KR960006308B1 - 감열식 유량센서 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

감열식 유량센서
제 1 도는 이 발명에 의한 감열식 유량센서의 회로도.
제 2 도는 종래의 감열식 유량센서의 구성도.
제 3 도는 감열저항체의 지지구조도.
제 4 도는 종래의 감열저항체의 구성도.
제 5 도는 종래의 감열저항체의 발열시의 온도분포도.
제 6 도는 이 발명에 의한 감열저항체의 구성도.
제 7 도는 이 발명에 의한 감열저항체의 발열시의 온도분포도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
3 : 감열저항체 4 : 유체온센서
31 : 발열부 101,104 : 차동증폭기
R1, R2, R5, R6 : 저항 M : 비트리밍영역.
이 발명은 감열저항체를 사용해서 유체의 유량을 검출하는 감열식 유량센서에 관한 것이다. 유체중에 배설된 감열저항체를 포함하는 브리지회로의 평형상태로부터 유량을 검출하는 유량센서는, 종래로부터, 예를 들면 일본국 실개소 61-108930호 공보나 일본국 특개평 1-216214호 공보에 표시되어 있다.
제 2 도는 종래의 감열식 유량센서외 구조를 표시하고, 유체의 주통로가 되는 하우징(1)의 소정위치에 검출관(2)이 설치되어 검출관(2)의 소정위치에 감열저항체(3) 및 유체온센서(4)가 배설되고 Rl, R2와 함께 브리지회로가 구성된다. 차동증폭기(101)의 양 입력은 브리지회로의 접속점(b)(f)에 접속되고 차동증폭기(101)의 출력은 트랜지스터(102)의 베이스에 접속되고, 트랜지스터(102)의 에미터는 브러지회로의 일단(a)에 접속되고, 트랜지스터(102)의 콜렉터는 전원(103)에 접속되어 있다.
제 3 도는 감열저항체(3)의 지지구조를 표시하고, 평판상의 절연기재(30)의 표면에 발열부(온도의 존성 저항막)(31)을 갖는 감열저항체(3)는 그 일단을 지지하는 지지부재(5)를 통해서 검출관(2)에 부착되고, 지지부재(5)에 삽통 지지된 터미널(6)과 감열저항체(3)와는 급전용 리드와이어(34)에 의해 접속되어 있다.
제 4 도는 감열저항체(3)의 상세구성을 표시하고, 31은 발열부(온도의 존성 저항막),32는 전극부, 33은 지지부이다.
상기 구성의 감열식 유량센서의 동작은 공지이기 때문에, 상세한 설명은 생략하나, 접속점(b)(f)의 전압이 같게 되었을때, 이 회로는 평형상태에 달하고, 이때 감열저항체(3)에는 유량에 대응한 전류 IH가 흐르고, b점의 전압 Vo는 IH×Rl이 되고, 이 전압 VO가 유량신호로서 사용된다.
그러나, 접속점(b)(f)의 전압이 같아졌을 때의 유량신호인 전압 VO에는 오차가 생긴다. 그 요인으로는 각부의 치수, 형상의 오차나 브리지회로를 구성하는 각 저항의 정수오차가 있고, 또 감열저항체(3)의 발열부(31)의 온도분포 변동이 있다. 감열저항체(3)는 그 저항치를 소정치로 하기 위해 일반적으로 트리밍영역(N)가 설치되나, 이 트리밍영역(N)는 저항체의 소재나 막두께의 불균일 때문에 비트리밍영역(M)과 같은 형상까지 트리밍되거나, 전연 트리밍되지 않거나 한다.
지금 트리밍영역(N)이 비트리밍영역(M)과 동일형상까지 트리밍되었다고 하면, 발열부(31)의 통전중의 온도분포는 거의 균일하게 되나, 전혀 트리밍되지 않은 경우에는 발열부(31)의 온도분포는 트리밍영역(N)의 부분이 낮아지는 것은 명백한 일이다.
제 5 도는 감열저항체(3)의 온도분포를 표시하는 것으로, (ㄱ)은 전역트리밍된 경우이고, (ㄴ)은 전역트리밍되지 않은 경우이다. h0∼h9는 감열저항체(3)의 축방향위치를 표시하고, 제 4 도의 h0~h9에 일치한다. 유량조정시에는 일정류량을 흘렸을 때의 유량신호전압(VO)가 소정치가 되도록 가변저항(R2)을 조정하는데 (ㄱ)과 (ㄴ)과 같이 트리밍량이 다른것을 이와 같이 조정하면 온도분포에 더해 평균온도 T도 상이한 것이 되어 버린다.
따라서, 유량신호전압(VO)의 유량특성이 변화하기 때문에 조정시의 유량으로는 소정의 출력을 얻을 수 있으나, 다른 유량으로는 오차가 생긴다는 과제가 있었다. 또 온도특성에 의한 오차도 크게 된다는 과제가 있었다.
이 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 된것으로, 유량신호전압(VO)의 온도특성 오차가 작고, 전측정 유량범위에서 정도가 높은 감열식 유량센서를 얻는 것을 목적
으로 한다.
이 발명에 관한 감열식 유량센서는, 감열저항체의 형상을 일정하게 하고, 감열저항체의 발열량이 소정치에 달했을 때에 브리지회로가 평행상태가 되도록 그 저항치가 조정되고, 또 이때의 감열저항체와 제 1 의 저항과의 접속점의 전압을 소정의 출력전압으로 증폭하기 위해 게인 조정을 하는 것이다.
이 발명에 있어서는, 발열저항체의 형상을 일정하게 해서 불균일을 없게 한다.
또, 브리지회로의 평형상태에서 감열저항체의 발열량이 소정치가 되도륵 조정되고 이때의 출력전압이 소정치가 되도록 게인이 조정된다.
(실시예)
이하, 이 발명의 실시예를 도면과 함께 설명한다.
제 1 도는 이 실시예에 의한 감열식 유량센서의 회로도를 표시하고, 제 2 도에 표시한 회로에 대해서 저항R5, R6와 차동증폭기(104)로 되는 게인 조정회로를 부가한 것이다.
또, 제 6 도는 감열저항체(3)의 구성을 표시하고, 발열부(31)에는 트리밍영역(N)는 설정되어 있지 않다.
상기 구성에서, 유량제어동작은 종래와 같으나, 유량신호(VO)의 설정방법이 다르다. 즉 우선 접속점(b)(f)의 전압이 같아졌을때 감열저항체(3)의 발열량, 즉 감열저항체(3)의 저항치를 (R3)로 하고, R3· IH 2가 소정치가 되도록 가변저항(R2)를 조정한다.
R3·IH 2는 (1)식에서 명백한 바와 같이 접속점(a)와 전압 Va와 접속점(b)의 전압 Vb와 저항 R1에 치환되므로, 저항(R1)이 기지의 것이면 전압(Va)(Vb)를 계측하고, (Va-Vb)·Vb가 일정치가 되도록 저항(R2)를 조정함으로써, 감열저항체(3)의 발열량을 일정하게 된다.
R3·IH 2-(Va-Vb) ·IH=(Va-Vb) ·Vb / R1···············(1)
상기와 같은 조정을 하게되면 감열저항체(3)의 발열량은 일정하게 되나 접속점(b)의 전압(Vb)는 소정치가 안된다. 이때문에 전압(Vb)를 차동증폭기(104)와 저항 R5, R6로 되는 게인 조정회로에 입력하고, 게인 조정해서 소정의 유량신호전압(VO)로 보정해야 한다. 이 게인조정은, 전압(Vb)의 크기에 따라 가변저항(R5)를 조정함으로써 이루어진다.
이와 같은 조정에 의해 감열저항체(3)의 저항치 트리밍을 하지 않고 저항치에 오차가 생겨도 감열저항체(3)의 발열부(31)로부터의 발열량은 일정하게 되었다. 또 트리밍영역(N)가 없으므로 발열부(31)의 발열면적도 일정하게 되고, 제 7 도에 표시하는 바와 같이 감열저항체(3)의 표면온도(T)도 온도분포도 일정하게 되어 유체로의 발열량도 변화하는 일이 없다.
따라서, 유량특성오차는 물론 유량특성의 온도특성오차도 작게 된다.
이상과 같이 이 발명에 의하면 감열저항체의 발열면적을 일정하게 하고 감열저항체를 포함하는 브리지회로의 평향을 감열저항체의 발열량이 일정상태에서 얻어지도록 하고, 또 브리지회로의 전압 Vb=IH·R1을 게인 조정회로에 의해 보정해서 소정치로 하여, 유량신호전압(VO)로 하도록 하였으므로 유량센서의 유량특성이나 그 온도특성의 오차를 작게 할 수가 있어 대단히 정도가 높은 감열식 유량센서를 얻을 수 있다.

Claims (1)

  1. 피측정유체내에 설치된 감열저항체(3)과, 제 1 의 저항(R1)의 직렬회로와, 유체온센서(4)와 제 2 의 저항(R2)의 직렬회로를 병렬로 접속하여 브리지회로를 구성하고, 이 브리지회로에 통전하여 감열저항체(3)을 발열시켰을 때의 방열량에 의해 유량을 검출하는 감열식 유량센서에 있어서, 감열저항체(3)의 트리밍영역을 설치하지 않고 형상을 일정하게 하며, 감열저항체(3)의 발열량이 소정치에 도달한때 브리지회로가 평형상태로 되도록, 상기 저항(R2)의 저항치를 조정하고, 또한, 평형상태에 도달할 때의 감열저항체(3)과 제 1 의 저항(R1)과의 접속점 전압(Vb)가 소정의 전압(VO)로 되도록 증폭하여 게인조정하는 저항(5)(6)과, 차동증폭기(104)로 되는 게인조정수단을 구비하고, 상기 접속점 전압(Vb)가 게인조정수단에 입력되어 저항(5)를 조정함으로써, 게인조정하여 소정의 유량신호전압(VO)로 조정되는 것을 특징으로 하는 감열식 유량센서.
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