JPS61112968A - 半導体流速検出器 - Google Patents
半導体流速検出器Info
- Publication number
- JPS61112968A JPS61112968A JP23460484A JP23460484A JPS61112968A JP S61112968 A JPS61112968 A JP S61112968A JP 23460484 A JP23460484 A JP 23460484A JP 23460484 A JP23460484 A JP 23460484A JP S61112968 A JPS61112968 A JP S61112968A
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- Japan
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- transistor
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、流体の流速を検出する半導体流速検出器に関
する。
する。
従来の半導体流速検出器の一例を第３図に示す。
破線で囲んだ２３が流速検出素子であり、これは同一半
導体基板に基板温度測定用トランジスタ２２と発熱用ト
ランジスタ２１を形成して構成されている。２４はこの
流速検出素子２３とは別に設けられた流体温度測定用ト
ランジスタである。
導体基板に基板温度測定用トランジスタ２２と発熱用ト
ランジスタ２１を形成して構成されている。２４はこの
流速検出素子２３とは別に設けられた流体温度測定用ト
ランジスタである。
２５１．２５２はそれぞれ温度測定用トランジスタ２２
．２４のエミッタ側に設けられた電流源である。オペア
ンプ２６は、基板温度測定用トランジスタ２２による流
速検出素子２３の温度と流体温度測定用トランジスタ２
４による流体温度との比較をして、検出素子２３の温度
が流体の温度より一定値だけ高い状態に保たれるよう発
熱用トランジスタ２１を制御する駆動回路を構成してい
る。
．２４のエミッタ側に設けられた電流源である。オペア
ンプ２６は、基板温度測定用トランジスタ２２による流
速検出素子２３の温度と流体温度測定用トランジスタ２
４による流体温度との比較をして、検出素子２３の温度
が流体の温度より一定値だけ高い状態に保たれるよう発
熱用トランジスタ２１を制御する駆動回路を構成してい
る。
そして流体の流速に応じて変化する発熱用トランジスタ
２１の電流を、例えばそのコレクタ電位の変化として検
出して流速を測定するものである。
２１の電流を、例えばそのコレクタ電位の変化として検
出して流速を測定するものである。
ところでこのような従来の半導体流速検出器では、流体
の流れによる流速検出素子２３の温度変化に対してだけ
でなく、流体の流れがない状態での周囲温度変化に対し
ても発熱用トランジスタ２１による発熱量が変化させら
れる。つまり流体の流れがない時の零点出力が、第４図
に示すように変化する。この周囲温度変動に伴う零点出
力変動は、流速検出器の高性能化を妨げる原因となって
いる。
の流れによる流速検出素子２３の温度変化に対してだけ
でなく、流体の流れがない状態での周囲温度変化に対し
ても発熱用トランジスタ２１による発熱量が変化させら
れる。つまり流体の流れがない時の零点出力が、第４図
に示すように変化する。この周囲温度変動に伴う零点出
力変動は、流速検出器の高性能化を妨げる原因となって
いる。
本発明は上記の点に鑑み、零点出力の変動をなくして高
性能化を図った半導体流速検出器を提供することを目的
とする。
性能化を図った半導体流速検出器を提供することを目的
とする。
本発明にかかる半導体流速検出器は、一枚の半導体基板
を用いた流速検出素子上に基板温度測定用素子と共に、
第１．第２の二つの発熱用素子を形成する。そしてこの
流速検出素子と別に設けた流体温度測定用素子と基板温
度測定用素子の出力に応じてて前記第１．第２の発熱用
素子の発熱量をそれぞれ制御する第１．第２の駆動回路
を設ける。第１の駆動回路は、流体の流れがない状態で
周囲温度に対して流速検出素子の温度が一定値だけ高く
なるように第１の発熱用素子を制御するものである。第
２の駆動回路は、流体の流れにより流速検出素子から奪
われる熱量を補い、流速検出素子が流体温度より一定値
だけ高い温度に保たれるように第２の発熱用素子を制御
するものである。
を用いた流速検出素子上に基板温度測定用素子と共に、
第１．第２の二つの発熱用素子を形成する。そしてこの
流速検出素子と別に設けた流体温度測定用素子と基板温
度測定用素子の出力に応じてて前記第１．第２の発熱用
素子の発熱量をそれぞれ制御する第１．第２の駆動回路
を設ける。第１の駆動回路は、流体の流れがない状態で
周囲温度に対して流速検出素子の温度が一定値だけ高く
なるように第１の発熱用素子を制御するものである。第
２の駆動回路は、流体の流れにより流速検出素子から奪
われる熱量を補い、流速検出素子が流体温度より一定値
だけ高い温度に保たれるように第２の発熱用素子を制御
するものである。
このように構成して、流速検出素子上の第２の発熱用素
子の電流変化またはこれに伴う電圧変化により流速の測
定を行なう。
子の電流変化またはこれに伴う電圧変化により流速の測
定を行なう。
本発明によれば、零点出力、すなわち流体の流れかない
時の出力が温度によらず一定となり、半導体流速検出器
の測定精度が大幅に向上する。
時の出力が温度によらず一定となり、半導体流速検出器
の測定精度が大幅に向上する。
以下本発明の詳細な説明する。
第１図は一実施例の構成を示す。１３は流速検出素子で
あり、一枚の半導体基板に第１．第２の二つの発熱用ト
ランジスタ１１１．１１２及び基板温度測定用トランジ
スタ１２が形成されたものである。１４は流速検出素子
１３とは別に設けられた流体温度測定用トランジスタで
ある。１６１゜１６２はそれぞれ流体温度測定用トラン
ジスタ１４、基板温度測定用トランジスタ１２のエミッ
タ側に設けられた定電流源である。オペアンプ１５２．
１５３の部分は、流体温度測定用トランジスタ１４の出
力を検知して、流体の流れがない状態で流速検出素子１
３が周囲温度より一定値高くなるように第１の発熱用ト
ランジスタ１１１を制御する第１の駆動回路を構成して
いる。またオペアンプ１５１は、流体温度測定用トラン
ジスタ１４の出力と基板温度測定用トランジスタ１２の
出力を比較して、流体の流速に応じて流速検出素子１３
が奪われる熱量を補うように第２の発熱用トランジスタ
１１２を制御する第２の駆動回路を構成している。すな
わち第１図のＡ−Ａ−より左側の部分は従来と同じであ
り、右側の部分が新たに付加されたものと言える。
あり、一枚の半導体基板に第１．第２の二つの発熱用ト
ランジスタ１１１．１１２及び基板温度測定用トランジ
スタ１２が形成されたものである。１４は流速検出素子
１３とは別に設けられた流体温度測定用トランジスタで
ある。１６１゜１６２はそれぞれ流体温度測定用トラン
ジスタ１４、基板温度測定用トランジスタ１２のエミッ
タ側に設けられた定電流源である。オペアンプ１５２．
１５３の部分は、流体温度測定用トランジスタ１４の出
力を検知して、流体の流れがない状態で流速検出素子１
３が周囲温度より一定値高くなるように第１の発熱用ト
ランジスタ１１１を制御する第１の駆動回路を構成して
いる。またオペアンプ１５１は、流体温度測定用トラン
ジスタ１４の出力と基板温度測定用トランジスタ１２の
出力を比較して、流体の流速に応じて流速検出素子１３
が奪われる熱量を補うように第２の発熱用トランジスタ
１１２を制御する第２の駆動回路を構成している。すな
わち第１図のＡ−Ａ−より左側の部分は従来と同じであ
り、右側の部分が新たに付加されたものと言える。
このように構成された流速検出器□の零点出力調整と流
速検出の動作を次に説明する。トランジスタのベース・
エミッタ間電圧は良く知られているように温度に対して
リニアに変化する。いま流体温度測定用トランジスタ１
４のベースは接地されており、そのエミッタ電位ＶＢＥ
４（この実施例では負である）は、 ＶＢＥ４＝α（Ｔ−Ｔｏ ） −Ｖａ ＥＯと表わされ
る。ＶＢＥＯは基準温度Ｔｏでのエミッタ電位、αは温
度係数である。オペアンプ１５３は、抵抗Ｒ６、Ｒ７に
より利得が設定された非反転増幅器を構成しており、可
変抵抗Ｒｔ。
速検出の動作を次に説明する。トランジスタのベース・
エミッタ間電圧は良く知られているように温度に対して
リニアに変化する。いま流体温度測定用トランジスタ１
４のベースは接地されており、そのエミッタ電位ＶＢＥ
４（この実施例では負である）は、 ＶＢＥ４＝α（Ｔ−Ｔｏ ） −Ｖａ ＥＯと表わされ
る。ＶＢＥＯは基準温度Ｔｏでのエミッタ電位、αは温
度係数である。オペアンプ１５３は、抵抗Ｒ６、Ｒ７に
より利得が設定された非反転増幅器を構成しており、可
変抵抗Ｒｔ。
により与えられる基準電位Ｖ’ ｒと流体温度測定用ト
ランジスタ１４のエミッタ電位ＶＢＥ４がそれぞれ抵抗
Ｒ９，Ｒ８を介してこのオペアンプ１５３の非反転入力
端子に入力され、その出力電位すなわちオペアンプ１５
２の入力電位Ｖｓは、Ｖｓ＝ （Ｖｒ＋ＶｅＥ＋ ＞（
１＋Ｒｓ ／Ｒ７）となる。オペアンプ１５２はバッフ
ァ増幅器として用いられており、Ｖｓにより流速検出素
子１３上の第１の発熱用トランジスタ１１１がバイアス
される。この第１の発熱用トランジスタ１１１のエミッ
タに接続された抵抗がＲ４であり、この発熱用トランジ
スタ１１１に流れる電流１ｈ工は、Ｉ ｈ工’ ＝−（
ＶＳ−ＶＩ３ ） ／Ｒ４となる。これを、 ｉｈｉ ＝ＡＴ＋Ｂ とすると、 Ａ−α（１＋Ｒ６／Ｒ７） ／Ｒ４ Ｂ＝ （ＢＯ（１＋Ｒ６／Ｒ７） −ＶＢ ）／Ｒ４但
し、Ｂａ ＝Ｖｒ−αＴｏ −ＶＢＥＯである。
ランジスタ１４のエミッタ電位ＶＢＥ４がそれぞれ抵抗
Ｒ９，Ｒ８を介してこのオペアンプ１５３の非反転入力
端子に入力され、その出力電位すなわちオペアンプ１５
２の入力電位Ｖｓは、Ｖｓ＝ （Ｖｒ＋ＶｅＥ＋ ＞（
１＋Ｒｓ ／Ｒ７）となる。オペアンプ１５２はバッフ
ァ増幅器として用いられており、Ｖｓにより流速検出素
子１３上の第１の発熱用トランジスタ１１１がバイアス
される。この第１の発熱用トランジスタ１１１のエミッ
タに接続された抵抗がＲ４であり、この発熱用トランジ
スタ１１１に流れる電流１ｈ工は、Ｉ ｈ工’ ＝−（
ＶＳ−ＶＩ３ ） ／Ｒ４となる。これを、 ｉｈｉ ＝ＡＴ＋Ｂ とすると、 Ａ−α（１＋Ｒ６／Ｒ７） ／Ｒ４ Ｂ＝ （ＢＯ（１＋Ｒ６／Ｒ７） −ＶＢ ）／Ｒ４但
し、Ｂａ ＝Ｖｒ−αＴｏ −ＶＢＥＯである。
一方、流体の流れがない時の流速検出素子１３の温度と
周囲温度の差を一定に保ためには、第４図から、 Ｉ ｈｌ ＝ＣＴ十り という関係を持たせることが必要である。このＣ２Ｄは
実験的に求まる。そこで、Ａ＝Ｃ，Ｂ＝Ｄとなるように
、抵抗Ｒｓ 、Ｒ７、Ｒ４、Ｖｒなどを設定すれば、周
囲温度が変化しても流速検出素子１３の温度と周囲温度
の差を常に一定に保つこと、すなわち零点出力を一定に
保ことかできる。
周囲温度の差を一定に保ためには、第４図から、 Ｉ ｈｌ ＝ＣＴ十り という関係を持たせることが必要である。このＣ２Ｄは
実験的に求まる。そこで、Ａ＝Ｃ，Ｂ＝Ｄとなるように
、抵抗Ｒｓ 、Ｒ７、Ｒ４、Ｖｒなどを設定すれば、周
囲温度が変化しても流速検出素子１３の温度と周囲温度
の差を常に一定に保つこと、すなわち零点出力を一定に
保ことかできる。
このようにして、オペアンプ１５２．１５３を含む第１
の駆動回路により流速検出素子１３上の第１の発熱用ト
ランジスタ１１１による発熱を制御している。この状態
、すなわち流体の流れがない状態では、第２の発熱用ト
ランジスタ１１２には電流は流れない。
の駆動回路により流速検出素子１３上の第１の発熱用ト
ランジスタ１１１による発熱を制御している。この状態
、すなわち流体の流れがない状態では、第２の発熱用ト
ランジスタ１１２には電流は流れない。
そして流体の流れにより流速検出素子１３の熱が奪われ
ると、比較器として用いられているオペアンプ１５１が
働く。この部分の制御は従来と同様であり、奪われる熱
量に応じて第２の発熱用トランジスタ１１２の電流が制
御され、結局流体の温度と流速検出素子１３の温度の差
が一定に保たれる。この場合、流体の流速に対応して、
第２の発熱用トランジスタ１１２に流れる電流Ｉｈ２が
変化するから、この第２の発熱用トランジスタ１１２の
コレクタ電位Ｖｏｕｔ１またはエミッタ電位Ｖｏｕｔ２
を流速に対応する出力として検出すればよい。
ると、比較器として用いられているオペアンプ１５１が
働く。この部分の制御は従来と同様であり、奪われる熱
量に応じて第２の発熱用トランジスタ１１２の電流が制
御され、結局流体の温度と流速検出素子１３の温度の差
が一定に保たれる。この場合、流体の流速に対応して、
第２の発熱用トランジスタ１１２に流れる電流Ｉｈ２が
変化するから、この第２の発熱用トランジスタ１１２の
コレクタ電位Ｖｏｕｔ１またはエミッタ電位Ｖｏｕｔ２
を流速に対応する出力として検出すればよい。
第２図は、出力としてＶｏｕｔｌをモニターした場合の
零点出力の温度特性を示したものである。
零点出力の温度特性を示したものである。
第４図と比較して明らかなように、零点出力の湿度によ
る変動がなく、安定な出力が得られることが分かる。
る変動がなく、安定な出力が得られることが分かる。
なお本発明は上記実施例に限られない。例えば発熱用素
子としてトランジスタを用いたが、制御端子の付いた他
のいかなる発熱用素子を用いてもよい。また流体及び基
板の温度測定用素子としてもトランジスタを用いたが、
これもダイオードなど他の素子を用いることができる。
子としてトランジスタを用いたが、制御端子の付いた他
のいかなる発熱用素子を用いてもよい。また流体及び基
板の温度測定用素子としてもトランジスタを用いたが、
これもダイオードなど他の素子を用いることができる。
第１図は本発明の一実施例の半導体流速検出器を示す図
、第２図はその零点出力の温度特性を示す図、第３図は
従来の半導体流速検出器を示す図、第４図はその零点出
力の温度特性を示す図である。 １１１・・・第１の発熱用トランジスタ、１１２・・・
第２の発熱用トランジスタ、１２・・・基板温度測定用
トランジスタ、１３・・・流速検出素子、１４・・・流
体温度測定用トランジスタ、１５１・・・オペアンプ（
第２の駆動回路）、１５２．１５３・・・オペアンプ（
第１の駆動回路）、１６１．１６２・・・電流源。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 Ｊｌｌυ八 １世”ＡＩ４＋
、第２図はその零点出力の温度特性を示す図、第３図は
従来の半導体流速検出器を示す図、第４図はその零点出
力の温度特性を示す図である。 １１１・・・第１の発熱用トランジスタ、１１２・・・
第２の発熱用トランジスタ、１２・・・基板温度測定用
トランジスタ、１３・・・流速検出素子、１４・・・流
体温度測定用トランジスタ、１５１・・・オペアンプ（
第２の駆動回路）、１５２．１５３・・・オペアンプ（
第１の駆動回路）、１６１．１６２・・・電流源。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 Ｊｌｌυ八 １世”ＡＩ４＋
Claims (4)
- （１）同一半導体基板に基板温度測定用素子と第１、第
２の発熱用素子が形成された流速検出素子と、この素子
とは別に設けられた流体温度測定用素子と、この流体温
度測定用素子の出力を用いて流体の流れがない状態で前
記流速検出素子が周囲温度より一定温度高い状態に保た
れるように前記第１の発熱素子を駆動する第１の駆動回
路と、前記流体温度測定用素子の出力と前記基板温度測
定素子の出力を比較して流体の流れに応じて前記流速検
出素子が奪われる熱量を補うように前記第２の発熱用素
子を駆動する第２の駆動回路とを備えたことを特徴とす
る半導体流速検出器。 - （２）前記流速検出素子上の第１、第２の発熱用素子は
トランジスタである特許請求の範囲第１項記載の半導体
流速検出器。 - （３）前記流速検出素子上の基板温度測定用素子はトラ
ンジスタまたはダイオードである特許請求の範囲第１項
記載の半導体流速検出器。 - （４）前記流体温度測定用素子はトランジスタまたはダ
イオードである特許請求の範囲第１項記載の半導体流速
検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23460484A JPS61112968A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 半導体流速検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23460484A JPS61112968A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 半導体流速検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61112968A true JPS61112968A (ja) | 1986-05-30 |
Family
ID=16973633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23460484A Pending JPS61112968A (ja) | 1984-11-07 | 1984-11-07 | 半導体流速検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61112968A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023052170A1 (de) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | Skf Lubrication Systems Germany Gmbh | Fluidgeschwindigkeitssensoreinheit und/oder fluidvolumenstromsensoreinheit und bestimmungsverfahren |
-
1984
- 1984-11-07 JP JP23460484A patent/JPS61112968A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023052170A1 (de) * | 2021-09-30 | 2023-04-06 | Skf Lubrication Systems Germany Gmbh | Fluidgeschwindigkeitssensoreinheit und/oder fluidvolumenstromsensoreinheit und bestimmungsverfahren |
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