傳感器裝置以及利用傳感器裝置控制溫度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在傳感器元件設(shè)置有加熱器的傳感器裝置以及利用所述傳感器裝置控制溫度的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳感器裝置中，利用傳感器元件測(cè)量檢測(cè)對(duì)象的物理量。例如，在具有磁阻元件的磁傳感器裝置中，檢測(cè)磁場(chǎng)伴隨永磁鐵的旋轉(zhuǎn)等的變化，并檢測(cè)永磁鐵的位置等(例如，參考專利文獻(xiàn)I)。
[0003]傳感器的檢測(cè)結(jié)果大多根據(jù)溫度發(fā)生變化。例如，用于磁傳感器裝置的磁阻元件或用于霍爾元件的感磁膜的電阻值根據(jù)溫度發(fā)生變化。在此，在由感磁膜構(gòu)成橋接電路的情況下，即使由于溫度變化而引起電阻值變化，只要這樣的變化在各感磁膜中相等，則也不會(huì)產(chǎn)生輸出變化。然而，在磁傳感器裝置中，例如，即使在由感磁膜構(gòu)成橋接電路的情況下，若溫度發(fā)生變化，則也會(huì)產(chǎn)生檢測(cè)誤差。雖然其原因還未明確，但可以推測(cè)其原因是:在元件基板和感磁膜中因熱膨脹系數(shù)不同而引起的應(yīng)力的影響根據(jù)元件基板的位置而不同，或感磁膜的膜質(zhì)根據(jù)元件基板的位置而不同。因此，本申請(qǐng)的發(fā)明人研宄將加熱器以及溫度監(jiān)控用元件設(shè)置于傳感器元件，并基于溫度監(jiān)控用元件的監(jiān)控結(jié)果控制加熱器，從而使傳感器元件的溫度保持恒定。
[0004]另一方面，作為使用溫度監(jiān)控用元件檢測(cè)溫度的方法，提出了以下技術(shù)方案:將熱敏電阻等溫度監(jiān)控用元件與固定電阻串聯(lián)來(lái)構(gòu)成分壓電路，比較對(duì)分壓電路的兩端施加恒壓時(shí)通過(guò)溫度監(jiān)控用元件和固定電阻分壓的值(溫度檢測(cè)電壓)與參考電壓(參考專利文獻(xiàn)2) ο
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2012-118000號(hào)公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2008-111761號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0010]然而，在專利文獻(xiàn)2所述的技術(shù)中，存在以下問(wèn)題:在通過(guò)熱敏電阻等溫度監(jiān)控用元件和固定電阻利用分壓的情況下，溫度的檢測(cè)結(jié)果由于溫度監(jiān)控用元件的電阻值的偏差而產(chǎn)生偏差。特別是在將電阻元件用作溫度監(jiān)控用元件的情況下，存在以下問(wèn)題:由于使用電阻值的溫度系數(shù)大的電阻元件，因此電阻值易產(chǎn)生偏差。因此，即使基于介由溫度監(jiān)控用電阻元件檢測(cè)出的結(jié)果控制加熱器，也不能將傳感器元件設(shè)定為規(guī)定的溫度。
[0011]鑒于以上問(wèn)題，本發(fā)明的課題在于提供一種能夠基于通過(guò)溫度監(jiān)控用電阻元件監(jiān)控傳感器元件的溫度的結(jié)果適當(dāng)?shù)貙?duì)加熱器進(jìn)行控制的傳感器裝置以及利用傳感器裝置控制溫度的方法。
[0012]解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案
[0013]為了解決上述課題，本發(fā)明所涉及的傳感器裝置的特征在于，包括:元件基板，其設(shè)置有傳感器元件；溫度監(jiān)控用電阻元件，其監(jiān)控所述傳感器元件的溫度；加熱器，其加熱所述傳感器元件；分壓電路，所述分壓電路的分壓電阻與所述溫度監(jiān)控用電阻元件串聯(lián)電連接，并且所述分壓電路的兩端被施加恒壓；比較器，其將在所述分壓電路中通過(guò)所述溫度監(jiān)控用電阻元件和所述分壓電阻分壓的溫度檢測(cè)電壓與控制目標(biāo)電壓進(jìn)行比較；通電控制部，其基于在所述比較器中比較而得的比較結(jié)果控制向所述加熱器的通電；以及微型計(jì)算機(jī)，其將所述溫度監(jiān)控用電阻元件實(shí)際變?yōu)轭A(yù)設(shè)溫度時(shí)的所述溫度檢測(cè)電壓作為所述控制目標(biāo)電壓輸出至所述比較器。
[0014]在本發(fā)明所涉及的傳感器裝置中，若傳感器元件的溫度發(fā)生變化，則溫度監(jiān)控用電阻元件的電阻值發(fā)生變化，在分壓電路中通過(guò)溫度監(jiān)控用電阻元件和分壓電阻分壓的溫度檢測(cè)電壓也發(fā)生變化。因此，只要通過(guò)通電控制部基于在比較器中比較溫度檢測(cè)電壓與控制目標(biāo)電壓而得的比較結(jié)果控制向加熱器的通電，就能夠?qū)鞲衅髟臏囟染S持成規(guī)定的溫度。在此，通過(guò)微型計(jì)算機(jī)對(duì)比較器輸出控制目標(biāo)電壓，微型計(jì)算機(jī)將溫度監(jiān)控用電阻元件實(shí)際變?yōu)轭A(yù)設(shè)溫度時(shí)的溫度檢測(cè)電壓作為控制目標(biāo)電壓輸出至比較器。因此，即使溫度監(jiān)控用電阻元件的電阻值有偏差，微型計(jì)算機(jī)也將與溫度監(jiān)控用電阻元件實(shí)際變?yōu)轭A(yù)設(shè)溫度時(shí)的電阻值對(duì)應(yīng)的溫度檢測(cè)電壓作為控制目標(biāo)電壓輸出至比較器，因此即使溫度監(jiān)控用電阻元件的電阻值有偏差，也能夠適當(dāng)?shù)乜刂苽鞲衅髟臏囟取?br>[0015]本發(fā)明在應(yīng)用于所述溫度監(jiān)控用電阻元件為溫度監(jiān)控用電阻膜的情況時(shí)是有效的。在溫度監(jiān)控用電阻元件使用電阻膜的情況下，溫度監(jiān)控用電阻元件的電阻值易產(chǎn)生偏差。然而，在本發(fā)明中，即使溫度監(jiān)控用電阻元件的電阻值有偏差，微型計(jì)算機(jī)也將與溫度監(jiān)控用電阻元件實(shí)際變?yōu)轭A(yù)設(shè)溫度時(shí)的電阻值對(duì)應(yīng)的溫度檢測(cè)電壓作為控制目標(biāo)電壓輸出至比較器。因此，即使溫度監(jiān)控用電阻元件的電阻值有偏差，也能夠適當(dāng)?shù)乜刂苽鞲衅髟臏囟取?br>[0016]在本發(fā)明中，優(yōu)選所述溫度監(jiān)控用電阻膜形成于所述元件基板。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠適當(dāng)?shù)乇O(jiān)控傳感器元件的溫度。
[0017]在本發(fā)明中，優(yōu)選所述微型計(jì)算機(jī)基于對(duì)所述分壓電路施加所述恒壓時(shí)的環(huán)境溫度、對(duì)所述分壓電路施加所述恒壓時(shí)的所述溫度檢測(cè)電壓、所述分壓電阻的電阻值以及所述溫度監(jiān)控用電阻膜的電阻值的溫度系數(shù)計(jì)算所述溫度監(jiān)控用電阻膜變?yōu)轭A(yù)設(shè)溫度時(shí)的所述溫度檢測(cè)電壓，并將所述溫度檢測(cè)電壓的計(jì)算結(jié)果作為所述控制目標(biāo)電壓輸出至所述比較器。在溫度監(jiān)控用電阻元件中，即使電阻值有偏差，電阻值的溫度系數(shù)的偏差也極小。因此，只要能夠在某一溫度下對(duì)分壓電路施加恒壓來(lái)獲得溫度檢測(cè)電壓，就能夠基于當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度、分壓電阻的電阻值以及溫度監(jiān)控用電阻膜的電阻值的溫度系數(shù)，高精度地計(jì)算溫度監(jiān)控用電阻膜變?yōu)轭A(yù)先設(shè)定的溫度時(shí)的溫度檢測(cè)電壓。因此，只要將這樣的計(jì)算結(jié)果作為控制目標(biāo)電壓輸出至比較器，即使溫度監(jiān)控用電阻元件的電阻值有偏差，也能夠適當(dāng)?shù)乜刂苽鞲衅髟臏囟取?br>[0018]在本發(fā)明中，優(yōu)選所述微型計(jì)算機(jī)具有測(cè)量所述環(huán)境溫度的溫度測(cè)量部。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，即使不使用外部的溫度計(jì)，也能夠計(jì)算控制目標(biāo)電壓。
[0019]在本發(fā)明中，優(yōu)選具有存儲(chǔ)所述控制目標(biāo)電壓的存儲(chǔ)器。
[0020]在本發(fā)明中，能夠采用在所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有在所述傳感器裝置出廠前確定的所述控制目標(biāo)電壓的結(jié)構(gòu)。
[0021]在本發(fā)明中，也可以采用在所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有在所述傳感器裝置出廠后在預(yù)先指定的時(shí)點(diǎn)確定的所述控制目標(biāo)電壓的結(jié)構(gòu)。
[0022]在本發(fā)明中，優(yōu)選所述加熱器為形成于所述元件基板的加熱用電阻膜。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠高效地加熱傳感器元件。
[0023]在本發(fā)明中，能夠采用將所述元件基板與所述微型計(jì)算機(jī)安裝于同一電路板的結(jié)構(gòu)。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，能夠防止在計(jì)算控制目標(biāo)電壓時(shí)環(huán)境溫度與傳感器元件的溫度產(chǎn)生大的差值。
[0024]在本發(fā)明中，所述傳感器元件為例如具有形成于所述元件基板的磁阻膜的磁阻元件。
[0025]在這種情況下，磁傳感器裝置能夠采用具有與所述磁阻元件對(duì)置旋轉(zhuǎn)的磁鐵的結(jié)構(gòu)。
[0026]本發(fā)明所涉及的利用傳感器裝置控制溫度的方法的特征在于，在所述傳感器裝置設(shè)置如下部件:元件基板，其設(shè)置有傳感器元件；溫度監(jiān)控用電阻元件，其監(jiān)控所述傳感器元件的溫度；加熱器，其加熱所述傳感器元件；分壓電路，所述分壓電路的分壓電阻與所述溫度監(jiān)控用電阻元件串聯(lián)電連接，并且所述分壓電路的兩端被施加恒壓；比較器，其將在所述分壓電路中通過(guò)所述溫度監(jiān)控用電阻元件和所述分壓電阻分壓的溫度檢測(cè)電壓與控制目標(biāo)電壓進(jìn)行比較；通電控制部，其基于在所述比較器中比較而得的比較結(jié)果控制向所述加熱器的通電；以及微型計(jì)算機(jī)，其將所述溫度監(jiān)控用電阻元件實(shí)際變?yōu)轭A(yù)設(shè)溫度時(shí)的所述溫度檢測(cè)電壓作為所述控制目標(biāo)電壓輸出至所述比較器，所述利用傳感器裝置控制溫度的方法進(jìn)行對(duì)所述分壓電路施加所述恒壓的控制目標(biāo)電壓設(shè)定工序，在所述控制目標(biāo)電壓設(shè)定工序中，所述微型計(jì)算機(jī)基于對(duì)所述分壓電路施加所述恒壓時(shí)的環(huán)境溫度、對(duì)所述分壓電路施加所述恒壓時(shí)的所述溫度檢測(cè)電壓、所述分壓電阻的電阻值以及所述溫度監(jiān)控用電阻元件的電阻值的溫度系數(shù)計(jì)算所述溫度監(jiān)控用電阻元件變?yōu)轭A(yù)設(shè)溫度時(shí)的所述溫度檢測(cè)電壓，并將所述溫度檢測(cè)電壓的計(jì)算結(jié)果確定為所述控制目標(biāo)電壓。
[0027]在本發(fā)明所涉及的利用傳感器裝置控制溫度的方法中，能夠采用在所述傳感器裝置出廠前進(jìn)行所述控制目標(biāo)電壓設(shè)定工序的結(jié)構(gòu)。
[0028]在本發(fā)明所涉及的利用傳感器裝置控制溫度的方法中，也可以采用在所述傳感器裝置出廠后在預(yù)先指定的時(shí)點(diǎn)進(jìn)行所述控制目標(biāo)電壓設(shè)定工序的結(jié)構(gòu)。
[0029]發(fā)明效果
[0030]在本發(fā)明所涉及的利用傳感器裝置中，若傳感器元件的溫度發(fā)生變化，則溫度監(jiān)控用電阻元件的電阻值發(fā)生變化，在分壓電路中通過(guò)溫度監(jiān)控用電阻元件和分壓電阻分壓的溫度檢測(cè)電壓發(fā)生變化。因此，只要通過(guò)通電控制部基于在比較器中比較溫度檢測(cè)電壓與控制目標(biāo)電壓而得的比較結(jié)果控制向加熱器的通電，就能夠?qū)鞲衅髟臏囟染S持成規(guī)定的溫度。在此，通過(guò)微型計(jì)算機(jī)對(duì)比較器輸出控制目標(biāo)電壓，微型計(jì)算機(jī)將溫度監(jiān)控用電阻元件實(shí)際變?yōu)轭A(yù)設(shè)溫度時(shí)的溫度檢測(cè)電壓作為