JPH0213966Y2 - - Google Patents
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- JPH0213966Y2 JPH0213966Y2 JP18433482U JP18433482U JPH0213966Y2 JP H0213966 Y2 JPH0213966 Y2 JP H0213966Y2 JP 18433482 U JP18433482 U JP 18433482U JP 18433482 U JP18433482 U JP 18433482U JP H0213966 Y2 JPH0213966 Y2 JP H0213966Y2
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案は、半導体ガスセンサの抵抗値変化に
応じて、直列抵抗体の抵抗値が変化するようにし
たセンサ回路に関するものである。[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a sensor circuit in which the resistance value of a series resistor changes in response to a change in the resistance value of a semiconductor gas sensor.
第１図は抵抗値の変化を利用してガスを検知す
るセンサ回路の基本回路構成を示す。 FIG. 1 shows the basic circuit configuration of a sensor circuit that detects gas using changes in resistance.
第１図において、Ｓはガス吸着により抵抗値Ｒ
が変化する半導体ガスセンサ、RSは直列抵抗体、
Ｅは印加電圧、Ｖは出力電圧である。 In Figure 1, S is the resistance value R due to gas adsorption.
Semiconductor gas sensor that changes, R S is a series resistor,
E is the applied voltage and V is the output voltage.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be explained.
直列抵抗体RSはその抵抗値は一定であるが、
半導体ガスセンサＳは検知対象の状態に応じその
抵抗値Ｒを変化するので、出力電圧Ｖの変化から
検知対象の変化を検出することができる。ところ
が、使用目的により半導体ガスセンサＳの抵抗値
Ｒの変化に応じて直列抵抗体RSの値も変化させ
たい場合がある。以下、その理由について述べ
る。 The resistance value of the series resistor R S is constant, but
Since the semiconductor gas sensor S changes its resistance value R depending on the state of the detection target, a change in the detection target can be detected from a change in the output voltage V. However, depending on the purpose of use, it may be desirable to change the value of the series resistor R S in accordance with the change in the resistance value R of the semiconductor gas sensor S. The reason for this will be explained below.
一般に、半導体ガスセンサＳは300〜400℃の高
温で使用されるのが通例であり、いかなる温度で
使用されているかはガスセンサの性能を大きく支
配する。 Generally, the semiconductor gas sensor S is usually used at a high temperature of 300 to 400° C., and the temperature at which it is used largely controls the performance of the gas sensor.
ところで、半導体ガスセンサＳは使用される時
間の大部分がガス待ち状態、すなわち、対象ガス
が存在しない状態で過すため、このガス待ち状態
の温度が半導体ガスセンサＳの感度などの長期的
な安定性を決定する。特に、温度が高過ぎると、
ガスセンサ抵抗値Ｒの経時的な低下をもたらし、
長期性能保証を難しくするので、ガス待ち状態で
のガスセンサ温度を設計上決められた値より上げ
ない配慮が重要となる。一方、ガスに対する半導
体ガスセンサＳの感度（抵抗変化率）は温度に大
きく依存し、通常はガス待ち状態の温度に比べて
十分高い必要がある。 By the way, since the semiconductor gas sensor S spends most of its time in a gas waiting state, that is, in a state where no target gas is present, the temperature in this gas waiting state affects the long-term stability of the semiconductor gas sensor S, such as its sensitivity. decide. Especially if the temperature is too high,
causing a decrease in the gas sensor resistance value R over time,
Since this makes it difficult to guarantee long-term performance, it is important to ensure that the gas sensor temperature does not rise above the design value while waiting for gas. On the other hand, the sensitivity (resistance change rate) of the semiconductor gas sensor S to gas largely depends on temperature, and usually needs to be sufficiently higher than the temperature in the gas waiting state.
以上のような２つの要請により、半導体ガスセ
ンサの一般的な加熱方法としては、第２図のよう
な２系統の電気的加熱方法がとられている。 Due to the above two demands, a two-system electrical heating method as shown in FIG. 2 is used as a general heating method for semiconductor gas sensors.
第２図において、ESは電源電圧、EHはヒータ
電圧、Ｈはヒータ、Ｓは半導体ガスセンサ、RS
は直列抵抗体、Ｖは出力電圧である。 In Figure 2, E S is the power supply voltage, E H is the heater voltage, H is the heater, S is the semiconductor gas sensor, and R S
is a series resistor, and V is the output voltage.
この構成においては、(a)ヒータＨをヒータ電圧
EHにより加熱するものと、(b)電源電圧ESによつ
て半導体ガスセンサＳを流れる電流のジユール発
熱によるもの、の２系統の加熱が行われる。(a)の
加熱は半導体ガスセンサＳの抵抗によらず一定で
あるが、(b)の加熱は雰囲気に検知対象ガスがある
場合、半導体ガスセンサＳの抵抗値が低下し、ジ
ユール発熱量が増すため増加する。 In this configuration, (a) the heater H is set to the heater voltage
Two systems of heating are performed: (b) heating by E H , and (b) heating by Joule heating of the current flowing through the semiconductor gas sensor S by the power supply voltage E S. The heating in (a) is constant regardless of the resistance of the semiconductor gas sensor S, but the heating in (b) is because when there is a gas to be detected in the atmosphere, the resistance value of the semiconductor gas sensor S decreases and the Joule calorific value increases. To increase.
上記第２図の構成によれば、ガス待ち状態では
一定温度を越えず、ガス雰囲気では比較的高温に
なるということが達成されるので、半導体ガスセ
ンサＳはガス警報器として実用化されている。 According to the configuration shown in FIG. 2, the semiconductor gas sensor S is put into practical use as a gas alarm because the temperature does not exceed a certain level in the gas waiting state and reaches a relatively high temperature in the gas atmosphere.
ところが、警報器の普及に伴い、業務用の厨房
など燃焼排ガスや高温度の水蒸気のような検知目
的以外のガスが、微量ではあるが常時存在する環
境が使用環境として増加しつつあり、そのような
環境ではガス待ち状態において微量雰囲気ガスに
よる半導体ガスセンサＳの抵抗値の低下が起り、
ジユール発熱が増加し、結局、センサ温度が制限
された範囲を超えて上昇して経時的に半導体ガス
センサＳの感度変化（鋭敏化）がおこる。 However, with the spread of alarms, the number of environments in which they are used is increasing, such as in commercial kitchens, where gases other than those intended for detection, such as combustion exhaust gas and high-temperature water vapor, are constantly present, albeit in small amounts. In such an environment, the resistance value of the semiconductor gas sensor S decreases due to a small amount of atmospheric gas while waiting for gas.
As a result, the sensor temperature increases beyond the limited range, and the sensitivity of the semiconductor gas sensor S changes (sensitization) over time.
このような感度の鋭敏化を避けるうえで、直列
抵抗体RSの値を大きくすることによつてジユー
ル発熱を抑えることが一つの有効な方法である
が、直列抵抗体RSが固定であれば、雰囲気の検
知対象ガス濃度が検知すべき十分な濃度になつて
も直列抵抗体RSの抵抗値が大きな値であるため、
ジユール発熱が小さく温度が低く押えられ、必要
なガス感度が得られ難くなる。したがつて、ガス
待ち状態では直列抵抗体RSの値を適当に大きく
し、検知すべきガス雰囲気中では適当に小さくす
ることが、排ガスなどの微量ガスが含まれる雰囲
気中での長期安定性と高感度性との両者を同時に
満足させるうえで必要な条件となる。 One effective way to avoid such increased sensitivity is to suppress Joule heat generation by increasing the value of the series resistor R S , but even if the series resistor R S is fixed, For example, even if the concentration of the gas to be detected in the atmosphere reaches a sufficient concentration to be detected, the resistance value of the series resistor R S is still large.
Due to the small Joule heat generation, the temperature is kept low, making it difficult to obtain the necessary gas sensitivity. Therefore, in order to maintain long-term stability in an atmosphere containing trace gases such as exhaust gas, it is important to appropriately increase the value of the series resistor R S in the gas waiting state and to appropriately decrease it in the gas atmosphere to be detected. This is a necessary condition to simultaneously satisfy both the requirements of high sensitivity and high sensitivity.
この考案は、上記の点にかんがみなされたもの
で、ツエナーダイオードを用いることにより、セ
ンサ抵抗値が決められたある値以上では、直列抵
抗体の抵抗値が一定値であり、その決められた値
以下では、センサ抵抗値に対し、ほぼ直線的に減
少するようなセンサ回路を提供することを目的と
する。以下、この考案について説明する。 This idea was developed in consideration of the above points, and by using a Zener diode, when the sensor resistance value exceeds a certain value, the resistance value of the series resistor is a constant value, and the resistance value of the series resistor is a constant value. The purpose of the following is to provide a sensor circuit in which the sensor resistance value decreases approximately linearly. This idea will be explained below.
第３図はこの考案の一実施例を示すもので、
R1，R2，R3は固定抵抗器、DZはツエナーダイオ
ードで、そのツエナー電圧はVZである。Ｅは印
加電圧であり、これらで等価的に第１図、第２図
の直列抵抗体RSを構成している。そして、便宜
上固定抵抗器R1を直列抵抗体という。その他は
第１図と同じである。固定抵抗器R2はツエナー
ダイオードDZと直列接続され、このツエナーダ
イオードDZと固定抵抗体R2の直列接続体が直列
抵抗体R1と並列に接続され、また、固定抵抗器
R3が直列抵抗体R1と、固定抵抗器R2とツエナー
ダイオードDZの直列接続体との並列接続体に、
直列接続されている。なお、当然のことながら、
各抵抗器の抵抗値はR1≠０、R2≠∞、R3≠∞で
ある。 Figure 3 shows an example of this invention.
R 1 , R 2 , R 3 are fixed resistors, D Z is a Zener diode, and its Zener voltage is V Z. E is an applied voltage, which equivalently constitutes the series resistor R S shown in FIGS. 1 and 2. For convenience, the fixed resistor R1 is referred to as a series resistor. Other details are the same as in Figure 1. The fixed resistor R 2 is connected in series with the Zener diode D Z , and the series connection body of this Zener diode D Z and the fixed resistor R 2 is connected in parallel with the series resistor R 1 .
R 3 is a parallel connection body of a series resistor R 1 , a fixed resistor R 2 and a series connection body of a Zener diode D Z ,
connected in series. Furthermore, as a matter of course,
The resistance values of each resistor are R 1 ≠0, R 2 ≠∞, and R 3 ≠∞.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be explained.
第３図の回路において、実効的な直列抵抗RS
は第４図の等価回路で表すことができ、
Ｒ S＝Ｖ／Ｉ ……(1)
ここで、Ｉは半導体ガスセンサＳを流れる電流
である。第３図により、Ｉ，Ｖを解いて第(1)式に
代入すれば、
Ｒ S＝aR＋ｂ ……(2)
ただし、ａ≧０、ｂ≧０
ここで、ａ，ｂは下記の式で表される。 In the circuit shown in Figure 3, the effective series resistance R S
can be expressed by the equivalent circuit shown in FIG. 4, where R S =V/I (1) where I is the current flowing through the semiconductor gas sensor S. According to Figure 3, if I and V are solved and substituted into equation (1), R S =aR+b...(2) However, a≧0, b≧0 Here, a, b are the following equations. expressed.
RC＝（Ｅ／VZ−１）R1−R3とおいて、
Ｒ＜RCのとき
ａ＝γ・VZ／Ｅ−γ・VZ （3.1）
ｂ＝（R′＋R3）Ｅ／Ｅ−γ・VZ （3.2）
ここで、R2≠０のとき
R′＝１／１／R1＋１／R2，γ＝R′／R2
R2＝０のとき
R′＝０、γ＝１
Ｒ＞RCのとき
ａ＝０ （4.1）
ｂ＝R1＋R3 （4.2）
第(2)式より実効的な直列抵抗Ｒ Sは、センサ抵
抗値ＲがRCより大きな値の時には一定値をとり、
ＲがRCより小さい時にはＲの減少とともに直線
的に減少することがわかる。そして、ａ，ｂの値
は固定抵抗器R2，R3の抵抗値とツエナーダイオ
ードDZのツエナー電圧VZを適当に選ぶことによ
つて任意に決めることができる。この場合、直列
抵抗体R1の値も変えてよいことはもちろんであ
る。 R C = (E/V Z -1) R 1 - R 3 , and when R < R C , a=γ・V Z /E−γ・V Z (3.1) b=(R′+R 3 )E /E−γ・V Z (3.2) Here, when R 2 ≠ 0, R′=1/1/R 1 +1/R 2 , γ=R′/R 2 When R 2 =0, R′=0 , γ=1 When R>R C , a=0 (4.1) b=R 1 + R 3 (4.2) From equation (2), the effective series resistance R S is the value when the sensor resistance value R is larger than R C takes a constant value when ,
It can be seen that when R is smaller than R C , it decreases linearly as R decreases. The values of a and b can be arbitrarily determined by appropriately selecting the resistance values of the fixed resistors R 2 and R 3 and the Zener voltage V Z of the Zener diode D Z. In this case, it goes without saying that the value of the series resistor R1 may also be changed.
第５図、第６図はこの考案の他の実施例をそれ
ぞれ示す図である。 FIGS. 5 and 6 are diagrams showing other embodiments of this invention, respectively.
第５図においては、印加電圧Ｅを交流とし１対
のツエナーダイオードDZ1とDZ2とを直列に接続
した直列体に固定抵抗器R2を直列に接続する。
この１対のツエナーダイオードDZ1，DZ2および
固定抵抗器R2の直列接続体は直列抵抗体R1に並
列に接続され、さらに、この１対のツエナーダイ
オードDZ1，DZ2および固定抵抗器R2の直列接続
体と、直列抵抗体R1の並列接続体に固定抵抗器
R2が直列に接続されている。この実施例では、
印加電圧が交流である点が第３図に示す実施例と
異なるが、作用効果はほぼ同じとなる。 In FIG. 5, the applied voltage E is set to alternating current, and a fixed resistor R 2 is connected in series to a series body in which a pair of Zener diodes D Z1 and D Z2 are connected in series.
This pair of Zener diodes D Z1 , D Z2 and the fixed resistor R 2 connected in series are connected in parallel to the series resistor R 1 , and the pair of Zener diodes D Z1 , D Z2 and the fixed resistor are connected in parallel to the series resistor R 1 . Fixed resistor in series connection body of R 2 and parallel connection body of series resistor R 1
R 2 are connected in series. In this example,
Although this embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 3 in that the applied voltage is alternating current, the effects are almost the same.
第６図に示す実施例はツエナーダイオードDZ
が１個である点で、第５図に示す実施例と異なる
が、他は第５図と同一である。すなわち、第５図
の実施例は交流の印加電圧Ｅの全波を使用するの
に対し、第６図のそれは交流の印加電圧Ｅの半波
を使用している。 The embodiment shown in Fig. 6 is a Zener diode D Z
This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 5 in that there is only one, but the rest is the same as that of FIG. That is, while the embodiment shown in FIG. 5 uses a full wave of the AC applied voltage E, the embodiment shown in FIG. 6 uses a half wave of the AC applied voltage E.
なお、上記実施例の半導体ガスセンサ回路にお
いて、出力を取り出すための端子について説明す
ると、半導体ガスセンサＳと直列抵抗体R1との
接続点をＡ、直列抵抗体R1、固定抵抗器R2、固
定抵抗器R3の接続点をＢ、固定抵抗器R3と印加
電圧Ｅの接続点をＣ、ツエナーダイオードDZと
固定抵抗器R2の接続点またはツエナーダイオー
ドDZ2と固定抵抗器R2の接続点をＤとして、これ
らのうち接続点ＡとＣを基本とするが、その他の
うち任意の２点、すなわち、ＡとＢ、ＢとＣ、Ｂ
とＤのいずれの組み合わせでも出力端子とするこ
とができる。 In addition, in the semiconductor gas sensor circuit of the above embodiment, to explain the terminals for taking out the output, the connection point between the semiconductor gas sensor S and the series resistor R 1 is A, the series resistor R 1 is fixed, the fixed resistor R 2 is fixed. The connection point of resistor R 3 is B, the connection point of fixed resistor R 3 and applied voltage E is C, the connection point of Zener diode D Z and fixed resistor R 2 or the connection point of Zener diode D Z2 and fixed resistor R 2 . The connection point is D, and the connection points A and C are the basic connection points, but any two other points, namely A and B, B and C, and B
Any combination of and D can be used as an output terminal.
以上詳細に説明したように、この考案は、
検知対象の状態に応じて抵抗値が変化する半導
体ガスセンサと、この半導体ガスセンサと直列に
接続された直列低抗体と、この直列抵抗体に並列
に接続されたツエナーダイオードと第１の固定抵
抗器との直列接続体と、直列抵抗体とこの直列接
続体との並列接続体に直列に接続された第２の固
定抵抗器と、半導体ガスセンサの一端と第２の固
定抵抗器の一端との間に電圧を印加する電源と、
直列抵抗体、第１、第２の固定抵抗器の各両端の
うち任意の２点に接続された出力端子とからなる
構成を採用したので、半導体ガスセンサの待ち状
態では実効的な直列抵抗を十分に大きな値にし、
半導体ガスセンサの抵抗値が一定値より小さい動
作状態では実効的な直列抵抗を線形に減少させる
ことができる。したがつて、半導体ガスセンサを
用いたセンサ回路に用いて、きわめて有効である
利点を有する。 As explained in detail above, this invention consists of a semiconductor gas sensor whose resistance value changes depending on the state of the detection target, a series low antibody connected in series with this semiconductor gas sensor, and a series resistor connected in parallel with this series resistor. a series connection body of the Zener diode and the first fixed resistor; a second fixed resistor connected in series to the parallel connection body of the series resistance body and the series connection body; and one end of the semiconductor gas sensor. a power source that applies a voltage between one end of the second fixed resistor;
Since we adopted a configuration consisting of a series resistor and an output terminal connected to any two points of each end of the first and second fixed resistors, the effective series resistance is sufficient when the semiconductor gas sensor is in the standby state. to a large value,
In an operating state where the resistance value of the semiconductor gas sensor is smaller than a certain value, the effective series resistance can be reduced linearly. Therefore, it has the advantage of being extremely effective when used in a sensor circuit using a semiconductor gas sensor.
第１図は従来の半導体ガスセンサを使用したセ
ンサ回路の基本回路構成を示す図、第２図は半導
体ガスセンサの一般的な加熱の構成を示す回路
図、第３図はこの考案の一実施例を示す回路図、
第４図は、第３図の等価回路を示す図、第５図、
第６図はこの考案の他の実施例を示す回路図であ
る。
図中、Ｓは半導体ガスセンサ、R1は直列抵抗
体、R2，R3は固定抵抗器、Ｒは半導体ガスセン
サの抵抗値、DZ，DZ1，DZ2はツエナーダオード、
Ｉは半導体ガスセンサを流れる電流、Ｅは印加電
圧、Ｖは出力電圧である。
Figure 1 is a diagram showing the basic circuit configuration of a sensor circuit using a conventional semiconductor gas sensor, Figure 2 is a circuit diagram showing a general heating configuration of a semiconductor gas sensor, and Figure 3 is an example of an embodiment of this invention. Schematic diagram shown,
FIG. 4 is a diagram showing the equivalent circuit of FIG. 3, FIG.
FIG. 6 is a circuit diagram showing another embodiment of this invention. In the figure, S is a semiconductor gas sensor, R 1 is a series resistor, R 2 and R 3 are fixed resistors, R is the resistance value of the semiconductor gas sensor, D Z , D Z1 , and D Z2 are Zener diode,
I is the current flowing through the semiconductor gas sensor, E is the applied voltage, and V is the output voltage.
Claims (1)
体ガスセンサと、この半導体ガスセンサと直列に
接続された直列低抗体と、この直列抵抗体に並列
に接続されたツエナーダイオードと第１の固定抵
抗器との直列接続体と、前記直列抵抗体とこの直
列接続体との並列接続体に直列に接続された第２
の固定抵抗器と、前記半導体ガスセンサの一端と
前記第２の固定抵抗器の一端との間に電圧を印加
する電源と、前記直列抵抗体、第１、第２の固定
抵抗器の各両端のうち任意の２点に接続された出
力端子とからなることを特徴とするセンサ回路。 A semiconductor gas sensor whose resistance value changes depending on the state of the detection target, a series low antibody connected in series with the semiconductor gas sensor, a Zener diode and a first fixed resistor connected in parallel to the series resistor. a series connected body, and a second series connected body connected in series to the parallel connected body of the series resistor and this series connected body.
a fixed resistor; a power source for applying a voltage between one end of the semiconductor gas sensor and one end of the second fixed resistor; A sensor circuit comprising: an output terminal connected to any two points among the output terminals.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18433482U JPS5989214U (en) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | sensor circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18433482U JPS5989214U (en) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | sensor circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5989214U JPS5989214U (en) | 1984-06-16 |
| JPH0213966Y2 true JPH0213966Y2 (en) | 1990-04-17 |
Family
ID=30398713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18433482U Granted JPS5989214U (en) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | sensor circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5989214U (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60239675A (en) * | 1984-05-15 | 1985-11-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Sensor circuit |
-
1982
- 1982-12-07 JP JP18433482U patent/JPS5989214U/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5989214U (en) | 1984-06-16 |
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