JPH0564762U - ガス検出装置 - Google Patents
ガス検出装置Info
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- JPH0564762U JPH0564762U JP1396492U JP1396492U JPH0564762U JP H0564762 U JPH0564762 U JP H0564762U JP 1396492 U JP1396492 U JP 1396492U JP 1396492 U JP1396492 U JP 1396492U JP H0564762 U JPH0564762 U JP H0564762U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスセンサの温度依存性を、広範囲にかつ高
精度にサーミスタで補正する。 【構成】 マイクロコンピュータ内に、サーミスタ出力
とガスセンサの抵抗値への補正係数の参照表を用意し、
サーミスタの出力でこの表を参照して補正係数を求め、
ガスセンサの抵抗値に補正係数を乗算して、信号処理す
る。
精度にサーミスタで補正する。 【構成】 マイクロコンピュータ内に、サーミスタ出力
とガスセンサの抵抗値への補正係数の参照表を用意し、
サーミスタの出力でこの表を参照して補正係数を求め、
ガスセンサの抵抗値に補正係数を乗算して、信号処理す
る。
Description
【0001】
この考案は金属酸化物半導体ガスセンサを用いたガス検出装置に関し、特にそ の温度補償に関する。
【0002】
金属酸化物半導体ガスセンサの周囲温度依存性を、サーミスタで補償すること は周知である。ガスセンサには周囲の絶対湿度への依存性があり、日本の気候で は気温と絶対湿度とは相関するので、サーミスタで周囲温度依存性の他にガスセ ンサの絶対湿度依存性も補償することができる。
【0003】 図4にマイクロコンピュータを用いる場合の、温度補償の原理を示す。図にお いて、2はガスセンサ、4は金属酸化物半導体、6はヒータ、RLは負荷抵抗、 RTはサーミスタである。ここでは固定抵抗R1への電圧をAD変換の基準電圧と し、ガスセンサ2の温度依存性を補償する。
【0004】 図5に示すように、ガスセンサ2の温度依存性とサーミスタRTの温度依存性 では、サーミスタRTの方が温度依存性が大きく、これを補うためサーミスタRT に直列あるいは並列に固定抵抗R2を接続し、温度依存性をガスセンサ2とマッ チングさせる。しかしこのようにすると、サーミスタRTの抵抗値が大きい低温 域と、サーミスタRTの抵抗値が小さい高温域とで、抵抗R1への出力の温度依存 性が異なってくる。即ち低温域では抵抗R1への出力に大きな温度依存性が有り 、高温域では温度依存性が小さくなる。このため極端な高温域や低温域ではガス センサ2の温度依存性とサーミスタRTによる温度補償回路側の温度依存性とが マッチングせず、狭い温度範囲でしか正確な温度補償ができなくなる。
【0005】 同様の問題はガスセンサ2の側にもあり、ガスセンサ2の抵抗値が所定の範囲 にないと、サーミスタRTによる温度補償を正確に行うことができない。AD変 換の対象は、負荷抵抗RLへの電圧あるいはセンサ2への電圧である。負荷抵抗 RLへの電圧をVRLとすると、 VRL=(RL×VC)/(RS+RL) (1) となる。ここにRSはセンサ抵抗、VCは回路電圧を現す。センサ抵抗RSの温度 依存性が同じでも、RSが大きい時と小さい時ではVRLに現れる温度依存性は異 なる。このことを図6に示す。RSが小さい場合VRLの温度依存性は小さく、RS が大きい場合VRLの温度依存性は大きい。サーミスタRTで与えることができる 温度依存性の補償曲線は1種類で、RS毎に変化するのではない。すると特定の RSの範囲で正しい補償ができるように、サーミスタRTのB定数や抵抗R1,R2 の値を設定するしかないことになる。このようにするとセンサ抵抗RSが所定の 範囲から外れると、温度補償の精度が低下することになる。例えばガスセンサ2 のばらつきや経時変動等でRSが変化すると、温度補償の精度が低下する。また ガス濃度の高低あるいは空気中かガス中かでセンサ抵抗RSが広範囲に変化する と、温度補償精度が低下する。
【0006】
この考案の課題は、ガスセンサの周囲温度依存性を、広範囲にかつ高精度に補 償することにある。
【0007】
この考案のガス検出装置は、金属酸化物半導体ガスセンサの周囲温度依存性を 、サーミスタで補正するようにしたガス検出装置において、ガスセンサの出力と サーミスタの出力とを、AD変換するための手段と、AD変換したガスセンサの 出力を、ガスセンサの抵抗値または電気伝導度に換算するための手段と、サーミ スタの出力から、ガスセンサの抵抗値または電気伝導度に対する補正係数を求め るための参照表と、参照表で得られた補正係数を、ガスセンサの抵抗値または電 気伝導度に乗算または除算して温度補正済みの信号を得るための手段、とを設け たことを特徴とする。
【0008】
この考案ではサーミスタ出力を基に参照表を探り、該当する補正係数を求めて 、ガスセンサの抵抗値または電気伝導度に乗算あるいは除算して、温度補正済み のセンサ出力とする。補正の対象はガスセンサの電気伝導度または抵抗値とし、 負荷抵抗への出力とはしない。これはガスセンサの温度依存性が同じでも、その 抵抗値により、負荷抵抗への出力では温度依存性が異なるからである。この結果 、例えばサーミスタ出力と補正係数の1次元の参照表で補正を行うことができる 。これに対し負荷抵抗の出力で直接補正すると、サーミスタ出力と負荷抵抗の出 力の2次元の見出しの参照表が必要で、補正に要するメモリが増加する。またガ スセンサ抵抗RSのばらつきの影響を避けるため、補正係数は抵抗値あるいは電 気伝導度に乗算もしくは除算し、足し算や引算は行わない。
【0009】
図1,図2に実施例を示す。図1において、2は金属酸化物半導体ガスセンサ で、4はその金属酸化物半導体、6はヒータである。金属酸化物半導体4には、 例えば酸化第2錫や酸化インジウム、酸化タングステン等を用いれば良い。RL はガスセンサ2の負荷抵抗、RTはサーミスタ、R1はサーミスタRTの負荷抵抗 である。8は電源回路で、その出力VCを電源とする。
【0010】 10は信号処理用のマイクロコンピュータで、12はそのADコンバータ、1 4はセンサ出力VRLをセンサ抵抗RSに変換するためのRS算出回路、16はサー ミスタの出力から補正係数Kを求めるための参照表、18はセンサ抵抗RSに補 正係数Kを乗算するための乗算回路、20は乗算回路18で温度依存性を補正し たセンサ抵抗RS・Kに基づきガスを検出するための信号処理回路である。マイ クロコンピュータ10の規模は例えば4ビットのワンチップマイクロコンピュー タ程度のものが適当で、参照表16は例えばマイクロコンピュータ10内のRO M等で実現する。
【0011】 図2に参照表16の内容を示す。ADコンバータ12はサーミスタ出力VTを AD変換し、次いで図示しない変換回路によりこれを周囲温度Tに変換する。A D変換の精度は8ビットであるので、参照表16では例えば−13.75℃〜+ 50℃までの範囲について0.25℃刻みで参照表を設ける。参照表16の上の 欄は周囲温度Tであり、下の欄には補正係数Kを配置する。そして求めた周囲温 度Tにより補正係数Kを求め、これを乗算回路18でセンサ抵抗RSに乗算して 補正済みの出力RS・Kとする。
【0012】 実施例の動作を示す。ADコンバータ12は、負荷抵抗RLへの出力VRLと固 定抵抗R1への出力VTとをAD変換し、出力VTから周囲の温度Tを求める。参 照表16では周囲の温度Tを基に補正係数Kを求める。一方RS算出回路14で VRLをセンサ抵抗RSに換算し、乗算回路18でセンサ抵抗RSに補正係数Kを乗 算する。このようにして得られた信号RS・Kは周囲温度依存性を補正した信号 であり、これを基に信号処理回路20でガスを検出する。
【0013】 ここでは負荷抵抗RLへの出力VRLをAD変換することとしたが、例えば金属 酸化物半導体4への電圧をAD変換しても良い。また固定抵抗R1への出力VTを AD変換する代わりに、サーミスタRTへの出力をAD変換しても良い。参照表 16を参照する際には、サーミスタの出力VTを一旦周囲温度Tに換算して参照 した。しかしながら参照表16をVTと補正係数Kとの関係を示した参照表とし 、VTで直接参照表16を参照するようにしても良い。またここではセンサ抵抗 RSを用いたが、その逆数のセンサの電気伝導度を用いても良い。さらに乗算回 路18ではセンサ抵抗RSに補正係数Kを乗算したが、補正係数の種類を上記の 逆数とし、乗算回路18では乗算の代わりりに除算を行うようにしても良い。
【0014】 実施例ではセンサ抵抗RSに対して補正係数Kを乗算する。このためVRLに対 し直接補正係数Kを乗算する場合と異なり、参照表は周囲温度Tと補正係数Kの 1次元の参照表でよい。これに対してVRLに対し補正係数を乗算する場合、セン サの温度依存性が同じであってもセンサの抵抗値RSと負荷抵抗RLとの比により VRLの温度係数が異なるので、参照表は周囲温度TとをVRLの2次元の見出しの 参照表が必要となる。このような場合に実施例と同じ補正精度を得ようとすると 、VRLに対する参照表の規模は周囲温度Tに対して8ビットの256点、VRLに 対し8ビットの256点で、データの個数は約65Kとなる。このような参照表 は極めて大規模で、ワンチップマイクロコンピュータのレベルでは達成し難い。
【0015】
【実施例2】 図3にタグ付きの信号処理を用いたマイクロコンピュータ30を示す。なおこ の実施例は他の点では図1の実施例と同等である。図において、32は周囲温度 TSが基準となる温度Tと一致するか否かを検出するための比較回路で、34は 新たな参照表、36はメモリである。
【0016】 図3の実施例の動作を示す。センサ出力VRLとサーミスタ出力VTとをAD変 換すると、これをセンサ抵抗RSと周囲温度TSの対とし、センサ抵抗RSに周囲 温度TSのタグを付けて比較回路32に入力する。比較回路32では基準温度T を記憶し、周囲温度TSが基準温度Tに一致するかどうかを検出する。ここで基 準温度Tとしては、例えば信号処理回路20でセンサ抵抗RSに対する基準値を 定めた時点での周囲温度等を用いる。周囲温度TSが基準温度Tに一致する場合 、参照表34を参照せずにそのままその時点での抵抗値RSをメモリ36に記憶 させる。一方周囲温度TSが基準温度Tと異なる場合には、参照表34を参照す る。ここでの参照表34は図1の参照表16を簡略したもので、周囲温度TSと 基準温度Tとの差△Tと補正係数Kとの関係を記憶させたものである。△Tの範 囲は例えば−10℃〜+10℃程度の20℃程度の範囲とし、これを処理するた めに例えば6ビットの64個の参照データを設ける。この結果参照表34の規模 は、8ビット255個の参照データを記憶した図1の参照表16よりも小規模と なる。参照表34で補正係数Kを求めると、この値をセンサ抵抗RSに乗算しRS ・Kをメモリ36に入力する。メモリ36では基準温度Tを記憶して置き、個別 の測定温度TSは特に記憶せず、必要な個数のセンサ抵抗RSのデータ、例えばR S1〜RSXを測定順に記憶しておく。そして信号処理回路20で適宜これらの信号 を取り出し、ガスを検出する。
【0017】
この考案では、ガスセンサの抵抗値によらず、精密にその周囲温度依存性を補 償できるので、 (1) ガスセンサの抵抗値にばらつきがあっても、温度補償の精度が低下しない 、 (2) ガスセンサの抵抗値が経時的に変動しても、温度補償の精度が低下しない 、 (3) 空気中や低濃度領域から高濃度領域まで広い範囲に渡って、ガスセンサの 周囲温度依存性を補償することができる。
【図1】 実施例のガス検出装置のブロック図
【図2】 図1の実施例で用いた参照表を示す図
【図3】 第2の実施例のガス検出装置の要部ブロッ
ク図
ク図
【図4】 従来例のガス検出装置のブロック図
【図5】 ガスセンサとサーミスタの温度依存性を示
す特性図
す特性図
【図6】 ガスセンサの抵抗値による、VRLの温度依
存性の変化を示す特性図
存性の変化を示す特性図
2 ガスセンサ 4 金属酸化物半導体 6 ヒータ 8 電源回路 10 マイクロコンピュータ 12 ADコンバータ 14 RS算出回路 16 参照表 18 乗算回路 20 信号処理回路 32 比較回路 34 参照表 36 メモリ RL 負荷抵抗 RT サーミスタ R1,R2 抵抗
Claims (1)
- 【請求項1】 金属酸化物半導体ガスセンサの周囲温度
依存性を、サーミスタで補正するようにしたガス検出装
置において、 ガスセンサの出力とサーミスタの出力とを、AD変換す
るための手段と、 AD変換したガスセンサの出力を、ガスセンサの抵抗値
または電気伝導度に換算するための手段と、 サーミスタの出力から、ガスセンサの抵抗値または電気
伝導度に対する補正係数を求めるための参照表と、 参照表で得られた補正係数を、ガスセンサの抵抗値また
は電気伝導度に乗算または除算して温度補正済みの信号
を得るための手段、とを設けたことを特徴とするガス検
出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1992013964U JP2572783Y2 (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | ガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1992013964U JP2572783Y2 (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | ガス検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0564762U true JPH0564762U (ja) | 1993-08-27 |
JP2572783Y2 JP2572783Y2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=11847898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1992013964U Expired - Lifetime JP2572783Y2 (ja) | 1992-02-13 | 1992-02-13 | ガス検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2572783Y2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003065988A (ja) * | 2001-08-23 | 2003-03-05 | New Cosmos Electric Corp | 半導体式検知装置及びその出力算出方法 |
JP2006099570A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Yazaki Corp | 警報器 |
JP2007057267A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Fis Inc | ガス検出装置 |
JP2007057266A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Fis Inc | 温度補償機能付検出装置 |
JP2014046735A (ja) * | 2012-08-30 | 2014-03-17 | Denso Corp | 車両用空調装置 |
JP2016161542A (ja) * | 2015-03-05 | 2016-09-05 | いすゞ自動車株式会社 | センサ |
-
1992
- 1992-02-13 JP JP1992013964U patent/JP2572783Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2007057266A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Fis Inc | 温度補償機能付検出装置 |
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WO2016140215A1 (ja) * | 2015-03-05 | 2016-09-09 | いすゞ自動車株式会社 | センサ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2572783Y2 (ja) | 1998-05-25 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |