JP2001188056A - Gas detector - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス雰囲気中に接
地された状態でガスの存在を検知するガス検知装置に関
し、特に、可燃性ガスを検知すると共に、当該ガスの濃
度を検知する接触燃焼式のガス検知装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas detector for detecting the presence of a gas in a state where the gas is grounded in a gas atmosphere, and more particularly, to a catalytic combustion for detecting a combustible gas and detecting the concentration of the gas. The present invention relates to a gas detection device of the type.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種のガス検知装置としては、
たとえば、出願が先に提案した特開平7−198652
号や特開平10−38833号がある。一例として、特
開平10−38833号に開示されているガス検知装置
のブロック図を図2に示す。2. Description of the Related Art Conventionally, as a gas detector of this kind,
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-198652 proposed earlier by the application.
And JP-A-10-38833. As an example, FIG. 2 shows a block diagram of a gas detection device disclosed in JP-A-10-38833.
【0003】図2において、ガス検知装置10は、ガス
雰囲気中に接地された状態でガスの存在を検知すると共
に、そのガスの濃度を検知してセンサ出力データを生成
するガスセンサモジュール12と、ガスセンサモジュー
ル12を動作させるための所定の電圧を発生するための
定電圧源20と、定電圧源20とガスセンサモジュール
12との間に電気的に接続され、ガスセンサモジュール
12に入力される電流値を検出して電流データを生成す
る電流検出手段14と、電流データに基づいて、センサ
出力データに対する温度補償を行ってガス濃度データを
生成する温度補償手段15とからなる。In FIG. 2, a gas detection device 10 detects the presence of a gas while being grounded in a gas atmosphere, detects the concentration of the gas, and generates sensor output data; A constant voltage source 20 for generating a predetermined voltage for operating the module 12, and electrically connected between the constant voltage source 20 and the gas sensor module 12 to detect a current value input to the gas sensor module 12 A current detecting means 14 for generating current data, and a temperature compensating means 15 for generating gas concentration data by performing temperature compensation on sensor output data based on the current data.
【0004】ガスセンサモジュール12は、ガス雰囲気
中に設置された状態でガス濃度を検知するセンサ素子1
22と、センサ素子122の温度補償を行うためのレフ
ァ素子124とを有する。[0004] The gas sensor module 12 is a sensor element 1 for detecting a gas concentration when installed in a gas atmosphere.
22 and a reference element 124 for performing temperature compensation of the sensor element 122.
【0005】センサ素子122は、具体的には、接触燃
焼式ガス検知手段である。接触燃焼式のガス検知手段
は、可燃性ガスの検知素子が用いられている。[0005] Specifically, the sensor element 122 is a catalytic combustion type gas detecting means. As the contact combustion type gas detection means, a flammable gas detection element is used.
【0006】可燃性ガスの検知素子は、たとえば、20
μm乃至50μmの線径を有する白金抵抗線を巻回して
コイル形状に形成し、このコイルの周囲にパラジューム
=アルミナなどの触媒を塗布した後、焼成して、100
メッシュの二重金網を被せて形成されている。[0006] The detecting element for flammable gas is, for example, 20
A platinum resistance wire having a wire diameter of 50 μm to 50 μm is wound to form a coil shape, a catalyst such as palladium = alumina is applied around the coil, and then baked.
It is formed with a double mesh wire mesh.
【0007】センサ素子122の電気抵抗Rsは、巻回
された前述の白金抵抗線の線径や線長によって決定され
る。The electric resistance Rs of the sensor element 122 is determined by the diameter and length of the wound platinum resistance wire.
【0008】レファ素子124は、センサ素子122と
同様の構造を有し、さらに、ガスに対して不感となるよ
うに不感処理が施されている。具体的には、レファ素子
124の全体にシールキャップを被せることによって不
感処理を行うことができる。The reference element 124 has the same structure as the sensor element 122, and is subjected to a desensitization process so as to be insensitive to gas. More specifically, the blind processing can be performed by covering the entire reference element 124 with a seal cap.
【0009】レファ素子124の電気抵抗Rrは、セン
サ素子122と同様に、巻回された前述の白金抵抗線の
線径や線長によって決定される。The electric resistance Rr of the reference element 124 is determined by the diameter and length of the wound platinum resistance wire, similarly to the sensor element 122.
【0010】定電圧源20は、ガスセンサモジュール1
2を動作させるための所定の電圧20aを発生するため
のものである。The constant voltage source 20 includes the gas sensor module 1
2 for generating a predetermined voltage 20a for operating the power supply 2.
【0011】定電圧源20には、抵抗素子14とセンサ
素子122とレファ素子124とが直列に接続されてお
り、センサ素子122の電気抵抗がRs、レファ素子1
24の電気抵抗がRr、抵抗素子14の電気抵抗がRc
sであるので、ガスセンサモジュール12に入力される
電流Isの電流値は、Is=(所定の電圧20a)/
(Rcs+Rs+Rr)となる。A resistance element 14, a sensor element 122, and a reference element 124 are connected in series to the constant voltage source 20, and the electric resistance of the sensor element 122 is Rs, and the reference element 1
24 has an electric resistance of Rr, and the electric resistance of the resistance element 14 has an electric resistance of Rc.
s, the current value of the current Is input to the gas sensor module 12 is Is = (predetermined voltage 20a) /
(Rcs + Rs + Rr).
【0012】センサ素子122とレファ素子124は、
各々、電流Isが流れるので、内蔵された白金抵抗線が
加熱されて温度が上昇する。この状態において、雰囲気
中に可燃性(具体的には、還元性)のガスが存在する
と、センサ素子122に可燃性ガスが接触して燃焼(す
なわち、酸化)するため、この燃焼の際に生じる反応熱
による温度上昇によってセンサ素子122の抵抗値Rs
がΔRsだけ変化する。The sensor element 122 and the reference element 124
Since the current Is flows in each case, the built-in platinum resistance wire is heated and the temperature rises. In this state, if a combustible (specifically, reducing) gas is present in the atmosphere, the combustible gas comes into contact with the sensor element 122 and burns (ie, oxidizes). The resistance value Rs of the sensor element 122 due to the temperature rise due to the heat of reaction
Changes by ΔRs.
【0013】この抵抗値変化ΔRsに応じた電圧変化と
して、センサ出力データ12aが出力される。The sensor output data 12a is output as a voltage change corresponding to the resistance value change ΔRs.
【0014】一方、レファ素子124は、前述したよう
に、不感処理(具体的には、シールキャップを被せる処
理)が施されているので、可燃性ガスは反応せず、前述
したような燃焼が起きない。On the other hand, as described above, since the referential element 124 has been subjected to the insensitive treatment (specifically, the treatment for covering the seal cap), the combustible gas does not react, and the combustion as described above occurs. Does not wake up.
【0015】また、センサ素子122とレファ素子12
4とは同じガス雰囲気に曝されているため、この雰囲気
の温度に応じた抵抗変化を生じる。The sensor element 122 and the reference element 12
Since No. 4 is exposed to the same gas atmosphere, a resistance change occurs according to the temperature of this atmosphere.
【0016】このような雰囲気の温度に起因する抵抗変
化は、ガスの存在の検知の誤動作(すなわち、ガスが存
在しないのに、ガスを検知した旨のセンサ出力データ1
2aが出力されること)や、検出したガス濃度の濃度誤
差の原因となる。Such a change in resistance due to the temperature of the atmosphere is caused by a malfunction in detection of the presence of gas (that is, sensor output data 1 indicating that gas is detected even though no gas is present).
2a) or a concentration error of the detected gas concentration.
【0017】レファ素子124は、センサ素子122に
おけるこのような雰囲気温度に依る誤動作や濃度誤差を
概ね補償するための補償手段である。雰囲気の温度に起
因するセンサ素子122の抵抗変化を、同じ雰囲気中に
おかれたレファ素子124の抵抗変化によって、打ち消
すことを意図するものである。The reference element 124 is a compensating means for generally compensating for a malfunction or a density error in the sensor element 122 due to the ambient temperature. It is intended to cancel the resistance change of the sensor element 122 caused by the temperature of the atmosphere by the resistance change of the reference element 124 placed in the same atmosphere.
【0018】しかしながら、レファ素子124とセンサ
素子122は、材料や構造上のばらつきにより、両者の
抵抗値温度係数を完全に一致させることが難しい。However, it is difficult for the reference element 124 and the sensor element 122 to completely match their resistance temperature coefficients due to variations in materials and structures.
【0019】そこで、電流検出手段14として、定電圧
源20とガスセンサモジュール12との間に抵抗Rcs
を接続し、ガスセンサモジュール12に流れる電流値I
sを検出する。検出される電流値Isは、電圧値(=I
s×Rcs)に変換して電流データ14aを生成する。Therefore, as the current detecting means 14, a resistor Rcs is provided between the constant voltage source 20 and the gas sensor module 12.
And the current value I flowing through the gas sensor module 12
s is detected. The detected current value Is is a voltage value (= I
s × Rcs) to generate current data 14a.
【0020】この電流データ14aは、後述するように
周囲温度の変化にしたがうデータであり、レファ素子1
24とセンサ素子122の抵抗値温度係数が一致しない
場合でも、より精密に温度補償を行うのに役立つ。The current data 14a is data according to a change in ambient temperature, as described later,
Even when the temperature coefficient of resistance of the sensor element 122 and the temperature coefficient of resistance of the sensor element 122 do not match, it is useful to perform temperature compensation more precisely.
【0021】すなわち、ガス雰囲気中に設置されている
ガスセンサモジュール12のセンサ素子122およびレ
ファ素子124の抵抗値が周囲温度の変化にしたがって
変化し、ガスセンサモジュール12を流れる電流値Is
が変化する。したがって、電流検出手段14でセンサモ
ジュール12を流れる電流値Isを監視すれば、周囲温
度の変化を検出することができる。That is, the resistance values of the sensor element 122 and the reference element 124 of the gas sensor module 12 installed in the gas atmosphere change according to the change of the ambient temperature, and the current value Is flowing through the gas sensor module 12 is changed.
Changes. Therefore, if the current value Is flowing through the sensor module 12 is monitored by the current detecting means 14, a change in the ambient temperature can be detected.
【0022】電流検出手段14からの電流データは、温
度補償手段15に供給される。温度補償手段15は、温
度データ生成回路16とガス濃度データ生成回路18と
を有する。The current data from the current detecting means 14 is supplied to the temperature compensating means 15. The temperature compensating means 15 has a temperature data generating circuit 16 and a gas concentration data generating circuit 18.
【0023】温度データ生成回路16は、電流検出手段
14からの電流データ14aに基づいてガスセンサモジ
ュール12の周囲温度に係る温度補償データ16aを生
成するように構成されている。The temperature data generation circuit 16 is configured to generate temperature compensation data 16a relating to the ambient temperature of the gas sensor module 12 based on the current data 14a from the current detection means 14.
【0024】ガス濃度データ生成回路18は、温度デー
タ生成回路16からの温度補償データ16aに基づい
て、センサ出力データ12aに対する温度補償を行って
ガス濃度データ18aを生成するように構成されてい
る。温度補償手段15は、前述したようにして生成され
た電流値Isとガスセンサモジュール12の周囲温度と
ガスセンサモジュール12のセンサ出力データ12aと
の相関関係を予め求め、これを元にルックアップテーブ
ル等の参照手段を予め生成しておく。The gas concentration data generation circuit 18 is configured to perform temperature compensation on the sensor output data 12a based on the temperature compensation data 16a from the temperature data generation circuit 16 to generate gas concentration data 18a. The temperature compensating means 15 obtains in advance a correlation between the current value Is generated as described above, the ambient temperature of the gas sensor module 12, and the sensor output data 12a of the gas sensor module 12, and based on the correlation, obtains a lookup table or the like. Reference means is generated in advance.
【0025】電流データ14aを受け取った際に、温度
データ生成回路16は、ガスセンサモジュール12のセ
ンサ出力データ12aと電流値Isとについて前述の参
照手段を参照して、ガスセンサモジュール12の周囲温
度を求めて温度補償データ16aを生成する。When receiving the current data 14a, the temperature data generation circuit 16 determines the ambient temperature of the gas sensor module 12 by referring to the above-mentioned reference means for the sensor output data 12a of the gas sensor module 12 and the current value Is. To generate the temperature compensation data 16a.
【0026】ガス濃度データ生成回路18は、温度補償
データ16aに基づいて、センサ出力データ12aに対
する温度補償を行ってガス濃度データ18aを生成す
る。The gas concentration data generation circuit 18 performs temperature compensation on the sensor output data 12a based on the temperature compensation data 16a to generate gas concentration data 18a.
【0027】以上のようにして、レファ素子124とセ
ンサ素子122の抵抗値温度係数が完全に一致しない場
合でも、電流検出手段14からの電流データ14aを用
いて、たとえば100ppm程度のガス濃度に対しても
高い検出精度を実現できるような高精度の温度補償がで
きるようになる。As described above, even when the temperature coefficient of resistance value of the reference element 124 and the temperature coefficient of resistance of the sensor element 122 do not completely match, the current data 14a from the current detecting means 14 is used to adjust the gas concentration of, for example, about 100 ppm. However, high-precision temperature compensation that can achieve high detection accuracy can be performed.
【0028】一方、一般的に、ガスセンサモジュール
は、異なる温度の雰囲気中に設置されて使用されるもの
であるが、ガスセンサモジュール中のセンサ素子は、そ
のガス感度が周囲温度の変化に応じて変化するという特
性を持っている。センサ素子の中には、たとえば、周囲
温度25℃〜225℃の範囲において、周囲温度が25
℃の時に1000ppm/℃の感度を有するが、周囲温
度が225℃の時に750ppm/℃程度の感度にな
り、感度が約25%も低下してしまうものがあるOn the other hand, a gas sensor module is generally installed and used in atmospheres having different temperatures, and the sensor element in the gas sensor module has a gas sensitivity that changes according to a change in the ambient temperature. It has the property of doing. Some of the sensor elements have an ambient temperature of 25 ° C. to 225 ° C., for example.
It has a sensitivity of 1000 ppm / ° C. at ℃, but has a sensitivity of about 750 ppm / ° C. when the ambient temperature is 225 ° C., and the sensitivity may be reduced by about 25%.
【0029】[0029]
【発明が解決しようとする課題】上述のガス検知装置
は、電流検出手段によってセンサ素子を流れる電流を検
出した電流データを用いて高精度の温度補償を行ってい
るが、このようなセンサ素子の感度低下に対する対策に
ついてはふれていない。The above-described gas detection device performs high-precision temperature compensation using current data obtained by detecting a current flowing through the sensor element by current detection means. No countermeasures are taken against the sensitivity drop.
【0030】そこで、本発明の目的は、上述の問題に鑑
み、周囲温度の変化に対するガス感度の低下を補償する
ことができるガス検知装置を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas detection device capable of compensating for a decrease in gas sensitivity with respect to a change in ambient temperature in view of the above-mentioned problems.
【0031】[0031]
【課題を解決するための手段】上記した目的にかんがみ
て、請求項1記載の発明のガス検知装置は、ガス雰囲気
中に設置された状態でガスの存在を検知するガス検知装
置であって、ガス雰囲気中に設置された状態でガスの存
在を検知すると共に、そのガスの濃度を検知してセンサ
出力を発生するガスセンサモジュールと、上記ガスセン
サモジュールを動作させるための電源と、上記ガスセン
サモジュールからのセンサ出力データを増幅する第1の
増幅手段と、上記電源と上記ガスセンサモジュールの間
に接続され、上記ガスセンサモジュールに流れる電流値
を検出して電流データを生成する電流検出手段と、上記
電流検出手段からの上記電流データを電圧増幅する第2
の増幅手段と、上記第1の増幅手段からの上記センサ出
力データと、上記第2の増幅手段からの上記電流データ
とが入力され、入力される上記電流データに基づいて、
周囲温度の変化によって発生する上記ガスセンサモジュ
ールの感度低下を補償する補償手段とを有することを特
徴とする。DISCLOSURE OF THE INVENTION In view of the above-mentioned object, a gas detection device according to the first aspect of the present invention is a gas detection device for detecting the presence of a gas when installed in a gas atmosphere, A gas sensor module that detects the presence of a gas in a state where the gas sensor module is installed and detects the concentration of the gas to generate a sensor output, a power supply for operating the gas sensor module, and a power supply from the gas sensor module. First amplifying means for amplifying sensor output data; current detecting means connected between the power supply and the gas sensor module for detecting a current value flowing through the gas sensor module to generate current data; and the current detecting means Amplify the current data from the second
Amplifying means, the sensor output data from the first amplifying means, and the current data from the second amplifying means are inputted, and based on the inputted current data,
And compensating means for compensating for a decrease in sensitivity of the gas sensor module caused by a change in ambient temperature.
【0032】請求項1記載の発明においては、ガスセン
サモジュールが、ガス雰囲気中に設置された状態でガス
の存在を検知すると共に、そのガスの濃度を検知してセ
ンサ出力を発生する。第1の増幅手段は、ガスセンサモ
ジュールからのセンサ出力データを増幅する。電源と上
記ガスセンサモジュールの間に接続された電流検出手段
は、ガスセンサモジュールに流れる電流値を検出して電
流データを生成する。第2の増幅手段は、電流検出手段
からの電流データを電圧増幅する。補償手段は、第1の
増幅手段からの上記センサ出力データと、第2の増幅手
段からの電流データとが入力され、入力される上記電流
データに基づいて、周囲温度の変化によって発生するガ
スセンサモジュールの感度低下を補償する。In the first aspect of the present invention, the gas sensor module detects the presence of a gas in a state where the gas sensor module is installed in a gas atmosphere, and detects the concentration of the gas to generate a sensor output. The first amplifying unit amplifies sensor output data from the gas sensor module. Current detection means connected between the power supply and the gas sensor module detects a current value flowing through the gas sensor module to generate current data. The second amplifier amplifies the voltage of the current data from the current detector. The compensating means receives the sensor output data from the first amplifying means and the current data from the second amplifying means, and generates a gas sensor module generated by a change in ambient temperature based on the inputted current data. To compensate for the sensitivity drop.
【0033】請求項2記載の発明のガス検知装置は、補
償手段はマイクロコンピュータであることを特徴とす
る。According to a second aspect of the present invention, the gas detecting device is characterized in that the compensation means is a microcomputer.
【0034】請求項2記載の発明においては、補償手段
としてマイクロコンピュータが、入力される上記電流デ
ータに基づいて、周囲温度の変化によって発生するガス
センサモジュールの感度低下を補償する。According to the second aspect of the present invention, the microcomputer as compensation means compensates for a decrease in sensitivity of the gas sensor module caused by a change in ambient temperature based on the input current data.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明によるガス検知装
置の実施の形態を示す回路図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a gas detection device according to the present invention.
【0036】まず、ガス検知装置の構成について説明す
る。First, the configuration of the gas detection device will be described.
【0037】図1において、ガス検知装置は、定電圧源
1と、電流検出手段としての電流検出抵抗Rcsと、ブ
リッジ回路2と、第1の増幅手段としてのオペアンプ回
路4と、第2の増幅手段としてのオペアンプ回路5と、
補償手段としてのマイクロコンピュータ6とからなる。In FIG. 1, the gas detection device includes a constant voltage source 1, a current detection resistor Rcs as current detection means, a bridge circuit 2, an operational amplifier circuit 4 as first amplification means, and a second amplification circuit. An operational amplifier circuit 5 as a means;
And a microcomputer 6 as compensation means.
【0038】ブリッジ回路2は、ガスセンサモジュール
3と抵抗R1,R2とから構成されており、定電圧源1
から電流検出抵抗Rcsを介してガスセンサモジュール
3に動作電圧が供給されている。The bridge circuit 2 includes a gas sensor module 3 and resistors R1 and R2.
The operating voltage is supplied to the gas sensor module 3 via the current detection resistor Rcs.
【0039】ガスセンサモジュール3は、ガス雰囲気中
に設置された状態でガス濃度を検知するセンサ素子Rs
nsと、センサ素子Rsnsの温度補償を行うためのレ
ファ素子Rrefとを有する。The gas sensor module 3 is provided with a sensor element Rs for detecting a gas concentration when installed in a gas atmosphere.
ns and a reference element Rref for performing temperature compensation of the sensor element Rsns.
【0040】センサ素子Rsnsは、具体的には、接触
燃焼式ガス検知手段であり、図2に示すセンサ素子12
2とおなじものである。同様に、レファ素子Rrefは
図2に示すレファ素子124と同じものである。The sensor element Rsns is specifically a contact combustion type gas detecting means, and is a sensor element 12 shown in FIG.
It is the same as 2. Similarly, the reference element Rref is the same as the reference element 124 shown in FIG.
【0041】オペアンプ回路4は、オペアンプA1と抵
抗R3,R4から構成されている。オペアンプA1の反
転入力端子は、抵抗R3を介してガスセンサモジュール
3のレファ素子Rrefとセンサ素子Rsnsの接続点
に接続され、非反転入力端子は、抵抗R1と抵抗R2の
接続点に接続されている。オペアンプA1の出力は出力
端子7に接続されている。オペアンプA1の反転入力端
子と出力端子には、抵抗R4が接続されている。The operational amplifier circuit 4 comprises an operational amplifier A1 and resistors R3 and R4. The inverting input terminal of the operational amplifier A1 is connected to a connection point between the reference element Rref and the sensor element Rsns of the gas sensor module 3 via the resistor R3, and the non-inverting input terminal is connected to a connection point between the resistor R1 and the resistor R2. . The output of the operational amplifier A1 is connected to the output terminal 7. The resistor R4 is connected to the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier A1.
【0042】オペアンプ回路5は、オペアンプA2と抵
抗R5,R6,R7,R8から構成されている。オペア
ンプA2の反転入力端子は、抵抗R7を介して電流検出
抵抗Rcsとガスセンサモジュール3の接続点に接続さ
れ、非反転入力端子は、定電圧源1に直列接続された抵
抗R5と抵抗R6の接続点に接続されている。オペアン
プA1の反転入力端子と出力端子には、抵抗R8が接続
されている。The operational amplifier circuit 5 comprises an operational amplifier A2 and resistors R5, R6, R7, R8. An inverting input terminal of the operational amplifier A2 is connected to a connection point between the current detection resistor Rcs and the gas sensor module 3 via a resistor R7, and a non-inverting input terminal is a connection between a resistor R5 and a resistor R6 connected in series to the constant voltage source 1. Connected to a point. The resistor R8 is connected to the inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier A1.
【0043】マイクロコンピュータ6は、ADC入力ポ
ート(すなわち、アナログ/デジタルコンバータを備え
たポート)を備えており、ポートi1には、オペアンプ
回路5からの出力電圧が入力され、ポートi2には、オ
ペアンプ回路4からの出力電圧が入力されている。The microcomputer 6 has an ADC input port (that is, a port having an analog / digital converter), an output voltage from the operational amplifier circuit 5 is input to a port i1, and an operational amplifier is input to a port i2. The output voltage from the circuit 4 is input.
【0044】次に、上述の構成によるガス検知装置の基
本動作を説明する。Next, the basic operation of the gas detecting device having the above configuration will be described.
【0045】まず、ガスセンサモジュール3をガス雰囲
気中に設置する前に、定電圧源1より一定電圧を印加さ
れたブリッジ回路2が平衡状態にあるとき、オペアンプ
回路4のオペアンプA1の反転入力端子と非反転入力端
子の間に電位差はなく、オペアンプA1からマイクロコ
ンピュータのADCポートi2に供給される出力は「ゼ
ロ」レベルになっている。First, before the gas sensor module 3 is installed in a gas atmosphere, when the bridge circuit 2 to which a constant voltage is applied from the constant voltage source 1 is in a balanced state, the inverting input terminal of the operational amplifier A1 of the operational amplifier circuit 4 There is no potential difference between the non-inverting input terminals, and the output supplied from the operational amplifier A1 to the ADC port i2 of the microcomputer is at the "zero" level.
【0046】次に、ガスセンサモジュール3をガス雰囲
気中に設置すると、センサ素子Rsnsとレファ素子R
refは、各々、定電圧源1より電流が流れるので、内
蔵された白金抵抗線が加熱されて温度が上昇する。この
状態において、雰囲気中に可燃性(具体的には、還元
性)のガスが存在すると、センサ素子Rsnsに可燃性
ガスが接触して燃焼(すなわち、酸化)するため、この
燃焼の際に生じる反応熱による温度上昇によってセンサ
素子Rsnsの抵抗値が変化する。Next, when the gas sensor module 3 is installed in a gas atmosphere, the sensor element Rsns and the reference
In ref, a current flows from the constant voltage source 1, so that the built-in platinum resistance wire is heated and the temperature rises. In this state, if a combustible (specifically, reducing) gas is present in the atmosphere, the combustible gas comes into contact with the sensor element Rsns and burns (that is, oxidizes). The resistance value of the sensor element Rsns changes due to the temperature rise due to the heat of reaction.
【0047】これに対して、レファ素子Rrefは、不
感処理が施されているので、可燃性ガスによる燃焼が生
じないため酸化せず、その抵抗値は変化しない。On the other hand, since the reference element Rref has been subjected to the insensitive processing, it does not oxidize because combustion by the combustible gas does not occur, and its resistance value does not change.
【0048】したがって、雰囲気中に可燃性ガスが存在
すると、センサ素子Rsnsの抵抗値だけが変化するた
め、ブリッジ回路2の平衡がくずれ、センサ素子Rsn
sで酸化した可燃性ガスの量に応じたセンサ出力が発生
し、それに応じた電位差がオペアンプA1の反転有力端
子と非反転入力端子の間に発生し、オペアンプA1か
ら、前述の可燃性ガスの量に応じたセンサ出力電圧Vc
oが、マイクロコンピュータ6のADCポートi2に供
給される。Therefore, when a combustible gas is present in the atmosphere, only the resistance value of the sensor element Rsns changes, so that the balance of the bridge circuit 2 is lost and the sensor element Rsn
A sensor output corresponding to the amount of the flammable gas oxidized in s is generated, and a potential difference corresponding thereto is generated between the inverting inverting terminal and the non-inverting input terminal of the operational amplifier A1. Sensor output voltage Vc according to amount
o is supplied to the ADC port i2 of the microcomputer 6.
【0049】ところで、上述のように動作するガス検知
装置は、温度の異なる雰囲気中で使用されるので、上述
したように、ガスセンサモジュール3の周囲温度が上昇
すると、それに応じてセンサ素子Rsnsとレファ素子
Rrefの両方の抵抗値温度係数、すなわち感度が低下
する。このような場合には、周囲温度の変化によって、
オペアンプA1からマイクロコンピュータ6のADCポ
ートi2に供給される出力電圧Vcoに変動が表れる。
すなわち、オペアンプA1からマイクロコンピュータ6
のADCポートi2に供給される出力電圧Vcoは、周
囲温度が低いときの電圧値に比べて、周囲温度が高いと
きの電圧値が減少する。Since the gas detection device operating as described above is used in atmospheres having different temperatures, as described above, when the ambient temperature of the gas sensor module 3 rises, the sensor element Rsns and the reference The temperature coefficient of both resistance values of the element Rref, that is, the sensitivity is reduced. In such a case, the ambient temperature changes
The output voltage Vco supplied from the operational amplifier A1 to the ADC port i2 of the microcomputer 6 fluctuates.
That is, from the operational amplifier A1 to the microcomputer 6
The output voltage Vco supplied to the ADC port i2 has a lower voltage value when the ambient temperature is higher than a voltage value when the ambient temperature is low.
【0050】理想的には、周囲温度が変化しても、オペ
アンプA1からマイクロコンピュータ6のADCポート
i2に供給される出力電圧Vcoは、変動せず一定値に
なっているべきであるが、現実には上述のように変動を
生じる。Ideally, even when the ambient temperature changes, the output voltage Vco supplied from the operational amplifier A1 to the ADC port i2 of the microcomputer 6 should be constant without change. Fluctuates as described above.
【0051】そこで、本発明では、電流検出抵抗Rcs
と、オペアンプ回路5と、マイクロコンピュータ6によ
って、このような変動を補償することにより、周囲温度
の変化に関わらず、ガスセンサモジュール3のセンサ素
子Rsnsの感度を一定に保つものである。Therefore, in the present invention, the current detection resistor Rcs
By compensating for such fluctuations using the operational amplifier circuit 5 and the microcomputer 6, the sensitivity of the sensor element Rsns of the gas sensor module 3 is kept constant regardless of changes in the ambient temperature.
【0052】電流検出抵抗Rcsは、定電圧源1とガス
センサモジュール3との間に接続されており、ガスセン
サモジュール3に流れる電流値Isを検出する。検出さ
れる電流値Isは、電圧値(=Is×Rcs)に変換し
て電流データを生成する。The current detection resistor Rcs is connected between the constant voltage source 1 and the gas sensor module 3, and detects a current value Is flowing through the gas sensor module 3. The detected current value Is is converted into a voltage value (= Is × Rcs) to generate current data.
【0053】この電流データは、後述するように周囲温
度の変化にしたがうデータであり、センサ素子Rsns
の感度の低下を補償するのに役立つ。This current data is data according to the change of the ambient temperature, as will be described later, and is a sensor element Rsns.
Helps to compensate for the drop in sensitivity.
【0054】すなわち、ガス雰囲気中に設置されている
ガスセンサモジュール3のセンサ素子Rsnsおよびレ
ファ素子Rrefの抵抗値が周囲温度の変化にしたがっ
て変化し、ガスセンサモジュール3を流れる電流値Is
が変化する。したがって、電流検出手段Rcsでガスセ
ンサモジュール3を流れる電流値Isを監視すれば、周
囲温度の変化を検出することができる。That is, the resistance values of the sensor element Rsns and the reference element Rref of the gas sensor module 3 installed in the gas atmosphere change according to the change of the ambient temperature, and the current value Is flowing through the gas sensor module 3
Changes. Therefore, if the current value Is flowing through the gas sensor module 3 is monitored by the current detecting means Rcs, a change in the ambient temperature can be detected.
【0055】電流検出抵抗Rcsからの電流データは、
オペアンプ回路5に供給され、電圧増幅される。電圧増
幅された電流データは、電流検出電圧Vcsとしてマイ
クロコンピュータ6のADCポートi1に供給される。The current data from the current detection resistor Rcs is
The voltage is supplied to the operational amplifier circuit 5 and amplified. The voltage-amplified current data is supplied to the ADC port i1 of the microcomputer 6 as the current detection voltage Vcs.
【0056】マイクロコンピュータ6は、前述したよう
にして生成された電流値Isとガスセンサモジュール1
2の周囲温度とガスセンサモジュール12のセンサ出力
データとの相関関係を予め求め、これを元にルックアッ
プテーブル等の参照手段を予め生成し、内部メモリ(図
示しない)に格納しておく。The microcomputer 6 compares the current value Is generated as described above with the gas sensor module 1.
A correlation between the ambient temperature and the sensor output data of the gas sensor module 12 is obtained in advance, and a reference means such as a look-up table is generated in advance based on the correlation and stored in an internal memory (not shown).
【0057】マイクロコンピュータ6は、オペアンプ回
路5からの電流データ、すなわち電流検出電圧Vcsを
ADCポートi1で受け取った際に、オペアンプ回路4
からADCポートi2で受け取ったセンサ出力データ、
すなわちセンサ出力電圧Vcoと、電流値Isとについ
て、前述の参照手段を参照してガスセンサモジュール3
の周囲温度を求め、その周囲温度におけるセンサ出力デ
ータ(電圧)の低下に対して内部演算処理を行い、セン
サ出力データ(電圧)を周囲温度の変化に関わらない値
に補正する。When the microcomputer 6 receives the current data from the operational amplifier circuit 5, that is, the current detection voltage Vcs at the ADC port i1, the microcomputer 6 operates as follows.
Sensor output data received at ADC port i2 from
That is, regarding the sensor output voltage Vco and the current value Is, referring to the above-mentioned reference means, the gas sensor module 3
Of the sensor output data (voltage) at the ambient temperature, and corrects the sensor output data (voltage) to a value irrespective of the change in the ambient temperature.
【0058】このようにして、ガスセンサモジュール3
の周囲温度が変化した場合におけるセンサ素子Rsns
のガス感度の低下を補償し、周囲温度に関わらずガス感
度を一定に保持することができる。Thus, the gas sensor module 3
Element Rsns when the ambient temperature of the sensor changes
Of the gas sensitivity can be compensated, and the gas sensitivity can be kept constant regardless of the ambient temperature.
【0059】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能
である。Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications and applications are possible.
【0060】たとえば、ガスセンサモジュール3に動作
電圧を与える電源は、定電流源としても良い。しかし、
実施の形態のように、定電圧源1とする方が、一般的に
定電流源より安価に構成できるのでコスト上好適であ
る。For example, the power supply for supplying the operating voltage to the gas sensor module 3 may be a constant current source. But,
As in the embodiment, the use of the constant voltage source 1 is generally preferable in terms of cost because it can be configured at a lower cost than the constant current source.
【0061】[0061]
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、電流検出
手段による電流データを用いて、周囲温度の変化によっ
て発生するガスセンサモジュールの感度低下を補償する
ことができ,100ppm程度のガス濃度に対しても高
い検出精度を実現できる。According to the first aspect of the present invention, the decrease in sensitivity of the gas sensor module caused by a change in the ambient temperature can be compensated for by using the current data obtained by the current detecting means. Even higher detection accuracy can be realized.
【0062】請求項2記載の発明によれば、マイクロコ
ンピュータが、電流検出手段から入力される電流データ
に基づいて、周囲温度の変化によって発生するガスセン
サモジュールからのセンサ出力電圧の低下に対して内部
演算処理による補償を行うことによって、ガスセンサモ
ジュールの感度を一定に保つことができる。According to the second aspect of the present invention, based on the current data input from the current detecting means, the microcomputer is capable of controlling the decrease in the sensor output voltage from the gas sensor module caused by the change in the ambient temperature. By performing the compensation by the arithmetic processing, the sensitivity of the gas sensor module can be kept constant.
【図1】本発明によるガス検知装置の実施の形態を示す
回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a gas detection device according to the present invention.
【図2】従来のガス検知装置の一例を示すブロック図で
ある。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a conventional gas detection device.
1 定電圧源(電源) 2 ブリッジ回路 3 ガスセンサモジュール 4 オペアンプ回路(第1の増幅手段) 5 オペアンプ回路(第2の増幅手段) 6 マイクロコンピュータ(補償手段) Rcs 電流検出抵抗 Reference Signs List 1 constant voltage source (power supply) 2 bridge circuit 3 gas sensor module 4 operational amplifier circuit (first amplifying means) 5 operational amplifier circuit (second amplifying means) 6 microcomputer (compensation means) Rcs current detection resistor
Claims (2)
存在を検知するガス検知装置であって、 ガス雰囲気中に設置された状態でガスの存在を検知する
と共に、そのガスの濃度を検知してセンサ出力を発生す
るガスセンサモジュールと、 上記ガスセンサモジュールを動作させるための電源と、 上記ガスセンサモジュールからのセンサ出力データを増
幅する第1の増幅手段と、 上記電源と上記ガスセンサモジュールの間に接続され、
上記ガスセンサモジュールに流れる電流値を検出して電
流データを生成する電流検出手段と、 上記電流検出手段からの上記電流データを電圧増幅する
第2の増幅手段と、 上記第1の増幅手段からの上記センサ出力データと、上
記第2の増幅手段からの上記電流データとが入力され、
入力される上記電流データに基づいて、周囲温度の変化
によって発生する上記ガスセンサモジュールの感度低下
を補償する補償手段とを有することを特徴とするガス検
知装置。1. A gas detection device for detecting the presence of a gas when installed in a gas atmosphere, wherein the gas detection device detects the presence of the gas when installed in a gas atmosphere and detects the concentration of the gas. A gas sensor module that generates a sensor output, a power supply for operating the gas sensor module, first amplifying means for amplifying sensor output data from the gas sensor module, and a connection between the power supply and the gas sensor module. And
Current detection means for detecting a current value flowing through the gas sensor module to generate current data; second amplification means for voltage-amplifying the current data from the current detection means; and Sensor output data and the current data from the second amplifying means are input,
A compensating means for compensating a decrease in sensitivity of the gas sensor module caused by a change in ambient temperature based on the input current data.
あることを特徴とする請求項1記載のガス検知装置。2. The gas detection device according to claim 1, wherein said compensation means is a microcomputer.
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---|---|---|---|
JP37476499A JP2001188056A (en) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | Gas detector |
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JP37476499A JP2001188056A (en) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | Gas detector |
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- 1999-12-28 JP JP37476499A patent/JP2001188056A/en not_active Abandoned
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