JP2646415B2 - ガス濃度検出装置 - Google Patents
ガス濃度検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的には電子的ガス濃
度検出装置に関し、特に、例えばガス濃度に応じて静電
容量成分Ｃと電気抵抗成分Ｒとが変化する電気的特性を
有するガスセンサを用いた電子的ガス濃度検出装置に関
するものである。
度検出装置に関し、特に、例えばガス濃度に応じて静電
容量成分Ｃと電気抵抗成分Ｒとが変化する電気的特性を
有するガスセンサを用いた電子的ガス濃度検出装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の電子的ガス濃度検出装置
は、例えば静電容量変化型の電気的特性を有するガスセ
ンサを使用する場合には図４に示すように構成され、ま
た、抵抗変化型の電気的特性を有するガスセンサを使用
する場合には図５に示すように構成されていた。
は、例えば静電容量変化型の電気的特性を有するガスセ
ンサを使用する場合には図４に示すように構成され、ま
た、抵抗変化型の電気的特性を有するガスセンサを使用
する場合には図５に示すように構成されていた。
【０００３】即ち、両ガス濃度検出装置ともＣ−ＭＯＳ
型のシュミットインバータ等の２つの直列に接続された
インバータ１１、１２と、前段のインバータ１１の帰還
回路に挿入された抵抗器Ｒ１と、同じく前段のインバー
タ１１の入力側に接続された静電容量素子（コンデン
サ）Ｃ１とから構成されたＣＲ発振回路１０を利用する
もので、図４のガス濃度検出装置においては、ガスセン
サとしてガス濃度の変化に応じて静電容量が変化する静
電容量変化型のガスセンサＣｈが使用されるから、この
ガスセンサＣｈを前段のインバータ１１の入力側と静電
容量素子Ｃ１との間に直列に挿入してＣＲ発振回路１０
を構成している。
型のシュミットインバータ等の２つの直列に接続された
インバータ１１、１２と、前段のインバータ１１の帰還
回路に挿入された抵抗器Ｒ１と、同じく前段のインバー
タ１１の入力側に接続された静電容量素子（コンデン
サ）Ｃ１とから構成されたＣＲ発振回路１０を利用する
もので、図４のガス濃度検出装置においては、ガスセン
サとしてガス濃度の変化に応じて静電容量が変化する静
電容量変化型のガスセンサＣｈが使用されるから、この
ガスセンサＣｈを前段のインバータ１１の入力側と静電
容量素子Ｃ１との間に直列に挿入してＣＲ発振回路１０
を構成している。
【０００４】図４のガス濃度検出装置は、発振周波数決
定用素子であるガスセンサＣｈの静電容量がガス濃度の
変化に応じて変化することによってＣＲ発振回路１０の
発振周波数を対応的に変化させ、この発振出力、即ち周
波数信号を例えば図示しないマイクロコンピュータに送
り、マイクロコンピュータ内で演算処理して発振周波数
を検出し、その周波数に対応するガス濃度を算出するも
のである。
定用素子であるガスセンサＣｈの静電容量がガス濃度の
変化に応じて変化することによってＣＲ発振回路１０の
発振周波数を対応的に変化させ、この発振出力、即ち周
波数信号を例えば図示しないマイクロコンピュータに送
り、マイクロコンピュータ内で演算処理して発振周波数
を検出し、その周波数に対応するガス濃度を算出するも
のである。
【０００５】ここで、図４のＣＲ発振回路１０からは、
抵抗器Ｒ１の抵抗値及び静電容量素子Ｃ１の静電容量値
が一定であるので、ガスセンサＣｈの静電容量値に対応
して次の周波数ＦC が出力される。
抵抗器Ｒ１の抵抗値及び静電容量素子Ｃ１の静電容量値
が一定であるので、ガスセンサＣｈの静電容量値に対応
して次の周波数ＦC が出力される。
【０００６】
【数１】 ただし、ｋは定数、
【０００７】
【数２】 である。なお、ガスセンサＣｈと並列に接続された抵抗
器Ｒ２はガスセンサＣｈに直流電圧成分がかからないよ
うにするためのものである。通常、ガスセンサとして酸
化アルミニウム等からなるセンサが用いられるので、直
流電圧成分が印加されると、分極、絶縁破壊等によりセ
ンサの特性の劣化等が生じ易くなるので、これを防止す
るためである。
器Ｒ２はガスセンサＣｈに直流電圧成分がかからないよ
うにするためのものである。通常、ガスセンサとして酸
化アルミニウム等からなるセンサが用いられるので、直
流電圧成分が印加されると、分極、絶縁破壊等によりセ
ンサの特性の劣化等が生じ易くなるので、これを防止す
るためである。
【０００８】一方、図５のガス濃度検出装置において
は、ガスセンサとしてガス濃度の変化に応じて電気抵抗
値が変化する抵抗変化型のガスセンサＲｈが使用される
から、上述のＣＲ発振回路１０において、前段のインバ
ータ１１の帰還回路に挿入された抵抗器Ｒ１の代わりに
この抵抗変化型のガスセンサＲｈを発振周波数決定用抵
抗素子として挿入し、ＣＲ発振回路１０を構成したもの
である。このガス濃度検出装置も、発振周波数決定用素
子であるガスセンサＲｈの電気抵抗値がガス濃度の変化
に応じて変化することによってＣＲ発振回路１０の発振
周波数を対応的に変化させ、この発振出力、即ち周波数
信号から、前述したようにしてＣＲ発振回路１０の発振
周波数を検出し、その周波数に対応するガス濃度を算出
するものである。
は、ガスセンサとしてガス濃度の変化に応じて電気抵抗
値が変化する抵抗変化型のガスセンサＲｈが使用される
から、上述のＣＲ発振回路１０において、前段のインバ
ータ１１の帰還回路に挿入された抵抗器Ｒ１の代わりに
この抵抗変化型のガスセンサＲｈを発振周波数決定用抵
抗素子として挿入し、ＣＲ発振回路１０を構成したもの
である。このガス濃度検出装置も、発振周波数決定用素
子であるガスセンサＲｈの電気抵抗値がガス濃度の変化
に応じて変化することによってＣＲ発振回路１０の発振
周波数を対応的に変化させ、この発振出力、即ち周波数
信号から、前述したようにしてＣＲ発振回路１０の発振
周波数を検出し、その周波数に対応するガス濃度を算出
するものである。
【０００９】図５のＣＲ発振回路１０からは、静電容量
素子Ｃ１の静電容量値が一定であるので、ガスセンサＲ
ｈの電気抵抗値に対応して次の周波数ＦR が出力され
る。
素子Ｃ１の静電容量値が一定であるので、ガスセンサＲ
ｈの電気抵抗値に対応して次の周波数ＦR が出力され
る。
【００１０】
【数３】
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の従来のガス濃度検出装置においては、両ガスセンサ
Ｃｈ及びＲｈの電気的特性は一般に図３に示すようなも
のであるので、静電容量変化型のガスセンサＣｈを使用
する図４の装置では計測可能なガス濃度の範囲は図３の
ｇ１以上であり、ｇ１以下のガス濃度は計測できない。
また、抵抗変化型のガスセンサＲｈを使用する図５の装
置では計測可能なガス濃度の範囲は図３の０〜ｇ２とな
り、ｇ２以上のガス濃度は計測できない。それ故、両ガ
ス濃度検出装置とも計測可能なガス濃度の範囲が狭く、
計測範囲が限定されるという欠点があった。
成の従来のガス濃度検出装置においては、両ガスセンサ
Ｃｈ及びＲｈの電気的特性は一般に図３に示すようなも
のであるので、静電容量変化型のガスセンサＣｈを使用
する図４の装置では計測可能なガス濃度の範囲は図３の
ｇ１以上であり、ｇ１以下のガス濃度は計測できない。
また、抵抗変化型のガスセンサＲｈを使用する図５の装
置では計測可能なガス濃度の範囲は図３の０〜ｇ２とな
り、ｇ２以上のガス濃度は計測できない。それ故、両ガ
ス濃度検出装置とも計測可能なガス濃度の範囲が狭く、
計測範囲が限定されるという欠点があった。
【００１２】従って、本発明の目的は、単一のＣＲ発振
回路を、ガスセンサの静電容量値の変化に応じて発振周
波数が変化する回路構成と同じガスセンサの電気抵抗値
の変化に応じて発振周波数が変化する回路構成とに切り
換えることにより、単一のガスセンサを用いて広範囲に
わたってガス濃度を高精度に計測できるようにした電子
的ガス濃度検出装置を提供することである。
回路を、ガスセンサの静電容量値の変化に応じて発振周
波数が変化する回路構成と同じガスセンサの電気抵抗値
の変化に応じて発振周波数が変化する回路構成とに切り
換えることにより、単一のガスセンサを用いて広範囲に
わたってガス濃度を高精度に計測できるようにした電子
的ガス濃度検出装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
ガス濃度検出装置によって達成される。要約すれば、本
発明は、ガス濃度に応じて静電容量成分と電気抵抗成分
が変化する電気的特性を有するガスセンサと、該ガスセ
ンサを発振周波数決定用素子として含むＣＲ発振回路
と、該ＣＲ発振回路を、前記ガスセンサの静電容量値の
変化に応じて発振周波数が変化する回路構成と前記ガス
センサの電気抵抗値の変化に応じて発振周波数が変化す
る回路構成とに切り換え接続するためのスイッチング手
段と、前記ＣＲ発振回路からの発振出力の周波数を検出
してガス濃度に変換すると共に、前記スイッチング手段
の切り換え動作を制御する演算制御手段とを具備し、該
演算制御手段により前記スイッチング手段の切り換え動
作を自動的に制御し、前記ガスセンサの静電容量特性と
電気抵抗特性を利用してガス濃度を広範囲にわたって計
測できるようにしたことを特徴とするガス濃度検出装置
である。
ガス濃度検出装置によって達成される。要約すれば、本
発明は、ガス濃度に応じて静電容量成分と電気抵抗成分
が変化する電気的特性を有するガスセンサと、該ガスセ
ンサを発振周波数決定用素子として含むＣＲ発振回路
と、該ＣＲ発振回路を、前記ガスセンサの静電容量値の
変化に応じて発振周波数が変化する回路構成と前記ガス
センサの電気抵抗値の変化に応じて発振周波数が変化す
る回路構成とに切り換え接続するためのスイッチング手
段と、前記ＣＲ発振回路からの発振出力の周波数を検出
してガス濃度に変換すると共に、前記スイッチング手段
の切り換え動作を制御する演算制御手段とを具備し、該
演算制御手段により前記スイッチング手段の切り換え動
作を自動的に制御し、前記ガスセンサの静電容量特性と
電気抵抗特性を利用してガス濃度を広範囲にわたって計
測できるようにしたことを特徴とするガス濃度検出装置
である。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照して詳細に説明する。
照して詳細に説明する。
【００１５】図１は本発明によるガス濃度検出装置の一
実施例を示す回路構成図である。本実施例のガス濃度検
出装置においては２つの直列に接続されたインバータ１
１及び１２と、前段のインバータ１１の帰還回路に挿入
された抵抗器Ｒ１と、同じく前段のインバータ１１の入
力側に接続された静電容量素子Ｃ１とによりＣＲ発振回
路１０が構成されている。
実施例を示す回路構成図である。本実施例のガス濃度検
出装置においては２つの直列に接続されたインバータ１
１及び１２と、前段のインバータ１１の帰還回路に挿入
された抵抗器Ｒ１と、同じく前段のインバータ１１の入
力側に接続された静電容量素子Ｃ１とによりＣＲ発振回
路１０が構成されている。
【００１６】本実施例では、ガス濃度に応じて静電容量
成分Ｃと電気抵抗成分Ｒとが変化する電気的特性を有す
るガスセンサＧＳを使用し、同じ構成の第１、第２、第
３の３つのアナログスイッチＸ、Ｙ、Ｚにより、静電容
量変化型のガスセンサとして使用するときにはこのガス
センサＧＳを前段のインバータ１１の入力側と静電容量
素子Ｃ１との間に直列に接続するように、また、抵抗可
変型のセンサとして使用するときにはこのガスセンサＧ
Ｓを前段のインバータ１１の帰還回路中に抵抗器Ｒ１の
代わりに挿入するように、切り換え接続し、前述の図４
及び図５に示したＣＲ発振回路を構成するようにしたも
のである。
成分Ｃと電気抵抗成分Ｒとが変化する電気的特性を有す
るガスセンサＧＳを使用し、同じ構成の第１、第２、第
３の３つのアナログスイッチＸ、Ｙ、Ｚにより、静電容
量変化型のガスセンサとして使用するときにはこのガス
センサＧＳを前段のインバータ１１の入力側と静電容量
素子Ｃ１との間に直列に接続するように、また、抵抗可
変型のセンサとして使用するときにはこのガスセンサＧ
Ｓを前段のインバータ１１の帰還回路中に抵抗器Ｒ１の
代わりに挿入するように、切り換え接続し、前述の図４
及び図５に示したＣＲ発振回路を構成するようにしたも
のである。
【００１７】上記第１、第２、第３のアナログスイッチ
Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ１つの可動接点ＸＣ、ＹＣ、ＺＣ
と２つの固定接点Ｘ０及びＸ１、Ｙ０及びＹ１、Ｚ０及
びＺ１を有し、第１のアナログスイッチＸはその可動接
点ＸＣが直流電圧除去用の抵抗器Ｒ２と静電容量素子Ｃ
１との接続点に接続され、第１の固定接点Ｘ０は接続さ
れず、第２の固定接点Ｘ１が前段のインバータ１１の入
力側に接続されている。従って、本実施例では第１のア
ナログスイッチＸはオン／オフスイッチであってもよ
い。また、第２のアナログスイッチＹはその可動接点Ｙ
ＣがガスセンサＧＳの他方の端子に接続され、第１の固
定接点Ｙ０が直流電圧除去用の抵抗器Ｒ２と静電容量素
子Ｃ１との接続点に接続され、第２の固定接点Ｙ１が第
３のアナログスイッチＺの第２の固定接点Ｚ１と接続さ
れている。さらに、第３のアナログスイッチＺはその可
動接点ＺＣが前段のインバータ１１の出力側に接続さ
れ、第１の固定接点Ｚ０が抵抗器Ｒ１に接続されてい
る。
Ｘ、Ｙ、Ｚはそれぞれ１つの可動接点ＸＣ、ＹＣ、ＺＣ
と２つの固定接点Ｘ０及びＸ１、Ｙ０及びＹ１、Ｚ０及
びＺ１を有し、第１のアナログスイッチＸはその可動接
点ＸＣが直流電圧除去用の抵抗器Ｒ２と静電容量素子Ｃ
１との接続点に接続され、第１の固定接点Ｘ０は接続さ
れず、第２の固定接点Ｘ１が前段のインバータ１１の入
力側に接続されている。従って、本実施例では第１のア
ナログスイッチＸはオン／オフスイッチであってもよ
い。また、第２のアナログスイッチＹはその可動接点Ｙ
ＣがガスセンサＧＳの他方の端子に接続され、第１の固
定接点Ｙ０が直流電圧除去用の抵抗器Ｒ２と静電容量素
子Ｃ１との接続点に接続され、第２の固定接点Ｙ１が第
３のアナログスイッチＺの第２の固定接点Ｚ１と接続さ
れている。さらに、第３のアナログスイッチＺはその可
動接点ＺＣが前段のインバータ１１の出力側に接続さ
れ、第１の固定接点Ｚ０が抵抗器Ｒ１に接続されてい
る。
【００１８】上記構成において、３つのアナログスイッ
チＸ、Ｙ、Ｚの各可動接点ＸＣ、ＹＣ、ＺＣが図示する
ように第１の固定接点Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０側に接続されて
いると、抵抗器Ｒ１が前段のインバータ１１の帰還回路
中に挿入され、ガスセンサＧＳが前段のインバータ１１
の入力側に静電容量素子Ｃ１と直列に接続され、かつこ
のガスセンサＧＳの両端間に直流電圧除去用の抵抗器Ｒ
２が並列に接続された静電容量計測型の回路構成とな
り、上記図４と同じガスセンサＧＳの静電容量値に対応
して発振周波数が変化するＣＲ発振器１０が構成され
る。
チＸ、Ｙ、Ｚの各可動接点ＸＣ、ＹＣ、ＺＣが図示する
ように第１の固定接点Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０側に接続されて
いると、抵抗器Ｒ１が前段のインバータ１１の帰還回路
中に挿入され、ガスセンサＧＳが前段のインバータ１１
の入力側に静電容量素子Ｃ１と直列に接続され、かつこ
のガスセンサＧＳの両端間に直流電圧除去用の抵抗器Ｒ
２が並列に接続された静電容量計測型の回路構成とな
り、上記図４と同じガスセンサＧＳの静電容量値に対応
して発振周波数が変化するＣＲ発振器１０が構成され
る。
【００１９】これに対し、３つのアナログスイッチＸ、
Ｙ、Ｚの各可動接点ＸＣ、ＹＣ、ＺＣが第２の固定接点
Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１側に接続されていると、抵抗器Ｒ１の
代わりにガスセンサＧＳが前段のインバータ１１の帰還
回路中に挿入され、また、前段のインバータ１１の入力
側の直流電圧除去用の抵抗器Ｒ２が第１のアナログスイ
ッチＸによって短絡され、前段のインバータ１１の入力
側に静電容量素子Ｃ１が第１のアナログスイッチＸを通
じて接続されるので、上記図５と同じガスセンサＧＳの
電気抵抗値に対応して発振周波数が変化するＣＲ発振器
１０が構成される。
Ｙ、Ｚの各可動接点ＸＣ、ＹＣ、ＺＣが第２の固定接点
Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１側に接続されていると、抵抗器Ｒ１の
代わりにガスセンサＧＳが前段のインバータ１１の帰還
回路中に挿入され、また、前段のインバータ１１の入力
側の直流電圧除去用の抵抗器Ｒ２が第１のアナログスイ
ッチＸによって短絡され、前段のインバータ１１の入力
側に静電容量素子Ｃ１が第１のアナログスイッチＸを通
じて接続されるので、上記図５と同じガスセンサＧＳの
電気抵抗値に対応して発振周波数が変化するＣＲ発振器
１０が構成される。
【００２０】ＣＲ発振回路１０からの発振出力、即ち周
波数信号はマイクロコンピュータ２０に送られ、ここで
演算処理されて発振周波数が検出され、その周波数に対
応するガス濃度が計測ガス濃度として算出される。
波数信号はマイクロコンピュータ２０に送られ、ここで
演算処理されて発振周波数が検出され、その周波数に対
応するガス濃度が計測ガス濃度として算出される。
【００２１】本実施例では、インバータ１１及び１２と
してＣ−ＭＯＳ型のシュミットインバータが使用され、
ＣＲ発振回路１０からはガスセンサＧＳの静電容量値の
変化又は電気抵抗値の変化に対応して周波数が変化する
パルス信号が出力され、マイクロコンピュータ２０に送
られる。マイクロコンピュータ２０は入力された周波数
信号ＦC 又はＦR のパルス数を計数するカウンタ部２１
と、演算処理プログラムを記憶しているＲＯＭ（リード
・オンリー・メモリ）を含む記憶部２２と、カウンタ部
２１で計数された一定時間内のパルス数から、記憶部２
２のプログラムに従って周波数を検出し、この検出周波
数をガス濃度に変換する演算処理部２３と、演算処理部
２３からの制御命令をそれぞれの制御ラインＬＸ、Ｌ
Ｙ、ＬＺを通じて各アナログスイッチＸ、Ｙ、Ｚに供給
してこれらのスイッチの接続態様を制御する制御ポート
２４とから構成されている。
してＣ−ＭＯＳ型のシュミットインバータが使用され、
ＣＲ発振回路１０からはガスセンサＧＳの静電容量値の
変化又は電気抵抗値の変化に対応して周波数が変化する
パルス信号が出力され、マイクロコンピュータ２０に送
られる。マイクロコンピュータ２０は入力された周波数
信号ＦC 又はＦR のパルス数を計数するカウンタ部２１
と、演算処理プログラムを記憶しているＲＯＭ（リード
・オンリー・メモリ）を含む記憶部２２と、カウンタ部
２１で計数された一定時間内のパルス数から、記憶部２
２のプログラムに従って周波数を検出し、この検出周波
数をガス濃度に変換する演算処理部２３と、演算処理部
２３からの制御命令をそれぞれの制御ラインＬＸ、Ｌ
Ｙ、ＬＺを通じて各アナログスイッチＸ、Ｙ、Ｚに供給
してこれらのスイッチの接続態様を制御する制御ポート
２４とから構成されている。
【００２２】なお、Ｃ−ＭＯＳ型のシュミットインバー
タ１１及び１２の動作態様について簡単に説明すると、
両シュミットインバータとも高レベルのスレッショルド
電圧ＶTHと低レベルのスレッショルド電圧ＶTLの２つの
スレッショルド電圧を有し、入力電圧が高レベルのスレ
ッショルド電圧ＶTHより低いときには高レベルの出力電
圧ＶH を発生し、また、入力電圧が高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHに達すると出力電圧が高レベルＶH から
低レベルＶL に切換わり、そして入力電圧が低レベルの
スレッショルド電圧ＶTLに降下するまで低レベルの出力
電圧ＶL を保持し、入力電圧が低レベルのスレッショル
ド電圧ＶTLに降下したときに出力電圧が低レベルＶL か
ら高レベルＶH に切換わるように動作する。従って、Ｃ
Ｒ発振回路１０からは静電容量素子Ｃ１又は静電容量素
子Ｃ１とガスセンサＧＳの直列回路の静電容量の充放電
に対応した周期のパルス電圧が出力される。
タ１１及び１２の動作態様について簡単に説明すると、
両シュミットインバータとも高レベルのスレッショルド
電圧ＶTHと低レベルのスレッショルド電圧ＶTLの２つの
スレッショルド電圧を有し、入力電圧が高レベルのスレ
ッショルド電圧ＶTHより低いときには高レベルの出力電
圧ＶH を発生し、また、入力電圧が高レベルのスレッシ
ョルド電圧ＶTHに達すると出力電圧が高レベルＶH から
低レベルＶL に切換わり、そして入力電圧が低レベルの
スレッショルド電圧ＶTLに降下するまで低レベルの出力
電圧ＶL を保持し、入力電圧が低レベルのスレッショル
ド電圧ＶTLに降下したときに出力電圧が低レベルＶL か
ら高レベルＶH に切換わるように動作する。従って、Ｃ
Ｒ発振回路１０からは静電容量素子Ｃ１又は静電容量素
子Ｃ１とガスセンサＧＳの直列回路の静電容量の充放電
に対応した周期のパルス電圧が出力される。
【００２３】上記本実施例のガス濃度検出装置の計測動
作を制御するアルゴリズムの一例を図２に示す。まず、
ガス濃度の計測動作が開始されると、ステップＳ１にお
いてマイクロコンピュータ２０の制御ポート２４からそ
れぞれの制御ラインＬＸ、ＬＹ、ＬＺを介して各アナロ
グスイッチＸ、Ｙ、Ｚに制御信号を送り、これらスイッ
チの可動接点ＸＣ、ＹＣ、ＺＣを第２の固定接点Ｘ１、
Ｙ１、Ｚ１側に接続させ、ガスセンサＧＳの抵抗変化特
性によってガス濃度を計測するようにＣＲ発振回路１０
を構成する。この構成でガス濃度の測定を行ない、ＣＲ
発振回路１０からの発振出力の周波数を計測する（ステ
ップＳ２）。次いで、ステップＳ３において計測された
周波数から対応するガス濃度ｇを算出し、ステップＳ４
において算出したガス濃度ｇがｇ２（図３参照）より大
きいか否かを判断する。算出したガス濃度ｇがｇ２より
小さいときには（ＮＯ）ガス濃度の計測を終了する。
作を制御するアルゴリズムの一例を図２に示す。まず、
ガス濃度の計測動作が開始されると、ステップＳ１にお
いてマイクロコンピュータ２０の制御ポート２４からそ
れぞれの制御ラインＬＸ、ＬＹ、ＬＺを介して各アナロ
グスイッチＸ、Ｙ、Ｚに制御信号を送り、これらスイッ
チの可動接点ＸＣ、ＹＣ、ＺＣを第２の固定接点Ｘ１、
Ｙ１、Ｚ１側に接続させ、ガスセンサＧＳの抵抗変化特
性によってガス濃度を計測するようにＣＲ発振回路１０
を構成する。この構成でガス濃度の測定を行ない、ＣＲ
発振回路１０からの発振出力の周波数を計測する（ステ
ップＳ２）。次いで、ステップＳ３において計測された
周波数から対応するガス濃度ｇを算出し、ステップＳ４
において算出したガス濃度ｇがｇ２（図３参照）より大
きいか否かを判断する。算出したガス濃度ｇがｇ２より
小さいときには（ＮＯ）ガス濃度の計測を終了する。
【００２４】これに対し、算出したガス濃度ｇがｇ２よ
り大きいときには（ＹＥＳ）、ガスセンサＧＳの抵抗変
化特性による計測結果は信頼性に欠けるので、ステップ
Ｓ５において再びマイクロコンピュータ２０の制御ポー
ト２４からそれぞれの制御ラインを介して各アナログス
イッチに制御信号を送り、これらスイッチの可動接点を
第１の固定接点Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０側に切り換え接続し、
ガスセンサＧＳの静電容量変化特性によってガス濃度を
計測するようにＣＲ発振回路１０を構成する。この構成
でガス濃度の測定を行ない、ＣＲ発振回路１０からの発
振出力の周波数を計測する（ステップＳ６）。次いで、
ステップＳ７において計測された周波数から対応するガ
ス濃度ｇを算出し、ガス濃度の計測を終了する。
り大きいときには（ＹＥＳ）、ガスセンサＧＳの抵抗変
化特性による計測結果は信頼性に欠けるので、ステップ
Ｓ５において再びマイクロコンピュータ２０の制御ポー
ト２４からそれぞれの制御ラインを介して各アナログス
イッチに制御信号を送り、これらスイッチの可動接点を
第１の固定接点Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０側に切り換え接続し、
ガスセンサＧＳの静電容量変化特性によってガス濃度を
計測するようにＣＲ発振回路１０を構成する。この構成
でガス濃度の測定を行ない、ＣＲ発振回路１０からの発
振出力の周波数を計測する（ステップＳ６）。次いで、
ステップＳ７において計測された周波数から対応するガ
ス濃度ｇを算出し、ガス濃度の計測を終了する。
【００２５】このように、本実施例においては、３つの
アナログスイッチの切り換え動作をマイクロコンピュー
タにて自動制御することにより、ガスセンサＧＳを用い
たガス濃度検出装置（ＣＲ発振回路）を、ガスセンサＧ
Ｓの静電容量変化型の電気的特性を利用してガス濃度を
計測する回路構成と抵抗変化型の電気的特性を利用して
ガス濃度を計測する回路構成とに自動的に切り換えるよ
うにしたので、単一のガス濃度検出装置の使用により広
範囲にわたってガス濃度を自動的に計測することができ
る。しかも、簡単な回路構成によりＣＲ発振回路を自動
的に切り換えることができるからコストアップをまねく
ことがなく、さらに、全計測範囲にわたって信頼性の高
い部分でガス濃度の測定が行なえるから、高精度の計測
が行なえるという利点がある。
アナログスイッチの切り換え動作をマイクロコンピュー
タにて自動制御することにより、ガスセンサＧＳを用い
たガス濃度検出装置（ＣＲ発振回路）を、ガスセンサＧ
Ｓの静電容量変化型の電気的特性を利用してガス濃度を
計測する回路構成と抵抗変化型の電気的特性を利用して
ガス濃度を計測する回路構成とに自動的に切り換えるよ
うにしたので、単一のガス濃度検出装置の使用により広
範囲にわたってガス濃度を自動的に計測することができ
る。しかも、簡単な回路構成によりＣＲ発振回路を自動
的に切り換えることができるからコストアップをまねく
ことがなく、さらに、全計測範囲にわたって信頼性の高
い部分でガス濃度の測定が行なえるから、高精度の計測
が行なえるという利点がある。
【００２６】なお、上記実施例では、回路構成を切り換
えるスイッチング手段としてアナログスイッチを使用し
たが、勿論他の手段を使用してもよい。例えばＩＣ、ト
ランジスタ等の電子スイッチを使用しても、或はリレー
を使用してもよい。
えるスイッチング手段としてアナログスイッチを使用し
たが、勿論他の手段を使用してもよい。例えばＩＣ、ト
ランジスタ等の電子スイッチを使用しても、或はリレー
を使用してもよい。
【００２７】また、上記実施例は本発明の単なる例示に
過ぎず、回路構成、使用する素子等は必要に応じて任意
に変更できるものである。例えば、Ｃ−ＭＯＳ型のシュ
ミットインバータ以外のインバータや他の回路素子を使
用することもでき、また、マイクロコンピュータ以外の
演算制御素子を使用してもよい。さらに、ＣＲ発振回路
から発生される周波数出力は必ずしもパルス出力である
必要はない。
過ぎず、回路構成、使用する素子等は必要に応じて任意
に変更できるものである。例えば、Ｃ−ＭＯＳ型のシュ
ミットインバータ以外のインバータや他の回路素子を使
用することもでき、また、マイクロコンピュータ以外の
演算制御素子を使用してもよい。さらに、ＣＲ発振回路
から発生される周波数出力は必ずしもパルス出力である
必要はない。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な回路構成により単一のガス濃度検出装置のＣＲ発
振回路を、ガスセンサの静電容量値の変化に応じて発振
周波数が変化する構成と同じガスセンサの電気抵抗値の
変化に応じて発振周波数が変化する構成とに自動的に切
り換えることができるので、単一のガス濃度検出装置の
使用により広範囲のガス濃度の計測が自動的に行なえ
る。しかも、全計測範囲にわたって信頼性の高い部分で
ガス濃度の測定が行なえるから、高精度の測定が行なえ
る等の多くの顕著な効果がある。
簡単な回路構成により単一のガス濃度検出装置のＣＲ発
振回路を、ガスセンサの静電容量値の変化に応じて発振
周波数が変化する構成と同じガスセンサの電気抵抗値の
変化に応じて発振周波数が変化する構成とに自動的に切
り換えることができるので、単一のガス濃度検出装置の
使用により広範囲のガス濃度の計測が自動的に行なえ
る。しかも、全計測範囲にわたって信頼性の高い部分で
ガス濃度の測定が行なえるから、高精度の測定が行なえ
る等の多くの顕著な効果がある。
【図１】本発明によるガス濃度検出装置の一実施例を示
す回路構成図である。
す回路構成図である。
【図２】図１のガス濃度検出装置の計測動作を制御する
アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
【図３】ガス濃度検出装置に使用されるガスセンサの電
気的特性を示す図である。
気的特性を示す図である。
【図４】従来のガス濃度検出装置の一例を示す回路構成
図である。
図である。
【図５】従来のガス濃度検出装置の他の例を示す回路構
成図である。
成図である。
１０ ＣＲ発振回路 １１、１２ シュミットインバータ ２０ マイクロコンピュータ ２１ カウンタ部 ２２ 記憶部 ２３ 演算処理部 ２４ 制御ポート ＧＳ ガスセンサ Ｘ、Ｙ、Ｚ アナログスイッチ
Claims (3)
- 【請求項１】 ガス濃度に応じて静電容量成分と電気抵
抗成分が変化する電気的特性を有するガスセンサと、該
ガスセンサを発振周波数決定用素子として含むＣＲ発振
回路と、該ＣＲ発振回路を、前記ガスセンサの静電容量
値の変化に応じて発振周波数が変化する回路構成と前記
ガスセンサの電気抵抗値の変化に応じて発振周波数が変
化する回路構成とに切り換え接続するためのスイッチン
グ手段と、前記ＣＲ発振回路からの発振出力の周波数を
検出してガス濃度に変換すると共に、前記スイッチング
手段の切り換え動作を制御する演算制御手段とを具備
し、該演算制御手段により前記スイッチング手段の切り
換え動作を自動的に制御し、前記ガスセンサの静電容量
特性と電気抵抗特性を利用してガス濃度を広範囲にわた
って計測できるようにしたことを特徴とするガス濃度検
出装置。 - 【請求項２】 前記ＣＲ発振回路が、２つのＣ−ＭＯＳ
型のシュミットインバータと、インバータの帰還回路に
挿入された抵抗素子と、同じくインバータの入力側に接
続された前記ガスセンサと静電容量素子との直列回路と
から構成されていることを特徴とする請求項１のガス濃
度検出装置。 - 【請求項３】 前記ＣＲ発振回路が、Ｃ−ＭＯＳ型のシ
ュミットインバータと、インバータの帰還回路に挿入さ
れた前記ガスセンサと、同じくインバータの入力側に接
続された静電容量素子とから構成されていることを特徴
とする請求項１のガス濃度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18883092A JP2646415B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | ガス濃度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18883092A JP2646415B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | ガス濃度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH063306A JPH063306A (ja) | 1994-01-11 |
| JP2646415B2 true JP2646415B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=16230585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18883092A Expired - Lifetime JP2646415B2 (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | ガス濃度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2646415B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4434701B2 (ja) | 2003-11-21 | 2010-03-17 | 株式会社東芝 | 寝台装置 |
-
1992
- 1992-06-23 JP JP18883092A patent/JP2646415B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH063306A (ja) | 1994-01-11 |
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