DE3906344A1 - Thermischer durchflusssensor - Google Patents

Thermischer durchflusssensor

Info

Publication number
DE3906344A1
DE3906344A1 DE3906344A DE3906344A DE3906344A1 DE 3906344 A1 DE3906344 A1 DE 3906344A1 DE 3906344 A DE3906344 A DE 3906344A DE 3906344 A DE3906344 A DE 3906344A DE 3906344 A1 DE3906344 A1 DE 3906344A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
output voltage
voltage
output
temperature control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE3906344A
Other languages
English (en)
Inventor
Masanori Inada
Naruki Suetake
Hichiro Ohtani
Tomoya Yamakawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2333588U external-priority patent/JPH01128126U/ja
Priority claimed from JP5342088U external-priority patent/JPH0633375Y2/ja
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE3906344A1 publication Critical patent/DE3906344A1/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
    • G01F1/6965—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters comprising means to store calibration data for flow signal calculation or correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Details Of Flowmeters (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen thermischen Durchflußsensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, einen Durchflußsensor zu verwenden, mit dem die Durchflußleistung durch Erfassung des thermischen Gleichgewichts einer einen im Fließmedium angeordneten Thermowiderstand (Heizwiderstand) enthaltenden Brückenschaltung gemessen wird. Ein bekannter Durchflußsensor, der einen Platindraht als Heizwiderstand verwendet, wird im folgenden beschrieben.
Fig. 1(a) zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch einen thermischen Durchflußsensor mit einem Platindraht als Heizwiderstand. Fig. 1(b) zeigt die Vorderansicht der Anordnung nach Fig. 1(a). In den Fig. 1(a) und 1(b) wird ein Durchgangsmeßrohr 2 von einem Tragelement 3 an einer vorbestimmten Stelle in einem Gehäuse 1, das als Hauptdurchgang für ein Fließmedium dient, gehalten. Eine Mehrzahl von Tragelementen 4 für den Heizdraht ist an der Innenfläche des Meßrohrs 2 angeordnet. Der Heizdraht R H ist in einer Ebene, die senkrecht zur Luftströmung steht, zwischen den Tragelementen 4 durchgezogen.
Ein Lufttemperaturfühler R C ist ebenfalls im Meßrohr 2 angeordnet. Elektrische Verbindungsdrähte des Heizdrahtes R H und des Lufttemperaturfühlers R C sind durch nichtgezeigte Löcher im Gehäuse 1, Meßrohr 2 und Tragelement 3 in das Innere eines Steuerschaltung-Einstellabschnitts 5 geführt und mit einer in diesem befindlichen Steuerschaltung verbunden. Schutznetze 6 a und 6 b sind an den Öffnungen auf beiden Seiten des Gehäuses 1 angebracht.
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild einer den Heizdraht R H und den Lufttemperaturfühler R C enthaltenden Brückenschaltung und einer Temperatursteuerschaltung 10, die die Temperatur in der Weise steuert, daß die Brückenschaltung in einem thermischen Gleichgewichtszustand gehalten wird. Die Brückenschaltung umfaßt Widerstände R₁ und R₂ sowie den Heizdraht R H und den Lufttemperaturfühler R C . Beide Eingänge eines Differentialverstärkers 101 sind mit den Verbindungspunkten b und f der Brückenschaltung verbunden. Ein Ausgang des Differentialverstärkers 101 ist mit der Basiselektrode eines Transistors 102 verbunden. Der Emitter des Transistors 102 ist mit einem Punkt a der Brückenschaltung und der Kollektor ist mit der positiven Klemme einer Gleichspannungsquelle 103 verbunden. Die Arbeitsweise wird im folgenden kurz erläutert. Da die Funktion einer Temperatursteuerschaltung bekannt ist, wird eine genauere Beschreibung von dieser hier nicht vorgenommen. Zum besseren Verständnis erfolgt jedoch eine kurze Erklärung der Arbeitsweise. Wenn die Spannungen an den Verbindungspunkten b und f gleich sind, ist die Temperatursteuerschaltung im Gleichgewichtszustand. Zu dieser Zeit fließt ein der Durchflußleitung entsprechender Strom I H durch den Heizdraht R H . Die Spannung am Verbindungspunkt b beträgt V H = I H · R₂, und diese Spannung wird als Durchflußleistungssignal verwendet.
Im allgemeinen wird, um jede Änderung in der Messung aufgrund von Schwankungen der Widerstandswerte und der Widerstandstemperaturkoeffizienten des Heizdrahtes R H und des Lufttemperaturfühlers R C oder der Widerstandswerte der Widerstände R₁ und R₂ zu korrigieren, die Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik parallel verschoben durch Nachstellung des Wertes des Widerstandes R₁, so daß ein Erfassungsausgangswert einer vorbestimmten Durchflußleistung (gewöhnlich eine relativ geringe Durchflußleistung) auf einen objektiven Wert eingestellt wird.
Fig. 3 zeigt eine Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik zur Erläuterung der vorgenannten Korrektur. Der Wert des Widerstandes R₁ wird so nachgestellt, daß eine Kurve a vor der Nachstellung des Widerstandes R₁ bei einer vorbestimmten Durchflußleistung Q₁ innerhalb eines gegebenen objektiven Wertebereichs x liegt.
In dem thermischen Durchflußsensor, der die erwähnte Temperatursteuerschaltung 10 enthält, wird der Wert des Widerstandes R₁ nachgestellt, um die Meßgenauigkeit zu erhöhen (wie in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Erfassungscharakteristik durch Parallelverschiebung nachgestellt). Jedoch ist es unmöglich, den Gradienten der Durchflußleistungscharakteristik (Abhängigkeit der Durchflußleistung von der Abweichung vom Mittelwert der Erfassungscharakteristik bei jeder Durchflußleistung wird im folgenden als Gradient der Charakteristik bezeichnet) nachzustellen, der im wesentlichen auf strukturellen und dimensionalen Veränderungen wie zum Beispiel der Dimensionen des Gehäuses 1 und des Durchgangs-Meßrohrs 2, der relativen Lageänderungen in Ausrichtung auf die Mittelachse des Meßrohrs 2 in bezug auf die Flußrichtung, der Lage des Heizdrahtes R H und dergleichen beruht. Die Meßgenauigkeit wird bei anderen Durchflußleistungen als dem Nachstelldurchflußleistungspunkt Q₁ nicht verbessert. Dies ergibt sich besonders bei der Durchflußleistung, die von dem Nachstelldurchflußleistungspunkt Q₁ stark abweicht. Dort bestehen die vorerwähnten Nachteile.
Wenn der Wert des Widerstandes R₁ wieder nachgestellt wird, um das Erfassungsausgangssignal bei einer anderen Durchflußleistung als dem Nachstelldurchflußleistungspunkt Q₁ nachzustellen, ändert sich auch das Erfassungsausgangssignal am Durchflußleistungspunkt Q₁, so daß die Erfassungsgenauigkeit nicht bei allen Durchflußleistungen verbessert werden kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einen Thermowiderstand enthaltenden Durchflußsensor zu schaffen, bei dem der Gradient der Durchflußleistungscharakteristik nachgestellt werden kann, Erfassungsfehler über den gesamten Durchflußleistungsbereich klein sind, und eine hohe Genauigkeit erzielt wird. Die Aufgabe besteht auch darin, die Nachstellung bei Veränderungen sowohl in der Plus- als auch in der Minus-Richtung durch Verwendung der gleichen Schaltung mit hoher Genauigkeit und einfachen Nachstellmitteln durchzuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. 7 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Durchflußsensors ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Zu diesem Zweck enthält der Durchflußsensor: eine Subtraktionsschaltung, der eine an einem Widerstand, der in Reihe mit einem Thermowiderstand in einer diesen enthaltenden Brückenschaltung geschaltet ist, anliegende Klemmenspannung zugeführt wird, und die eine vorbestimmte Spannung von der Klemmenspannung subtrahiert und die gebildete Differenz ausgibt, wenn die Klemmenspannung über der vorbestimmten Spannung liegt, und eine arithmetische Operationsschaltung, in die sowohl die Klemenspannung als auch die der Differenz entsprechende Ausgangsspannung der Subtraktionsspannung eingegeben werden, und die die Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung von der Klemmenspannung subtrahiert oder zu dieser addiert, wobei ein Korrigieren des Sensorausgangssignals von der arithmetischen Operationsschaltung ausgegeben wird.
Der thermische Durchflußsensor nach der Erfindung ist weiterhin gekennzeichnet durch: eine Spannungsteilerschaltung zur Teilung einer Ausgangsspannung der erwähnten Subtraktionsschaltung, eine Verstärkerschaltung zur Verstärkung der geteilten Spannung, und eine arithmetische Operationsschaltung zur Addition einer Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung und eine Ausgangsspannung einer Temperatursteuerschaltung und zur Subtraktion der Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung von der resultierenden Additionsspannung, wobei durch Änderung eines Spannungsteilerverhältnisses der Spannungsteilerschalter ein Korrigieren des Sensorausgangssignals, in dem Erfassungsfehler sowohl in der Plus- als in der Minus-Richtung korrigiert werden, von der arithmetischen Operationsschaltung ausgegeben wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1(a) und 1(b) einen Längsschnitt und die Vorderansicht eines Luftdurchflußsensors mit einem Platindraht als Heizwiderstand,
Fig. 2 ein Schaltbild der Temperatursteuerschaltung für den Heizwiderstand,
Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung eines Nachstellverfahrens in der Temperatursteuerschaltung nach Fig. 2,
Fig. 4 und 6 Schaltbilder von thermischen Durchflußsensoren entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5(a) bis 5(c) Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Durchflußsensors nach Fig. 4,
Fig. 7 ein Schaltbild eines thermischen Durchflußsensors entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 8(a) bis 8(c) Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Durchflußsensors nach Fig. 7.
Fig. 4 zeigt ein Schaltbild eines Luftdurchflußsensors mit einem Thermowiderstand entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieser enthält die bereits in Fig. 2 gezeigte bekannte Temperatursteuerschaltung 10. Eine Subtraktionsschaltung 11 umfaßt Widerstände R₃ bis R₆ und R₁₄ und ein Operationsverstärker 104. Die Subtraktionsschaltung 11 subtrahiert eine vorbestimmte Spannung V ref von der Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung 10. Eine Spannungsteilerschaltung 12 umfaßt Widerstände R₇ bis R₈ und R₁₅ sowie einen Operationsverstärker 105 und teilt die Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung 11 mittels der Widerstände R₇ und R₈, wobei sie eine geteilte Spannung V₂ ausgibt. Eine arithmetische Operationsschaltung 13 umfaßt Widerstände R₁₀ bis R₁₃ sowie einen Operationsverstärker 106 und addiert die Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung 10 und die Ausgangsspannung V₂ der Spannungsteilerschaltung 12.
Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 4 wird nun unter Bezug auf Fig. 5 näher erläutert. Die Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung 11 wird auf einen Wert eingestellt, der der folgenden Gleichung gemäß jedem der Werte der Widerstände R₃ bis R₆ genügt.
Wenn die Widerstandswerte zweckmäßig eingestellt werden, so daß R₃ = R₄ und R₅ = R₆ sind, dann kann die obige Gleichung wie folgt dargestellt werden:
V₁ = V H - V ref .
Da der Operationsverstärker 104 durch die positive Spannung der Spannungsquelle betrieben wird, wird die Ausgangsspannung V₁ nicht auf einen negativen Wert gesetzt. V₁ wird auf Null gesetzt, wenn V H < V ref , und der Verlauf von V₁ kann wie in Fig. 5(a) dargestellt werden. Die Spannungsteilerschaltung 12 erhält die Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung 11. Die Ausgangsspannung V₂ der Spannungsteilerschaltung 12 wird auf einen Wert gesetzt, der gemäß den Werten der Widerstände R₇ und R₈ der folgenden Gleichung genügt:
(wobei V H < V ref , V₂ = 0).
Wenn die Werte der Widerstände R₇ und R₈ verändert werden, wie anhand des Verlaufs von V₂ in Fig. 5(a) gezeigt ist, ändert sich dessen Gradient gemäß der Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung 10, und die vorbestimmte Spannung V ref wird als ein Basispunkt verwendet. Die arithmetische Operationsschaltung 13 empfängt sowohl die Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung 10 als auch die Ausgangsspannung V₂ der Spannungsteilerschaltung 12. Die Ausgangsspannung V₀ der Operationsschaltung 13 wird auf einen Wert gesetzt, die gemäß den Werten der Widerstände R₁₀ bis R₁₃ der folgenden Gleichung genügt:
Wenn jeder der Widerstände auf einen geeigneten Wert gesetzt wird, so daß R₁₀ = R₁₁ und R₁₂ = R₁₃ sind, kann die Spannung V₀ wie folgt dargestellt werden:
V₀ = V H + V₂.
Aus den Beziehungen zwischen V₁, V₂, V H und V ref wird
erhalten. Wenn V H V ref ist, dann ist die Ausgangsspannung V₀ gleich V H unabhängig von dem Wert der Widerstände R₇ und R₈. Wenn V H < V ref ist, wird die Ausgangsspannung V₀ auf die Ausgangsspannung gesetzt, die durch Addition des durch Multiplizieren des Spannungsteilerverhältnisses entsprechend den Werten der Widerstände R₇ und R₈ mit dem Wert (V H - V ref ) abgeleiteten Wertes und des Wertes von V H erhalten wird. Daher kann durch Kombination der Subtraktionsschaltung 11, der Spannungsteilerschaltung 12 und der arithmetischen Operationsschaltung 13 eine Verstärkerschaltung erhalten werden, deren Verstärkungsfaktor gleich 1 ist, wenn V H < V ref ist, und deren Verstärkungsfaktor gleich
Fig. 5(b) zeigt die Beziehungen zwischen der Luftdurchflußleistung, der Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung 10 und der Ausgangsspannung V₀ der arithmetischen Operationsschaltung 13. Fig. 5(c) zeigt die Beziehungen zwischen der Luftdurchflußleistung und den Erfassungsfehlern des Durchflußsensors in Abhängigkeit von den Ausgangsspannungen V H und V₀. Wie aus Fig. 5(b) ersichtlich ist, ist die Ausgangsspannung V₀ der arithmetischen Operationsschaltung 13 nur dann als willkürliche Charakteristik gemäß den Werten der Widerstände R₇ und R₈ gesetzt, wenn die Durchflußleistung nicht kleiner ist als eine Luftdurchflußleistung Q ref entsprechend der vorbestimmten Spannung V ref . Wenn daher der Erfassungsfehler in Minus-Richtung groß ist für den Fall, daß der Erfassungsfehler infolge der Ausgangsspannung V H der Steuerschaltung 10 größer ist als die Luftdurchflußleistung Q ref gemäß Fig. 5(c), dann kann der Erfassungsfehler bei jeder Durchflußleistung oberhalb Q ref durch Regelung der Werte der Widerstände R₇ und R₈ reduziert werden.
Gemäß dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Erfassungscharakteristik bei Durchflußleistungen oberhalb des vorbestimmten Wertes Q ref willkürlich nachgestellt werden, ohne daß die Erfassungscharakteristik bei Durchflußleistungen unterhalb des Wertes Q ref geändert wird. Der vorbestimmte Wert Q ref der Durchflußleistung ist relativ niedrig angesetzt und die Erfassungscharakteristik bei dem Wert Q ref der Durchflußleistung ist auf eine vorbestimmte Charakteristik gesetzt (nachgestellt) durch Einstellung des Widerstandes R₁ in der Steuerschaltung 10. Danach wird die Erfassungscharakteristik bei einer größeren Durchflußleistung als dem Wert Q ref auf eine vorbestimmte Charakteristik gesetzt (nachgestellt) durch Einstellung des Spannungsteilungsverhältnisses der Spannungsteilerschaltung 12. Durch dieses Nachstellverfahren kann ein Durchflußsensor mit kleinen Erfassungsfehlern über den gesamten Durchflußleistungsbereich erhalten werden.
Obgleich das Ausführungsbeispiel in der Weise beschrieben wurde, daß die Ausgangsspannung V₂ der Spannungsteilerschaltung 12 in der arithmetischen Operationsschaltung 13 zu der Ausgangsspannung V H der Steuerschaltung 10 addiert wurde und der Fehler in der Minus-Richtung bei einer großen Durchflußleistung wie in Fig. 5(c) gezeigt korrigiert wurde, kann der Fehler in der Plus-Richtung bei einer großen Durchflußleistung ebenfalls korrigiert werden, indem V H durch die arithmetische Operationsschaltung 13 von V₂ subtrahiert wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist.
Die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele wurden so ausgewählt, daß der Fehler jeweils in der Minus- oder der Plus-Richtung korrigiert werden kann. Jedoch können im dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nachfolgend anhand der Fig. 7 und 8 erläutert wird, Fehler sowohl in der Minus- als auch der Plus-Richtung korrigiert werden.
Fig. 7 zeigt die Temperatursteuerschaltung 10, die Subtraktionsschaltung 11, die Spannungsteilerschaltung 12 mit den Widerständen R₇ und R₈, die arithmetische Operationsschaltung 13 und eine Verstärkungsschaltung 14 mit Widerständen R₁₆, R₁₇ und R₁₈ sowie einen Operationsverstärker 107.
Die Temperatursteuerschaltung 10, die Subtraktionsschaltung 11 und die arithmetische Operationsschaltung 13 sind in gleicher Weise wie in den Fig. 4 und 6 aufgebaut. Die einander entsprechenden Komponenten sind daher mit den gleichen Bezugszeichen wie dort versehen und auf ihre nähere Beschreibung wird verzichtet.
Die Spannungsteilerschaltung 12 teilt die Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung 11 durch die Widerstände R₇ und R₈. Die Serienschaltung aus den Widerständen R₇ und R₈ liegt zwischen einem Ausgangsanschluß der Subtraktionsschaltung 11 und Erdpotential.
Eine Ausgangsspannung V₃ der Spannungsteilerschaltung 12, die an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R₇ und R₈ erhalten wird, wird zu einem Plus-Eingang des Operationsverstärkers 107 in der Verstärkungsschaltung 14 geführt. Ein Minus-Eingang des Operationsverstärkers 107 ist über den Widerstand R₁₆ mit Erdpotential verbunden.
Der Widerstand R₁₇ ist zwischen den Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 107 und seinen Minus-Eingang geschaltet.
Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 107 ist weiterhin über den Widerstand R₁₈ mit Erdpotential verbunden.
Eine Ausgangsspannung V₄ der Verstärkungsschaltung 14 ist über einen Widerstand R₁₀ an einen Plus-Eingang des Operationsverstärkers 106 in der arithmetischen Operationsschaltung 13 gelegt.
Die Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung 11 ist über den Widerstand R₁₂ an einen Minus-Eingang des Operationsverstärkers 106 in der arithmetischen Operationsschaltung 13 geführt. Der weitere Schaltungsaufbau entspricht dem der Fig. 4 oder 6.
Es wird nun die Funktion der gezeigten Schaltung beschrieben. Die Arbeitsweise der Subtraktionsschaltung 11 ist die gleiche wie die in den Fig. 4 und 6. Durch Einstellung der Widerstandswerte in der Weise, daß R₃ gleich R₄ und R₅ gleich R₆ sind, wird die Ausgangsspannung V₁ wie folgt erhalten:
V₁ = V H - V ref , wenn V H V ref
V₁ = 0, wenn V H < V ref .
Die Ausgangsspannung V₃ der Spannungsteilerschaltung 12 wird gemäß den Werten der Widerstände R₇ und R₈ wie folgt erhalten:
V₃ = 0, wenn V H < V ref .
Die Ausgangsspannung V₃ wird in die Verstärkungsschaltung 14 eingegeben. Die Ausgangsspannung V₄ der Verstärkungsschaltung 14 wird gemäß den Werten der Widerstände R₁₆ und R₁₇ wie folgt erhalten:
Die arithmetische Operationsschaltung 13 empfängt die Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung 10, die Ausgangsspannung V₄ der Verstärkungsschaltung 14 und die Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung 11. Die Ausgangsspannung V₀ der Operationsschaltung 13 ist auf einen Wert gesetzt, die gemäß den Werten der Widerstände R₁₀, R₁₁, R₁₂ und R₁₃ der folgenden Gleichung genügt:
Durch Einstellung der Widerstände auf geeignete Werte in der Weise, daß R₁₀ = R₁₁ und R₁₂ = R₁₃ sind, kann V₀ wie folgt dargestellt werden:
V₀ = V H + V₄ - V₁.
Aus den Beziehungen zwischen den Ausgangsspannungen V₁, V₃, V₄ und V H und der voreingestellten Spannung V ref kann die Spannung V₀ wie folgt ausgedrückt werden:
V₀ = V H , wenn V H < V ref .
Wenn die Werte der Widerstände zweckmäßig so gesetzt werden, daß R₇ = R₈ und R₁₇ = R₁₆ × (1 ± α) sind, ergibt sich die Spannung V₀ wie folgt:
V₀ = V H , wenn V H < V ref .
Daher ist die Ausgangsspannung V₀ der arithmetischen Operationsschaltung 13 auf V₀ = V H unabhängig von den Werten der Widerstände R₁₈ und R₁₇ gesetzt, wenn V H unterhalb V ref liegt. Andererseits wird, wenn V H oberhalb V ref liegt, der durch Multiplikation des Koeffizienten entsprechend dem Verhältnis der Werte der Widerstände R₁₆ und R₁₇ mit dem Wert von (V H - V ref ) erhaltene Wert zu V H addiert oder von V H subtrahiert. Insbesondere, wenn R₁₆ = R₁₇ ist, ist V₀ gleich V H unabhängig von der Beziehung zwischen den Werten von V H und V ref .
Fig. 8(a) zeigt ein Diagramm mit den Charakteristiken der vorgenannten Spannungen. In Abhängigkeit von dem Wert von α, der durch das Verhältnis der Werte der Widerstände R₁₆ und R₁₇ bestimmt wird, ändert sich die Ausgangsspannung V₄ der Verstärkungsschaltung 14. Das Diagramm zeigt, daß der Verlauf der Ausgangsspannung V₁ der Subtraktionsschaltung 11 als eine Bezugsmitte verwendet wird. Die Ausgangsspannung V₀ der arithmetischen Operationsschaltung 13 ändert sich in der Minus- und der Plus-Richtung, wobei der Verlauf V₀ = V H als Bezugsmitte verwendet wird.
Das Diagramm in Fig. 8(b) zeigt die Beziehungen zwischen der Luftdurchflußleistung, der Ausgangsspannung, der Temperatursteuerschaltung 10 und der Ausgangsspannung V₀ der arithmetischen Operationsschaltung 13. Das Diagramm nach Fig. 8(c) zeigt die Beziehungen zwischen der Luftdurchflußleistung und den Erfassungsfehlern des Luftdurchflußsensors in Abhängigkeit von den Ausgangsspannungen V H und V₀. Wie aus Fig. 8(c) ersichtlich ist, kann die Ausgangsspannung V₀ der arithmetischen Operationsschaltung 13 nur dann, wenn die Durchflußleistung nicht geringer ist als die vorbestimmte Luftdurchflußleistung Q ref entsprechend der voreingestellten Spannung V ref , auf eine willkürliche Charakteristik in Plus- und Minus-Richtung gemäß den Werten der Widerstände R₁₇ und R₁₈ eingestellt werden, bei welcher die Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung 10 als eine Mittelspannung verwendet wird.
Wenn daher, wie in Fig. 8(c) gezeigt, bei einer größeren Durchflußleistung als der Luftdurchflußleistung Q ref der Erfassungsfehler infolge der Ausgangsspannung V H der Temperatursteuerschaltung 10 auf der Minus-Seite vorliegt, kann die Luftdurchflußleistung in Richtung der (+α)-Seite nachgestellt werden, und wenn der Erfassungsfehler auf der Plus-Seite vorliegt, kann die Luftdurchflußleistung in Richtung der (-α)-Seite nachgestellt werden. Auf diese Weise kann die Nachstellung mit der gleichen Schaltung einfach durchgeführt werden.
Obgleich die Ausführungsbeispiele für den Fall beschrieben wurden, daß die Widerstandswerte so gesetzt werden, daß R₃ = R₄, R₅ = R₆, R₇ = R₈, R₁₀ = R₁₁ und R₁₂ = R₁₃ waren, kann die gleiche Wirkung auch erzielt werden, wenn die Widerstände auf andere willkürliche Werte in Übereinstimmung mit der gewünschten Erfassungscharakteristik eingestellt werden.

Claims (10)

1. Thermischer Durchflußsensor mit einer Temperatursteuerschaltung, die eine Brückenschaltung aus einem in einem Durchgang für ein Fließmedium angeordneten Thermowiderstand und mehreren Widerständen enthält und einen Strom steuert, der zum Thermowiderstand geliefert wird, so daß die Brückenschaltung in einem vorgegebenen thermischen Gleichgewichtszustand gehalten wird, wobei die Durchflußleistung des Fließmediums durch den Durchgang auf der Grundlage des thermischen Gleichgewichtszustands erfaßt wird, gekennzeichnet durch
eine Subtraktionsschaltung (11) zur Subtraktion einer vorbestimmten Spannung von einer Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10), die aus einer an einem in Reihe mit dem Thermowiderstand (R H ) geschalteten Widerstand (R₂) in der Brückenschaltung anliegenden Klemmenspannung erhalten wird,
eine Spannungsteilerschaltung (12) zur Teilung einer Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung (11), und
eine arithmetische Operationsschaltung (13) zur Durchführung jeweils einer Addition oder einer Subtraktion mit einer Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung (12) und der Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10),
wobei die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) in Übereinstimmung mit einem Gradienten einer Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik korrigiert und die korrigierte Ausgangsspannung von der arithmetischen Operationsschaltung (13) ausgegeben werden.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsteilungsverhältnis der Spannungsteilerschaltung (12) variabel steuerbar ist.
3. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Operationsschaltung (13) einen Operationsverstärker (106) enthält, dessen nicht-invertierendem Eingang sowohl die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) als auch die Ausgangssteuerspannung der Spannungsteilerschaltung (12) zuführbar sind, wobei ein aus den Ausgangsspannungen der Temperatursteuerschaltung (10) und der Spannungsteilerschaltung (12) addiertes Ausgangssignal am Ausgang des Operationsverstärkers (106) auftritt, und so eine Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik in negativer Richtung korrigierbar ist.
4. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Operationsschaltung (13) einen Operationsverstärker (106) enthält, dessen nicht-invertierendem Eingang sowohl die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) als auch die Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung (12) zuführbar sind, wobei ein aus den Ausgangsspannungen der Temperatursteuerschaltung (10) und der Spannungsteilerschaltung (12) addiertes Ausgangssignal am Ausgang des Operationsverstärkers (106) auftritt, und so eine Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik in negativer Richtung korrigierbar ist.
5. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Operationsschaltung (13) einen Operationsverstärker (106) enthält, dessen nicht-invertierendem Eingang die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) und dessen invertierendem Eingang die Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung (12) zuführbar sind, wobei eine durch Subtraktion der Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung (12) von der Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) erhaltene Ausgangsspannung am Ausgang des Operationsverstärkers (106) auftritt, und so eine Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik in positiver Richtung korrigierbar ist.
6. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Operationsschaltung (13) einen Operationsverstärker (106) enthält, dessen nicht-invertierendem Eingang die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) und dessen invertierendem Eingang die Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung (12) zuführbar sind, wobei eine durch Subtraktion der Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung (12) von der Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) erhaltene Ausgangsspannung am Ausgang des Operationsverstärkers (106) auftritt, und so eine Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik in positiver Richtung korrigierbar ist.
7. Thermischer Durchflußsensor mit einer Temperatursteuerschaltung, die eine Brückenschaltung aus einem in einem Durchgang für ein Fließmedium angeordneten Thermowiderstand und mehreren Widerständen enthält und einen Strom steuert, der zum Thermowiderstand geliefert wird, so daß die Brückenschaltung in einem vorgegebenen thermischen Gleichgewichtszustand gehalten wird, wobei die Durchflußleistung des Fließmediums durch den Durchgang auf der Grundlage des thermischen Gleichgewichtszustands erfaßt wird, gekennzeichnet durch
eine Subtraktionsschaltung (11) zur Subtraktion einer vorbestimmten Spannung von einer Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10), die aus einer an einem in Reihe mit dem Thermowiderstand (R H ) geschalteten Widerstand (R₂) in der Brückenschaltung anliegenden Klemmenspannung erhalten wird,
eine Spannungsteilerschaltung (12) zur Teilung einer Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung (11),
eine Verstärkungsschaltung (14) zur Verstärkung der Ausgangsspannung der Spannungsteilerschaltung (12), und
eine arithmetische Operationsschaltung (13) zur Addition der Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung (14) und der Ausgangsschaltung der Temperatursteuerschaltung (10) und zur Subtraktion der Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung (11) von der Additionsspannung,
wobei die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) in Übereinstimmung mit einem Gradienten einer Durchflußleistungs-Erfassungscharakteristik korrigiert und die korrigierte Ausgangsspannung von der arithmetischen Operationsschaltung (13) ausgegeben werden.
8. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor der Verstärkungsschaltung (14) steuerbar ist.
9. Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Operationsschaltung (13) einen Differentialverstärker (106) enthält, dessen nicht-invertierendem Eingang sowohl die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) als auch die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung (14) und dessen invertierendem Eingang die Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung (11) zuführbar sind, und daß die korrigierte Ausgangsspannung an einem Ausgang des Differentialverstärkers (106) auftritt.
10. Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die arithmetische Operationsschaltung (13) einen Differentialverstärker (106) enthält, dessen nicht-invertierendem Eingang sowohl die Ausgangsspannung der Temperatursteuerschaltung (10) als auch die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung (14) und dessen invertierendem Eingang die Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung (11) zuführbar sind, und daß die korrigierte Ausgangsspannung an einem Ausgang des Differentialverstärkers (106) auftritt.
DE3906344A 1988-02-24 1989-02-24 Thermischer durchflusssensor Granted DE3906344A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2333588U JPH01128126U (de) 1988-02-24 1988-02-24
JP5342088U JPH0633375Y2 (ja) 1988-04-19 1988-04-19 感熱式流量センサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3906344A1 true DE3906344A1 (de) 1989-08-31

Family

ID=26360683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3906344A Granted DE3906344A1 (de) 1988-02-24 1989-02-24 Thermischer durchflusssensor

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4907446A (de)
KR (1) KR920005284Y1 (de)
DE (1) DE3906344A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4130513A1 (de) * 1991-09-13 1993-03-18 Pierburg Gmbh Temperaturregler
DE19605180A1 (de) * 1996-02-13 1997-08-14 Daimler Benz Ag Anemometer

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5211056A (en) * 1989-04-14 1993-05-18 Hitachi, Ltd. Thermal type intake air flow measuring instrument
US5018385A (en) * 1990-03-26 1991-05-28 Siemens Automotive L.P. I.C. engine airflow meter having speed-based automatic gain control
JPH07117436B2 (ja) * 1990-12-28 1995-12-18 三菱電機株式会社 感熱式流量センサ
JP2599854B2 (ja) * 1991-12-12 1997-04-16 三菱電機株式会社 感熱式流量センサの設定方法
US5369990A (en) * 1993-04-08 1994-12-06 Ford Motor Company Remote mount air flow sensor
JP3285513B2 (ja) * 1997-05-28 2002-05-27 三菱電機株式会社 感熱式流量センサおよび内燃機関の吸気装置
US5854425A (en) * 1998-06-09 1998-12-29 Tao Of Systems Integration, Inc. Method for measurement and compensation of a time constant for a constant voltage anemometer
JP4161078B2 (ja) * 2005-11-22 2008-10-08 三菱電機株式会社 熱式流量センサ
CN103698129A (zh) * 2013-12-11 2014-04-02 潍柴动力股份有限公司 发动机热平衡试验***及其温控装置
US11846549B2 (en) * 2019-09-12 2023-12-19 Harcosemco Llc Mass flow sensor having an airfoil

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4409828A (en) * 1980-04-11 1983-10-18 Nippon Soken, Inc. Gas flow measuring device
EP0172440A2 (de) * 1984-07-27 1986-02-26 Hitachi, Ltd. Heissdrahtgerät zur Durchflussmessung
US4581929A (en) * 1983-11-04 1986-04-15 Hitachi, Ltd. Air flow meter circuit with temperature compensation circuit
EP0023970B1 (de) * 1979-07-24 1986-11-20 Hitachi, Ltd. Luftmengenmesser

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3975951A (en) * 1974-03-21 1976-08-24 Nippon Soken, Inc. Intake-air amount detecting system for an internal combustion engine
EP0226091A3 (de) * 1985-12-17 1989-09-13 Texas Instruments Incorporated Isolationsstruktur für Halbleiter mit Gruben und Oxidation einer vergrabenen Schicht aus anodisiertem Silizium
JPS62165518A (ja) * 1986-01-16 1987-07-22 Shizuo Sato カム山とシヤフト別体式進角固定型カムシヤフト

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0023970B1 (de) * 1979-07-24 1986-11-20 Hitachi, Ltd. Luftmengenmesser
US4409828A (en) * 1980-04-11 1983-10-18 Nippon Soken, Inc. Gas flow measuring device
US4581929A (en) * 1983-11-04 1986-04-15 Hitachi, Ltd. Air flow meter circuit with temperature compensation circuit
EP0172440A2 (de) * 1984-07-27 1986-02-26 Hitachi, Ltd. Heissdrahtgerät zur Durchflussmessung
US4672847A (en) * 1984-07-27 1987-06-16 Hitachi, Ltd. Hot-wire flow rate measuring apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4130513A1 (de) * 1991-09-13 1993-03-18 Pierburg Gmbh Temperaturregler
DE19605180A1 (de) * 1996-02-13 1997-08-14 Daimler Benz Ag Anemometer

Also Published As

Publication number Publication date
KR890018017U (ko) 1989-09-08
KR920005284Y1 (ko) 1992-07-31
US4907446A (en) 1990-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3001552C2 (de)
DE2917237C2 (de)
DE3151743A1 (de) Messgeraet mit vielelementenfuehler
DE3634051C2 (de)
EP0221251B1 (de) Verfahren zur Fehlerkompensation für Messwertaufnehmer mit nicht linearen Kennlinien, sowie Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
DE3906344A1 (de) Thermischer durchflusssensor
DE2705201B2 (de) Logarithmische Kompressionsschaltung
DE69530715T2 (de) Messvorrichtung für eine elektrische Grösse
DE2447629A1 (de) Chaltungsanordnung zur messung von widerstaenden
DE1648873A1 (de) Feuchtigkeitsmessvorrichtung
DE2524997C3 (de) Schaltung zum Messen des Effektivwertes eines elektrischen Signals
DE1698249C3 (de) Schaltung zur Kompensation der Grundlinienneigung des Thermogramms bei zwei gegenpolig in Reihe geschalteten Thermoelementen eines Differential-Thernioanalysators E.I. du Pont de Nemours and Co
DE1808442A1 (de) Steuerung eines Kraftfahrzeugs entlang eines in der Fahrbahn verlegten Leiters
DE3101994A1 (de) Verfahren und einrichtung zur messung eines elektrischen widerstandes
DE2353812C3 (de) Temperaturmeßschaltung
DE3634053A1 (de) Verfahren und schaltungsanordnung zur messung der widerstandswerte zweier in reihe geschalteter sensorwiderstaende
DE3149990C2 (de)
DE3313043A1 (de) Schaltungsanordnung zum erfassen einer vielzahl von sich langsam aendernden betriebstemperaturen
DE2048918B2 (de) Nichtlinearer Gleichspannungsverstärker, insbesondere für Meßzwecke
DE1623626A1 (de) Integratorschaltung,insbesondere zur Verwendung in einem Massenspektrometer
DE2518676A1 (de) Motorische regelschaltung
DE1616049C (de) Schaltung zum Umwandeln einer als elektrische Widerstandsänderung abgebildeten physikalischen Meßgröße in einen dieser umgekehrt proportionalen Strom
DE2010898A1 (de) Bruckenstrom Verstärkerschaltung
AT241168B (de) Schaltungsanordnung für Parallel-Serienverstärker
DE3426588C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition