MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路制造技术

本发明专利技术提供了一种MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，属于流量传感器技术领域，所述电路包括：第一温度检测电阻、第二温度检测电阻、加热电阻、闭环反馈电路、第一恒流源、第二恒流源；第一温度检测电阻设置在传感器的进气口处，加热电阻和第二温度检测电阻相邻设置在传感器的中部；第一恒流源与第一温度检测电阻的一端连接，第二恒流源与第二温度检测电阻的一端连接；第一恒流源与第一温度检测电阻的第一共接端接入闭环反馈电路的第一输入端，第二恒流源与第二温度检测电阻的第二共接端接入闭环反馈电路的第二输入端；闭环反馈电路的输出端与加热电阻连接，能够精确保证传感器进气温度与加热区温度差ΔT恒定。

【技术实现步骤摘要】
MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路
本专利技术属于流量传感器
，更具体地说，是涉及一种MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路。
技术介绍
MEMS热膜式流量传感器以托马斯提出的“流体的放热量或吸热量与该流体的质量流量成正比”的理论为基础，利用热源对传感器敏感元件加热，当气体流入时发生强迫对流热传递，使敏感器件温度场发生改变，温度场变化量与气体之间存在一定的函数关系，以此来测量气体流量值。参考图1，图1为MEMS热膜式流量传感器的典型结构图示，传感器中间是加热电阻3及加热电阻的温度检测电阻4，加热电阻3上下游对称分布着流量检测电阻2，该电阻是正温度系数的热敏电阻，进气口是温度加测电阻1。该传感器的测量原理为：加热电阻3通电形成加热区，加热区的温度比环境温度高60～110℃。没有气体流过时，加热区电阻上下温度场对称分布，如图中实线所示；当有气体流过时，温度场变化为图中虚线状态，气流导致上游检测电阻温度降低，电阻减小，同时发热区的热量被气流带向下游从而导致下游的检测电阻温度升高，电阻增加。进气温度与加热区温度差ΔT始终保持恒定，即传感器工作在恒温差模式，则上下游检测电阻产生温度差ΔT1随气体流量变化而变化，传感器中的上下游检测电阻构成惠斯通电桥，将气体流量导致的温度差信号ΔT1转变为电压信号。因此亟需一种能够精确保证传感器进气温度与加热区温度差ΔT恒定的控制电路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，能够实现精确保证传感器进气温度与加热区温度差ΔT恒定的控制电路。第一方面，为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，包括：第一温度检测电阻、第二温度检测电阻、加热电阻、闭环反馈电路、第一恒流源、第二恒流源；所述第一温度检测电阻设置在传感器的进气口处，所述加热电阻和所述第二温度检测电阻相邻设置在所述传感器的中部；所述第一恒流源与所述第一温度检测电阻的一端连接，所述第二恒流源与所述第二温度检测电阻的一端连接；所述第一恒流源与所述第一温度检测电阻的第一共接端接入所述闭环反馈电路的第一输入端，所述第二恒流源与所述第二温度检测电阻的第二共接端接入所述闭环反馈电路的第二输入端；所述闭环反馈电路的输出端与所述加热电阻连接。进一步地，所述闭环反馈电路包括：差分放大器和三极管；所述差分放大器的同相输入端为所述闭环反馈电路的第一输入端，所述差分放大器的反向输入端为所述闭环反馈电路的第二输入端，所述差分放大器的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管发射极为所述闭环反馈电路的输出端。进一步地，所述第一温度检测电阻的另一端接地。进一步地，所述第二温度检测电阻的另一端接地。进一步地，所述第一温度检测电阻的阻值R1＝R1-0+k1T1，其中R1-0为第一温度检测电阻0℃时的阻值，k1为第一温度检测电阻的温度系统，T1为传感器进气口温度。进一步地，所述第二温度检测电阻的阻值R4＝R4-0+k4T2，其中R4-0为第二温度检测电阻0℃时的阻值，k4为第二温度检测电阻的温度系统，T2为传感器加热区温度。进一步地，所述第一恒流源电流为I1，所述第二恒流源电流为I2，所述R1-0、R4-0、k1和k4满足关系：R1I1-R4I2＝R1-0I1+k1T1I1-R4-0I2-k4T2I2＝0，其中T2-T1＝ΔT，ΔT为传感器进气口处与加热区的恒定温度差。进一步地，所述电路还包括模数转化器和滤波器；所述模数转化器的输入端与所述闭环反馈电路的第一输入端连接，所述模数转化器的输出端与所述滤波器连接，所述滤波器的输出端输出的数字信号用于后级传感器的温度补偿。第二方面，本专利技术实施例还提供一种MEMS热膜式流量传感器，包括ASIC芯片，所述ASIC芯片上设有如第一方面所述的MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路。本专利技术提供的MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，第一温度检测电阻和第二温度检测电阻分别两个恒流源，电流恒定，当传感器进气口处的温度和加热电阻加热区的温度发生变化时，第一温度检测电阻和第二温度检测电阻的阻值发生变化，输入到闭环反馈电路的第一输入端和第二输入端的电压变化，两个电压差经过闭环反馈电路放大处理并反馈至加热电阻，通过控制加热电阻使得传感器进气口处的温度和加热电阻加热区的温度的差值恒定。。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的MEMS热膜式流量传感器的结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路的示意图；图3为本专利技术另一实施例提供的MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路的示意图。其中，图中各附图标记：第一温度检测电阻-100、第二温度检测电阻-200、加热电阻-300、闭环反馈电路-400、第一恒流源-500、第二恒流源-600、差分放大器-410、三极管-420、模数转化器-700、滤波器-800。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请一并参阅图1及图2，现对本专利技术提供的MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路进行说明。所述MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，包括：第一温度检测电阻100、第二温度检测电阻200、加热电阻300、闭环反馈电路400、第一恒流源500、第二恒流源600。所述第一温度检测电阻100设置在传感器的进气口处(图1中1所示)，所述加热电阻300和所述第二温度检测电阻200相邻设置在所述传感器的中部(图1中3、4所示)；所述第一恒流源500与所述第一温度检测电100阻的一端连接，所述第二恒流源600与所述第二温度检测电阻200的一端连接；所述第一恒流源500与所述第一温度检测电阻100的第一共接端接入所述闭环反馈电路400的第一输入端401，所述第二恒流源600与所述第二温度检测电阻200的第二共接端接入所述闭环反馈电路400的第二输入端402；所述闭环反馈电路400的输出端403与所述加热电阻300连接。在本实施例中，第一温度检测电阻100、第二温度检测电阻200均为温度敏感电阻。第一温度检测电阻100用于测量传感器进气口处的温度，第二温度检测电阻200用于测量传感器的加热电阻300加热区的温度。从上述描述可知，第一温度检测电阻和第二温度检测电阻分别两个恒流源，电流恒定，当传感器进气口处的温度和加热电阻加热区的温度发生变化时，第一温度检测电阻和第二温度检测电阻的阻值发生变化，输入到闭环反馈电路的第一输入端和第二输入端的电压变化，两个电压差经过闭环反馈电路放大处理并反馈至加热电阻，通过控制加热电阻使得传感器进气口处的温度和加热电阻加热区的温度的差值恒定。进一步地，请参阅图2，作为本专利技术提供的MEMS热膜式流量传感器恒温差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，其特征在于，包括：第一温度检测电阻、第二温度检测电阻、加热电阻、闭环反馈电路、第一恒流源、第二恒流源；所述第一温度检测电阻设置在传感器的进气口处，所述加热电阻和所述第二温度检测电阻相邻设置在所述传感器的中部；所述第一恒流源与所述第一温度检测电阻的一端连接，所述第二恒流源与所述第二温度检测电阻的一端连接；所述第一恒流源与所述第一温度检测电阻的第一共接端接入所述闭环反馈电路的第一输入端，所述第二恒流源与所述第二温度检测电阻的第二共接端接入所述闭环反馈电路的第二输入端；所述闭环反馈电路的输出端与所述加热电阻连接。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，其特征在于，包括：第一温度检测电阻、第二温度检测电阻、加热电阻、闭环反馈电路、第一恒流源、第二恒流源；所述第一温度检测电阻设置在传感器的进气口处，所述加热电阻和所述第二温度检测电阻相邻设置在所述传感器的中部；所述第一恒流源与所述第一温度检测电阻的一端连接，所述第二恒流源与所述第二温度检测电阻的一端连接；所述第一恒流源与所述第一温度检测电阻的第一共接端接入所述闭环反馈电路的第一输入端，所述第二恒流源与所述第二温度检测电阻的第二共接端接入所述闭环反馈电路的第二输入端；所述闭环反馈电路的输出端与所述加热电阻连接。2.如权利要求1所述的MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，其特征在于，所述闭环反馈电路包括：差分放大器和三极管；所述差分放大器的同相输入端为所述闭环反馈电路的第一输入端，所述差分放大器的反向输入端为所述闭环反馈电路的第二输入端，所述差分放大器的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管发射极为所述闭环反馈电路的输出端。3.如权利要求1所述的MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，其特征在于，所述第一温度检测电阻的另一端接地。4.如权利要求1所述的MEMS热膜式流量传感器恒温差控制电路，其特征在于，所述第二温度检测电阻的另一端接地。5.如权利要求1所述的MEMS热膜式流量传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：任臣，王亚林，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13