에서, 그래프(800)는 4개의 상이한 구성의 RTD에 대한 TCR의 변화를 비교한 박스 플롯이다. X축(802)은 4개의 상이한 다른 구성을 나타낸다. Y축(804)은 섭씨도 온도에 대한 TCR의 변화를 ppm으로 보여준다. 바(810)는 섭씨 900도 300시간 및 섭씨 950도 500시간이 적용된 RTD를 나타낸다. 바(820)는 덮개(decklid)가 없는 RTD를 나타낸다. 이 RTD는 섭씨 950도 500시간이 적용되었다. 바(830)는 섭씨 950도 500시간이 적용된 또 다른 RTD를 나타낸다. 바(810, 820, 및 830)의 RTD 각각은 도 1에 도시한 구성으로 결합되었다. 바(840)는 섭씨 900도 500시간 및 섭씨 950도 500시간이 적용된 RTD를 나타낸다. 바(840)의 RTD는 풀다운 저항기를 포함하지 않는 "풀업 저항기 구성"으로서 본 개시내용에서 설명한 구성으로 결합되었다.

도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이 바(840)의 성능이 최악이었다. TCR은 섭씨도에 대해 +25 ppm와 -75 ppm 사이에서 변하였다. 반면, 바(810, 820, 및 830) 각각은 최소의 변화를 보였다. 가장 큰 변화는 바(830)인데, 섭씨도에 대해 0 내지 +10 ppm 범위의 변화가 있었다. 바(810 및 820) 둘 다 섭씨도에 대해 0 내지 -10 ppm 범위에서 TCR의 변화가 있었다.

도 9는 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, 온도 판독의 관점에서 RTD 장치의 성능을 나타내는 그래프이다. 도 9를 참조하면, 추가 테스트의 결과가 그래프 형태로 제시된다. 그래프(900)에서, 절연 저항이 낮다고 알려진 여러 RTD를 900도 테스트 환경 내에 배치하였고, 2개의 상이한 결합 방식, 즉 도 1의 장치(100)와 같은 풀다운 저항기 구성, 및 풀다운 저항기를 포함하지 않는 "풀업 저항기 구성을 사용하여 판독치가 결정되었다. 그래프(900)는 RTD의 판독에서 보이는 오차의 박스 플롯이다. Y축(904)은 섭씨도로 RTD 센서의 판독 오차를 나타낸다. 바(920)는 1000 옴 저항기와 함께 "풀업 저항기 구성"을 사용하는 RTD의 오차를 보여준다. 오차 범위는 실제 온도보다 90도 더 낮은 센서 판독치와 실제 온도보다 약 400도 더 낮은 극단치 판독(outlier reading) 사이의 범위임을 알 수 있다. 반면, 완전 동일한 RTD가 도 1의 장치(100)의 풀다운 저항기 구성 방식을 사용하여 결합되었다. 결과는 박스(910)으로 제시된다. 모든 판독치가 실제 온도의 섭씨 10 내지 15도 이내로 오차가 급격하게 최소화되었음을 확인할 수 있다.

도 10은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 방법의 흐름도이다. 도 10의 방법은 도 1 내지 도 4에서 설명한 장치의 예시적인 실시형태에 의해 구현될 수 있다.

도 10의 방법은 RTD(102)의 케이스(100)와 풀다운 저항기(104)의 제2 단부(122)를 접지(108)에 결합하는 단계(1002)를 포함한다. RTD(102)의 케이스(100)와 풀다운 저항기(104)의 제2 단부(122)를 접지(108)에 결합하는 단계(1002)는 하나 이상의 리드선(lead wire)을 접지에 연결(attach)하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 도 10의 방법은 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)에 양의 전력을 제공하는 단계(1004)를 포함한다. 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)에 양의 전력을 제공하는 단계(1004)는 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)를 양의 전원(106)에 결합하는 단계를 포함할 수 있다.

특정 실시형태에서, 도 10의 방법은 RTD의 생산 후에 도 1의 장치(100)의 저항성 미앤더를 정화(purify)하는 데 사용된다. 이 정화 공정은, 미앤더 오염으로 인해 통상은 검사에 불합격하는 칩이 검사를 통과할 만큼 충분히 정화될 수 있기 때문에 칩 수율을 높일 수 있다. 다른 실시형태에서, 도 10의 방법은 외래 이온이 저항성 미앤더를 오염시키는 것을 막기 위해 RTD의 통상 동작 시에 사용된다. 특정 실시형태에서, RTD를 사용하는 방법은 풀다운 저항기 구성을 사용하여 생산 동안 저항성 미앤더를 정화하는 것과, 그런 다음 통상 동작 중에 RTD의 순도를 유지하는 것 모두를 포함할 수 있다.

정화중에 사용하기 위한 대안의 구성에 있어서, 풀다운 저항기를 사용하여 하우징보다 저항성 미앤더의 제2 단부에서 더 높은 전위를 생성하는 대신에, RTD의 하우징이 접지에 결합되는 동안 유지되는 동안 저항성 미앤더의 각 단부에 양의 전력이 인가될 수 있다. 이 예에서, 저항성 미앤더의 양 단부가 하우징보다 더 높은 전위를 가질 것이고 임의의 외래 양이온이 저항성 미앤더로부터 멀어지고 하우징 쪽으로 이동할 수 있기 때문에 저항성 미앤더의 오염을 줄이거나 없앨 수 있다.

도 11은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 방법의 흐름도이다. 도 11의 방법은 본 개시내용에서 설명한 장치의 예시적인 실시형태에 의해 구현될 수 있다. 도 11의 방법의 설명에서는 특히 도 2의 장치(200)를 참조한다. 도 11의 방법은 도 11의 방법도 RTD(102)의 케이스(110)와 풀다운 저항기(104)의 제2 단부(122)를 접지(108)에 결합하는 단계(1002) 및 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)에 양의 전력을 제공하는 단계(1004)를 포함한다는 점에서 도 10의 방법과 유사하다.

또한, 도 11의 방법은 측정 회로(202)를 RTD(102)에 결합하는 단계(1102)도 포함한다. 측정 회로(202)를 RTD(102)에 결합하는 단계(1102)는 측정 회로로부터의 리드선을 저항성 미앤더의 리드선에 연결함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 측정 회로(202)는 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(14)에 그리고 저항성 미앤더(112)의 제2 단부(116)에 결합될 수 있다. 대안의 실시형태에서, 측정 회로(202)는 접지(108)에 그리고 RTD(102) 내의 다른 지점에 결합될 수도 있다.

도 11의 방법은 측정 회로(202)에 의해 전압차를 결정하는 단계(1104)도 포함한다. 측정 회로(202)에 의해 전압차를 결정하는 단계(1104)는 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)와 제2 단부(116) 사이의 전압차를 측정함으로써 수행될 수 있다. 대안으로, 측정 회로(202)는 접지와 RTD 내의 다른 지점 사이의 전압차를 측정할 수도 있다. 전압차를 측정하는 것은 저항을 전압으로 변환하는 것과, 그 전압을 사용하여 전압계, 연산 증폭기나 계측 증폭기, 또는 고분해능 아날로그-디지털 변환기를 구동하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, RTD로부터의 신호는 일정한 기준 전압에 의해 여기된 휘트스톤 브릿지의 하나의 다리부에 저항성 미앤더를 결합하여 측정될 수 있다. 다른 예로서, 저항성 미앤더의 저항은 정밀한 전류 기준을 사용하여, 저항성 미앤더 양단의 IR 전압 강하를 측정함으로써 결정될 수 있다. 측정 회로(202)는 그 측정 회로(202)에 결합된 컨트롤러(204)에 제공되는 전압 또는 저항을 결정하도록 구성될 수 있다.

도 11의 방법은 전압차에 기초하여 RTD(102)에 의해 측정되고 있는 온도를 컨트롤러에 의해 결정하는 단계(1106)도 포함한다. 전압차에 기초하여 RTD(102)에 의해 측정되고 있는 온도를 컨트롤러에 의해 결정하는 단계(1106)는, 측정 회로로부터 원시값을 수신하고 저항성 미앤더의 저항 온도 계수(TCR)와 연관된 데이터를 사용하여 저항성 미앤더의 온도를 결정함으로써 수행될 수 있다. 도시하지는 않지만, 컨트롤러(204)는 하나 이상의 추가 컴포넌트에 온도 판독치를 전송하기 위한 하드웨어 및 컴퓨터 프로그램 명령어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(204)는 자동차의 엔진 제어 유닛(ECU, engine control unit)에 통합되거나 엔진 제어 유닛과 인터페이스하여 RTD를 둘러싸는 매질의 온도 판독치를 ECU에 제공할 수 있다.

도 12은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 방법의 흐름도이다. 도 12의 방법은 본 개시내용에서 설명한 장치의 예시적인 실시형태에 의해 구현될 수 있다. 도 12의 방법의 설명에서는 특히 도 3의 장치(300)를 참조한다. 도 12의 방법은 도 12의 방법도 RTD(102)의 케이스(110)와 풀다운 저항기(104)의 제2 단부(122)를 접지(108)에 결합하는 단계(1002) 및 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)에 양의 전력을 제공하는 단계(1004)를 포함한다는 점에서 도 10의 방법과 유사하다.

도 12의 방법은 양의 전원(106)과 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(144) 사이에 풀업 저항기(302)를, 풀업 저항기(302)의 제1 단부(304)가 양의 전원(106)에 결합되고 풀업 저항기(302)의 제2 단부(306)가 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)에 결합되도록, 삽입하는 단계(1202)를 포함한다. 양의 전원(106)과 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(144) 사이에 풀업 저항기(302)를, 풀업 저항기(302)의 제1 단부(304)가 양의 전원(106)에 결합되고 풀업 저항기(302)의 제2 단부(306)가 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)에 결합되도록, 삽입하는 단계(1202)는, 양의 전원(106)으로부터의 리드선을 풀업 저항기(302)의 제1 단부(304)에 연결하고 저항성 미앤더의 제1 단부(114)로부터의 리드선을 풀업 저항기(302)의 제2 단부(306)에 연결함으로써 수행될 수 있다.

도 12의 방법에서, 저항성 미앤더(112)의 제1 단부(114)에 양의 전력을 제공하는 단계(1004)는 풀업 저항기(302)의 제1 단부(304)에 전력을 제공하는 단계(1204)를 포함한다. 풀업 저항기(302)의 제1 단부(304)에 전력을 제공하는 단계(1204)는 풀업 저항기(302)의 제1 단부(304)를 양의 전원(106)에 결합함으로써 수행될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 개시내용의 실시형태는 저항성 미앤더의 외래 양이온 오염물질을 줄이거나 없앰으로써 RTD의 안정성 또는 드리프트를 향상시킬 수 있다. 본 개시내용은 낮은 절연 저항의 영향을 줄임으로써 RTD에 대한 풀다운 저항기의 구성 및 배치가 RTD의 안정성을 높일 수 있음을 또한 개시하고 있다.

미앤더 오염 및 낮은 절연 저항 외에도, RTD의 안정성은 RTD에 의한 R0(섭씨 0도와 같은 특정 온도에서의 RTD의 베이스 저항)의 기계적 드리프트의 영향도 받을 수 있다. 예를 들어, RTD의 베이스 저항이 측정 회로나 컨트롤러에 의해 사용되고 있는 베이스 저항과 실제로 상이한 경우에, 측정된 저항과 저장된 베이스 저항 간의 차이에 기초한 온도 산출이 부정확할 수도 있다. RTD에 의해 R0의 기계적 드리프트의 영향을 줄이기 위하여, 도 13은 본 개시내용의 적어도 일 실시형태에 따른, RTD의 안정성을 높이기 위한 방법의 흐름도이다.

도 13의 방법은 저온에서 RTD의 저항을 측정하는 단계(1302)를 포함한다. 저온에서 RTD의 저항을 측정하는 단계(1302)는 긴 엔진 정지 상태에 후속하여 자동차 ECU가 RTD의 저항을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 자동차 ECU는 알려진 저온 상태의 기간 동안 RTD의 저항의 다중 측정값을 저장할 수 있다.

도 13의 방법은 또한 측정된 저항을 사용하여 RTD에 대한 새로운 베이스 저항(R0)을 계산하는 단계(1304)를 포함한다. 측정된 저항을 사용하여 새로운 베이스 저항을 계산하는 단계(1304)는 RTD에 대한 새로 계산된 R0를 교정하고 저장함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 자동차 내의 모든 온도 센서가 동일한 온도를 판독하고 있다고 가정하면. ECU는 측정된 저항에 기초하여 베이스 저항의 드리프트를 계산하도록 구성될 수 있다.

도 13의 방법은 또한 새로운 베이스 저항을 사용하여 동작중의 RTD의 저항의 변화를 결정하는 단계(1306)를 포함한다. 새로운 베이스 저항을 사용하여 동작중의 RTD의 저항에 대한 변화를 결정하는 단계(1306)는 저항의 보다 정확한 변화를 식별하기 위해 계산된 새로운 베이스 저항(R0)에 대한 RTD 저항의 변화를 측정함으로써 수행될 수 있다. 이 교정 방법으로 인해 RTD의 베이스 저항이 더 정확해지기 때문에 동작중의 측정되는 RTD의 변화도 보다 정확해진다. 따라서, 이 교정 방법은 RTD 칩에 의한 R0의 기계적 드리프트의 영향을 줄일 수 있다. 풀다운 저항기 구성과 함께 이 교정 방법을 사용하면, 미앤더 오염 및 낮은 절연 저항의 영향을 줄여서 RTD의 안정성이 더욱 향상될 수 있다.

여기에 개시한 시스템 및 방법의 다른 이점, 및 다른 특징은 본 발명의 대표적인 실시형태를 예시하는 도면과 함께 다음의 소정의 바람직한 실시형태의 상세한 설명으로부터 당업자에게 보다 쉽게 명백해질 것이다. 여기에서 유사한 참조 번호는 유사한 부분을 나타내기 위해 사용된다. 방향을 나타내는 단어는 절대 방향을 기술하는 데 사용되지 않는다.

당업자라면 여러 요소의 기능이 대안적인 실시형태에서는 더 적은 수의 요소 또는 단일 요소에 의해 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 마찬가지로, 일부 실시형태에서는, 임의의 기능 요소가 예시한 실시형태와 관련하여 설명한 것보다 더 적은 동작 또는 상이한 동작들을 수행할 수 있다. 또한, 예시를 위해 개별적인 것으로 도시한 기능 요소들이 특정 구현예에서 다른 기능 요소 내에 통합될 수 있다.

바람직한 실시형태와 관련하여 해당 기술을 설명하였지만, 당업자라면 해당 기술의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고 해당 기술에 다양한 변경 및/또는 수정이 이루어질 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 예를 들어, 각 청구항은 원래 청구되지 않았더라도 다중 종속 방식으로 임의의 청구항 또는 모든 청구항에 종속될 수 있다.

Claims

저항 온도 검출기(RTD, resistance temperature detector)의 안정성을 높이기 위한 장치에 있어서,
접지에 결합하기 위한 제1 단부를 가진 풀다운 저항기(pull-down resistor); 및
RTD를 포함하고,
상기 RTD는 기판 상에 퇴적되는 저항성 미앤더(resistive meander)를 둘러싸는 케이스를 포함하고, 상기 저항성 미앤더는 양의 전원(positive power supply)에 결합되는 제1 단부와 상기 풀다운 저항기의 제2 단부에 결합되는 제2 단부를 갖는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 양의 전원 및 상기 접지를 더 포함하고, 상기 양의 전원은 상기 저항성 미앤더의 제1 단부에 결합되고, 상기 접지는 상기 케이스와 상기 풀다운 저항기의 제1 단부에 결합되는, 장치.
제2항에 있어서, 상기 양의 전원이 상기 저항성 미앤더의 제1 단부에 전력을 공급하는 동작중에, 상기 저항성 미앤더의 제2 단부는 상기 RTD의 케이스보다 더 높은 전위를 갖는, 장치.
제2항에 있어서, 상기 양의 전원이 상기 저항성 미앤더의 제1 단부에 전력을 공급하는 동작중에, 상기 저항성 미앤더의 제1 단부는 상기 RTD의 케이스보다 더 높은 전위를 갖는, 장치.
제2항에 있어서, 상기 저항성 미앤더의 제1 단부에 그리고 상기 저항성 미앤더의 제2 단부에 결합되는 측정 회로를 더 포함하는, 장치.
제5항에 있어서, 상기 측정 회로는, 상기 저항성 미앤더의 제1 단부와 제2 단부 사이의 전압차를 결정하도록 구성되는, 장치.
제6항에 있어서, 상기 측정 회로에 결합되는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 저항성 미앤더의 제1 단부와 제2 단부 사이의 전압차에 기초하여 상기 RTD에 의해 측정되고 있는 온도를 결정하도록 구성되는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 양의 전원에 결합하기 위한 제1 단부 및 상기 저항성 미앤더의 제1 단부에 결합되는 제2 단부를 갖는 풀업 저항기(pull-up resistor)를 더 포함하고, 상기 저항성 미앤더의 제1 단부는 상기 풀업 저항기를 통해 상기 양의 전원에 결합하도록 구성되는, 장치.
제8항에 있어서, 상기 양의 전원 및 상기 접지를 더 포함하고, 상기 양의 전원은 상기 풀업 저항기의 제1 단부에 결합되고, 상기 접지는 상기 케이스와 상기 풀다운 저항기의 제1 단부에 결합되는, 장치.
제9항에 있어서, 상기 양의 전원이 상기 풀업 저항기의 제1 단부에 전력을 공급하는 동작중에, 상기 저항성 미앤더의 제1 단부 및 제2 단부 둘 다는 상기 RTD의 케이스보다 더 높은 전위를 갖는, 장치.
제1항에 있어서, 상기 저항성 미앤더는 온도에 기초하여 변하는 저항을 갖는 저항성 요소를 형성하는, 장치.
풀다운 저항기를 사용하여 저항 온도 검출기(RTD)의 안정성을 높이기 위한 방법에 있어서, 상기 RTD는 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 저항성 미앤더를 둘러싸는 케이스를 포함하고, 상기 풀다운 저항기는 제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 상기 저항성 미앤더의 제2 단부는 상기 풀다운 저항기의 제1 단부에 결합되고, 상기 방법은:
상기 RTD의 케이스와 상기 풀다운 저항기의 제2 단부를 접지에 결합하는 단계; 및
상기 저항성 미앤더의 제1 단부에 양의 전력을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 RTD에 측정 회로를 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제13항에 있어서,
상기 측정 회로에 의해, 전압차를 결정하는 단계; 및
상기 전압차에 기초하여 상기 RTD에 의해 측정되고 있는 온도를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 저항성 미앤더의 제2 단부는 상기 RTD의 케이스보다 더 높은 전위를 갖는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 저항성 미앤더의 제1 단부는 상기 RTD의 케이스보다 더 높은 전위를 갖는, 방법.
제12에 있어서, 양의 전원과 상기 저항성 미앤더의 제1 단부 사이에 풀업 저항기를, 상기 풀업 저항기의 제1 단부가 상기 양의 전원에 결합되고 상기 풀업 저항기의 제2 단부가 상기 저항성 미앤더의 제1 단부에 결합되도록, 삽입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 저항성 미앤더의 제1 단부에 양의 전력을 제공하는 단계는 상기 풀업 저항기의 제1 단부에 전력을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
제12항에 있어서, 상기 저항성 미앤더의 제1 단부에 그리고 상기 저항성 미앤더의 제2 단부에 측정 회로를 결합하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제12항에 있어서,
저온에서 상기 RTD의 저항을 측정하는 단계;
상기 측정된 저항을 사용하여 상기 RTD의 새로운 베이스 저항을 계산하는 단계; 및
상기 새로운 베이스 저항을 사용하여 동작중의 상기 RTD의 저항의 변화를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.