JPH0744568U - 熱抵抗素子を備えた流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 較正を自動的に行なうことのできる特に簡単
な設計の流量計を提供すること。 【構成】 一定温度で熱い熱抵抗素子を備え、可変利得
をもつ増幅器を有し、上記増幅器の入力を一定でしかも
上記増幅器の入力インピ―ダンスに対して低い値の抵抗
値をもつ抵抗を介して接地し、上記熱抵抗素子を上記可
変利得増幅器の入力と出力との間に接続し、また上記増
幅器の利得の値を調整して得ようとする一定温度に相応
した所望の値の電流を上記熱抵抗素子に発生させる装置
を有し、増幅器の利得が、この利得の値を各瞬時に測定
するマイクロプロセッサによって制御されることを特徴
とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】 本考案は、熱抵抗素子を備えた流量計及びその較正方法に関するものである。

【０００２】 肺活量の測定においては、一般に一定温度に維持された熱線から成る熱抵抗素 子を備えた流量計が使用されている。この型式の公知の流量計においては、熱抵 抗線はホイ―トストンブリッジの一分枝部を構成し、そしてこの熱抵抗線の温度 を一定に保つため、ブリッジは制御装置によって平衡状態に維持される。熱抵抗 線の特性が同じで同一径である場合には、流量計の応答は単に熱抵抗線の温度に 依存するだけであることが認められ得る。さらに、流れがなく熱抵抗線を空間内 の所与方向に配置した場合には、熱抵抗線の温度は単にそれを流れる電流の大き さに依存する。従って、流量計の較正は一般に次のようにして行なわれる。すな わち、空間に流量計を正しい方向に配置した後、それの少なくとも一端を閉じて 流れのない状態を確保し、熱抵抗線の配置された分枝部に対向したホイ―トスト ンブリッジの分枝部に接続された抵抗の値を変えて熱抵抗線における電流の値を 基準値に等しくさせ、そして熱抵抗線の温度を所望の一定値に調節することによ り行なわれる。

【０００３】 しかしながら、このような流量計はその使用する回路および較正方法に関して 欠点がある。実際、熱抵抗線の温度を一定に維持するためにホイ―トストンブリ ッジと共に用いられる制御ル―プの良好な安定性を得るためには非常に精密で従 って高価な校正要素を用いなければならない。さらに、ホイ―トストンブリッジ はその二つの入力分枝部の一方に電位差計から成り得る可変抵抗を備え、それの 調整は手動で行なわれ、このような操作は本来避けたい動作である。そこでこの ような手動調整を避けるために、可変抵抗として電子回路で制御される電界効果 形トランジスタを用いて自動調整を行なうようにすることができるが、そのよう な構成要素の熱ドリフトが大きいという問題に直面する。

【０００４】 公知の流量計の較正方法では、決められた位置に流量計をあらかじめ位置決め する必要がある。その結果、装置は特にその操作に十分に精通した者（常にそう とは限らない）によって利用されることを意味している。

【０００５】 そこで、本考案の目的は、これらの欠点を解消するために、較正を自動的に行 なうことのできる特に簡単な設計の流量計を提供することにある。

【０００６】 従って、本考案によれば、一定温度で熱い熱抵抗素子を備え、可変利得をもつ 増幅器を有し、上記増幅器の入力を一定でしかも上記増幅器の入力インピ―ダン スに対して低い値の抵抗値をもつ抵抗を介して接地し、上記熱抵抗素子を上記可 変利得増幅器の入力と出力との間に接続し、また上記増幅器の利得の値を調整し て得ようとする一定温度に相応した所望の値の電流を上記熱抵抗素子に発生させ る装置を有し、増幅器の利得が、この利得の値を各瞬時に測定するマイクロプロ セッサによって制御されることを特徴とする熱抵抗素子を備えた流量計が提供さ れる。

【０００７】 本考案による流量計では、較正操作を相当簡単化できまた高レベルの科学的な 訓練を受けてない者でも容易に行なうことができるという効果がもたらされる。

【０００８】 以下、図面を参照して本考案を限定しない例として本考案の種々の実施例につ いて説明する。

【０００９】 第１図に示す一定温度で熱い熱抵抗素子を備えた流量計は、可変利得増幅器１ を有し、この可変利得増幅器１の利得は利得制御回路２によって電子的に制御さ れ得る。熱抵抗素子３（この例では温度が一定に保たれなければならない抵抗値 Rfをもつ線）はその一端Ａを増幅器１の出力にまた他端Ｂを増幅器１の入力にそ れぞれ接続されている。他端Ｂはさらに可変利得増幅器１の入力インピ―ダンス に対して低い値R1の定抵抗４を介して接地されている。電圧計５によって他端Ｂ と接地Ｃとの間で測定された電圧は被測定流量を表示する。

【００１０】 熱抵抗線３の抵抗値Rfすなわちその温度は増幅器１の利得Ｇの値に依存する。 実際、Vac ＝(Rf+R1)I、（ここでＩは熱抵抗線３を流れる電流の大きさ）である ので、 (Rf+R1)I＝ＧR1Ｉ すなわち、Ｇ＝１＋Rf／R1 が得られる。

【００１１】 その結果、利得Ｇの値が一定に維持されれば、熱抵抗線３の抵抗値Rfも一定に 維持される。

【００１２】 本考案による流量計は当然従来の較正法と同様にして較正され得、言い換えれ ば、密閉されしかも適当に方向決めされた検出器を用いることにより、利得Ｇの 値は、熱抵抗線３において所望の電流値が得られるように調整され得るが、しか しその場合には、常に検出器を正しく方向決めする必要がある。

【００１３】 そこで本考案では、較正は次のようにして行なわれ得る。

【００１４】 雰囲気温度Taにおいて、熱抵抗線３は、Rfa ＝Ro（１＋αTa）であるような抵 抗値Rfa をもち、ここで、Roは０℃における線の抵抗値であり、αは熱係数であ る。

【００１５】 その結果、第１図の回路がル―プできる最小利得Gaが存在し、すなわち、可変 利得増幅器１は電流を供給する。これにより、 Ga＝１＋Rfa ／R1＝１＋Ro／R1・（１＋αTa） が得られる。

【００１６】 熱抵抗線３がそれの動作温度になり、その抵抗値が Ｇ＝１＋Rf／Rl＝１＋Ro／Rl（１＋αＴ）となると、次の関係が得られる 。 Ｇ＝１＋（Ga−１）［（１＋αＴ）／（１＋αTa）］ （１）ここで、（１＋αＴ）／（１＋αTa）はＴの変動範囲内の定数項であ る。 Gaの値を測定することにより、加えられるこになる利得の値Ｇを決めることが できることが認められ得る。

【００１７】 言い換えれば、式（１）により、熱抵抗線３の到達されなければならない動作 温度 (Ｔ) および最小利得 (Ga) から、熱抵抗線３においてこの熱抵抗線の所望 の温度Ｔをもたらす電流Ｉを得るように可変利得増幅器１を調整しなければなら ない利得の値 (Ｇ) を決めることができる。

【００１８】 従って、本考案による流量計は、回路がル―プされたかどうか、すなわち増幅 器１が電流を供給するかどうかを測定する装置を有する。これらの装置は、加え られた利得の値Ｇを各瞬時に測定するマイクロプロセッサにより形成される利得 制御回路２に作用する。

【００１９】 従って、較正指令が例えばボタンを押すことによりマイクロプロセッサ２に与 えられると、マイクロプロセッサは利得Ｇ＝０を可変利得増幅器１に加え、可変 利得増幅器１は、回路がル―プするまでこの利得Ｇを徐々に増大していく。この 時、マイクロプロセッサ２は、回路がル―プされたことを検出し、そして利得の 値Gaにおいてル―ピングが得られたことを測定する。その後、マイクロプロセッ サ２はあらかじめ決められた値Gaを用いて式 (１) により値Ｇを計算し、この利 得を可変利得増幅器１に加える。その結果、熱抵抗線３は電流Ｉを搬送し、温度 Ｔを所望の値に維持する。

【００２０】 流量計の較正について以下説明する。

【００２１】 上記の較正方法により、熱抵抗線３は較正中加熱されず、その結果空間におけ る熱抵抗線３の方向決めはこの較正の精度に影響を及ぼさないことが認められ得 る。

【００２２】 第２図に示す本考案の実施例（本考案の範囲はこの実施例に限定されるもので はない）において、可変利得増幅器１は実際二つの増幅器７、８の組立体によっ て構成され、これらの増幅器の間にはマイクロプロセッサ２により制御されるデ ジタル−アナログ変換器９が接続される。増幅器７は正の入力と負の入力とを備 え、正の入力は８ＫΩの値の抵抗10を介して接地され、それの負の入力は10ＫΩ の値の抵抗11を介して接続点Ｂに接続される。接続点Ｂと接地Ｃとの間に接続さ れた抵抗４は20Ωの非常に低い値をもつ。40ＫΩの抵抗12及びコンデンサ13は増 幅器７の負の入力と電圧Vdの現れる出力との間に並列に接続される。この電圧Vd は電圧Vbに相応し、電圧Vbは−４に等しい利得をもつ増幅器７により増幅され反 転される。コンデンサ13を通してフィルタされた電圧Vdはデジタル−アナログ変 換器９の基準電圧入力に印加され、従ってデジタル−アナログ変換器９はマルチ プライヤとして用いられる。

【００２３】 デジタル−アナログ変換器９の二つの出力は増幅器８の負の入力および正の入 力にそれぞれ接続される。増幅器８の出力電流は縦続接続された二つのトランジ スタ14、15によって増幅され、出力電圧Vaは熱抵抗線３の接続されるトランジス タ15のエミッタに現れる。

【００２４】 マイクロプロセッサ２は、その結果増幅器７の出力電圧Vdに０と−１との間の 係数を掛けることができ、xVb(Vbは接続点Ｂにおける電圧であり、x は０〜４の 間の係数である) に等しい電圧Vaが接続点Ａに得られる。コンデンサ６は出力電 圧Vaをフイルタするため増幅器８の負の入力とトランジスタ15のエミッタとの間 に接続されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案による一定温度で熱い熱抵抗素子を備
えた流量計の電気的配線図

【図２】 は流量計の一実施例を示す配線図である。

【符号の説明】

図中、１：可変利得増幅器、２：利得制御回路、３：熱
抵抗素子、４：定抵抗、５：電圧計。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ドミニイク・ランパン フランス国．フオントナイ−オー−ロー ゼ．リユ・ブーシコー．148

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 入出力端子をもち、一定温度で熱い熱抵
   抗素子を有し、 また、入力を第１抵抗を介して接地した可変利得増幅器
   を有し、上記第１抵抗の抵抗値が一定でしかも上記可変
   利得増幅器の入力インピ―ダンスに対して低い値をも
   ち、上記熱抵抗素子を上記可変利得増幅器の入力と出力
   との間に接続し、 また、上記増幅器の利得の値を調整して、得ようとする
   一定温度に相応した所望の値の電流を上記熱抵抗素子に
   発生させる装置を有し、 さらに、上記可変利得増幅器が周囲温度で電流を供給し
   始める可変利得増幅器の利得Gaを決める装置を有し、 可変利得増幅器の利得が、この利得の値を各瞬時に測定
   するマイクロプロセッサによって調整されることを特徴
   とする熱抵抗素子を備えた流量計。