(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算増幅器と、ディジタルポテンショメーターと、ブリッジ方式で採用されるセンサーコイル及び複数の固定抵抗と、前記ディジタルポテンショメーターの抵抗値を温度値に基づく指令を出力して制御するＣＰＵとを備え、
前記センサーコイルの一端が前記演算増幅器の非反転入力端子に接続され、他の一端がグランドに接続され、
前記演算増幅器の非反転入力端子と出力端子の間に固定抵抗Ｒ１が接続され、反転入力端子が固定抵抗Ｒ２、Ｒ３のそれぞれの一端に接続され、
前記固定抵抗Ｒ２の他の一端が前記出力端子に接続され、
前記固定抵抗Ｒ３の他の一端がグランドに接続され、
前記固定抵抗Ｒ２の前記出力端子と接続する一端が、さらに前記ディジタルポテンショメーターの高電位端子に接続され、
前記固定抵抗Ｒ３のグランドと接続する一端が前記ディジタルポテンショメーターの低電位端子に接続され、
前記反転入力端子がさらに前記ディジタルポテンショメーターの可変端子に接続され、
前記ＣＰＵが、前記センサーコイルの温度変化による抵抗値Ｒｃｏｉｌの変化に対して、Ｒ１／Ｒｃｏｉｌ＝Ｒ２／Ｒ３の条件を満たすＲ２とＲ３の比率となるように、前記ディジタルポテンショメーターの抵抗値をリアルタイムに調整する、
ことを特徴とするディジタル温度補償機能付き流量測定装置。
【請求項２】
前記演算増幅器の出力端子と前記高電位端子の間であって、前記固定抵抗Ｒ２と前記高電位端子の間に、固定抵抗Ｒ４が接続される
ことを特徴とする請求項１に記載のディジタル温度補償機能付き流量測定装置。
【請求項３】
前記固定抵抗Ｒ３と前記低電位端子の間に、固定抵抗Ｒ５が接続される
ことを特徴とする請求項１に記載のディジタル温度補償機能付き流量測定装置。
【請求項４】
前記演算増幅器の反転入力端子と前記可変端子の間に、固定抵抗Ｒ６が接続される
ことを特徴とする請求項１に記載のディジタル温度補償機能付き流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱式流量測定装置に関し、特に、ディジタル温度補償機能付き流量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流量の測定及び制御は、工業分野において非常に重要な技術である。流量制御器は、当該設備を流れる流体の流量を測定・制御するために用いられる。熱式流量測定は、流量制御器により流量を測定する重要な方法の一つである。その主な動作原理として、センサーを流れる流体によりどのぐらいの熱が損失したのかを、つまり温度の変化を測定することにより、流体の流量を検出する。センサーは、主にホイートストンブリッジ方式を採用している。図１に示すように、センサーの上流側と下流側のコイルは発熱素子であり、流体が流れると、その温度が変化し、当該温度の変化によりコイルの抵抗値が変化し、当該抵抗値の変化が電圧の変化に反映されるため、電圧値を測定することで流体の流量を測定することができる。しかしながら、センサーの上流側と下流側のコイルは、設計上の公差と製造誤差を有しているため、通常、これらの同士が不一致になる場合多く、上流側のコイルと下流側のコイルとが非対称になり、このような非対称は、センサに温度の変化に伴った温度ドリフト現象が起こる原因になる。それで、センサーの精度レベルは、センサーに対する温度の影響の大きさに依存するようになる。
【０００３】
従来の大多数の製品の場合、上記のような状況に対して補償する如何なる方法も取られておらず、ただ、高精度の加工により、その公差及び製造精度を高める方法のみを取っているので、莫大なコストの浪費が発生しているにも関わらず、その効果はそれほどではない。同時に、従来の熱式センサーの場合、電気回路により一定の電流が提供される、いわゆる定電流駆動方式を採用するため、温度や環境の影響を受けやすくなっており、製品のゼロ点ドリフトが大きく、精度も低い。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、上記のような従来の流量測定装置における問題点を解決するためになされたものであり、定電流駆動方式に替えて定温方式を採用することにより、高精度、高安定性、かつ温度に基づく自動調整機能を有し、従来技術の問題点を解決することができるディジタル温度補償機能付き流量測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明は、上記の目的を達成するために、以下の技術案を提供する。
【０００６】
本発明に係るディジタル温度補償機能付き流量測定装置は、演算増幅器と、ディジタルポテンショメーターと、センサーコイルと、複数の固定抵抗とを備える。前記センサーコイルの一端が前記演算増幅器の非反転入力端子に接続され、他の一端がグランドに接続される。前記演算増幅器の非反転入力端子と出力端子の間に固定抵抗Ｒ１が接続される。反転入力端子が固定抵抗Ｒ２、Ｒ３のそれぞれ一端に接続される。前記固定抵抗Ｒ２の他の一端が前記出力端子に接続される。前記固定抵抗Ｒ３の他の一端がグランドに接続される。前記固定抵抗Ｒ２の前記出力端子と接続する一端が、さらに前記ディジタルポテンショメーターの高電位端子に接続される。前記固定抵抗Ｒ３のグランドと接続する一端が前記ディジタルポテンショメーターの低電位端子に接続される。前記反転入力端子がさらに前記ディジタルポテンショメーターの可変端子に接続される。
【０００７】
上記のディジタル温度補償機能付き流量測定装置において、前記演算増幅器の出力端子と前記高電位端子の間であって、前記固定抵抗Ｒ２と前記高電位端子の間に、固定抵抗Ｒ４が接続されてもよい。
【０００８】
上記のディジタル温度補償機能付き流量測定装置において、前記固定抵抗Ｒ３と前記低電位端子の間に、固定抵抗Ｒ５が接続されてもよい。
【０００９】
上記のディジタル温度補償機能付き流量測定装置において、前記演算増幅器の反転入力端子と前記可変端子の間に、固定抵抗Ｒ６が接続されてもよい。
【００１０】
本発明に係るディジタル温度補償機能付き流量測定装置によれば、定電流駆動方式に替えて定温方式を採用することにより、センサーを安定な環境で動作させることができる。そのため、当該装置は、精度が高く、安定性も高くなる。なお、温度に基づく自動調整機能を加えることで、製造工程によるセンサーの誤差を温度に基づいて補償することができ、センサーの温度係数が従来の製品の２倍以上になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の流量測定装置の電気回路を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施例に係るディジタル温度補償機能付き流量測定装置の電気回路の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るディジタル温度補償機能付き流量測定装置について説明する。
【００１３】
図２/２に示すように、本発明に係るディジタル温度補償機能付き流量測定装置は、演算増幅器と、ディジタルポテンショメーターと、ブリッジ方式で採用されるセンサーコイルＲｃｏｉｌ及び複数の固定抵抗と、ディジタルポテンショメーターの抵抗値を温度値に基づく指令を出力して制御するＣＰＵとを備える。電気回路は、センサーコイルＲｃｏｉｌの一端が演算増幅器の非反転入力端子に接続され、他の一端がグランドに接続される。演算増幅器の非反転入力端子と出力端子の間に固定抵抗Ｒ１が接続され、その反転入力端子が固定抵抗Ｒ２、Ｒ３のそれぞれの一端に接続され、固定抵抗Ｒ２の他の一端が前記出力端子に接続され、固定抵抗Ｒ３の他の一端がグランドに接続され、固定抵抗Ｒ２の前記出力端子と接続する一端が、さらにディジタルポテンショメーターの高電位端子Ｈに接続され、固定抵抗Ｒ３のグランドと接続する一端がディジタルポテンショメーターの低電位端子Ｌに接続され、反転入力端子がさらにディジタルポテンショメーターの可変端子Wに接続され、ＣＰＵが、センサーコイルの温度変化による抵抗値Ｒｃｏｉｌの変化に対して、Ｒ１／Ｒｃｏｉｌ＝Ｒ２／Ｒ３の条件を満たすＲ２とＲ３の比率となるように、ディジタルポテンショメーターの抵抗値をリアルタイムに調整されて構成される。演算増幅器の出力端子とディジタルポテンショメーターの高電位端子Ｈの間であって、固定抵抗Ｒ２と高電位端子Ｈの間に固定抵抗Ｒ４が接続されてもよく、固定抵抗Ｒ３とディジタルポテンショメーターの低電位端子Ｌの間に固定抵抗Ｒ５が接続されてもよく、演算増幅器の反転入力端子とディジタルポテンショメーターの可変端子Wの間に固定抵抗Ｒ６が接続されてもよい。ディジタルポテンショメーターは、制御を実行するためのＣＰＵに接続され、ＣＰＵからの指令に従って抵抗値を変更するようにしてもよい。
【００１４】
演算増幅器の特徴によれば、電流が電気回路を流れる際に、増幅器の非反転入力端子と反転入力端子とが同一の電位に達するようになる。電流の流通に伴って、センサーコイルＲｃｏｉｌの温度が上昇し、
Ｒｃｏｉｌ，Ｔ＝Ｒｃｏｉｌ，０（１＋αＴ）
（ただし、Ｒｃｏｉｌ，Ｔは、温度ＴにおけるセンサーコイルＲｃｏｉｌの抵抗値であり、Ｒｃｏｉｌ，０は、０℃におけるセンサーコイルＲｃｏｉｌの抵抗値であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は固定抵抗である）
により分るように、温度の上昇に伴ってセンサーコイルの抵抗値が大きくなり、
コイルが
Ｒ１／Ｒｃｏｉｌ＝Ｒ２／Ｒ３
の条件を満たすようになった場合、演算増幅器の非反転入力端子と反転入力端子が同一の電位になる。このようにして、いずれの場合であっても、センサーコイルの抵抗値が変化せず維持できる。つまり、その温度が変化せず維持できる。したがって、センサーが環境や温度からの影響を受けることないため、装置のゼロ点ドリフトが小さくなり、装置の精度が向上される。
【００１５】
ＣＰＵは、温度値に基づく指令を出力して、ディジタルポテンショメーターの抵抗値を変更するためにディジタルポテンショメーターをリアルタイムに調整することにより、Ｒ２とＲ３の比率を調整する。これにより、センサーコイルの抵抗値を調整して、製造工程によるセンサーの誤差に対するディジタル温度補償を行うことにより、センサーの温度係数を向上させて当該装置のゼロ点を安定させ、当該装置が、温度が急変する場合にも適用できるようにする。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明に係るディジタル温度補償機能付き流量測定装置は、熱式流量測定装置の温度指標を極大的に向上させることができ、そのゼロ点が安定しているので、温度が急変する場合に適用できる。なお、製造工程によるセンサーの誤差を温度に基づいて補償することで、センサーの温度係数を、従来の製品の２倍以上である０．０２％ＦＳ／℃以上まで向上させることができる。また、当該装置は、非常に積極的な社会効果と非常に現実的な経済効果をもたらせる。
【図１】
0005511978.tif 000002
【図２】
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