JPS6362713B2

JPS6362713B2 -

Info

Publication number: JPS6362713B2
Application number: JP55150280A
Authority: JP
Priority date: 1980-10-27
Filing date: 1980-10-27
Publication date: 1988-12-05
Also published as: JPS5773693A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はガスセンサーを内蔵した電子時計に関
する。

近年、都市ガス，LPガス等、多くのガスがエ
ネルギー源として生活の場に入り込んでいる。こ
れらが原因となつてガス爆発、ガス中毒による死
亡事故が多発している。このような事故はガス漏
れを早期に発見すれば防止出来るが、その測定器
は一般に大きく持ち運びに不便である。したがつ
てガス漏れの現場に測定器が未然に存在するとい
うことは不可能に近い。

本発明の目的は電子時計にガスセンサーを内蔵
することにより、小型で、常に携帯することが出
来る空気中のガス濃度測定機能付き電子時計を提
供することにある。

以下、実施例に従つて本発明を詳細に説明す
る。第１図は本発明による実施例のウオツチ外観
図である。１は上段に時刻、下段に検出したガス
濃度を表示する液晶表示装置である。２はガス濃
度を検出するガスセンサー、３はガス濃度があら
かじめ設定した値を超えたら警告する警告音発生
ブザー、４，５，６，７は操作用スイツチであ
る。４はランプスイツチで暗い場所での使用時に
液晶表示装置を照明するときに使用する。７はモ
ードスイツチで、基本モード，時刻修正モード，
警告ガス濃度セツトモードをサイクリツクに選択
する。６はセツトスイツチで、スイツチ５によつ
て選択されたデジツトの数字をセツトすることが
できる。選択デジツトは例えば、２Hzの点滅によ
つて表示する。

第２図は第１図の実施例のムーブメント部分の
側面図である。８は外装ケース、９はガラス、１
０は反射板、１１は二枚のガラスの間に液晶を封
じ込め、ガラスの外側にはそれぞれ偏光板を貼つ
た液晶表示パネル、１２は半導体ガスセンサーを
内蔵したガスセンサーユニツト、１３はガスセン
サーユニツト１２の電極パターンと回路基板１６
の電極パターンとの導通をとる導電ゴム、１４は
操作用ボタン、１５はバネ性のスイツチ端子、こ
れは操作用ボタン１４を押すと回路基板１６の電
極パターンと導通するようになつている。また回
路基板１６へはハンダ付けで固定されている。１
７は電源用電池、１８は発振器の一部としての水
晶振動子ユニツト、この電極端子は回路基板１６
の電極パターンにハンダ付けされている。１９は
MOSICチツプで、回路基板１６に固定され、回
路基板１６の電極パターンとワイヤーボンデイン
グで導通がとられている。２０は液晶パネル１１
の電極と回路基板１６の電極パターンとの導通を
とる導電ゴムである。

第３図は第２図のガスセンサーユニツト１２の
断面図である。２１は筒状部材を形成するの金属
部材、２２は半導体ガスセンサーの電極部を保護
するモールド材、２３は半導体ガスセンサー、２
４は絶縁性、断熱性の基板で、半導体ガスセンサ
ーを固定し、電極パターンを持ち半導体ガスセン
サーとボンデイングで導通をとつている。またこ
の基板は、円形の金属性部材２５に固定されてい
る。金属部材２５は絶縁性基板２６と固定されて
いて、基板２３と２６の金属パターンを導通する
ための配線の穴を持つている。また金属部材２５
は、金属部材２１にカシメによつて固定されてい
る。基板２６には電極パターンがあり第２図の導
電ゴム１３を経由して回路基板１６と導通をとつ
ている。

第４図に半導体ガスセンサーの断面図を示す。
Ｐ形シリコン基板３１にＮ形シリコン層３２を形
成し、さらに抵抗層となるｐ形シリコン層３３を
形成する。３３は電極３６，３８と接続されてお
り、ここに電流を流すことにより熱を発生させ、
ヒータとしての役割をする。これはガスセンサー
の温度を上昇させ、ガス検出の感度を向上させる
ためである。同様にＮ形シリコン層３０を形成
し、さらに抵抗層となるＰ形シリコン層２９を形
成する。Ｐ形シリコン層２９は不純物濃度を低く
コントロールする。不純物濃度が低いと抵抗の温
度係数が大きい。したがつてこの抵抗値を検出す
ることにより、半導体ガスセンサーの温度を測定
することができる。電極３６と３９の間に電流を
流しＰ形シリコン層２９の抵抗値を検出してい
る。２８はSiO₂の絶縁層である。この上に３５
のガスセンサーが形成されている。これは金属酸
化物であり、ガスの濃度により抵抗値が変化する
性質を持つている。これを利用して電極３６と３
７との間に電流を流し、ガスセンサー３５の抵抗
値を検出することによりガス濃度を測定する。２
７は絶縁膜でガスセンサー３５と外部への導通を
とる電極以外の半導体ガスセンサー上面をカバー
している。

第５図は本発明のガスセンサー付き電子時計を
構成する電子回路のブロツク図の一例である。こ
れはマイクロプロセツサーを中心とした回路でシ
ステムのすべての動作はROMに内蔵されたマイ
クロプログラム命令によつてコントロールされ
る。時間基準源としての水晶振動子を用いた発振
器５０で発生した基準信号は分周器で分周されク
ロツク信号制御回路４９に入る。ここで形成され
たクロツクはシステム全体に送られシステムを動
かしている。プログラム・カウンタ４７はROM
４０のアドレスを指定し、そこのデータはインス
トラクシヨン・レジスタ４１に送られる。次にイ
ンストラクシヨン・デコーダ４２に送られたデー
タはデコードされ、命令信号となりシステムをコ
ントロールする。データ・ポインタ４３はRAM
４４のアドレスを指定する。RAM４４は指定さ
れたアドレスのデータの読み出しまたは書き込み
が可能となる。RAMはシステムを動作させるの
に必要なデータを一時蓄積する役目を持つてい
る。すべてのデータはデータ・バス４５を経由し
て伝達され、演算回路４６によつて処理される。
以上述べたマイクロプロセツサーの信号の出入口
としてＩ／Ｏポート４８がある。次にＩ／Ｏポー
ト４８に連絡している外部装置とその動作につい
て述べる。第６図はガス濃度を検出する場合の信
号S₁，S₂，S₃，S₄，S₅のタイミングチヤートであ
る。破線内６２は半導体ガスセンサーである。
ROM４０からのガス濃度測定命令が出される
と、信号S₁は論理レベル「ハイ」になる。（以下
略して「ハイ」、同様に論理レベル「ロー」を
「ロー」と呼ぶ。）これにより定電流発生器５８か
ら温度検出素子６０，ガス濃度測定用センサーと
なるガスセンサー５９に一定の電流が加えられ
る。S₁と同時に信号S₂も「ハイ」になると、電流
を供給する回路となるヒーターコントロール回路
６３によつてヒーター６１には電流が流れ半導体
ガスセンサー６２の温度が上昇する。この温度が
あらかじめ設定したある温度を超えると温度検出
素子６０の両端の電圧は基準電源５７の電圧より
高くなる。これらの電圧はコンパレータ５６で比
較され出力信号S₃は「ロー」となる。この信号は
Ｉ／Ｏポートを経由してマイクロプロセツサー部
で処理され、S₂を「ロー」にする。これによりヒ
ータの電流は切れる。同様に、半導体ガスセンサ
ーの温度が設定温度より下がると、S₃が再び「ハ
イ」となり、S₂も「ハイ」となつて、ヒータに電
流が流れる。このくり返しにより、半導体ガスセ
ンサーの温度を設定値に保つことが出来る。S₃が
「ロー」になるとS₄にはデジタル信号が送られる。
（第６図のS₄は「ハイ」になつているが、これは
デジタル信号が送られていることを示す。）これ
はＤ・Ａ変換器５４で電圧の変化信号に変換され
る。この電圧は最初高くしだいに低くなるように
変化し、ガスセンサー５９の両端の電圧とコンパ
レータ５５で比較される。Ｄ・Ａ変換器５４の電
圧の方が低くなるとS₅は「ロー」となる。ここで
測定は終了し、S₁，S₂，は「ロー」に固定され
る。このときのデジタル信号S₄が測定値となる。
この値はガス濃度値に変換され、液晶表示装置５
２に表示される。またその値があらかじめ設定し
た値を超えた場合は、警告発生装置５１がブザー
音によつて知らせる。これがガス濃度測定の１サ
イクルである。消費電流低減のためこの測定は連
続的に行なわず一定の時間間隔をおいて行なわれ
る。外部よりの操作のためスイツチ５３がある。
以上のガス濃度測定のデータは第５図中枠で囲つ
た電子回路内で処理され、すべてＩ／Ｏポート４
８を経由し、ROM４０に内蔵されるマイクロプ
ログラム命令によつて演算回路４６で処理され
る。

警告機能を時計機能についても同様に電子回路
１００で処理し、ROM４０に内蔵されるマイク
ロプログラム命令によつて演算回路４６で処理さ
れたデータはＩ／Ｏポート４８を経由し、警告発
生装置５１、液晶表示装置５２に表示される。

本実施例では、光学表示手段として液晶表示装
置５２を用い、警告手段として警告装置５１を用
い、ガス濃度センサーの抵抗素子の端子電圧に応
じて濃度を測定する手段としてＤ・Ａ変換器５４
とコンパレータ５５を用い、温度検出素子の端子
電圧にもとづき所定温度に達したことを検出する
手段としてコンパレータ５６を用いた。

以上のように本発明によると、空気中のガス濃
度測定器を時計と共に身に付けておくことが出来
るため、ガス漏れによる事故から常に身を守るこ
とが出来る。また時計用回路とガス濃度測定回路
を兼用することが出来るため小型化が可能で、容
易にガスセンサー付き電子時計が出来る等、安全
面、構造面でその効果は大きい。また濃度測定用
センサーとヒーターと濃度検出素子が半導体で１
体に形成されるので、測定濃度が高く又コンパク
トなガスセンサー機能が達成でき、小型な電子時
計にも簡単に収納できるメリツトを有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子時計の一例、第２図
は実施例の側面説明、第３図は空気中のガス濃度
測定用センサーユニツトの断面図、第４図は半導
体ガスセンサーの断面図、第５図は本発明の電子
時計を構成する電子回路のブロツク図、第６図は
信号S₁，S₂，S₃，S₄，S₅のタイミングチヤート図
である。１……液晶表示パネル、２……空気中のガス濃
度測定用ユニツト、３……警告音発生ブザー、４
……ランプスイツチ、５……セレクトスイツチ、
６……セツトスイツチ、７……モードスイツチ、
８……外装ケース、９……ガラス、１０……反射
板、１１……液晶パネル、１２……空気中のガス
濃度測定用ユニツト、１３……導電ゴム、１４…
…スイツチボタン、１５……スイツチバネ、１６
……回路基板、１７……小型電池、１８……水晶
振動子ユニツト、１９……MOSIC、２０……導
電ゴム、２１……ガスセンサーユニツトケース、
２２……モールド材、２３……半導体ガスセンサ
ー、２４……絶縁基板、２５……金属基板、２６
……絶縁基板、２７……絶縁膜、２８……Ｐ形シ
リコン層、３０……Ｎ形シリコン層、３１……Ｐ
形シリコン基板、３２……Ｎ形シリコン層、３３
……Ｐ形シリコン層、３４……電極、３５……ガ
スセンサー、３６……共通電極、３７……ガスセ
ンサー用電極、３８……ヒーター用電極、３９…
…温度検出素子用電極、４０……ROM、４１…
…インストラクシヨン・レジスタ、４２……イン
ストラクシヨン・デコーダ、４３……データ・ポ
インタ、４４……RAM、４５……データ・バ
ス、４６……演算回路、４７……プログラム・カ
ウンタ、４８……Ｉ／Ｏポート、４９……クロツ
ク信号制御回路、５０……発振器，分周器、５１
……警報発生装置、５２……液晶表示装置、５３
……スイツチ、５４……Ｄ・Ａ変換器、５５……
コンパレータ、５６……コンパレータ、５７……
基準電源、５８……定電流発生器、５９……ガス
センサー、６０……温度検出素子、６１……ヒー
ター、６２……半導体ガスセンサー、６３……ヒ
ーターコントロール回路、S₁……定電流コントロ
ール信号、S₂……ヒーターコントロール信号、S₃
……温度検出信号、S₄……電圧コントロール信
号、S₅……ガス濃度検出信号、１００……電子回
路。

Claims

【特許請求の範囲】

１光学的表示手段５２及び警告発生手段５１を
備えた電子時計において、抵抗素子からなるガス
濃度測定用センサー５９、抵抗素子からなり前記
ガス濃度測定用センサーの近傍で所定温度で発熱
するヒーター６１、抵抗素子からなり前記ヒータ
ー周辺で温度を検出する温度検出素子６０、外部
操作スイツチ５３からの入力にもとづき前記ガス
濃度測定用センサーと温度検出素子に定電流を供
給する定電流発生器５８と前記ヒーターに電流を
供給する回路６３、前記温度検出素子の端子電圧
にもとづき所定温度に達したことを検出する手段
５６，５７、前記検出手段が所定温度に達したこ
とを検出したとき、前記ガス濃度センサーの抵抗
素子の端子電圧に応じて濃度を測定する手段５
４，５５、前記測定手段の出力に応じて前記光学
的表示手段もしくは前記警告手段を作動する電子
回路１００とを備え、前記ヒーターと前記温度検
出素子が同一シリコン基板３１上に形成した半導
体抵抗層２９，３３から形成され、前記ガス濃度
測定用センサーが前記ヒーター用半導体抵抗層上
に形成したガス濃度により抵抗値の変わる金属酸
化物３５から形成され、且つ前記１体に形成され
たヒーターと温度検出素子とガス濃度測定用セン
サーとが時計外気を導く筒状部材２１内に収納し
て１体化し回路基板１６に接続されたことを特徴
とする電子時計。