JP2002365217A - 赤外線式ガス検知装置およびその制御方法 - Google Patents
赤外線式ガス検知装置およびその制御方法Info
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Abstract
る赤外線式ガス検知装置および赤外線式ガス検知装置の
有するガス検知における信頼性を十分に発揮させること
ができる制御方法を提供すること。 【解決手段】 赤外線式ガス検知装置は、赤外線を照射
する光源と、ステッピングモータにより駆動される光チ
ョッパと、この光チョッパを介して光源から周期的に供
給される赤外線を、被検知ガスが導入されるガスセルを
介して受光する赤外センサとを有してなり、光チョッパ
の回転周期を監視することにより、ステッピングモータ
の回転異常を検出する回転異常検知手段を有する。赤外
線式ガス検知装置の制御方法は、前記回転異常検知手段
によってステッピングモータの回転異常が検知されたと
きに、当該ステッピングモータを一時的に停止状態とし
た後に再起動させる。
Description
装置および赤外線式ガス検知装置の制御方法に関する。
ス、メタンガス、ブタンガス、プロパンガス、麻酔ガ
ス、二酸化硫黄ガス、フロンガスなどのガスを検知し、
その検知したガスの濃度が予め定められた一定の濃度以
上である場合に警報を発するよう構成されたガス検知装
置の一種として、赤外線がガスによって吸収され、その
吸収量がガスの濃度と比例関係にあることを利用するこ
とによってガス濃度を測定する赤外線式ガス検知装置が
知られている。
は、検知対象のガスである被検知ガスが導入されるガス
セルと、当該ガスセルの一端側に設けられた赤外線を発
生する光源と、当該ガスセルの他端側に設けられた赤外
センサと、この赤外センサとガスセルとの間に設けら
れ、ステッピングモータにより回転駆動される光チョッ
パとを有する検知部を備えている。この検知部における
赤外センサは、光チョッパの回転周期に伴って赤外線が
供給される周期(以下、「赤外線の周期」ともいう。)
を周期成分とする検知部信号を出力する。
ガスが存在しない状態における検知部信号(以下、「基
準検知部信号」ともいう。)の振幅(以下、「基準振
幅」ともいう。)を基準とし、ガス検知動作中に得られ
る検知部信号の振幅の減少割合に基づいて被検知ガスの
濃度が算出されることによって濃度信号が得られ、この
濃度信号が定められた一定のレベル以上の濃度を示した
場合にガス検知信号が発せられる。
雰囲気において被検知ガスが一定の濃度以上で存在しな
い状態であっても、ステッピングモータが、例えば劣化
することなどにより回転異常を生じることによって最終
的にその回転を停止した場合には、得られる検知部信号
の振幅が減少することとなるため、ガス検知信号が発せ
られてしまう、という問題点がある。しかも、ステッピ
ングモータは、回転異常が生じた場合にも、駆動のため
に消費する電流および電圧が正常の回転状態と変わらな
いため、電流や電圧からは回転異常を検出することがで
きない。
事情に基づいて研なされたものであって、その目的は、
高い信頼性のあるガス検知を行うことのできる赤外線式
ガス検知装置を提供することにある。また、他の目的
は、赤外線式ガス検知装置の有するガス検知における信
頼性を十分に発揮させることができる制御方法を提供す
ることにある。
知装置は、赤外線を照射する光源と、ステッピングモー
タにより駆動される光チョッパと、この光チョッパを介
して光源から周期的に供給される赤外線を、被検知ガス
が導入されるガスセルを介して受光する赤外センサとを
有してなり、前記光チョッパの回転周期を監視すること
により、前記ステッピングモータの回転異常を検出する
回転異常検知手段を有することを特徴とする。
は、赤外線を照射する光源と、ステッピングモータによ
り駆動される光チョッパと、この光チョッパを介して光
源から周期的に供給される赤外線を、被検知ガスが導入
されるガスセルを介して受光する赤外センサとを有する
と共に当該光チョッパの回転周期を監視することによ
り、当該ステッピングモータの回転異常を検出する回転
異常検知手段を有する赤外線式ガス検知装置を制御する
方法であって、前記回転異常検知手段によってステッピ
ングモータの回転異常が検知されたときに、当該ステッ
ピングモータを一時的に停止状態とした後に再起動させ
ることを特徴とする。
においては、ステッピングモータの再起動は、通常の動
作時における回転速度より低い回転速度で行われること
が好ましい。
異常検知手段が設けられており、被検知ガスを検知する
機能とは別に赤外センサに赤外線が供給される周期の大
きさからステッピングモータの回転異常を検出する機能
を有するため、ステッピングモータの回転異常に起因し
てガス検知信号が発せられることを防止することがで
き、これにより、高い信頼性のあるガス検知を行うこと
ができる。
御方法によれば、回転異常検知手段が設けられた赤外線
式ガス検知装置において、回転異常検知手段によってス
テッピングモータの回転異常が検出されたときには、ス
テッピングモータを一時的に停止させて再起動させるこ
とにより、恒久的なステッピングモータの回転異常を確
実に識別することができるため、当該赤外線式ガス検知
装置の有するガス検知における信頼性を十分に発揮させ
ることができる。
て詳細に説明する。図1は、本発明の赤外線式ガス検知
装置を示す説明用図である。この赤外線式ガス検知装置
は、例えば二酸化炭素ガスなどの赤外線吸収性能を有す
るガスを検知対象のガス(被検知ガス)とする赤外線式
ガス検知装置であって、被検知ガスを導入するためのガ
ス導入口11Aおよびガス排出口11Bを有するガスセ
ル11と、当該ガスセル11の一端側(図1において左
端側)に設けられた赤外線を発生する光源12と、ガス
セル11の他端側(図1において右端側)に設けられ、
光源12から放射される赤外線をガスセル11を介して
受光する赤外センサ13と、ガスセル11と赤外センサ
13との間に設けられた、例えば半円形状のセクタ15
Aがステッピングモータ15Bによって回転駆動される
光チョッパ15とを有する検知部を備えている。この図
において、16は、被検知ガスが吸収する赤外線に対し
てのみ高い透過率を有するバンドパスフィルターであ
る。
期(赤外線の周期)を周期成分とする検知部信号を出力
するものである。この赤外センサ13には、図2に示す
ように、増幅回路24が接続されており、この増幅回路
24には、検知部信号に基づいて濃度信号を発信する機
能を有する、例えば平滑回路などを含むガス濃度変換回
路25が接続されている。
ロコンピュータ27に接続されている。マイクロコンピ
ュータ27は、例えばガス濃度変換回路25から発信さ
れる濃度信号などの種々の信号に基づいて、各構成部に
適宜の指令信号を発信する機能を有する。このマイクロ
コンピュータ27には、検知された被検知ガス濃度を示
すための濃度表示手段28、被検知ガス濃度が一定のレ
ベル以上の濃度を示したときにガス検知信号を発するガ
ス警報接点出力端子31などが接続されている。図2に
おいて、29は故障警報接点出力端子であり、32は外
部出力端子である。
チョッパ15の回転周期を監視することにより、前記ス
テッピングモータ15Bの回転異常を検出する回転異常
検知手段が設けられている。
接続され、例えば矩形波変換回路を含み、検知部信号の
周期成分のみを取り出すことによって得られる、例えば
矩形波による信号(以下、単に「回転周期信号」とい
う。)を発信する回転異常検知回路30と、例えばマイ
クロコンピュータ27に備えられた、回転周期信号に基
づいてステッピングモータ15Bの回転異常を検出し、
各構成部に適宜の指令信号を発信する機能部とにより構
成されている。
装置によれば、ガス検知動作中においては、光源12か
ら赤外線が放射されると共に、マイクロコンピュータ2
7からモータ駆動信号が発信されることによって光チョ
ッパ15のステッピングモータ15Bが駆動され、セク
タ15Aが半円の中心点を回転中心として回転すること
により、光源12から放射された赤外線は、ガスセル1
1内を通過し、バンドパスフィルタ16を介して赤外セ
ンサ13に照射されるが、この赤外線の光路上を光チョ
ッパ15のセクタ15Aが通過するときには赤外線の一
部または全部が遮断される。従って、赤外センサ13に
は、光チョッパ15の回転周期に伴って赤外線が周期的
に供給される。
が出力され、この検知部信号は増幅回路24によって増
幅された後、ガス濃度変換回路25に入力する。このガ
ス濃度変換回路25においては、通常、被検知ガスが存
在しない状態における検知部信号(基準検知部信号)の
振幅(基準振幅)を基準とし、ガス検知動作中に得られ
る検知部信号の振幅の増減の変化割合に基づき濃度信号
を発信する。
される赤外線量が当該被検知ガスの濃度と比例関係にあ
ることを利用し、ガスセル11内に導入された被検知ガ
スが赤外線を吸収することによって減少する赤外センサ
13へ入射する赤外線の減少割合に基づいて算出される
被検知ガスの濃度を示す信号である。
を示し、同図(ロ)に当該検知部信号に基づいて発信さ
れる濃度信号を示す。図3(イ)においては、(i)で
示す範囲には、基準検知部信号が示されているが、(i
i)で示す範囲には、被検知ガスが存在している状態に
おいて得られる、基準検知部信号の振幅H1より小さい
振幅を有する検知部信号が示されている。図3(ロ)に
おいては、検知部信号の振幅が減少するに従って濃度信
号のレベルが大きくなることが示されている。
レベルである危険濃度レベルを超えた場合には、例えば
マイクロコンピュータ27からの指令信号に基づいてガ
ス警報接点出力端子31からガス検知信号が発せられ
る。
転異常検知手段は、常に光チョッパ15の回転周期を監
視しており、増幅回路24によって増幅された検知部信
号が回転異常検知回路30に入力されると、当該回転異
常検知回路30は、検知信号の周期成分を取り出して回
転周期信号を発信する。そして、基準検知部信号に基づ
く回転周期信号の周期幅(以下、「基準周期幅」ともい
う。)を基準とし、ガス検知動作中に得られる回転周期
信号の周期幅が、例えば1.28倍以上となった場合に
は、マイクロコンピュータ27からのモータ駆動信号の
発信が停止され、これにより、ステッピングモータ15
Bが一時的に停止状態とされた後、再びマイクロコンピ
ュータ27からモータ駆動信号が発信されることによっ
て当該ステッピングモータ15Bは、ガス検知動作中に
おける回転速度より低い回転速度で再起動される。
を示し、同図(ロ)に当該検知部信号に基づいて発信さ
れる回転周期信号を示し、同図(ハ)に当該検知部信号
に基づいて発信される濃度信号を示す。図4(イ)にお
いては、(i)で示す範囲には、基準検知部信号が示さ
れているが、(ii)で示す範囲には、ステッピングモ
ータ15Bに回転異常が生じ、最終的に停止した状態に
おいて得られる検知部信号が示されている。図4(ロ)
においては、(ii)で示す範囲には、(i)で示す範
囲に係る基準検知部信号に基づく回転周期信号の周期幅
T1より大きい周期幅を有する回転周期信号が示されて
いる。図4(ハ)においては、ステッピングモータ15
Bに回転異常が生じると、光チョッパ15の回転周期が
大きくなるに従って検知部信号の振幅が増加することか
らレベルが小さくなり、次いで停止に至ることからレベ
ルが次第に大きくなる濃度信号が示されている。
動した後、通常の回転速度となった場合に回転周期信号
の周期幅が、基準周期幅の例えば1.28倍以上となる
場合には、マイクロコンピュータ27によってステッピ
ングモータ15Bの回転状態が異常であることが検出さ
れる。
好適とされる回転異常検出手段の動作を説明する。
周期幅が、例えば通常の1.28倍以上となる回転異常
が確認されると、例えば5秒の間の第1の特定期間内に
再び回転異常が確認されるかを監視する第1の特別監視
が行われる。この第1の特別監視により回転異常が検知
されなかった場合には、引き続きガス検知動作が遂行さ
れるが、第1の特定期間内に回転異常が確認された場合
には、マイクロコンピュータ27からのモータ駆動信号
の発信が停止され、これにより、ステッピングモータ1
5Bが、一時的に停止状態とされる。この例において
は、マイクロコンピュータ27からモータ駆動信号の発
信が停止されると同時に、当該マイクロコンピュータ2
7からは、各構成部にも回転異常に基づく適宜の指令信
号を発信されるため、ステッピングモータ15Bが停止
状態である間には、例えば濃度表示手段28による被検
知ガスの濃度表示が停止される。
してから、例えば1秒間経過後に、マイクロコンピュー
タ27からモータ駆動信号を発信することにより、当該
ステッピングモータ15Bを再起動する。
は、例えば1秒間の再起動に係る起動初期(以下、「再
起動初期」ともいう。)には、特別監視を含むガス検知
業務における回転速度に比して、例えば0.2倍の低い
回転速度で行われる。この例においては、ステッピング
モータ15Bの回転速度は、ガス検知業務においては
6.4Hzであり、再起動初期においては1.28Hz
である。
の回転速度に戻し、例えば5秒の間の第2の特定期間内
に回転異常が確認されるかを監視する第2の特別監視が
行われる。この第2の特別監視により、回転異常が確認
されなかった場合には、引き続きガス検知業務が遂行さ
れるが、第2の特定期間内に回転異常が確認された場合
には、マイクロコンピュータ27からのモータ駆動信号
の発信が停止されてステッピングモータ15Bが停止さ
れる。この例においては、マイクロコンピュータ27か
らモータ駆動信号の発信が停止されると同時に、当該マ
イクロコンピュータ27からは、各構成部にも回転異常
に基づく適宜の指令信号を発信されるため、例えば濃度
表示手段28による被検知ガスの濃度表示が停止され、
赤外線式ガス検知装置が停止される。
によれば、被検知ガスを検知する機能に係るガス濃度変
換回路25とは別にして、検知部信号の処理に係る回路
に、回転異常検知回路30を接続することによって回転
異常検知手段が設けられており、当該回転異常検知手段
が赤外センサ13から出力される検知部信号の周期成分
に基づいて光チョッパ15の回転周期を監視して赤外線
の周期の大きさを認識することにより、例えば使用寿命
から生じるステッピングモータ15Bの回転異常を確実
に検出することができるため、図4(ハ)に示すよう
に、ステッピングモータ15Bの回転異常が生じた場合
に得られる濃度信号のレベルが、図3(ロ)に示したガ
ス検知がなされた場合に得られる信号のレベルと同様に
次第に大きくなるものであっても、ステッピングモータ
15Bの回転異常の発生に起因してガス検知信号が発せ
られることを防止することができ、これにより、高い信
頼性のあるガス検知を行うことができる。
によれば、上記の赤外線式ガス検知装置において、回転
異常検知手段によってステッピングモータ15Bの回転
異常が検出されたときには、当該ステッピングモータ1
5Bを一時的に停止させて再起動させることにより、例
えば使用寿命から生じる恒久的なステッピングモータ1
5Bの回転異常を確実に識別することができるため、当
該赤外線式ガス検知装置の有するガス検知における信頼
性を十分に発揮させることができる。
時に定常回転時よりも大きな駆動力を必要とするが、こ
の再起動に係る起動初期に、ステッピングモータ15B
の回転速度を低くすることによってトルクを大きくする
ことができるため、再起動を容易にすることができる。
とができる。例えば赤外線式ガス検知装置においては、
回転異常検知手段は、赤外線式ガス検知装置自体を大型
化することがなく、しかも容易に設けることができるこ
とから、検知部信号に基づいてステッピングモータの回
転異常を検出する構成を有することが好ましいが、これ
に限定されるものではない。
タによって駆動され、光源から放射される赤外線を断続
的かつ周期的に赤外センサ供給することができるもので
あれば、例えばその全体が複数のフィンよりなる形状を
有するものであってもよい。
おいては、第2の特別監視により回転異常が確認される
ことによってステッピングモータ15Bが停止された後
に、当該ステッピングモータを再起動させてもよい。こ
れにより、例えば使用寿命によって生じる恒久的な回転
異常のみを確実に検出することができる。
ば、回転異常検知手段が設けられており、被検知ガスを
検知する機能とは別に赤外センサに赤外線が供給される
周期の大きさからステッピングモータの回転異常を検出
する機能を有するため、ステッピングモータの回転異常
に起因してガス検知信号が発せられることを防止するこ
とができ、これにより、高い信頼性のあるガス検知を行
うことができる。
によれば、回転異常検知手段が設けられた赤外線式ガス
検知装置において、回転異常検知手段によってステッピ
ングモータの回転異常が検出されたときには、ステッピ
ングモータを一時的に停止させて再起動させることによ
り、恒久的なステッピングモータの回転異常を確実に識
別することができるため、当該赤外線式ガス検知装置の
有するガス検知における信頼性を十分に発揮させること
ができる。
である。
された検知部信号の処理に係る回路の説明用ブロック図
である。
検知部信号に基づいて発信される濃度信号を示す説明図
である。
知部信号の例と、当該検知部信号に基づいて発信される
回転周期信号と、当該検知部信号に基づいて発信される
濃度信号を示す説明図である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 赤外線を照射する光源と、ステッピング
モータにより駆動される光チョッパと、この光チョッパ
を介して光源から周期的に供給される赤外線を、被検知
ガスが導入されるガスセルを介して受光する赤外センサ
とを有してなり、 前記光チョッパの回転周期を監視することにより、前記
ステッピングモータの回転異常を検出する回転異常検知
手段を有することを特徴とする赤外線式ガス検知装置。 - 【請求項2】 赤外線を照射する光源と、ステッピング
モータにより駆動される光チョッパと、この光チョッパ
を介して光源から周期的に供給される赤外線を、被検知
ガスが導入されるガスセルを介して受光する赤外センサ
とを有すると共に当該光チョッパの回転周期を監視する
ことにより、当該ステッピングモータの回転異常を検出
する回転異常検知手段を有する赤外線式ガス検知装置を
制御する方法であって、 前記回転異常検知手段によってステッピングモータの回
転異常が検知されたときに、当該ステッピングモータを
一時的に停止状態とした後に再起動させることを特徴と
する赤外線式ガス検知装置の制御方法。 - 【請求項3】 ステッピングモータの再起動は、通常の
動作時における回転速度より低い回転速度で行われるこ
とを特徴とする請求項2に記載の赤外線式ガス検知装置
の制御方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001175597A JP4669630B2 (ja) | 2001-06-11 | 2001-06-11 | 赤外線式ガス検知装置およびその制御方法 |
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Publications (2)
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- 2001-06-11 JP JP2001175597A patent/JP4669630B2/ja not_active Expired - Fee Related
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