功能兼用型傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在具有加熱器元件的同一電路中能夠作為流速(流量)傳感器和熱導率傳感器發(fā)揮功能的功能兼用型傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，流速傳感器被用作為用于對流體的流速進行檢測的傳感器，熱導率傳感器被用作為用于對熱導率進行檢測的傳感器。換而言之，各傳感器幾乎都是作為具有分別獨立的檢測功能的傳感器而被單獨地構(gòu)成。
[0003]例如作為流速傳感器，在專利文獻I中揭示了如下的熱式流量計，該熱式流量計通過加熱器驅(qū)動電路和被設(shè)置在加熱器元件的上游側(cè)以及下游側(cè)的一對溫度傳感器構(gòu)成電橋電路，所述加熱器驅(qū)動電路進行控制以使加熱器元件的發(fā)熱溫度始終以一定溫度差高于流體的周圍溫度，該熱式流量計根據(jù)與一對溫度傳感器的電阻值的變化相應(yīng)的電橋輸出電壓求出流體的流量。
[0004]又，作為包含熱導率傳感器的系統(tǒng)，在專利文獻2中揭示了如下的氣體物性值測定系統(tǒng):其構(gòu)成為分段地向加熱器元件供給恒定電壓，且構(gòu)成為利用通過以與氣體的種類相應(yīng)的熱導率從加熱器元件奪取熱量而造成加熱器元件的電阻值變化的現(xiàn)象來對氣體的物性值進行正確評價。
[0005]進一步地，作為具有流速檢測功能和熱導率檢測功能的傳感器，在專利文獻3中揭示了具有能夠檢測物體的物性值的熱電堆，且除了流量算出部之外還具有流體物性值算出部的微流量(Y 4夕口 7 口一)傳感器。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開2003 - 97989號公報
[0009]專利文獻2:日本特開2010 - 237004號公報
[0010]專利文獻3:日本特開2001 - 12988號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的問題
[0012]為了進行流量測定，需要如專利文獻I所記載的那樣進行控制以使加熱器元件的發(fā)熱溫度始終以一定溫度差高于周圍溫度，另一方面，為了進行熱導率的測定，需要如專利文獻2所記載的那樣向加熱器元件供給恒定電壓，因此熱式流量計和熱導率傳感器被認為是不同的測定裝置。
[0013]又，專利文獻3中所記載的微流量傳感器雖然具有流量計測功能和物性值測定功能，但由于具有熱導率檢測專用的熱電堆這樣的溫度傳感器，所以實質(zhì)上是在流量傳感器上追加了物性值測定傳感器，對溫度傳感器和接口(I/F)進行配線的連接線增加，且需要該溫度傳感器的熱導率檢測用的專用電路。而且，專利文獻3中記載的微流量傳感器只是將熱導率檢測用的溫度傳感器用于對流速傳感器的氣體組成變動的校正用途，傳感器整體只不過作為流速傳感器發(fā)揮功能。
[0014]本發(fā)明是鑒于上述的狀況而做出的，其目的在于，提供一種在同一電路中具有流速(流量)傳感器和熱導率傳感器兩者的功能，能夠?qū)Ω鞴δ苓M行切換而單獨地使用各功能的功能兼用型傳感器。
[0015]用于解決課題的手段
[0016]本發(fā)明申請的發(fā)明者專心致力于熱式流速(流量)傳感器用的電路結(jié)構(gòu)和熱導率傳感器用的電路構(gòu)成的比較研究，結(jié)果想到通過構(gòu)成為使加熱器驅(qū)動電路的主要部分為通用，且能夠切換參考電位，使本發(fā)明能夠作為流速(流量)傳感器發(fā)揮功能，也能夠作為熱導率傳感器發(fā)揮功能。
[0017](I)為了達成上述目的，本發(fā)明所涉及的功能兼用型傳感器具有:加熱器驅(qū)動電路，其至少具有:端子間電壓根據(jù)流體的流速而變化的加熱器元件、端子間電壓與所述流體的周圍溫度相對應(yīng)地變化的溫度傳感器、以及輸出與加熱器電位和參考電位的差分相應(yīng)的測定電位的運算放大器，所述加熱器電位是所述加熱器元件的所述端子間電壓；輸出恒定電壓的恒壓電路；以及開關(guān)，其對將所述溫度傳感器的所述端子間電壓作為所述參考電位供給至所述運算放大器還是將所述恒定電壓作為所述參考電位供給至所述運算放大器進行切換，在所述溫度傳感器的所述端子間電壓作為所述參考電位被供給時，所述功能兼用型傳感器作為所述測定電位根據(jù)所述流體的流速變化的流速傳感器進行動作，在所述恒定電壓作為所述參考電位被供給時，所述功能兼用型傳感器作為所述測定電位根據(jù)所述流體的熱導率變化的熱導率傳感器進行動作。
[0018]本申請發(fā)明可以根據(jù)希望具有以下的結(jié)構(gòu)。
[0019](2)具有:連接于所述測定電位和所述加熱器元件之間的第一電阻元件；以及連接于所述測定電位和所述溫度傳感器之間的第二電阻元件，所述第一電阻元件以及所述第二電阻元件與所述加熱器元件和所述溫度傳感器一起形成電橋電路。
[0020](3)所述加熱器元件被設(shè)置于覆蓋設(shè)在基板上的空腔的絕緣膜的膜片部分，所述溫度傳感器與所述加熱器元件分開地設(shè)置在所述基板上。
[0021 ] (4)所述恒壓電路具有第二運算放大器、和串聯(lián)連接的第三電阻元件以及第四電阻元件，由所述第三電阻元件和所述第四電阻元件分壓后的中間電壓作為所述恒定電壓被輸出。
[0022](5)所述恒壓電路是多段電壓驅(qū)動電路，其具有多個電阻元件和多個開關(guān)，通過所述多個開關(guān)的ON或者0FF，能夠?qū)⒍喽蔚牟煌碾妷鹤鳛樗鲋虚g電壓輸出。
[0023](6)所述多段電壓驅(qū)動電路具有第二運算放大器、η個開關(guān)、以及串聯(lián)連接的η+1個電阻元件，所述η個開關(guān)與所述第二運算放大器的輸入端子并聯(lián)連接，所述第二運算放大器的所述輸入端子通過各自的開關(guān)，與被施加了規(guī)定的電壓電源的η+1個電阻元件的相鄰的各對電阻元件之間電連接，通過所述η個開關(guān)的ON或者0FF，能夠切換多段的不同的電壓作為所述中間電壓。
[0024](7)還具有流速檢測電路，該流速檢測電路至少具有用于對流體的流動方向的上游側(cè)和下游側(cè)的流體溫度進行檢測的一對溫度傳感器。
[0025](8)所述流速檢測電路具有:第二電橋電路，其由用于對流體的流動方向的上游側(cè)的流體溫度進行檢測的上游側(cè)溫度傳感器、用于對下游側(cè)的流體溫度進行檢測的下游側(cè)溫度傳感器、和串聯(lián)連接的一對電阻元件形成；以及第三運算放大器，其基于所述上游側(cè)溫度傳感器和所述下游側(cè)溫度傳感器的檢測信號，輸出與流體的流速和流動方向相對應(yīng)地變化的測定電位。
[0026](9)夾著所述加熱器元件在流體的流動方向的上游側(cè)和下游側(cè)分別設(shè)置有所述上游側(cè)溫度傳感器和所述下游側(cè)溫度傳感器，所述上游側(cè)溫度傳感器和所述下游側(cè)溫度傳感器串聯(lián)連接。
[0027]發(fā)明的效果
[0028]根據(jù)本發(fā)明所涉及的功能兼用型傳感器，在溫度傳感器的端子間電壓作為參考電位被供給時，加熱器驅(qū)動電路相對于溫度傳感器所檢測的周圍溫度以一定的溫度差驅(qū)動加熱器元件，由此作為測定電位根據(jù)流體的流速變化的流速傳感器發(fā)揮功能，在恒定電壓作為參考電位被供給時，作為加熱器元件的端子間電流與流體的熱導率相應(yīng)地變動、測定電位變化的熱導率傳感器而進行動作，因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)在具有加熱器元件的同一電路中具有流速傳感器和熱導率傳感器兩者的功能，能夠?qū)Ω鞴δ苓M行切換并單獨使用各功能的功能兼用型傳感器。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的第一實施形態(tài)所涉及的功能兼用型傳感器的立體圖。
[0030]圖2是本發(fā)明的第一實施形態(tài)所涉及的功能兼用型傳感器的從圖1的II一 II方向觀察到的截面圖。
[0031]圖3是本發(fā)明的第一實施形態(tài)所涉及的功能兼用型傳感器的電路圖。
[0032]圖4是本發(fā)明的第二實施形態(tài)所涉及的功能兼用型傳感器的電路圖。
[0033]圖5是本發(fā)明的第三實施形態(tài)所涉及的功能兼用型傳感器的立體圖。
[0034]圖6是本發(fā)明的第三實施形態(tài)所涉及的功能兼用型傳感器的電路圖。