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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem, welches ein Gassensorelement
verwendet, zum Durchführen
verschiedener Arten von Steuerung, wie beispielsweise eine Steuerung
zur Einleitung von Außenluft
in das Insassen-Abteil eines Automobils über eine Detektion einer Variation
in der Konzentration eines Gases in der Umgebung mittels des Gassensorelementes.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Steuersystem, welches ein
Gassensorelement verwendet, welches geeignet ist, den Einfluss von
Variationen im Sensorwiderstand zwischen bzw. unter Gassensorelementen
sowie den Einfluss einer Variation im Sensorwiderstand des Gassensorelementes,
welche durch Umgebungs-Faktoren wie Temperatur und Feuchtigkeit
verursacht werden, zu verringern.
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Da
der Sensorwiderstand eines Gassensorelementes, welches einen WO3-Dünnfilm, Blei-Phthalocyanin,
oder SnO2 verwendet, mit der Konzentration
eines spezifischen, in der Umgebung enthaltenen Gases wie NOx, CO,
oder HC (Kohlenwasserstoff) variiert, detektiert ein konventionell
bekanntes Gassensorelement eine Variation in der Konzentration eines
spezifischen Gases auf Basis einer Variation im Sensorwiderstand.
Durch die Verwendung eines solchen Gassensorelementes öffnet/schließt ein bekanntes
Steuersystem beispielsweise eine Klappe zum Einleiten von Außenluft
in das Insassen-Abteil eines Automobils entsprechend der Kontaminierungsbedingung
der Außenluft
oder es steuert einen Luftfilter bei Detektion einer durch Rauchen
verursachten Kontaminierung der Luft in dem Insassen-Abteil.
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In
vielen Fällen
detektiert ein Steuersystem, welches solch ein Gassensorelement
verwendet, eine Variation im Sensorwiderstand in der Form eines elektrischen
Signals in der folgenden Art und Weise. Ein Gassensorelement mit
einem Sensorwiderstand Rs und ein Detektionswiderstandselement mit
einem vorbestimmten Detektionswiderstand Rd sind in Serie verbunden.
Zwischen gegenüberliegenden
Enden wird eine vorbestimmte Gleichspannung angelegt, um dadurch,
mittels des Gassensorelementes und des Detektionswiderstandselementes,
die Spannung zu teilen. Auf Basis einer geteilten Spannung, welche an
einem Punkt zwischen dem Gassensorelement und dem Detektionswiderstandselement
anliegt, werden verschiedene Prozesse durchgeführt.
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Jedoch
kann der Sensorwiderstand Rs eines Gassensorelementes durch Faktoren
wie Temperatur oder Feuchtigkeit der Umgebung, in welcher das Gassensorelement
platziert ist, stark beeinflusst werden, genauso wie durch die Konzentration
eines spezifischen, zu detektierenden Gases, wie NOx. Wenn der Sensorwiderstand
Rs eines Gassensorelementes auf Grund von Umgebungsfaktoren wie
Temperatur und Feuchtigkeit stark variiert, differiert der Sensorwiderstand
Rs des Gassensorelementes und der Detektionswiderstand Rd eines
Detektionswiderstandselementes in dem Fall stark, in welchem die Konzentration
eines spezifischen Gases über
eine Detektion einer Variation des Potentials bestimmt wird, welches über Teilung
einer vorbestimmten Spannung mittels des Gassensorelementes und
des Detektionswiderstandselementes, wie oben beschrieben, erhalten
wird. Folglich ist das durch Teilung der vorbestimmten Spannung
erhaltene Potential nahe dem vorbestimmten Potential oder dem Massepotential
voreingestellt (biased). Daher kann der Sensorwiderstand Rs; das
heißt
eine Variation in der Konzentration eines spezifischen Gases, nicht präzise detektiert
werden.
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Da
auch Sensoreigenschaften unter bzw. zwischen Gassensorelementen
nicht vollständig
einheitlich sind, auch wenn ähnliche
bzw. gleichartige Gassensorelemente verwendet werden, kann der Sensorwiderstand
Rs; das heißt
eine Ausgabe, unter bzw. den Gassensorelementen variieren.
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JP 54118899 offenbart ein
Steuersystem, welches ein Gassensorelement verwendet, mit einem
Sensorwiderstand, welcher mit der Feuchtigkeit variiert. Der Widerstand
ist Teil eines Tiefpassfilters, so dass die Frequenzantwort des
Filters mit der Feuchtigkeit variiert. Ein Kondensator wird über das Tiefpassfilter
und eine Diode geladen. Sukzessive werden drei verschiedene Frequenzen
an das Tiefpassfilter angelegt und die Spannung am Kondensators
wird jedes Mal mit einem Schwellwert verglichen. Die Anzahl der
Frequenzen, bei welcher die Spannung über dem Schwellwert liegt,
gibt die Feuchtigkeit an.
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Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme
gemacht und es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Steuersystem zu schaffen,
welches ein Gassensorelement verwendet, welches geeignet ist den
Einfluss von Variationen der Sensoreigenschaften unter bzw. zwischen
Gassensorelementen, genauso wie den Einfluss von Umgebungsfaktoren,
wie Temperatur und Feuchtig keit, zu verringern, um dadurch eine
Variation in der Konzentration eines spezifischen Gases präzise zu
detektieren.
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Zur
Lösung
der obigen Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Steuersystem,
welches ein Gassensorelement verwendet, dessen Sensorwiderstand
mit der Konzentration eines spezifischen Gases variiert, umfassend:
einen Impulseinspeisungspunkt, in welchen ein Impulssignal in einer
sich wiederholenden Wellenform mit einem ersten Potentialzustand
und einem zweiten Potentialzustand eingespeist wird; einen Kondensator;
einen Ladeschaltkreis zum Laden des Kondensators über ein
Ladewiderstandselement während
eines Zeitabschnittes, wenn das Impulssignal im ersten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird; und ein Entladeschaltkreis,
welcher den Kondensator veranlasst über ein Entladewiderstandselement, während eines
Zeitabschnittes, wenn das Impulssignal im zweiten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, zu entladen. Zumindest
umfasst entweder das Ladewiderstandselement des Ladeschaltkreises
oder das Entladewiderstandselement des Entladeschaltkreises das
Gassensorelement mit dem Sensorwiderstand und zumindest variiert
entweder ein Ladestrom des Ladeschaltkreises oder ein Entladestrom
des Entladeschaltkreises mit dem Sensorwiderstand des Gassensorelementes.
Das Steuersystem umfasst weiterhin einen Steuerschaltkreis, welcher
wiederum einen Mikrocomputer und einen A/D-Wandlerschaltkreis zum
A/D-Wandeln eines Potentials an einem Arbeitspunkt, welcher sich
an einem Ende des Kondensators befindet, wobei das Potential mit
dem Sensorwiderstand des Gassensorelementes variiert. Der Steuerschaltkreis
ist mit dem Impulseinspeisungspunkt verbunden und gibt das Impulssignal
aus.
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In
dem Steuersystem der vorliegenden Erfindung, welches ein Gassensorelement
verwendet, wird mittels des Impulssignals der Kondensator geladen
und veranlasst zu entladen. Auch variiert zumindest ein Ladestrom
während
des Ladens oder ein Entladestrom während des Entladens mit dem
Sensorwiderstand des Gassensorelements. Durch Wiederholung von Laden
und Entladen entsprechend dem Impulssignal wird eine Variation in
der Spannung des Kondensators stabil und die Ladespannung des Kondensators
(eine Spannung wie sie über
den Kondensator gemessen wird) variiert mit dem Sensorwiderstand.
Daher variiert die Ladespannung des Kondensators entsprechend, wenn
der Sensorwiderstand des Gassensorelementes in Folge einer Detektion
des spezifischen Gases durch das Gassensorelement variiert. Folglich
variiert das Potential des Arbeitspunktes, welcher sich an einem
Ende des Kondensators befindet, entsprechend. Daher variiert ein A/D-gewandelter Wert,
welcher über
eine A/D-Wandlung des Potentials erhalten wurde, entsprechend der
Konzentration des spezifischen Gases. Daher kann eine Variation
in der Konzentration des spezifischen Gases anhand des A/D-gewandelten
Wert erkannt werden.
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In
dem Steuersystem kann die Ladespannung des Kondensators über ein
Variieren des Schaltverhältnisses
(duty cycle) oder der Amplitude (der Unterschied zwischen dem ersten
Potential und dem zweiten Potential) des Impulssignals, welches von
dem Steuerschaltkreis ausgegeben wird und in den Impulseinspeisungspunkt
eingespeist wird, variiert werden. Entsprechend wird, wenn der Sensorwiderstand
des Gassensorelementes aufgrund einer Variation eines Umgebungsfaktors,
wie Temperatur oder Feuchtigkeit, variiert, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein starkes Vorspannen (biasing)
des Potentials am Arbeitspunkt oder eines A/D-gewandelten Wertes
des Potentials zu vermeiden, wodurch der Wert innerhalb eines geeigneten
Bereiches gehalten wird. Daher kann auch in diesem Fall eine Variation
des Potentials am Arbeitspunkt, welche mit einer Variation der Konzentration
des spezifischen Gases zusammenhängt,
zuverlässig
bestimmt werden. Ebenso wird auch wenn Sensoreigenschaften wie ein
Sensorwiderstand (beispielsweise ein in einer Umgebung mit einer
Standard-Gaskonzentration bei vorbestimmter Temperatur und Feuchtigkeit
erhaltener Sensorwiderstand) unter bzw. zwischen Gassensorelementen variieren,
beispielsweise das Schaltverhältnis
des Impulssignals geeignet variiert, um ein starkes Vorspannen des
Potentials am Arbeitspunkt (ein A/D-gewandelter Wert des Potentials)
zu vermeiden, wodurch der Wert innerhalb eines geeigneten Bereiches gehalten
wird. Daher kann eine Variation des Potentials am Arbeitspunkt,
welche mit einer Variation der Konzentration des spezifischen Gases
zusammenhängt,
bestimmt werden.
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Das
Impulssignal ist nicht speziell limitiert, solange wie das Impulssignal
eine Wellenform hat, in welcher das Signal zwischen einem ersten
Potentialzustand und einem zweiten Potentialzustand alterniert.
Das erste Potential und das zweite Potential können so festgelegt werden,
dass sie für
die Verwendung einer unipolaren Stromquelle geeignet sind; beispielsweise
nimmt entweder das erste Potential oder das zweite Potential +5
V an, wohingegen das andere 0 V (Masse) annimmt. Alternativ können das
erste Potential und das zweite Potential so festgelegt werden, dass
sie für
die Verwendung einer dual-polaren Stromquelle geeignet sind; beispielsweise
nimmt entweder das erste Potential oder das zweite Potential +5
V an, wohingegen das andere –5 V
annimmt. Um das Potential am Arbeitspunkt zu variieren, wird Pulsbreiten-Modulation
(PWM, pulse width modulation) oder Amplitudenmodulation zum Variieren
des Schaltverhältnisses
des Impulssignals durchgeführt.
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Der
Ladeschaltkreis ist nicht speziell limitiert, solange wie der Ladeschaltkreis
den Kondensator entsprechend dem Impulssignal im ersten Potentialzustand,
welches in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, laden kann.
Der Entladeschaltkreis ist nicht besonders limitiert, solange wie
der Entladeschaltkreis den Kondensator entsprechend dem Impulssignal
im zweiten Potentialzustand, welches in den Impulseinspeisungspunkt
eingespeist wird, veranlassen kann zu entladen.
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Jedoch
müssen
der Ladeschaltkreis und der Entladeschaltkreis so konfiguriert sein,
dass zumindest entweder ein Ladestrom des Ladeschaltkreises oder
ein Entladestrom des Entladeschaltkreises mit dem Sensorwiderstand
des Gassensorelementes variiert. Beispielsweise nimmt der Ladeschaltkreis
die Form eines CR-Reihenschaltkreises an, welcher aus einem Ladewiderstandselement
mit einem Widerstand Rc und einem Kondensator mit einer Kapazität C, welche
in Reihe bzw. Serie geschaltet sind, zusammengesetzt ist, und eine
erste Zeitkonstante ·τ1 von CRc
besitzt. Der Entladeschaltkreis nimmt die Form eines CR-Reihenschaltkreises
an, welcher aus einem Entladewiderstandselement mit einem Widerstand
Rd und einem Kondensator mit einer Kapazität C, welche in Reihe bzw. Serie
geschaltet sind, zusammengesetzt ist, und eine zweite Zeitkonstante ·τ2 von CRd
besitzt. Alternativ kann ein aktives Element wie beispielsweise
ein Transistor, ein FET (Field Effect Transistor, Feldeffekt-Transistor)
oder ein Operationsverstärker
verwendet werden, um zu bewirken, dass Strom entsprechend des Sensorwiderstandes des
Gassensorelementes oder des Widerstandes eines Widerstandselementes
in den Kondensator oder aus dem Kondensator heraus fließt, um dadurch elektrische
Ladung in den Kondensator zu laden oder elektrische Ladung von dem
Kondensator zu entladen.
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Der
Ladeschaltkreis kann so konfiguriert sein, dass ein Ladestrom durch
den Impulseinspeisungspunkt in den Kondensator fließt, oder
so, dass ein Ladestrom von einer separaten Stromquelle über ein
Schaltelement, welches durch ein Einspeisungs-Impulssignal gesteuert
wird, in den Kondensator fließt.
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Der
Entladeschaltkreis kann so konfiguriert sein, dass ein Entladestrom
von dem Kondensator zu dem Impulseinspeisungspunkt fließt, oder
so, dass der Kondensator über
ein Schaltelement, welches durch ein Einspeisungs-Impulssignal gesteuert
wird, entlädt.
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Der
A/D-Wandlerschaltkreis kann so konfiguriert sein, dass das Potential
an einem Ende des Kondensators direkt A/D-gewandelt wird oder so,
dass ein Pufferschaltkreis in einer der A/D-Wandlung vorgelagerten
Stufe angeordnet ist. Alternativ kann in einer der A/D-Wandlung
vorgelagerten Stufe ein Tiefpassfilter (LPF, low pass filter) mit
einer Abschneide-Frequenz (cut oft frequency), welche kleiner als eine
Frequenz fp des einzuspeisenden Impulssignals ist, oder ein Sperrfilter
(BEF, band elimination Filter) zum Abschneiden von Signalen mit
Frequenzen in der Nähe
der Frequenz des Impulssignals angeordnet sein.
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Insbesondere
durch ausreichendes Kürzen der
Wiederholungsperiode bzw. -dauer Tp des Impulssignals; d.h. durch
Erhöhen
der Frequenz fp, verringern sich die Welligkeiten, wodurch das Potential an
einem Ende des Kondensators (am Arbeitspunkt) im Wesentlichen konstant
wird. Daher wird, auch wenn das Potential am Arbeitspunkt direkt
A/D-gewandelt wird, der A/D-gewandelte Wert unempfindlich gegenüber Fluktuationen,
welche mit dem Laden und Entladen zusammenhängen. Dadurch wird ein Tiefpassfilter
oder eine ähnliche
Komponente überflüssig.
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Das
heißt
vorzugsweise ist das Steuersystem in der folgenden Art und Weise
konfiguriert. Die Frequenz des Impulssignals wird so festgelegt,
dass innerhalb des Bereiches der Variationen des Sensorwiderstandes
des Gassensorelementes, der Maximalwert der Welligkeit, welche in
dem Potential am Arbeitspunkt auftritt, kleiner als die Auflösung des A/D-Wandlerschaltkreises
wird. Der A/D-Wandlerschaltkreis
A/D-wandelt das Potential am Arbeitspunkt direkt.
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Ein
von dem Gassensorelement verschiedenes Widerstandselement, welches
als Ladewiderstandselement oder als Entladewiderstandselement verwendet
werden kann, ist ein festes Widerstandselement, welches einen konstanten
Widerstand besitzt. Alternativ kann ein variables Widerstandselement
verwendet werden. Das variable Widerstandselement kann durch geeignete
Variation des Widerstands desselben eine Situation beherrschen,
in welcher der Sensorwiderstand Rs über einen Bereich von mehreren
Größenordnungen
variiert. Variationen in Eigenschaf ten unter bzw. zwischen Gassensorelementen
können über Einstellen
des Widerstandes des variablen Widerstandselementes aufgefangen werden.
Weiterhin kann alternativ als das Ladewiderstandselement oder das
Entladewiderstandselement ein anderes Gassensorelement mit unterschiedlichen
Eigenschaften verwendet werden; beispielsweise ein Gassensorelement,
dessen Widerstand als Antwort auf ein von dem oben genannten spezifischen
Gas unterschiedliches Gas variiert.
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Vorzugsweise
umfasst ein Steuersystem, welches ein Gassensorelement verwendet,
dessen Sensorwiderstand mit der Konzentration eines spezifischen
Gases variiert, einen Impulseinspeisungspunkt, in welchen ein Impulssignal
mit einem ersten Potentialzustand und einem zweiten Potentialzustand
in einer sich wiederholenden Wellenform eingespeist wird; einen
Kondensator; einen Ladeschaltkreis zum Laden des Kondensators mit
einer ersten Zeitkonstante über
ein Ladewiderstandselement während
eines Zeitabschnittes wenn das Impulssignal in dem ersten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird; und einen Entladeschaltkreis
zum Bewirken, dass der Kondensator mit einer zweiten Zeitkonstante über ein
Entladewiderstandselement während
eines Zeitabschnittes entlädt,
wenn das Impulssignal im zweiten Potentialzustand in den Impulseinspeisungspunkt
eingespeist wird. Zumindest umfasst entweder das Ladewiderstandselement
des Ladeschaltkreises oder das Entladewiderstandselement des Entladeschaltkreises das
Gassensorelement mit dem Sensorwiderstand und zumindest variiert
entweder die erste Zeitkonstante oder die zweite Zeitkonstante mit
dem Sensorwiderstand des Gassensorelementes. Das Steuersystem umfasst
weiterhin einen Steuerschaltkreis welcher wiederum einen Mikrocomputer
und einen A/D-Wandlerschaltkreis
zum A/D-wandeln eines Potentials an einem Arbeitspunkt, welcher
sich an einem Ende des Kondensators befindet, umfasst, wobei das
Potential mit dem Sensorwiderstand des Gassensorelementes variiert.
Der Steuerschaltkreis ist mit dem Impulseinspeisungspunkt verbunden
und gibt das Impulssignal aus.
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Das
Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung,
welches ein Gassensorelement verwendet, ist ähnlich zu den zuvor beschriebenen,
jedoch dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator durch das Impulssignal
veranlasst wird zu laden oder zu entladen und dass zumindest entweder
die erste Zeitkonstante, welche eine Ladezeitkonstante ist, oder
die zweite Zeitkonstante, welche eine Entladezeitkonstante ist,
mit dem Sensorwiderstandes des Gassensorelementes vari iert. Dementsprechend wird über Wiederholung
von Laden und Entladen entsprechend dem Impulssignal eine Spannungsvariation
des Kondensators stabil und die Ladespannung des Kondensators variiert
mit dem Sensorwiderstand. Daher variiert, wenn das Gassensorelement das
spezifische Gas detektiert, mit einer resultierenden Variation des
Sensorwiderstandes desselben, die Ladespannung des Kondensators
entsprechend; folglich variiert das Potential am Arbeitspunkt entsprechend.
Daher variiert ein über
A/D-Wandlung des Potentials erhaltener A/D-gewandelter Wert entsprechend der Konzentration
des spezifischen Gases. Somit können
Variationen in der Konzentration des spezifischen Gases anhand des
A/D-gewandelten
Wertes erkannt werden.
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Der
Ladeschaltkreis ist nicht speziell limitiert, solange wie der Ladeschaltkreis
den Kondensator entsprechend dem Impulssignal im ersten Potentialzustand,
welches in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, laden kann.
Der Entladeschaltkreis ist nicht besonders limitiert, solange der
Entladeschaltkreis den Kondensator veranlassen kann, entsprechend
dem Impulssignal im zweiten Potentialzustand, welches in den Impulseinspeisungspunkt
eingespeist wird, zu entladen. Jedoch müssen der Ladeschaltkreis und
der Entladeschaltkreis so konfiguriert sein, dass zumindest entweder
die erste Zeitkonstante des Ladeschaltkreises oder die zweite Zeitkonstante
des Entladeschaltkreises mit dem Sensorwiderstand des Gassensorelementes
variiert.
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Auch
wenn der A/D-Wandlerschaltkreis so konfiguriert werden kann, dass
er das Potential am Arbeitspunkt direkt A/D-wandelt, kann ein Pufferschaltkreis
in einer der A/D-Wandlung vorhergehenden Stufe angeordnet werden
und es kann ein Tiefpassfilter mit einer Abschneide-Frequenz, welche niedriger
ist als die Frequenz fp des Impulssignals, oder ein Sperrfilter
zum Abschneiden von Frequenzen in der Nähe der Frequenz des Impulssignals
zwischengeschaltet werden.
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Insbesondere
wird durch ausreichendes Verkürzen
der Wiederholungsdauer Tp des Impulssignals verglichen mit der ersten
Zeitkonstante τ·1 und der
zweiten Zeitkonstante τ·2 (Tp << ·τ1; Tp << τ·2), ein
Potential an einem Ende des Kondensators (am Arbeitspunkt) im Wesentlichen
konstant. Daher wird, auch wenn das Potential an einem Ende des
Kondensators direkt A/D-gewandelt wird, der A/D-gewandelte Wert unempfindlich gegenüber Fluktuationen,
welche mit dem Laden und Entladen zusammenhängen. Dadurch wird ein Tiefpassfilter
oder eine ähnliche
Komponente überflüssig. Das
heißt, das
Steuersystem ist vorzugsweise in der folgenden Art und Weise konfiguriert.
Die Wiederholungsdauer Tp des Impulssignals nimmt einen Wert an,
welcher ausreichend kleiner ist als die erste Zeitkonstante ·r1 und
die zweite Zeitkonstante τ·2. Der
A/D-Wandlerschaltkreis A/D-wandelt
das Potential am Arbeitspunkt direkt.
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Die
vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein Steuersystem, welches
ein Gassensorelement verwendet, dessen Sensorwiderstand mit der
Konzentration eines spezifischen Gases variiert, umfassend: einen
Impulseinspeisungspunkt, in welchen ein Impulssignal mit einem ersten
Potentialzustand und einem zweiten Potentialzustand in einer sich
wiederholenden Wellenform eingespeist wird; einen Kondensator; einen
Ladeschaltkreis zum Laden des Kondensators mit einer ersten Zeitkonstante über ein
Ladewiderstandselement während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal im ersten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird; einen Entladeschaltkreis,
welcher bewirkt, dass der Kondensator mit einer zweiten Zeitkonstante über ein
Entladewiderstandselement während
eines Zeitabschnittes, in welchem das Impulssignal im zweiten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, entlädt, wobei
das Entladewiderstandselement das Gassensorelement mit den Sensorwiderstand
umfasst, und die zweite Zeitkonstante mit dem Sensorwiderstand variiert; und
einen Steuerschaltkreis. Der Steuerschaltkreis umfasst einen Mikrocomputer;
und einen A/D-Wandlerschaltkreis, in welchen ein Potential an einem
Arbeitspunkt, welcher sich an einem Ende des Kondensators befindet,
eingespeist wird, wobei das Potential mit dem Sensorwiderstand des
Gassensorelementes variiert. Der Steuerschaltkreis ist mit dem Impulseinspeisungspunkt
verbunden und gibt das Impulssignal aus.
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In
dem Steuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung, welches ein Gassensorelement verwendet, wird mittels
des Impulssignales bewirkt, dass der Kondensator geladen wird oder
entlädt,
und die zweite Zeitkonstante, welche eine Entladezeitkonstante ist,
variiert mit dem Sensorwiderstand des Gassensorelementes. Dementsprechend
wird über Wiederholung
von Laden und Entladen entsprechend dem Impulssignal eine Spannungsvariation des
Kondensators stabil. Weiterhin variiert die Ladespannung des Kondensators
mit dem Sensorwiderstand. Daher variiert, wenn das Gassensorelement das
spezifische Gas detektiert, mit einer resultierenden Variation des
Sensorwiderstandes desselben, die Ladespannung des Kondensators
entsprechend; folglich variiert das Potential am Arbeitspunkt, welcher
sich an einem Ende des Kondensators befindet, entsprechend. Daher
variiert ein über
A/D-Wandlung des Potentials erhaltener A/D-gewandelter Wert entsprechend
der Konzentration des spezifischen Gases. Somit können Variationen
in der Konzentration des spezifischen Gases anhand des A/D-gewandelten
Wertes erkannt werden.
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Weiterhin
kann in dem Steuersystem die Ladespannung des Kondensators über ein
Variieren des Schaltverhältnisses
oder der Amplitude des Impulssignals, welches von dem Steuerschaltkreis
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, variiert werden.
Entsprechend wird, wenn der Sensorwiderstand des Gassensorelementes
aufgrund einer Umgebungsvariation variiert, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein starkes Vorspannen (Biasing)
des Potentials am Arbeitspunkt zu vermeiden, wodurch der Wert innerhalb
eines geeigneten Bereiches gehalten wird. Daher kann eine Variation
des Potentials am Arbeitspunkt, welcher mit einer Variation der
Konzentration des spezifischen Gases zusammenhängt, zuverlässig bestimmt werden. Ebenso
wird auch, wenn Sensoreigenschaften unter bzw. zwischen Gassensorelementen
variieren, beispielsweise das Schaltverhältnis des Impulssignals geeignet
variiert, um ein starkes Vorspannen des Potentials am Arbeitspunkt
zu vermeiden, wodurch der Wert innerhalb eines geeigneten Bereiches
gehalten wird. Daher kann eine Variation des Potentials am Arbeitspunkt,
welche mit einer Variation der Konzentration des spezifischen Gases
zusammenhängt,
zuverlässig
bestimmt werden.
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Die
vorliegende Erfindung schafft weiterhin noch ein Steuersystem, welches
ein Gassensorelement verwendet, dessen Sensorwiderstand mit der Konzentration
eines spezifischen Gases variiert, umfassend: einen Impulseinspeisungspunkt,
in welchen ein Impulssignal mit einem ersten Potentialzustand und
einem zweiten Potentialzustand in einer sich wiederholenden Wellenform
eingespeist wird; einen Kondensator; einen Ladeschaltkreis zum Laden
des Kondensators mit einer ersten Zeitkonstante über ein Ladewiderstandselement
während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal im ersten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, wobei das Ladewiderstandselement das
Gassensorelement mit dem Sensorwiderstand umfasst und die erste
Zeitkonstante mit dem Sensorwiderstand variiert; einen Entladeschaltkreis,
welcher bewirkt, dass der Kondensator mit einer zweiten Zeitkonstante über ein
Entladewiderstandselement während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal im zweiten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, entlädt; und
einen Steuerschaltkreis. Der Steuerschaltkreis umfasst einen Mikrocomputer;
und einen A/D-Wandlerschaltkreis, in welchen ein Potential an einem
Arbeitspunkt, welcher sich an einem Ende des Kondensators befindet,
eingespeist wird, wobei das Potential mit dem Sensorwiderstand des
Gassensorelementes variiert. Der Steuerschaltkreis ist mit dem Impulseinspeisungspunkt
verbunden und gibt das Impulssignal aus.
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In
dem Steuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung, welches ein Gassensorelement verwendet, wird mittels
des Impulssignals bewirkt, dass der Kondensator geladen wird oder
entlädt,
und die erste Zeitkonstante, welche eine Ladezeitkonstante ist,
variiert mit dem Sensorwiderstand des Gassensorelementes. Dementsprechend
wird über
Wiederholung von Laden und Entladen entsprechend dem Impulssignal
eine Spannungsvariation des Kondensators stabil. Weiterhin variiert
die Ladespannung des Kondensators mit dem Sensorwiderstand. Daher variiert,
wenn das Gassensorelement das spezifische Gas detektiert, mit einer
resultierenden Variation des Sensorwiderstandes desselben, die Ladespannung
des Kondensators entsprechend; folglich variiert das Potential am
Arbeitspunkt, welcher sich an einem Ende des Kondensators befindet,
entsprechend. Daher variiert ein über A/D-Wandlung des Potentials
erhaltener A/D-gewandelter Wert entsprechend der Konzentration des
spezifischen Gases. Somit können
Variationen in der Konzentration des spezifischen Gases anhand des
A/D-gewandelten Wertes erkannt werden.
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Weiterhin
kann in dem Steuersystem die Ladespannung des Kondensators über ein
Variieren des Schaltverhältnisses
oder der Amplitude des Impulssignals, welches von dem Steuerschaltkreis
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, variiert werden.
Entsprechend wird, wenn der Sensorwiderstand des Gassensorelementes
aufgrund einer Umgebungsvariation variiert, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein starkes Vorspannen bzw.
Voreinstellen (Biasing) des Potentials am Arbeitspunkt (eines A/D-gewandelten
Wertes des Potentials) zu vermeiden, wodurch der Wert innerhalb
eines geeigneten Bereiches gehalten wird. Daher kann eine Variation
des Potentials am Arbeitspunkt, welche mit einer Variation der Konzentration
des spezifischen Gases zusammenhängt,
zuverlässig
bestimmt werden. Ebenso wird auch, wenn Sensoreigenschaften unter
bzw. zwischen Gassensoren variieren, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein starkes Vorspannen bzw.
Voreinstellen des Potentials am Arbeitspunkt zu vermeiden, wodurch das
Potential innerhalb eines geeigneten Bereiches gehalten wird. Daher
kann eine Vari ation des Potentials am Arbeitspunkt, welche mit einer
Variation der Konzentration des spezifischen Gases zusammenhängt, zuverlässig bestimmt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung schafft noch weiterhin ein Steuersystem, welches
ein Gassensorelement verwendet, dessen Sensorwiderstand mit der Konzentration
eines spezifischen Gases variiert, umfassend: einen Impulseinspeisungspunkt,
in welchen ein Impulssignal mit einem ersten Potentialzustand und
einem zweiten Potentialzustand in einer sich wiederholenden Wellenform
eingespeist wird; einen Kondensator; einen Ladeschaltkreis zum Laden
des Kondensators mit einer ersten Zeitkonstante über ein Widerstandselement
und eine Diode während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal im ersten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird; einen Entladeschaltkreis, welcher
bewirkt, dass der Kondensator mit einer zweiten Zeitkonstante über das
Gassensorelement während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal im zweiten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, entlädt; und
einen Steuerschaltkreis. Der Steuerschaltkreis umfasst einen Mikrocomputer;
und einen A/D-Wandlerschaltkreis, in welchen ein Potential an einem
Arbeitspunkt, welcher sich an einem Ende des Kondensators befindet,
eingespeist wird, wobei das Potential mit dem Sensorwiderstand des
Gassensorelementes variiert. Der Steuerschaltkreis ist mit dem Impulseinspeisungspunkt
des Ladeschaltkreises verbunden und gibt das Impulssignal aus.
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In
dem Steuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung, welches ein Gassensorelement verwendet, wird der Kondensator über das
Widerstandselement und die Diode während eines Zeitabschnitts,
in welchem das Impulssignal im ersten Potentialzustand eingespeist
wird, geladen; es wird bewirkt, dass der Kondensator über das
Gassensorelement; d. h. über
den Sensorwiderstand, welcher mit der Konzentration eines Gases
variiert, während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal in dem zweiten
Potentialzustand eingespeist wird, entlädt. Entsprechend wird die erste
Zeitkonstante des Ladens über
den Widerstand des Widerstandselementes bestimmt, wohingegen die
zweite Zeitkonstante des Entladens mit dem Sensorwiderstand variiert. Über Wiederholung
von Laden und Entladen entsprechend dem Impulssignal wird eine Spannungsvariation
des Kondensators stabil. Weiterhin variiert die Ladespannung des
Kondensators mit dem Sensorwiderstand. Daher variiert, wenn das Gassensorelement
das spezifische Gas detektiert, mit einer resultierenden Variation
des Sensorwiderstandes desselben, die Ladespannung des Kondensators
entsprechend; folglich variiert das Potential am Arbeitspunkt, welcher
sich an einem Ende des Kondensators befindet, entsprechend. Daher
variiert ein über
A/D-Wandlung des Potentials erhaltener A/D-gewandelter Wert entsprechend der Konzentration
des spezifischen Gases. Somit können
Variationen in der Konzentration des spezifischen Gases anhand des
A/D-gewandelten
Wertes erkannt werden.
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Weiterhin
kann in dem Steuersystem die Ladespannung des Kondensators über ein
Variieren des Schaltverhältnisses
oder der Amplitude des Impulssignals variiert werden. Entsprechend
wird, wenn der Sensorwiderstand des Gassensorelementes aufgrund
einer Umgebungsvariation variiert, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein starkes Vorspannen bzw.
Voreinstellen (Biasing) des Potentials am Arbeitspunkt zu vermeiden,
wodurch der Wert innerhalb eines geeigneten Bereiches gehalten wird.
Daher kann eine Variation des Potentials am Arbeitspunkt, welche
mit einer Variation der Konzentration des spezifischen Gases zusammenhängt, zuverlässig bestimmt
werden. Ebenso wird auch, wenn Sensoreigenschaften unter bzw. zwischen
Gassensorelementen variieren, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein Vorspannen des Potentials am
Arbeitspunkt zu vermeiden, wodurch das Potential innerhalb eines
geeigneten Bereiches gehalten wird. Daher kann eine Variation des
Potentials am Arbeitspunkt, welche mit einer Variation der Konzentration
des spezifischen Gases zusammenhängt,
bestimmt werden.
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Die
vorliegende Erfindung schafft noch weiterhin ein Steuersystem, welches
ein Gassensorelement verwendet, dessen Sensorwiderstand mit der Konzentration
eines spezifischen Gases variiert, umfassend: einen Impulseinspeisungspunkt,
in welchen ein Impulssignal mit einem ersten Potentialzustand und
einem zweiten Potentialzustand in einer sich wiederholenden Wellenform
eingespeist wird; einen Kondensator; einen Ladeschaltkreis zum Laden
des Kondensators mit einer ersten Zeitkonstante über das Gassensorelement und
eine Diode während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal im ersten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird; einen Entladeschaltkreis, welcher
bewirkt, dass der Kondensator mit einer zweiten Zeitkonstante über ein
Widerstandselement während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal im zweiten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, entlädt; und
einen Steuerschaltkreis. Der Steuerschaltkreis umfasst einen Mikrocomputer;
und einen A/D-Wandlerschaltkreis, in welchen ein Potential an einem
Arbeitspunkt, welcher sich an einem Ende des Kondensators befindet,
eingespeist wird, wobei das Potential mit dem Sensorwiderstand des
Gassensorelementes variiert. Der Steuerschaltkreis ist mit dem Impulseinspeisungspunkt
des Ladeschaltkreises verbunden und gibt das Impulssignal aus.
-
In
dem Steuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung, welches ein Gassensorelement verwendet, wird der Kondensator über das
Gassensorelement und die Diode; d. h. über den Sensorwiderstand, welcher
mit der Konzentration eines Gases variiert, während eines Zeitabschnitts,
in welchem das Impulssignal im ersten Potentialzustand eingespeist wird,
geladen; es wird bewirkt, dass der Kondensator über das Widerstandselement
während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal in dem zweiten Potentialzustand
eingespeist wird, entlädt.
Entsprechend wird die zweite Zeitkonstante des Entladens über den
Widerstand des Widerstandselementes bestimmt, wohingegen die erste
Zeitkonstante des Ladens mit dem Sensorwiderstand variiert. Über Wiederholung
von Laden und Entladen entsprechend dem Impulssignal wird eine Spannungsvariation
des Kondensators stabil. Weiterhin variiert die Ladespannung des
Kondensators mit dem Sensorwiderstand. Daher variiert, wenn das
Gassensorelement das spezifische Gas detektiert, mit einer resultierenden
Variation des Sensorwiderstandes desselben, die Ladespannung des
Kondensators entsprechend; folglich variiert das Potential am Arbeitspunkt,
welcher sich an einem Ende des Kondensators befindet, entsprechend.
Daher variiert ein über
A/D-Wandlung des Potentials erhaltener A/D-gewandelter Wert entsprechend der Konzentration
des spezifischen Gases. Somit können
Variationen in der Konzentration des spezifischen Gases anhand des
A/D-gewandelten Wertes
erkannt werden.
-
Weiterhin
kann in dem Steuersystem die Ladespannung des Kondensators über ein
Variieren des Schaltverhältnisses
oder der Amplitude des Impulssignals variiert werden. Entsprechend
wird, wenn der Sensorwiderstand des Gassensorelementes aufgrund
einer Umgebungsvariation variiert, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein starkes Vorspannen bzw.
Voreinstellen (Biasing) des Potentials am Arbeitspunkt zu vermeiden,
wodurch der Wert innerhalb eines geeigneten Bereiches gehalten wird.
Daher kann eine Variation des Potentials am Arbeitspunkt, welche
mit einer Variation der Konzentration des spezifischen Gases zusammenhängt, zuverlässig bestimmt
werden. Ebenso wird auch, wenn Sensoreigenschaften unter bzw. zwischen
Gassensorelementen variieren, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein Vorspannen des Potentials am
Arbeitspunkt zu vermeiden, wodurch das Potential innerhalb eines
geeigneten Bereiches gehalten wird. Daher kann eine Variation des
Potentials am Arbeitspunkt, welche mit einer Variation der Konzentration
des spezifischen Gases zusammenhängt,
bestimmt werden.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein Steuersystem, welches
ein Gassensorelement verwendet, dessen Sensorwiderstand mit der
Konzentration eines spezifischen Gases variiert, umfassend: einen
Impulseinspeisungspunkt, in welchen ein Impulssignal mit einem ersten
Potentialzustand und einem zweiten Potentialzustand in einer sich
wiederholenden Wellenform eingespeist wird; einen Kondensator; einen
Ladeschaltkreis zum Laden des Kondensators mit einer ersten Zeitkonstante über einen RD-Serienschaltkreis,
umfassend ein Widerstandselement und eine erste Diode, welche mit
dem Widerstandselement in Serie verbunden ist, während eines Zeitabschnitts,
in welchem das Impulssignal im ersten Potentialzustand in den Impulseinspeisungspunkt
eingespeist wird; einen Entladeschaltkreis, welcher bewirkt, dass
der Kondensator mit einer zweiten Zeitkonstante über einen SD-Serienschaltkreis,
umfassend das Gassensorelement und eine zweite Diode, weiche mit
dem Gassensorelement in Serie verbunden ist, und mit dem RD-Serienschaltkreis
parallel verbunden ist, während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal im zweiten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, entlädt; und
einen Steuerschaltkreis. Der Steuerschaltkreis umfasst einen Mikrocomputer; und
einen A/D-Wandlerschaltkreis, in welchen ein Potential an einem
Arbeitspunkt, welcher sich an einem Ende des Kondensators befindet,
eingespeist wird, wobei das Potential mit dem Sensorwiderstand des
Gassensorelementes variiert. Der Steuerschaltkreis ist mit dem Impulseinspeisungspunkt
verbunden und gibt das Impulssignal aus.
-
In
dem Steuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung, welches ein Gassensorelement verwendet, wird der Kondensator über den
RD-Serienschaltkreis, umfassend das Widerstandselement und die erste
Diode, während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal im ersten Potentialzustand eingespeist
wird, geladen. Der Kondensator wird veranlasst, über den SD-Serienschaltkreis,
umfassend das Gassensorelement und die zweite Diode; d. h. über den
Sensorwiderstand, welcher mit der Konzentration eines Gases variiert,
während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal in dem zweiten Potentialzustand
eingespeist wird, zu entladen. Entsprechend wird die erste Zeitkonstante
des Ladens durch den Widerstand des Widerstandselementes bestimmt,
wohingegen die zweite Zeitkonstante des Entladens mit dem Sensorwiderstand
variiert. Daher wird über
Wieder holung von Laden und Entladen entsprechend dem Impulssignal
eine Spannungsvariation des Kondensators stabil. Weiterhin variiert
die Ladespannung des Kondensators mit dem Sensorwiderstand. Wenn
das Gassensorelement das spezifische Gas detektiert, variiert mit
einer resultierenden Variation des Sensorwiderstandes desselben
die Ladespannung des Kondensators entsprechend; folglich variiert
das Potential am Arbeitspunkt, welcher sich an einem Ende des Kondensators
befindet, entsprechend. Daher variiert ein über A/D-Wandlung des Potentials
erhaltener A/D-gewandelter Wert entsprechend der Konzentration des
spezifischen Gases. Somit können
Variationen in der Konzentration des spezifischen Gases anhand des
A/D-gewandelten Wertes erkannt werden.
-
Weiterhin
kann in dem Steuersystem die Ladespannung des Kondensators über ein
Variieren des Schaltverhältnisses
oder der Amplitude des Impulssignals variiert werden. Entsprechend
wird, wenn der Sensorwiderstand des Gassensorelementes aufgrund
einer Umgebungsvariation variiert, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein starkes Vorspannen bzw.
Voreinstellen (Biasing) des Potentials am Arbeitspunkt zu vermeiden,
wodurch das Potential innerhalb eines geeigneten Bereiches gehalten
wird. Daher kann eine Variation des Potentials am Arbeitspunkt,
welche mit einer Variation der Konzentration des spezifischen Gases
zusammenhängt,
zuverlässig
bestimmt werden. Ebenso wird, auch wenn Sensoreigenschaften unter
bzw. zwischen Gassensoren variieren, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein Vorspannen bzw. Voreinstellen
des Potentials am Arbeitspunkt zu vermeiden, wodurch das Potential
innerhalb eines geeigneten Bereiches gehalten wird. Daher kann eine
Variation des Potentials am Arbeitspunkt, welche mit einer Variation
der Konzentration des spezifischen Gases zusammenhängt, bestimmt
werden.
-
Die
vorliegende Erfindung schafft weiterhin ein Steuersystem, welches
ein Gassensorelement verwendet, dessen Sensorwiderstand mit der
Konzentration eines spezifischen Gases variiert, umfassend: einen
Impulseinspeisungspunkt, in welchen ein Impulssignal mit einem ersten
Potentialzustand und einem zweiten Potentialzustand in einer sich
wiederholenden Wellenform eingespeist wird; einen Kondensator; einen
Ladeschaltkreis zum Laden des Kondensators mit einer ersten Zeitkonstante über einen SD-Serienschaltkreis,
umfassend das Gassensorelement und eine erste Diode, welche mit
dem Gassensorelement in Serie verbunden ist, während eines Zeitabschnitts,
in welchem das Impulssignal im ersten Potentialzustand in den Impulseinspeisungspunkt
eingespeist wird; einen Entladeschaltkreis, welcher bewirkt, dass
der Kondensator mit einer zweiten Zeitkonstante über einen RD-Serienschaltkreis,
umfassend ein Widerstandselement und eine zweite Diode, welche mit
dem Widerstandselement in Serie verbunden ist, und mit dem SD-Serienschaltkreis
parallel verbunden ist, während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal im zweiten Potentialzustand
in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird, entlädt; und
einen Steuerschaltkreis. Der Steuerschaltkreis umfasst einen Mikrocomputer; und
einen A/D-Wandlerschaltkreis, in welchen ein Potential an einem
Arbeitspunkt, welcher sich an einem Ende des Kondensators befindet,
eingespeist wird, wobei das Potential mit dem Sensorwiderstand des
Gassensorelementes variiert. Der Steuerschaltkreis ist mit dem Impulseinspeisungspunkt
verbunden und gibt das Impulssignal aus.
-
In
dem Steuersystem gemäß der vorliegenden
Erfindung, welches ein Gassensorelement verwendet, wird der Kondensator über den
SD-Serienschaltkreis, umfassend das Gassensorelement und die erste
Diode; d. h. über
den Sensorwiderstand, welcher mit der Konzentration eines Gases
variiert, während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal im ersten Potentialzustand
eingespeist wird, geladen. Der Kondensator wird veranlasst, über den
RD-Serienschaltkreis, umfassend das Widerstandselement und die zweite
Diode während
eines Zeitabschnitts, in welchem das Impulssignal in dem zweiten
Potentialzustand eingespeist wird, zu entladen. Entsprechend wird
die zweite Zeitkonstante des Entladens durch den Widerstand des
Widerstandselementes bestimmt, wohingegen die erste Zeitkonstante
des Ladens mit dem Sensorwiderstand variiert. Daher wird über Wiederholung
von Laden und Entladen entsprechend dem Impulssignal eine Spannungsvariation
des Kondensators stabil. Weiterhin variiert die Ladespannung des
Kondensators mit dem Sensorwiderstand. Wenn das Gassensorelement
das spezifische Gas detektiert, variiert mit einer resultierenden
Variation des Sensorwiderstandes desselben die Ladespannung des
Kondensators entsprechend; folglich variiert das Potential am Arbeitspunkt,
welcher sich an einem Ende des Kondensators befindet, entsprechend.
Daher variiert ein über A/D-Wandlung
des Potentials erhaltener A/D-gewandelter Wert entsprechend der
Konzentration des spezifischen Gases. Somit können Variationen in der Konzentration
des spezifischen Gases anhand des A/D-gewandelten Wertes erkannt
werden.
-
Weiterhin
kann in dem Steuersystem die Ladespannung des Kondensators über ein
Variieren des Schaltverhältnisses
oder der Amplitude des Impulssignals vari iert werden. Entsprechend
wird, wenn der Sensorwiderstand des Gassensorelementes aufgrund
einer Umgebungsvariation variiert, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein starkes Vorspannen bzw.
Voreinstellen (Biasing) des Potentials am Arbeitspunkt zu vermeiden,
wodurch das Potential innerhalb eines geeigneten Bereiches gehalten
wird. Daher kann eine Variation des Potentials am Arbeitspunkt,
welche mit einer Variation der Konzentration des spezifischen Gases
zusammenhängt,
zuverlässig
bestimmt werden. Ebenso wird, auch wenn Sensoreigenschaften unter
bzw. zwischen Gassensoren variieren, beispielsweise das Schaltverhältnis des
Impulssignals geeignet variiert, um ein Vorspannen bzw. Voreinstellen
des Potentials am Arbeitspunkt zu vermeiden, wodurch das Potential
innerhalb eines geeigneten Bereiches gehalten wird. Daher kann eine
Variation des Potentials am Arbeitspunkt, welche mit einer Variation
der Konzentration des spezifischen Gases zusammenhängt, bestimmt
werden.
-
Vorzugsweise
besitzt in jedem der beiden obengenannten Steuersysteme der zweite
Potentialzustand ein niedrigeres Potential als der erste Potentialzustand
und der Impulseinspeisungspunkt ist direkt mit dem RD-Serienschaltkreis
und dem SD-Serienschaltkreis verbunden.
-
Folglich
wird eine Systemkonfiguration einfach, um dadurch ein kostengünstiges
Steuersystem zu schaffen.
-
Vorzugsweise
ist in jedem der obengenannten Steuersysteme entweder der erste
Potentialzustand oder der zweite Potentialzustand ein Massepotentialzustand,
und der andere Zustand ein positiver Potentialzustand, welcher ein
höheres
Potential als das Massepotential besitzt.
-
Ein
Potentialzustand des Impulssignals, welches von dem Steuerschaltkreis
ausgegeben wird und in den Impulseinspeisungspunkt eingespeist wird,
nimmt das Massepotential an, und der andere Potentialzustand nimmt
ein höheres
Potential als das Massepotential an. Dadurch kann das Steuersystem durch
eine uni-polare Stromquelle versorgt werden, wodurch ein Versorgungsschaltkreis
für das
System vereinfacht wird.
-
Vorzugsweise
umfasst der Steuerschaltkreis in jedem der obengenannten Steuersysteme:
Ausgabebereichs-Beurteilungsmittel zum Beurteilen, ob ein in dem
A/D- Wandlerschaltkreis
erzeugter A/D-gewandelter Wert aus einem vorbestimmten Bereich herausfällt; und
Schaltverhältnis-Modifiziermittel
zum Modifizieren des Schaltverhältnisses
des Impulssignals, so dass der A/D-gewandelte Wert in den vorbestimmten
Bereich fällt,
wenn der A/D-gewandelte Wert aus dem vorbestimmten Bereich herausfällt.
-
Wenn
der Sensorwiderstand des Gassensorelementes aufgrund einer Variation
in einem Umgebungsfaktor, wie Temperatur oder Feuchtigkeit, stark variiert,
variiert der A/D-gewandelte Wert, welcher in dem A/D-Wandlerschaltkreis
erzeugt wurde, stark. In diesem Zustand kann eine Variation des
Sensorwiderstandes, welche von einer Variation der Konzentration
des spezifischen Gases abgeleitet ist, nicht zuverlässig detektiert
werden.
-
Im
Gegensatz dazu wird in dem Steuersystem der vorliegenden Erfindung,
wenn der A/D-gewandelte Wert aus einem vorbestimmten Bereich herausfällt, das
Schaltverhältnis
des Impulssignals modifiziert, so dass der A/D-gewandelte Wert in
den vorbestimmten Bereich hineinfällt. Dementsprechend wird,
auch wenn Umgebungsfaktoren wie Temperatur oder Feuchtigkeit variieren,
der A/D-gewandelte Wert ohne Vorspannen (Biasing) innerhalb des
vorbestimmten Bereiches gehalten. Daher kann eine Variation des
Sensorwiderstandes, welche aus einer Variation der Konzentration
des spezifischen Gases abgeleitet ist, zuverlässig detektiert werden.
-
Lediglich
als Beispiel werden im Folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung
mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungsfiguren beschrieben,
in welchen:
-
1 ist
ein Schaltkreisdiagramm und ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration
eines Steuersystems zeigt, welches einen Gassensor-Ansteuerschaltkreis
und ein Gassensorelement, gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, verwendet.
-
2 ist
ein Diagramm, welches eine Variation in der Ausgabespannung Vout
am Arbeitspunkt Pd im Steuersystem aus 1 zeigt,
wenn der Sensorwiderstand Rs des Gassensorelementes verändert wird,
während
das Schaltverhältnis
eines Einspeisungs-Impulssignals ebenfalls als Parameter verändert wird.
-
3 ist
ein Ablaufdiagramm, welches das Detail einer Steuerung zeigt, welche
durch das Steuersystem aus 1 zur Initialisierung
eines einzuspeisenden Impulssignals durchgeführt wird.
-
4 ist
ein Ablaufdiagramm, welches das Detail einer Steuerung zeigt, welche
durch das Steuersystem aus 1 in einem
normalen Ansteuerzustand zur Beibehaltung der Ausgabespannung Vout innerhalb
eines vorbestimmten Bereiches durchgeführt wird.
-
5 ist
ein Schaltkreisdiagramm und ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration
eines Steuersystems zeigt, welches einen Gassensor-Ansteuerschaltkreis
und ein Gassensorelement, gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, verwendet.
-
6 ist
ein Schaltkreisdiagramm und ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration
eines Steuersystems zeigt, welches einen Gassensor-Ansteuerschaltkreis
und ein Gassensorelement, gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, verwendet.
-
7 ist
ein Diagramm, welches eine Variation in der Ausgabespannung Vout
am Arbeitspunkt Pd im Steuersystem aus 6 zeigt,
wenn der Sensorwiderstand Rs des Gassensorelementes verändert wird,
während
das Schaltverhältnis
eines Einspeisungs-Impulssignals ebenfalls als Parameter verändert wird.
-
8 ist
ein Schaltkreisdiagramm und ein Blockdiagramm, welches die Konfiguration
eines Steuersystems zeigt, welches einen Gassensor-Ansteuerschaltkreis
und ein Gassensorelement, gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, verwendet.
-
Bezugszeichen
werden zur Identifizierung von in den Zeichnungsfiguren gezeigten
Elementen wie folgt verwendet:
-
- 10,
50, 60, 70
- Steuersysteme
- 11,
51, 61, 71
- Gassensorelemente
- 12,
52, 62, 72
- Gassensorelement-Ansteuerschaltkreise
- 13
- Steuerschaltkreis
- 14,
64
- Kondensatoren
- 15,
55, 66, 76
- feste
Widerstandselemente
- 16
- Diode
- 67
- erste
Diode
- 65
- zweite
Diode
- 17,
88
- Impulseinspeisungsanschlüsse (Impulseinspeisungspunkte)
- 19
- A/D-Wandlerschaltkreis
- 20
- Mikrocomputer
- 21
- elektronische
Steuer-Baugruppe
-
Als
nächstes
wird ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
Ein in 1 gezeigtes Schaltkreisdiagramm und ein Blockdiagramm zeigt
ein Steuersystem 10 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel.
Das Steuersystem 10 umfasst einen Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 12 und einen
Steuerschaltkreis 13. Der Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 12 umfasst
ein Gassensorelement 11, welches aus einem Oxid-Halbleiter
gebildet ist, und dessen Sensorwiderstand Rs mit der Konzentration
eines spezifischen Gases variiert; insbesondere steigt der Sensorwiderstand
Rs mit der Konzentration eines oxidierenden Gases wie NOx an. Das
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
verwendete Gassensorelement 11 ist so ausgebildet, dass
der Sensorwiderstand Rs bei Variation der Konzentration des spezifischen
Gases oder eines Umgebungsfaktors wie Temperatur oder Feuchtigkeit
gewöhnlich
in einem Bereich von 50 kΩ bis
5 MΩ variiert.
-
Der
Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 12 steuert das Gassensorelement 11 an,
um dadurch eine Spannung (eine Ausgabespannung Vout) an einem Arbeitspunkt
zu erhalten, welche später
beschrieben wird und welche mit einer Variation des Sensorwiderstandes
Rs des Gassensorelementes 11 zusammenhängt. Der Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 12 umfasst
einen Impulseinspeisungsanschluss (einen Impulseinspeisungspunkt) 17,
in welchen ein Impulssignal Sc, welches später beschrieben werden wird,
eingespeist wird, und einen Ausgabeanschluss 18. Ein festes
Widerstandselement 15 mit einem Widerstand Rc (im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
7,5 kΩ)
und eine Diode 16 sind mit dem Impulseinspeisungsanschluss 17 in
Reihe verbunden. Ein Ende 14B eines Kondensators 14 mit
einer Kapazität
C (im vorliegenden Ausführungsbeispiel 3,3 μF) ist auf
Masse gelegt, wohingegen das andere Ende 14A des Kondensators 14 mit
dem Impulseinspeisungsanschluss 17 über den Serienschaltkreis verbunden
ist. Das Gassensorelement 11 ist parallel zum dem Kondensator 14 angeordnet.
Ein Ende 11B des Gassensorelementes 11 ist auf
Masse gelegt, wohingegen das andere Ende 11A des Gassensorelementes 11 mit
dem anderen Ende 14A des Kondensators 14 verbunden
ist. Der Verbindungspunkt dient als Arbeitspunkt Pd, dessen Potential
mit dem Sensorwiderstand Rs variiert. Das Potential am Arbeitspunkt
Pd wird zu dem Ausgabeanschluss 18 geleitet. Die Diode 16 ist
so orientiert, dass sich die Kathode derselben auf der Seite des
Kondensators 14 befindet.
-
Der
Steuerschaltkreis 13 umfasst intern einen A/D-Wandlerschaltkreis 19 und
einen Mikrocomputer 20. Der Mikrocomputer 20 umfasst
einen Mikroprozessor mit einer bekannten Konfiguration und ist dazu
angepasst, arithmetische Operationen durchzuführen, einen RAM (random access
memory, Speicher mit wahlfreiem Zugriff) zum temporären Speichern
von Programmen und Daten, und einen ROM (read only memory, Nur-Lese-Speicher)
zum Vorhalten von Programmen und Daten, und kann in manchen Fällen den
A/D-Wandlerschaltkreis 19 umfassen. Die Ausgabespannung
Vout, welche von dem Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 12 ausgegeben
wird, wird in den A/D-Wandler-Einspeisungsanschluss 13AD eingespeist
und erfährt
zu vorgegebenen Intervallen (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
alle 0,4 sec) in dem A/D-Wandlerschaltkreis eine A/D-Wandlung, wodurch
sie zu einem digitalen, A/D-gewandelten Wert Dad wird. Der Mikroprozessor 20 prozessiert
den A/D-gewandelten Wert Dad, um dadurch eine Variation in der Konzentration
von NOx-Gas anhand des Sensorwiderstandes Rs des Gassensorelementes 11 und
einer Variation in dem Sensorwiderstand Rs zu detektieren. Der A/D-Wandlerschaltkreis
konvertiert ein Potential von 0 V bis 5 V in einen 8-Bit digitalen
Wert und hat eine Auflösung von
ungefähr
20 mV (≅ 5
V/28 = 19,5 mV).
-
Wie
lediglich schematisch dargestellt, ist eine elektronische Steuer-Baugruppe 21 mit
dem Steuerschaltkreis 13 verbunden. Der Steuerschaltkreis 13 steuert
die elektronische Steuer-Baugruppe 21 gemäß einer
Variation in der Konzentration des spezifischen Gases, welche durch
die obige Berechnung bestimmt wurde. Beispiele der elektronischen Steuer-Baugruppe 21 umfassen
eine Klappen-Steuer-Baugruppe
zum Schließen/Öffnen einer
Klappe zum Einleiten von Außenluft
in das Insassen-Abteil eines Automobils und eine Luftfilter-Steuer-Baugruppe
zum An-/Abschalten eines Luftfilters zum Reinigen der Luft in dem
Insassen-Abteil eines Automobils. Beispielsweise steuert die Klappen-Steuer-Baugruppe
eine Motor-Operation als Antwort auf eine Instruktion von dem Steuerschaltkreis 13 einen Außenluft-Einlasspfad
mittels einer Klappe zu schließen oder
den Außenluft-Einlasspfad zu öffnen.
-
Weiterhin
gibt der Steuerschaltkreis 13 ein Impulssignal Sc von einem
Steuerausgabeanschluss 13CT beispielsweise entsprechend
dem A/D-gewandelten Wert Dad aus. Das Impulssignal Sc bewirkt, dass
der Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 12 angesteuert
wird. Wie durch einen an einer unteren Position in 1 angeordneten
Kreis gezeigt, alterniert das Impulssignal Sc ein Potential von
0 V (Massepotential) und ein Potential von +5 V und hat eine Wiederholungsfrequenz
fp (im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist fp = 2 kHz). Das +5 V-Potential
(erstes Potential) dauert während
einer Zeit t1 an, wohingegen das 0 V-Potential (zweites Potential) während einer
Zeit t2 andauert. Entsprechend wird das Schaltverhältnis DT
(%, duty ratio) des Impulssignals Sc ausgedrückt als DT = 100 t1/(t1 + t2).
Die Summe von t1 und t2 ist eine Wiederholungsperiode bzw. -dauer
Tp (= t1 + t2). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient ein Open-Drain-Anschluss des Mikrocomputers 20 als
Steuer-Ausgabe-Anschluss 13CT. Das Steuersystem 10 wird
mittels einer +5 V uni-polaren Stromquelle getrieben.
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Wenn
das erste Potential (high level, hohes Niveau) oder +5 V, des Impulssignals
Sc am Einspeisungs-Anschluss 17 anliegt, geht die Diode 16 an (ON),
um dadurch den Kondensator 14 über das feste Widerstandselement 15 und
die Diode 16 zu laden. Das heißt, das feste Widerstandselement 15 und
die Diode 16 bilden einen Ladeschaltkreis zum Laden des
Kondensators 14, wenn der Impulseinspeisungsanschluss 17 im
ersten Potentialzustand ist. Entsprechend steigt während des
Zeitabschnitts t1 die Spannung über
dem Kondensator 14 (Ladespannung) an. Eine Ladezeitkonstante
(erste Zeitkonstante) τ1
wird ausgedrückt
als τ1 =
C·Rc·Rs/(Rc
+ Rs).
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Wenn
das zweite Potential (low level, niedriges Niveau) oder 0 V, des
Impulssignals Sc an dem Einspeisungs-Anschluss 17 anliegen,
geht die Diode 16 aus (OFF), um dadurch zu bewirken, dass
der Kondensator 14 die akkumulierte Ladung über das Gassensorelement 11 entlädt. Das
heißt,
das parallel mit dem Kondensator 14 verbundene Gassensorelement 11 bildet
einen Entladeschaltkreis zum Veranlassen, dass der Kondensator 14 entlädt, wenn
der Impulseinspeisungsanschluss 17 sich im zweiten Potentialzustand
befindet. Entsprechend fällt
während des
Zeitabschnitts t2 eine Spannung über
dem Kondensator 14 (Lade spannung) ab. Eine Entladezeitkonstante
(zweite Zeitkonstante) τ2
wird ausgedrückt als τ2 = CRs.
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Da
der Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 12 wie oben beschrieben
arbeitet, entsteht durch wiederholte Einspeisung des Impulssignals
Sc ein stationärer
Zustand; d. h. während
der Zeit t1 geladene Ladung gleicht elektrische Ladung, welche während der
Zeit t2 entlädt,
aus. Daher umfasst, wie in einem an einer oberen Stelle in 1 angeordneten
Kreis gezeigt, die Ausgabespannung Vout eine leichte Welligkeit
(ripple) mit einer Welligkeits-Spannung Vr, nimmt aber im Wesentlichen
einen konstanten Wert an. Vorzugsweise wird die Frequenz fp des Impulssignals
Sc ausreichend hoch eingestellt, so dass die Welligkeits-Spannung
Vr kleiner als die Auflösung
von ungefähr
20 mV des A/D-Wandlerschaltkreises 19 wird. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist, wie bereits oben genannt, fp = 2 kHz. Daher verursacht, auch
wenn der Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 12 und der
A/D-Wandlerschaltkreis 19 (Steuerschaltkreis 13);
d. h. der Ausgabeanschluss 18 und der A/D-Wandler-Einspeisungsanschluss 13AD,
direkt verbunden sind, die Welligkeit keine Variationen des A/D-gewandelten
Wertes Dad, und Herstellungskosten werden reduziert.
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Um
Welligkeiten zu beseitigen, kann der A/D-Wandlerschaltkreis 19 einen
Tiefpassfilter (LPF, low pass filter; nicht dargestellt) mit einer
Abschneidefrequenz unterhalb der Frequenz fp des Impulssignals Sc
beinhalten. Somit werden die Welligkeiten aus der Ausgabespannung
Vout entfernt, bevor die Ausgabespannung Vout eine A/D-Wandlung
erfährt. In
diesem Fall fallen die Kosten für
die elektronischen Komponenten zur Ausbildung des Tiefpassfilters
an. Da jedoch auch der Ausgabespannung Vout überlagertes Rauschen (noise)
entfernt werden kann, ist die Verwendung des Tiefpassfilters besonders
effektiv, wenn das Steuersystem in einer Umgebung mit viel Rauschen
verwendet wird, beispielsweise im Fall der Verwendung in einem Fahrzeug.
-
Als
Nächstes
zeigt 2 eine Variation in der Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter Wert Dad),
welche mit einer Variation des Sensorwiderstandes Rs des Gassensorelementes 11 in
dem Steuersystem 10, welches den Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 12 umfasst,
zusammenhängen.
Das Schaltverhältnis
DT (%) des Impulssignals Sc wird als Parameter verwendet. In Wirklichkeit wurde
die Ausgabespannung Vout durch Verwendung des Schaltkreises aus 1 ge messen,
in welchem ein variables Widerstandselement anstelle des Gassensorelementes 11 verwendet
wird.
-
Wie
leicht verstanden werden kann, variiert die Ausgabespannung Vout,
auch wenn das Schaltverhältnis
DT des Impulssignals Sc konstant ist, wenn der Sensorwiderstand
Rs variiert. Der Grund dafür
ist der folgende. Wenn der Sensorwiderstand Rs zunimmt, nimmt die
Entladezeitkonstante τ2
zu; folglich nimmt die Entladerate ab. Dadurch nimmt die Ladespannung
des Kondensators 14 zu, bis während der Zeit t1 geladene
elektrische Ladung, die während der
Zeit t2 entladene elektrische Ladung ausgleicht.
-
Wie
oben erwähnt,
ist die Frequenz fp des Impulssignals 2 kHz; der Widerstand Rc des
festen Widerstandselementes 15 ist 7,5 kΩ; und die
Kapazität
C des Kondensators 14 ist 3,3 μF. Wie aus dem Diagramm ersichtlich,
steigt die Ausgabespannung Vout monoton und flach mit dem Sensorwiderstand Rs
an, wenn das Schaltverhältnis
DT konstant gehalten wird. Entsprechend kann der Sensorwiderstand Rs
anhand der Ausgabespannung Vout erhalten werden; d. h. des A/D-gewandelten Wertes
Dad, welcher über
A/D-Wandlung der Ausgabespannung Vout erhalten wird, und dem Schaltverhältnis DT
eines angelegten Impulssignals.
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Wie
anhand des Diagramms leicht verstanden werden kann, ist eine Messung
möglich,
auch wenn der Sensorwiderstand Rs über einen Bereich von mehreren
Größenordnungen
variiert (beispielsweise 3 Größenordnungen
von 1 kΩ bis
1 MΩ.
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Weiterhin
zeigt diese Charakteristik wie bereits zuvor erwähnt, dass, auch wenn der Sensorwiderstand
des Gassensorelementes aufgrund eines Umgebungsfaktors wie Temperatur
oder Feuchtigkeit stark variiert, eine Variation in der Konzentration
des spezifischen Gases, über
geeignetes Variieren des Schaltverhältnisses DT des Impulssignals
Sc, um dadurch die Ausgabespannung zu einem geeigneten Bereich zu
variieren, präzise
detektiert werden kann.
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Angenommen,
dass wenn beispielsweise ein Impulssignal Sc mit einem Schaltverhältnis DT
von 90% in den Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 12 eingespeist
wird, der Sensorwiderstand Rs auf Grund einer Umgebungsvariation
auf 100 kΩ oder höher variiert
hat. In diesem Fall ist die Ausgabespannung Vout auf einen hohen
Wert von ungefähr 4,2
V vorgespannt (biased). Auch wenn der Sen sorwiderstand Rs aufgrund
einer weiteren Zunahme der Konzentration des spezifischen Gases
leicht zunimmt, ist in diesem Zustand die Variation in der Ausgabespannung
Vout gering, da die Neigung einer Diagrammkurve flach ist. Folglich
ist eine präzise
Detektion einer Variation der Konzentration des spezifischen Gases
schwierig.
-
Wenn
im Gegensatz dazu das Schaltverhältnis
DT des Impulssignals Sc auf 10% verändert wird, wird die Ausgabespannung
Vout ungefähr
2,5 V, und die Steigung der Diagrammkurve nimmt zu. Wenn in diesem
Zustand der Sensorwiderstand Rs aufgrund einer weiteren Zunahme
der Konzentration des spezifischen Gases leicht zunimmt, variiert
die Ausgabespannung Vout stark. Daher kann eine Variation in der
Konzentration des spezifischen Gases präzise detektiert werden. Auf
diese Art und Weise kann über ein
Variieren des Schaltverhältnisses
DT die Ausgabespannung Vout in einem vorbestimmten Bereich gehalten
werden, wodurch eine genaue Detektion einer Variation in der Konzentration
des spezifischen Gases ermöglicht
wird.
-
Weiterhin
können,
auch wenn Sensoreigenschaften unter bzw. zwischen den Gassensorelementen 11 variieren, über ein
geeignetes Variieren des Schaltverhältnisses DT des Impulssignals
Sc Variationen der Sensoreigenschaften bei der Messung aufgefangen
werden.
-
Als
Nächstes
wird ein Steuerablauf in dem Steuersystem 10 des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
zur Steuerung der Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter Wert Dad) zu einem vorbestimmten
Bereich über
Variieren des Schaltverhältnisses DT
des Impulssignals Sc beschrieben.
-
In
einer initialen Betriebsstufe des Steuersystems 10 wird
ein Schaltverhältnis-Initialisierungsprozess
(siehe 3), welcher unten beschrieben werden wird, über Unterbrechung
einer Hauptroutine (interruption to a main routine; nicht im Detail
beschrieben), welche in dem Mikrocomputer 20 ausgeführt wird,
ausgeführt.
In dem unten beschriebenen Ablauf wird eine Steuerung derart durchgeführt, dass die
Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter Wert Dad) innerhalb eines
Bereichs von 0,5 V bis 1,5 V fällt.
-
Beim
Start des Schaltverhältnis-Initialisierungsprozesses
durch Unterbrechung (Interruption), speist der Steuerschaltkreis 13 zuerst
in Schritt S31 das Impulssig nal Sc mit einem initialen Schaltverhältnis DTs
in den Impulseinspeisungsanschluss 17 des Gassensor-Ansteuerschaltkreises 12 ein.
-
Das
initiale Schaltverhältnis
DTs kann jeden geeigneten Wert annehmen. Da jedoch wegen Umgebungsfaktoren
wie Temperatur und Feuchtigkeit die Voraussage des Sensorwiderstandes
Rs beim Anlauf des Prozesses schwierig ist, wird das Schaltverhältnis DTs
vorzugsweise auf ungefähr
50% eingestellt, um dadurch ein nachfolgendes Erhöhen oder
Vermindern des initialen Schaltverhältnisses DTs zu erleichtern.
-
Als
Nächstes
erhält
in Schritt S32 der Steuerschaltkreis 13 den A/D-gewandelten
Wert Dad, welcher ein A/D-gewandelter Wert der Ausgabespannung Vout
ist.
-
In
Schritt S33 urteilt bzw. bewertet der Steuerschaltkreis 13,
ob der erhaltene A/D-gewandelte Wert
Dad kleiner als 0,5 V ist, oder nicht.
-
Im
Falle eines Nein-(No)-Urteils oder Dad ≥ 0,5 V in Schritt S33 geht der
Steuerschaltkreis 13 zu Schritt S34 weiter. In Schritt
S34 urteilt der Steuerschaltkreis 13, ob der erhaltene
A/D-gewandelte Wert Dad über
1,5 V hinausgeht, oder nicht.
-
Im
Falle eines Nein-Urteils oder Dad ≤ 1,5
V in Schritt S34; d. h. im Fall dass 0,5 V ≤ Dad ≤ 1,5 V, urteilt der Steuerschaltkreis,
dass die Initialisierung abgeschlossen ist und kehrt daher zu der
Hauptroutine zurück.
-
Wenn
in Schritt S33 ein Ja-(Yes)-Urteil gebildet wurde; d. h. wenn der
Steuerschaltkreis 13 urteilt, dass der A/D-gewandelte Wert
Dad kleiner als 0,5 V ist, geht der Steuerschaltkreis 13 weiter
zu Schritt S35. In Schritt S35 selektiert und gibt der Steuerschaltkreis 13 ein
Schaltverhältnis
DT aus, welches eine Stufe höher
als das Schaltverhältnis
DT des Impulssignals Sc ist. Beispielsweise selektiert der Steuerschaltkreis 13 ein
Schaltverhältnis
DT welches eine Stufe (beispielsweise 1%) höher als das aktuelle Schaltverhältnis ist
und gibt das Impulssignal Sc mit dem selektierten Schaltverhältnis DT
aus. Wie anhand des Diagramms aus 2 verständlich ist, steigt
dadurch die Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter Wert Dad) entsprechend
an.
-
Nachfolgend
geht der Steuerschaltkreis 13 zu Schritt S37 weiter. In
Schritt S37 pausiert der Steuerschaltkreis 13 für 0,1 sec,
um abzuwarten, bis eine transiente Antwort, welche durch die Modifikation
des Schaltverhältnisses
DT verursacht wurde, einschwingt. Dann kehrt der Steuerschaltkreis 13 zu Schritt
S32 zurück,
um denselben Prozess zu wiederholen. Durch eine geeignete Anzahl
von Wiederholungen des Prozesses wird der A/D-gewandelte Wert Dad
derart modifiziert, dass die Bedingung 0,5 V ≤ Dad ≤ 1,5 V erfüllt ist. Wenn in Schritt S34
wie oben beschrieben das Nein-Urteil gebildet wird, urteilt der Steuerschaltkreis 13 daher,
dass die Initialisierung abgeschlossen ist und kehrt zu der Hauptroutine
zurück.
-
Wenn
in Schritt S34 das Ja-Urteil gebildet wird; d. h. wenn der Steuerschaltkreis 13 urteilt,
dass der A/D-gewandelte Wert Dad über 1,5 V hinausgeht, geht
der Steuerschaltkreis 13 zu Schritt S36 weiter. In Schritt
S36 selektiert und gibt der Steuerschaltkreis 13 ein Schaltverhältnis aus,
welches eine Stufe niedriger als das Schaltverhältnis DT des Impulssignals Sc
ist. Beispielsweise selektiert der Steuerschaltkreis 13 ein
Schaltverhältnis
DT, welches eine Stufe (beispielsweise 1%) kleiner als das aktuelle
Schaltverhältnis
ist, und gibt das Impulssignal Sc mit dem selektierten Schaltverhältnis DT
aus. Die Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter Wert Dad) nimmt daher entsprechend
ab.
-
Nachfolgend
geht der Steuerschaltkreis 13 in einer Art und Weise, die
der oben beschriebenen ähnlich
ist, zu Schritt S37 weiter. In Schritt S37 pausiert der Steuerschaltkreis 13 für 0,1 sec.
Dann kehrt der Steuerschaltkreis 13 zu Schritt S32 zurück, um denselben
Prozess zu wiederholen. Durch eine geeignete Anzahl von Wiederholungen
des Prozesses wird der A/D-gewandelte Wert Dad derart modifiziert, dass
die Bedingung 0,5 V ≤ Dad ≤ 1,5 V erfüllt ist.
Somit ist die Initialisierung abgeschlossen und der Steuerschaltkreis 13 kehrt
zu der Hauptroutine zurück.
-
Als
Nächstes
wird mit Bezugnahme auf 4 ein Steuerablauf zum Steuern
der Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter Wert Dad) zu einem vorbestimmten
Bereich (im vorliegenden Ausführungsbeispiel
0,5 V bis 1,5 V), auch wenn der Sensorwiderstand Rs auf Grund beispielsweise
einer Umgebungsvariation in einem Zustand, in dem das Kontrollsystem 10 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
angesteuert wird, variiert, beschrieben.
-
Beim
Start des Schaltverhältnis-Modifikationsprozesses
durch Unterbrechung erhält
der Steuerschaltkreis 13 im Schritt S41 zuerst den A/D-gewandelten
Wert Dad.
-
In
Schritt S42 urteilt der Steuerschaltkreis 13, ob der erhaltene
A/D-gewandelte Wert Dad kleiner als 0,5 V ist, oder nicht.
-
Im
Falle eines Nein-Urteils in Schritt S42; d. h. Dad ≥ 0,5 V, geht
der Steuerschaltkreis 13 weiter zu Schritt S43. In Schritt
S43 urteilt der Steuerschaltkreis 13, ob der erhaltene
A/D-gewandelte Wert Dad über
1,5 V hinausgeht, oder nicht.
-
Im
Fall eines Nein-Urteils oder Dad ≤ 1,5
V in Schritt S43; d. h. im Fall von 0,5 V ≤ Dad ≤ 1,5 V, fällt die Ausgabespannung Vout
in einen vorbestimmten Bereich (0,5 V bis 1,5 V). Daher ist eine
Modifikation des Schaltverhältnisses
DT nicht notwendig und der Steuerschaltkreis 13 kehrt daher
zu der Hauptroutine zurück.
-
Wenn
in Schritt S42 das Ja-Urteil gebildet wird; d. h. wenn der Steuerschaltkreis 13 den
A/D-gewandelten Wert Dad als kleiner als 0,5 V beurteilt, geht der
Steuerschaltkreis 13 zu Schritt S44 weiter. In Schritt
S44 selektiert und gibt der Steuerschaltkreis 13 ein Schaltverhältnis DT
aus, welches eine Stufe höher
als das Schaltverhältnis
DT des Impulssignals Sc ist. Beispielsweise gibt der Steuerschaltkreis 13 das
Impulssignal Sc mit einem Schaltverhältnis DT aus, welches eine
Stufe (beispielsweise 1%) höher als
das aktuelle Schaltverhältnis
ist. Wie anhand des Diagramms von 2 ersichtlich,
steigt daher die Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter Wert Dad) entsprechend
an.
-
Wenn
in Schritt S43 das Ja-Urteil gebildet wird; d. h. wenn der Steuerschaltkreis 13 beurteilt, dass
der A/D-gewandelte Wert Dad über
1,5 V hinausgeht, geht der Steuerschaltkreis 13 weiter
zu Schritt S45. In Schritt S45 selektiert und gibt der Steuerschaltkreis 13 ein
Schaltverhältnis
aus, welches eine Stufe niedriger als das Schaltverhältnis DT des
Impulssignals Sc ist und kehrt anschließend zu der Hauptroutine zurück. Beispielsweise
gibt der Steuerschaltkreis 13 das Impulssignal Sc mit einem Schaltverhältnis DT
aus, welches eine Stufe (1%) kleiner als das aktuelle Schaltverhältnis ist.
Die Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter Wert Dad) nimmt daher
entsprechend ab.
-
Im
Falle einer starken Variation des Sensorwiderstandes Rs des Gassensorelementes,
kann eine Ein-Stufen-Modifikation des Schaltverhältnisses DT zum Zurückführen der
Ausgabespannung Vout zu einem vorbestimmten Bereich (0,5 V bis 1,5
V) nicht ausreichend sein. In diesem Fall wird der Schaltverhältnis-Modifikationsprozess
erneut durch Unterbrechung ausgeführt, um dadurch das Schaltverhältnis DT
entsprechend zu erhöhen/erniedrigen.
Somit kann letztendlich der A/D-gewandelte Wert Dad in den vorbestimmten
Bereich (0,5 V bis 1,5 V) zurückgeführt werden.
-
Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
wird beschrieben unter Erwähnung
eines 1-%-Intervalls zwischen
Schaltverhältnissen
DT, welche sich durch eine Stufe unterscheiden. Jedoch kann ein
Schaltverhältnis
derart gewählt
werden, wie es geeignet ist. Beispielsweise kann ein Schaltverhältnis unter
denjenigen gewählt
werden, welche in 0,5-%- oder 2-%-Intervallen angeordnet sind. Auch
müssen
Schaltverhältnisse,
unter denen eine Auswahl zu treffen ist, nicht notwendigerweise
in gleichen Abständen
angeordnet sein (mit 1-%-Intervallen in dem obigen Ausführungsbeispiel),
sondern können
in geeigneten Abständen
angeordnet sein. Beispielsweise können Schaltverhältnisse,
unter welchen eine Auswahl zu treffen ist, in gleichen Verhältnis-Abständen angeordnet
sein; wie ..., 39,2%, 41,1%, 43,2%, 45,4%, 47,6%, 50,0%, 52,5%,
55,1%, 57,9%, 60,7%, 63,8%, ... (mit Abständen mit einem Verhältnis von
1,05). In dem in 2 gezeigten Diagramm vergrößert sich für jeden
Parameter eine Lücke
zwischen Diagrammkurven, wenn das Schaltverhältnis DT abnimmt. Wie aus diesem
Phänomen
ersichtlich, kann eine Auflistung von Schaltverhältnissen viele kleine Schaltverhältnisse
beinhalten, wenn die Schaltverhältnisse
in gleichen Verhältnisabständen angeordnet
sind, wodurch eine feinere Einstellung ermöglicht wird. Auswählbare Werte
des Schaltverhältnisses
DT können in
dem in dem Mikrocomputer 20 enthaltenen ROM gespeichert
werden.
-
Wie
aus dem Diagramm aus 2 leicht ersichtlich, wird die
Beziehung zwischen dem Sensorwiderstand Rs und der Ausgabespannung
Vout (A/D-gewandelter Wert Dad) als einzelne Diagrammkurve dargestellt,
welche in Übereinstimmung
mit dem als Parameter dienenden Schaltverhältnis DT ausgewählt wird.
Entsprechend kann durch Auswahl des Schaltverhältnisses DT aus vorbestimmten
Werten, wie oben erwähnt,
und durch Abspeichern der Beziehung zwischen dem Sensorwiderstand
Rs und dem A/D-gewandelten Wert Dad für jedes Schaltverhältnis im
ROM des Mikrocomputers 20, der Sensorwiderstand Rs aus
dem A/D-gewandelten
Wert Dad unmittelbar erhalten werden. Daher kann, auch wenn eine
Umgebungsvariation auftritt, die Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter
Wert Dad) mittels des oben erwähnten
Prozesses innerhalb eines Bereich von 0,5 V bis 1,5 V gehalten werden.
Daher kann eine Variation in der Konzentration des spezi fischen Gases
geeignet detektiert werden, um dadurch die elektronische Steuer-Baugruppe 21 entsprechend
zu steuern.
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Als
Nächstes
wird ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 beschrieben
werden. Ein Steuersystem 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist äquivalent
zu dem Steuersystem des ersten Ausführungsbeispiels, in welchem
das Gassensorelement 11 und das feste Widerstandselement 15 im
Gassensorelement-Ansteuerungsschaltkreis 12 miteinander ersetzt
bzw. vertauscht sind. Ähnliche
Merkmale werden durch gemeinsame Bezugszeichen bezeichnet. Unterschiedliche
Merkmale werden vorrangig beschrieben und eine wiederholte Beschreibung ähnlicher
Merkmale wird weggelassen oder vereinfacht.
-
Wie
oben erwähnt,
ist in einem Gassensorelement-Ansteuerungsschaltkreis 52 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
ein Gassensorelement 51 zwischen dem Impulseinspeisungsanschluss 17 und der
Diode 16 verbunden, welche so orientiert ist, dass die
Kathode derselben sich auf der Seite des Kondensators 14 befindet.
Ein festes Widerstandselement 55 mit einem Widerstand Rd
von 7,5 Ω ist
parallel mit dem Kondensator 14 verbunden. Entsprechend
wird, wenn das von dem Steuerausgabeanschluss 13CT des
Steuerschaltkreises 13 ausgegebene Impulssignal Sc in den
Impulseinspeisungsanschluss 17 eingespeist wird, der Kondensator 14 über das
Gassensorelement 51 und die Diode 16 während des
Zeitabschnitts t1, wenn das Impulssignal Sc im ersten Potentialzustand
(hohes Niveau) oder +5 V) ist, geladen. Die in den Kondensator 14 gespeicherte
Ladung wird über
das feste Widerstandselement 55 während des Zeitabschnitts t2, wenn
das Impulssignal Sc in dem zweiten Potentialzustand (niedriges Niveau,
oder 0 V) ist, entladen.
-
Entsprechend
wird eine Ladezeitkonstante τ1
ausgedrückt
als τ1 =
C·Rd·Rs/(Rd
+ Rs), und eine Entladezeitkonstante τ2 wird ausgedrückt als τ2 = CRd.
Wenn der Sensorwiderstand Rs des Gassensorelementes 51 zunimmt,
nimmt die Laderate ab. Daher ist die Beziehung zwischen dem Sensorwiderstand
Rs und der Ausgabespannung Vout das Inverse derjenigen des ersten
Ausführungsbeispiels.
Wie im ersten Ausführungsbeispiel,
befindet sich der Arbeitspunkt Pd, dessen Potential mit dem Sensorwiderstand
Rs variiert, an einem Ende 14A des Kondensators 14.
Das Potential am Arbeitspunkt Pd wird zu dem Ausgabeanschluss 18 geleitet.
-
Auch
im Steuersystem 50 kann der Sensorwiderstand Rs des Gassensorelementes 51 anhand der
Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter Wert Dad) erkannt werden.
Daher kann über
einen Erhalt des A/D-gewandelten Wertes Dad eine Variation in der
Konzentration des spezifischen Gases bestimmt werden. Auch in dem
Steuersystem 50 steigt die Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter
Wert Dad) mit dem Schaltverhältnis
DT des Impulssignals Sc, welches in den Impulseinspeisungsanschluss 17 eingespeist
wird, an. Somit kann, auch wenn der Sensorwiderstand Rs des Gassensorelementes 51 aufgrund eines
Umgebungsfaktors wie Temperatur oder Feuchtigkeit stark variiert,
eine Variation in der Konzentration des spezifischen Gases, über ein
geeignetes Variieren des Schaltverhältnisses DT des Impulssignals
Sc, um dadurch die Ausgabespannung Vout zu einem geeigneten Bereich
zu variieren, präzise detektiert
werden.
-
Entsprechend
kann die elektronische Steuer-Baugruppe 21 zum Öffnen/Schließen einer
Klappe gemäß einer
detektierten Variation in der Konzentration des spezifischen Gases
gesteuert werden.
-
Das
Steuersystem 50 des vorliegenden Ausführungsbeispieles kann auch
Steuerabläufen
folgen, welche denen des ersten Ausführungsbeispiels (siehe 3 und 4) ähnlich sind,
um das Schaltverhältnis
DT des Impulssignals Sc zu variieren, um die Ausgabespannung innerhalb
eines vorbestimmten Bereiches zu halten. Im Gegensatz zu dem ersten
Ausführungsbeispiel
wird jedoch, wenn der A/D-gewandelte
Wert Dad unterhalb eines vorbestimmten Bereiches sinkt, im Schritt
S35 oder S44 (siehe 3 oder 4) ein Schaltverhältnis gewählt, welches
eine Stufe niedriger als das aktuelle Schaltverhältnis ist. Wenn der A/D-gewandelte
Wert Dad über
den vorbestimmten Bereiches hinaus ansteigt, wird in Schritt S36
und S45 ein Schaltverhältnis
gewählt,
welches eine Stufe höher
ist.
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Als
Nächstes
wird ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6 und 7 beschrieben
werden. Im Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 12 des
ersten Ausführungsbeispiels
sind der Kondensator 14 und das Gassensorelement 11 parallel
verbunden und der Kondensator 14 entlädt über das Gassensorelement 11.
Im Gegensatz dazu wird in einem Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 62 eines
Steuersystems 60 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die in einem
Kondensator 64 gespeicherte Ladung zu dem Steuerausgabeanschluss 13CT,
welcher das Massepotential (0 V) annimmt, über ein Gassensorelement 61 und
eine zweite Diode 65 zurückgeführt oder entladen. Ähnliche
Merkmale werden durch gemeinsame Bezugszeichen bezeichnet. Unterschiedliche
Merkmale werden vorrangig beschrieben und eine wiederholte Beschreibung ähnlicher
Merkmale wird weggelassen oder vereinfacht.
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Wie
oben erwähnt,
sind in dem Gassensorelement-Ansteuerungsschaltkreis 62 des
dritten Ausführungsbeispiels
ein RD-Serienschaltkreis 68 und ein SD-Serienschaltkreis 69 zwischen
einem Impulseinspeisungsanschluss (Impulseinspeisungspunkt) 88 und
einem Ende 64A des Kondensators 64 parallel verbunden.
Das andere Ende 64B des Kondensators 64 ist auf
Masse gelegt. Der RD-Serienschaltkreis 68 ist
in der folgenden Art und Weise konfiguriert: ein festes Widerstandselement 66 mit
einem Widerstand Rc von 7,5 kΩ und
eine erste Diode 67, welche so orientiert ist, das die
Kathode derselben sich auf der Seite des Kondensators 64 befindet,
sind in Serie bzw. Reihe verbunden bzw. geschaltet. Der SD-Serienschaltkreis 69 ist
in der folgenden Art und Weise konfiguriert: das Gassensorelement 61 und die
zweite Diode 65, welche so orientiert ist, dass die Anode
derselben sich auf der Seite des Kondensators 64 befindet,
sind in Serie bzw. in Reihe verbunden bzw. geschaltet. Der Arbeitspunkt
Pd, dessen Potential mit dem Sensorwiderstand Rs variiert, befindet
sich an dem einen Ende 64A des Kondensators 64.
Das Potential am Arbeitspunkt Pd wird zu einem Ausgabeanschluss 89 geleitet.
-
Wenn
das Impulssignal Sc, welches von dem Steuerausgabeanschluss 13CT des
Steuerschaltkreises 13 ausgegeben wird, in den Impulseinspeisungsanschluss 88 des
Gassensorelement-Ansteuerungsschaltkreises 62 eingespeist
wird, wird der Kondensator 64 über den RD-Serienschaltkreis 68,
welcher aus dem festen Widerstandselement 66 und der ersten
Diode 67 zusammengesetzt ist, während des Zeitabschnitts t1,
wenn das Impulssignal Sc in dem ersten Potentialzustand ist (hohes
Niveau oder +5 V), geladen. Daher bilden das feste Widerstandselement 66 und
die erste Diode 67 einen Ladeschaltkreis. Die in dem Kondensator 64 gespeicherte
Ladung wird über
den SD-Serienschaltkreis 69, welcher aus der zweiten Diode 65 und
dem Gassensorelement 61 zusammengesetzt ist, während des
Zeitabschnitts t2, wenn das Impulssignal Sc in dem zweiten Potentialzustand
(niedriges Niveau, oder 0 V) ist, entladen. Daher bilden die zweite
Diode 65 und das Gassensorelement 61 einen Entladeschaltkreis.
-
Eine
Ladezeitkonstante (erste Zeitkonstante) τ1 wird ausgedrückt als τ1 = CRc und
eine Entladezeitkonstante (zweite Zeitkonstante) τ2 wird ausgedrückt als τ2 = CRs.
Wenn der Sensorwiderstand Rs des Gassensorelementes 61 zunimmt,
nimmt die Entladerate ab; daher steigt die Ausgabespannung Vout
an. Das heißt,
die Beziehung zwischen dem Sensorwiderstand Rs der Ausgabespannung
Vout ist ähnlich
zu der des ersten Ausführungsbeispiels.
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Jedoch
wird in dem ersten Ausführungsbeispiel
ein Teil der Ladung, welche durch das feste Widerstandselement 15 fließt, nicht
zum Laden des Kondensators 14 verwendet, sondern fließt durch das
Gassensorelement 11. Daher fällt die Ladeeffizienz entsprechend
ab. Die Ladespannung des Kondensators 14; d. h. die Ausgabespannung
Vout steigt höchstens;
d. h. auch bei einem Schaltverhältnis
DT von 100%, bis zu dem Wert „5
V × Rs·(Rc +
Rs)" an, welcher
durch Potentialteilung mittels des festen Widerstandselements 15 und
des Gassensorelementes 11 erhalten wird. Im Gegensatz dazu
sind in dem Gassensorelement-Ansteuerungsschaltkreis 62 des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
ein Ladepfad und ein Entladepfad mittels zweier Dioden 65 und 67 voneinander
getrennt, wodurch eine hohe Ladeeffizienz und ein relativ hohes
Vout erhalten wird. Insbesondere kann, auch wenn der Sensorwiderstand
Rs niedrig ist, ein relativ hoher Wert von Vout erhalten werden. Daher
kann der Bereich des Sensorwiderstandes Rs, welchen das Steuersystem 60 beherrschen
kann, nach unten erweitert werden.
-
Der
obige Effekt ist anhand eines Vergleichs des Diagramms aus 7 mit
dem Diagramm aus 2, welches dem Steuersystem 10 des
ersten Ausführungsbeispiels
zugeordnet ist, offensichtlich. Insbesondere ist ein Teil des Diagramms
aus 7, welcher hohen Werten des Sensorwiderstandes
Rs entspricht, im Wesentlichen ähnlich
zu demjenigen des Diagramms aus 2. Im Gegensatz
zu dem Diagramm aus 2 zeigt ein Teil des Diagramms
aus 7, welcher niedrigen Werten des Sensorwiderstandes
Rs entspricht, ausreichend große
Vout-Werte. Auch in einem Bereich geringer Werte des Sensorwiderstandes
Rs (beispielsweise in einem Bereich von Rs von 1 kΩ bis 5 kΩ) kann ein
genügend
großer Wert
der Ausgabespannung Vout (Vout ≥ 2,0
V) über eine
Auswahl eines großen
Schaltverhältnisses
(beispielsweise, DT ≥ 80%)
erhalten werden. Auch kann sogar in einem Bereich des Sensorwiderstandes
Rs nicht größer als
1 kΩ eine
Variation in der Konzentration des spezifischen Gases gemessen werden. Durch
Verwendung des Steuersystems 60 (Gassensorelement-Ansteuerschaltkreis 62)
des dritten Ausführungsbeispiels
kann eine Variation in der Konzentration eines Gases für einen
Sensorwiderstand detektiert werden, welcher über einen breiteren für einen
Sensorwiderstand detektiert werden, welcher über einen breiteren Bereich
variiert.
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Auch
in dem Steuersystem 60 kann der Sensorwiderstand Rs des
Gassensorelementes 61 über die
Ausgangsspannung Vout (A/D-gewandelter Wert Dad) erkannt werden.
Somit kann über
einen Erhalt des A/D-gewandelten Wertes Dad eine Variation in der
Konzentration des spezifischen Gases bestimmt werden. Auch steigt
in dem Steuersystem 60 die Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter
Wert Dad) mit dem Schaltverhältnis
DT des Impulssignals Sc, welches in den Impulseinspeisungsanschluss 88 eingespeist
wird, an. Daher kann, auch wenn der Sensorwiderstand Rs des Gassensorelementes
aufgrund eines Umgebungsfaktors wie Temperatur oder Feuchtigkeit
stark variiert, eine Variation in der Konzentration des spezifischen
Gases über
ein geeignetes Variieren des Schaltverhältnisses DT des Impulssignals Sc,
um dadurch die Ausgabespannung Vout zu einem geeigneten Bereich
zu variieren, präzise
detektiert werden.
-
Entsprechend
kann die elektronische Steuer-Baugruppe 21 zum Öffnen/Schließen einer
Klappe gemäß einer
detektierten Variation in der Konzentration des spezifischen Gases
gesteuert werden.
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Das
Steuersystem 60 des vorliegenden Ausführungsbeispieles kann auch
Steuerabläufen
folgen, welche denen des ersten Ausführungsbeispiels (siehe 3 und 4) ähnlich sind,
um das Schaltverhältnis
DT des Impulssignals Sc zu variieren, um die Ausgabespannung innerhalb
eines vorbestimmten Bereiches zu halten.
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Beim
Modifizieren des Schaltverhältnisses DT
kann ein Schaltverhältnis
unter denjenigen gewählt
werden, welche in gleichen Intervallen angeordnet sind (beispielsweise
in 1%-Intervallen). Wie jedoch aus dem Diagramm aus 7 ersichtlich, können Schaltverhältnisse,
unter denen eine Auswahl zu treffen ist, derart angeordnet sein,
dass ein gegenseitiges Intervall unter denjenigen Schaltverhältnissen
groß ist,
welche in der Nähe
eines Schaltverhältnisses
von 50% angeordnet sind, und derart, dass ein gegenseitiges Intervall
unter großen
Schaltverhältnissen
und unter kleinen Schaltverhältnissen klein
ist. Beispielsweise können
Schaltverhältnisse, unter
welchen eine Auswahl zu treffen ist, derart angeordnet sein, dass
sie mit einem Verhältnis
von 1,05 in Bezug auf 50% abnehmen, und derart, dass sie mit einem
Verhältnis
von 1/1,05 in Bezug auf 50% zunehmen, wie ..., 39,2%, 41,1%, 43,2%,
45,4%, 47,6%, 50,0%, 52,4%, 54,6%, 56,8%, 58,9%, 60,8%, ...
-
Als
Nächstes
wird ein viertes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 8 beschrieben
werden. Ein Steuersystem 70 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist äquivalent
zu dem Steuersystem des dritten Ausführungsbeispiels, in welchem
das Gassensorelement 61 und das feste Widerstandselement 66 im
Gassensorelement-Ansteuerungsschaltkreis 62 miteinander ersetzt
bzw. vertauscht sind. Ähnliche
Merkmale werden durch gemeinsame Bezugszeichen bezeichnet. Unterschiedliche
Merkmale werden vorrangig beschrieben und eine wiederholte Beschreibung ähnlicher
Merkmale wird weggelassen oder vereinfacht.
-
Wie
oben erwähnt,
sind in dem Gassensorelement-Ansteuerungsschaltkreis 72 des
vierten Ausführungsbeispiels
ein SD-Serienschaltkreis 78 und ein RD-Serienschaltkreis 79 zwischen
einem Impulseinspeisungsanschluss (Impulseinspeisungspunkt) 88 und
einem Ende 64A des Kondensators 64 parallel verbunden.
Das andere Ende 64B des Kondensators 64 ist auf
Masse gelegt. Der SD-Serienschaltkreis 78 ist
in der folgenden Art und Weise konfiguriert: das Gassensorelement 71 und
eine erste Diode 67, welche so orientiert ist, das die
Kathode derselben sich auf der Seite des Kondensators 64 befindet, sind
in Serie bzw. Reihe verbunden bzw. geschaltet. Der RD-Serienschaltkreis 79 ist
in der folgenden Art und Weise konfiguriert: ein festes Widerstandselement 76 mit
einem Widerstand Rd von 7,5 kΩ und
die zweite Diode 65, welche so orientiert ist, dass die
Anode derselben sich auf der Seite des Kondensators 64 befindet,
sind in Serie bzw. in Reihe verbunden bzw. geschaltet. Der Arbeitspunkt
Pd, dessen Potential mit dem Sensorwiderstand Rs variiert, befindet sich
an dem einen Ende 64A des Kondensators 64. Das
Potential am Arbeitspunkt Pd wird zu einem Ausgabeanschluss 89 geleitet.
-
Wenn
das Impulssignal Sc, welches von dem Steuerausgabeanschluss 13CT des
Steuerschaltkreises 13 ausgegeben wird, in den Impulseinspeisungsanschluss 88 eingespeist
wird, wird der Kondensator 64 über den SD-Serienschaltkreis 78,
welcher aus dem Gassensorelement 71 und der ersten Diode 67 zusammengesetzt
ist, während
des Zeitabschnitts t1, wenn das Impulssignal Sc in dem ersten Potentialzustand
ist (hohes Niveau oder +5 V), geladen. Daher bilden das Gassensorelement 71 und
die erste Diode 67 einen Ladeschaltkreis. Die in dem Kondensator 64 gespeicherte
Ladung wird über
den RD-Serienschaltkreis 79, welcher aus der zweiten Diode 65 und
dem festen Widerstandselement 76 zusammengesetzt ist, während des
Zeitabschnitts t2, wenn das Impulssignal Sc in dem zweiten Potentialzustand
(niedriges Niveau, oder 0 V) ist, entladen. Daher bilden die zweite
Diode 65 und das feste Widerstandselement 76 einen
Entladeschaltkreis.
-
Eine
Ladezeitkonstante (erste Zeitkonstante) τ1 wird ausgedrückt als τ1 = CRs und
eine Entladezeitkonstante (zweite Zeitkonstante) τ2 wird ausgedrückt als τ2 = CRd.
Wenn der Sensorwiderstand Rs des Gassensorelementes 71 zunimmt,
nimmt die Ladung ab; daher nimmt die Ausgabespannung Vout ab. Das
heißt,
die Beziehung zwischen dem Sensorwiderstand Rs der Ausgabespannung
Vout ist das Inverse der des dritten Ausführungsbeispiels und somit ähnlich zu
der des zweiten Ausführungsbeispiels.
-
Jedoch
wird in dem Steuersystem 50 des zweiten Ausführungsbeispiels
ein Teil der Ladung, welche durch das Gassensorelement 51 fließt, nicht zum
Laden des Kondensators 14 verwendet, sondern fließt durch
das feste Widerstandselement 55. Daher fällt die
Ladeeffizienz entsprechend ab. Die Ladespannung des Kondensators 14;
d. h. die Ausgabespannung Vout steigt höchstens; d. h. auch bei einem
Schaltverhältnis
DT von 100%, bis zu dem Wert „5
V × Rd·(Rd +
Rs)" an, welcher
durch Potentialteilung mittels des Gassensorelementes 11 und des
festen Widerstandselements 15 erhalten wird. Im Gegensatz
dazu sind in dem Gassensorelement-Ansteuerungsschaltkreis 72 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
ein Ladepfad und ein Entladepfad mittels zweier Dioden 65 und 67 voneinander
getrennt, wodurch eine hohe Ladeeffizienz und ein relativ hohes
Vout erhalten wird. Im Gegensatz zu dem dritten Ausführungsbeispiel
kann insbesondere, auch wenn der Sensorwiderstand Rs hoch ist, ein
relativ hoher Wert von Vout erhalten werden. Daher kann der Bereich
des Sensorwiderstandes Rs, welchen das Steuersystem 70 beherrschen
kann, nach oben erweitert werden.
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Auch
in dem Steuersystem 70 kann der Sensorwiderstand Rs des
Gassensorelementes 71 über die
Ausgangsspannung Vout (A/D-gewandelter Wert Dad) erkannt werden.
Somit kann über
den Erhalt des A/D-gewandelten Wertes Dad eine Variation in der
Konzentration des spezifischen Gases bestimmt werden. Auch steigt
in dem Steuersystem 70 die Ausgabespannung Vout (A/D-gewandelter
Wert Dad) mit dem Schaltverhältnis
DT des Impulssignals Sc, welches in den Impulseinspeisungsanschluss 88 eingespeist
wird, an. Daher kann, auch wenn der Sensorwi derstand Rs des Gassensorelementes
aufgrund eines Umgebungsfaktors wie Temperatur oder Feuchtigkeit
stark variiert, eine Variation in der Konzentration des spezifischen
Gases über
ein geeignetes Variieren des Schaltverhältnisses DT des Impulssignals Sc,
um dadurch die Ausgabespannung Vout zu einem geeigneten Bereich
zu variieren, präzise
detektiert werden.
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Entsprechend
kann die elektronische Steuer-Baugruppe 21 zum Öffnen/Schließen einer
Klappe gemäß einer
detektierten Variation in der Konzentration des spezifischen Gases
gesteuert werden.
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Das
Steuersystem 70 des vorliegenden Ausführungsbeispieles kann auch
Steuerabläufen
folgen, welche denen des ersten Ausführungsbeispiels (siehe 3 und 4) ähnlich sind,
um das Schaltverhältnis
DT des Impulssignals Sc zu variieren, um die Ausgabespannung innerhalb
eines vorbestimmten Bereiches zu halten. Wie es in dem zweiten Ausführungsbeispiel
der Fall ist, wird jedoch, wenn der A/D-gewandelte Wert Dad unterhalb eines
vorbestimmten Bereiches sinkt, im Schritt S35 oder S44 (siehe 3 oder 4)
ein Schaltverhältnis
gewählt,
welches eine Stufe niedriger als das aktuelle Schaltverhältnis ist.
Wenn der A/D-gewandelte Wert Dad über den vorbestimmten Bereiches
hinaus ansteigt, wird in Schritt S36 und S45 ein Schaltverhältnis gewählt, welches
eine Stufe höher
ist.
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Wie
aus dem Diagramm aus 7 ersichtlich, können Schaltverhältnisse,
unter denen eine Auswahl zu treffen ist, derart angeordnet sein,
dass ein gegenseitiges Intervall unter denjenigen Schaltverhältnissen
groß ist,
welche in der Nähe
eines Schaltverhältnisses
von 50% angeordnet sind, und derart, dass ein gegenseitiges Intervall
unter großen Schaltverhältnissen
und unter kleinen Schaltverhältnissen
klein ist.
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Während die
vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf das erste bis vierte Ausführungsbeispiel
beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern
kann geeignet modifiziert werden, ohne von dem Geist oder Umfang der
Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise
werden die obigen Ausführungsbeispiele
unter Erwähnung
eines Gassensorelementes beschrieben, dessen Sensorwiderstand Rs mit
der Konzentration des spezifischen Gases (oxidierendes Gas wie beispielsweise
NOx) ansteigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf den
Fall anwendbar, in wel chem das spezifische Gas ein reduzierendes
Gas wie Kohlenwasserstoff ist und ein zu verwendendes Gassensorelement
eine Charakteristik zeigt, in welcher der Sensorwiderstand Rs desselben
abnimmt, wenn die Konzentration des spezifischen Gases ansteigt.
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Die
obigen Ausführungsbeispiele
werden unter Erwähnung
des A/D-Wandlerschaltkreises 19 und des
Mikrocomputers 20 beschrieben, welche diskret sind. Jedoch
kann der A/D-Wandlerschaltkreis in dem Mikrocomputer eingebaut sein.
In diesem Fall wird eine analoge Spannung (Ausgabespannung Vout),
welche in einen analogen Einspeisungs-Anschluss eingespeist wird,
innerhalb des Mikrocomputers A/D-gewandelt, um dadurch einen digitalen
Wert (A/D-gewandelter
Wert Dad) zur Verwendung in verschiedenen Prozessen zu erhalten.
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Wie
oben genannt, sind die Steuersysteme 10 und 50 der
ersten und zweiten Ausführungsbeispiele
bezüglich
eines messbaren Bereiches des Sensorwiderstandes Rs leicht schmäler als
die Steuersysteme 60 und 70 der dritten und vierten
Ausführungsbeispiele,
haben jedoch den Vorzug, dass, da die zweite Diode 65 überflüssig ist,
die Kosten entsprechend verringert werden können. Welches der Steuersysteme 10, 50, 60 und 70 auszuwählen ist, kann
durch Betrachtung eines Variationsbereiches des Sensorwiderstandes
Rs eines Gassensorelementes bestimmt werden.