KR920005284Y1 - 감열식 유량센서 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

감열식 유량센서
제 1 도 및 제 2 도는 이 고안의 한 실시예에 의한 감열식 유량센서를 표시하는 회로도.
제 3 도는 제 1 도의 동작설명도.
제 4 도는 이 고안의 다른 실시예에 의한 감열식 유량센서를 표시하는 회로도.
제 5 도는 제 4 도의 동작설명도.
제 6 도는 백금선을 감열 저항체로하는 감열식 공기유량센서의 구조를 표시하는 종단측면도 및 정면도.
제 7 도는 감열저항체의 온도제어회로 표시도.
제 8 도는 제 7 도의 온도제어회로에 대한 조정방법 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 온도제어회로 11 : 감산회로
12 : 분압회로 13 : 연산회로
14 : 증폭회로 RH: 감열저항체
Rc : 공기온센서 R1, R2: 저항
이 고안은 감열저항체를 사용하여 유체의 유량을 검출하는 감열실 유량센서에 관한 것이다.
유체중에 설치된 감열저항체를 포함하는 브리지회로의 평형상태에서 유량을 검출하는 방식의 유량센서가 종래로 사용되고 있다.
예를들면 백금선을 감열저항체로 하는 종래의 공기유량센서를 아래에 설명한다.
제 6a, b 도는 백금선을 감열저항체로 하는 종래의 공기유량센서의 종단면도 및 측면도이다.
유체의 주통로가 되는 원통상 하우징(1)내 소정위치에 지지부재(3)를 통하여 계측용관토(2)가 설치되고 계측실용관로(3)의 내면에는 복수의 열선지지체(4)가 설치되며 이 열선지지체(4)를 통하여 감열저항체인 열선 RH가 공기흐름에 직교하는 평면내에 평행하게 설치된다.
또 저항으로된 공기온센서(Rc)가 계측용관로(2) 내에 설치되어 있다.
열선(RH) 및 공기온센서(Rc)의 전기접속용도선은 하우징(1), 계측용관로(2) 및 지지부재(3)에 설치된 도시생략한 관통공을 통하여 하우징(1)의 외주에 설치된 제어회로(5)에 접속된다.
또 하우징(1)의 개구부에는 보호용망(6a) (6b)가 설치된다.
제 7 도는 열선(RH) 공기온센서(Rc)를 포함하는 브리지회로와, 이 브리지회로가 평형상태를 유지하도록 제어하는 제어회로의 표시도이며, 저항(R1) (R2) 열선(RH) 및 공기온센서(Rc)에 의하여 브리지회로가 구성되며, 차동증폭기(101)의 양입력은 브리지회로의 접속점(b) (f)에 접속되고 차동증폭기(101)의 출력은 트랜지스터(102)의 베이스에 접속된다.
그리고 트랜지스터(102)의 이미터는 브리지회로의 일단(a)에 접속되고 트랜지스터(102)의 컬렉터는 직류전원(103)의 정극에 접속된다.
상기 구성의 종래의 공기유량센서 동작은 공지이므로 상세한 설명은 생략하지만 접속점(b) (f)의 전압이 같게 되었을때 이 회로는 평형상태가 되고 이때 열선(RH)에는 유량에 대응한 전류(IH)가 흘러 (b)점의 전압 VH는 IHㆍR2로 표시되며 이 전압 VH가 유량신호로서 사용된다.
그리고 열선(RH) 및 공기온센서(Rc)의 저항치와 저항온도계수 혹은 저항(R1) (R2)의 저항치의 편차에 위한 검출오차를 보정하기 위하여 저항(R1)의 저항치를 조정하여 검출유량 특성을 평행적으로 변화시켜 소정의 유량(비교적 낮은 유량)에서의 검출출력치를 목표치로 설정하는 것이 통상 수행되고 있다.
제 8 도는 상기 보정을 설명하기 위한 검출유량특성도이며, 저항(R1) 의 조정전 특성곡선(a)을 소정유량 Q1에 대한 목표치 X의 범위에 들어가도록 저항(R1)의 저항치를 조정하고 있다.
상술한 종래의 감열식 유량센서에 있어서는 계측정도를 향상시키기 위하여 저항(R1)의 저항치를 조정하고 제 8 도와 같이 검출유량특성을 평행적으로 변화시켜서 검출특성을 조정하고 있지만 하우징(1), 계측용관로(2)의 각각의 치수편차 및 양자간의 상대위치의 편차, 계측용관로(2)의 유체흐름방향에 대한 중심축의 편차 및 열선RH의 설치위치등의 구조, 치수등의 편차, 변위에 기인하는 유량특성의 경사(각 유량에서의 검출특성 중앙치로부터의 변위)는 조정할 수 없으며 조정유량점 Q1이외의 유량 특히 조정유량점 Q1에서 크게 떨어진 유량에 대한 계측정도의 개선이 이루어지지 않는다는 결점이 있으며 조정유량점 Q1이외의 유량에 대한 검출출력을 조정하기 위하여 재차 저항(R1)의 저항치를 조정하면 유량Q1에서의 검출출력도 변화하기 때문에 전유량의 검출정도를 높일수 없다는 문제점이 있었다.
이 고안은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유량특성의 경사도를 조정할 수 있고 또한 동일회로에서 (+)측 (-)측 어느 방향의 편차도 조정할 수 있어 전유량역에서 검출오차가 적은 고정도의 감열식 유량센서를 얻는 것을 목적으로 한다.
이 고안에 의한 감열식 유량센서는 감열저항체를 포함하는 브리지회로의 감열저항체와 직렬로 접속된 저항의 단자전압이 입력되고 이 단자전압이 소정전압이상일때 이 단자전압으로부터 이 소정전압을 감산하여 출력하는 감산회로와 이 단자전압과 감산회로의 출력전압이 입력되며 이 단자전압으로부터 감산회로 출력전압을 감산 또는 연산회로를 설치한 것이다.
이 고안에서는 상기 단자전압이 소정전압이하일때 즉 유량이 소정치 이하일때는 감산회로에서 출력안되며 상기 단자전압이 그래도 출력특성이 된다.
유량이 소정치이상이 되면은 감산회로의 출력이 상기 단자전압에 감산 또는 가산되고 검출유량 특성이 변화한다.
다음은 이 고안의 한 실시예를 도면에 의하여 설명한다.
제 1 도는 이 고안의 한 실시예에 의한 감열식 공기유량센서의 회로구성을 표시하며, 10은 제 7 도에 표시한 종래의 제어회로이다.
11은 저항(R3-R6, R14)과 연산증폭기(104)로 구성된 감산회로이며, 제어회로(10)로 부터의 출력전압 VH에서 소정의 설정전압 Vref를 감산한다.
12는 저항(R7-R9, R15)과 연산증폭기(105)로 구성된 분압회로이며 감산회로(11)의 출력전압 V1을 저항(R7) (R8)에 의하여 분압하고 분압전압 V2를 출력한다.
13은 저항(R10-R13)과 연산증폭기(106)에 의하여 구성되고 제어회로(10)의 출력전압 VH와 분압회로(12)의 출력전압 V2를 가산하는 연산회로이다.
다음은 제 1 도의 회로동작을 제 3 도에 의하여 설명한다.
감산회로(11)의 출력전압 V1은 저항(R3-R6)의 각 저항치(R3-R6)에 따라의 관계식을 충족시키는 값이 되고 저항치를 적당한 값, 예를들면 R3=R4, R5=R6에 설정하면은 V1=VH-Vref이 된다.
여기서 출력전압 V1은 연산증폭기(104)가 정극의 전원전압으로 동작하고 있기 때문에 부의값으로는 안되며 VH〈Vref일때 V1=0이 되며 제 3a 도에 표시하는 특성 V1이 된다.
또 분압회로(12)는 감산회로(11)의 출력전압이 V1이 입력되고 저항(R7) (R8)의 저항치 R7, R8에 대응하여 분압회로(12)의 출력전압 V2는
(Vh〈Vref일때는 V2=0)의 관계식을 충족하는 값이 되며 저항치 R7, R8을 변화시키면은 제 3a 도의 특성 V2와 같이 소정의 전압Vref를 기점으로 하여 제어회로(10)의 출력전압 VH에 대응하여 그 경사가 변화한다.
연산회로(13)는 제어회로(10)의 출력전압 VH와 분압회로(12)의 출력전압 V2가 입력되어 저항(R10-R13)의 각 저항치(R10-R13)에 따라서 그 출력전압 V0는의 관계식을 충족하는 값이 되며 각 저항치를 적당한 값 예를들면 R10=R11, R12=R13으로 하면은 V0=VH+V2로 되며 V1, V2, VH, Vref의 관계식에 의하여이 된다.
VH〈Vref일때 출력전압 Vo는 저항치 R7, R8에 관계없이 Vo=VH로 되며, VH〉Vref의 경우는 출력전압 Vo는 VH- Vref의 값에 저항치 R7, R8에 대응한 분압비를 곱한값이 VH에 가산된 출력전압이 된다.
따라서 감산회로(11), 분압회로(12), 연산회로(13)를 조합하므로서 VH〈Vref일때는 증폭도 1, VH〉Vref일때는 증폭도의 증폭회로를 얻을수가 있다.
제 3b 도는 공기유량과 제어회로(10)의 출력전압 VH및 연산회로(13)의 출력전압 Vo의 관계를 표시하며, 제 3c 도는 공기유량과 출력전압 VH, Vo에 의한 공기유량센서의 검출오차의 관계를 표시한다.
제 3b 도와 같이 연산회로(13)의 출력전압 Vo는 설정전압 Vref에 대응한 공기유량 Qref이상의 유량의 경우에만 저항치 R7, R8에 대응하여 그 특성이 임의 설정된다. 그러므로 제어회로(10)의 출력전압 VH에 의한 검출오차가 예를들면 제 3c 도와 같이 공기유량 Qref보다 클때에 (-)의 오차가 큰 경우 저항치, R7, R8를 변화시킴으로써 Qref이상의 유량에 대한 검출오차를 축소시킬 수 있다.
상기와 같이 이 실시예에 의하면 소정유량 Qref이하의 검출특성을 변화시키는 일없이 유량 Qref이상의 검출특성을 임의조정할 수 있으며 소정유량 Qref를 비교적 저유량에 설정하고, 이 유량 Qref의 특성을 종래의 감열식 유량센서에서의 제어회로(10)의 저항(R1)에서 소정의 특성에 설정(조정)한후 소정의 유량 Qref에서 큰유량으로 검출특성을 분압회로(12)의 분압비를 변화시켜서 소정특성에 설정(조정)함으로써 전유량역에서의 검출오차가 적은 유량센서를 얻게된다.
그리고 제 1 도에 표시하는 감산회로(11), 분압회로(12), 연산회로(13)의 구성에 의한 경사도 조정의 동작은 설정유량 Qref이상의 유량에 대한 (-)측 검출오차는 조정할 수 있지만 (+)측 검출오차는 조정할 수 없으며 (+)측의 검출오차를 조정하기 위하여는 온도제어회로(10)의 출력전압 VH에서 분압회로(12)의 출력전압 V2를 감하고 Vo=VH-V2로 할 필요가 있으며 이 경우 제 2 도에 표시한 바와 같이 분압회로(12)의 출력전압 V2를 연산회로(13)를 구성하는 연산증폭기(106)의 (-)입력단자에 입력하도록 접속을 변경할 필요가 있다.
이때의 각 전압의 관계는가 되고, 상기 제 1 도의 동작설명과 마찬가지로 R10=R11, R12=R13으로 하므로서의 관계가 성립되고 저항치 R7또는 R8에 따라서 설정유량 Qref이상의 특성이 감산방향으로 조정된다.
다음은 이 고안의 다른 실시예를 제 4 도에 의하여 설명한다.
이 실시예는 상술한 제 1, 2 도의 실시예에서 (+)측 및 (-)측의 검출오차를 동일회로에 의의 특성중앙치와 없으며 온도제어회로(10)의 출력전압 VH의 특성중앙치와 편차방향을 판정한 다음 제 1 도 또는 제 2 도중 어느회로를 사용할 것인가를 결정하고 분압회로(12)와 연산회로(13)의 접속을 절환후 경사도를 조정할 필요가 있다는 문제를 해소하기 위하여 연산회로에서는 온도제어회로의 출력이 공급되는 동시에 감산회로의 출력과 이 감산회로출력을 분압증폭하여 얻는 출력이 역극성이 되도록 공급되고, 검출오차를 (+)측, (-)측중 어느방향으로도 조정될 수 있도록 구성한 것이다.
제 4 도에서 제 1 도와 동일부분은 동일부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.
분압회로(12)는 감산회로(11)의 출력전압 V1을 저항(R7)과 (R8)로 분압하여 이 저항(R7)과 (R8)로 분압하며 이 저항(R7)과 (R8)의 직렬회로는 감산회로(11)의 출력단과 어스간에 접속되어 있다.
저항(R7)과 (R8)의 접속점에서 얻는 분압회로(12)의 출력전압 V3는 증폭회로(14)이 연산증폭회로(107)의 (+)입력단에 가하도록 한다.
연산증폭기(107)의 (-)입력단은 저항(R16)을 통한 어스되어 있다.
또 연산증폭기(107)의 출력단과 (-) 입력단간에는 저항(R17)이 접속되어 있으며 더욱 이 출력단은 저항(R18)을 통하여 어스되어 있다.
증폭회로(14)의 출력전압 V4는 연산회로(13)내의 저항(R10)을 통한 연산증폭기(106)의 (+)입력단에 입력되게 되어 있다.
그리고 감산회로(11)의 출력전압 V1은 연산회로(13)내의 저항(R12)을 통하여 연산증폭기(106)의 (-)입력단에 가하도록 되어있다.
기타부분은 제 1 도와 동일하게 구성되어 있다.
다음 동작에 대하여 설명한다.
감산회로(11)의 동작은 상기 제 1 도의 동작과 동일하며 저항치 R3=R4, R5=R6로 설정하므로서 출력전압 V1은 V1=VH-Vref단 VH〈Vref일때는 V1=0이다.
분압회로(12)의 출력전압 V3은 분압회로(12)내의 저항(R7) (R8)의 각 저항치 R7, R8에 따라(VH〈Vref일때는 V2=0)가 되며 증폭회로(14)로 입력되고 증폭회로(14)의 출력전압 V4는 저항(R16) (R17)의 각 저항치 R16, R17에 따라서이 된다.
연산회로(13)는 온도제어회로(10)의 출력전압 VH, 증폭회로(14)의 출력전압 V4및 감산회로(11)이 출력전압 V1을 입력하고 각 저항(R10-R13)의 각 저항치(R10-R13)에 따라 그 출력전압 Vo는의 관계식을 만족시키는 값이 되며 각 저항치를 적당히 예를들면 R10=R11, R12=R13으로 하면은 Vo=VH+V4-V1이 되고 상기 각 출력전압 V1, V3, V4, VH설정전압 Vref의 각각에 관계식에 의하여(VH-Vref) (단 VH〈Vref일때는 Vo=VH)식으로 나타내는 전압이 된다.
상기식에서 저항치 R7, R8, R16, R17을 적당히 예를 들면 R7=R8, R17=R16X(1±α)에 설정하면은따라서 연산회로(13)의 출력전압은 Vref〈Vref일때는 저항치 R16, R17에 관계없이 Vo=VH, VH〉Vref일 경우에는 VH-Vref의 값이 저항치 R16, R17의 비율에 따른 계수를 곱한 값이 VH에 가산 또는 감산되고 특히 R16=R17일때는 VH와 Vref의 대소에 관계없이 Vo=VH가 된다.
제 5a 도는 상기 각 전압의 특성표시도이며 상기 저항치 R16, R17의 비율로 결정되는 α치에 의하여 증폭회로(14)의 출력전압 V4는 감산회로(11)의 출력전압 V1의 특성을 기준으로 하여 변화하고 연산회로(13)의 출력전압 Vo는 VH〈Vref일때는 VoVH, VH〉Vref일때는 Vo=VH의 특성을 기준으로하여 변화한다.
제 5b 도는 공기유량과 온도제어회로(10)의 출력전압 및 연산회로(13)의 출력전압 Vo의 관계표시도, 제 5c 도는 공기유량과 상기 각 출력전압 VHVo에 의한 공기유량제의 검출오차의 관계표시도이며, 제 5b 도와 같이 연산회로(13)의 출력전압 Vo는 상기 설정전압 Vref에 대응한 공기유량 Qref이상의 유량의 경우에만 저항치 R17, R18에 따라 그 특성이 온도제어회로(10)의 출력전압 VH을 중심으로 하여 (+)측 또는 (-)측으로 임의 설정할 수가 있다.
따라서 제 5c 도와 같이 온도제어회로(10)의 출력전압 VH에 의한 검출오차가 공기유량 Qref에 따라 대유량에 대하여 (-)오차의 경우는 (+α)측으로, (+)측 오차의 경우는 (-α)측으로 동일 회로구성에서 간단히 조정할 수 있는 것이다.
그리고 상기 실시예에서는 각각 저항치를 R3=R4, R5=R6, R7=R8, R10=R11, R12=R13에 설정하여 설명하였지만 요구되는 검출특성에 따라 다른값으로 설정하여도 같은 효과를 나타낼 수가 있다.
이상과 같이 이 고안에 의하면 감산회로의 출력전압을 분압회로에서 분압하고 그 출력전압을 증폭회로에서 증폭하며, 연산회로에서 증폭회로의 출력전압과 온도제어회로의 출력전압을 가산결과에서 감산회로의 출력전압을 감산하도록 구성하였으므로, 연산회로의 입력부접속을 절환하는 일없이 동일회로구성에 있어서, 소정유량에 따라 대유량에 대하여 (+)측 및 (-)측의 검출오차를 유량에 비례적으로 간단하게 조정할 수가 있어 전유량에 걸쳐 검출정도가 높은 감열식유량센서를 얻을수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 유체통로중에 설치된 감열저항체(RH)와 복수개의 저항(R1) (R2)으로 구성된 브리지회로와, 감열저항체(RH)로의 통전전류를 제어하여 브리지회로가 소정의 평형상태를 유지하도록 제어하는 제어회로(10)를 구비하고 평형상태에서 유량을 검출하는 감열식 유량센서에 있어서, 브리지회로의 감열저항체(RH)와 직렬로 접속된 저항의 단자전압(VH)을 입력하고 이 단자전압(VH)이 소정전압이상일때 이 단자전압에서 이 소정전압을 감산하여 출력하는 감산회로(11)와, 이 감산회로(11)의 출력을 분압하는 분압회로(12)와, 상기 단자전압(VH)과 분압회로의 출력전압(V2)을 입력하고 이 단자 전압(VH)에서 분압회로 출력전압(V2)을 감산 또는 양입력전압을 가산하는 연산회로(13)를 설치한 것을 특징으로 하는 감열식 유량센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 연산회로(13)에는 온도제어회로(10)의 출력(VH)이 공급되는 동시에 감산회로(11)의 출력(V1)이 감산회로(11)의 출력(V1)을 분압증폭한 출력(V4)이 역극성이 되도록 공급되는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 감열식 유량센서.
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