JP5158067B2 - Liquid concentration measurement device - Google Patents

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Description

本発明は、アルコール濃度などを測定する液体用濃度測定装置に関する。   The present invention relates to a liquid concentration measuring device for measuring alcohol concentration and the like.

内燃機関の燃料として、低公害なアルコール混合ガソリンが注目されている。このアルコール混合ガソリンが最適な空燃比となるように制御するため、混合ガソリン中のアルコールの含有量、すなわちアルコール濃度を測定することが重要となってくる。   Low-pollution alcohol-mixed gasoline has attracted attention as a fuel for internal combustion engines. In order to control the alcohol-mixed gasoline so as to have an optimum air-fuel ratio, it is important to measure the alcohol content in the mixed gasoline, that is, the alcohol concentration.

このようなアルコール濃度を精度よく測定するためには、変化比率の比較的高い物理定数を用いることが望ましい。そのため、従来、比誘電率の変化を検出する方法が開示されている。例えば、比誘電率は静電容量の変化から求められるため、一対の電極を対向配置して静電容量を測定する液体用濃度計が提案されている(例えば、特許文献1参照)。ここに開示される液体用濃度計は、制御回路により一定周期で切り換えられる切換スイッチを介して濃度センサの充放電を繰り返し、測定対象となる流体の濃度に比例した出力電圧を得るものである。   In order to accurately measure such alcohol concentration, it is desirable to use a physical constant having a relatively high change ratio. Therefore, conventionally, a method for detecting a change in relative permittivity has been disclosed. For example, since the relative permittivity is obtained from a change in capacitance, a liquid concentration meter that measures capacitance by arranging a pair of electrodes facing each other has been proposed (for example, see Patent Document 1). The liquid concentration meter disclosed herein repeatedly charges and discharges the concentration sensor via a changeover switch that is switched at a constant period by a control circuit, and obtains an output voltage proportional to the concentration of the fluid to be measured.

特開平6−3313号公報JP-A-6-3313

しかしながら、一対の電極を対向配置して静電容量を求める場合、不純物が多いと、すなわちガソリンが粗悪であると、当該電極間の抵抗(以下「リーク抵抗」という)が比較的小さくなってしまうという問題がある。すなわち、不純物の含まれないガソリンであれば絶縁状態(リーク抵抗が無限大)となって電極間の導電率はほぼ「0」となるのであるが、不純物が多くなると、導電率が比較的大きくなってしまう。   However, when the capacitance is obtained by arranging a pair of electrodes facing each other, if there are many impurities, that is, if gasoline is inferior, resistance between the electrodes (hereinafter referred to as “leak resistance”) becomes relatively small. There is a problem. In other words, gasoline that does not contain impurities is in an insulated state (leak resistance is infinite) and the conductivity between the electrodes is almost “0”. However, when the impurities increase, the conductivity becomes relatively large. turn into.

そのため、精度よくアルコール濃度を測定するためには、リーク抵抗の影響を排除する測定装置が必要になってくる。この点、上記特許文献1に記載の液体用濃度計では、リーク抵抗の影響を受けてしまい、アルコール濃度を精度よく測定することが困難となるおそれがある。   Therefore, in order to accurately measure the alcohol concentration, a measuring device that eliminates the influence of leakage resistance is required. In this regard, the liquid concentration meter described in Patent Document 1 is affected by leakage resistance, and it may be difficult to accurately measure the alcohol concentration.

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、液体の濃度を測定するにあたり、検知電極の間に生じるリーク抵抗の影響を排除可能な液体用濃度測定装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a liquid concentration measuring apparatus capable of eliminating the influence of leakage resistance generated between detection electrodes when measuring the liquid concentration. Is to provide.

請求項1に記載の発明では、スイッチ手段にて、検知電極の充電および放電を切り換える。このスイッチ手段は、動作信号出力手段により、所定周期で切り換えられる。このスイッチ手段の動作に応じて、検知電極を充電するための電圧が発生する。これにより、検知電極は、所定周期で充放電を繰り返すことになる。このとき、測定値出力手段によって、検知電極の静電容量に応じた電圧が測定値として出力される。   According to the first aspect of the present invention, charging and discharging of the detection electrode are switched by the switch means. The switch means is switched at a predetermined cycle by the operation signal output means. A voltage for charging the detection electrode is generated in accordance with the operation of the switch means. Thereby, a detection electrode repeats charging / discharging with a predetermined period. At this time, the measurement value output means outputs a voltage corresponding to the capacitance of the detection electrode as a measurement value.

ここで特に、本発明では、第1のデューティ比でスイッチ手段を切り換えるための第1デューティ比の動作信号、および、第2のデューティ比でスイッチ手段を切り換えるための第2デューティ比の動作信号を出力するようにした。そして、測定値出力手段によって第1デューティ比による第1測定値および第2デューティ比による第2測定値が出力されると、演算手段によって、第1測定値に第2デューティ比を乗じたものと、第2測定値に第1デューティ比を乗じたものとの差分が演算される。   In particular, in the present invention, an operation signal having a first duty ratio for switching the switch means at the first duty ratio and an operation signal having a second duty ratio for switching the switch means at the second duty ratio are provided. Output it. When the measurement value output means outputs the first measurement value based on the first duty ratio and the second measurement value based on the second duty ratio, the calculation means multiplies the first measurement value by the second duty ratio. The difference from the second measurement value multiplied by the first duty ratio is calculated.

リーク抵抗をRpとした場合、測定値としての電圧の計算式には、(1/Rp)を含む定数項が表れる。そのため、リーク抵抗Rpが小さくなると、その影響が比較的大きくなって、測定値がばらつくことになる。   When the leak resistance is Rp, a constant term including (1 / Rp) appears in the calculation formula of the voltage as the measurement value. Therefore, when the leak resistance Rp is reduced, the influence becomes relatively large, and the measured value varies.

これに対し、本発明では、第1デューティ比による第1測定値および第2デューティ比による第2測定値を出力する。第1デューティ比をd1とし、第2デューティ比をd2とすると、第1測定値にはd1(1/Rp)の項が含まれ、第2測定値にはd2(1/Rp)の項が含まれる。そこで本発明では、第1測定値に第2デューティ比(d2)を乗じたものと、第2測定値に第1デューティ比(d1)を乗じたものとの差分をとる。これにより、(1/Rp)を含む定数項を消去することができ、リーク抵抗の影響を排除することができる。   On the other hand, in the present invention, the first measurement value based on the first duty ratio and the second measurement value based on the second duty ratio are output. Assuming that the first duty ratio is d1 and the second duty ratio is d2, the first measurement value includes the term d1 (1 / Rp), and the second measurement value includes the term d2 (1 / Rp). included. Therefore, in the present invention, a difference between a value obtained by multiplying the first measured value by the second duty ratio (d2) and a value obtained by multiplying the second measured value by the first duty ratio (d1) is taken. Thereby, the constant term including (1 / Rp) can be erased, and the influence of the leakage resistance can be eliminated.

請求項2では、基準電圧生成手段が基準電圧を生成する。この基準電圧に対し、第1測定値および第2測定値が、AC結合手段によって、AC結合される。AC結合自体は、交流結合とも呼ばれ、当業者にとっては周知の技術である。また、基準電圧に対してAC結合された第1測定値および第2測定値が、増幅手段によって、増幅される。このようにすれば、測定値の変動が基準電圧を中心とするものとなり、測定可能範囲での測定値の増幅に寄与する。   According to a second aspect of the present invention, the reference voltage generating means generates a reference voltage. With respect to this reference voltage, the first measurement value and the second measurement value are AC coupled by the AC coupling means. AC coupling itself is also called AC coupling, and is a technique well known to those skilled in the art. Further, the first measurement value and the second measurement value AC-coupled to the reference voltage are amplified by the amplifying means. In this way, the fluctuation of the measured value becomes centered on the reference voltage, which contributes to the amplification of the measured value in the measurable range.

ところで、AC結合手段は、コンデンサと抵抗器とを用いて構成されるのが一般的である。このとき、コンデンサの電荷量が調整されると、測定値の変動が基準電圧を中心とするものとなる。しかしながら、AC結合手段を構成する抵抗器の抵抗値の大きさによっては電荷のチャージに要する時間が長くなり、測定値の変動が基準電圧を中心とするものとなるまでに、数秒から数十秒かかる場合がある。   Incidentally, the AC coupling means is generally configured using a capacitor and a resistor. At this time, when the charge amount of the capacitor is adjusted, the variation in the measured value becomes centered on the reference voltage. However, depending on the resistance value of the resistor constituting the AC coupling means, the time required for charging becomes long, and it takes several seconds to several tens of seconds until the fluctuation of the measured value becomes centered on the reference voltage. It may take such a case.

そこで、請求項3に示すように、AC結合手段を構成するコンデンサの電荷量の調整に要する時間を切替可能な電荷量調整時間切替手段を備えていることが好ましい。具体的には、AC結合手段の抵抗器と並列に、スイッチング素子および抵抗値の小さな抵抗器を配置することが考えられる。なお、スイッチング素子のオン/オフは例えばマイコンにて制御することが例示される。この意味で「電荷量調整時間切替手段」には、マイコン等の制御部が含まれることとしてもよい。ここで、スイッチング素子をオンとすれば、抵抗値の小さな抵抗器を介し、コンデンサへの短時間のチャージ(電荷量調整)が可能となる。その結果、測定値の変動が即座に基準電圧を中心とするものとなる。実際、抵抗器の選択などにもよるが、100ms以下の期間(例えば10ms、20msの期間)で、測定値を基準電圧中心のものにすることができる。   In view of this, it is preferable to provide charge amount adjustment time switching means capable of switching the time required for adjusting the charge amount of the capacitor constituting the AC coupling means. Specifically, it is conceivable to arrange a switching element and a resistor having a small resistance value in parallel with the resistor of the AC coupling means. The switching element is turned on / off by, for example, a microcomputer. In this sense, the “charge amount adjustment time switching means” may include a control unit such as a microcomputer. Here, when the switching element is turned on, the capacitor can be charged (charge amount adjustment) in a short time via a resistor having a small resistance value. As a result, the fluctuation of the measured value immediately becomes centered on the reference voltage. Actually, although depending on the selection of the resistor, the measured value can be centered on the reference voltage in a period of 100 ms or less (for example, a period of 10 ms or 20 ms).

このとき、請求項4に示すように、定期的に、コンデンサの電荷量の調整に要する時間を切り替えることが例示される。上述したように本発明では、第1測定値および第2測定値に基づく差分を取ることを特徴にしている。ここで、第1デューティ比の動作信号が出力された時点から、第2デューティ比の動作信号が出力され、再び第1デューティ比の動作信号が出力される時点までを、1サイクルとする。この場合、例えば4サイクルの期間に得られる第1および第2測定値の平均を用いて差分を取ることが考えられる。とすると、「定期的に」を、ここでいう4サイクル毎に、とすることが考えられる。また、1サイクル毎に、としてもよい。あるいは、第1および第2動作信号の切り換えタイミング毎に(0.5サイクル毎に)、としてもよい。このようにすれば、タンクの形状等から途中で燃料中の導電率が変化するという事態が起きたとしても、適切に濃度を測定することができる。   At this time, as shown in claim 4, the time required for adjusting the charge amount of the capacitor is periodically switched. As described above, the present invention is characterized by taking a difference based on the first measurement value and the second measurement value. Here, one cycle is from the time when the operation signal having the first duty ratio is output to the time when the operation signal having the second duty ratio is output and the operation signal having the first duty ratio is output again. In this case, for example, it is conceivable to take a difference by using an average of the first and second measurement values obtained during a period of 4 cycles. Then, “periodically” can be considered to be every 4 cycles here. Alternatively, it may be performed every cycle. Alternatively, it may be performed at every switching timing of the first and second operation signals (every 0.5 cycle). In this way, the concentration can be appropriately measured even if the electrical conductivity in the fuel changes midway due to the shape of the tank or the like.

また、エンジン始動時には、なるべく早い段階で、燃料中のアルコール濃度を知りたいという要望がある。エンジン始動時の空燃比等を適切に制御するためである。そこで、請求項5に示すように、エンジン始動前のイグニッションスイッチがオンされた時に、コンデンサの電荷量の調整に要する時間を切り替えることが例示される。このようにすれば、エンジン始動後の早い段階で(例えば始動から10ms、20msのうちに)、測定を開始することができる。   There is also a desire to know the alcohol concentration in the fuel as early as possible when starting the engine. This is to appropriately control the air-fuel ratio at the time of engine start. Therefore, as shown in claim 5, when the ignition switch before starting the engine is turned on, the time required for adjusting the charge amount of the capacitor is exemplified. In this way, measurement can be started at an early stage after the engine is started (for example, within 10 ms and 20 ms from the start).

ところで、測定値の変動が基準電圧を中心とするものになるまでは、測定値が測定可能範囲を越えてしまう虞がある。そこで、請求項6に示すように、動作信号出力手段が、上述の電荷量調整時間切替手段によって切り替えられる調整期間に合わせて、第1デューティ比および第2デューティ比の中間のデューティ比である第3デューティ比の動作信号を出力するようにしてもよい。第1デューティ比および第2デューティ比では、所定電圧を基準として上下に測定値が現れるため、中間のデューティ比である第3デューティ比を用いれば、測定値の変動をほぼ「0」とすることができる。このようにすれば、測定値が測定可能範囲を越えることにより、フェイルセーフの異常信号が出力されることもない。   By the way, there is a possibility that the measured value may exceed the measurable range until the variation of the measured value becomes centered on the reference voltage. Accordingly, as shown in claim 6, the operation signal output means has a duty ratio that is an intermediate duty ratio between the first duty ratio and the second duty ratio in accordance with the adjustment period switched by the charge amount adjustment time switching means. You may make it output the operation signal of 3 duty ratios. In the first duty ratio and the second duty ratio, measured values appear up and down with a predetermined voltage as a reference. Therefore, if the third duty ratio, which is an intermediate duty ratio, is used, the variation of the measured value is set to almost “0”. Can do. In this way, when the measured value exceeds the measurable range, a fail-safe abnormality signal is not output.

請求項7では、測定値出力手段が第1測定値および第2測定値を平滑化する平滑化手段を有している。このようにすれば、出力電圧がなまされるため、その後の測定値の処理が比較的簡単になる。   According to a seventh aspect of the present invention, the measurement value output means has smoothing means for smoothing the first measurement value and the second measurement value. In this way, since the output voltage is smoothed, the subsequent processing of the measured values becomes relatively simple.

ところで、上述したように第1測定値および第2測定値に基づく差分をとることによりリーク抵抗の影響を排除することができるが、各測定値自体は、リーク抵抗の影響があると、比較的大きくなってしまう。測定値としての電圧の計算式には、(1/Rp)を含む定数項が表れるためである。したがって、リーク抵抗の影響が大きくなると、測定可能範囲を越えてしまい、測定不可となってしまうことが懸念される。   By the way, as described above, the influence of the leakage resistance can be eliminated by taking the difference based on the first measurement value and the second measurement value. However, if each measurement value itself has the influence of the leakage resistance, It gets bigger. This is because a constant term including (1 / Rp) appears in the calculation formula of the voltage as the measurement value. Therefore, there is a concern that when the influence of the leak resistance becomes large, the measurement range is exceeded and measurement becomes impossible.

この点、請求項8によれば、検知電極のプラス側端子にカップリングコンデンサが接続されているため、検知電極に流れるリーク電流をより小さくすることが可能となる。これによって、各測定値に現れるリーク抵抗の影響をより小さくすることができる。その結果、測定可能範囲を越えてしまうことが抑制され、測定不可となってしまう事態を回避できる可能性が高くなる。また、カップリングコンデンサを接続することによって、検知電極の両方の電極に交互に電荷が溜まるため、電食(検知電極の電気分解)の抑制に寄与する。   In this respect, according to the eighth aspect, since the coupling capacitor is connected to the positive terminal of the detection electrode, the leakage current flowing through the detection electrode can be further reduced. Thereby, the influence of the leak resistance appearing in each measured value can be further reduced. As a result, exceeding the measurable range is suppressed, and there is a high possibility that a situation in which measurement is impossible can be avoided. Further, by connecting a coupling capacitor, charges are alternately accumulated in both electrodes of the detection electrode, which contributes to suppression of electrolytic corrosion (electrolysis of the detection electrode).

請求項9によれば、検知電極のマイナス側端子が直接接地されているため、静電気による影響を受けにくくなるという点で有利である。例えば、スイッチ手段を構成するスイッチが静電気によって損傷を受けることを抑制できる。また例えば、電磁波によってスイッチが誤作動したりすることを抑制できる。さらに、このようにすれば、スイッチ手段の構成が比較的簡単になる。   According to the ninth aspect, since the negative terminal of the detection electrode is directly grounded, it is advantageous in that it is less affected by static electricity. For example, it is possible to suppress the switches constituting the switch means from being damaged by static electricity. For example, it can suppress that a switch malfunctions by electromagnetic waves. In addition, this makes the configuration of the switch means relatively simple.

請求項10では、測定値出力手段は、クロール型にて回路構成されている。「クロール型」は、スイッチドキャパシタ回路におけるスイッチ切替方式の一つである。このようにすれば、スイッチ手段の構成が若干複雑になるものの、第1測定値および第2測定値を相対的に小さくすることができる。その結果、測定可能範囲を比較的大きくすることができる。   In the tenth aspect, the measurement value output means is configured as a crawling circuit. The “crawl type” is one of the switching methods in the switched capacitor circuit. In this way, the first measured value and the second measured value can be made relatively small, although the configuration of the switch means is slightly complicated. As a result, the measurable range can be made relatively large.

請求項11では、第1デューティ比の動作信号と第2デューティ比の動作信号とが、所定期間ごとに切り換えられて出力される。例えば、出力電圧の収束期間を見越して、あるいは、出力電圧の収束を検知して、動作信号を切り換えるという具合である。このようにすれば、並行して2つのデューティ比で動作する回路と比べ、回路構成が簡単になるという点で有利である。   According to the eleventh aspect, the operation signal having the first duty ratio and the operation signal having the second duty ratio are switched and output every predetermined period. For example, the operation signal is switched in anticipation of the convergence period of the output voltage or by detecting the convergence of the output voltage. This is advantageous in that the circuit configuration is simplified as compared with a circuit operating at two duty ratios in parallel.

請求項12では、マイクロコンピュータの機能として、動作信号出力手段が実現されている。このようにすれば、発振回路を備える構成と比べ、回路構成が簡単になるという点で有利である。   In the twelfth aspect, an operation signal output means is realized as a function of the microcomputer. This is advantageous in that the circuit configuration is simplified compared to the configuration including the oscillation circuit.

請求項13では導電率計測手段によって、第1測定値および第2測定値のうち少なくとも一方に基づき、検知電極の導電率が計測され、その導電率とあらかじめ設定されるスイッチオン抵抗とにより、測定結果が補正される。このようにすれば、リーク抵抗が極端に小さくなっている場合であっても、測定の精度を向上させることができる。   In claim 13, the conductivity of the sensing electrode is measured by the conductivity measuring means based on at least one of the first measured value and the second measured value, and measured by the conductivity and a preset switch-on resistance. The result is corrected. In this way, measurement accuracy can be improved even when the leakage resistance is extremely small.

請求項14では、スイッチオン抵抗測定手段が、スイッチ手段の動作時に発生するスイッチオン抵抗を測定する。そして、測定されるスイッチオン抵抗に基づき、測定結果を補正する。このようにすれば、リーク抵抗のバラツキ、温度特性があっても、測定の精度をさらに向上させることができる。   In the fourteenth aspect, the switch-on resistance measuring unit measures the switch-on resistance generated when the switch unit is operated. Then, the measurement result is corrected based on the measured switch-on resistance. In this way, even if there are variations in leakage resistance and temperature characteristics, the measurement accuracy can be further improved.

請求項15では、導電率計測手段によって、第1測定値および第2測定値のうち少なくとも一方に基づき、検知電極の導電率が計測される。また、異常信号出力手段によって、計測された導電率が所定の閾値を上回ると、異常信号が出力される。このようにすれば、フェイルセーフを実現することができる。   In the fifteenth aspect, the conductivity of the detection electrode is measured by the conductivity measuring means based on at least one of the first measurement value and the second measurement value. Further, when the measured conductivity exceeds a predetermined threshold by the abnormal signal output means, an abnormal signal is output. In this way, fail safe can be realized.

第1実施形態のアルコール濃度センサの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the alcohol concentration sensor of 1st Embodiment. アルコール濃度センサの基本動作を説明するための回路図である。It is a circuit diagram for demonstrating the basic operation | movement of an alcohol concentration sensor. 検知電極およびリーク抵抗に発生する電流を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric current which generate | occur | produces in a detection electrode and leak resistance. 出力電圧に基づく差分を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the difference based on an output voltage. カップリングコンデンサを設けた場合の基本構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the basic composition at the time of providing a coupling capacitor. カップリングコンデンサを設けた場合の検知電極およびリーク抵抗に発生する電流を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the electric current which generate | occur | produces in the detection electrode and leak resistance at the time of providing a coupling capacitor. カップリングコンデンサを設けた場合の出力電圧に基づく差分を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the difference based on the output voltage at the time of providing a coupling capacitor. 第2実施形態のアルコール濃度センサの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the alcohol concentration sensor of 2nd Embodiment. 第3実施形態のアルコール濃度センサの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the alcohol concentration sensor of 3rd Embodiment. 第4実施形態のアルコール濃度センサの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the alcohol concentration sensor of 4th Embodiment. スイッチオン抵抗を考慮する場合の基本構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the basic composition in case switch-on resistance is considered. 第5実施形態のアルコール濃度センサの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the alcohol concentration sensor of 5th Embodiment. 測定値の変動の中心となる中心電圧の推移を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically transition of the center voltage used as the center of the fluctuation | variation of a measured value.

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、本形態のアルコール濃度センサ1の回路構成を示す回路図である。
本形態のアルコール濃度センサ1は、エタノールの濃度を測定するセンサであり、具体的には車両に搭載されて使用される。アルコール濃度センサ1は、図1中の左端に示すバッテリ10を電源電圧Vcc(本形態では5V)とし、図1中の右端に示す端子11に測定結果を出力する。電源電圧Vccは、図1中左上の定電圧IC(三端子レギュレータ)12によって安定的に供給される。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an alcohol concentration sensor 1 of the present embodiment.
The alcohol concentration sensor 1 of this embodiment is a sensor that measures the concentration of ethanol, and is specifically used by being mounted on a vehicle. The alcohol concentration sensor 1 uses the battery 10 shown at the left end in FIG. 1 as the power supply voltage Vcc (5 V in this embodiment), and outputs the measurement result to the terminal 11 shown at the right end in FIG. The power supply voltage Vcc is stably supplied by a constant voltage IC (three-terminal regulator) 12 at the upper left in FIG.

アルコール濃度センサ1は、第1発振部20と、第2発振部25と、検知部40と、基準電圧生成部50と、AC結合部60と、増幅部70と、マイコン80とを備えている。
第1発振部20は、判定動作にヒステリシスを設けたシュミットトリガ21、シュミットトリガ21に並列に接続された抵抗器22、および、シュミットトリガ21の入力側と接地電位との間に接続されたコンデンサ23で構成されている。かかる構成により、第1発振部20は、デューティ比d1のパルス波(動作クロック)を出力する。同様に、第2発振部25は、シュミットトリガ26、抵抗器27、および、コンデンサ28で構成されている。かかる構成により、第2発振部25は、デューティ比d2のパルス波(動作クロック)を出力する。なお、本形態では、シュミットトリガ21、26を採用して回路構成しているが、同様の出力を得られるのであれば他の構成を採用してもよい。
The alcohol concentration sensor 1 includes a first oscillation unit 20, a second oscillation unit 25, a detection unit 40, a reference voltage generation unit 50, an AC coupling unit 60, an amplification unit 70, and a microcomputer 80. .
The first oscillating unit 20 includes a Schmitt trigger 21 provided with hysteresis in the determination operation, a resistor 22 connected in parallel to the Schmitt trigger 21, and a capacitor connected between the input side of the Schmitt trigger 21 and the ground potential. 23. With this configuration, the first oscillating unit 20 outputs a pulse wave (operation clock) having a duty ratio d1. Similarly, the second oscillation unit 25 includes a Schmitt trigger 26, a resistor 27, and a capacitor 28. With this configuration, the second oscillation unit 25 outputs a pulse wave (operation clock) having a duty ratio d2. In this embodiment, the Schmitt triggers 21 and 26 are used to configure the circuit, but other configurations may be employed as long as the same output can be obtained.

ここで、第1発振部20および第2発振部25からの出力端子はそれぞれ、デューティ切換スイッチ31、32に接続されている。これら2つのデューティ切換スイッチ31、32は、交互にオンとなるように、マイコン80によって制御される。つまり、これらデューティ切換スイッチ31、32がマイコン80によって制御されることにより、後述する回路がデューティ比d1またはデューティ比d2のパルス波で動作することになる。   Here, output terminals from the first oscillating unit 20 and the second oscillating unit 25 are connected to duty changeover switches 31 and 32, respectively. The two duty changeover switches 31 and 32 are controlled by the microcomputer 80 so as to be alternately turned on. That is, when these duty changeover switches 31 and 32 are controlled by the microcomputer 80, a circuit to be described later operates with a pulse wave having a duty ratio d1 or a duty ratio d2.

第1発振部20および第2発振部25からのパルス波は、2つのスイッチsw1およびスイッチsw2を切り換える。ここで一方のスイッチsw1とデューティ切換スイッチ31、32との間には、インバータ33が接続されている。かかる構成により、デューティ切換スイッチ31がオンの状態では、第1発振部20によって出力されるデューティ比d1のパルス波によって、スイッチsw1、sw2が互い違いにオン/オフを繰り返すことになる。同様に、デューティ切換スイッチ32がオンの状態では、第2発振部25によって出力されるデューティ比d2のパルス波によって、スイッチsw1、sw2が互い違いにオン/オフを繰り返すことになる。   The pulse wave from the first oscillating unit 20 and the second oscillating unit 25 switches the two switches sw1 and the switch sw2. Here, an inverter 33 is connected between one switch sw <b> 1 and the duty changeover switches 31 and 32. With this configuration, when the duty changeover switch 31 is on, the switches sw1 and sw2 are alternately turned on and off by the pulse wave having the duty ratio d1 output by the first oscillation unit 20. Similarly, when the duty changeover switch 32 is on, the switches sw1 and sw2 are alternately turned on / off alternately by the pulse wave having the duty ratio d2 output by the second oscillation unit 25.

検知部40は、検知電極41を備えている。この検知電極41が車両の燃料経路に設置される。検知電極41は、対向して配置されることでいわゆるコンデンサを構成している。本形態では、検知電極41の静電容量を測定することにより、エタノール濃度を測定する。このとき、測定を阻害する要因として、リーク抵抗Rpが存在する。すなわち、検知部40に示す抵抗Rpは、不純物の混入によって変わってくるものである。このリーク抵抗Rpは、検知電極41と並列に接続されるものとして考えることができる。本形態の特徴の一つは、このリーク抵抗Rpの影響を受けることなくエタノール濃度を測定可能な点にある。   The detection unit 40 includes a detection electrode 41. This detection electrode 41 is installed in the fuel path of the vehicle. The detection electrode 41 constitutes what is called a capacitor by being arranged facing. In this embodiment, the ethanol concentration is measured by measuring the capacitance of the detection electrode 41. At this time, a leak resistance Rp exists as a factor that hinders the measurement. That is, the resistance Rp shown in the detection unit 40 varies depending on the contamination of impurities. This leakage resistance Rp can be considered as being connected in parallel with the detection electrode 41. One of the features of this embodiment is that the ethanol concentration can be measured without being affected by the leak resistance Rp.

検知電極41のプラス側端子は、カップリングコンデンサ42およびスイッチsw1を順に経由してオペアンプ(演算増幅器)43の反転入力端子に接続されている。また、オペアンプ43の出力端子と反転入力端子との間には、コンデンサ44とゲイン抵抗Rgとが並列に接続されている。さらにまた、電源電圧Vccと接地電位との間には抵抗器45、46が順次接続されており、抵抗器45、46同士の接続点がオペアンプ43の非反転入力端子に接続されている。また、検知電極41のプラス側端子はスイッチsw2を経由して接地されており、マイナス側端子は直接接地されている。   The positive terminal of the detection electrode 41 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier (operational amplifier) 43 through the coupling capacitor 42 and the switch sw1 in order. Further, a capacitor 44 and a gain resistor Rg are connected in parallel between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 43. Furthermore, resistors 45 and 46 are sequentially connected between the power supply voltage Vcc and the ground potential, and a connection point between the resistors 45 and 46 is connected to a non-inverting input terminal of the operational amplifier 43. The positive terminal of the detection electrode 41 is grounded via the switch sw2, and the negative terminal is directly grounded.

オペアンプ43の出力端子は、抵抗器47を経由してオペアンプ48の非反転入力端子に接続されている。また、この非反転入力端子は、コンデンサ49を経由して接地されている。かかる構成により、オペアンプ43の出力電圧は、平滑化された出力電圧Vaとしてオペアンプ48の非反転入力端子へ入力されることになる。オペアンプ48の出力端子と反転入力端子とは、共通接続されている。オペアンプ48の出力は、AC結合部60への入力となっている。   The output terminal of the operational amplifier 43 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 48 via the resistor 47. The non-inverting input terminal is grounded via a capacitor 49. With this configuration, the output voltage of the operational amplifier 43 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 48 as the smoothed output voltage Va. The output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 48 are commonly connected. The output of the operational amplifier 48 is an input to the AC coupling unit 60.

基準電圧生成部50は、基準電圧Vrを生成するものであり、抵抗器51、52、53と、オペアンプ54とから構成されている。
抵抗器51、52は、電源電圧Vcc(本形態では5V)と接地電位(=0V)との間に順次接続されて、電源電圧Vccを分圧することにより基準電圧Vr(本形態では2.5V)を生成する。この抵抗器51、52同士の接続点には、オペアンプ54の非反転入力端子が接続されている。オペアンプ54の反転入力端子と出力端子とは共通接続されており、出力端子は、抵抗器53を介して接地されている。かかる構成により、オペアンプ54は、上記基準電圧Vrを出力するバッファとして機能する。
The reference voltage generation unit 50 generates a reference voltage Vr, and includes resistors 51, 52, and 53 and an operational amplifier 54.
The resistors 51 and 52 are sequentially connected between a power supply voltage Vcc (5V in this embodiment) and a ground potential (= 0V), and by dividing the power supply voltage Vcc, the resistors 51 and 52 are 2.5V in this embodiment. ) Is generated. A non-inverting input terminal of an operational amplifier 54 is connected to a connection point between the resistors 51 and 52. The inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier 54 are commonly connected, and the output terminal is grounded via the resistor 53. With this configuration, the operational amplifier 54 functions as a buffer that outputs the reference voltage Vr.

AC結合部60は、カップリングコンデンサ61および抵抗器62によって、AC結合を構成している。オペアンプ48の出力端子は、コンデンサ61を経由してオペアンプ71の非反転入力端子に接続されている。また、コンデンサ61とオペアンプ71の非反転入力端子との接続点が抵抗器62を経由して、上記オペアンプ54の出力端子に接続されている。   In the AC coupling unit 60, an AC coupling is configured by a coupling capacitor 61 and a resistor 62. The output terminal of the operational amplifier 48 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 71 via the capacitor 61. The connection point between the capacitor 61 and the non-inverting input terminal of the operational amplifier 71 is connected to the output terminal of the operational amplifier 54 via the resistor 62.

増幅部70は、オペアンプ71および抵抗器72、73から構成されている。オペアンプ71の出力端子は、抵抗器72を経由して反転入力端子に接続されている。また、反転入力端子には、抵抗器73を経由して、上記オペアンプ54の出力端子が接続されている。かかる構成により、増幅部70は、基準電圧Vrを基準として電圧Vbを増幅し、電圧Vcをマイコン80へ出力する。   The amplification unit 70 includes an operational amplifier 71 and resistors 72 and 73. The output terminal of the operational amplifier 71 is connected to the inverting input terminal via the resistor 72. Further, the output terminal of the operational amplifier 54 is connected to the inverting input terminal via the resistor 73. With this configuration, the amplification unit 70 amplifies the voltage Vb with reference to the reference voltage Vr, and outputs the voltage Vc to the microcomputer 80.

マイコン80は、その端子VCCに、電源電圧Vccが接続されている。マイコン80の端子A/D2には、増幅部70からの出力電圧Vcが入力される。マイコン80は、この出力電圧VcをAD変換するとともに所定の差分演算を行って、端子11に出力する。この端子11は、図示しないECUに接続される。マイコン80の端子AD1には、オペアンプ48の出力端子が接続されており、出力電圧の異常を検知可能となっている。例えば、1つのデューティ比(たとえばデューティ比d1)で回路を動作させ、測定可能範囲を上回る電圧が検知された場合に警告処理を行うことが例示される。この意味で、マイコン80が「導電率計測手段」及び「異常信号出力手段」を構成する。   The microcomputer 80 has a power supply voltage Vcc connected to its terminal VCC. The output voltage Vc from the amplifier 70 is input to the terminal A / D2 of the microcomputer 80. The microcomputer 80 performs AD conversion on the output voltage Vc, performs a predetermined difference calculation, and outputs the result to the terminal 11. This terminal 11 is connected to an ECU (not shown). The output terminal of the operational amplifier 48 is connected to the terminal AD1 of the microcomputer 80 so that an abnormality in the output voltage can be detected. For example, the circuit is operated with one duty ratio (for example, duty ratio d1), and warning processing is performed when a voltage exceeding the measurable range is detected. In this sense, the microcomputer 80 constitutes “conductivity measuring means” and “abnormal signal output means”.

次に、アルコール濃度センサ1の基本部分の動作を説明する。
第1発振部20および第2発振部25からのパルス波(動作クロック)によって、スイッチsw1、sw2が互い違いにオン/オフを繰り返すことは既に述べた(図1参照)。ここでは、最初に図2に基づき、デューティ比dのパルス波が入力されてスイッチsw1、sw2がオン/オフされる場合の電流の流れを説明する。また、この電流の変化を、図3に基づき説明する。なお、図2は、図1の回路の一部を示すものである。
Next, the operation of the basic part of the alcohol concentration sensor 1 will be described.
As described above, the switches sw1 and sw2 are alternately turned on and off by the pulse waves (operation clocks) from the first oscillation unit 20 and the second oscillation unit 25 (see FIG. 1). Here, based on FIG. 2, the flow of current when a pulse wave having a duty ratio d is input and the switches sw1 and sw2 are turned on / off will be described. The change in current will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a part of the circuit of FIG.

パルス波がlowレベルの場合、図2(a)に示すように、一方のスイッチsw1がオンとなり、他方のスイッチsw2がオフとなる。この場合、オペアンプ43は、非反転入力端子および反転入力端子の電位を同じにするように動作し、結果的に、電源電圧Eによって、ゲイン抵抗Rgに電流が発生する。ここでは、検知電極41に発生する電流をi1とし、リーク抵抗Rpに発生する電流をi2として示した。   When the pulse wave is at the low level, as shown in FIG. 2A, one switch sw1 is turned on and the other switch sw2 is turned off. In this case, the operational amplifier 43 operates so that the potentials of the non-inverting input terminal and the inverting input terminal are the same. As a result, a current is generated in the gain resistor Rg by the power supply voltage E. Here, the current generated in the detection electrode 41 is indicated as i1, and the current generated in the leak resistance Rp is indicated as i2.

このときは、図3中に期間T1、T3で示すごとく、検知電極41に発生する電流i1は、最初に立ち上がり、検知電極41が充電されると「0」になる。一方、検知電極41と並列に接続されたものとされるリーク抵抗Rpに発生する電流i2は一定値となる。なお、厳密には、電流i1、i2が同時に立ち上がることはないが(電流i2の立ち上がりが遅れるが)、ここでは便宜上、電流i2を一定値として説明している。   At this time, as indicated by periods T1 and T3 in FIG. 3, the current i1 generated in the detection electrode 41 rises first and becomes “0” when the detection electrode 41 is charged. On the other hand, the current i2 generated in the leakage resistance Rp connected in parallel with the detection electrode 41 has a constant value. Strictly speaking, the currents i1 and i2 do not rise simultaneously (although the rise of the current i2 is delayed), the current i2 is described as a constant value for convenience.

パルス波がhighレベルの場合、図2(b)に示すように、一方のスイッチsw1がオフとなり、他方のスイッチsw2がオンとなる。この場合、検知電極41のプラス側が接地されるため、充電されていた検知電極41は、放電する。そのため、検知電極41には、パルス波がlowレベルの場合と反対方向の電流i1が発生する。   When the pulse wave is at a high level, as shown in FIG. 2B, one switch sw1 is turned off and the other switch sw2 is turned on. In this case, since the positive side of the detection electrode 41 is grounded, the charged detection electrode 41 is discharged. Therefore, a current i1 in the direction opposite to that when the pulse wave is at the low level is generated at the detection electrode 41.

このときは、図3中に期間T2、T4で示すごとく、検知電極41に流れる電流i1は、反対方向へ立ち上がり、検知電極41の放電が終了すると「0」になる。一方、検知電極41と並列に接続されたものとされるリーク抵抗Rpに流れる電流i2は、「0」になる。   At this time, as indicated by periods T2 and T4 in FIG. 3, the current i1 flowing through the detection electrode 41 rises in the opposite direction and becomes “0” when the discharge of the detection electrode 41 is completed. On the other hand, the current i2 flowing through the leak resistance Rp connected in parallel with the detection electrode 41 is “0”.

次に、このようにデューティ比dのパルス波でスイッチsw1、sw2が切り換えられた場合のオペアンプ43の出力電圧について説明する。
まず図3から、電流i2の平均は、次の式1で示すごとくとなる。
Next, the output voltage of the operational amplifier 43 when the switches sw1 and sw2 are switched with the pulse wave having the duty ratio d will be described.
First, from FIG. 3, the average of the current i2 is as shown by the following expression 1.

Figure 0005158067
また、検知電極に溜まる電荷は、検知電極41の静電容量をCpとすると、電源電圧Eであるため、次の式2で示すごとくとなる。
Figure 0005158067
Further, since the charge accumulated in the detection electrode is the power supply voltage E when the capacitance of the detection electrode 41 is Cp, the charge is as shown in the following Expression 2.

Figure 0005158067
電流i1の平均は、電荷の時間微分であるため、式2を用いて、次の式3で示すごとくとなる。ここでは、周期T0(=1/f)とした(図3参照)。
Figure 0005158067
Since the average of the current i1 is a time derivative of the electric charge, the following equation 3 is obtained using equation 2. Here, the cycle is T0 (= 1 / f) (see FIG. 3).

Figure 0005158067
したがって、出力電圧Vは、式1、式3を用いて、次の式4で示すごとくとなる。
Figure 0005158067
Therefore, the output voltage V is expressed by the following expression 4 using the expressions 1 and 3.

Figure 0005158067
この式4によれば、リーク抵抗Rpが無限大に近い場合、出力電圧Vにばらつきは生じない。つまり、精度よくエタノール濃度が測定できることになる。しかしながら、リーク抵抗Rpが小さくなった場合、すなわち不純物が多く含まれているような場合には、測定誤差が大きくなってしまう。
Figure 0005158067
According to Equation 4, when the leakage resistance Rp is close to infinity, the output voltage V does not vary. That is, the ethanol concentration can be measured with high accuracy. However, when the leak resistance Rp is small, that is, when a large amount of impurities is contained, the measurement error becomes large.

そこで、本形態では、図1に示したように、第1発振部20および第2発振部25を備える構成とし、2つの異なるデューティ比d1、d2のパルス波でスイッチsw1、sw2を切り換え、このときのオペアンプ43の出力電圧V(d1)、V(d2)に基づく差を取ることにした。具体的には、出力電圧V(d1)にデューティ比d2を乗じたものと出力電圧V(d2)にデューティ比d1を乗じたものとの差分を取る。この演算は、マイコン80にて行われる。すなわち、次の式5に示すごとくである。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the first oscillating unit 20 and the second oscillating unit 25 are provided, and the switches sw1 and sw2 are switched by pulse waves having two different duty ratios d1 and d2. The difference between the output voltages V (d1) and V (d2) of the operational amplifier 43 is taken. Specifically, the difference between the output voltage V (d1) multiplied by the duty ratio d2 and the output voltage V (d2) multiplied by the duty ratio d1 is taken. This calculation is performed by the microcomputer 80. That is, as shown in the following formula 5.

Figure 0005158067
このようにすれば、リーク抵抗Rpの影響を受けず、検知電極41の静電容量Cpを出力電圧Vに基づく差分として測定することができる。
Figure 0005158067
In this way, the electrostatic capacitance Cp of the detection electrode 41 can be measured as a difference based on the output voltage V without being affected by the leakage resistance Rp.

図4は、出力電圧Vaに基づく差分を示す説明図である。
オペアンプ43からの出力電圧Vは、図1および図2に示した抵抗器47およびコンデンサ49によって平滑化される。図4では最初にデューティ比d2のパルス波でスイッチsw1、sw2の切り換えを行っているが、時刻t1までにほぼ収束している。また、時刻t1からデューティ比d1のパルス波でスイッチsw1、sw2の切り換えを行っているが、時刻t2までにほぼ収束している。したがって、デューティ比d1、d2の切り換えタイミングは、マイコン80によって、このような電圧Vaの変化に基づいて、制御すればよい。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a difference based on the output voltage Va.
The output voltage V from the operational amplifier 43 is smoothed by the resistor 47 and the capacitor 49 shown in FIGS. In FIG. 4, the switches sw1 and sw2 are first switched with a pulse wave having a duty ratio d2, but it has almost converged by time t1. Further, the switches sw1 and sw2 are switched with the pulse wave having the duty ratio d1 from the time t1, but they are almost converged by the time t2. Therefore, the switching timing of the duty ratios d1 and d2 may be controlled by the microcomputer 80 based on such a change in the voltage Va.

ところで、電圧Vaは、上記式4から分かるように、リーク抵抗Rpが小さくなると、大きな値となる。図4中には、リーク抵抗Rpが無限大の場合と、1kオームの場合とを比較して示した。つまり、出力電圧d2・V(d1)、d1・V(d2)の差分はリーク抵抗Rpに影響を受けないものとなるが、出力電圧Va自体は、リーク抵抗Rpの影響で大きくなってしまうのである。そして、極端な場合、出力電圧Vaが測定可能範囲を越えてしまうおそれがある。   Incidentally, the voltage Va takes a large value when the leak resistance Rp is small, as can be seen from the above equation 4. FIG. 4 shows a comparison between the case where the leak resistance Rp is infinite and the case where it is 1 k ohm. That is, the difference between the output voltages d2 · V (d1) and d1 · V (d2) is not affected by the leakage resistance Rp, but the output voltage Va itself is increased by the influence of the leakage resistance Rp. is there. In extreme cases, the output voltage Va may exceed the measurable range.

そこで、本形態では、図5に示したように、検知電極41のプラス側端子が、カップリングコンデンサ42によってAC結合されるようにした。この場合、基本的な動作は、図2で説明したものと同様になる。そして、このときは、図6に示すように、電流i2の平均が、d(1―d)・E/Rpとなり、カップリングコンデンサ42を挿入しない場合と比較して、小さくなる。詳細には、記号Aで示す面積と記号Bで示す面積が同一となる。これによって、上記式4から分かるように、リーク抵抗Rpの影響をd(1−d)とすることができる。すなわち、図7に示すように、カップリングコンデンサ42を挿入しない場合は二点鎖線で示すような出力電圧となるが、カップリングコンデンサ42を設けることによって、リーク抵抗Rpが同じ1kオームの場合でも、出力電圧を小さくすることができる。また、このようにすることで、検知電極41の片方の電極だけに電荷が溜まることを抑制できるため、検知電極41の電食を抑制することができる。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the positive terminal of the detection electrode 41 is AC-coupled by the coupling capacitor 42. In this case, the basic operation is the same as that described in FIG. At this time, as shown in FIG. 6, the average of the current i2 is d (1-d) · E / Rp, which is smaller than when the coupling capacitor 42 is not inserted. Specifically, the area indicated by symbol A and the area indicated by symbol B are the same. As a result, as can be seen from Equation 4, the influence of the leakage resistance Rp can be d (1-d). That is, as shown in FIG. 7, when the coupling capacitor 42 is not inserted, the output voltage is as shown by a two-dot chain line. However, by providing the coupling capacitor 42, even when the leak resistance Rp is the same 1 k ohm. The output voltage can be reduced. Moreover, since it can suppress that an electric charge accumulates only in one electrode of the detection electrode 41 by doing in this way, the electrolytic corrosion of the detection electrode 41 can be suppressed.

上述したような出力電圧Vaは、オペアンプ48、基準電圧生成部50、および、AC結合部60により、基準電圧Vr(本形態では2.5V)を基準とする出力電圧Vbとなる(図1参照)。さらに、出力電圧Vbは、増幅部70によって増幅されて、出力電圧Vcとなる。これによって、測定結果を好適に取り出すことができる。   The output voltage Va as described above becomes the output voltage Vb based on the reference voltage Vr (2.5 V in this embodiment) by the operational amplifier 48, the reference voltage generation unit 50, and the AC coupling unit 60 (see FIG. 1). ). Further, the output voltage Vb is amplified by the amplifying unit 70 to become the output voltage Vc. Thereby, a measurement result can be taken out suitably.

なお、本形態におけるスイッチsw1、sw2が「スイッチ手段」を構成し、第1発振部20、第2発振部25、デューティ切換スイッチ31、32およびマイコン80が「動作信号出力手段」を構成する。オペアンプ43、ゲイン抵抗Rg、コンデンサ44、抵抗器45、46、47、およびコンデンサ49が「測定値出力手段」を構成し、ここで抵抗器47およびコンデンサ49が「平滑化手段」を構成する。また、基準電圧生成部50が「基準電圧生成手段」を構成し、AC結合部60が「AC結合手段」を構成し、増幅部70が「増幅手段」を構成し、マイコン80が「演算手段」を構成する。   In this embodiment, the switches sw1 and sw2 constitute “switch means”, and the first oscillation unit 20, the second oscillation unit 25, the duty changeover switches 31 and 32, and the microcomputer 80 constitute “operation signal output means”. The operational amplifier 43, the gain resistor Rg, the capacitor 44, the resistors 45, 46, and 47, and the capacitor 49 constitute “measurement value output means”, and the resistor 47 and the capacitor 49 constitute “smoothing means”. Further, the reference voltage generation unit 50 constitutes “reference voltage generation means”, the AC coupling unit 60 constitutes “AC coupling means”, the amplification unit 70 constitutes “amplification means”, and the microcomputer 80 constitutes “calculation means”. Is configured.

以上詳述したように、本形態のアルコール濃度センサ1によれば、リーク抵抗Rpに影響されることなく、エタノール濃度を精度よく測定することができる。
また、カップリングコンデンサ42を設けることにより、出力電圧Vaを小さくすることができるため、測定可能範囲を比較的大きくすることができる。しかも、検知電極41の両方の電極に電荷が交互に溜まるため、検知電極41の電食を抑制することができる。
さらにまた、検知電極41のマイナス側端子を直接接地していることによって、2つのスイッチsw1、sw2で回路を構成することができ、その回路構成が比較的簡単になる。加えて、静電気によりスイッチsw1、sw2が損傷を受けることを抑制でき、また、電磁波によるスイッチsw1、sw2の誤作動を抑制することができる。
As described above in detail, according to the alcohol concentration sensor 1 of the present embodiment, the ethanol concentration can be accurately measured without being affected by the leakage resistance Rp.
Moreover, since the output voltage Va can be reduced by providing the coupling capacitor 42, the measurable range can be made relatively large. In addition, since electric charges are alternately accumulated on both electrodes of the detection electrode 41, the electrolytic corrosion of the detection electrode 41 can be suppressed.
Furthermore, since the minus terminal of the detection electrode 41 is directly grounded, a circuit can be configured by the two switches sw1 and sw2, and the circuit configuration becomes relatively simple. In addition, the switches sw1 and sw2 can be prevented from being damaged by static electricity, and malfunctions of the switches sw1 and sw2 due to electromagnetic waves can be suppressed.

(第2実施形態)
本形態のアルコール濃度センサ2は、上記形態と検知部40の検知電極41の接続が異なるものである。したがって、上記形態との相違部分のみを説明することとし、上記形態と同様の部分についての説明は割愛する。また、上記形態と同様の構成部分には、同一の符号を付すこととする。
(Second Embodiment)
The alcohol concentration sensor 2 of the present embodiment is different from the above embodiment in the connection of the detection electrode 41 of the detection unit 40. Therefore, only the difference from the above embodiment will be described, and the description of the same portion as the above embodiment will be omitted. In addition, the same reference numerals are assigned to the same components as those in the above embodiment.

図8に示すように、アルコール濃度センサ2では、電源電圧Vccと接地電位との間に抵抗器91、92が順次接続されている。抵抗器91、92同士の接続点は、オペアンプ90の非反転入力端子に接続されている。また、オペアンプ90の出力端子と反転入力端子とは、共通接続されている。さらにまた、オペアンプ90の出力端子は、4つのスイッチsw3、sw4、sw2、sw1を順に経由してオペアンプ43の反転入力端子に接続されている。ここでスイッチsw2、sw4同士の接続点が、接地されると共に、オペアンプ43の非反転入力端子に接続され、図8のごとくスイッチsw1、sw4がONのときスイッチsw2、sw3がOFF、反対にスイッチsw1、sw4がOFFのときスイッチsw2、sw3がONとなる。   As shown in FIG. 8, in the alcohol concentration sensor 2, resistors 91 and 92 are sequentially connected between the power supply voltage Vcc and the ground potential. A connection point between the resistors 91 and 92 is connected to a non-inverting input terminal of the operational amplifier 90. Further, the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier 90 are connected in common. Furthermore, the output terminal of the operational amplifier 90 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 43 through the four switches sw3, sw4, sw2, and sw1 in order. Here, the connection point between the switches sw2 and sw4 is grounded and connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 43. When the switches sw1 and sw4 are ON as shown in FIG. 8, the switches sw2 and sw3 are OFF, and conversely When sw1 and sw4 are OFF, the switches sw2 and sw3 are ON.

このような構成(クロール型)を採用することにより、4つのスイッチsw1、sw2、sw3、sw4が必要になるものの、さらに、測定可能範囲を大きくすることができる。   By adopting such a configuration (crawl type), four switches sw1, sw2, sw3, and sw4 are required, but the measurable range can be further increased.

(第3実施形態)
本形態のアルコール濃度センサ3は、上記形態と第1発振部20および第2発振部25の構成が異なるものである。ここでは、上記形態との相違部分のみを説明することとし、上記形態と同様の部分についての説明は割愛する。また、上記形態と同様の構成部分には、同一の符号を付すこととする。
(Third embodiment)
The alcohol concentration sensor 3 of the present embodiment is different from the above embodiment in the configuration of the first oscillation unit 20 and the second oscillation unit 25. Here, only the difference from the above embodiment will be described, and the description of the same portion as the above embodiment will be omitted. In addition, the same reference numerals are assigned to the same components as those in the above embodiment.

図9に示すように、本形態のアルコール濃度センサ3では、デューティ比d1のパルス波およびデューティ比d2のパルス波をともに、マイコン80から出力するように構成した。この意味で、マイコン80が「動作信号出力手段」としての機能を実現する。このようにすれば、第1発振部20および第2発振部25の構成、さらに、デューティ切換スイッチ31、32が不要となるため、アルコール濃度センサ3の構成が比較的簡単になる。また、部品点数が削減されるため、コスト低減に寄与する。   As shown in FIG. 9, the alcohol concentration sensor 3 of the present embodiment is configured to output from the microcomputer 80 both a pulse wave having a duty ratio d1 and a pulse wave having a duty ratio d2. In this sense, the microcomputer 80 realizes a function as “operation signal output means”. In this way, the configuration of the first oscillating unit 20 and the second oscillating unit 25 and the duty changeover switches 31 and 32 are not required, so that the configuration of the alcohol concentration sensor 3 is relatively simple. Moreover, since the number of parts is reduced, it contributes to cost reduction.

(第4実施形態)
本形態のアルコール濃度センサ4は、上記形態のアルコール濃度センサ3に対し、スイッチsw1、sw2のスイッチオン抵抗を測定可能とするものである。ここでは、上記形態との相違部分のみを説明することとし、上記形態と同様の部分についての説明は割愛する。また、上記形態と同様の構成部分には、同一の符号を付すこととする。
(Fourth embodiment)
The alcohol concentration sensor 4 of this embodiment is capable of measuring the switch-on resistances of the switches sw1 and sw2 with respect to the alcohol concentration sensor 3 of the above embodiment. Here, only the difference from the above embodiment will be described, and the description of the same portion as the above embodiment will be omitted. In addition, the same reference numerals are assigned to the same components as those in the above embodiment.

図10中の右側下部に示すように、マイコン80によって制御されるスイッチsw3がさらに設けられており、電源電圧Vccと接地電位との間に抵抗器93、スイッチsw3が順次接続されている。また、抵抗器93とスイッチsw3との接続点は、マイコン80の端子AD3に接続されている。このスイッチsw3は、例えば他の2つのスイッチsw1、sw2と同一パッケージに含まれるものとするのが好ましい。この場合、マイコン80はスイッチsw3をオンにすることで発生するスイッチオン抵抗を、端子AD3からの入力電圧に基づいて測定する。これを、他のスイッチsw1、sw2のスイッチオン抵抗とみなして、出力電圧を補正する。この意味で、マイコン80が「スイッチオン抵抗測定手段」を構成する。   As shown in the lower right part of FIG. 10, a switch sw3 controlled by the microcomputer 80 is further provided, and a resistor 93 and a switch sw3 are sequentially connected between the power supply voltage Vcc and the ground potential. The connection point between the resistor 93 and the switch sw3 is connected to the terminal AD3 of the microcomputer 80. The switch sw3 is preferably included in the same package as the other two switches sw1 and sw2, for example. In this case, the microcomputer 80 measures the switch-on resistance generated by turning on the switch sw3 based on the input voltage from the terminal AD3. This is regarded as the switch-on resistance of the other switches sw1 and sw2, and the output voltage is corrected. In this sense, the microcomputer 80 constitutes “switch-on resistance measuring means”.

ここでスイッチオン抵抗を測定することにより、スイッチオン抵抗の影響を補正する方法について説明する。
図11に示すように、一方のスイッチsw1のスイッチオン抵抗Rsw1は、当該スイッチsw1に直列に接続されているものと考えることができる。同様に、他方のスイッチsw2のスイッチオン抵抗Rsw2は、当該スイッチsw2に直列に接続されているものと考えることができる。なお、スイッチオン抵抗Rsw1(=Rsw2)として、以下説明を続ける。
Here, a method for correcting the influence of the switch-on resistance by measuring the switch-on resistance will be described.
As shown in FIG. 11, the switch-on resistance Rsw1 of one switch sw1 can be considered to be connected in series to the switch sw1. Similarly, it can be considered that the switch-on resistance Rsw2 of the other switch sw2 is connected in series to the switch sw2. The description will be continued below assuming that the switch-on resistance Rsw1 (= Rsw2).

出力電圧Vは、次の式6で示すごとくとなる。   The output voltage V is as shown by the following Expression 6.

Figure 0005158067
そして、デューティ比d1のときの出力電圧V(d1)とデューティ比d2のときの出力電圧V(d2)とに基づく差分は、式6を用いて、次の式7で示すごとくである。
Figure 0005158067
The difference based on the output voltage V (d1) when the duty ratio is d1 and the output voltage V (d2) when the duty ratio is d2 is as shown in the following Expression 7 using Expression 6.

Figure 0005158067
この式7から検知電極41の静電容量Cpを求め、次に出力電圧V(d1)(あるいは出力電圧V(d2))からRpを求めることができる。したがって、補正係数は、

Rp/(Rp+Rsw1) ・・・式8

として求めることができる。
Figure 0005158067
From this equation 7, the capacitance Cp of the detection electrode 41 can be obtained, and then Rp can be obtained from the output voltage V (d1) (or output voltage V (d2)). Therefore, the correction factor is

Rp / (Rp + Rsw1) Formula 8

Can be obtained as

本形態は、スイッチオン抵抗Rsw1、Rsw2の影響をも補正することができるため、極端に小さなリーク抵抗Rpに対して有効となる。   Since this embodiment can correct the influence of the switch-on resistances Rsw1 and Rsw2, it is effective for an extremely small leak resistance Rp.

(第5実施形態)
本形態のアルコール濃度センサ5は、上記形態のアルコール濃度センサ1に対し、AC結合部60に、コンデンサの電荷量を短時間で調整するための回路を付加したものである。ここでは、上記形態との相違部分のみを説明することとし、上記形態と同様の部分についての説明は割愛する。また、上記形態と同様の構成部分には、同一の符号を付すこととする。
(Fifth embodiment)
The alcohol concentration sensor 5 of the present embodiment is obtained by adding a circuit for adjusting the charge amount of the capacitor in a short time to the AC coupling unit 60 with respect to the alcohol concentration sensor 1 of the above embodiment. Here, only the difference from the above embodiment will be described, and the description of the same portion as the above embodiment will be omitted. In addition, the same reference numerals are assigned to the same components as those in the above embodiment.

上記形態と同様、出力電圧Vaは、オペアンプ48、基準電圧生成部50、および、AC結合部60により、基準電圧Vr(本形態では2.5V)を基準とする出力電圧Vbとなる(図12参照)。さらに、出力電圧Vbは、増幅部70によって増幅されて、出力電圧Vcとなる。つまり、AC増幅が行われており、測定結果を好適に取り出すことができる。   As in the above embodiment, the output voltage Va becomes the output voltage Vb based on the reference voltage Vr (2.5 V in this embodiment) by the operational amplifier 48, the reference voltage generation unit 50, and the AC coupling unit 60 (FIG. 12). reference). Further, the output voltage Vb is amplified by the amplifying unit 70 to become the output voltage Vc. That is, AC amplification is performed, and the measurement result can be suitably extracted.

ただし、基準電圧Vrを基準とする出力電圧Vbを得るためには、AC結合部60を構成するコンデンサ61の電荷量が基準電圧Vrによって調整されなければならない。ところが、通常、抵抗器62を介して電極がチャージされるまでには、数秒から数十秒といった時間を要する。   However, in order to obtain the output voltage Vb based on the reference voltage Vr, the charge amount of the capacitor 61 constituting the AC coupling unit 60 must be adjusted by the reference voltage Vr. However, it usually takes several seconds to several tens of seconds before the electrode is charged via the resistor 62.

そこで、本形態では、AC結合部60を構成する抵抗器62に並列に、抵抗器63及びスイッチング素子64を配設した。ここで、抵抗器63は、抵抗器62に比べて十分に抵抗値の小さいものを用いる。また、スイッチング素子64は、FETなどで構成することが例示され、マイコン80にて制御される。   Therefore, in this embodiment, the resistor 63 and the switching element 64 are arranged in parallel with the resistor 62 that constitutes the AC coupling unit 60. Here, the resistor 63 having a resistance value sufficiently smaller than that of the resistor 62 is used. The switching element 64 is exemplified by an FET or the like, and is controlled by the microcomputer 80.

このような構成の下、本形態では、例えば測定タイミングに合わせて定期的に、マイコン80によって、スイッチング素子64をオンとする。スイッチング素子64がオンとなるのは、上述したコンデンサ61のチャージに必要な期間であり、例えば100ms以下の期間(10ms、20ms等)である。この間に、基準電圧Vrによってコンデンサ61がチャージされるため、AC結合部60からの出力Vbは、即座に(遅くとも100msの間に)、基準電圧Vrを中心とするものとなる。   Under such a configuration, in this embodiment, the switching element 64 is turned on by the microcomputer 80 periodically, for example, in accordance with the measurement timing. The switching element 64 is turned on for a period necessary for charging the capacitor 61 described above, for example, a period of 100 ms or less (10 ms, 20 ms, etc.). During this time, the capacitor 61 is charged by the reference voltage Vr, so that the output Vb from the AC coupling unit 60 immediately becomes centered on the reference voltage Vr (during 100 ms at the latest).

ここで、上記構成についての理解を容易にするため、図面を用いた説明を加える。
図13は、デューティ比d1とデューティ比d2とを交互に出力する場合に、測定値Vbの中心電圧の推移を模式的に示す説明図である。なお、「中心電圧」とは、測定値の変動の中心となる電圧をいう。以下でも同様である。
図13に示すように、最初はリーク抵抗Rpの影響により、電圧Veが中心電圧となっており、最終的に、基準電圧Vrが中心電圧となっている。
Here, in order to facilitate the understanding of the above configuration, a description using the drawings will be added.
FIG. 13 is an explanatory diagram schematically showing the transition of the center voltage of the measured value Vb when the duty ratio d1 and the duty ratio d2 are alternately output. The “center voltage” refers to a voltage that is the center of fluctuation of the measured value. The same applies to the following.
As shown in FIG. 13, the voltage Ve is initially the center voltage due to the influence of the leak resistance Rp, and finally the reference voltage Vr is the center voltage.

このとき、通常であれば、抵抗器62を介して電極がチャージされるため、記号Jで示すように中心電圧は徐々に基準電圧Vrに近づくことになり、数秒から数十秒といった時間(記号T0で示す時間)を要する。   At this time, since the electrode is normally charged through the resistor 62, the center voltage gradually approaches the reference voltage Vr as indicated by the symbol J, and the time (symbol from several seconds to several tens of seconds). (Time indicated by T0) is required.

これに対し、本形態では、AC結合部60を構成する抵抗器62に並列に、抵抗器63及びスイッチング素子64を配設した(図12参照)。抵抗器63は抵抗器62に比べて十分に抵抗値の小さいものを用いたため、記号Kで示すように中心電圧が100ms以内(10ms、20msのうち)に基準電圧Vrとなる。記号T1で示すごとくである。   On the other hand, in this embodiment, the resistor 63 and the switching element 64 are arranged in parallel with the resistor 62 constituting the AC coupling unit 60 (see FIG. 12). Since the resistor 63 having a resistance value sufficiently smaller than that of the resistor 62 is used, as shown by the symbol K, the center voltage becomes the reference voltage Vr within 100 ms (out of 10 ms and 20 ms). As indicated by the symbol T1.

これにより、たとえリーク抵抗Rpの影響が大きい場合であっても、即座に基準電圧Vrを中心とする測定値Vbを得ることができる。   Thereby, even if the influence of the leak resistance Rp is large, the measured value Vb centered on the reference voltage Vr can be obtained immediately.

本形態における抵抗器63、スイッチング素子64、および、マイコン80が「電荷量調整時間切替手段」を構成する。   The resistor 63, the switching element 64, and the microcomputer 80 in this embodiment form “charge amount adjustment time switching means”.

なお、本形態では例えば測定タイミングに合わせて定期的にスイッチング素子64をオンすることとしたが、例えばエンジン始動前のイグニッションスイッチがオンされた時にスイッチング素子64をオンするようにしてもよい。このようにすれば、たとえリーク抵抗Rpの影響が大きい場合であっても、エンジン始動前に測定を開始することができる。   In this embodiment, for example, the switching element 64 is periodically turned on in accordance with the measurement timing. However, for example, the switching element 64 may be turned on when an ignition switch before starting the engine is turned on. In this way, even if the influence of the leak resistance Rp is large, measurement can be started before the engine is started.

また、測定値Vbの変動が基準電圧Vrを中心とするものになるまでは、測定値Vbが測定可能範囲を越えてしまう虞がある。そこで、スイッチング素子64がオンされる期間(図13中の期間T1)では、デューティ比d1とデューティ比d2の中間のデューティ比d3を出力するようにしてもよい。デューティ比d1およびデューティ比d2では、中心電圧を基準として上下に測定値Vbが現れるため、中間のデューティ比d3を用いれば、測定値Vbの変動をほぼ「0」とすることができる。このようにすれば、電荷量の調整中に、測定値Vbが測定可能範囲を越えることがない。   Further, the measured value Vb may exceed the measurable range until the variation of the measured value Vb becomes centered on the reference voltage Vr. Therefore, during the period when the switching element 64 is turned on (period T1 in FIG. 13), a duty ratio d3 intermediate between the duty ratio d1 and the duty ratio d2 may be output. At the duty ratio d1 and the duty ratio d2, the measurement value Vb appears up and down with respect to the center voltage. Therefore, if the intermediate duty ratio d3 is used, the fluctuation of the measurement value Vb can be made almost “0”. In this way, the measured value Vb does not exceed the measurable range during the charge amount adjustment.

ところで、抵抗器63、スイッチング素子64およびマイコン80によるコンデンサ61の電荷量の調整は、上記形態のいずれの形態にも採用することができる。
(他の実施形態)
上記形態はエタノール濃度を測定するセンサとして説明してきたが、メタノール濃度などのアルコール濃度を同様の方法で測定することができる。
以上、本発明は上記形態に何ら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施可能である。
Incidentally, the adjustment of the charge amount of the capacitor 61 by the resistor 63, the switching element 64, and the microcomputer 80 can be adopted in any of the above forms.
(Other embodiments)
Although the said form has been demonstrated as a sensor which measures ethanol concentration, alcohol concentration, such as methanol concentration, can be measured by the same method.
As mentioned above, this invention is not limited to the said form at all, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.

1〜4:アルコール濃度センサ、10:バッテリ、11:端子、20:第1発振部、25:第2発振部、31、32:デューティ切換スイッチ、40:検知部、41:検知電極、42:カップリングコンデンサ、43:オペアンプ、44:コンデンサ、45:抵抗器、47:抵抗器、49:コンデンサ、50:基準電圧生成部、60:AC結合部、61:カップリングコンデンサ、62:抵抗器、63:抵抗器、64:スイッチング素子、70:増幅部、80:マイコン、90:オペアンプ、91〜93:抵抗器、Rg:ゲイン抵抗、Rp:リーク抵抗、Rsw1、Rsw2:スイッチオン抵抗、sw1〜sw4:スイッチ   1-4: alcohol concentration sensor, 10: battery, 11: terminal, 20: first oscillation unit, 25: second oscillation unit, 31, 32: duty switch, 40: detection unit, 41: detection electrode, 42: Coupling capacitor, 43: operational amplifier, 44: capacitor, 45: resistor, 47: resistor, 49: capacitor, 50: reference voltage generation unit, 60: AC coupling unit, 61: coupling capacitor, 62: resistor, 63: resistor, 64: switching element, 70: amplifier, 80: microcomputer, 90: operational amplifier, 91 to 93: resistor, Rg: gain resistor, Rp: leak resistor, Rsw1, Rsw2: switch-on resistor, sw1 sw4: Switch

Claims (15)

電極が対向して配置されてなる検知電極と、
前記検知電極の充電および放電を切り換えるためのスイッチ手段と、
前記スイッチ手段の切り換えを所定周期で行うために、前記スイッチ手段を動作させる動作信号を出力する動作信号出力手段と、
前記スイッチ手段の動作に応じて前記検知電極を充電するための電圧を発生させると共に、前記検知電極の静電容量に応じた電圧を測定値として出力可能な測定値出力手段と、
前記測定値出力手段にて出力された前記測定値に基づく演算を行う演算手段と、
を備えた液体用濃度測定装置であって、
前記動作信号出力手段は、第1のデューティ比で前記スイッチ手段を切り換えるための第1デューティ比の動作信号、および、第2のデューティ比で前記スイッチ手段を切り換えるための第2デューティ比の動作信号を出力し、
前記測定値出力手段は、第1デューティ比による第1測定値および第2デューティによる第2測定値を出力し、
前記演算手段は、前記第1測定値に前記第2デューティ比を乗じたものと、前記第2測定値に前記第1デューティ比を乗じたものとの差分を、測定結果として出力すること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
A sensing electrode in which the electrodes are arranged opposite to each other;
Switch means for switching between charging and discharging of the detection electrode;
An operation signal output means for outputting an operation signal for operating the switch means in order to perform switching of the switch means at a predetermined period;
A measurement value output means capable of generating a voltage for charging the detection electrode according to the operation of the switch means and outputting a voltage according to the capacitance of the detection electrode as a measurement value;
A calculation means for performing a calculation based on the measurement value output by the measurement value output means;
A liquid concentration measuring apparatus comprising:
The operation signal output means has a first duty ratio operation signal for switching the switch means at a first duty ratio and a second duty ratio operation signal for switching the switch means at a second duty ratio. Output
The measurement value output means outputs a first measurement value based on a first duty ratio and a second measurement value based on a second duty,
The calculation means outputs a difference between a value obtained by multiplying the first measured value by the second duty ratio and a value obtained by multiplying the second measured value by the first duty ratio as a measurement result. Liquid concentration measuring device.
請求項1に記載の液体用濃度測定装置において、
基準電圧を生成する基準電圧生成手段と、
前記基準電圧生成手段にて生成された基準電圧に対して前記第1測定値および前記第2測定値をAC結合するAC結合手段と、
前記AC結合手段にて基準電圧に対してAC結合された前記第1測定値および前記第2測定値を増幅する増幅手段と、
を備えていることを特徴とする液体用濃度測定装置。
The concentration measuring apparatus for liquid according to claim 1,
A reference voltage generating means for generating a reference voltage;
AC coupling means for AC coupling the first measurement value and the second measurement value to the reference voltage generated by the reference voltage generation means;
Amplifying means for amplifying the first measurement value and the second measurement value AC-coupled to a reference voltage by the AC coupling means;
A liquid concentration measuring apparatus comprising:
請求項2に記載の液体用濃度測定装置において、
前記AC結合手段を構成するコンデンサの電荷量の調整に要する時間を切替可能な電荷量調整時間切替手段を備えていること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
The concentration measuring apparatus for liquid according to claim 2,
A liquid concentration measuring device comprising charge amount adjustment time switching means capable of switching a time required for adjusting a charge amount of a capacitor constituting the AC coupling means.
請求項3に記載の液体用濃度測定装置において、
前記電荷量調整時間切替手段は、定期的に、前記コンデンサの電荷量の調整に要する時間を切り替えること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
The liquid concentration measuring apparatus according to claim 3,
The concentration measuring apparatus for liquid, wherein the charge amount adjustment time switching means periodically switches a time required for adjusting the charge amount of the capacitor.
請求項3又は4に記載の液体用濃度測定装置において、
エンジンに搭載され用いられることを前提とし、
前記電荷量調整時間切替手段は、前記エンジン始動前のイグニッションスイッチがオンされた際に、前記コンデンサの電荷量の調整に要する時間を切り替えること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
In the liquid concentration measuring device according to claim 3 or 4,
Assuming that it is installed and used in the engine,
The liquid concentration measuring device, wherein the charge amount adjusting time switching means switches a time required for adjusting the charge amount of the capacitor when the ignition switch before starting the engine is turned on.
請求項3〜5のいずれか一項に記載の液体用濃度測定装置において、
前記動作信号出力手段は、前記電荷量調整時間切替手段によって切り替えられる調整期間に合わせて、前記第1デューティ比の動作信号および前記第2デューティ比の中間のデューティ比である第3デューティ比の動作信号を出力すること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
In the concentration measuring apparatus for liquids as described in any one of Claims 3-5,
The operation signal output means operates in accordance with an adjustment period switched by the charge amount adjustment time switching means, and operates with a third duty ratio that is an intermediate duty ratio between the operation signal with the first duty ratio and the second duty ratio. A concentration measuring apparatus for liquid, characterized by outputting a signal.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の液体用濃度測定装置において、
前記測定値出力手段は、前記第1測定値および前記第2測定値を平滑化する平滑化手段を有していること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
In the concentration measuring apparatus for liquids as described in any one of Claims 1-6,
The liquid measurement apparatus according to claim 1, wherein the measurement value output means includes a smoothing means for smoothing the first measurement value and the second measurement value.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の液体用濃度測定装置において、
前記検知電極は、そのプラス側端子にカップリングコンデンサが接続されて構成されていること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
In the concentration measuring apparatus for liquids as described in any one of Claims 1-7,
The concentration measuring apparatus for liquid, wherein the detection electrode is configured by connecting a coupling capacitor to a positive terminal thereof.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の液体用濃度測定装置において、
前記検知電極は、そのマイナス側端子が直接接地されていること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
In the liquid concentration measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The concentration measuring apparatus for liquid, wherein the negative electrode terminal of the detection electrode is directly grounded.
請求項1〜9のいずれか一項に記載の液体用濃度測定装置において、
前記測定値出力手段は、前記検知電極に対し、クロール型にて回路構成されていること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
In the liquid concentration measuring apparatus according to any one of claims 1 to 9,
The liquid concentration measurement apparatus, wherein the measurement value output means is configured as a crawl type circuit with respect to the detection electrode.
請求項1〜10のいずれか一項に記載の液体用濃度測定装置において、
前記動作信号出力手段は、前記第1デューティ比の動作信号と前記第2デューティ比の動作信号とを、所定期間ごとに切り換えて出力すること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
In the liquid concentration measuring apparatus according to any one of claims 1 to 10,
The liquid concentration measuring device according to claim 1, wherein the operation signal output means switches and outputs the operation signal having the first duty ratio and the operation signal having the second duty ratio every predetermined period.
請求項1〜11のいずれか一項に記載の液体用濃度測定装置において、
前記動作信号出力手段は、マイクロコンピュータの機能として実現されていること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
In the liquid concentration measuring apparatus according to any one of claims 1 to 11,
The liquid concentration measuring apparatus, wherein the operation signal output means is realized as a function of a microcomputer.
請求項1〜12のいずれか一項に記載の液体用濃度測定装置において、
前記第1測定値および前記第2測定値のうち少なくとも一方に基づき、前記検知電極の導電率を計測する導電率計測手段と、
前記導電率計測手段にて計測された導電率とあらかじめ設定される前記スイッチ手段の動作時に発生するスイッチオン抵抗とにより、前記第1測定値と前記第2測定値とに基づく差分である測定結果を補正すること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
In the concentration measuring apparatus for liquids as described in any one of Claims 1-12,
Conductivity measuring means for measuring the conductivity of the detection electrode based on at least one of the first measurement value and the second measurement value;
A measurement result which is a difference based on the first measurement value and the second measurement value, based on the conductivity measured by the conductivity measuring means and a switch-on resistance generated when the switch means is set in advance. A liquid concentration measuring device characterized by correcting the above.
請求項13に記載の液体用濃度測定装置において、
前記スイッチオン抵抗を測定するスイッチオン抵抗測定手段を備え、
前記スイッチオン抵抗測定手段にて測定される前記スイッチオン抵抗に基づいて、前記測定結果を補正すること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
The liquid concentration measuring device according to claim 13,
A switch-on resistance measuring means for measuring the switch-on resistance;
The liquid concentration measuring apparatus, wherein the measurement result is corrected based on the switch-on resistance measured by the switch-on resistance measuring means.
請求項1〜14のいずれか一項に記載の液体用濃度測定装置において、
前記第1測定値および前記第2測定値のうち少なくとも一方に基づき、前記検知電極の導電率を計測する導電率計測手段と、
前記導電率計測手段にて計測された導電率が所定の閾値を上回ると、異常信号を出力する異常信号出力手段とを備えていること
を特徴とする液体用濃度測定装置。
In the concentration measuring apparatus for liquids as described in any one of Claims 1-14,
Conductivity measuring means for measuring the conductivity of the detection electrode based on at least one of the first measurement value and the second measurement value;
An apparatus for measuring liquid concentration, comprising: an abnormal signal output means for outputting an abnormal signal when the conductivity measured by the conductivity measuring means exceeds a predetermined threshold value.
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