JP2000097893A - センサ異常検知装置 - Google Patents

センサ異常検知装置

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JP2000097893A
JP2000097893A JP10266082A JP26608298A JP2000097893A JP 2000097893 A JP2000097893 A JP 2000097893A JP 10266082 A JP10266082 A JP 10266082A JP 26608298 A JP26608298 A JP 26608298A JP 2000097893 A JP2000097893 A JP 2000097893A
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sensor
output voltage
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sensor abnormality
power
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Takuya Saeki
卓也 佐伯
Takahiko Saito
隆彦 斉藤
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 短時間でセンサの異常を検知でき、効率的に
検査作業を行なうことができるセンサ異常検知装置を得
る。 【解決手段】 周囲の環境の変化に応じて出力電圧が変
化するセンサ1を備えた機器において、当該機器の電源
投入から、センサ1の出力電圧が安定するまでの時間内
で、短時間でもセンサ1の出力電圧が正常領域に入った
か否かを判定するセンサ異常判定手段9を設け、このセ
ンサ異常判定手段9の正常領域に入らなかった判定でセ
ンサ異常をランプ11等により表示するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば還元性ガス
に反応するSnO2 やZnO等の半導体ガスセンサのよ
うに、周囲の雰囲気のガス濃度の変化に応じて抵抗値、
即ち電圧値が変化するセンサを備えた機器におけるセン
サ異常検知装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】周囲の雰囲気のガス濃度の変化に応じて
出力電圧が変化するガスセンサなどのセンサを備えた機
器において、そのセンサは、電源投入から出力電圧が安
定するまて数分以上の時間がかかる。こうしたセンサの
異常の有無を検知するには、従来においては、電源投入
時から所定時間内のセンサの出力電圧の平均値を算出
し、この平均値が正常域に有るか否かにより判定する方
法や、特開平2―198349号公報に示されているよ
うに、電源投入時から所定の時間内に出力電圧が初期出
力特性を呈するか否かにより判定する方法が採られてき
た。
【0003】前者の方法によるセンサ異常検知装置は、
例えば図5に示すような構成のものである。即ち、交流
電源20から変圧器を介して直流電源を生成する電源回
路21に、ガスセンサ22とマイクロコンピュータ23
が接続されている。ガスセンサ22にはその出力電圧を
取出すための負荷抵抗24が接続され、ガスセンサ22
の出力電圧は、センサインターフェイス回路25に中継
されてマイクロコンピュータ23に内蔵されたA/D変
換器26に入力される。マイクロコンピュータ23には
タイマー27やセンサ異常判定処理手段28が内蔵さ
れ、マイクロコンピュータ23の出力ポートにはランプ
29を点燈させるランプ出力回路30と、ブザー31を
鳴らすブザー出力回路32が接続されている。
【0004】このセンサ異常検知装置では、電源が投入
されるとタイマー27がカウントを開始し、タイマー2
7がカウントアップするまでのガスセンサ22の出力電
圧がセンサ異常判定処理手段28に取込まれ、その平均
値が演算される。そして、出力電圧の平均値が正常領域
にあるか否かが判定され、正常領域にあれば、通常の処
理に移行し、正常領域になければセンサ異常と判定し、
ランプ出力回路30とブザー出力回路32によりランプ
29を点燈させ、ブザー31を鳴らして報知する。ま
た、特開平2―198349号公報に示されているガス
センサの検査装置は、電源投入時から所定時間を検査時
間としてこの検査時間内でガスセンサが初期出力特性を
呈するか否かを判断する判断手段と、初期出力特性を呈
さないときに動作する故障表示手段とを備えたものであ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のセ
ンサ異常検知装置においては、平均値を算出する所定時
間を長く設定しないと異常検知の精度が保持できないと
いった問題点がある。即ち、電源投入から出力電圧が安
定するまで数分以上の時間がかかる電源投入時の出力電
圧が過渡的な特性を示すガスセンサ22においては、無
通電時間の長短や周囲温度によっても電源投入時の動作
が異なり、これらを考慮して長めの平均値算出時間を設
定しなくては異常検知の正確性が得られない。平均値算
出時間をこのように長くとると、例えば出荷検査に時間
がかかり、検査作業を効率よく行なうことができない。
【0006】この点、特開平2―198349号公報に
示されているガスセンサの検査装置は、電源投入時から
出力が安定化するまでのエージング時間の内の最初の所
定時間を検査時間としてこの検査時間内でガスセンサが
基準電圧に達するか否かで異常を判断するため、正常か
異常かの判定時間は概ね2分程度とかなり短くなる。し
かしながら、これでもなお出荷検査等の作業は効率的と
はいえず、さらに短時間にセンサの異常を検知できる技
術の確立が要求されている。
【0007】本発明は、上記した従来の問題点を解消す
るためになされたもので、その課題とするところは、短
時間で異常を検知でき、効率的に検査作業を行なうこと
ができるセンサ異常検知装置を得ることであり、そのセ
ンサ異常検知装置の機能の拡充を推進することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に請求項1の発明は、周囲の環境の変化に応じて出力電
圧が変化するセンサを備えた機器において、当該機器の
電源投入から、センサの出力電圧が安定するまでの時間
内で、短時間でもセンサの出力電圧が正常領域に入った
か否かを判定するセンサ異常判定手段を設け、センサ異
常判定手段の正常領域に入らなかった判定でセンサ異常
を表示手段により表示するようにする手段を採用する。
【0009】前記課題を達成するために請求項2の発明
は、周囲の環境の変化に応じて出力電圧が変化するセン
サを備えた機器において、当該機器の電源投入から、セ
ンサの出力電圧が安定するまでの時間内で、短時間でも
センサの出力電圧が正常領域の上限を超えたか否かを判
定するセンサ異常判定手段を設け、センサ異常判定手段
の上限を超えた判定でセンサ異常を表示手段により表示
するようにする手段を採用する。
【0010】前記課題を達成するために請求項3の発明
は、周囲の環境の変化に応じて出力電圧が変化するセン
サを備えた機器において、当該機器の電源投入から、セ
ンサの出力電圧が安定するまでの時間内で、短時間でも
センサの出力電圧が正常領域の下限を下回ったか否かを
判定するセンサ異常判定手段を設け、センサ異常判定手
段の下限を下回った判定でセンサ異常を表示手段により
表示するようにする手段を採用する。
【0011】前記課題を達成するために請求項4の発明
は、請求項1〜請求項3までのいずれかに係る前記手段
におけるセンサ異常判定手段の判定を電源投入から3秒
〜30秒の間で行なうようにする手段を採用する。
【0012】前記課題を達成するために請求項5の発明
は、請求項1〜請求項4までのいずれかに係る前記手段
におけるセンサ異常判定手段に、異常を判定した後も、
センサの異常判定処理を行ない、センサの出力電圧の平
均値が正常領域に復帰したらセンサの異常判定処理から
機器に対する通常処理に移行する処理を行なわせる手段
を採用する。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。 実施の形態1.図1〜図3によって示すこの実施の形態
1は、周囲の環境の変化に応じて出力電圧(抵抗値)が
変化するセンサを備えた機器におけるセンサ異常検知装
置に関するものである。異常検知の対象となる機器のセ
ンサ1は、例えば還元性ガスに反応するSnO2 やZn
O等の半導体ガスセンサのように、周囲の雰囲気のガス
濃度の変化に応じて抵抗値、即ち電圧値が変化するもの
で、電源投入時に図3に示すような過渡的な初期出力特
性を呈するものである。
【0014】センサ異常検知装置は、図1に示すように
交流電源2から変圧器を介して直流電源を生成する電源
回路3に、センサ1とマイクロコンピュータ4とが接続
されて構成されている。センサ1にはその出力電圧を取
出すための負荷抵抗5が接続され、センサ1の出力電圧
は、センサインターフェイス回路6に中継されてマイク
ロコンピュータ4に内蔵されたA/D変換器7に入力さ
れる。マイクロコンピュータ4にはタイマー8と電源投
入時のセンサ異常判定処理手段9と安定後のセンサ異常
判定処理手段10が内蔵され、マイクロコンピュータ4
の出力ポートにはランプ11を点燈させるランプ出力回
路12と、ブザー13を鳴らすブザー出力回路14が接
続されている。
【0015】この種のセンサ1は図3に示すように、電
源投入から出力電圧が安定するまで数分以上の時間がか
かり、無通電時間の長短や周囲温度によっても電源投入
時の動作が異なる。電源投入時のセンサ1の出力電圧
は、電源投入から急峻に上がり40秒以内でピーク値に
なり、それから急激に下降し電源投入から約5分程度か
かって安定する。無通電時間が長いものは、短いものよ
り電源投入からピーク値までの立ち上がりが急峻でピー
ク値も高くなる傾向がある。図3のAは、無通電時間が
一週間のセンサ1の電源投入時の初期出力特性を、図3
のBは、無通電時間が30分のセンサ1の電源投入時の
初期出力特性をそれぞれ示している。
【0016】正常なセンサ1では、電源投入から3秒〜
30秒間にその出力電圧が0.3V〜4.9Vの範囲に
ある。周囲の温度の変化や通電時間の長短や特性のバラ
ツキがあっても電源投入から3秒〜30秒間にその出力
電圧は0.3V〜4.9Vの範囲にある。異常なセンサ
1では、電源投入から3秒〜30秒間にその出力電圧は
0.3Vに達しないか、4.9Vを超える。
【0017】この実施の形態1のセンサ異常検知装置
は、上述した電源投入から3秒〜30秒間にその出力電
圧が0.3V〜4.9Vの範囲にあることを利用してセ
ンサ1の異常を検知し表示するようにしたものである。
即ち、図2の処理フローに示すように、S#11におい
て電源が投入されると、タイマーがカウントを開始し、
S#12において電源投入からの経過時間T1が例えば
4秒かどうかが判定される。4秒を経過していなければ
S#12の処理を繰返し、経過したならS#13へ進
む。S#13ではその時のセンサの出力電圧V1が0.
3V〜4.9Vの範囲外にあるか否かをセンサ異常判定
処理手段9により判定する。V1が0.3V〜4.9V
の範囲内であればS#14へ進み、安定後のセンサ異常
判定処理手段10による処理に移行する。
【0018】V1が0.3V〜4.9Vの範囲外であれ
ば、S#15へ進みセンサ異常を確定する処理を行な
い、S#16においてランプ出力回路12とブザー出力
回路14によりランプ11を点燈させ、ブザー13を鳴
らして報知する。安定後のセンサ異常判定処理手段10
による処理は、S#14においてセンサ正常の判定を
し、S#17において電源投入からの経過時間T2がセ
ンサ1が安定化する所定時間(例えば5分)経過したか
否かが判定される。経過していなければS#17の処理
を繰返し、経過していればS#18において所定時間に
おけるセンサ1の出力電圧の平均値V2を算出する処理
を行ない、S#19の処理に進む。S#19ではV2が
正常範囲にあるか否かを判定し、V2が正常範囲にあれ
ばS#120においてセンサ正常の確定処理を行ないS
#121へ進み通常処理に移行し、それ以降はS#18
〜S#121の処理を繰返す。S#19でV2が正常範
囲から外れていたら、S#15へ進みセンサ異常を確定
する処理を行ない、S#16においてランプ出力回路1
2とブザー出力回路14によりランプ11を点燈させ、
ブザー13を鳴らして報知する。
【0019】これにより、電源投入から4秒ほどでセン
サ1の異常が検知でき、極めて迅速に機器の出荷検査等
を効率よく行なうことができる。そして、センサ1の出
力電圧が安定した後もセンサ1の異常が検知できる。異
常検知時間の4秒は、試験によるデータから得られた誤
検知のほとんどない適切な数値であるが、3秒〜30秒
に設定してもセンサ1の異常を検知することができる。
また、処理フローにおけるS#13のV1が0.3V〜
4.9Vの範囲にあるか否かの判定処理を、V1が正常
領域の下限である0.3Vを下回っているか否かを判定
する処理にしてもよい。また、反対にV1が正常領域の
上限である4.9Vを超えているか否かを判定する処理
にしてもよい。正常領域の下限を基準に異常の判定を行
なうようにすると、検査時間を4秒より短かい3秒程に
することもでき、センサ1の出力電圧が安定した後もセ
ンサ1のオープン故障等を正確に検知することができ
る。また、上限を基準に異常の判定を行なうようにする
と、検査時間を4秒より長い30秒程にすることも可能
であり、センサ1の出力電圧が安定した後もセンサ1の
ショート故障等を正確に検知することができる。
【0020】実施の形態2.図4に示すこの実施の形態
2は、実施の形態1で示した電源投入時のセンサ異常判
定処理手段9の処理に関するものであり、それ以外は実
施の形態1のものと同じである。従って、実施の形態1
と同じ部分については実施の形態1のものと同じ符号を
用いそれらについての説明は省略する。
【0021】実施の形態1では図2により示したS#1
6においてランプ出力回路12とブザー出力回路14に
よりランプ11を点燈させ、ブザー13を鳴らして異常
時の処理を終了しているが、電源をリセットしなければ
異常の解除ができない。例えば、単発的に発生する電源
ノイズ等によりセンサ異常を確定してしまった場合、電
源が正常状態に戻っても異常表示がなされたままにな
る。この実施の形態2はこうした不都合を解消する工夫
を講じたものである。即ち、S#16に対応する図4に
おけるS#26の処理をしたら、図2におけるS#17
〜S#121の処理に対応するS#27〜S#221の
処理を行なうようにしている。
【0022】これにより、単発的に発生する電源ノイズ
等によりセンサ異常を確定した場合でも、電源が正常状
態に戻れば電源をリセットしなくても自動的に異常が解
除できるため、センサ1が正常にも拘らず異常表示が連
続することなく連続運転を円滑に動作させることがで
き、異常を修復した際に電源をリセットして確認する必
要もないので検査作業の効率がより向上する。これ以外
の機能や利点は実施の形態1のものと同じである。
【0023】
【発明の効果】以上説明したとおり、請求項1の発明に
よれば、短時間でセンサの異常を検知でき、効率的に検
査作業を行なうことができるセンサ異常検知装置が得ら
れる。
【0024】請求項2の発明によれば、短時間でセンサ
の異常を検知でき、効率的に検査作業を行なうことがで
きるセンサ異常検知装置が得られる。
【0025】請求項3の発明によれば、短時間でセンサ
の異常を検知でき、効率的に検査作業を行なうことがで
きるセンサ異常検知装置が得られる。
【0026】請求項4の発明によれば、短時間でセンサ
の異常を検知でき、効率的に検査作業を行なうことがで
きるセンサ異常検知装置が得られる。
【0027】請求項5の発明によれば、請求項1〜請求
項4までのいずれかに係る前記効果とともに、センサの
出力が安定した後もセンサの異常を監視することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1のセンサ異常検知装置のブロッ
ク構成図である。
【図2】 実施の形態1のセンサ異常検知装置の動作を
示すフローチャートである。
【図3】 実施の形態1におけるセンサの初期出力特性
を示す説明図である。
【図4】 実施の形態2のセンサ異常検知装置の動作を
示すフローチャートである。
【図5】 従来のセンサ異常検知装置のブロック構成図
である。
【符号の説明】
1 センサ、 4 マイクロコンピュータ、 8 タイ
マー、 9 センサ異常判定処理手段、 10 センサ
異常判定処理手段、 11 ランプ、 13ブザー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G046 AA01 BA09 DC06 DC09 DC16 DD02 DD04 FE39 FE48 2G060 AA02 AC05 AD01 AE19 AE22 AF09 BA01 HD01 HD02 HD03 HE03 HE10 KA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周囲の環境の変化に応じて出力電圧が変
    化するセンサを備えた機器において、当該機器の電源投
    入から、前記センサの出力電圧が安定するまでの時間内
    で、短時間でも当該センサの出力電圧が正常領域に入っ
    たか否かを判定するセンサ異常判定手段を設け、このセ
    ンサ異常判定手段の正常領域に入らなかった判定でセン
    サ異常を表示手段により表示するようにしたセンサ異常
    検知装置。
  2. 【請求項2】 周囲の環境の変化に応じて出力電圧が変
    化するセンサを備えた機器において、当該機器の電源投
    入から、前記センサの出力電圧が安定するまでの時間内
    で、短時間でも当該センサの出力電圧が正常領域の上限
    を超えたか否かを判定するセンサ異常判定手段を設け、
    このセンサ異常判定手段の上限を超えた判定でセンサ異
    常を表示手段により表示するようにしたセンサ異常検知
    装置。
  3. 【請求項3】 周囲の環境の変化に応じて出力電圧が変
    化するセンサを備えた機器において、当該機器の電源投
    入から、前記センサの出力電圧が安定するまでの時間内
    で、短時間でも当該センサの出力電圧が正常領域の下限
    を下回ったか否かを判定するセンサ異常判定手段を設
    け、このセンサ異常判定手段の下限を下回った判定でセ
    ンサ異常を表示手段により表示するようにしたセンサ異
    常検知装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3までのいずれかに記
    載のセンサ異常検知装置であって、センサ異常判定手段
    の判定を電源投入から3秒〜30秒の間で行なうように
    したセンサ異常検知装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜請求項4までのいずれかに記
    載のセンサ異常検知装置であって、センサ異常判定手段
    は、異常を判定した後も、当該センサの異常判定処理を
    行ない、前記センサの出力電圧の平均値が正常領域に復
    帰したらセンサの異常判定処理から機器に対する通常処
    理に移行することを特徴とするセンサ異常検知装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7461536B2 (en) * 2002-12-07 2008-12-09 Robert Bosch Gmbh Circuit arrangement for operating a gas sensor
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Effective date: 20040525