JP5372976B2 - 熱式流量センサ - Google Patents
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Description
2 空洞部
3 半導体基板の一面
4 電気絶縁膜
5 薄膜領域
6 ヒータ
7 傍熱抵抗
8 発熱制御回路
9 検出抵抗
10 流量検出回路
11 第1温度制御回路
12 第2温度制御回路
13 帰還制御回路
14,21 比較器
15 制限手段
16 スイッチング素子
17 クランプ素子
18 負荷抵抗体
19 抵抗切替スイッチ
20 高速化手段
22 DSP
23 分周器
24 クロック切換スイッチ
25 定数選択スイッチ
26,204 記憶素子
27 プログラム選択スイッチ
100 センサ素子
101〜103 固定抵抗
200 処理回路
201 DA変換器
202 トランジスタ素子
203 発振器
301〜305 電極
401 比例ゲイン
402 積分ゲイン
403 積分器
404 加算器
Claims (8)
- 半導体基板と、
前記半導体基板に設けた空洞部と、
前記半導体基板上に前記空洞部を覆う様に設けた絶縁膜と、
前記絶縁膜が前記空洞部を覆うことにより形成される薄膜領域と、
前記絶縁膜上の前記薄膜領域に設けた発熱抵抗体と、
前記絶縁膜上の前記薄膜領域上に設け、且つ、温度に応じて抵抗値が変化する第1感温抵抗体と、
前記第1感温抵抗体の温度に基づいて前記発熱抵抗体の温度を制御する発熱制御手段と、
前記発熱抵抗体の近傍に設置し、且つ、温度に応じて抵抗値が変化する第2感温抵抗体と、
前記第2感温抵抗体の温度に基づいて流体の流量を検出する流量検出手段と、を有し、
前記発熱制御手段は、
前記発熱抵抗体に供給する電圧または電流を算出するデジタル演算手段と、
前記第1感温抵抗体の目標温度となる第1指標温度と前記第1感温抵抗体の退避温度となる第2指標温度とに基づいて前記デジタル演算手段の算出値を所定値に固定する手段と、を備えることを特徴とする熱式流量センサ。 - 請求項1に記載の熱式流量センサにおいて、
前記第2指標温度は、前記第1指標温度よりも高い温度に設定されており、
前記発熱制御手段は、前記第1感温抵抗体の温度を第1指標温度に近づける様に制御を行う第1温度制御手段と、前記第1感温抵抗体の温度を第2指標温度以下に保持する第2温度制御手段と、を有することを特徴とする熱式流量センサ。 - 請求項2に記載の熱式流量センサにおいて、
前記第1温度制御手段は、前記第1感温抵抗体の温度に基づいた信号を入力とし前記発熱抵抗体に供給する電力或いは電力指示値を出力とする帰還制御手段を有することを特徴とする熱式流量センサ。 - 請求項2に記載の熱式流量センサにおいて、
前記第2温度制御手段は、前記第1感温抵抗体の温度に基づいた信号を入力とし前記第1感温抵抗体の温度が前記第2指標温度以上であるか否かを判定する判定手段を有することを特徴とする熱式流量センサ。 - 半導体基板と、
前記半導体基板に設けた空洞部と、
前記半導体基板上に前記空洞部を覆う様に設けた絶縁膜と、
前記絶縁膜が前記空洞部を覆うことにより形成される薄膜領域と、
前記絶縁膜上の前記薄膜領域に設けた発熱抵抗体と、
前記絶縁膜上の前記薄膜領域上に設け、且つ、温度に応じて抵抗値が変化する第1感温抵抗体と、
前記第1感温抵抗体の温度に基づいて前記発熱抵抗体の温度を制御する発熱制御手段と、
前記発熱抵抗体の近傍に設置し、且つ、温度に応じて抵抗値が変化する第2感温抵抗体と、
前記第2感温抵抗体の温度に基づいて流体の流量を検出する流量検出手段と、を有し、
前記第2指標温度は、前記第1指標温度よりも高い温度に設定されており、
前記発熱制御手段は、
前記第1感温抵抗体の温度を第1指標温度に近づける様に制御を行う第1温度制御手段と、
前記第1感温抵抗体の温度を第2指標温度以下に保持する第2温度制御手段と、を有し、
前記第1温度制御手段は、
前記第1感温抵抗体の温度に基づいた信号を入力とし
前記発熱抵抗体に供給する電圧或いは電流を出力とする帰還制御手段を有し、
前記第2温度制御手段は前記第1感温抵抗体の温度と第2指標温度との温度差に基づいて、前記帰還制御手段の入出力応答を高速化する高速化手段を有することを特徴とする熱式流量センサ。 - 請求項5に記載の熱式流量センサにおいて、
前記帰還制御手段は、前記第1感温抵抗体の温度に基づいた信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、第1クロック信号に基づいて演算処理を行うデジタル演算処理部とを有し、
前記高速化手段は、前記第1クロック信号とは異なる周期の第2クロック信号を生成する第2クロック生成部と、前記デジタル演算処理部を動作させるクロック信号を切換えるクロック切換手段とを有し、
前記クロック切換手段は、前記第1感温抵抗体の温度及び第2指標温度間の温度差に基づいて前記デジタル演算処理部の動作クロックを切換えることを特徴とする熱式流量センサ。 - 請求項5に記載の熱式流量センサにおいて、
前記帰還制御手段は、前記第1感温抵抗体の温度に基づいた信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、前記デジタル信号に基づいて演算処理を行うデジタル演算処理部とを有し、
前記高速化手段は、前記デジタル演算処理部の入出力ゲインを変更するゲイン変更手段を有し、且つ、前記第1感温抵抗体の温度と第2指標温度との温度差に基づいて、前記ゲイン変更手段は前記デジタル演算処理部の入出力ゲインを最大化することを特徴とする熱式流量センサ。 - 請求項5に記載の熱式流量センサにおいて、
前記帰還制御手段は、前記第1感温抵抗体の温度に基づいた信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部と、前記デジタル信号に基づいて演算処理を行うデジタル演算処理部と、少なくとも2つ以上の異なる処理プログラムを記憶する記憶手段とを有し、
前記高速化手段は、前記デジタル演算処理部の処理内容を選択するプログラム選択手段を有し、
前記プログラム選択手段は前記第1感温抵抗体の温度と第2指標温度との温度差に基づいて前記デジタル演算処理部の処理内容を変更することを特徴とする熱式流量センサ。
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