KR20140116850A - 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서 - Google Patents

유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서 Download PDF

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KR20140116850A
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KR1020147016488A
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토르슈텐 크니텔
슈테판 쉬러
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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서에 관한 것이며, 센서는 질량 유량 센서 소자를 구비하는 질량 유량 센서, 온도 센서 소자를 구비하는 온도 센서, 그리고 전원 공급장치용 인터페이스를 또한 포함하고, 질량 유량 센서 소자 및 온도 센서 소자에 의해 아날로그 형태로 감지되는 측정값을 디지털 출력 신호로 변환한다. 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 가능한 가장 단순하고 가장 경제적인 센서를 특정하기 위해, 적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기가 센서 내에 배치되며, 아날로그/디지털 변환기는 질량 유량 센서 소자의 아날로그 측정값 및/또는 온도 센서 소자의 아날로그 측정값을 디지털 출력 신호로 변환하고 그 디지털 출력 신호를 단일 디지털 인터페이스에 제공한다.

Description

유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서{SENSOR FOR DETECTING THE MASS FLOW RATE AND THE TEMPERATURE OF A FLUID FLOW}
본 발명은 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서에 관한 것이며, 상기 센서는 질량 유량 센서 소자를 구비하는 질량 유량 센서 및 온도 센서 소자를 구비하는 온도 센서 및 또한 전원 공급장치용 인터페이스를 포함하고, 상기 센서는 질량 유량 센서 소자 및 온도 센서 소자에 의해 아날로그 방식으로 감지되는 측정값을 디지털 출력 신호로 변환한다.
유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하는 프로세스는 특히 자동차 산업에서 매우 중요한데, 이 측정들이 자동차 연소 엔진을 최적의 방식으로 제어하는 목적을 위해 필요하기 때문이다. 지금까지는, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하는 목적을 위한 센서에 의해 측정된 값은 아날로그 형식으로 자동차 내의 엔진 제어 유닛에 제공되었다. 그러나 아날로그 신호는 간섭하는 경향이 있으며 예를 들어 전자기 간섭 필드의 결과로서 상당히 열화(劣化) 될 수 있는 단점이 있다. 센서 자체에서 센서에 의해 측정되는 아날로그 측정값을 디지털화하는 것이 유리하다. 이것은 센서 자체에 배치될 수 있는 아날로그/디지털 변환기로 수행된다. 센서는 질량 유량 및 온도를 감지하는 목적을 위한 다수의 물리적 측정을 감지하기 때문에, 다수의 아날로그/디지털 변환기가 필요하다. 또한, 다수의 인터페이스 및 전원 공급장치가 개별 센서 소자를 작동시키고 판독하기 위해 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하는 목적을 위한 센서 상에 그리고/또는 센서 내에 필요하다. 결과적으로, 유체 유동 내의 질량 유량 및 온도 측정값을 감지하는 프로세스는 비교적 복잡하고 비용이 많이 들게 된다.
따라서 본 발명의 목적은 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하는 목적을 위한 가능한 단순하고 비용 효율적인 센서를 제공하는 것이다.
이 목적은 독립항의 특징에 의해 본 발명에 따라 달성된다. 적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기가 센서 내에 배치되고 상기 아날로그/디지털 변환기가 질량 유량 센서 소자의 아날로그 측정값 및/또는 온도 센서 소자의 아날로그 측정값을 디지털 출력 신호로 변환하며 단일 디지털 인터페이스에 디지털 출력 신호를 제공하는 사실 덕분에, 하류에 배치되는 엔진 제어 유닛에 센서를 연결하는 적어도 하나의 라인이 생략된다. 따라서, 단지 하나의 단일 라인이 질량 유량 센서 소자의 측정값 및 온도 센서 소자의 측정값을 모터 제어장치에 전달하기 위해 필요하다. 현대 센서의 경우에 배선은 센서 전체 가격의 상당 부분을 나타내기 때문에, 본 발명에 따른 센서는 특히 저렴한 비용으로 제조될 수 있다. 또한, 온도 및 질량 유량을 측정하는 목적을 위한 모든 기본적인 기능들이 센서 자체 내에 결합되고 질량 유량 센서 소자 및 온도 센서 소자의 완전한 디지털화된 측정 결과가 오직 단일 디지털 인터페이스 및 단일 라인을 통해 모터 제어장치로 전송되기 때문에, 본 발명에 따른 센서는 특히 에러가 없고 간섭에 민감하지 않도록 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태의 경우에, 수분 센서 소자를 구비하는 하나 또는 여러 개의 수분 센서 및/또는 압력 센서 소자를 구비하는 압력 센서가 질량 유량 센서 및 온도 센서에 더하여 센서 내에 배치된다. 수분 센서와 또한 압력 센서는 둘 다 흡입 공기에서 변하는 측정을 보상하기 위해 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서의 신호를 변형하기에 적합하다. 질량 유량 신호는 연료를 연소할 목적에 이용 가능한 산소의 양을 엔진 제어 유닛에 알리며, 상기 산소의 양은 당연히 흡입 공기의 질량 유량에 주로 의존한다. 그러나 균일한 질량 유량의 경우에, 지배적인 압력, 유입 공기의 수분 및 유입 공기의 온도는 연소 엔진의 연소실에 산소의 불균일한 전달을 초래할 수 있다. 따라서 물리적 측정 온도, 공기 수분 및 압력은 질량 유량 신호의 에러 보상을 달성하기 위해서 그리고 아주 정확한 양의 연료를 연소실에 전달하는 것을 가능케 하기 위해서 적합하다. 이것은 자원 및 환경을 보호하기 위해서 사용된다.
적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기가 센서 내에 배치되고 상기 변환기가 질량 유량 센서 소자의 아날로그 측정값 및 온도 센서 소자의 아날로그 측정값을 디지털 출력 신호로 변환하며 단일 디지털 인터페이스에 상기 신호를 제공하기 때문에, 센서는 덜 복잡하고 더 비용 효율적으로 제조될 수 있다. 센서와 제어 유닛 사이에 적어도 하나의 라인을 생략하는 결과로서, 본 발명에 따른 센서가 설치된 차량의 전체 중량이 감소한다.
유리한 개발 형태의 경우에, 적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기가 질량 유량 센서 내에 배치된다. 또한, 적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기가 온도 센서 내에 및/또는 수분 센서 내에 및/또는 압력 센서 내에 배치되는 것이 가능하다. 적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기는 질량 유량 센서 소자, 온도 센서 소자, 수분 센서 소자 및/또는 압력 센서의 아날로그 측정값을 디지털 출력 신호로 변환할 수 있다. 결과적으로, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서는 더 비용 효율적이 된다. 질량 유량 센서 소자, 온도 센서 소자, 수분 센서 소자 및/또는 압력 센서 소자의 아날로그 측정값은 디지털화 프로세스를 위해 전자 스위치에 의해 아날로그/디지털 변환기에 공급될 수 있다.
본 발명의 다음 개발 형태의 경우에, 센서는 전원 공급장치용 단일 인터페이스를 포함한다. 결과적으로, 예를 들어 제어 유닛과 센서 사이에 전원 공급 라인을 생략하는 것이 가능하다. 따라서 센서는 더 저렴하며 차량의 중량은 감소한다.
질량 유량 센서 소자, 온도 센서 소자, 수분 센서 소자 및/또는 압력 센서 소자의 디지털화된 측정값을 전원 인터페이스를 통해 공급 라인에, 그리고 전원 공급장치용 인터페이스를 통해 모터 제어장치로 전송하는 것도 또한 가능하다. 따라서 단 하나의 단일 인터페이스가 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서에 필요하며, 상기 인터페이스는 신호를 전송하는 디지털 인터페이스 및 전원 공급장치용 인터페이스 둘 다로서 사용된다. 단 하나의 단일 라인이 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서와 엔진 제어 유닛 사이에 필요하며, 상기 라인은 전원 공급 라인 및 또한 디지털 신호 라인 둘 다로서 사용된다.
본 발명은 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하는 목적을 위한 가능한 단순하고 비용 효율적인 센서를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 다수의 실시 형태를 허용한다. 본 발명은 추가 설명을 위해 도면에서 추가로 도시되며 이하에서 더욱 상세히 설명된다. 도면은 다음을 도시한다:
도 1은 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서를 도시하며,
도 2는 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 추가적인 센서를 도시하며,
도 3은 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 제3 센서를 도시하며,
도 4는 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서의 추가 실시 형태를 도시하며,
도 5는 수분 센서와 압력 센서가 추가로 구비된, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서를 도시한다.
도 1은 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)를 도시한다. 이 문맥에서, 예를 들어 파이프 내에서 운반되는 유체 유동은 유체 유동으로서 지칭된다. 상기 가스 유동은 자동차의 흡입 기관에 있는 공기를 연소 엔진 쪽으로 운반한다. 연소 목적에 이용 가능하도록 할 수 있거나 또는 터보과급기(turbocharger)를 통해 공급될 수 있는 유입 공기의 정확한 질량 유량을 아는 것이 연소 엔진에서 연료의 최적의 연소를 위해 필요하다. 또한, 최적의 방식으로 연소 엔진에서 연소 프로세스를 제어할 수 있기 위해서 이 유입 공기의 온도를 측정하는 것이 필요하다. 연소 프로세스의 제어는 엔진 제어 유닛(4)에 의해 수행된다. 질량 유량 센서(2) 및 온도 센서(3)의 측정값은 엔진 제어 유닛(4)에 공급된다. 질량 유량 센서(2) 및 온도 센서(3)는 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)의 구성 요소이다. 모든 실시 형태에서, 질량 유량 센서(2) 및 온도 센서(3)는 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)의 단일 하우징(11) 내에 배치된다. 질량 유량 센서 소자(5)가 질량 유량 센서(2) 내에서 뚜렷하다. 다수의 질량 유량 센서 소자(5)가 종래 기술, 예를 들어 열 필름 질량 유량 센서 소자 또는 질량 유량을 감지하기 위한, 현대의 미세역학적으로 제조된 센서 소자로부터 공지되어 있다. 유체 유동의 질량 유량에 대한 측정값은 질량 유량 센서 소자(5)에 의해 아날로그 형태로 제공된다. 아날로그 신호는 일반적으로 간섭을 일으키기가 매우 쉽기 때문에, 아날로그 신호는 질량 유량 센서 소자(5) 바로 뒤에서 디지털 신호로 변환된다. 상기 변환은 소위 아날로그/디지털 변환기(7)로 수행된다. 아날로그/디지털 변환기(7)는 유체의 질량 유량에 비례하는 디지털 신호를 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)의 디지털 인터페이스(12)로 전송한다. 질량 유량 센서 소자(5)의 디지털화된 신호는 디지털 인터페이스(12)로부터 단일 라인(8)을 통해 엔진 제어 유닛(4)으로 전송된다. 엔진 제어 유닛(4)은 전원 공급장치용 공급 전원 라인(9) 및 인터페이스(13)를 통해 질량 유량 센서(2)용 공급 전원을 질량 유량 센서(2)에 또한 공급할 수 있다.
또한, 도 1은 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)의 하우징(11) 내의 온도 센서(3)를 도시한다. 온도 센서(3)는 온도 센서 소자(6)를 포함한다. 온도 센서 소자(6)는 제2 인터페이스(15) 및 제2 신호 라인(18)에 의해 엔진 제어 유닛(4)에 추가 공급되는 아날로그 신호를 또한 제공한다. 엔진 제어 유닛(4)은 전원 공급장치용 제2 전원 공급 라인(19) 및 인터페이스(13)를 통해 온도 센서(3)용 공급 전원을 온도 센서(3)에 또한 제공할 수 있다. 도 1의 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)는 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)의, 두 개의 신호용 인터페이스(12, 15) 및 두 개의 전원 공급장치용 인터페이스(13)와 또한 두 개의 신호 라인(8, 18) 및 두 개의 전원 공급 라인(9, 19)을 포함하는 것이 뚜렷하다.
도 2는 전원 공급장치용 단일 인터페이스(13)를 구비하는 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)를 도시하며, 상기 센서는 질량 유량 센서 소자(5)를 구비하는 질량 유량 센서(2) 및 온도 센서 소자(6)를 구비하는 온도 센서(3)를 포함한다. 센서(1)는 질량 유량 센서 소자(5) 및 온도 센서 소자(6)에 의해 아날로그 형태로 생성되는 측정값을 감지하고 그것을 디지털 출력 신호로 변환한다. 디지털 출력 신호는 단일 디지털 인터페이스(12)에 제공된다. 이 실시예에서, 센서는 질량 유량 센서 소자(5)의 아날로그 측정값과 온도 센서 소자(6)의 아날로그 측정값을 둘 다 디지털 출력 신호로 변환하고 상기 출력 신호를 단일 디지털 인터페이스(12)에 제공하는 단 하나의 단일 아날로그/디지털 변환기(7)를 포함한다. 이어서 디지털 출력 신호는 단일 신호 라인(8)을 통해 모터 제어장치(4)로 전송된다.
도 2에서, 아날로그/디지털 변환기(7)는 질량 유량 센서(2) 내에 배치된다. 온도 센서(3)의 신호는 온도 센서 소자(6)에 의해, 이 경우에 질량 유량 센서(2) 내에 예시적으로 배치되고 온도 센서 소자(6)의 신호 또는 질량 유량 센서 소자(5)의 신호 중 하나를 아날로그/디지털 변환기(7)로 전송하는 스위치(14)에 전달된다. 이 스위치(14)는 일반적으로 센서(1)의 ASIC(응용 주문형 집적 회로, application specific integrated circuit) 상에 전자 스위치로서 구현된다. 디지털 온도 신호 및 디지털 질량 유량 신호는 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)의 단일 디지털 인터페이스(12)를 통해 신호 라인(4)을 따라 엔진 제어 유닛(4)에 공급된다. 엔진 제어 유닛(4)은 단일 공급 라인(9)을 통해 공급 전원을 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)의 전원 공급장치용 단일 인터페이스(13)에 추가 공급할 수 있고, 상기 공급 전원은 질량 유량 센서(2) 및 또한 온도 센서(3)에 전기적 에너지를 공급한다. 전원 공급 라인(9)은 온도 센서(3)에 공급 전원이 또한 공급되도록 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1) 내에서 라우팅된다. 도 1에 따른 배치에 대하여, 이 배치는 온도 센서의 신호용 제2 인터페이스(15) 및 또한 전원 공급장치용 인터페이스(13)를 둘 다 생략하며, 이에 의해 제2 신호 라인(18) 및 또한 제2 전원 공급 라인(19)이 둘 다 생략될 수 있다. 또한, 단 하나의 단일 아날로그/디지털 변환기(7)가 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1) 내에 존재하고, 상기 변환기는 질량 유량 센서 소자(5) 및 또한 온도 센서 소자(6)의 아날로그 신호 및 측정값을 둘 다 디지털 출력 값으로 변환하며 상기 디지털 출력 값을 단일 디지털 인터페이스(12)에 제공한다.
도 3은 마찬가지로 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)를 도시한다. 질량 유량 센서(2) 및 온도 센서(3)가 센서(1) 내에서 뚜렷하다. 질량 유량 센서 소자(5)는 질량 유량 센서(2) 내에 위치하며, 상기 질량 유량 센서 소자는 상기 질량 유량 센서에 의해 생성되는 아날로그 측정값을 라인을 통해 전자 스위치(14)에 공급하고, 상기 전자 스위치는 온도 센서 소자(6) 또는 질량 유량 센서 소자(5)의 측정값 중 하나를 아날로그/디지털 변환기(7)로 전송한다. 아날로그/디지털 변환기(7)는 온도 센서(3) 내에 배치된다. 결국, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)는 질량 유량 센서 소자(5)의 아날로그 신호 및 또한 온도 센서 소자(6)의 아날로그 신호를 둘 다 디지털 신호 형태로 단일 디지털 인터페이스(12)에 공급하는 단 하나의 단일 아날로그/디지털 변환기를 포함한다. 공급 전원 라인(9)은 엔진 제어 유닛(4)으로부터, 온도 센서(3) 및 또한 질량 유량 센서(2) 둘 다에 동작 전원 및 따라서 전기적 에너지를 공급하는 전원 공급장치용 단일 인터페이스(13)까지 결국 이어진다. 이 경우에, 도 1의 실시 형태에 대하여, 적어도 하나의 디지털 인터페이스 및 적어도 하나의 센서(1)의 전원 공급장치용 인터페이스(13)를 생략할 수 있다는 것이 또한 명백하다. 따라서, 도 2 및 3에 따른 센서는 [도 1에 도시된] 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)보다 더 단순하고 더 비용 효율적으로 제조될 수 있다.
도 4는 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서의 추가 실시 형태를 도시한다. 질량 유량 센서(2) 및 온도 센서(3)가 센서(1) 내에 차례로 뚜렷하다. 질량 유량 센서(2)는 질량 유량 센서 소자(5)를 포함하며, 그것의 아날로그 측정값은 아날로그/디지털 변환기(7)에 의해 디지털화된다. 질량 유량 센서 소자(5)의 디지털화된 측정값은 아날로그/디지털 변환기(7)에 의해 센서(1)의 단일 디지털 인터페이스(12)로 전송된다. 질량 유량 센서 소자(5)의 디지털화된 신호는 단일 디지털 인터페이스(12)에 의해 단일 신호 라인(8)을 통해 엔진 제어 유닛(4)으로 전송된다. 또한, 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서는 온도 센서 소자(6)를 구비하는 온도 센서(3)를 포함한다. 아날로그/디지털 변환기(7)는 온도 센서(3) 내에 위치하며, 상기 아날로그/디지털 변환기는 온도 센서 소자(6)의 아날로그 측정값을 디지털 측정값으로 변환한다. 어느 디지털화된 측정값이 단일 인터페이스(12)에 전송될 것인지를 결정하는 것은 일반적으로 전자 스위치로서 구현되는 스위치(14)의 도움으로 가능하다. 스위치(14)는 예를 들어 일반적으로 질량 유량 센서 소자(5)가 디지털화된 측정값을 단일 디지털 인터페이스(12)로 전송하도록 제어될 수 있고, 예를 들어 이 전송 프로세스는 온도 센서 소자(6)에 의해 기록되고 디지털화되는 측정값이 단일 디지털 인터페이스(12)로 전송될 수 있도록 매 초마다 중단된다. 질량 유량 센서 소자(5)에 의해 질량 유량을 측정하는 거의 연속적인 프로세스가 단지 미미한 정도로만 방해받도록, 온도 센서 소자(6)의 측정값의 전송은 매우 짧은 시간 프레임 내에서 수행된다. 또한, 단 하나의 단일 전원 공급 라인(9)이 요구되는 결과로서, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서는 단 하나의 전원 공급장치용 단일 인터페이스(13)를 포함하는 것을 주목해야 한다.
도 5는 추가적인 압력 센서(17)와 추가적인 수분 센서(16)를 구비하는, 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)를 도시한다. 내부 연소 엔진의 흡입 기관에서 질량 유량을 감지하는 경우에, 질량 유량 자체의 측정 이외에 질량 유동에서 지배적인 온도, 질량 유동에서 공기 수분 및/또는 질량 유동의 압력에 관한 정보를 또한 얻는 것은 매우 유용하다. 내부 연소 엔진을 제어할 목적을 위해 궁극적으로 필수적인 측정은 연소실 내에 도입되는 산소의 양이다. 이 산소의 양은 분명히 근본적으로 질량 유량에 의존하지만, 상기 산소의 양은 질량 유동의 온도, 질량 유동이 전달되는 압력 및 질량 유동 내의 공기 수분에 의해 또한 영향을 받는다. 따라서, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서의 단일 하우징(11) 내에 질량 유량 센서(2), 온도 센서(3), 수분 센서(16) 및 압력 센서(17)를 통합하는 것이 유리하다. 질량 유량 센서(2)는 질량 유량 센서 소자(5)를 포함하며, 그것의 측정 신호는 아날로그/디지털 변환기(7)에 의해 디지털화된다. 온도 센서(3)는 온도 센서 소자(6)를 포함하며, 그것의 측정값은 아날로그/디지털 변환기(7)에 의해 디지털화된다. 수분 센서(16)는 수분 센서 소자(20)를 포함하며, 그것의 측정 결과는 아날로그/디지털 변환기(7)에 의해 디지털화된다. 압력 센서(17)는 압력 센서 소자(21)를 포함하며, 그것의 측정값은 아날로그/디지털 변환기(7)에 의해 디지털화된다. 질량 유량 센서 소자(5), 온도 센서 소자(6), 수분 센서 소자(20) 및 압력 센서 소자(21)의 디지털화된 측정값은 스위치(14)로 전송되며, 그것의 도움으로 각각의 시간에 어느 디지털화된 신호가 엔진 제어 유닛(4)으로 전송되는지 결정된다. 스위치는 또한 소위 전원 인터페이스(22)로서 구현되며, 그것과 함께 전원 공급장치용 인터페이스(13)를 통해 질량 유량 센서 소자(5), 온도 센서 소자(6), 수분 센서 소자(20) 및/또는 압력 센서 소자(21)의 디지털화된 신호를 엔진 제어 유닛(4)으로 전송하는 것이 가능하고, 상기 인터페이스는 단일 라인으로서 동시에 사용되는 전원 공급 라인(9)을 따라서 디지털 인터페이스(12)로서 동시에 사용된다. 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서는 따라서 단일 디지털 인터페이스(12) 및 전원 공급장치용 단일 인터페이스(13)로서 사용되는 단 하나의 단일 인터페이스를 포함한다. 단 하나의 라인이 엔진 제어 유닛(4)과 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서 사이에 필요하며, 상기 라인은 디지털 단일 라인(8) 및 전원 공급 라인(9)으로서 사용된다. 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서는 질량 유량, 온도, 질량 유동에서 공기 수분 및/또는 질량 유동에서 지배적인 압력의 측정값을 모터 제어장치(4)에 전송할 수 있다.

Claims (9)

  1. 질량 유량 센서 소자(5)를 구비하는 질량 유량 센서(2), 온도 센서 소자(6)를 구비하는 온도 센서(3), 그리고 전원 공급장치용 인터페이스(13)를 또한 포함하며, 질량 유량 센서 소자(5) 및 온도 센서 소자(6)에 의해 아날로그 형태로 감지되는 측정값을 디지털 출력 신호로 변환하는, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1)로서, 적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기(7)가 센서(1) 내에 배치되고, 상기 아날로그/디지털 변환기가 질량 유량 센서 소자(5)의 아날로그 측정값 및/또는 온도 센서 소자(6)의 아날로그 측정값을 디지털 출력 신호로 변환하며 디지털 출력 신호를 단일 디지털 인터페이스(12)에 제공하는 것을 특징으로 하는, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1).
  2. 제 1항에 있어서,
    질량 유량 센서(2) 및 온도 센서(3)에 더하여, 습도 센서 소자를 구비하는 습도 센서 및/또는 압력 센서 소자를 구비하는 압력 센서가 센서(1) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1).
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기(7)가 질량 유량 센서(5) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1).
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기(7)가 온도 센서(3) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1).
  5. 제 2항에 있어서,
    적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기(7)가 수분 센서(16) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1).
  6. 제 2항에 있어서,
    적어도 하나의 아날로그/디지털 변환기(7)가 압력 센서(17) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1).
  7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    센서(1)가 전원 공급장치용 단일 인터페이스(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1).
  8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    아날로그/디지털 변환기(7), 질량 유량 센서(5) 및 온도 센서(3) 및/또는 수분 센서 및/또는 압력 센서가 단일 기판 상에 배치되며, 상기 기판은 단일 디지털 인터페이스(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1).
  9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    질량 유량 센서 소자(5), 온도 센서 소자(6), 수분 센서 소자(20) 및/또는 압력 센서 소자(21)의 디지털화된 측정값이 전원 인터페이스(22)를 통해 전원 공급 라인(9)으로, 그리고 전원 공급 장치용 인터페이스(13)를 통해 모터 제어장치(4)로 전송되는 것을 특징으로 하는, 유체 유동의 질량 유량 및 온도를 감지하기 위한 센서(1).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190079194A (ko) * 2017-12-27 2019-07-05 현대자동차주식회사 에어 플로우 센서의 오측정 방지 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014011783B3 (de) * 2014-08-12 2015-04-09 Micronas Gmbh Verfahren zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Messwertaufnehmern
CN105630721B (zh) * 2014-12-01 2018-07-03 中国航空工业集团公司第六三一研究所 数字接口的抗干扰方法
WO2016120272A1 (de) 2015-01-28 2016-08-04 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor mit symmetrisch eingebetteten sensorelementen
US10330510B2 (en) * 2015-05-07 2019-06-25 Natural Gas Solutions North America, Llc Temperature sensing system and flow metering apparatus comprised thereof
CA2995846A1 (en) 2015-08-19 2017-02-23 W. L. Gore & Associates, Inc. Conformable seamless three dimensional articles and methods therefor
DE102015221454A1 (de) * 2015-11-03 2017-05-04 Conti Temic Microelectronic Gmbh Sensormodul für ein Kraftfahrzeug
JP6747124B2 (ja) * 2016-07-14 2020-08-26 株式会社デンソー 流量センサ
CN110763280A (zh) * 2019-11-14 2020-02-07 湖南中部芯谷科技有限公司 一种微电子胶管监测装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4807151A (en) * 1986-04-11 1989-02-21 Purdue Research Foundation Electrical technique for correcting bridge type mass air flow rate sensor errors resulting from ambient temperature variations
US5606513A (en) * 1993-09-20 1997-02-25 Rosemount Inc. Transmitter having input for receiving a process variable from a remote sensor
US6073495A (en) * 1997-03-21 2000-06-13 Endress + Hauser Flowtec Ag Measuring and operating circuit of a coriolis-type mass flow meter
US6253624B1 (en) * 1998-01-13 2001-07-03 Rosemount Inc. Friction flowmeter
US6575027B1 (en) * 1999-07-09 2003-06-10 Mykrolis Corporation Mass flow sensor interface circuit
DE19959854A1 (de) * 1999-12-10 2001-06-13 Heraeus Electro Nite Int Verfahren zur Abgasrückführung in einem Luftansaugbereich von Fahrzeug-Brennkraftmaschinen sowie Vorrichtung
US6868862B2 (en) * 2002-06-24 2005-03-22 Mks Instruments, Inc. Apparatus and method for mass flow controller with a plurality of closed loop control code sets
US7148796B2 (en) * 2003-04-14 2006-12-12 American Power Conversion Corporation Environmental monitoring device
US7536908B2 (en) * 2004-03-11 2009-05-26 Siargo, Ltd. Micromachined thermal mass flow sensors and insertion type flow meters and manufacture methods
CN2757220Y (zh) * 2004-10-15 2006-02-08 重庆大学 基于可编程逻辑器件与usb接口的多通道光栅数据转换器
CN1645080A (zh) * 2005-01-15 2005-07-27 重庆大学 一种便携式的管道泄漏检测仪
CN100504723C (zh) * 2006-02-24 2009-06-24 李谦 电源的usb数据采集装置
US7651263B2 (en) * 2007-03-01 2010-01-26 Advanced Energy Industries, Inc. Method and apparatus for measuring the temperature of a gas in a mass flow controller
US7908096B2 (en) * 2007-09-28 2011-03-15 Siargo Ltd. Integrated micromachined thermal mass flow sensor and methods of making the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190079194A (ko) * 2017-12-27 2019-07-05 현대자동차주식회사 에어 플로우 센서의 오측정 방지 방법

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Publication number Publication date
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