流量传感器加热器电路校准制造技术

流量传感器加热器电路校准。一种流体流量传感器中的加热器控制电路。该电路包括第一、第二和第三电阻器，加热器电阻器，可微调电阻器以及开关。第一电阻器的正端子连接到可微调电阻器的正端子，第一电阻器的负端子连接到加热器电阻器的正端子，可微调电阻器的负端子连接到第二电阻器的正端子，第二电阻器的负端子连接到第三电阻器的正端子，并且加热器电阻器的负端子连接到第三电阻器的负端子，第二电阻器的端子附着到开关的端子，其中开关被配置成在校准模式中闭合并且被配置成在流量感测模式中断开。

Calibration of heater circuit for flow sensor

Calibration of flow sensor heater circuit. The utility model relates to a heater control circuit in a fluid flow sensor. The circuit includes first, second and third resistors, heater resistors, adjustable resistors and switches. The positive terminal of the first resistor is connected to the positive terminal of the adjustable resistor, the negative terminal of the first resistor to the positive terminal of the heater resistor, the negative terminal of the adjustable resistor to the positive terminal of the second resistor, the negative terminal of the second resistor to the positive terminal of the third resistor, and the heater resistor The negative terminal is connected to the negative terminal of the third resistor, and the terminal of the second resistor is attached to the switch terminal, where the switch is configured to be closed in calibration mode and to be disconnected in flow sensing mode.

【技术实现步骤摘要】
流量传感器加热器电路校准相关申请的交叉引用本申请要求AndrewJ.Milley在2017年2月7日提交且标题为“FLOWSENSORHEATERCIRCUITCALIBRATION”的美国专利申请序列号15/426,516的优先权，其通过引用被结合到本文，如同被整体地复制一样。关于联邦赞助的研究或开发的声明不适用。对缩微胶片附录的参考不适用。
技术介绍
流量传感器（flowsensor）用来感测流体流量，并且在一些情况下，提供可以用于仪表和/或控制的流量信号。在各种各样的应用中使用流量传感器，仅举几例，包括工业应用、医疗应用、引擎控制应用、军事应用和航空应用。在流量传感器的设计和制造方面的技术创新可能针对减小尺寸和/或增加流量传感器的准确度。
技术实现思路
在实施例中，公开了一种用于基于热传递的流体流量传感器的加热器控制电路。加热器控制电路包括第一电阻器、加热器电阻器、可微调（trimmable）电阻器、第二电阻器和第三电阻器。第一电阻器的正端子连接到可微调电阻器的正端子，第一电阻器的负端子连接到加热器电阻器的正端子，可微调电阻器的负端子连接到第二电阻器的正端子，第二电阻器的负端子连接到第三电阻器的正端子，并且加热器电阻器的负端子连接到第三电阻器的负端子。加热器控制电路进一步包括第一电子开关，其中第一电子开关的正端子连接到第二电阻器的正端子并且第一电子开关的负端子连接到第二电阻器的负端子，其中当加热器控制电路在校准模式中操作时，第一电子开关被配置成闭合（close）并且提供绕过第三电阻器的短路，并且其中第一电子开关被配置成当加热器控制电路在流量感测模式中操作时断开（open）。在另一实施例中，公开了一种流体流量传感器。流体流量传感器包括微机电系统（MEMS）半导体芯片、加热器控制电路和第一电子开关。MEMS半导体芯片包括上游流量传感器电阻器、下游流量传感器电阻器和设置在上游流量传感器电阻器和下游流量传感器电阻器之间的加热器电阻器。加热器控制电路包括第一电阻器、可微调电阻器、第二电阻器和第三电阻器。第一电阻器的正端子连接到可微调电阻器的正端子，第一电阻器的负端子连接到加热器电阻器的正端子，可微调电阻器的负端子连接到第二电阻器的正端子，第二电阻器的负端子连接到第三电阻器的正端子，并且加热器电阻器的负端子连接到第三电阻器的负端子。第一电子开关的正端子连接到第二电阻器的正端子，并且第一电子开关的负端子连接到第二电阻器的负端子，其中当加热器控制电路在校准模式中操作时，第一电子开关被配置成闭合并且提供绕过第三电阻器的短路，并且其中第一电子开关被配置成当第一电子开关在流量感测模式中操作时断开。在又一实施例中，公开了一种制造流体流量传感器的方法。该方法包括制造流体流量传感器封装，其中该封装包括微机电系统（MEMS）半导体芯片和包括可微调电阻器的连接到MEMS半导体芯片的加热器控制电路，所述微机电系统（MEMS）半导体芯片包括上游流量传感器电阻器、下游流量传感器电阻器和设置在上游流量传感器电阻器与下游流量传感器电阻器之间的加热器电阻器。该方法进一步包括将流体流量传感器封装电配置到操作的校准模式，在操作的校准模式中确定跨由流体流量传感器封装形成的校准惠斯通电桥的电压差，以及基于跨校准惠斯通电桥的电压差来调整可微调电阻器的电阻。根据结合附图和权利要求进行的以下详细描述，将更清楚地理解这些和其它特征。附图说明为了对本公开的更加完全的理解，现在参考结合附图和详细描述进行的以下简要描述，其中相似的参考数字表示相似的部分。图1是根据本公开的实施例的流量传感器封装的框图。图2是根据本公开的实施例的流量感测电路的电气示意图。图3是根据本公开的实施例的加热器控制电路的电气示意图。图4是根据本公开的实施例的在流量感测操作模式期间的加热器控制电路的电气示意图。图5是根据本公开的实施例的在校准模式期间的加热器控制电路的电气示意图。图6是根据本公开的实施例的微机电系统（MEMS）芯片的图示。图7是根据本公开的实施例的方法的流程图。具体实施方式一开始就应当理解，尽管下面说明了一个或多个实施例的说明性实现，但是所公开的系统和方法可以使用任何数目的技术来实现，所述技术不管是当前已知还是尚未存在的。本公开绝不应该被限制到下面说明的说明性实现、附图和技术，而是可以在所附权利要求的范围连同其等同物的全范围内进行修改。本公开教导了一种流量传感器加热器控制电路，其促进在将包括加热器控制电路的流量传感器部件包封在封装中之后对加热器控制电路的校准。流量传感器以第一惠斯通电桥配置中的多个温度敏感电阻器为特征。物理上位于第一惠斯通电桥配置的两个分支（leg）之间的加热器将在流量传感器上经过的流体加热，并且引发第一惠斯通电桥的两个分支之间的温度差——并且因此引发电不平衡，其导致跨第一惠斯通电桥的电压，所述电压是对流体流速率的指示——其在流体流速率较快或较慢时较大或较小。流量传感器输出的准确度在加热器的温度维持在高于流体温度的基本上恒定的预定义温度增量（delta）处时是最佳的。加热器控制电路基于流体温度来适配（adapt）加热器的温度，由此维持加热器与基本上恒定的流体之间的预定义温度增量。加热器的预定义温度增量可以部分地通过由本公开教导的加热器控制电路中的可微调电阻器的电阻值来控制。例如，粗略的（gross）加热器温度控制电阻器可以被选择且构筑到加热器控制电路中，以使加热器的温度适应于针对给定流量传感器产品指定的大约设计温度增量或预定义温度增量。可微调电阻器可以用来在流量传感器封装已经被组装之后相对于流体温度对加热器温度增量进行精细调整。在制造流量传感器的过程中，制造和/或容限差异可能导致加热器控制电路中的变化，其可以通过调整可微调电阻器在制造过程结束时进行补偿。这些变化可以由部件部分的变化产生，诸如构筑到流量传感器封装中的粗略的加热器温度控制电阻器的电阻值的变化、封装过程本身的变化、以及流量传感器封装的其它部件的电性质的变化。本公开的加热器控制电路包括电子开关，其可以被控制成将加热器控制电路置于操作的校准模式中并且被控制成使加热器控制电路返回到操作的流量感测模式。与诸如电子开关之类的校准特征结合的加热器控制电路在一些上下文中可以被称为加热器校准电路。当加热器控制电路的电子开关被配置到校准模式时，在加热器控制电路的一部分中形成第二惠斯通电桥配置。当可微调电阻器被适当地微调或调整时，跨加热器控制电路的此第二惠斯通电桥部分的电压差是零（第二惠斯通电桥被称为是“平衡的”）。可微调电阻器可以是位于流量传感器封装的外部可进入部分上的薄膜电阻器并且可以使用激光进行微调。替代地，可微调电阻器可以是数字电位计并且可以用数字控制值来设置。现在转到图1，描述了流量传感器100。在实施例中，流量传感器100包括微机电系统（MEMS）芯片102，其包括加热器104和流量传感器桥106。流量传感器100进一步包括加热器控制电路108和传感器桥功率电路110。要理解，加热器104可以被认为是加热器控制电路108的一部分，尽管其被提供在MEMS芯片102上。流量传感器100可以接收功率输入112。流量传感器桥106可以输出流量感测输出114。加热器控制电路108包括操作模式输入120、可选的数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于基于热传递的流体流量传感器（100）的加热器控制电路（158），包括：第一电阻器（166）；加热器电阻器（160）；可微调电阻器（164）；第二电阻器（168）；第三电阻器（170）；其中第一电阻器（166）的正端子连接到可微调电阻器（164）的正端子，第一电阻器（166）的负端子连接到加热器电阻器（160）的正端子，可微调电阻器（164）的负端子连接到第二电阻器（168）的正端子，第二电阻器（168）的负端子连接到第三电阻器（170）的正端子，并且加热器电阻器（160）的负端子连接到第三电阻器（170）的负端子；第一电子开关（176b），其中第一开关（176b）的正端子连接到第二电阻器（168）的正端子并且第一开关（176b）的负端子连接到第二电阻器（168）的负端子，其中当加热器控制电路（158）在校准模式中操作时，第一开关（176b）被配置成闭合并且提供绕过第三电阻器（170）的短路，并且其中第一开关（176b）被配置成当加热器控制电路（158）在流量感测模式中操作时断开。

【技术特征摘要】
2017.02.07 US 15/4265161.一种用于基于热传递的流体流量传感器（100）的加热器控制电路（158），包括：第一电阻器（166）；加热器电阻器（160）；可微调电阻器（164）；第二电阻器（168）；第三电阻器（170）；其中第一电阻器（166）的正端子连接到可微调电阻器（164）的正端子，第一电阻器（166）的负端子连接到加热器电阻器（160）的正端子，可微调电阻器（164）的负端子连接到第二电阻器（168）的正端子，第二电阻器（168）的负端子连接到第三电阻器（170）的正端子，并且加热器电阻器（160）的负端子连接到第三电阻器（170）的负端子；第一电子开关（176b），其中第一开关（176b）的正端子连接到第二电阻器（168）的正端子并且第一开关（176b）的负端子连接到第二电阻器（168）的负端子，其中当加热器控制电路（158）在校准模式中操作时，第一开关（176b）被配置成闭合并且提供绕过第三电阻器（170）的短路，并且其中第一开关（176b）被配置成当加热器控制电路（158）在流量感测模式中操作时断开。2.权利要求1的加热器控制电路（158），进一步包括：第二电子开关（176a），其中第二电子开关（176a）的正端子连接到第一电阻器（166）的正端子；以及运算放大器（172），其中运算放大器（172）的负输入端子连接到第一电阻器（166）的负端子，其中运算放大器（172）的正输入端子连接到可微调电阻器（164）的负端子，并且其中运算放大器（172）的输出端子连接到第二电子开关（176a）的负端子，其中当加热器控制电路（158）在校准模式中操作时，第二电子开关（176a）被配置成断开并且使运算放大器（172）无效，并且其中第二电子开关（176a）被配置成当加热器控制电路（158）在流量感测模式中操作时闭合。3.权利要求1的加热器控制电路（158），进一步包括：第四电阻器（174），其中第四电阻器（174）的正端子连接到加热器电阻器（160）的负端子并且第四电阻器（174）的负端子连接到地，其中第四电阻器（174）的电阻是第二电阻器（168）的电阻的100倍；以及第三电子开关（176c），其中第三电子开关（176c）的正端子连接到第四电阻器（174）的正端子，第三电子开关（176c）的负端子连接到第四电阻器（174）的负端子，其中第三电子开关（176c）被配置成当第三电子开关（176c）在校准模式中操作时断开，并且其中第三电子开关（176c）被配置成当第三电子开关（176c）在流量感测模式中操作时闭合。4.权利要求1的加热器控制电路（158），其中加热器电阻器（160）和第三电阻器（170）被结合在流体流量传感器（100）的微机电系统（MEMS）流量传感器芯片（102）中。5.一种流体流量传感器（100），包括：微机电系统（MEMS）半导体芯片（102），其包括：上游流量传感器电阻器（140a、140b）；下游流量传感器电阻器（142a、142b）；以及加热器电阻器（160），其被设置在上游流量传感器电阻器（140a、140b）与下游流量传感器电阻器（142a、142b）之间；以及加热器控制电路（158），其包括：第一电阻器（166）；可微调电阻器（164）；第二电阻器（168）；第三电阻器（170）；其中第一电阻器（166）的正端子连接到可微调电阻器（164）的正端子，第一电阻器（166）的负端子连接到加热器电阻器（160）的正端子，可微调电阻器（164）的负端子连接到第二电阻器（168）的正端子，第二电阻器（168）的负端子连接到第三电阻器（170）的正端子，并且加热器电阻器（160）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ米利，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US