JPH07261846A - Mass flow controller - Google Patents
Mass flow controllerInfo
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- JPH07261846A JPH07261846A JP6048453A JP4845394A JPH07261846A JP H07261846 A JPH07261846 A JP H07261846A JP 6048453 A JP6048453 A JP 6048453A JP 4845394 A JP4845394 A JP 4845394A JP H07261846 A JPH07261846 A JP H07261846A
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- circuit
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- Pending
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- Flow Control (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ガス流量を制御するマ
スフローコントローラに関し、更に詳しくは、感熱コイ
ルと周囲温度との差を常に一定に保ち精度良く流量制御
を行うことのできるマスフローコントローラに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mass flow controller for controlling a gas flow rate, and more particularly to a mass flow controller capable of maintaining a constant difference between a heat sensitive coil and an ambient temperature with high accuracy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マスフローコントローラによる流量の測
定は、センサ管の上流側と下流側に設けられた一対の感
熱コイルの温度差を測定することによって行われてい
る。感熱コイルは、上流側で奪われる熱に比して、下流
で奪われる熱が小さいため図５に示すような温度差ΔＴ
が生じる。2. Description of the Related Art Measurement of a flow rate by a mass flow controller is performed by measuring a temperature difference between a pair of heat sensitive coils provided on the upstream side and the downstream side of a sensor tube. The heat-sensitive coil takes less heat in the downstream side than heat taken in in the upstream side, so that the temperature difference ΔT as shown in FIG.
Occurs.
【０００３】この温度差ΔＴと流体の流量には図６に示
すような一定の関係がなり成り立っているので、流体の
流量は、感熱コイルと一対の抵抗とによって構成したブ
リッジ回路の出力電圧を検出することで測定できる。Since the temperature difference ΔT and the flow rate of the fluid have a constant relationship as shown in FIG. 6, the flow rate of the fluid is the output voltage of the bridge circuit constituted by the heat sensitive coil and the pair of resistors. It can be measured by detecting.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このような従来のマス
フローコントローラは、感熱コイルが周囲温度の影響を
受けゼロ点の変動があり、測定誤差につながるという欠
点があった。この為、特開平１−１５０８１７に開示さ
れたマスフローコントローラも提案されているが、回路
構成が複雑になるという欠点がある。The conventional mass flow controller as described above has a drawback in that the heat sensitive coil is affected by the ambient temperature and the zero point fluctuates, resulting in a measurement error. Therefore, the mass flow controller disclosed in JP-A-1-150817 is also proposed, but it has a drawback that the circuit configuration becomes complicated.
【０００５】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、掛算等の複雑な回路構成を用いないで単にブリ
ッジ回路の変化分を検出してフィードバックし、ブリッ
ジ回路に近似的に定電力を供給するようにブリッジ回路
に供給する電流又は電圧を制御させたもので、その結
果、感熱コイルと周囲温度との差を常に一定に保ち精度
良く流量制御を行うことのできるマスフローコントロー
ラを提供することにある。The present invention has been made in view of the above point, and simply detects a change in the bridge circuit and feeds it back without using a complicated circuit configuration such as multiplication, and approximately determines the bridge circuit. Provides a mass flow controller that controls the current or voltage supplied to the bridge circuit so as to supply electric power, and as a result can keep the difference between the thermal coil and the ambient temperature constant and control the flow rate with high accuracy. To do.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、測定ガスが分流されるセンサ管の
上流側と下流側に流れる測定ガスの温度に基づいて抵抗
値が変化する一対の感熱コイルと、この感熱コイルと対
向するように設けた一対の抵抗とによってブリッジ回路
を構成し、このブリッジ回路の出力に基づいて主ガス流
路を流れる測定ガスの流量を制御するマスフローコント
ローラにおいて、前記ブリッジ回路の変化分を検出して
フィードバックし、前記ブリッジ回路に近似的に定電力
を供給するように前記ブリッジ回路に供給する電流を変
化させる帰還回路を設けたことを特徴としている。ま
た、測定ガスが分流されるセンサ管の上流側と下流側に
流れる測定ガスの温度に基づいて抵抗値が変化する一対
の感熱コイルと、この感熱コイルと対向するように設け
た一対の抵抗とによってブリッジ回路を構成し、このブ
リッジ回路の出力に基づいて主ガス流路を流れる測定ガ
スの流量を制御するマスフローコントローラにおいて、
前記ブリッジ回路の変化分を検出してフィードバック
し、前記ブリッジ回路に近似的に定電力を供給するよう
に前記ブリッジ回路に供給する電圧を変化させる帰還回
路を設けたことを特徴としている。更に、帰還回路のゲ
インと前記ブリッジのゲインの積が略１となることを特
徴とした請求項１又は請求項２記載のマスフローコント
ローラである。In order to achieve such an object, according to the present invention, the resistance value is changed based on the temperature of the measurement gas flowing upstream and downstream of the sensor tube into which the measurement gas is diverted. A mass flow that forms a bridge circuit by a pair of heat-sensitive coils and a pair of resistors provided so as to face the heat-sensitive coil, and controls the flow rate of the measurement gas flowing through the main gas flow path based on the output of the bridge circuit. The controller is provided with a feedback circuit for detecting and feeding back a change in the bridge circuit and changing a current supplied to the bridge circuit so as to approximately supply constant power to the bridge circuit. . Further, a pair of heat-sensitive coils whose resistance value changes based on the temperature of the measurement gas flowing upstream and downstream of the sensor pipe into which the measurement gas is diverted, and a pair of resistors provided so as to face the heat-sensitive coil. In a mass flow controller that configures a bridge circuit by, and controls the flow rate of the measurement gas flowing through the main gas flow path based on the output of this bridge circuit,
A feedback circuit is provided, which detects and feeds back a change in the bridge circuit and changes the voltage supplied to the bridge circuit so as to approximately supply constant power to the bridge circuit. The mass flow controller according to claim 1 or 2, wherein the product of the gain of the feedback circuit and the gain of the bridge is approximately 1.
【０００７】[0007]
【作用】帰還回路は、ブリッジ回路の変化分を検出して
フィードバックし、ブリッジ回路に定電力を供給するよ
うにブリッジ回路に供給する電圧又は電流を変化させ
る。The feedback circuit detects the amount of change in the bridge circuit and feeds it back to change the voltage or current supplied to the bridge circuit so as to supply constant power to the bridge circuit.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明のマスフローコントローラ
の一実施例を示した構成ブロック図である。図中、１０
はガスが流入されるガス流入口、１１は主ガス流路、１
２は主ガス流路１１に設けたセンサ管である。ガス流入
口１０から流入したガスは、主ガス流路１１内に設けら
れているバイパス１３によってセンサ管１２側にも分流
され、センサ管１２側に一定流量が流れるようになって
いる。１４はセンサ管１２の外周に巻かれた一対の感熱
コイルで、一対の抵抗Ｒ1、Ｒ2と共にブリッジ回路を構
成している。An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of the mass flow controller of the present invention. 10 in the figure
Is a gas inlet into which gas is introduced, 11 is a main gas flow path, 1
Reference numeral 2 is a sensor tube provided in the main gas passage 11. The gas flowing in from the gas inflow port 10 is also branched to the sensor pipe 12 side by the bypass 13 provided in the main gas flow path 11, and a constant flow rate flows to the sensor pipe 12 side. Reference numeral 14 is a pair of heat sensitive coils wound around the outer circumference of the sensor tube 12, and constitutes a bridge circuit together with a pair of resistors R 1 and R 2 .
【０００９】１５はブリッジ回路に供給する電流をブリ
ッジ回路の変化に応じて変化し、感熱コイル１４に一定
電力を供給する制御回路で、感熱コイル１４と周囲温度
の温度差ΔＴrを一定に制御する。ブリッジ回路は、ガ
スが流れていない時はバランスされていて０Ｖの電圧を
増幅器１６に出力し、ガスが流れるとガス流量に比例し
た電圧を増幅器１６に出力する。Reference numeral 15 is a control circuit which changes the current supplied to the bridge circuit according to the change of the bridge circuit and supplies a constant power to the heat sensitive coil 14, and controls the temperature difference ΔT r between the heat sensitive coil 14 and the ambient temperature to be constant. To do. The bridge circuit outputs a voltage of 0V to the amplifier 16 which is balanced when gas is not flowing, and outputs a voltage proportional to the gas flow rate to the amplifier 16 when gas flows.
【００１０】増幅器１６に出力された電圧は、Ａ／Ｄ変
換器１７でデジタルデータに変換されＣＰＵ１８に送ら
れる。ＣＰＵ１８は、このデータを外部より設定されて
いるガス流量の設定値Ｄと比較し、偏差が小さくなるよ
うにバルブ１９を制御する。The voltage output to the amplifier 16 is converted into digital data by the A / D converter 17 and sent to the CPU 18. The CPU 18 compares this data with the set value D of the gas flow rate set from the outside, and controls the valve 19 so that the deviation becomes small.
【００１１】図２は、図１の要部を抽出して示した回路
図である。図中、図１と同一作用をするものは同一符号
を付けて説明する。尚、感熱コイルと一対の抵抗Ｒ1、
Ｒ2の抵抗値の関係は下記のようになっているものとす
る。感熱コイルの抵抗値≪抵抗Ｒ1、Ｒ2の抵抗値で、抵
抗Ｒ1、Ｒ2の抵抗値＝∞、ｒ2＝０の条件である。ｒ2は
ブリッジ回路のＲの変化に供う変化分を検出しやすくす
るための抵抗で、等価的には帰還回路の一部を構成して
いる。特に、定電圧印加の場合この抵抗ｒ2は無くとも
よい。１５1は定電流源から供給される電流Ｉinを調整
する電流調整回路で、帰還回路１５2がブリッジ回路の
変化分を検出してフィードバックするデータＩrに基づ
き、ブリッジ回路に電流Ｉを供給する。FIG. 2 is a circuit diagram showing an extracted main part of FIG. In the figure, components having the same functions as those in FIG. In addition, the heat sensitive coil and the pair of resistors R 1 ,
The relation of the resistance value of R 2 is as follows. The resistance value of the heat sensitive coil << the resistance value of the resistances R 1 and R 2 , and the resistance values of the resistances R 1 and R 2 = ∞ and r 2 = 0. r 2 is a resistor for facilitating detection of a change amount of the change in R of the bridge circuit, and equivalently constitutes a part of the feedback circuit. In particular, when a constant voltage is applied, this resistance r 2 may be omitted. Reference numeral 15 1 is a current adjusting circuit that adjusts the current I in supplied from the constant current source, and the feedback circuit 15 2 supplies the current I to the bridge circuit based on the data I r that detects and feeds back the change in the bridge circuit. To do.
【００１２】次に、図３を用いて、本発明がブリッジ回
路に定電力を供給できことについて説明する。図中、Ｒ
はブリッジ回路のコイル抵抗、Ｂは帰還回路１５3の帰
還量を示す。ブリッジの出力電圧Ｖ0は、次式（１）の
ように示される。 Ｖ0＝Ｉin＊Ｒ／（１＋ＢＲ） …（１） この時、コイル抵抗Ｒに消費される電力Ｗは、次式
（２）のように示される。 Ｗ＝Ｖ0（Ｉin−Ｉr） …（２）Next, the fact that the present invention can supply constant power to the bridge circuit will be described with reference to FIG. R in the figure
Represents the coil resistance of the bridge circuit, and B represents the feedback amount of the feedback circuit 15 3 . The output voltage V 0 of the bridge is expressed by the following equation (1). V 0 = I in * R / (1 + BR) (1) At this time, the electric power W consumed by the coil resistance R is expressed by the following equation (2). W = V 0 (I in −I r ) ... (2)
【００１３】ＩrはＩr＝ＢＶ0であるから、この関係に
基づいて（２）式を整理すれば、（２）式は、次式
（３）のようになる。 Ｗ＝Ｉin 2＊Ｒ／（１＋ＢＲ）2 …（３） この関係は、図４のようになる。図４の縦軸は、消費電
力Ｗ、横軸はコイル抵抗Ｒである。Since I r is I r = BV 0 , if formula (2) is rearranged based on this relationship, formula (2) becomes formula (3) below. W = I in 2 * R / (1 + BR) 2 (3) This relationship is as shown in FIG. The vertical axis of FIG. 4 is the power consumption W, and the horizontal axis is the coil resistance R.
【００１４】ここでコイル抵抗Ｒが温度により変化して
も、消費される電力Ｗが変動を受けない点は、ｄＷ／ｄ
Ｒ＝０の近傍である。（３）式を微分すると次式（４）
のようになる。 ｄＷ／ｄＲ＝（Ｉin 2（１−ＢＲ））／（１＋ＢＲ）3 …（４）Here, the point that the consumed power W is not changed even if the coil resistance R changes with temperature is dW / d.
It is in the vicinity of R = 0. Differentiating equation (3) gives the following equation (4)
become that way. dW / dR = (I in 2 (1-BR)) / (1 + BR) 3 (4)
【００１５】この時、ＢＲ≒１の範囲であれば、ｄＷ／
ｄＲ＝０となり、コイル抵抗Ｒが温度により変化して
も、抵抗に消費される電力Ｗの変動を最小にすることが
できる。尚、実際はＢＲが０．８〜１．２の範囲であれ
ば、感熱コイルと周囲温度との差を常に一定に保つこと
ができる。At this time, if BR≈1, then dW /
Since dR = 0, even if the coil resistance R changes with temperature, the fluctuation of the power W consumed by the resistance can be minimized. Actually, if BR is in the range of 0.8 to 1.2, the difference between the heat sensitive coil and the ambient temperature can be always kept constant.
【００１６】ここまでの説明は、定電流源を用いた場合
であるが、定電圧源を用いて感熱コイルに流れる電流を
検知しても同様な制御が可能である。また、抵抗Ｒ1、
Ｒ2の抵抗値≠∞の場合には、帰還量Ｂを（Ｂ＋１／
ｒ）として考えれば同様な結果が得られる。つまり、こ
の時は、次式（５）を満足すればよい。 Ｒ（Ｂ＋１／ｒ）＝１ …（５）The above description is for the case where the constant current source is used, but the same control can be performed by detecting the current flowing through the heat sensitive coil by using the constant voltage source. Also, the resistance R 1 ,
When the resistance value of R 2 ≠ ∞, the feedback amount B is set to (B + 1 /
Similar results can be obtained if considered as r). That is, at this time, the following expression (5) may be satisfied. R (B + 1 / r) = 1 (5)
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明のマ
スフローコントローラは、ブリッジ回路の変化分を検出
してフィードバックし、ブリッジ回路に定電力を供給す
るようにブリッジ回路に供給する電流又は電圧を変化さ
せるようにしたものである。このため、感熱コイルと周
囲温度との差を常に一定に保つことができ、精度良く流
量制御を行うことのできるという効果がある。As described above in detail, the mass flow controller of the present invention detects the amount of change in the bridge circuit and feeds it back to the bridge circuit so as to supply a constant power to the bridge circuit. Is to be changed. Therefore, there is an effect that the difference between the heat sensitive coil and the ambient temperature can always be kept constant, and the flow rate can be controlled accurately.
【図１】本発明のマスフローコントローラの一実施例を
示した構成ブロック図である。FIG. 1 is a configuration block diagram showing an embodiment of a mass flow controller of the present invention.
【図２】図１の要部を抽出して示した回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an extracted part of FIG.
【図３】ブリッジ回路に定電力が供給できることを説明
する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating that constant power can be supplied to a bridge circuit.
【図４】消費電力Ｗとコイル抵抗Ｒとの関係を示した図
である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between power consumption W and coil resistance R.
【図５】感熱コイルの温度変化を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a temperature change of a heat sensitive coil.
【図６】流量と温度差の関係を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a flow rate and a temperature difference.
１５ 制御回路 １５1 電流調整回路 １５2 定電流源 １５3 帰還回路15 Control circuit 15 1 Current adjustment circuit 15 2 Constant current source 15 3 Feedback circuit
Claims (3)
と下流側に流れる測定ガスの温度に基づいて抵抗値が変
化する一対の感熱コイルと、この感熱コイルと対向する
ように設けた一対の抵抗とによってブリッジ回路を構成
し、このブリッジ回路の出力に基づいて主ガス流路を流
れる測定ガスの流量を制御するマスフローコントローラ
において、 前記ブリッジ回路の変化分を検出してフィードバック
し、前記ブリッジ回路に近似的に定電力を供給するよう
に前記ブリッジ回路に供給する電流を変化させる帰還回
路を設けたことを特徴としたマスフローコントローラ。1. A pair of heat-sensitive coils whose resistance value changes based on the temperature of the measurement gas flowing upstream and downstream of a sensor tube into which the measurement gas is branched, and a pair of heat-sensitive coils provided so as to face the heat-sensitive coils. In a mass flow controller that configures a bridge circuit with the resistance of, and controls the flow rate of the measurement gas flowing through the main gas flow path based on the output of the bridge circuit, the change amount of the bridge circuit is detected and fed back, A mass flow controller comprising a feedback circuit for changing a current supplied to the bridge circuit so as to approximately supply constant power to the circuit.
と下流側に流れる測定ガスの温度に基づいて抵抗値が変
化する一対の感熱コイルと、この感熱コイルと対向する
ように設けた一対の抵抗とによってブリッジ回路を構成
し、このブリッジ回路の出力に基づいて主ガス流路を流
れる測定ガスの流量を制御するマスフローコントローラ
において、 前記ブリッジ回路の変化分を検出してフィードバック
し、前記ブリッジ回路に近似的に定電力を供給するよう
に前記ブリッジ回路に供給する電圧を変化させる帰還回
路を設けたことを特徴としたマスフローコントローラ。2. A pair of heat-sensitive coils whose resistance value changes based on the temperature of the measurement gas flowing upstream and downstream of the sensor tube into which the measurement gas is shunted, and a pair of heat-sensitive coils provided so as to face the heat-sensitive coils. In a mass flow controller that configures a bridge circuit with the resistance of, and controls the flow rate of the measurement gas flowing through the main gas flow path based on the output of the bridge circuit, the change amount of the bridge circuit is detected and fed back, A mass flow controller comprising a feedback circuit for changing a voltage supplied to the bridge circuit so as to approximately supply constant power to the circuit.
ンの積が略１となることを特徴とした請求項１又は請求
項２記載のマスフローコントローラ。3. The mass flow controller according to claim 1, wherein the product of the gain of the feedback circuit and the gain of the bridge is approximately 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6048453A JPH07261846A (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Mass flow controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6048453A JPH07261846A (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Mass flow controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07261846A true JPH07261846A (en) | 1995-10-13 |
Family
ID=12803776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6048453A Pending JPH07261846A (en) | 1994-03-18 | 1994-03-18 | Mass flow controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07261846A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2370647A (en) * | 1997-10-15 | 2002-07-03 | Mcmillan Co | Mass flow sensor apparatus using a temperature sensing coil |
| JP2006120149A (en) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Minebea Co Ltd | Dosing system and method for fluid media |
| JP2008513778A (en) * | 2004-09-17 | 2008-05-01 | エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド | Attitude error self-correction for mass flowmeter and controller temperature sensors |
-
1994
- 1994-03-18 JP JP6048453A patent/JPH07261846A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2370647B (en) * | 1997-10-15 | 2002-08-14 | Mcmillan Co | Mass flow sensor system for fast temperature sensing responses |
| JP2008513778A (en) * | 2004-09-17 | 2008-05-01 | エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド | Attitude error self-correction for mass flowmeter and controller temperature sensors |
| KR101253543B1 (en) * | 2004-09-17 | 2013-04-11 | 엠케이에스 인스트루먼츠 인코포레이티드 | Method of compensating for attitude sensitivity of thermal sensor coils and thermal mass flow measurement system |
| JP2006120149A (en) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Minebea Co Ltd | Dosing system and method for fluid media |
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