KR100337622B1 - 감열식 유량계 - Google Patents

Abstract

유체온도를 측정하는 제1감열소자(1)와 유체에 의해 냉각되는 제2감열소자 (2)와의 전위차를 증폭하는 연산증폭기(7)의 비반전 입력단자에 오프셋 전압 △E를 전원전압 인가시에 변화 시키는 필터회로를 내장한 전류원(9)을 구비하고, 필터회로의 시정수를 상기 제1감열소자가 발생하는 열시정수와 동일하게 하였다. 전원전압 인가후의 출력오차를 억제하여 목표신호 도착시간을 단축 하였다.

Description

감열식 유량계{HEAT SENSITIVE FLOW METER}

본 발명은 감열소자를 사용하여 유체의 유량을 검출하는 감열식 유량계에 관한 것이다.

자동차의 엔진의 전자제어식 연료분사장치에 있어서, 공연비제어 때문에 엔진에의 흡입 공기량을 정도좋게 측정하는 것이 중요하며, 이 공기 유량 검출장치에 감열식 유량계가 사용되고 있다. 공기등의 유체의 유량을 검출하는 소자는 세라믹 기판상에 백금등의 감온저항막 또는 백금선을 감어 2개의 감열소자가 형성되어 이 감열소자의 저항의 온도에 의한 변화를 이용하여 제1감열소자로 유체온도를 검출하고, 제2감열소자의 온도가 상기 제1감열소자의 온도보다 일정 온도높게 되도록 제2감열소자에 전류를 공급한다.

제 2감열소자가 유체의 흐름에 의해 냉각 되면은 온도를 일정하게 유지 되도록 공급되는 전류가 증가하며 이 전류치의 변화에서 유속을 측정한다.

이와같은 제어방식을 정온도차 제어방식 또는 정온도 제어방식으로 불리고 있다.

이 감열식 유량계에 있어서, 제1, 제2감열소자와 복수의 고정저항으로 브리지 회로를 구성하여 이 브리지 회로를 연산 증폭기로 제어하는 것이 공지되어 있으며 이 연산증폭기의 오프셋 전압을 소정치로 함으로써 브리지회로의 응답성 및 안정성을 관리하는 기술이 알려져 있다.

예컨대, 도 10은 종래의 감열식 유량계의 1예를 나타내는 회로도이며, 도 3(C)는 종래의 감열식 유량계에 전원전압을 인가했을때의 출력(B)의 파형을 나타내는 그래프이다. 도 10에 있어서 전원전압을 인가하는 단자 T가 트랜지스터(8)의 컬렉터에 접속되어 이 미터가 제1감열소자(1)의 1단과 제2감열소자(2)의 1단과에 접속되어 제1감열소자(1)의 타단이 고정저항(3)의 1단에 접속되어 고정저항(3)의 타단이 고정저항(4)의 1단과 연산증폭기(7)의 반전 입력단자와에 접속되여 고정저항 (4)의 타단에 접지되어 있다.

제2감열소자(2)의 타단은 브리지 회로의 출력(V5)이며 고정저항(5)의 1단에 접속되어 직류 오프셋 전압(33)을 경유하여 연산증폭기(7)의 비반전 입력단자에 접속된다.

연산증폭기(7)의 출력이 트랜지스터(8)의 베이스에 접속되어 브리지 회로를 평형으로 유지 하도록 전원에서 트랜지스터(8)를 경유하여 전류가 공급되는 것이다.

상기 제1감열소자(1)는 브리지 분기(SA)에 접속되며 제1감열소자(2)는 브리지 분기(SB)에 접속된다. 또, 제1,제2감열소자(1),(2)는 상기 세라믹 기판상의 각각의 소정위치에 설치된다.

동작을 설명하면은 공기의 유량이 증가하면 그 공기의 유체중에 설치된 제2감열소자(2)가 냉각되어 저항치가 작어짐으로 상기 제2감열소자(2)와 고정저항(5)의 접속점의 전위가 올라간다.

이 전압변화에 의해 연산증폭기(7)의 비반전 입력 전압이 올라감으로 출력전압이 올라가 트랜지스터(8)를 통하여 브리지 회로에 전류가 공급되어 이 전류로 제 2감열소자(2)가 발열하며 제2감열소자(2)의 온도는 제1감열소자(1)의 온도와의 사이에 일정 온도차가 유지된다.

일반적으로 연산증폭기(7)는 1차 지연특성을 가지며 또, 제2감열소자(2)도 열적 지연을 수반함으로 정온도차 제어회로는 2차 지연양상을 나타낸다.

상기, 직류 오프셋 전압(33)은 2차 지연계를 안정하게 동작 시키기 위해 구비되어 있으며 전 유량범위에서 회로가 안정하게 동작 되도록 조정되어 있다.

제2감열소자(2)에서의 발열은 공기중에 열전달되며 그 이외에 이 발열은 제2감열소자(2)를 지지하는 지지부에 열전도하여 손실로서 소비된다. 전원 전압을 인가한 경우에는 이 지지부에의 열전도 손실이 무시될 수 없으며 이 열전도가 장시간을 걸쳐서 서서히 변화하는 특성을 가진다.

예컨대, 전원 전압을 인가한 경우 도 3a의 출력(B)에 나타낸것과 같이 유량신호는 최종 유량보다 약간 높은 유량레벨에서 서서히 최종유량에 도달하는 경향을 나타낸다.

한편, 유량이 급격하게 변화하는 경우도 마찬가지로 지지부에의 열전도 손실의 영향을 받음으로 응답성이 지연되는 것이 알려져 있다.

응답성을 빠르게하는 종래예로서 예컨대 도 11은 일본국 특개평 7 - 63588호 공보에 나타나 있는 감열식 유량계의 정온도차 제어회로의 회로도이며, 도 10의 회로와 비교 하면은 제 2감열소자(2)와 고정저항(5)의 브리지 회로 출력에 미분회로(34)가 접속되어 이 출력측이 2개로 분리되어 비교기(35),(36)가 접속되어 각각 출력이 합성되고, 정전류회로(37)가 접속되고, 이 출력이 연산증폭기(7)의 비 반전 입력단자에 접속된다. 이 비반전 입력단자에 고정저항(6)의 1단에 접속되어 고정저항(6)의 타단이 제2감열소자(2)와 고정저항(5)의 출력에 접속되어 루프가 형성됨으로 연산증폭기(7)의 비반전 입력단자에 정전류 회로(38)의 출력이 접속된다.

이 정전류회로(38)는 전원에서 저항분할된 전압(Vcc)으로 구동되어 상기 루프의 피드백 제어에 의해 정전류회로(38)가 제어되어 오프셋 전압(△E)을 공급하는 것이다.

유량이 급격히 변화했을때에는 이 오프셋 전압(△E)를 유량변동 신호에 따라 피드백 제어를 행하여 일시적으로 변화 시키도록 함으로써 응답성을 빠르게 하는 것이다.

종래의 기술에서는 전원 전압을 인가하여 감열소자(1),(2)가 발열하면은 지지부에 열전도한 후에 소정의 온도로 안정됨으로 목표 신호에 도달할때까지의 시간이 걸려 전원 전압인가시의 안정성이 나쁘게 되어 안정될때 까지에 출력오차가 발생한다는 문제가 있다.

또, 일본국 특개평 7 - 63588호 공보에 나타낸것은 오프셋 전압(△E)을 유량변동 신호에 따라 일시적으로 변화 시키도록 함으로써 응답성을 빠르게 하고 있으나 지지부에 열전도한 후에 안정함으로 전원 전압인가시의 출력오차의 영향은 해소되지 않는다.

더구나 응답성이 빠른 감열소자(1),(2)를 사용한 경우 유량신호에 따라 오프셋 전압(△E)을 일시적으로 변화 시키려 하면은 피드백제어 때문에 발진되기 쉬워져 전원 전압인가시에 특히 발진되기 쉽게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 이루어진 것임으로 피드백제어를 행하지 않고, 전원 전압인가후의 출력 오차를 억제하며 또, 목표신호 도달시간을 짧게하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 감열식 유량계는 상기 차동증폭기의 입력회로에 오프셋 전압을 공급하는 전류원을 구비함과 동시에 전원 전압인가시에 상기 오프셋 전압을 일시적으로 변화 시키는 오프셋 전압 변화수단을 구비한 것이다.

본 발명의 청구항 2에 기재된 감열식 유량계는 상기 오프셋 전압 변화수단이 전원 전압인가시에 상기 오프셋 전압을 가산하고, 서서히 가산량을 감소 시키는 것이다.

본 발명의 청구항 3에 기재된 감열식 유량계는 상기 오프셋 전압 변화수단이 전원 전압인가시에 상기 오프셋 전압을 감산하고 서서히 감산량을 감소 시키는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 감열식 유량계의 정온도차 제어회로의 구성을 나타내는 회로도,

도 2는 실시예 1에 의한 전류원의 구성을 나타내는 회로도,

도 3은 실시예 1에 의한 전원,오프셋 전압,출력의 파형을 나타내는 그래프,

도 4는 실시예 2에 의한 전류원의 구성을 나타내는 회로도,

도 5는 실시예 2에 의한 전원,오프셋전압,출력의 파형을 나타내는 그래프.

도 6은 실시예 3에 의한 전류원의 구성을 나타내는 회로도,

도 7은 실시예 4에 의한 전류원의 구성을 나타내는 회로도,

도 8은 실시예 5에 의한 정온도차 제어회로의 구성을 나타내는 측면도,

도 9는 실시예 5에 의한 전원,오프셋 전압,출력의 파형을 나타내는 그래프,

도 10은 종래의 감열식 유량계의 구성을 나타내는 회로도,

도 11은 종래의 감열식 유량계의 구성을 나타내는 회도도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 제1감열소자 2 : 제2감열소자

3,4,5,6 : 고정저항 7 : 연산증폭기

8 : 트랜지스터 9 : 전류원

△E : 오프셋 전압 I9 : 소스전류

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 의거하여 설명한다.

실시예 1.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 감열식 유량계의 정온도차 제어회로의 1예를 나타내는 회로도이며, 도 2는 전류원의 회로도, 도 3은 전원 전압, 오프셋 전압, 출력파형을 나타내는 그래프이며, 도 10 및 도 11과 동일한 것은 동일부호를 사용하고 있다.

이 경우 1은 유체온도 검출용의 제1감열소자, 2는 가열전류의 공급에 의해 발열하는 제2감열소자, 3,4,5,6은 고정저항이다.

감열소자(1),(2), 고정저항(3),(4),(5),(6)으로 브리지 회로를 구성하고 있다. 7은 상기 브리지 회로의 불평형 전압을 증폭하는 차동증폭기로서의 연산증폭기, 8은 브리지 회로에 전류를 공급하기 위한 전력증폭기인 트랜지스터, 9는 출력이 연산증폭기(7)의 비반전 입력단자에 접속되어 오프셋 전압 변화수단으로서의 필터회로를 내장한 전류원이며, 전원 전압이 인가되며는 동일 타이밍에서 ON하는 전압(Vcc)으로 구동되어 있으며 연산증폭기(7)의 비반전 입력단자에 접속된 고체저항 (6)(저항치 R6)에 상기 필터회로에 의해 전류치가 제어된 소스전류(I9)가 흘러 상기 연산증폭기(7)의 비반전 입력단자에 오프셋 전압(△E)(I9 ×R6)을 공급한다.

전원 전압을 인가하는 직후에는 제2감열소자(2)가 소정 저항치로 안정될때까지에 시간(열 시정수)이 걸림으로 제2감열소자(2)의 전압은 열적지연을 일으켜 소정치에 도달하며 그 동안에는 브리지 회로의 출력(V5)이 변동하여 오차가 발생함으로 이 변동을 무효로 되도록 상기 열시정수에 미리 필터회로의 시정수(τ)를 조정하여 설정하여 놓고, 전류원(9)으로 전류(I9)를 고정저항(6)에 공급하여 오프셋 전압(△E)을 형성하고, 이 오프셋 전압(△E)을 제2감열소자(2)의 전압(V5)에 가하여 연산증폭기(7)에 공급하고, 브리지회로 출력(V5)의 전압변동을 말소하여 연산증폭기(7)에 의한 피드백제어를 행하지 않고, 전원 전압 투입시의 출력오차를 없애는 것이다.

출력오차가 발생하지 않고 즉시 브리지회로의 출력(V5)이 목표 신호에 도달함으로 목표신호까지에 안정하는 도달시간을 짧게할 수가 있다.

도 2는 상기 전류원(9)의 내부 구성을 나타내며 연산증폭기(10), 트랜지스터 (11),(12), 고정저항(13),(14),(15),(16),(17) 및 콘덴서(18)에 의해 구성되어 있으며 고정저항(17)과 콘덴서(18)와에서 1차의 필터회로가 구성되는 것이며 전압 (Vcc)이 공급되는 단자에 고정저항(13)의 1단이 접속되고, 타단이 고정저항(14)의 1단에 접속되며 타단이 접지되어 고정저항(13),(14)간은 연산증폭기(10)의 비반전 입력단자에 접속되어 있다.

전압(Vcc)이 공급되는 단자에 고정저항(16)의 1단이 접속되고, 타단은 고정저항(15)의 1단에 접속되며 타단은 연산증폭기(10)의 반전 입력단자에 접속되어 있다.

고정저항(16)의 타단은 고정저항(17)의 1단에 접속되고, 타단은 콘덴서(18)의 1단에 접속되며 타단은 접지된다. 고정저항(16)의 타단은 트랜지스터(12)의 이미터에 접속되고, 이 베이스는 트랜지스터(11)의 이미터에 접속되며, 이 베이스는연산증폭기(10)의 출력에 접속되어 있다.

트랜지스터(11),(12)의 각각의 콜렉터 단자가 접속되고, 이 콜렉터 단자에서 소스전류(I9)가 공급되어 이 소스전류(I9)가 고정저항(6)에 흘러 오프셋 전압(△E)이 연산증폭기(7)에 공급된다.

연산증폭기(10)의 반전 인력단자측의 필터회로에 서서히 전압이 충전되어 전류가 서서히 높아져 소정치로 안정되는 것이다.

또한, 각 고정저항(13),(14),(15),(16),(17)의 저항치는 각각(R13),(R14), (R15),(R16),(R17)로 나타내며 콘덴서(18)의 용량은 C18에서 나타낸다.

고정저항(17), 콘덴서(18)의 필터회로의 시정수(τ)(R17 ×C18)는 제2감열소자(2)의 열시정수와 같게 미리 조정되나 이 열시정수는 제2감열소자(2)에 정전류 또는 정전류를 인가하여 열시정수를 직접 측정하고, 이 열시정수에 필터회로의 시정수(τ)를 조정하여 설정하여 놓는다.

이 시정수(τ)는 제2감열소자(2)의 열용량의 크기에 따라 상이하나 큰것으로서 수 10초 정도이다.

제1감열소자(1)는 제2감열소자(2)를 기준으로 하면 발열을 거의 일으키지 않으므로 제1감열소자(1)의 열시정수는 제2감열소자(2)의 열시정수에 별로 영향을 주지 않는다.

그러나, 제1감열소자(1)가 자기발열을 일으키거나 제2감열소자(2)의 발열에 의한 영향으로 제1감열소자(1)의 온도가 변화하는 경우에는 제1감열소자(1)의 열시정수가 제2감열소자(2)의 열시정수에 약간의 영향을 준다.

그러나, 이 영향이 있는 경우에도 브리지 회로는 감열소자(1),(2)는 비교하는 차동회로임으로 제1감열소자(1)의 열시정수를 기준으로 하여 제2감열소자(2)만이 전체 열시정수를 가졌다고 생각됨으로 이 전체 열시정수를 무효화 하도록 필터회로의 시정수(τ)를 설정하면 된다.

이 전체 열시정수의 측정에는 유량계의 최종 출력파형을 오실로스코프등에서 모니터 하면서 브리지회로상의 전체의 시정수를 측정하면 된다.

즉, 전류원(9)을 동작 시키지 않고 출력(V5)이 목표신호에 도착할때 까지의 시간, 즉 전압변동의 지연시간을 측정하면 된다.

제1감열소자(1)의 열시정수가 영향을 주는 경우에는 기준을 역으로 생각하여 제2감열소자(2)의 열시정수를 기준으로 하여 제1감열소자(1)만이 전체열 시정수를 갖는다고 생각하면 이 전체열 시정수를 말소 하도록 연산증폭기(7)의 반전단자에 전류원(9), 고정저항(6)을 접속하여 오프셋 전압을 공급함으로 출력오차를 없앨 수도 있으나, 기준이 단지 상이함으로써 전체열 시정수를 보상 한다는 의미에서는 동일구성으로 된다.

다음에 이 정온도차 제어회로의 동작에 대하여 도3(a),(b),(c)에 의거하여 설명한다. 도 3(a)에 나타난 타이밍에서 전원전압이 단자(T)에 인가 되었을때의 본 실시예에서의 출력(A)를 종래 회로의 출력(B)과 비교하여 나타낸다.

도3(a)는 전원 전압과 Vcc이며, 도 3(b)는 오프셋 전압(△E)의 전압 파형이며, 도 3(c)는 브리지 출력(V5)의 파형이다.

전원전압이 도 3(a)에 나타난 타이밍에서 인가 되며는 도 2에서 고정저항(16)의 양단에 고정저항(13)의 양단 전압과 동일한 전압이 발생하여 고정저항(16)에는

I16 = Vcc/(R13 + R14) ×R13/R16

으로 표시되는 전류(I16)가 흐른다. 한편, 콘덴서(18)에는 시정수(τ)(C18 ×R17)에서 전하가 충전되며, 이때의 충전전류(I18)은 초기치를 Is, 최종치를 Ie로 하면

Is = Vcc / (R13 + R14) ×R14/R17

Ie = O

으로 표시된다. 즉 콘덴서(18)에 흐르는 전류(I18)은 초기치Is에서 서서히 감소되어 0으로 되고, 콘덴서(18)에 충전되어 트랜지스터(12)의 이미터 전류가 초기치에서 소정치로 상승한다.

따라서, 트랜지스터(11),(12)에 흐르는 전류(It)는 초기치에서 전류(I18)에 따라 변화함으로 전류(It)의 초기치에서 서서히 감소되어 소정치에 안정된다.

이 전류(It)의 변화에 따라 소스전류(I9)가 트랜지스터(11),(12)에서 공급됨으로 소스전류(I9)는 소스전류(I9)의 초기치에서 서서히 감소되어 소정치에 안정한다. 이 소스전류(I9)와 고정저항(6)과의 적은 오프셋 전압(△E)으로 됨으로 전원 전압인가 직후의 오프셋 전압(△E)은 초기치(△Es)로서 연산증폭기(7)의 비반전 입력단자에 가산 시키면서 그후 서서히 가산량이 감소 되어서 최종치(△Ee)에 안정하는 것이며 식으로 표시하면 초기치(△Es)는

△Es = (Vcc/(R13 + R14) ×(R13/R16 - R14/R17)) × R6

최종치(△Ee)는

△Ee = (Vcc/(R13 + R14) ×(R13/R16)) × R6

로 변화되어 브리지 출력(V5)의 종래의 출력(B)를 말소 하도록 오프셋 전압(△E)가 본원의 출력(A)에 나타낸 것과 같이 시간(Th)에서의 초기치(△Es)에서 초기치로 서서히 변화한다.

도 3에서 시간(Th)의 영역은 제2감열소자(2)를 초기 가열하기 위하여 필요한 시간이며, 이 시간(Th)중에 제2감열소자(2)는 소정의 저항치로 될때까지 발열하지 않으므로 브리지회로는 트랜지스터(8)에서 최대 전류를 공급하여 제2감열소자(2)을 발열 시킨다.

즉, 브리지회로는 정규제어에 들어가지 않았으므로 연산증폭기(7)는 최대전류를 흐르도록 동작하여 연산증폭기(7)의 전원전압과 동일전압의 높은상태를 출력한다. 그 때문에 출력(V5)는 시간(Th)의 영역에서는 높은 상태로 된다.

한편, 전류원(9)에서는 필터회로의 제어에 의해 소스전원(△E)이 서서히 변화하고 있으므로 시간(Th)후에 브리지회로가 정규의 제어로 되면 종래의 출력(B)가 목표신호까지 서서히 안정한 것에 비교하여 본원의 출력(V5)는 시간(Th) 직후에 목표신호에 안정한다.

그 때문에 브리지 회로의 출력(V5)에 있어서, 목표신호까지에 안정하는 도달시간을 짧게할 수가 있다.

한편, 브리지출력(V5)은 일정유량의 경우에는 오프셋전압(△E)와 단조한 증가 관계에 있으므로, 상기 시정수(τ)를 열시정수와 거의 동일하게 하면감열소자(1),(2)의 지지부에의 열전도 손실의 영향에 의한 오차를 겉보기에 말소 시킬수 있어 전원 전압인가시의 목표신호까지의 도착시간을 짧게할 수 있다.

이상의 구성에 의하면 전원전압 인가시때만 브리지 제어용의 연산증폭기(7)의 오프셋전압(△E)을 일시적으로 변화 시키도록 하였으므로 감열소자(1),(2)의 발열시의 오차를 보정하고, 보다 고정밀한 출력(VS)을 얻을 수 있다.

실시예 2.

상기 실시예 1에서는 필터회로의 콘덴서(18)의 타단이 어스에 접지되어 있는 전류원(9)의 경우를 설명 하였으나 이 실시예 2에서는 도 4에 나타낸것과 같이 Vcc 가 공급되는 단자에 콘덴서(20)의 1단을 접속하고, 타단을 고정저항(19)의 1단에 접속하며, 타단을 고정저항(15),(16)간과 트랜지스터(12)의 이미터와에 접속되고, 고정저항(19)(저항치 R19)와 콘덴서(20)(용량치 C18)로 구성된 필터회로에 의해 전류원(9)을 구성 하여도 된다.

본 실시예 2에서는 도 5(C)에 나타낸 것과 같이 종래의 회로동작이 전원인가 직후부터 서서히 브리지 출력(V5)이 출력(D)과 같이 올라가고 있는 경우를 상정 한것이며, 이와같이 변하는 이유는 제2감열소자(2)의 지지부의 전도열이 제1감열소자 (1)의 온도계측에 영향을 미치기 때문이며, 그 영향을 말소 하도록 필터회로의 시정수가 제2감열소자(2)의 전체 열시정수를 말소 시키도록 미리 조정되어 있어 제2감열소자(2)의 지지부의 전도열이 존재하여도 제1감열소자(1)의 온도계측에 영향을 주지않고 출력오차를 없앨 수가 있다. 이 경우에도 연산증폭기에 의한 피드백제어는 않되어 있다.

다음에 이 정온도차 제어회로의 동작에 대하여 도 5(a),(b),(c)에 의거하여 설명한다.

도 5(a)에 나타낸 타이밍에서 전원전압이 인가 되었을때의 본 실시예에서의 출력(C)을 종래 회로의 출력(D)과 비교하여 나타내었다.

도 5(a)는 전원전압과 Vcc의 파형이며, 도 5(b)는 오프셋전압(△E)의 전압 파형이며, 도 5(c)는 브리지회로 출력(V5)의 파형이다.

전원전압이 도 5(a)에서 나타낸 타이밍에서 인가 되면은 도 4의 고정저항 (16)의 양단에 고정저항(13)의 양단 전압과 동일한 전압이 발생하고 고정저항(16)에는

I16 = Vcc / (R13 + R14) ×R13 / R16

으로 표시되는 전류(I16)가 흐른다. 한편, 콘덴서(20)에는 시정수(τ)(C20 ×R19)에서 전하가 충전되어 그때의 충전전류(I20)은 초기치를Is, 최종치를Ie로 하면

Is = Vcc / (R13 + R14) ×R13 / R20

Ie = O

로 표시된다. 즉 콘덴서(20)에 흘러 들어오는 전류(I20)은 초기치(Is)에서 서서히 감소되어 0으로 되어 콘덴서(20)에 충전되어 트랜지스터(12)의 이미터 단자 전위가 초기치에서 소정치로 하강한다.

따라서, 트랜지스터(11),(12)에 흘러들어오는 전류(It)는 초기치에서 전류(I20)에 따라 변화함으로 전류(It)의 초기치에서 서서히 감소되어 소정치로 안정한다. 이 전류(It)의 변화에 따라 소스전류(I9)가 트랜지스터(11),(12)에서 공급됨으로 소스전류(I9)의 초기치에서 서서히 감소되어 소정치로 안정한다.

이 소스전류(I9)와 고정저항(6)과의 적은 오프셋전압(△E)으로 됨으로 전원전압 인가후의 오프셋전압(△E)은 초기치(△Es)로서 연산증폭기(7)의 비반전 입력단자에 감산 시키면서 그후 서서히 감산량이 감소되어 최종치(△Es)에 안정되는 것이며 식으로 표시하면 초기치(△Es)는

△Es = (Vcc/(R13 + R14) ×(R13 / R16 + R13 / R20)) ×R6

최종치(△Ee)는

△Ee = (Vcc / (R13 + R14) ×(R13 / R16)) ×R6

로 변화한다.

한편, 브리지출력(V5)는 일정 유량일때 △E와 단조한 증가관계에 있으므로 실시예 1과 동일하게 상기 시정수를 열시정수와 거의 동일하게 하면 오차를 겉보기상 말소시켜 전원전압 인가시의 목표신호까지의 도달시간을 짧게할 수 있다.

또한, 도 5(c)에서 시간(Th)의 영역은 실시예 1과 동일하게 제2감열소자(2)를 초기가열하는 시간이다.

실시예 3.

상기 실시예 1에서는 연산증폭기(10)의 비반전 입력단자측에 필터회로를 구비한 경우를 설명하였으나, 본 실시예 3에서는 도 6(a)에 나타낸 것과 같이 단자(T)와 고정저항(13)의 1단과의 사이에 콘덴서(22)의 1단이 접속되고, 타단이 고정저항(21)의 1단에 접속되며, 타단은 고정저항(13)의 타단과 연산증폭기(10)의 비반전 입력단자간에 접속되어 고정저항(21)과 콘덴서(22)로 구성된 필터를 구비하고, 연산증폭기(10)의 비반전 입력단자의 전위를 필터회로에서 제어하도록 하여도 좋다.

또, 도 6(b)에 나타낸 것과 같이 1단이 고정저항(13)의 타단과 연산 증폭기 (10)의 비반전 입력단자간에 접속된 고정저항(23)과 이 타단이 콘덴서(24)의 1단에 접속되며 이 타단이 어스에 접속되고, 고정저항(23)과 콘덴서(24)로 구성된 필터회로를 구비하여도 된다. 이와같이 연산증폭기(10)의 동작기준의 전위로 되는 비반전 입력단자의 전위를 제어하여도 실시예 1,2와 동일하게 출력오차를 말소하는 소스 전류(I9)를 공급할 수가 있다.

실시예 4.

상기 실시예 1에서는 1차 필터회로를 구비한 경우를 설명 하였으나, 본실시예 4에서는 예컨대 2차 필터회로로서 도 7(a)에 나타낸것과 같이 고정저항(16)의 타단과 트랜지스터(12)의 이 미터 단자간에 고정저항(25)의 1단이 접속되며 타단이 고정저항(26)의 1단과 콘덴서(27)의 1단에 접속되고, 이 타단이 접지되며 고정저항 (25),(26)과 콘덴서(27),(28)로 구성된 2차 필터회로를 구비하여도 된다.

또, 도 7(b)에 나타낸 것과 같이 고정저항(16)의 타단과 트랜지스터(12)의 이 미터 단자간에 고정저항(29)의 1단이 접속되고, 타단이 고정저항(30)의 1단에접속되며 그 타단이 전원전압을 공급하는 단자(Vcc)에 접속되어 고정저항(29),(30)과 콘덴서(31),(32)로 된 2차 필터회로를 구비해도 된다.

이와같이 2차 필터회로를 구비하여 출력오차를 소멸 시키면 2차 필터회로의출력(충전)은 1차 필터회로에서 급격히 변화함으로 전원전압 인가시의 목표신호까지의 도달시간을 보다 짧게할 수 있다.

또한, 연산증폭기를 사용한 능동 필터를 구비해도 된다. 또 1차 이상의 고차 필터회로를 구비하여도 된다.

실시예 5.

상기 실시예 1에서는 전류원(9)에 내장된 필터회로에 의해 오프셋전압(△E)을 제어한 경우를 설명 하였으나, 본 실시예 5에서는 도 8에 나타낸 것과같이 전류원(9)과 전압(Vcc)을 공급하는 단자간에 상기한 것과 같이 1차 또는 2차 이상의 필터회로(50)를 구비하여 전압(Vcc)를 도 9(c)의 파형(E)에 나탄낸것과 같이 지연 시키서 입상 시킴으로 오프셋 전압(△E)을 지연시켜 공급하여 실시예 1,2,3,4와 동등한 성능을 가지게 하여도 된다.

또한, 도 9의 E는 본 실시예 F는 종래의 회로의 파형을 나타낸다.

실시예 6.

상기 실시예 1에서는 필터회로가 어스에 접지된 경우를 설명하고, 실시예 2에서는 필터회로가 전압(Vcc)을 공급하는 단자에 접속된 경우를 설명 하였으나, 본실시예 6에서는 필터회로를 어스에 접지 하는가 또는 전압(Vcc)를 공급하는 단자에 접속하는가를 선택하는 스위치수단을 제공한다.

상기 필터회로의 내부구성이 동일함으로 스위치수단에서 선택함으로 오프셋 전압(△E)의 변화방법을 용이하게 선택할 수 있다.

이 스위치수단에는 예컨대 점퍼선(도면생략)으로 접속함으로써 달성된다.

또한, 같은 모양으로 하여 도 6(a),도 6(b),도 7(a), 도 7(b)에 스위치 수단을 제공할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이 청구항 1에 기재된 발명에 의하면 상기 차동증폭기의 입력회로에 오프셋전압을 공급하는 전류원을 제공함과 동시에 전원전압 인가시에 상기 오프셋전압을 일시적으로 오프셋전압 변화수단을 제공함으로 전원전압인가 직후의 출력오차를 억제할 수 있음과 동시에 목표신호 도달시간을 짧게할 수가 있다.

또, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면 상기 오프셋전압 변화수단은 전원 전압 인가시에 상기 오프셋전압을 가산하고, 서서히 가산량을 감소함으로 전원 전압 인가 직후의 출력오차를 억제할 수 있음과 동시에 목표신호 도달시간을 단축할 수가 있다.

또, 청구항 3에 기재된 발명에 의하면 상기 오프셋전압 변화수단은 전원전압 인가시에 상기 오프셋전압을 감산하여 서서히 감산량을 감소함으로 제2감열소자(2)의 지지부의 전도열이 존재하여도 그 열시정수를 말소 하도록 피드백회로의 시정수가 조정되어 있어 출력오차를 말소할 수가 있다.

Claims (3)

1. 제1의 브리지분기에 유체온도를 측정하는 제1감열소자와, 제2의 브리지분기에 가열전류에 의해 발열함과 동시에 유체의 흐름에 의해 냉각되는 제2감열소자와를 구비한 브리지회로와, 상기 제1 및 제1감열소자의 전위차를 증폭하는 차동증폭기와, 상기 제1 및 제2감열소자의 온도차가 일정하게 되도록 상기 가열전류를 제어하는 정온도차 제어회로와를 구비한 감열식 유량계에 있어서, 상기, 차동증폭기의 입력회로에 오프셋전압을 공급하는 전류원을 구비함과 동시에 전원전압 인가시에 상기 오프셋전압을 일시적으로 변화 시키는 오프셋전압 변화수단을 구비한 것을 특징으로 하는 감열식 유량계.
2. 상기 오프셋전압 변화수단은 전원 전압인가시에 상기 오프셋전압을 가산하고, 서서히 가산량을 감소하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 감열식 유량계.
3. 상기 오프셋전압 변화수단은 전원 전압인가시에 상기 오프셋전압을 감산하고, 서서히 감산량을 감소하는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 감열식 유량계.