JP4296904B2 - ガス保安装置のセンサ入出力装置 - Google Patents
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Description
本発明はセンサ信号をＡ／Ｄ変換回路で変換してデータ収集を行うガス保安装置のセンサ入出力装置に関するものである。
従来、この種のガス保安装置のセンサ入出力装置は、電源が電池であるとの制約から、センサの電源コントロールをサンプリング制御して低消費電力化を行い、少ない電池で長時間稼動可能なようにしている（例えば、特許文献１参照）。
図２は、特許文献１に記載された従来のガス保安装置のセンサ入出力装置を示すものである。図２に示すように電源切替回路４と、圧力センサ１とＡ／Ｄ変換回路２から構成されている。
特開平０６−２５８１１７号公報
しかしながら、前記従来の構成では、Ａ／Ｄ変換回路は一つの圧力センサの入力を変換するのみで、複数個のセンサの変換を行うように構成されておらず、単に同一の回路を複数個並べるだけでは、高価なＡ／Ｄ変換回路を浪費するのみならず、構成部品が増加して各部の消費電力も増加する、という課題を有していた。
本発明は、前記課題を解決するもので、一つのＡ／Ｄ変換回路で複数個のセンサ信号のＡ／Ｄ変換を行い、低消費電力で電池電源に適したガス保安装置のセンサ入出力装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明のガス保安装置のセンサ入出力装置は、要求される電源電圧が異なる複数個のセンサと、前記各センサに対応する複数個のセンサ電源制御回路と、一つのＡ／Ｄ変換回路と、前記センサ電源制御回路の電源電圧を対応する前記各センサーへ供給するための信号を出力する制御回路と、前記信号に連動して前記Ａ／Ｄ変換回路へのセンサ入力信号の切替をするセンサ入力切替回路とを備え、前記Ａ／Ｄ変換回路の基準電圧を前記複数個のセンサ電源制御回路の１つに接続したことを特徴としたものである。
これによって、センサ電源制御回路の制御信号を時分割制御することで、一つのＡ／Ｄ変換回路を複数個のセンサが時分割的に共用可能となり、低消費電力で電池電源に適したガス保安装置のセンサ入出力装置を提供することが可能となる。
本発明のガス保安装置のセンサ入出力装置は、複数個のセンサを共通の一つのＡ／Ｄ変換回路で処理することにより、回路構成が簡略化され、部品点数削減による低価格化と、時分割計測による低消費電力化により電源用電池の消耗を低く抑え、効率の良い電源設計を可能している。あわせて、共通のＡ／Ｄ変換回路を使用することにより、各センサの取り込みデータが揃うので、高精度な計測を可能にしている。
第１の発明は、要求される電源電圧が異なる複数個のセンサと、前記各センサに対応する複数個のセンサ電源制御回路と、一つのＡ／Ｄ変換回路と、前記センサ電源制御回路の電源電圧を対応する前記各センサーへ供給するための信号を出力する制御回路と、前記信号に連動して前記Ａ／Ｄ変換回路へのセンサ入力信号の切替をするセンサ入力切替回路とを備え、前記Ａ／Ｄ変換回路の基準電圧を前記複数個のセンサ電源制御回路の１つに接続したことを特徴とするもので、一つのＡ／Ｄ変換回路を複数個のセンサが時分割的に共用することができ、更に、Ａ／Ｄ変換回路の基準電圧を前記複数個のセンサ電源制御回路の１つに接続することにより、このセンサ電源制御回路に接続されるセンサのＡ／Ｄ変換において、基準電圧がセンサ電源電圧と同方向に追従するので、電源電圧誤差によるセンサ信号出力誤差がＡ／Ｄ変換時に相殺され、変換精度を向上することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態におけるセンサ入出力装置の回路の構成図を示すものである。
図１は本発明の実施の形態におけるセンサ入出力装置の回路の構成図を示すものである。
図１において、５は制御回路で、マイコンを主構成部品とし、システム全体の制御を行
っている（本説明に関係しない部分は図示せず）。制御回路５は、信号ＣＯＮＴ−Ａ、ＣＯＮＴ−Ｂをセンサ電源制御回路４Ａ、４Ｂとセンサ入力切替回路３に出力し、センサ入力切替回路３で選択されたセンサ１またはセンサ２のアナログ信号をＡ／Ｄ変換回路２でディジタル変換しポートＰ１からデータ取り込みを行う。
っている（本説明に関係しない部分は図示せず）。制御回路５は、信号ＣＯＮＴ−Ａ、ＣＯＮＴ−Ｂをセンサ電源制御回路４Ａ、４Ｂとセンサ入力切替回路３に出力し、センサ入力切替回路３で選択されたセンサ１またはセンサ２のアナログ信号をＡ／Ｄ変換回路２でディジタル変換しポートＰ１からデータ取り込みを行う。
複数個のセンサを使用する時、センサの要求する電源電圧が異なる場合、センサ電源制御回路４Ａ、４Ｂに内蔵する定電圧電源回路７Ａ、７Ｂが、センサＡ、センサＢ夫々に適した電源電圧を個別に供給するよう構成されている。
電源電圧の異なるセンサＡ、センサＢはセンサ信号レベルも異なるため、入力補正回路６内の抵抗Ｒ１、Ｒ２により、センサＡの信号レベルをセンサＢの信号レベルに補正し、規格化した入力信号レベル（ＩＮ）を同一の基準電圧（Ｖ−Ｒｅｆ）でＡ／Ｄ変換可能なようにしている。
ＣＯＮＴ−Ａ、ＣＯＮＴ−Ｂは時分割信号で、例えば、測定間隔５秒の内、計測時間２０ミリ秒だけオンするように設定され、必要な時に必要なセンサを必要な時間だけオンすることで、電源電池ＢＡＴＴ１、ＢＡＴＴ２の消耗を最小限に抑えている。
本実施の形態ではＡ／Ｄ変換回路の基準電圧（Ｖ−Ｒｅｆ）は定電圧回路７Ｂに接続されており、基準電圧（Ｖ−Ｒｅｆ）がセンサ電源電圧に追従するにため、７Ｂの電圧変動誤差によるセンサＢの信号出力誤差は、Ａ／Ｄ変換時に相殺され、センサＢの計測精度が向上する。
なお、本実施の形態では、センサＡの要求電源電圧が高いため、ＢＡＴＴ１、ＢＡＴＴ２を直列使用して、電位（Ｖ−Ｈｉ）を得ているが、低電圧回路７Ａを用いる代わりに昇圧型コンバータ（図示せず）を用いて、この昇圧型コンバータの入力電圧を電位（Ｖ−Ｌｏ）とし、出力電圧がＶ−Ｈｉとなるようにしてセンサ電源制御回路４Ａを構成すればＢＡＴＴ２は不用となり、電源としての電池の削減が可能となる。
以上のように、本発明にかかるガス保安装置のセンサ入出力装置は、回路構成が簡略化でき、低消費電力化により電池の消耗を低く抑え、しかも複数センサの取り込みデータが揃い、高精度な計測が可能となるので、検査有効満了（通常１０年）まで電池交換無しで動作するガスマイコンメータ等に適用可能で、今後、保安機能の向上のため、ガス温度や、排気ガス中のＣＯ濃度等、多数のセンサを駆使してデータ収集が必要になった場合に、きわめて有効に適用できる。
１Ａ、１Ｂ センサ
２ Ａ／Ｄ変換回路
３ センサ入力切替回路
４Ａ、４Ｂ センサ電源制御回路
５ 制御回路
６ 入力補正回路
７Ａ、７Ｂ 低電圧回路
２ Ａ／Ｄ変換回路
３ センサ入力切替回路
４Ａ、４Ｂ センサ電源制御回路
５ 制御回路
６ 入力補正回路
７Ａ、７Ｂ 低電圧回路
Claims (1)
- 要求される電源電圧が異なる複数個のセンサと、前記各センサに対応する複数個のセンサ電源制御回路と、一つのＡ／Ｄ変換回路と、前記センサ電源制御回路の電源電圧を対応する前記各センサーへ供給するための信号を出力する制御回路と、前記信号に連動して前記Ａ／Ｄ変換回路へのセンサ入力信号の切替をするセンサ入力切替回路とを備え、前記Ａ／Ｄ変換回路の基準電圧を前記複数個のセンサ電源制御回路の１つに接続したことを特徴とするガス保安装置のセンサ入出力装置。
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