JP2001228109A - 制御システム - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサ抵抗値Rsに応じてガスセンサ素子を
適切な条件で駆動し、温度や湿度などの環境の影響を軽
減して、特定ガスの濃度を正確に検出し、適切な制御が
可能なガスセンサ素子を用いた制御システムを提供す
る。 【解決手段】 制御システム10は、センサ抵抗値Rs
を持つガスセンサ素子11と、これと接続し制御端子1
2Cを含む直流電流源12と、動作点Pdの電位Vdが
入力されるA/D変換回路14及びマイクロコンピュー
タ15を含む制御回路13と、電子制御アセンブリ19
とを備える。環境変化でセンサ抵抗値Rsが変動して
も、制御端子12Cに制御出力端子13CTから適切な
制御信号Scを入力しガスセンサ素子11に適切な電流
量I1を流すことで、正確に特定ガスの濃度を検出し、
電子制御アセンブリ19を適切に制御できる。
適切な条件で駆動し、温度や湿度などの環境の影響を軽
減して、特定ガスの濃度を正確に検出し、適切な制御が
可能なガスセンサ素子を用いた制御システムを提供す
る。 【解決手段】 制御システム10は、センサ抵抗値Rs
を持つガスセンサ素子11と、これと接続し制御端子1
2Cを含む直流電流源12と、動作点Pdの電位Vdが
入力されるA/D変換回路14及びマイクロコンピュー
タ15を含む制御回路13と、電子制御アセンブリ19
とを備える。環境変化でセンサ抵抗値Rsが変動して
も、制御端子12Cに制御出力端子13CTから適切な
制御信号Scを入力しガスセンサ素子11に適切な電流
量I1を流すことで、正確に特定ガスの濃度を検出し、
電子制御アセンブリ19を適切に制御できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスセンサ素子を
用いて環境中の特定ガスの濃度を検出し、自動車室内へ
の外気導入制御など各種の制御を行うガスセンサ素子を
用いた制御システムに関し、特に、温度や湿度など他の
環境によって生じるガスセンサ素子のセンサ抵抗変化の
影響を軽減可能なガスセンサ素子を用いた制御システム
に関する。
用いて環境中の特定ガスの濃度を検出し、自動車室内へ
の外気導入制御など各種の制御を行うガスセンサ素子を
用いた制御システムに関し、特に、温度や湿度など他の
環境によって生じるガスセンサ素子のセンサ抵抗変化の
影響を軽減可能なガスセンサ素子を用いた制御システム
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、WO3薄膜、鉛−フタロシア
ニン、SnO2等を用いたガスセンサ素子など、環境中
のNOxやCO、HC(ハイドロカーボン)など特定の
ガスの濃度によってそのセンサ抵抗が変化するために、
このセンサ抵抗の変化によって特定のガス濃度を検出可
能なガスセンサ素子が知られている。また、このような
ガスセンサ素子を用いて、例えば、自動車室内への外気
導入のためのフラップを、外気の汚染状況に応じて適宜
開閉したり、喫煙による室内空気の汚染を検知し、空気
清浄機の制御を行うなど、各種の制御システムが知られ
ている。
ニン、SnO2等を用いたガスセンサ素子など、環境中
のNOxやCO、HC(ハイドロカーボン)など特定の
ガスの濃度によってそのセンサ抵抗が変化するために、
このセンサ抵抗の変化によって特定のガス濃度を検出可
能なガスセンサ素子が知られている。また、このような
ガスセンサ素子を用いて、例えば、自動車室内への外気
導入のためのフラップを、外気の汚染状況に応じて適宜
開閉したり、喫煙による室内空気の汚染を検知し、空気
清浄機の制御を行うなど、各種の制御システムが知られ
ている。
【0003】このようなガスセンサ素子を用いた制御シ
ステムでは、センサ抵抗の変化を電気信号として検出す
るため、センサ抵抗値Rsを持つガスセンサ素子と所定
の検出抵抗値Rdを持つ検出抵抗とを直列に接続して、
両端に所定電圧を印加し、センサ抵抗と検出抵抗とで分
圧し、両者間の分圧電位を検出すると共にこの電圧の変
化に基づいて各種の処理を行うことが多い。
ステムでは、センサ抵抗の変化を電気信号として検出す
るため、センサ抵抗値Rsを持つガスセンサ素子と所定
の検出抵抗値Rdを持つ検出抵抗とを直列に接続して、
両端に所定電圧を印加し、センサ抵抗と検出抵抗とで分
圧し、両者間の分圧電位を検出すると共にこの電圧の変
化に基づいて各種の処理を行うことが多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガスセ
ンサ素子のセンサ抵抗値Rsは、検出対象であるNOx
など特定ガスの濃度のみならず、ガスセンサ素子の置か
れた環境、例えば、温度や湿度などによっても大きく影
響を受けることがある。このように温度や湿度などの環
境によって、センサ抵抗値Rsが大きく変化すると、一
定の値を有する検出抵抗値Rdとで所定電圧を分圧した
際に、分圧電位が所定電位近くあるいは接地電位近くに
偏って、センサ抵抗値Rsを、従って特定ガスの濃度を
正確に検出することができなくなる。
ンサ素子のセンサ抵抗値Rsは、検出対象であるNOx
など特定ガスの濃度のみならず、ガスセンサ素子の置か
れた環境、例えば、温度や湿度などによっても大きく影
響を受けることがある。このように温度や湿度などの環
境によって、センサ抵抗値Rsが大きく変化すると、一
定の値を有する検出抵抗値Rdとで所定電圧を分圧した
際に、分圧電位が所定電位近くあるいは接地電位近くに
偏って、センサ抵抗値Rsを、従って特定ガスの濃度を
正確に検出することができなくなる。
【0005】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであって、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値Rsに応
じて、ガスセンサ素子を適切な条件で駆動することによ
り、温度や湿度などの環境の影響を軽減して、特定ガス
の濃度を正確に検出し、適切な制御が可能な、ガスセン
サ素子を用いた制御システムを提供することを目的とす
る。
ものであって、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値Rsに応
じて、ガスセンサ素子を適切な条件で駆動することによ
り、温度や湿度などの環境の影響を軽減して、特定ガス
の濃度を正確に検出し、適切な制御が可能な、ガスセン
サ素子を用いた制御システムを提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】しかして
その解決手段は、特定ガスの濃度変化によってセンサ抵
抗の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システム
であって、センサ抵抗を有するガスセンサ素子と、制御
端子を有し、上記制御端子に入力された制御信号により
上記ガスセンサ素子に流す電流を制御可能な電流制御回
路と、マイクロコンピュータを含む制御回路であって、
上記ガスセンサ素子の両端のうち、このガスセンサ素子
のセンサ抵抗変化により電位が変動する動作点の電位を
入力するA/D変換回路、及び上記電流制御回路の制御
端子に接続され、上記制御信号を出力する制御出力端
子、を備える制御回路と、を含む制御システムである。
その解決手段は、特定ガスの濃度変化によってセンサ抵
抗の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システム
であって、センサ抵抗を有するガスセンサ素子と、制御
端子を有し、上記制御端子に入力された制御信号により
上記ガスセンサ素子に流す電流を制御可能な電流制御回
路と、マイクロコンピュータを含む制御回路であって、
上記ガスセンサ素子の両端のうち、このガスセンサ素子
のセンサ抵抗変化により電位が変動する動作点の電位を
入力するA/D変換回路、及び上記電流制御回路の制御
端子に接続され、上記制御信号を出力する制御出力端
子、を備える制御回路と、を含む制御システムである。
【0007】本発明の制御システムでは、ガスセンサ素
子を流れる電流が電流制御回路によって制御されてい
る。このため、特定ガス濃度の変化や温度や湿度などの
環境変化によるセンサ抵抗値の変化は、ガスセンサ素子
両端間の電圧降下の変化として表れる。従って、ガスセ
ンサ素子の両端の一方の電位、即ち、このガスセンサ素
子のセンサ抵抗変化により電位が変動する動作点の電位
を、A/D変換回路に入力すれば、マイクロコンピュー
タで動作点の電位の変化に基づいて、特定ガスの濃度変
化などを、演算によって求め、外気導入路のフラップの
開閉や空気清浄機のオンオフなど各種の制御動作を行わ
せることができる。
子を流れる電流が電流制御回路によって制御されてい
る。このため、特定ガス濃度の変化や温度や湿度などの
環境変化によるセンサ抵抗値の変化は、ガスセンサ素子
両端間の電圧降下の変化として表れる。従って、ガスセ
ンサ素子の両端の一方の電位、即ち、このガスセンサ素
子のセンサ抵抗変化により電位が変動する動作点の電位
を、A/D変換回路に入力すれば、マイクロコンピュー
タで動作点の電位の変化に基づいて、特定ガスの濃度変
化などを、演算によって求め、外気導入路のフラップの
開閉や空気清浄機のオンオフなど各種の制御動作を行わ
せることができる。
【0008】さらに、本制御システムでは、電流制御回
路に制御端子を有し、制御回路には、この制御端子に接
続し制御信号を出力する制御出力端子を備える。これに
より、温度や湿度などの環境変化によってセンサ抵抗が
大きく変化した場合に、ガスセンサ素子を流れる電流や
A/D変換回路からのセンサ出力データに基づいて、制
御出力端子から出力する制御信号を変化させ、即ち、ガ
スセンサ素子に流す電流値を変化させ、動作点の電位が
適切な範囲に入るようにすることができる。具体的に
は、例えば、センサ抵抗が大きくなった場合には、電流
値を一定とすると動作点の電位が上昇し、電流制御回路
の上限電位に近づいたり、A/D変換可能な上限を超え
たりして、特定ガスの濃度変化による抵抗変化を十分検
知できない可能性がある。しかし、本発明の制御システ
ムでは、ガスセンサ素子に流す電流を減少させること
で、動作点の電位を低下させ、適切な範囲での測定を可
能とすることができる。逆に、センサ抵抗が小さくなっ
た場合も同様に、ガスセンサ素子に流す電流を増加させ
ることで、動作点の電位を上昇させ、適切な範囲での測
定を可能とすることができる。
路に制御端子を有し、制御回路には、この制御端子に接
続し制御信号を出力する制御出力端子を備える。これに
より、温度や湿度などの環境変化によってセンサ抵抗が
大きく変化した場合に、ガスセンサ素子を流れる電流や
A/D変換回路からのセンサ出力データに基づいて、制
御出力端子から出力する制御信号を変化させ、即ち、ガ
スセンサ素子に流す電流値を変化させ、動作点の電位が
適切な範囲に入るようにすることができる。具体的に
は、例えば、センサ抵抗が大きくなった場合には、電流
値を一定とすると動作点の電位が上昇し、電流制御回路
の上限電位に近づいたり、A/D変換可能な上限を超え
たりして、特定ガスの濃度変化による抵抗変化を十分検
知できない可能性がある。しかし、本発明の制御システ
ムでは、ガスセンサ素子に流す電流を減少させること
で、動作点の電位を低下させ、適切な範囲での測定を可
能とすることができる。逆に、センサ抵抗が小さくなっ
た場合も同様に、ガスセンサ素子に流す電流を増加させ
ることで、動作点の電位を上昇させ、適切な範囲での測
定を可能とすることができる。
【0009】このように、本発明の制御システムでは、
電流制御回路がガスセンサ素子に流す電流値を適宜変更
することができる。従って、温度や湿度などの環境変化
によってセンサ抵抗が大きく変化しても、適切な電圧範
囲で測定ができるから、特定ガスの濃度を正確に検出す
ることができる。
電流制御回路がガスセンサ素子に流す電流値を適宜変更
することができる。従って、温度や湿度などの環境変化
によってセンサ抵抗が大きく変化しても、適切な電圧範
囲で測定ができるから、特定ガスの濃度を正確に検出す
ることができる。
【0010】さらに上記の制御システムであって、前記
電流制御回路は、検出抵抗であって、一端は、前記ガス
センサ素子の一端と接続され、他端は、接地電位に接続
する検出抵抗と、演算増幅回路であって、出力端子は、
前記動作点である上記ガスセンサ素子の他端に接続し、
反転入力端子は、上記ガスセンサ素子と上記検出抵抗と
の抵抗−センサ接続点に接続し、前記制御出力端子と接
続する前記制御端子は、非反転入力端子である演算増幅
回路と、を含み、前記A/D変換回路は、上記ガスセン
サ素子の他端の電位を入力する制御システムとすると良
い。
電流制御回路は、検出抵抗であって、一端は、前記ガス
センサ素子の一端と接続され、他端は、接地電位に接続
する検出抵抗と、演算増幅回路であって、出力端子は、
前記動作点である上記ガスセンサ素子の他端に接続し、
反転入力端子は、上記ガスセンサ素子と上記検出抵抗と
の抵抗−センサ接続点に接続し、前記制御出力端子と接
続する前記制御端子は、非反転入力端子である演算増幅
回路と、を含み、前記A/D変換回路は、上記ガスセン
サ素子の他端の電位を入力する制御システムとすると良
い。
【0011】本発明の制御システムでは、電流制御回路
として、検出抵抗と演算増幅回路を用いた定電流回路を
用い、ガスセンサ素子に流す電流が検出抵抗の抵抗値と
制御信号の電圧によって決定される構成となっている。
従って、簡単で安価な回路構成でガスセンサ素子に流す
電流を制御することができ、しかも、無段階に電流を制
御することができるので、環境の変化によってセンサ抵
抗値が大きく変化しても、適切な電流値を選択してガス
センサ素子に流すことができる。
として、検出抵抗と演算増幅回路を用いた定電流回路を
用い、ガスセンサ素子に流す電流が検出抵抗の抵抗値と
制御信号の電圧によって決定される構成となっている。
従って、簡単で安価な回路構成でガスセンサ素子に流す
電流を制御することができ、しかも、無段階に電流を制
御することができるので、環境の変化によってセンサ抵
抗値が大きく変化しても、適切な電流値を選択してガス
センサ素子に流すことができる。
【0012】あるいは、前記制御システムであって、前
記電流制御回路は、前記制御端子であるゲート端子によ
り、ソース−ドレイン間、及びドレイン端子と接続する
前記ガスセンサ素子に流す電流を制御可能なFETであ
り、前記A/D変換回路には、前記動作点である上記F
ETと上記ガスセンサ素子とのFET−センサ接続点の
電位が入力され、前記制御回路の制御出力端子は、前記
制御信号として、ゲート電圧を制御するゲート制御信号
を出力する制御システムとすると良い。
記電流制御回路は、前記制御端子であるゲート端子によ
り、ソース−ドレイン間、及びドレイン端子と接続する
前記ガスセンサ素子に流す電流を制御可能なFETであ
り、前記A/D変換回路には、前記動作点である上記F
ETと上記ガスセンサ素子とのFET−センサ接続点の
電位が入力され、前記制御回路の制御出力端子は、前記
制御信号として、ゲート電圧を制御するゲート制御信号
を出力する制御システムとすると良い。
【0013】FETは、ゲート−ソース間の電圧Vgs
が一定の場合には、ソース−ドレイン間の電圧Vsdに
拘わらず、ドレイン電流Idがほぼ一定となる静特性を
有している。つまり、ドレイン電流を電圧Vgs、つま
りゲート端子に印加するゲート電圧で制御できる。そこ
で、本発明の制御システムでは、FETを電流制御回路
として用い、ソース−ドレイン間及びガスセンサ素子に
流す電流をゲート制御信号で制御し、A/D変換回路に
は動作点であるFET−センサ接続点の電位が入力され
ている。このため、簡単かつ安価に回路を構成すること
ができる。また、温度や湿度などの環境の変化によっ
て、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値が大きく変化した場
合でも、FET−センサ接続点の電位、従って、A/D
変換回路の出力、及びゲート制御信号に応じて、電流制
御回路で流す電流を適宜変更することができる。
が一定の場合には、ソース−ドレイン間の電圧Vsdに
拘わらず、ドレイン電流Idがほぼ一定となる静特性を
有している。つまり、ドレイン電流を電圧Vgs、つま
りゲート端子に印加するゲート電圧で制御できる。そこ
で、本発明の制御システムでは、FETを電流制御回路
として用い、ソース−ドレイン間及びガスセンサ素子に
流す電流をゲート制御信号で制御し、A/D変換回路に
は動作点であるFET−センサ接続点の電位が入力され
ている。このため、簡単かつ安価に回路を構成すること
ができる。また、温度や湿度などの環境の変化によっ
て、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値が大きく変化した場
合でも、FET−センサ接続点の電位、従って、A/D
変換回路の出力、及びゲート制御信号に応じて、電流制
御回路で流す電流を適宜変更することができる。
【0014】それ故、センサ抵抗が大きく変化しても、
ガスセンサ素子に流す電流を制御してFET−センサ接
続点の電位を適切な範囲にして測定ができるから、温度
や湿度などの環境変化によってセンサ抵抗が大きく変化
しても、特定ガスの濃度を正確に検出することができ
る。また、本発明の制御システムでは、ゲート制御信号
によりFETのソース−ドレイン間に流す電流を無段階
に制御することができるから、環境の変化によってセン
サ抵抗値が大きく変化しても、適切な電流値を選択する
ことができる。
ガスセンサ素子に流す電流を制御してFET−センサ接
続点の電位を適切な範囲にして測定ができるから、温度
や湿度などの環境変化によってセンサ抵抗が大きく変化
しても、特定ガスの濃度を正確に検出することができ
る。また、本発明の制御システムでは、ゲート制御信号
によりFETのソース−ドレイン間に流す電流を無段階
に制御することができるから、環境の変化によってセン
サ抵抗値が大きく変化しても、適切な電流値を選択する
ことができる。
【0015】なお、具体的には、FETのドレイン端子
をガスセンサ素子を介して電源電位に接続し、ソース端
子を接地するものや、FETのソース端子を電源電位に
接続し、ドレイン端子をガスセンサ素子を介して接地す
るものが挙げられる。また、FETとしては、MOSF
ETやJFETを使用することができる。
をガスセンサ素子を介して電源電位に接続し、ソース端
子を接地するものや、FETのソース端子を電源電位に
接続し、ドレイン端子をガスセンサ素子を介して接地す
るものが挙げられる。また、FETとしては、MOSF
ETやJFETを使用することができる。
【0016】また、他の解決手段は、特定ガスの濃度変
化によって、センサ抵抗の値が変化するガスセンサ素子
を用いた制御システムであって、センサ抵抗を有し、一
端が接地電位に接続するガスセンサ素子と、上記ガスセ
ンサ素子の他端と接続された一端を有する検出抵抗と、
演算増幅回路であって、出力端子が、上記ガスセンサ素
子のセンサ抵抗の変化により電位が変動する動作点であ
る上記検出抵抗の他端に接続し、反転入力端子が、上記
検出抵抗と上記ガスセンサ素子との抵抗−センサ接続点
に接続し、非反転入力端子を有する演算増幅回路と、マ
イクロコンピュータを含む制御回路であって、上記動作
点の電圧を入力するA/D変換回路、及び上記演算増幅
回路の非反転入力端子に接続され、制御信号を出力する
制御出力端子、を備える制御回路と、を含む制御システ
ムである。
化によって、センサ抵抗の値が変化するガスセンサ素子
を用いた制御システムであって、センサ抵抗を有し、一
端が接地電位に接続するガスセンサ素子と、上記ガスセ
ンサ素子の他端と接続された一端を有する検出抵抗と、
演算増幅回路であって、出力端子が、上記ガスセンサ素
子のセンサ抵抗の変化により電位が変動する動作点であ
る上記検出抵抗の他端に接続し、反転入力端子が、上記
検出抵抗と上記ガスセンサ素子との抵抗−センサ接続点
に接続し、非反転入力端子を有する演算増幅回路と、マ
イクロコンピュータを含む制御回路であって、上記動作
点の電圧を入力するA/D変換回路、及び上記演算増幅
回路の非反転入力端子に接続され、制御信号を出力する
制御出力端子、を備える制御回路と、を含む制御システ
ムである。
【0017】本発明の制御システムでは、ガスセンサ素
子と検出抵抗と演算増幅回路とで、定電流回路を構成し
ており、ガスセンサ素子及び検出抵抗に流れる電流は、
制御信号の電圧とガスセンサ素子のセンサ抵抗値とで決
まる。このため、動作点の電位、従ってA/D変換回路
の出力、及び制御信号の電位に応じて、ガスセンサ素子
及び検出抵抗に流す電流値を適宜変更することができ
る。それ故、動作点の電位を適切な範囲にして測定がで
きるから、温度や湿度などの環境変化によってセンサ抵
抗が大きく変化しても、特定ガスの濃度を正確に検出す
ることができる。また、本発明の制御システムでは、検
出抵抗と演算増幅回路を用いているので、簡単で安価な
回路構成でガスセンサ素子に流す電流を制御することが
でき、しかも、無段階に電流を制御することができるか
ら、環境の変化によってセンサ抵抗値が大きく変化して
も、適切な電流値を選択することができる。
子と検出抵抗と演算増幅回路とで、定電流回路を構成し
ており、ガスセンサ素子及び検出抵抗に流れる電流は、
制御信号の電圧とガスセンサ素子のセンサ抵抗値とで決
まる。このため、動作点の電位、従ってA/D変換回路
の出力、及び制御信号の電位に応じて、ガスセンサ素子
及び検出抵抗に流す電流値を適宜変更することができ
る。それ故、動作点の電位を適切な範囲にして測定がで
きるから、温度や湿度などの環境変化によってセンサ抵
抗が大きく変化しても、特定ガスの濃度を正確に検出す
ることができる。また、本発明の制御システムでは、検
出抵抗と演算増幅回路を用いているので、簡単で安価な
回路構成でガスセンサ素子に流す電流を制御することが
でき、しかも、無段階に電流を制御することができるか
ら、環境の変化によってセンサ抵抗値が大きく変化して
も、適切な電流値を選択することができる。
【0018】さらに、上記いずれかに記載の制御システ
ムであって、前記制御回路のうち前記マイクロコンピュ
ータは、PWM信号を出力する出力端子を有し、上記出
力端子と前記制御出力端子とは、平滑回路を介して接続
されている制御システムとすると良い。
ムであって、前記制御回路のうち前記マイクロコンピュ
ータは、PWM信号を出力する出力端子を有し、上記出
力端子と前記制御出力端子とは、平滑回路を介して接続
されている制御システムとすると良い。
【0019】本発明の制御システムでは、マイクロコン
ピュータはPWM信号を出力する出力端子を有し、出力
端子と制御出力端子とは、PWM出力波形を直流波形に
整形する平滑回路を介して接続されている。従って、出
力端子から出力されるPWM信号のデューティ比を変化
させることで、制御出力端子から出力される制御信号の
電位を容易に変化させることができる。つまり、制御出
力端子から出力される制御信号の電位は、PWM信号の
デューティ比に依存する。
ピュータはPWM信号を出力する出力端子を有し、出力
端子と制御出力端子とは、PWM出力波形を直流波形に
整形する平滑回路を介して接続されている。従って、出
力端子から出力されるPWM信号のデューティ比を変化
させることで、制御出力端子から出力される制御信号の
電位を容易に変化させることができる。つまり、制御出
力端子から出力される制御信号の電位は、PWM信号の
デューティ比に依存する。
【0020】ここで、PWM信号は、マイクロコンピュ
ータの持つPWM出力端子によれば容易に出力すること
ができる。あるいは、I/Oポートの端子を出力ポート
に設定し、出力ポートから出力できる2つの電位(例え
ばGND電位とVcc電位)を、デューティ比に従って
所定タイミング毎に切り替えれることでも、容易に所定
デューティ比を有するPWM信号を出力させることがで
きる。つまり、マイクロコンピュータから、容易にPW
M信号を出力させることができる。さらに、PWM信号
を平滑回路によって平滑化すれば良いので、この部分の
回路構成も容易である。
ータの持つPWM出力端子によれば容易に出力すること
ができる。あるいは、I/Oポートの端子を出力ポート
に設定し、出力ポートから出力できる2つの電位(例え
ばGND電位とVcc電位)を、デューティ比に従って
所定タイミング毎に切り替えれることでも、容易に所定
デューティ比を有するPWM信号を出力させることがで
きる。つまり、マイクロコンピュータから、容易にPW
M信号を出力させることができる。さらに、PWM信号
を平滑回路によって平滑化すれば良いので、この部分の
回路構成も容易である。
【0021】さらに、上記いずれかに記載の制御システ
ムであって、前記制御回路は、前記A/D変換回路に入
力された動作点の電位について、直前の所定期間の移動
平均値を算出する移動平均値算出手段と、上記移動平均
値が第1所定値よりも小さいか否かを判断する第1判断
手段と、上記移動平均値が上記第1所定値より大きな第
2所定値よりも大きいか否かを判断する第2判断手段
と、上記第1判断手段において、上記移動平均値が上記
第1所定値より小さいと判断された場合、及び上記第2
判断手段において、上記移動平均値が上記第2所定値よ
り大きいと判断された場合のいずれかの場合に、前記ガ
スセンサ素子に適切な電流量を流すように、前記制御出
力端子から前記制御信号を変更して出力させる制御信号
変更手段と、を備える制御システムとすると良い。
ムであって、前記制御回路は、前記A/D変換回路に入
力された動作点の電位について、直前の所定期間の移動
平均値を算出する移動平均値算出手段と、上記移動平均
値が第1所定値よりも小さいか否かを判断する第1判断
手段と、上記移動平均値が上記第1所定値より大きな第
2所定値よりも大きいか否かを判断する第2判断手段
と、上記第1判断手段において、上記移動平均値が上記
第1所定値より小さいと判断された場合、及び上記第2
判断手段において、上記移動平均値が上記第2所定値よ
り大きいと判断された場合のいずれかの場合に、前記ガ
スセンサ素子に適切な電流量を流すように、前記制御出
力端子から前記制御信号を変更して出力させる制御信号
変更手段と、を備える制御システムとすると良い。
【0022】本発明の制御システムでは、直前の所定期
間の移動平均値を算出し、この移動平均値が第1所定値
より小さい場合、または第2所定値より大きい場合に
は、ガスセンサ素子に適切な電流量を流すように、制御
信号を変更して出力させる。移動平均値は、ノイズやご
く短時間でのセンサ抵抗の変動及び動作点電位の変動の
影響を受けにくい。短時間の変化は平均化されてあまり
顕在化しないからである。一方、温度や湿度の変化など
環境の変化は、長時間にわたることが多いため、環境変
化によってセンサ抵抗値が増加あるいは減少すると、移
動平均値にその影響が表れ、徐々に移動平均値が上昇あ
るいは下降する。
間の移動平均値を算出し、この移動平均値が第1所定値
より小さい場合、または第2所定値より大きい場合に
は、ガスセンサ素子に適切な電流量を流すように、制御
信号を変更して出力させる。移動平均値は、ノイズやご
く短時間でのセンサ抵抗の変動及び動作点電位の変動の
影響を受けにくい。短時間の変化は平均化されてあまり
顕在化しないからである。一方、温度や湿度の変化など
環境の変化は、長時間にわたることが多いため、環境変
化によってセンサ抵抗値が増加あるいは減少すると、移
動平均値にその影響が表れ、徐々に移動平均値が上昇あ
るいは下降する。
【0023】この移動平均値が第1所定値より小さくな
ったとき、または第2所定値より大きくなったときは、
環境の変化によりガスセンサ素子のセンサ抵抗値が小さ
く、あるいは大きくなりすぎた場合であり、現在流して
いる電流値では、動作点の電位が低くあるいは高くなり
すぎて、特定ガス濃度を正確に検出し難くなる危険性が
ある。これに対し、本発明の制御システムでは、このよ
うな場合に、ガスセンサ素子に適切な電流量を流すよう
に、制御信号を変更して出力させるので、動作点の電位
を適正な範囲にすることができるから、環境の変化が生
じても、特定ガスの濃度を正確に検出することができ
る。
ったとき、または第2所定値より大きくなったときは、
環境の変化によりガスセンサ素子のセンサ抵抗値が小さ
く、あるいは大きくなりすぎた場合であり、現在流して
いる電流値では、動作点の電位が低くあるいは高くなり
すぎて、特定ガス濃度を正確に検出し難くなる危険性が
ある。これに対し、本発明の制御システムでは、このよ
うな場合に、ガスセンサ素子に適切な電流量を流すよう
に、制御信号を変更して出力させるので、動作点の電位
を適正な範囲にすることができるから、環境の変化が生
じても、特定ガスの濃度を正確に検出することができ
る。
【0024】さらに、上記いずれかに記載の制御システ
ムであって、前記マイクロコンピュータは、前記A/D
変換回路を含むことを特徴とする制御システムとすると
良い。
ムであって、前記マイクロコンピュータは、前記A/D
変換回路を含むことを特徴とする制御システムとすると
良い。
【0025】本発明の制御システムでは、マイクロコン
ピュータがA/D変換回路を含んでいるので、マイクロ
コンピュータの他に、別途A/D変換回路を外付けして
一旦A/D変換を行ってからマイクロコンピュータに入
力する必要がないので、部品点数を削減でき、A/D変
換回路を動作させるための回路配線なども不要となる。
また、A/D変換回路のプリント基板などへの接続不良
なども無くなるので、信頼性も向上する。
ピュータがA/D変換回路を含んでいるので、マイクロ
コンピュータの他に、別途A/D変換回路を外付けして
一旦A/D変換を行ってからマイクロコンピュータに入
力する必要がないので、部品点数を削減でき、A/D変
換回路を動作させるための回路配線なども不要となる。
また、A/D変換回路のプリント基板などへの接続不良
なども無くなるので、信頼性も向上する。
【0026】
【発明の実施の形態】(実施形態1)本発明の第1の実
施形態について、図1〜図5に示す図面等を参照しつつ
説明する。図1に示す回路図は、本実施形態1にかかる
制御システム10の概略を示す。即ち、本制御システム
10は、NOxの濃度によってそのセンサ抵抗値Rsが
変化するガスセンサ素子11と、ガスセンサ素子11に
電流を流す直流電流源12と、制御回路13と、制御対
象である電子制御アセンブリ19とを有する。直流電流
源12は、最大で制御回路13の電源電位Vccと略同
一電圧を出力でき、制御端子12CTによって、その電
流値I1を制御できる。制御回路13は、内部にA/D
変換回路14及びマイクロコンピュータ15を含んでい
る。なお、マイクロコンピュータ15は、演算を行うマ
イクロプロセッサ、プログラムやデータを一時記憶して
おくRAM、プログラムやデータを保持するROMなど
を含み、A/D変換回路14をも含むこともある。
施形態について、図1〜図5に示す図面等を参照しつつ
説明する。図1に示す回路図は、本実施形態1にかかる
制御システム10の概略を示す。即ち、本制御システム
10は、NOxの濃度によってそのセンサ抵抗値Rsが
変化するガスセンサ素子11と、ガスセンサ素子11に
電流を流す直流電流源12と、制御回路13と、制御対
象である電子制御アセンブリ19とを有する。直流電流
源12は、最大で制御回路13の電源電位Vccと略同
一電圧を出力でき、制御端子12CTによって、その電
流値I1を制御できる。制御回路13は、内部にA/D
変換回路14及びマイクロコンピュータ15を含んでい
る。なお、マイクロコンピュータ15は、演算を行うマ
イクロプロセッサ、プログラムやデータを一時記憶して
おくRAM、プログラムやデータを保持するROMなど
を含み、A/D変換回路14をも含むこともある。
【0027】ガスセンサ素子11は、その両端11A,
11Bがそれぞれ直流電流源12の端子12A,12B
と接続している。このうち端子12Aとの接続点Pd
は、センサ抵抗値Rsの変化によってその電位が変化す
る動作点である。さらに、この動作点Pdの電位Vd
は、制御回路13の入力端子13ADを通じて、A/D
変換回路14に入力されている。この電位VdをA/D
変換したデータDadをマイクロコンピュータ15で処
理し、その変化などから特定ガスの濃度変化を検出す
る。一方、制御回路13の制御出力端子13CTから
は、制御信号Scが出力され、この制御信号Scに従っ
て、電流制御回路12の電流量I1が制御される。この
際、動作点Pdの電位VdをA/D変換したデータDa
dをマイクロコンピュータ15で処理して、ガスセンサ
素子11に適切な電流量I1を流すように、制御出力端
子13CTから出力される制御信号Scが制御される。
電子制御アセンブリ19は、検出した特性ガスの濃度変
化などによって制御される。
11Bがそれぞれ直流電流源12の端子12A,12B
と接続している。このうち端子12Aとの接続点Pd
は、センサ抵抗値Rsの変化によってその電位が変化す
る動作点である。さらに、この動作点Pdの電位Vd
は、制御回路13の入力端子13ADを通じて、A/D
変換回路14に入力されている。この電位VdをA/D
変換したデータDadをマイクロコンピュータ15で処
理し、その変化などから特定ガスの濃度変化を検出す
る。一方、制御回路13の制御出力端子13CTから
は、制御信号Scが出力され、この制御信号Scに従っ
て、電流制御回路12の電流量I1が制御される。この
際、動作点Pdの電位VdをA/D変換したデータDa
dをマイクロコンピュータ15で処理して、ガスセンサ
素子11に適切な電流量I1を流すように、制御出力端
子13CTから出力される制御信号Scが制御される。
電子制御アセンブリ19は、検出した特性ガスの濃度変
化などによって制御される。
【0028】次いで、図2を参照して、本実施形態の電
流制御回路及び制御回路について具体的に説明する。制
御システム10のうち、電流制御回路12は、オペアン
プ16と抵抗値Rdを有する検出抵抗17とからなり、
ガスセンサ素子11も含めて定電流回路を構成する。即
ち、ガスセンサ素子11と検出抵抗17とが直列に接続
され、その抵抗−センサ接続点Prsには、オペアンプ
16の反転入力端子16Bが接続されている。検出抵抗
の一方の端17Bは接地されている。また、オペアンプ
16の出力端子16Aは、ガスセンサ素子11の一方の
端11Aと動作点Pdで接続している。従って、この構
成により、非反転入力端子16Cへ制御電圧Vcを入力
すると、検出抵抗17及びガスセンサ素子11には、一
定電流量I1=Vc/Rdが流れる。従って、動作点P
dの電位Vdは、Vd=I1(Rs+Rd)となる。
流制御回路及び制御回路について具体的に説明する。制
御システム10のうち、電流制御回路12は、オペアン
プ16と抵抗値Rdを有する検出抵抗17とからなり、
ガスセンサ素子11も含めて定電流回路を構成する。即
ち、ガスセンサ素子11と検出抵抗17とが直列に接続
され、その抵抗−センサ接続点Prsには、オペアンプ
16の反転入力端子16Bが接続されている。検出抵抗
の一方の端17Bは接地されている。また、オペアンプ
16の出力端子16Aは、ガスセンサ素子11の一方の
端11Aと動作点Pdで接続している。従って、この構
成により、非反転入力端子16Cへ制御電圧Vcを入力
すると、検出抵抗17及びガスセンサ素子11には、一
定電流量I1=Vc/Rdが流れる。従って、動作点P
dの電位Vdは、Vd=I1(Rs+Rd)となる。
【0029】動作点Pdの電位Vdは、マイクロコンピ
ュータ15のA/D入力端子15AD(13AD)に入
力される。なお、図1ではマイクロコンピュータ15と
A/D変換回路14とは別体であるように表現したが、
破線で示すように、マイクロコンピュータ15はA/D
変換回路14を含んでいる。一方、マイクロコンピュー
タ15は、PWM出力端子15PWを有しており、この
PWM出力端子15PWからは、所定デューティ比DT
にパルス幅変調された出力信号Spwが出力される。こ
のPWM出力信号Spwは、抵抗18Rとコンデンサ1
8Cとからなる平滑回路18によって平滑化されて、直
流の制御信号Scとしてオペアンプ16の非反転入力端
子16Cに入力される。制御信号Scの電位Vcは、P
WM出力信号Spwのデューティ比DTによって変化さ
せることができる。ここで、検出抵抗17の抵抗値Rd
は既知であり、動作点Pdの電位Vdは、これをA/D
変換したデータDadによって検出できる。また、制御
信号Scの電圧Vcは、抵抗18Rの抵抗値及びコンデ
ンサ18Cの容量値が一定であるので、PWM出力端子
15PWから出力されるPWM出力信号Spwのデュー
ティ比DTによって決まる。従って、これらから、セン
サ抵抗値Rsを求めることができる。
ュータ15のA/D入力端子15AD(13AD)に入
力される。なお、図1ではマイクロコンピュータ15と
A/D変換回路14とは別体であるように表現したが、
破線で示すように、マイクロコンピュータ15はA/D
変換回路14を含んでいる。一方、マイクロコンピュー
タ15は、PWM出力端子15PWを有しており、この
PWM出力端子15PWからは、所定デューティ比DT
にパルス幅変調された出力信号Spwが出力される。こ
のPWM出力信号Spwは、抵抗18Rとコンデンサ1
8Cとからなる平滑回路18によって平滑化されて、直
流の制御信号Scとしてオペアンプ16の非反転入力端
子16Cに入力される。制御信号Scの電位Vcは、P
WM出力信号Spwのデューティ比DTによって変化さ
せることができる。ここで、検出抵抗17の抵抗値Rd
は既知であり、動作点Pdの電位Vdは、これをA/D
変換したデータDadによって検出できる。また、制御
信号Scの電圧Vcは、抵抗18Rの抵抗値及びコンデ
ンサ18Cの容量値が一定であるので、PWM出力端子
15PWから出力されるPWM出力信号Spwのデュー
ティ比DTによって決まる。従って、これらから、セン
サ抵抗値Rsを求めることができる。
【0030】なお、マイクロコンピュータ15には、ア
センブリ制御端子15Bを有しており、詳細は説明しな
いが、電子制御アセンブリ19をこのアセンブリ制御端
子15Bによって制御している。この電子制御アセンブ
リ19としては、自動車室内への外気導入のためのフラ
ップを開閉するフラップ制御アセンブリや、自動車室内
の空気清浄のための空気清浄機のオンオフを行う空気清
浄機制御アセンブリなどが挙げられる。例えば、フラッ
プ制御アセンブリにおいては、アセンブリ制御端子15
Bの信号に応じて、モータが作動し、外気導入路をフラ
ップで塞いだり、外気導入路を開放したりする制御が行
われる。
センブリ制御端子15Bを有しており、詳細は説明しな
いが、電子制御アセンブリ19をこのアセンブリ制御端
子15Bによって制御している。この電子制御アセンブ
リ19としては、自動車室内への外気導入のためのフラ
ップを開閉するフラップ制御アセンブリや、自動車室内
の空気清浄のための空気清浄機のオンオフを行う空気清
浄機制御アセンブリなどが挙げられる。例えば、フラッ
プ制御アセンブリにおいては、アセンブリ制御端子15
Bの信号に応じて、モータが作動し、外気導入路をフラ
ップで塞いだり、外気導入路を開放したりする制御が行
われる。
【0031】次いで、この制御システム10のうち、ガ
スセンサ素子11に流す電流量I1に関連する制御を、
図3のフローチャート及び、図4,図5のグラフに基づ
いて説明する。本実施形態の制御システム10では、ま
ず、ステップS1において、ガスセンサ素子11の出
力、即ち、動作点Pdの電位Vdを、A/D変換回路1
4に入力してセンサ出力データDadを0.4秒間隔で
取得する。
スセンサ素子11に流す電流量I1に関連する制御を、
図3のフローチャート及び、図4,図5のグラフに基づ
いて説明する。本実施形態の制御システム10では、ま
ず、ステップS1において、ガスセンサ素子11の出
力、即ち、動作点Pdの電位Vdを、A/D変換回路1
4に入力してセンサ出力データDadを0.4秒間隔で
取得する。
【0032】次いで、ステップS2で後述するタイマの
カウントアップを判断し、さらに、ステップS3におい
て、直前40秒間分のセンサ出力データDad100ヶ
についての移動平均値Mdを算出する。センサ抵抗値R
sが変化すると、動作点Pdの電位Vd、従ってこれを
A/D変換したセンサ出力データDadは直ちに変化す
る。しかし、この移動平均値Mdは、直前40秒間分の
センサ出力データDadの平均値であるので、ノイズや
短時間の動作点電位の変動などには影響されにくい性質
を持つ。一方、温度や湿度など環境の変化によってセン
サ抵抗値Rsが変化する場合には、長時間にわたって変
化が継続するため、移動平均値Mdにもその影響が表れ
る。例えば、環境の変化によってセンサ抵抗値Rsが大
きくなる場合には、センサ出力データDadが長期間に
わたって大きくなるため、移動平均値Mdも徐々に大き
くなる。逆に、環境の変化によってセンサ抵抗値Rsが
小さくなる場合には、センサ出力データDadも長期間
にわたって小さくなり、移動平均値Mdも徐々に小さく
なる。従って、移動平均値Mdを用いることで、ノイズ
や短時間の動作点電位の変動などに影響されず、環境の
変化によるセンサ抵抗値Rsの変動を検知することがで
きる。
カウントアップを判断し、さらに、ステップS3におい
て、直前40秒間分のセンサ出力データDad100ヶ
についての移動平均値Mdを算出する。センサ抵抗値R
sが変化すると、動作点Pdの電位Vd、従ってこれを
A/D変換したセンサ出力データDadは直ちに変化す
る。しかし、この移動平均値Mdは、直前40秒間分の
センサ出力データDadの平均値であるので、ノイズや
短時間の動作点電位の変動などには影響されにくい性質
を持つ。一方、温度や湿度など環境の変化によってセン
サ抵抗値Rsが変化する場合には、長時間にわたって変
化が継続するため、移動平均値Mdにもその影響が表れ
る。例えば、環境の変化によってセンサ抵抗値Rsが大
きくなる場合には、センサ出力データDadが長期間に
わたって大きくなるため、移動平均値Mdも徐々に大き
くなる。逆に、環境の変化によってセンサ抵抗値Rsが
小さくなる場合には、センサ出力データDadも長期間
にわたって小さくなり、移動平均値Mdも徐々に小さく
なる。従って、移動平均値Mdを用いることで、ノイズ
や短時間の動作点電位の変動などに影響されず、環境の
変化によるセンサ抵抗値Rsの変動を検知することがで
きる。
【0033】次いで、ステップS4において、移動平均
値Mdが第1所定値N1より小さいか否かを判断し、Y
es(Md<N1)の場合は、ステップS6に進む。N
oの場合は、ステップS5において、第1所定値N1よ
り大きい値である第2所定値N2より移動平均値Mdが
大きいか否かを判断する。Yes(Md>N2)の場合
にはステップS6に進み、Noの場合には、ステップS
1に戻って、同様な測定を繰り返す。
値Mdが第1所定値N1より小さいか否かを判断し、Y
es(Md<N1)の場合は、ステップS6に進む。N
oの場合は、ステップS5において、第1所定値N1よ
り大きい値である第2所定値N2より移動平均値Mdが
大きいか否かを判断する。Yes(Md>N2)の場合
にはステップS6に進み、Noの場合には、ステップS
1に戻って、同様な測定を繰り返す。
【0034】次いでステップS6以降の処理について説
明する。上記したように、移動平均値Mdが第1所定値
N1より小さい場合、及び第2所定値N2より大きい場
合のいずれかの場合に、ステップS6以降の処理がなさ
れる。これらに場合には、環境の変化によってセンサ抵
抗値Rsが小さくあるいは大きくなりすぎたため、セン
サ出力データDadから特定ガスの濃度変化によるセン
サ抵抗値Rsの変化を正確に検出できない危険性があ
る。
明する。上記したように、移動平均値Mdが第1所定値
N1より小さい場合、及び第2所定値N2より大きい場
合のいずれかの場合に、ステップS6以降の処理がなさ
れる。これらに場合には、環境の変化によってセンサ抵
抗値Rsが小さくあるいは大きくなりすぎたため、セン
サ出力データDadから特定ガスの濃度変化によるセン
サ抵抗値Rsの変化を正確に検出できない危険性があ
る。
【0035】これに対し、まずステップS6では、PW
M出力端子15PWから出力すべきPWM出力信号Sp
wの適正デューティ比DToを算出する。具体的には、
移動平均値Md、現在のPWM出力のデューティ比DT
などから、適正デューティ比DToに変更して出力さ
せ、電流量I1を変化させたときに、センサ出力データ
Dadが第1所定値N1と第2所定値N2のほぼ中間の
値となるように、適正デューティ比DToを選択する。
次いで、ステップS7において、この適正デューティ比
DToでPWM出力端子15PWからPWM出力信号S
pwを出力する。これにより、オペアンプ16の非反転
入力端子16Cに入力される制御信号の電圧Vcが変更
され、これに伴い、ガスセンサ素子11及び検出抵抗1
7に流れる電流量I1が変化する。従って、動作点Pd
の電位Vdも変化する。具体的には、第1所定値N1と
第2所定値N2とのほぼ中間の測定に適した値となる。
M出力端子15PWから出力すべきPWM出力信号Sp
wの適正デューティ比DToを算出する。具体的には、
移動平均値Md、現在のPWM出力のデューティ比DT
などから、適正デューティ比DToに変更して出力さ
せ、電流量I1を変化させたときに、センサ出力データ
Dadが第1所定値N1と第2所定値N2のほぼ中間の
値となるように、適正デューティ比DToを選択する。
次いで、ステップS7において、この適正デューティ比
DToでPWM出力端子15PWからPWM出力信号S
pwを出力する。これにより、オペアンプ16の非反転
入力端子16Cに入力される制御信号の電圧Vcが変更
され、これに伴い、ガスセンサ素子11及び検出抵抗1
7に流れる電流量I1が変化する。従って、動作点Pd
の電位Vdも変化する。具体的には、第1所定値N1と
第2所定値N2とのほぼ中間の測定に適した値となる。
【0036】その後、ステップS8でタイマをセット
し、ステップS1にもどり、同様な計測を繰り返す。な
お、ステップS8でタイマセットしたのは、デューティ
比DTを変化させた後は、ガスセンサ素子11に流され
る電流量I1が変更前と大きく異なるから、所定時間T
m=40秒経過以降でないと、移動平均値Mdによる判
断(ステップS4,S5)は不正確になるので、所定時
間Tm=40秒経過以降にステップS4,S5による判
断を行わせるためである。
し、ステップS1にもどり、同様な計測を繰り返す。な
お、ステップS8でタイマセットしたのは、デューティ
比DTを変化させた後は、ガスセンサ素子11に流され
る電流量I1が変更前と大きく異なるから、所定時間T
m=40秒経過以降でないと、移動平均値Mdによる判
断(ステップS4,S5)は不正確になるので、所定時
間Tm=40秒経過以降にステップS4,S5による判
断を行わせるためである。
【0037】次いでこの処理を、図4,図5を参照し
て、具体的な移動平均値Mdの変動例に従って説明す
る。なお、本例においては、第1所定値N1=1
(V)、第2所定値N2=3(V)とする。まず、図4
のグラフに示すように、例えば、時刻t=tsにおいて
は、約2.5Vであった移動平均値Mdが、環境の変化
によって徐々に低下し、時刻t1で第1所定値N1=1
(V)を下回ったとする。すると上記ステップS4でY
esと判断され、ステップS6で適正デューティ比DT
oが算出され、この適正デューティ比DToに従ったP
WM出力信号Spwが出力される。具体的には、電流量
I1を大きくして動作点Pdの電位Vdを上げるため、
現在のデューティ比DTよりも高い値が適正デューティ
比DToとして選択され、出力される。
て、具体的な移動平均値Mdの変動例に従って説明す
る。なお、本例においては、第1所定値N1=1
(V)、第2所定値N2=3(V)とする。まず、図4
のグラフに示すように、例えば、時刻t=tsにおいて
は、約2.5Vであった移動平均値Mdが、環境の変化
によって徐々に低下し、時刻t1で第1所定値N1=1
(V)を下回ったとする。すると上記ステップS4でY
esと判断され、ステップS6で適正デューティ比DT
oが算出され、この適正デューティ比DToに従ったP
WM出力信号Spwが出力される。具体的には、電流量
I1を大きくして動作点Pdの電位Vdを上げるため、
現在のデューティ比DTよりも高い値が適正デューティ
比DToとして選択され、出力される。
【0038】これにより、ガスセンサ素子11に流され
る電流量I1が変更(増加)され、動作点Pdの電位V
d、及びこれをA/D変換したセンサ出力データDad
が大きくなって適切な範囲の値となる。なお、タイマに
よって時刻t1〜t2(=t1+40秒)の期間は、移
動平均値Mdが算出されない。このようにして、電流量
I1を変更したので、時刻t1以降のセンサ出力データ
Dadが第1所定値N1と第2所定値N2の間の値とな
ったため、時刻t2以降における移動平均値Mdも、第
1所定値N1と第2所定値N2の間の値となっている。
る電流量I1が変更(増加)され、動作点Pdの電位V
d、及びこれをA/D変換したセンサ出力データDad
が大きくなって適切な範囲の値となる。なお、タイマに
よって時刻t1〜t2(=t1+40秒)の期間は、移
動平均値Mdが算出されない。このようにして、電流量
I1を変更したので、時刻t1以降のセンサ出力データ
Dadが第1所定値N1と第2所定値N2の間の値とな
ったため、時刻t2以降における移動平均値Mdも、第
1所定値N1と第2所定値N2の間の値となっている。
【0039】なお、さらに移動平均値Mdが低下し続
け、時刻t3で再び第1所定値N1を下回った場合に
は、この時点で同様にして電流量I1を増加させるよう
に、再び適正デューティ比DToを算出して出力させれ
ばよい。この場合も、時刻t3〜t4(=t3+40
秒)の期間は、移動平均値Mdが算出されない。
け、時刻t3で再び第1所定値N1を下回った場合に
は、この時点で同様にして電流量I1を増加させるよう
に、再び適正デューティ比DToを算出して出力させれ
ばよい。この場合も、時刻t3〜t4(=t3+40
秒)の期間は、移動平均値Mdが算出されない。
【0040】同様に、図5のグラフに示すように、例え
ば、時刻t=tsにおいては、約2.5Vであった移動
平均値Mdが、環境の変化によって徐々に上昇し、時刻
t5で第2所定値N2=3(V)を越えたとする。する
と上記ステップS5でYesと判断され、ステップS6
で適正デューティ比DToが算出され、この適正デュー
ティ比DToに従ったPWM出力信号Spwが出力され
る。具体的には、電流量I1を小さくして動作点Pdの
電位Vdを下げるべく、現在のデューティ比DTよりも
低い値が適正デューティ比DToとして選択され、出力
される。
ば、時刻t=tsにおいては、約2.5Vであった移動
平均値Mdが、環境の変化によって徐々に上昇し、時刻
t5で第2所定値N2=3(V)を越えたとする。する
と上記ステップS5でYesと判断され、ステップS6
で適正デューティ比DToが算出され、この適正デュー
ティ比DToに従ったPWM出力信号Spwが出力され
る。具体的には、電流量I1を小さくして動作点Pdの
電位Vdを下げるべく、現在のデューティ比DTよりも
低い値が適正デューティ比DToとして選択され、出力
される。
【0041】これにより、ガスセンサ素子11に流され
る電流量I1が変更(減少)され、動作点Pdの電位V
d、及びこれをA/D変換したセンサ出力データDad
が小さくなって適切な範囲の値となる。なお、タイマに
よって時刻t5〜t6(=t5+40秒)の期間は、移
動平均値Mdが算出されない。このようにして、電流量
I1を変更したので、時刻t5以降のセンサ出力データ
Dadが第1所定値N1と第2所定値N2の間の値とな
ったため、時刻t5以降における移動平均値Mdも、第
1所定値N1と第2所定値N2の間の値となっている。
る電流量I1が変更(減少)され、動作点Pdの電位V
d、及びこれをA/D変換したセンサ出力データDad
が小さくなって適切な範囲の値となる。なお、タイマに
よって時刻t5〜t6(=t5+40秒)の期間は、移
動平均値Mdが算出されない。このようにして、電流量
I1を変更したので、時刻t5以降のセンサ出力データ
Dadが第1所定値N1と第2所定値N2の間の値とな
ったため、時刻t5以降における移動平均値Mdも、第
1所定値N1と第2所定値N2の間の値となっている。
【0042】なお、さらに移動平均値Mdが上昇し続
け、時刻t7で再び第2所定値N2を越えた場合には、
この時点で同様にして電流量I1を減少させるように、
再び適正デューティ比DToを算出して出力させればよ
い。この場合も、時刻t7〜t8(=t7+40秒)の
期間は、移動平均値Mdが算出されない。
け、時刻t7で再び第2所定値N2を越えた場合には、
この時点で同様にして電流量I1を減少させるように、
再び適正デューティ比DToを算出して出力させればよ
い。この場合も、時刻t7〜t8(=t7+40秒)の
期間は、移動平均値Mdが算出されない。
【0043】上記したように本実施形態の制御システム
10では、電流制御回路12、具体的には、オペアンプ
16と検出抵抗17とから構成される定電流回路によっ
て、ガスセンサ素子11に流す電流量I1を制御する。
しかも、この電流量I1は、動作点Pdの電位Vd(セ
ンサ出力データDad)や制御信号Sc(制御信号の電
位Vc、さらにはPWM出力信号Spwのディーティ比
DT)に基づいて、マイクロコンピュータ15によって
制御されている。このため、環境の変化によってガスセ
ンサ素子11のセンサ抵抗値Rsが大きく変化したとし
ても、電流量I1を適正な値に変更することができるか
ら、特定ガスの濃度変化による動作点Pdの電位Vd
(センサ出力データDad)の変化を正確に検出するこ
とができる。また、電流制御回路12は無段階に電流量
I1を調整できるので、適切な電流量を容易に選択する
ことができる。さらに、本実施形態では、移動平均値M
dを算出し、これが第1所定値N1を下回り、あるいは
第2所定値N2を越えた場合に、適正ディーティ比DT
oを算出して出力させるので、ノイズその他による短時
間の変動の影響を受けずに、適正な範囲で動作点Pdの
電位Vd(センサ出力データDad)を計測できる。従
って、正確に特定ガスの濃度を検出して、システムの制
御に役立てることができる。
10では、電流制御回路12、具体的には、オペアンプ
16と検出抵抗17とから構成される定電流回路によっ
て、ガスセンサ素子11に流す電流量I1を制御する。
しかも、この電流量I1は、動作点Pdの電位Vd(セ
ンサ出力データDad)や制御信号Sc(制御信号の電
位Vc、さらにはPWM出力信号Spwのディーティ比
DT)に基づいて、マイクロコンピュータ15によって
制御されている。このため、環境の変化によってガスセ
ンサ素子11のセンサ抵抗値Rsが大きく変化したとし
ても、電流量I1を適正な値に変更することができるか
ら、特定ガスの濃度変化による動作点Pdの電位Vd
(センサ出力データDad)の変化を正確に検出するこ
とができる。また、電流制御回路12は無段階に電流量
I1を調整できるので、適切な電流量を容易に選択する
ことができる。さらに、本実施形態では、移動平均値M
dを算出し、これが第1所定値N1を下回り、あるいは
第2所定値N2を越えた場合に、適正ディーティ比DT
oを算出して出力させるので、ノイズその他による短時
間の変動の影響を受けずに、適正な範囲で動作点Pdの
電位Vd(センサ出力データDad)を計測できる。従
って、正確に特定ガスの濃度を検出して、システムの制
御に役立てることができる。
【0044】(実施形態2)次いで、第2の実施形態の
制御システム20について、図6の回路図を参照して説
明する。本制御システム20は、図2に示した制御シス
テム10におけるガスセンサ素子11と検出抵抗17と
を入れ替えた回路構成を有するものである。従って、異
なる部分を中心に説明し、同様な部分は説明を省略ある
いは簡略化する。本制御システム20は、実施形態1と
同様に、NOxの濃度によってそのセンサ抵抗値Rsが
変化するガスセンサ素子21と、検出抵抗27と、ガス
センサ素子21及び検出抵抗27に電流を流すオペアン
プ26と、制御回路23とを有する。具体的には、ガス
センサ素子21と検出抵抗27とが直列に接続され、そ
の抵抗−センサ接続点Prsには、オペアンプ26の反
転入力端子26Bが接続されている。ガスセンサ素子2
1の一方の端21Bは接地されている。また、オペアン
プ26の出力端子26Aは、検出抵抗27の一方の端2
7Aと動作点Pdで接続している。従って、この構成に
より、非反転入力端子26Cへ制御電圧Vcを入力する
と、ガスセンサ素子21及び検出抵抗27には、電流I
2=Vc/Rsが流れる。従って、動作点Pdの電位V
dは、Vd=I2(Rs+Rd)となる。
制御システム20について、図6の回路図を参照して説
明する。本制御システム20は、図2に示した制御シス
テム10におけるガスセンサ素子11と検出抵抗17と
を入れ替えた回路構成を有するものである。従って、異
なる部分を中心に説明し、同様な部分は説明を省略ある
いは簡略化する。本制御システム20は、実施形態1と
同様に、NOxの濃度によってそのセンサ抵抗値Rsが
変化するガスセンサ素子21と、検出抵抗27と、ガス
センサ素子21及び検出抵抗27に電流を流すオペアン
プ26と、制御回路23とを有する。具体的には、ガス
センサ素子21と検出抵抗27とが直列に接続され、そ
の抵抗−センサ接続点Prsには、オペアンプ26の反
転入力端子26Bが接続されている。ガスセンサ素子2
1の一方の端21Bは接地されている。また、オペアン
プ26の出力端子26Aは、検出抵抗27の一方の端2
7Aと動作点Pdで接続している。従って、この構成に
より、非反転入力端子26Cへ制御電圧Vcを入力する
と、ガスセンサ素子21及び検出抵抗27には、電流I
2=Vc/Rsが流れる。従って、動作点Pdの電位V
dは、Vd=I2(Rs+Rd)となる。
【0045】但し、オペアンプ26、ガスセンサ素子2
1及び検出抵抗27は、実施形態1と異なり、ガスセン
サ素子21のセンサ抵抗Rsが変動するので、ガスセン
サ素子21及び検出抵抗27に流される電流I2(=V
c/Rs)は、一定とは限らない。また、動作点Pdの
電位Vdは、ガスセンサ素子21のセンサ抵抗値Rsの
変動で、実施形態1と逆の動きをする点で異なる。即
ち、実施形態1ではセンサ抵抗値Rsが増加すると電位
Vdも上昇し、センサ抵抗値Rsが減少すると電位Vd
も低下した。しかし、本実施形態2では、センサ抵抗値
Rsが増加すると、ガスセンサ素子21を流れる電流I
2が減少するので、電位Vdは低下し、逆にセンサ抵抗
値Rsが減少すると電位Vdは上昇する。実施形態1に
比して、ガスセンサ素子21と検出抵抗27とを入れ替
えた回路構成となっているからである。
1及び検出抵抗27は、実施形態1と異なり、ガスセン
サ素子21のセンサ抵抗Rsが変動するので、ガスセン
サ素子21及び検出抵抗27に流される電流I2(=V
c/Rs)は、一定とは限らない。また、動作点Pdの
電位Vdは、ガスセンサ素子21のセンサ抵抗値Rsの
変動で、実施形態1と逆の動きをする点で異なる。即
ち、実施形態1ではセンサ抵抗値Rsが増加すると電位
Vdも上昇し、センサ抵抗値Rsが減少すると電位Vd
も低下した。しかし、本実施形態2では、センサ抵抗値
Rsが増加すると、ガスセンサ素子21を流れる電流I
2が減少するので、電位Vdは低下し、逆にセンサ抵抗
値Rsが減少すると電位Vdは上昇する。実施形態1に
比して、ガスセンサ素子21と検出抵抗27とを入れ替
えた回路構成となっているからである。
【0046】動作点Pdの電位Vdは、実施形態1と同
様に、マイクロコンピュータ25のA/D入力端子25
ADに入力される。また、マイクロコンピュータ25
は、PWM出力端子25PWを有しており、このPWM
出力端子25PWからは、所定デューティ比DTにパル
ス幅変調された出力信号Spwが出力される。このPW
M出力信号Spwは、抵抗18Rとコンデンサ18Cと
からなる平滑回路18によって平滑化されて、直流の制
御信号Scとしてオペアンプ26の非反転入力端子26
Cに入力される。制御信号Scの電位Vcは、PWM出
力信号Spwのデューティ比DTによって変化させるこ
とができる。検出抵抗27の抵抗値Rdは既知であり、
動作点Pdの電位Vdは、これをA/D変換したデータ
Dadによって検出できる。また、制御信号Scの電圧
Vcは、PWM出力信号Spwのデューティ比DTによ
って決まる。従って、これらから、センサ抵抗値Rsを
求めることができる。なお、マイクロコンピュータ25
には、アセンブリ制御端子25Bを有しており、電子制
御アセンブリ29をこのアセンブリ制御端子25Bによ
って制御しているのも実施形態1と同様である。
様に、マイクロコンピュータ25のA/D入力端子25
ADに入力される。また、マイクロコンピュータ25
は、PWM出力端子25PWを有しており、このPWM
出力端子25PWからは、所定デューティ比DTにパル
ス幅変調された出力信号Spwが出力される。このPW
M出力信号Spwは、抵抗18Rとコンデンサ18Cと
からなる平滑回路18によって平滑化されて、直流の制
御信号Scとしてオペアンプ26の非反転入力端子26
Cに入力される。制御信号Scの電位Vcは、PWM出
力信号Spwのデューティ比DTによって変化させるこ
とができる。検出抵抗27の抵抗値Rdは既知であり、
動作点Pdの電位Vdは、これをA/D変換したデータ
Dadによって検出できる。また、制御信号Scの電圧
Vcは、PWM出力信号Spwのデューティ比DTによ
って決まる。従って、これらから、センサ抵抗値Rsを
求めることができる。なお、マイクロコンピュータ25
には、アセンブリ制御端子25Bを有しており、電子制
御アセンブリ29をこのアセンブリ制御端子25Bによ
って制御しているのも実施形態1と同様である。
【0047】本実施形態2でも、実施形態1において説
明したのと同様の処理の流れで、制御システム20のう
ち、ガスセンサ素子21に流す電流I2に関連する制御
を行うので、図3のフローチャートを用いて説明する。
但し、上記したようにセンサ抵抗値Rsの変動と動作点
Pdの電位Vdの変動とが、実施形態1とは逆の関係に
なっている。本実施形態2の制御システム20でも、ス
テップS1において、動作点Pdの電位Vdを、A/D
変換回路14に入力してセンサ出力データDadを0.
4秒間隔で取得する。
明したのと同様の処理の流れで、制御システム20のう
ち、ガスセンサ素子21に流す電流I2に関連する制御
を行うので、図3のフローチャートを用いて説明する。
但し、上記したようにセンサ抵抗値Rsの変動と動作点
Pdの電位Vdの変動とが、実施形態1とは逆の関係に
なっている。本実施形態2の制御システム20でも、ス
テップS1において、動作点Pdの電位Vdを、A/D
変換回路14に入力してセンサ出力データDadを0.
4秒間隔で取得する。
【0048】次いで、ステップS2で後述するタイマの
カウントアップを判断し、さらに、ステップS3におい
て、直前40秒間分のセンサ出力データDadの100
ヶについての移動平均値Mdを算出する。移動平均値M
dには、短時間の変動に影響が現れにくいが、長時間に
わたって変化が継続する温度や湿度など環境の変化は現
れる点は、実施形態1と同様である。従って、移動平均
値Mdを用いることで、ノイズや短時間の動作点電位の
変動などに影響されず、環境の変化によるセンサ抵抗値
Rsの変動を検知することができる。
カウントアップを判断し、さらに、ステップS3におい
て、直前40秒間分のセンサ出力データDadの100
ヶについての移動平均値Mdを算出する。移動平均値M
dには、短時間の変動に影響が現れにくいが、長時間に
わたって変化が継続する温度や湿度など環境の変化は現
れる点は、実施形態1と同様である。従って、移動平均
値Mdを用いることで、ノイズや短時間の動作点電位の
変動などに影響されず、環境の変化によるセンサ抵抗値
Rsの変動を検知することができる。
【0049】次いで、ステップS4において、移動平均
値Mdが第1所定値N1より小さいか否かを判断し、Y
es(Md<N1)の場合は、ステップS6に進む。N
oの場合は、ステップS5において、第1所定値N1よ
り大きい値である第2所定値N2より移動平均値Mdが
大きいか否かを判断する。Yes(Md>N2)の場合
にはステップS6に進み、Noの場合には、ステップS
1に戻って、同様な測定を繰り返す。
値Mdが第1所定値N1より小さいか否かを判断し、Y
es(Md<N1)の場合は、ステップS6に進む。N
oの場合は、ステップS5において、第1所定値N1よ
り大きい値である第2所定値N2より移動平均値Mdが
大きいか否かを判断する。Yes(Md>N2)の場合
にはステップS6に進み、Noの場合には、ステップS
1に戻って、同様な測定を繰り返す。
【0050】次いで、ステップS6以降の処理について
説明する。実施形態1と同様、移動平均値Mdが徐々に
変化して第1所定値N1より小さくなった場合、あるい
は第2所定値N2より大きくなった場合に、ステップS
6以降の処理がなされる。具体的には、環境の変化によ
ってセンサ抵抗値Rsが大きく、動作点Pdの電位Vd
が小さい状態が継続すると、移動平均値Mdが徐々に減
少し、第1所定値N1より小さくなった時点でステップ
S6以降の処理がなされる。同様に、センサ抵抗値Rs
が小さく、動作点Pdの電位Vdが大きい状態が継続す
ると、移動平均値Mdが徐々に増加し、第2所定値N2
より大きくなった時点でステップS6以降の処理がなさ
れる。動作点Pdの電位Vdが、小さくあるいは大きく
なりすぎると、センサ出力データDadから特定ガスの
濃度変化によるセンサ抵抗値Rsの変化を正確に検出で
きない危険性があるためである。
説明する。実施形態1と同様、移動平均値Mdが徐々に
変化して第1所定値N1より小さくなった場合、あるい
は第2所定値N2より大きくなった場合に、ステップS
6以降の処理がなされる。具体的には、環境の変化によ
ってセンサ抵抗値Rsが大きく、動作点Pdの電位Vd
が小さい状態が継続すると、移動平均値Mdが徐々に減
少し、第1所定値N1より小さくなった時点でステップ
S6以降の処理がなされる。同様に、センサ抵抗値Rs
が小さく、動作点Pdの電位Vdが大きい状態が継続す
ると、移動平均値Mdが徐々に増加し、第2所定値N2
より大きくなった時点でステップS6以降の処理がなさ
れる。動作点Pdの電位Vdが、小さくあるいは大きく
なりすぎると、センサ出力データDadから特定ガスの
濃度変化によるセンサ抵抗値Rsの変化を正確に検出で
きない危険性があるためである。
【0051】ステップS6では、実施形態1と同様に、
PWM出力端子25PWから出力されるPWM出力信号
Spwの適正デューティ比DToを算出する。次いで、
ステップS7において、この適正デューティ比DToで
PWM出力端子15PWからPWM出力信号Spwを出
力する。これによりオペアンプ26の非反転入力端子2
6Cに入力される制御信号の電圧Vcが変更され、これ
に伴い、ガスセンサ素子21及び検出抵抗27に流れる
電流I2が変化する。従って、動作点Pdの電位Vdも
変化する。具体的には、第1所定値N1と第2所定値N
2のほぼ中間の測定に適した値となる。
PWM出力端子25PWから出力されるPWM出力信号
Spwの適正デューティ比DToを算出する。次いで、
ステップS7において、この適正デューティ比DToで
PWM出力端子15PWからPWM出力信号Spwを出
力する。これによりオペアンプ26の非反転入力端子2
6Cに入力される制御信号の電圧Vcが変更され、これ
に伴い、ガスセンサ素子21及び検出抵抗27に流れる
電流I2が変化する。従って、動作点Pdの電位Vdも
変化する。具体的には、第1所定値N1と第2所定値N
2のほぼ中間の測定に適した値となる。
【0052】その後、実施形態1と同様に、ステップS
8でタイマをセットし、ステップS1にもどり、同様な
計測を繰り返す。なお、ステップS8でタイマセットし
たのは、所定時間Tm=40秒経過以降にステップS
4,S5による判断を行わせるためである。このような
処理により、本実施形態2においても、ガスセンサ素子
21のセンサ抵抗値Rsが変動した場合に、実施形態1
と同様、図4,図5に示すような制御を行うことができ
る。
8でタイマをセットし、ステップS1にもどり、同様な
計測を繰り返す。なお、ステップS8でタイマセットし
たのは、所定時間Tm=40秒経過以降にステップS
4,S5による判断を行わせるためである。このような
処理により、本実施形態2においても、ガスセンサ素子
21のセンサ抵抗値Rsが変動した場合に、実施形態1
と同様、図4,図5に示すような制御を行うことができ
る。
【0053】従って、本実施形態2の制御システム20
においても、環境の変化によってガスセンサ素子21の
センサ抵抗値Rsが大きく変化したとしても、動作点P
dの電位Vdを適切な範囲に維持しておくことができる
から、特定ガスの濃度変化による動作点Pdの電位Vd
(センサ出力データDad)の変化を正確に検出するこ
とができる。また、オペアンプ26、ガスセンサ素子2
1及び検出抵抗27からなる定電流回路は無段階に電流
量I2を調整できるので、適切な電流量を容易に選択す
ることができる。さらに、本実施形態では、移動平均値
Mdを算出し、これが第1所定値N1を下回り、あるい
は第2所定値N2を越えた場合に、適正ディーティ比D
Toを算出して出力させるので、ノイズその他による短
時間の変動の影響を受けずに、常に適正な範囲で動作点
Pdの電位Vd(センサ出力データDad)を計測でき
る。従って、正確に特定ガスの濃度を検出して、システ
ムの制御に役立てることができる。
においても、環境の変化によってガスセンサ素子21の
センサ抵抗値Rsが大きく変化したとしても、動作点P
dの電位Vdを適切な範囲に維持しておくことができる
から、特定ガスの濃度変化による動作点Pdの電位Vd
(センサ出力データDad)の変化を正確に検出するこ
とができる。また、オペアンプ26、ガスセンサ素子2
1及び検出抵抗27からなる定電流回路は無段階に電流
量I2を調整できるので、適切な電流量を容易に選択す
ることができる。さらに、本実施形態では、移動平均値
Mdを算出し、これが第1所定値N1を下回り、あるい
は第2所定値N2を越えた場合に、適正ディーティ比D
Toを算出して出力させるので、ノイズその他による短
時間の変動の影響を受けずに、常に適正な範囲で動作点
Pdの電位Vd(センサ出力データDad)を計測でき
る。従って、正確に特定ガスの濃度を検出して、システ
ムの制御に役立てることができる。
【0054】(実施形態3)次いで、第3の実施形態の
制御システム30について、図7に示す回路図を参照し
つつ説明する。この制御システム30は、図1に示した
制御システム10と同様に、NOxの濃度によってその
センサ抵抗値Rsを有するガスセンサ素子31、A/D
変換回路34とマイクロコンピュータ35を含む制御回
路33、及び電子制御アセンブリ39を有している。し
かし、実施形態1における直流電流源として、演算増幅
回路16及び検出抵抗17に代えて、FET36を用い
る点で異なる。従って、異なる部分を中心に説明する。
制御システム30について、図7に示す回路図を参照し
つつ説明する。この制御システム30は、図1に示した
制御システム10と同様に、NOxの濃度によってその
センサ抵抗値Rsを有するガスセンサ素子31、A/D
変換回路34とマイクロコンピュータ35を含む制御回
路33、及び電子制御アセンブリ39を有している。し
かし、実施形態1における直流電流源として、演算増幅
回路16及び検出抵抗17に代えて、FET36を用い
る点で異なる。従って、異なる部分を中心に説明する。
【0055】まず、図7を参照して、本制御システム3
0を説明する。FET36はドレイン端子36Dでガス
センサ素子31と直列に接続し、FET36のソース端
子36Sは接地電位に接続し、ガスセンサ素子31の一
方の端31Aは電源電位Vccに接続されている。FE
T36のドレイン端子36Dとガスセンサ素子31の一
方の端31BとのFET−センサ接続点Pdは、センサ
抵抗Rsの変化によって電圧が変化する動作点であり、
その電位Vdは、制御回路33の入力端子33AD(3
5AD)を通じて、マイクロコンピュータ35内のA/
D変換回路34に入力されている。
0を説明する。FET36はドレイン端子36Dでガス
センサ素子31と直列に接続し、FET36のソース端
子36Sは接地電位に接続し、ガスセンサ素子31の一
方の端31Aは電源電位Vccに接続されている。FE
T36のドレイン端子36Dとガスセンサ素子31の一
方の端31BとのFET−センサ接続点Pdは、センサ
抵抗Rsの変化によって電圧が変化する動作点であり、
その電位Vdは、制御回路33の入力端子33AD(3
5AD)を通じて、マイクロコンピュータ35内のA/
D変換回路34に入力されている。
【0056】FET36は、制御端子12CTであるゲ
ート端子36Gを有し、このゲート端子36Gに入力さ
れる制御信号Scの制御電圧Vcによって、ソース−ド
レイン間、従ってガスセンサ素子31を流れるドレイン
電流I3の電流量を電子的に変化させることができる。
一点鎖線で示す制御回路33は、実施形態1と同様に、
内部にA/D変換回路34及びマイクロコンピュータ3
5を含んでいる。なお、マイクロコンピュータ35は、
演算を行うマイクロプロセッサ、プログラムやデータを
一時記憶しておくRAM、プログラムやデータを保持す
るROMなどを含み、A/D変換回路34をも含んでい
る。本制御システム30では、FET−センサ接続点P
dの電位VdをA/D変換したデータDadをマイクロ
コンピュータ35で処理し、その変化などから特定ガス
の濃度変化を検出する。一方、制御回路33の制御出力
端子33CTからは、制御信号Scが出力され、この制
御信号Scに従って、FET36のドレイン電流I3が
制御される。この際、ドレイン電流I3でガスセンサ素
子31に生じる電圧降下が適切な値となるように、制御
出力端子33CTから出力される制御信号Scを制御す
る。
ート端子36Gを有し、このゲート端子36Gに入力さ
れる制御信号Scの制御電圧Vcによって、ソース−ド
レイン間、従ってガスセンサ素子31を流れるドレイン
電流I3の電流量を電子的に変化させることができる。
一点鎖線で示す制御回路33は、実施形態1と同様に、
内部にA/D変換回路34及びマイクロコンピュータ3
5を含んでいる。なお、マイクロコンピュータ35は、
演算を行うマイクロプロセッサ、プログラムやデータを
一時記憶しておくRAM、プログラムやデータを保持す
るROMなどを含み、A/D変換回路34をも含んでい
る。本制御システム30では、FET−センサ接続点P
dの電位VdをA/D変換したデータDadをマイクロ
コンピュータ35で処理し、その変化などから特定ガス
の濃度変化を検出する。一方、制御回路33の制御出力
端子33CTからは、制御信号Scが出力され、この制
御信号Scに従って、FET36のドレイン電流I3が
制御される。この際、ドレイン電流I3でガスセンサ素
子31に生じる電圧降下が適切な値となるように、制御
出力端子33CTから出力される制御信号Scを制御す
る。
【0057】具体的には、実施形態1,2と同様、マイ
クロコンピュータ35は、PWM出力端子35PWを有
しており、このPWM出力端子35PWからは、所定デ
ューティ比DTにパルス幅変調されたPWM出力信号S
pwが出力される。このPWM出力信号Spwは、制御
回路33のうち、抵抗素子38Rとコンデンサ38Cと
からなる平滑回路38によって平滑化されて、直流の制
御信号ScとしてFET36のゲート端子36Gに入力
される。制御信号Scの電位Vcは、PWM出力信号S
pwのデューティ比DTによって変化させることができ
る。なお、マイクロコンピュータ35にも、アセンブリ
制御端子35Bを有しており、実施形態1,2と同様、
電子制御アセンブリ39をこのアセンブリ制御端子35
Bによって制御する。
クロコンピュータ35は、PWM出力端子35PWを有
しており、このPWM出力端子35PWからは、所定デ
ューティ比DTにパルス幅変調されたPWM出力信号S
pwが出力される。このPWM出力信号Spwは、制御
回路33のうち、抵抗素子38Rとコンデンサ38Cと
からなる平滑回路38によって平滑化されて、直流の制
御信号ScとしてFET36のゲート端子36Gに入力
される。制御信号Scの電位Vcは、PWM出力信号S
pwのデューティ比DTによって変化させることができ
る。なお、マイクロコンピュータ35にも、アセンブリ
制御端子35Bを有しており、実施形態1,2と同様、
電子制御アセンブリ39をこのアセンブリ制御端子35
Bによって制御する。
【0058】本実施形態3でも、実施形態1において説
明したのと同様の処理の流れで、制御システム30のう
ち、電流制御回路12であるFET36のドレイン電流
I3に関連する制御を行うので、図3のフローチャート
を用いて説明する。本実施形態3の制御システム30で
も、ステップS1において、動作点であるFET−セン
サ接続点Pdの電位Vdを、A/D変換回路34に入力
してセンサ出力データDadを0.4秒間隔で取得す
る。
明したのと同様の処理の流れで、制御システム30のう
ち、電流制御回路12であるFET36のドレイン電流
I3に関連する制御を行うので、図3のフローチャート
を用いて説明する。本実施形態3の制御システム30で
も、ステップS1において、動作点であるFET−セン
サ接続点Pdの電位Vdを、A/D変換回路34に入力
してセンサ出力データDadを0.4秒間隔で取得す
る。
【0059】次いで、ステップS2で後述するタイマの
カウントアップを判断し、さらに、ステップS3におい
て、直前40秒間分のセンサ出力データDadの100
ヶについての移動平均値Mdを算出する。移動平均値M
dには、短時間の変動に影響が現れにくいが、長時間に
わたって変化が継続する温度や湿度など環境の変化は現
れる点は、実施形態1,2と同様である。従って、移動
平均値Mdを用いることで、ノイズや短時間の接続点電
位の変動などに影響されず、環境の変化によるセンサ抵
抗値Rsの変動を検知することができる。
カウントアップを判断し、さらに、ステップS3におい
て、直前40秒間分のセンサ出力データDadの100
ヶについての移動平均値Mdを算出する。移動平均値M
dには、短時間の変動に影響が現れにくいが、長時間に
わたって変化が継続する温度や湿度など環境の変化は現
れる点は、実施形態1,2と同様である。従って、移動
平均値Mdを用いることで、ノイズや短時間の接続点電
位の変動などに影響されず、環境の変化によるセンサ抵
抗値Rsの変動を検知することができる。
【0060】次いで、ステップS4において、移動平均
値Mdが第1所定値N1より小さいか否かを判断し、Y
es(Md<N1)の場合は、ステップS6に進む。N
oの場合は、ステップS5において、第1所定値N1よ
り大きい値である第2所定値N2より移動平均値Mdが
大きいか否かを判断する。Yes(Md>N2)の場合
にはステップS6に進み、Noの場合には、ステップS
1に戻って、同様な測定を繰り返す。
値Mdが第1所定値N1より小さいか否かを判断し、Y
es(Md<N1)の場合は、ステップS6に進む。N
oの場合は、ステップS5において、第1所定値N1よ
り大きい値である第2所定値N2より移動平均値Mdが
大きいか否かを判断する。Yes(Md>N2)の場合
にはステップS6に進み、Noの場合には、ステップS
1に戻って、同様な測定を繰り返す。
【0061】次いで、ステップS6以降の処理について
説明する。実施形態1と同様、移動平均値Mdが徐々に
変化して第1所定値N1より小さくなった場合、あるい
は第2所定値N2より大きくなった場合に、ステップS
6以降の処理がなされる。具体的には、環境の変化によ
ってセンサ抵抗値Rsが大きくなり、FET−センサ接
続点Pdの電位Vdが小さい状態が継続すると、移動平
均値Mdが徐々に減少し、第1所定値N1より小さくな
った時点でステップS6以降の処理がなされる。同様
に、環境の変化によってセンサ抵抗値Rsが小さくな
り、FET−センサ接続点Pdの電位Vdが大きい状態
が継続すると、移動平均値Mdが徐々に増加し、第2所
定値N2より大きくなった時点でステップS6以降の処
理がなされる。FET−センサ接続点Pdの電位Vd
が、小さくあるいは大きくなりすぎて、電源電位Vcc
あるいは接地電位に近くなると、センサ出力データDa
dから特定ガスの濃度変化によるセンサ抵抗値Rsの変
化を正確に検出できない危険性があるためである。
説明する。実施形態1と同様、移動平均値Mdが徐々に
変化して第1所定値N1より小さくなった場合、あるい
は第2所定値N2より大きくなった場合に、ステップS
6以降の処理がなされる。具体的には、環境の変化によ
ってセンサ抵抗値Rsが大きくなり、FET−センサ接
続点Pdの電位Vdが小さい状態が継続すると、移動平
均値Mdが徐々に減少し、第1所定値N1より小さくな
った時点でステップS6以降の処理がなされる。同様
に、環境の変化によってセンサ抵抗値Rsが小さくな
り、FET−センサ接続点Pdの電位Vdが大きい状態
が継続すると、移動平均値Mdが徐々に増加し、第2所
定値N2より大きくなった時点でステップS6以降の処
理がなされる。FET−センサ接続点Pdの電位Vd
が、小さくあるいは大きくなりすぎて、電源電位Vcc
あるいは接地電位に近くなると、センサ出力データDa
dから特定ガスの濃度変化によるセンサ抵抗値Rsの変
化を正確に検出できない危険性があるためである。
【0062】ステップS6では、実施形態1と同様に、
PWM出力端子35PWから出力されるPWM出力信号
Spwの適正デューティ比DToを算出する。具体的に
は、移動平均値Md、現在のPWM出力信号のデューテ
ィ比DTなどから、適正デューティ比DToに変更して
出力させ、ドレイン電流I3を変化させたときに、セン
サ出力データDadが第1所定値N1と第2所定値N2
のほぼ中間に値となるように、適正デューティ比DTo
を選択する。次いで、ステップS7において、この適正
デューティ比DToでPWM出力端子35PWからPW
M出力信号Spwを出力する。これによりFET36の
ゲート端子36Gに入力される制御信号の電圧Vcが変
更され、これに伴い、ドレイン電流I3が変化する。従
って、ガスセンサ素子31による電圧降下(Rs・I
3)が変化するので、FET−センサ接続点Pdの電位
Vdも変化する。具体的には、第1所定値N1と第2所
定値N2のほぼ中間の測定に適した値となる。
PWM出力端子35PWから出力されるPWM出力信号
Spwの適正デューティ比DToを算出する。具体的に
は、移動平均値Md、現在のPWM出力信号のデューテ
ィ比DTなどから、適正デューティ比DToに変更して
出力させ、ドレイン電流I3を変化させたときに、セン
サ出力データDadが第1所定値N1と第2所定値N2
のほぼ中間に値となるように、適正デューティ比DTo
を選択する。次いで、ステップS7において、この適正
デューティ比DToでPWM出力端子35PWからPW
M出力信号Spwを出力する。これによりFET36の
ゲート端子36Gに入力される制御信号の電圧Vcが変
更され、これに伴い、ドレイン電流I3が変化する。従
って、ガスセンサ素子31による電圧降下(Rs・I
3)が変化するので、FET−センサ接続点Pdの電位
Vdも変化する。具体的には、第1所定値N1と第2所
定値N2のほぼ中間の測定に適した値となる。
【0063】その後、ステップS8でタイマをセット
し、ステップS1にもどり、同様な計測を繰り返す。な
お、ステップS8でタイマセットしたのは、デューティ
比DTを変化させた後は、ドレイン電流I3が変更前と
大きく異なるから、所定時間Tm=40秒経過以降でな
いと、移動平均値Mdによる判断(ステップS4,S
5)は不正確になるので、所定時間Tm=40秒経過以
降にステップS4,S5による判断を行わせるためであ
る。このような処理により、本実施形態3においても、
ガスセンサ素子31のセンサ抵抗値Rsが変動した場合
に、実施形態1,2と同様、図4,図5に示すような制
御を行うことができる。
し、ステップS1にもどり、同様な計測を繰り返す。な
お、ステップS8でタイマセットしたのは、デューティ
比DTを変化させた後は、ドレイン電流I3が変更前と
大きく異なるから、所定時間Tm=40秒経過以降でな
いと、移動平均値Mdによる判断(ステップS4,S
5)は不正確になるので、所定時間Tm=40秒経過以
降にステップS4,S5による判断を行わせるためであ
る。このような処理により、本実施形態3においても、
ガスセンサ素子31のセンサ抵抗値Rsが変動した場合
に、実施形態1,2と同様、図4,図5に示すような制
御を行うことができる。
【0064】従って、本実施形態3の制御システム30
においても、環境の変化によってガスセンサ素子31の
センサ抵抗値Rsが大きく変化したとしても、FET−
センサ接続点(動作点)Pdの電位Vdを適切な範囲に
維持しておくことができるから、特定ガスの濃度変化に
よる動作点Pdの電位Vd(センサ出力データDad)
の変化を正確に検出することができる。また、FET3
6は無段階にドレイン電流I3を調整できるので、適切
な電流値を容易に選択することができる。さらに、本実
施形態では、移動平均値Mdを算出し、これが第1所定
値N1を下回り、あるいは第2所定値N2を越えた場合
に、適正ディーティ比DToを算出して出力させるの
で、ノイズその他による短時間の変動の影響を受けず
に、常に適正な範囲でFET−センサ接続点Pdの電位
Vd(センサ出力データDad)を計測できる。従っ
て、正確に特定ガスの濃度を検出して、システムの制御
に役立てることができる。
においても、環境の変化によってガスセンサ素子31の
センサ抵抗値Rsが大きく変化したとしても、FET−
センサ接続点(動作点)Pdの電位Vdを適切な範囲に
維持しておくことができるから、特定ガスの濃度変化に
よる動作点Pdの電位Vd(センサ出力データDad)
の変化を正確に検出することができる。また、FET3
6は無段階にドレイン電流I3を調整できるので、適切
な電流値を容易に選択することができる。さらに、本実
施形態では、移動平均値Mdを算出し、これが第1所定
値N1を下回り、あるいは第2所定値N2を越えた場合
に、適正ディーティ比DToを算出して出力させるの
で、ノイズその他による短時間の変動の影響を受けず
に、常に適正な範囲でFET−センサ接続点Pdの電位
Vd(センサ出力データDad)を計測できる。従っ
て、正確に特定ガスの濃度を検出して、システムの制御
に役立てることができる。
【0065】(実施形態4)次いで、第4の実施形態の
制御システム40について、図8に示す回路図を参照し
つつ説明する。この制御システム40は、図7に示した
制御システム30において、FET36とガスセンサ素
子31とを入れ替えた回路構成を有するものである。従
って、異なる部分を中心に説明する。
制御システム40について、図8に示す回路図を参照し
つつ説明する。この制御システム40は、図7に示した
制御システム30において、FET36とガスセンサ素
子31とを入れ替えた回路構成を有するものである。従
って、異なる部分を中心に説明する。
【0066】まず、図8を参照して、本制御システム4
0を説明する。本制御システム40は、実施形態3と同
様に、NOxの濃度によってそのセンサ抵抗値Rsを有
するガスセンサ素子41、A/D変換回路44とマイク
ロコンピュータ45を含む制御回路43、電子制御アセ
ンブリ49を有している。なお、FET46とガスセン
サ素子41とは直列に接続され、FET46のソース端
子46Sは電源電位Vccに接続し、ガスセンサ素子4
1の一方の端41Bは接地されている。FET46のド
レイン端子46Dとガスセンサ素子41の他方の端41
AとのFET−センサ接続点Pdは動作点であり、その
電位Vdは、制御回路43の入力端子43AD(45A
D)を通じて、マイクロコンピュータ45内のA/D変
換回路44に入力されている。
0を説明する。本制御システム40は、実施形態3と同
様に、NOxの濃度によってそのセンサ抵抗値Rsを有
するガスセンサ素子41、A/D変換回路44とマイク
ロコンピュータ45を含む制御回路43、電子制御アセ
ンブリ49を有している。なお、FET46とガスセン
サ素子41とは直列に接続され、FET46のソース端
子46Sは電源電位Vccに接続し、ガスセンサ素子4
1の一方の端41Bは接地されている。FET46のド
レイン端子46Dとガスセンサ素子41の他方の端41
AとのFET−センサ接続点Pdは動作点であり、その
電位Vdは、制御回路43の入力端子43AD(45A
D)を通じて、マイクロコンピュータ45内のA/D変
換回路44に入力されている。
【0067】FET46は、ゲート端子46Gを有し、
このゲート端子46Gに入力される制御信号Scの制御
電圧Vcによって、ソース−ドレイン間、及びガスセン
サ素子41を流れるドレイン電流I4の電流量を電子的
に変化させることができる。一点鎖線で示す制御回路4
3はマイクロコンピュータ45を含み、マイクロコンピ
ュータ45はA/D変換回路44を含んでいる。本制御
システム40でも、電位VdをA/D変換したデータD
adをマイクロコンピュータ35で処理し、その変化な
どから特定ガスの濃度変化を検出する。一方、制御出力
端子43CTから出力された制御信号Scに従って、F
ET46のドレイン電流I4が制御される。この際、ド
レイン電流I4でガスセンサ素子41に生じる電圧降下
が適切な値となるように、制御出力端子43CTから出
力される制御信号Scを制御する。
このゲート端子46Gに入力される制御信号Scの制御
電圧Vcによって、ソース−ドレイン間、及びガスセン
サ素子41を流れるドレイン電流I4の電流量を電子的
に変化させることができる。一点鎖線で示す制御回路4
3はマイクロコンピュータ45を含み、マイクロコンピ
ュータ45はA/D変換回路44を含んでいる。本制御
システム40でも、電位VdをA/D変換したデータD
adをマイクロコンピュータ35で処理し、その変化な
どから特定ガスの濃度変化を検出する。一方、制御出力
端子43CTから出力された制御信号Scに従って、F
ET46のドレイン電流I4が制御される。この際、ド
レイン電流I4でガスセンサ素子41に生じる電圧降下
が適切な値となるように、制御出力端子43CTから出
力される制御信号Scを制御する。
【0068】具体的には、実施形態1〜3と同様、マイ
クロコンピュータ45は、PWM出力端子45PWを有
し、これから所定デューティ比DTのPWM出力信号S
pwが出力される。このPWM出力信号Spwは、抵抗
素子48Rとコンデンサ48Cとからなる平滑回路48
で平滑化されて、直流の制御信号ScとしてFET46
のゲート端子46Gに入力される。ゲート電圧Vcは、
PWM出力信号Spwのデューティ比DTによって変化
させることができる。なお、マイクロコンピュータ45
にも、アセンブリ制御端子45Bを有しており、実施形
態1〜3と同様、電子制御アセンブリ49をこのアセン
ブリ制御端子45Bによって制御する。
クロコンピュータ45は、PWM出力端子45PWを有
し、これから所定デューティ比DTのPWM出力信号S
pwが出力される。このPWM出力信号Spwは、抵抗
素子48Rとコンデンサ48Cとからなる平滑回路48
で平滑化されて、直流の制御信号ScとしてFET46
のゲート端子46Gに入力される。ゲート電圧Vcは、
PWM出力信号Spwのデューティ比DTによって変化
させることができる。なお、マイクロコンピュータ45
にも、アセンブリ制御端子45Bを有しており、実施形
態1〜3と同様、電子制御アセンブリ49をこのアセン
ブリ制御端子45Bによって制御する。
【0069】本実施形態4でも、実施形態1において説
明したのと同様の処理の流れで、制御システム40のう
ち、電流制御回路12であるFET46のドレイン電流
I4に関連する制御を行うので、図3のフローチャート
を用いて説明する。但し、実施形態3とは、ガスセンサ
素子とFETの位置が入れ替えられているため、実施形
態3と異なり、ガスセンサ素子41のセンサ抵抗値Rs
が大きくなるとFET−センサ接続点Pdの電位Vdも
大きくなる。
明したのと同様の処理の流れで、制御システム40のう
ち、電流制御回路12であるFET46のドレイン電流
I4に関連する制御を行うので、図3のフローチャート
を用いて説明する。但し、実施形態3とは、ガスセンサ
素子とFETの位置が入れ替えられているため、実施形
態3と異なり、ガスセンサ素子41のセンサ抵抗値Rs
が大きくなるとFET−センサ接続点Pdの電位Vdも
大きくなる。
【0070】ステップS1において、電位VdをA/D
変換回路44に入力してセンサ出力データDadを0.
4秒間隔で取得し、ステップS2で後述するタイマのカ
ウントアップを判断し、さらに、ステップS3で直前4
0秒間分のセンサ出力データDadの100ヶについて
の移動平均値Mdを算出する。移動平均値Mdを用いる
ことで、ノイズや短時間の接続点電位の変動などに影響
されず、環境の変化によるセンサ抵抗値Rsの変動を検
知することができる。
変換回路44に入力してセンサ出力データDadを0.
4秒間隔で取得し、ステップS2で後述するタイマのカ
ウントアップを判断し、さらに、ステップS3で直前4
0秒間分のセンサ出力データDadの100ヶについて
の移動平均値Mdを算出する。移動平均値Mdを用いる
ことで、ノイズや短時間の接続点電位の変動などに影響
されず、環境の変化によるセンサ抵抗値Rsの変動を検
知することができる。
【0071】次いで、ステップS4において、移動平均
値Mdが第1所定値N1より小さいか否かを判断し、Y
es(Md<N1)の場合は、ステップS6に進む。N
oの場合は、ステップS5において、第1所定値N1よ
り大きい値である第2所定値N2より移動平均値Mdが
大きいか否かを判断する。Yes(Md>N2)の場合
にはステップS6に進み、Noの場合には、ステップS
1に戻って、同様な測定を繰り返す。
値Mdが第1所定値N1より小さいか否かを判断し、Y
es(Md<N1)の場合は、ステップS6に進む。N
oの場合は、ステップS5において、第1所定値N1よ
り大きい値である第2所定値N2より移動平均値Mdが
大きいか否かを判断する。Yes(Md>N2)の場合
にはステップS6に進み、Noの場合には、ステップS
1に戻って、同様な測定を繰り返す。
【0072】次いで、ステップS6以降の処理について
説明する。実施形態1〜3と同様、移動平均値Mdが徐
々に変化して第1所定値N1より小さくなった場合、あ
るいは第2所定値N2より大きくなった場合に、ステッ
プS6以降の処理がなされる。具体的には、環境の変化
によってセンサ抵抗値Rsが小さく、FET−センサ接
続点Pdの電位Vdが小さい状態が継続すると、移動平
均値Mdが徐々に減少し、第1所定値N1より小さくな
った時点でステップS6以降の処理がなされる。同様
に、環境の変化によってセンサ抵抗値Rsが大きくな
り、FET−センサ接続点Pdの電位Vdが大きい状態
が継続すると、移動平均値Mdが徐々に増加し、第2所
定値N2より大きくなった時点でステップS6以降の処
理がなされる。FET−センサ接続点Pdの電位Vd
が、小さくあるいは大きくなりすぎて、電源電位Vcc
あるいは接地電位に近くなると、センサ出力データDa
dから特定ガスの濃度変化によるセンサ抵抗値Rsの変
化を正確に検出できない危険性があるためである。
説明する。実施形態1〜3と同様、移動平均値Mdが徐
々に変化して第1所定値N1より小さくなった場合、あ
るいは第2所定値N2より大きくなった場合に、ステッ
プS6以降の処理がなされる。具体的には、環境の変化
によってセンサ抵抗値Rsが小さく、FET−センサ接
続点Pdの電位Vdが小さい状態が継続すると、移動平
均値Mdが徐々に減少し、第1所定値N1より小さくな
った時点でステップS6以降の処理がなされる。同様
に、環境の変化によってセンサ抵抗値Rsが大きくな
り、FET−センサ接続点Pdの電位Vdが大きい状態
が継続すると、移動平均値Mdが徐々に増加し、第2所
定値N2より大きくなった時点でステップS6以降の処
理がなされる。FET−センサ接続点Pdの電位Vd
が、小さくあるいは大きくなりすぎて、電源電位Vcc
あるいは接地電位に近くなると、センサ出力データDa
dから特定ガスの濃度変化によるセンサ抵抗値Rsの変
化を正確に検出できない危険性があるためである。
【0073】ステップS6では、実施形態1と同様に、
PWM出力端子45PWから出力されるPWM出力信号
Spwの適正デューティ比DToを算出する。具体的に
は、移動平均値Md、現在のPWM出力信号のデューテ
ィ比DTなどから、適正デューティ比DToに変更して
出力させ、ドレイン電流I4を変化させたときに、セン
サ出力データDadが第1所定値N1と第2所定値N2
のほぼ中間に値となるように、適正デューティ比DTo
を選択する。次いで、ステップS7において、この適正
デューティ比DToでPWM出力端子45PWからPW
M出力信号Spwを出力する。これによりFET46の
ゲート端子46Gに入力される制御信号Scの電圧Vc
が変更され、これに伴い、ドレイン電流I4が変化す
る。従って、ガスセンサ素子41による電圧降下(Rs
・I4)が変化するので、FET−センサ接続点Pdの
電位Vdも変化する。具体的には、第1所定値N1と第
2所定値N2のほぼ中間の測定に適した値となる。
PWM出力端子45PWから出力されるPWM出力信号
Spwの適正デューティ比DToを算出する。具体的に
は、移動平均値Md、現在のPWM出力信号のデューテ
ィ比DTなどから、適正デューティ比DToに変更して
出力させ、ドレイン電流I4を変化させたときに、セン
サ出力データDadが第1所定値N1と第2所定値N2
のほぼ中間に値となるように、適正デューティ比DTo
を選択する。次いで、ステップS7において、この適正
デューティ比DToでPWM出力端子45PWからPW
M出力信号Spwを出力する。これによりFET46の
ゲート端子46Gに入力される制御信号Scの電圧Vc
が変更され、これに伴い、ドレイン電流I4が変化す
る。従って、ガスセンサ素子41による電圧降下(Rs
・I4)が変化するので、FET−センサ接続点Pdの
電位Vdも変化する。具体的には、第1所定値N1と第
2所定値N2のほぼ中間の測定に適した値となる。
【0074】その後、ステップS8でタイマをセット
し、ステップS1にもどり、同様な計測を繰り返す。な
お、ステップS8でタイマセットしたのは、デューティ
比DTを変化させた後は、ドレイン電流I4が変更前と
大きく異なるから、所定時間Tm=40秒経過以降でな
いと、移動平均値Mdによる判断(ステップS4,S
5)は不正確になるので、所定時間Tm=40秒経過以
降にステップS4,S5による判断を行わせるためであ
る。このような処理により、本実施形態4においても、
ガスセンサ素子41のセンサ抵抗値Rsが変動した場合
に、実施形態1〜3と同様、図4,図5に示すような制
御を行うことができる。
し、ステップS1にもどり、同様な計測を繰り返す。な
お、ステップS8でタイマセットしたのは、デューティ
比DTを変化させた後は、ドレイン電流I4が変更前と
大きく異なるから、所定時間Tm=40秒経過以降でな
いと、移動平均値Mdによる判断(ステップS4,S
5)は不正確になるので、所定時間Tm=40秒経過以
降にステップS4,S5による判断を行わせるためであ
る。このような処理により、本実施形態4においても、
ガスセンサ素子41のセンサ抵抗値Rsが変動した場合
に、実施形態1〜3と同様、図4,図5に示すような制
御を行うことができる。
【0075】従って、本実施形態4の制御システム40
においても、環境の変化によってガスセンサ素子41の
センサ抵抗値Rsが大きく変化したとしても、FET−
センサ接続点(動作点)Pdの電位Vdを適切な範囲に
維持しておくことができるから、特定ガスの濃度変化に
よる動作点Pdの電位Vd(センサ出力データDad)
の変化を正確に検出することができる。また、FET4
6も無段階にドレイン電流I4を調整できるので、適切
な電流値を容易に選択することができる。さらに、本実
施形態では、移動平均値Mdを算出し、これが第1所定
値N1を下回り、あるいは第2所定値N2を越えた場合
に、適正ディーティ比DToを算出して出力させるの
で、ノイズその他による短時間の変動の影響を受けず
に、常に適正な範囲でFET−センサ接続点Pdの電位
Vd(センサ出力データDad)を計測できる。従っ
て、正確に特定ガスの濃度を検出して、システムの制御
に役立てることができる。
においても、環境の変化によってガスセンサ素子41の
センサ抵抗値Rsが大きく変化したとしても、FET−
センサ接続点(動作点)Pdの電位Vdを適切な範囲に
維持しておくことができるから、特定ガスの濃度変化に
よる動作点Pdの電位Vd(センサ出力データDad)
の変化を正確に検出することができる。また、FET4
6も無段階にドレイン電流I4を調整できるので、適切
な電流値を容易に選択することができる。さらに、本実
施形態では、移動平均値Mdを算出し、これが第1所定
値N1を下回り、あるいは第2所定値N2を越えた場合
に、適正ディーティ比DToを算出して出力させるの
で、ノイズその他による短時間の変動の影響を受けず
に、常に適正な範囲でFET−センサ接続点Pdの電位
Vd(センサ出力データDad)を計測できる。従っ
て、正確に特定ガスの濃度を検出して、システムの制御
に役立てることができる。
【0076】以上において、本発明を実施形態1〜4に
即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更
して適用できることはいうまでもない。例えば、上記各
実施形態1〜4においては、いずれもマイクロコンピュ
ータ15等にA/D変換回路14等を含んでいたが、両
者を別体としても良いことは明らかである。但し、マイ
クロコンピュータ15等がA/D変換回路14等を含ん
でいると、両者の接続等が不要であり、容易かつ安価に
製造でき、信頼性も向上させることができる。
即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更
して適用できることはいうまでもない。例えば、上記各
実施形態1〜4においては、いずれもマイクロコンピュ
ータ15等にA/D変換回路14等を含んでいたが、両
者を別体としても良いことは明らかである。但し、マイ
クロコンピュータ15等がA/D変換回路14等を含ん
でいると、両者の接続等が不要であり、容易かつ安価に
製造でき、信頼性も向上させることができる。
【0077】また、マイクロコンピュータ15等のPW
M出力端子15PW等を用いて、PWM出力信号を出力
させた例を示したが、マイクロコンピュータ15等にP
WM出力用の端子が無くとも、通常のI/O端子を出力
端子とし、この出力端子に所定タイミングで電源電位V
ccと接地電位GNDとが現れるようにプラグラムすれ
ば、PWM出力信号を出力することができる。また、上
記実施形態1,2では、オペアンプ16,26と検出抵
抗17,27を用いて定電流回路を構成し、実施形態
3,4ではFET36,46を用いたが、その他の構成
の直流電流源や定電流回路を用いても良い。また、実施
形態1〜4では、一度の変更で、センサ出力データDa
dの値が第1所定値N1と第2所定値N2のほぼ中間の
値となるように、適正ディーティ比DToを選択した。
しかし、ディーティ比DTを若干変更し、その後のセン
サ出力データDadの値をチェックし、さらに、デュー
ティ比DTを変更するというように、センサ出力データ
Dadを、第1所定値N1と第2所定値N2のほぼ中間
の値など所望の値に徐々に近づくように制御することも
できる。
M出力端子15PW等を用いて、PWM出力信号を出力
させた例を示したが、マイクロコンピュータ15等にP
WM出力用の端子が無くとも、通常のI/O端子を出力
端子とし、この出力端子に所定タイミングで電源電位V
ccと接地電位GNDとが現れるようにプラグラムすれ
ば、PWM出力信号を出力することができる。また、上
記実施形態1,2では、オペアンプ16,26と検出抵
抗17,27を用いて定電流回路を構成し、実施形態
3,4ではFET36,46を用いたが、その他の構成
の直流電流源や定電流回路を用いても良い。また、実施
形態1〜4では、一度の変更で、センサ出力データDa
dの値が第1所定値N1と第2所定値N2のほぼ中間の
値となるように、適正ディーティ比DToを選択した。
しかし、ディーティ比DTを若干変更し、その後のセン
サ出力データDadの値をチェックし、さらに、デュー
ティ比DTを変更するというように、センサ出力データ
Dadを、第1所定値N1と第2所定値N2のほぼ中間
の値など所望の値に徐々に近づくように制御することも
できる。
【0078】また、上記各実施形態では、いずれにおい
てもNoxを検知するガスセンサ素子11等を用いた
が、ガスセンサ素子としては、他のガス、例えばCO、
HC(ハイドロカーボン)などを検知できるガスセンサ
素子について本発明を適用しても良いことは言うまでも
ない。また、上記実施形態3,4では、FETとしてM
OSFETを用いたが、JFETを用いることもでき
る。
てもNoxを検知するガスセンサ素子11等を用いた
が、ガスセンサ素子としては、他のガス、例えばCO、
HC(ハイドロカーボン)などを検知できるガスセンサ
素子について本発明を適用しても良いことは言うまでも
ない。また、上記実施形態3,4では、FETとしてM
OSFETを用いたが、JFETを用いることもでき
る。
【図1】実施形態1にかかる制御システムの概略の構成
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図2】実施形態1にかかる制御システムのうち、電流
制御回路及び制御回路の内容を含む回路図である。
制御回路及び制御回路の内容を含む回路図である。
【図3】実施形態1にかかる制御システムのうち、電流
制御に関するフローチャートである。
制御に関するフローチャートである。
【図4】実施形態1にかかり、移動平均値Mdが低下し
た場合の動作を説明するグラフである。
た場合の動作を説明するグラフである。
【図5】実施形態1にかかり、移動平均値Mdが上昇し
た場合の動作を説明するグラフである。
た場合の動作を説明するグラフである。
【図6】実施形態2にかかる制御システムのうち、電流
制御回路及び制御回路の内容を含む回路図である。
制御回路及び制御回路の内容を含む回路図である。
【図7】実施形態3にかかる制御システムのうち、電流
制御回路及び制御回路の内容を含む回路図である。
制御回路及び制御回路の内容を含む回路図である。
【図8】実施形態4にかかる制御システムのうち、電流
制御回路及び制御回路の内容を含む回路図である。
制御回路及び制御回路の内容を含む回路図である。
10,20,30,40:制御システム 11,21,31,41:ガスセンサ素子 Rs:センサ抵抗値 Rd:検出抵抗値 12:直流電流源 13,23,33,43:制御回路 14,24,34,44:A/D変換回路 15,25,35,45:マイクロコンピュータ 16,26:オペアンプ(演算増幅回路) 17,27:検出抵抗 18,38,48:平滑回路 19,29,39,49:電子制御アセンブリ 36,46:FET
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 俊也 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 (72)発明者 佐藤 保史 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Fターム(参考) 2G046 AA11 AA13 AA18 DC14 DC16 DC17 DC18 DD01 EB05 FA02 FB02 FE28 FE39 FE46 3L061 BA01
Claims (7)
- 【請求項1】特定ガスの濃度変化によってセンサ抵抗の
値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システムであ
って、 センサ抵抗を有するガスセンサ素子と、 制御端子を有し、上記制御端子に入力された制御信号に
より上記ガスセンサ素子に流す電流を制御可能な電流制
御回路と、 マイクロコンピュータを含む制御回路であって、 上記ガスセンサ素子の両端のうち、このガスセンサ素子
のセンサ抵抗変化により電位が変動する動作点の電位を
入力するA/D変換回路、及び上記電流制御回路の制御
端子に接続され、上記制御信号を出力する制御出力端
子、 を備える制御回路と、を含む制御システム。 - 【請求項2】請求項1に記載の制御システムであって、 前記電流制御回路は、 検出抵抗であって、 一端は、前記ガスセンサ素子の一端と接続し、 他端は、接地電位に接続する検出抵抗と、 演算増幅回路であって、 出力端子は、前記動作点である上記ガスセンサ素子の他
端に接続し、 反転入力端子は、上記ガスセンサ素子と上記検出抵抗と
の抵抗−センサ接続点に接続し、 前記制御出力端子と接続する前記制御端子は、非反転入
力端子である演算増幅回路と、 を含み、 前記A/D変換回路は、上記ガスセンサ素子の他端の電
位を入力する制御システム。 - 【請求項3】請求項1に記載の制御システムであって、 前記電流制御回路は、前記制御端子であるゲート端子に
より、ソース−ドレイン間、及びドレイン端子と接続す
る前記ガスセンサ素子に流す電流を制御可能なFETで
あり、 前記A/D変換回路には、前記動作点である上記FET
と上記ガスセンサ素子とのFET−センサ接続点の電位
が入力され、 前記制御回路の制御出力端子は、前記制御信号として、
ゲート電圧を制御するゲート制御信号を出力する制御シ
ステム。 - 【請求項4】特定ガスの濃度変化によって、センサ抵抗
の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システムで
あって、 センサ抵抗を有し、一端が接地電位に接続するガスセン
サ素子と、 上記ガスセンサ素子の他端と接続された一端を有する検
出抵抗と、 演算増幅回路であって、 出力端子が、上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗の変化に
より電位が変動する動作点である上記検出抵抗の他端に
接続し、 反転入力端子が、上記検出抵抗と上記ガスセンサ素子と
の抵抗−センサ接続点に接続し、 非反転入力端子を有する演算増幅回路と、 マイクロコンピュータを含む制御回路であって、 上記動作点の電圧を入力するA/D変換回路、及び上記
演算増幅回路の非反転入力端子に接続され、制御信号を
出力する制御出力端子、 を備える制御回路と、を含む制御システム。 - 【請求項5】請求項2〜請求項4のいずれかに記載の制
御システムであって、 前記制御回路のうち前記マイクロコンピュータは、PW
M信号を出力する出力端子を有し、 上記出力端子と前記制御出力端子とは、平滑回路を介し
て接続されている制御システム。 - 【請求項6】請求項1〜請求項5のいずれかに記載の制
御システムであって、 前記制御回路は、 前記A/D変換回路に入力された動作点の電位につい
て、直前の所定期間の移動平均値を算出する移動平均値
算出手段と、 上記移動平均値が第1所定値よりも小さいか否かを判断
する第1判断手段と、 上記移動平均値が上記第1所定値より大きな第2所定値
よりも大きいか否かを判断する第2判断手段と、 上記第1判断手段において、上記移動平均値が上記第1
所定値より小さいと判断された場合、及び上記第2判断
手段において、上記移動平均値が上記第2所定値より大
きいと判断された場合のいずれかの場合に、前記ガスセ
ンサ素子に適切な電流量を流すように、前記制御出力端
子から前記制御信号を変更して出力させる制御信号変更
手段と、を備える制御システム。 - 【請求項7】請求項1〜請求項6のいずれかに記載の制
御システムであって、 前記マイクロコンピュータは、前記A/D変換回路を含
むことを特徴とする制御システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000038938A JP2001228109A (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | 制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000038938A JP2001228109A (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | 制御システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001228109A true JP2001228109A (ja) | 2001-08-24 |
Family
ID=18562588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000038938A Pending JP2001228109A (ja) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | 制御システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001228109A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1296705C (zh) * | 2003-06-11 | 2007-01-24 | 宇东科技股份有限公司 | 可调式生物传感器的控制电路 |
KR101007243B1 (ko) * | 2008-08-28 | 2011-01-13 | 한국과학기술연구원 | 다중 센서 신호의 검출 및 처리가 가능한 범용 검출 회로 |
JP2013250087A (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-12 | New Cosmos Electric Corp | ガス検知素子用通電制御装置 |
CN106885331A (zh) * | 2015-12-15 | 2017-06-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种适用于模块机组的外部电控箱 |
-
2000
- 2000-02-17 JP JP2000038938A patent/JP2001228109A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1296705C (zh) * | 2003-06-11 | 2007-01-24 | 宇东科技股份有限公司 | 可调式生物传感器的控制电路 |
KR101007243B1 (ko) * | 2008-08-28 | 2011-01-13 | 한국과학기술연구원 | 다중 센서 신호의 검출 및 처리가 가능한 범용 검출 회로 |
JP2013250087A (ja) * | 2012-05-30 | 2013-12-12 | New Cosmos Electric Corp | ガス検知素子用通電制御装置 |
CN106885331A (zh) * | 2015-12-15 | 2017-06-23 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种适用于模块机组的外部电控箱 |
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