JP2005147934A - ガス保安装置のセンサ入出力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数個のセンサ計測を、電池電源の装置に適した、低消費電力の回路で実現する。
【解決手段】複数個のセンサに対応する複数個のセンサ電源制御回路、及び一つのＡ／Ｄ変換回路を備え、センサ電源制御回路の制御信号に連動してＡ／Ｄ変換回路へのセンサ入力信号の切替をするセンサ入力切替回路を設け、複数個のセンサ入力信号を選択してＡ／Ｄ変換可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明はセンサ信号をＡ／Ｄ変換回路で変換してデータ収集を行うガス保安装置のセンサ入出力装置に関するものである。

従来、この種のガス保安装置のセンサ入出力装置は、電源が電池であるとの制約から、センサの電源コントロールをサンプリング制御して低消費電力化を行い、少ない電池で長時間稼動可能なようにしている（例えば、特許文献１参照）。

図２は、特許文献１に記載された従来のガス保安装置のセンサ入出力装置を示すものである。図２に示すように電源切替回路４と、圧力センサ１とＡ／Ｄ変換回路２から構成されている。
特開平０６−２５８１１７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、Ａ／Ｄ変換回路は一つの圧力センサの入力を変換するのみで、複数個のセンサの変換を行うように構成されておらず、単に同一の回路を複数個並べるだけでは、高価なＡ／Ｄ変換回路を浪費するのみならず、構成部品が増加して各部の消費電力も増加する、という課題を有していた。

本発明は、前記課題を解決するもので、一つのＡ／Ｄ変換回路で複数個のセンサ信号のＡ／Ｄ変換を行い、低消費電力で電池電源に適したガス保安装置のセンサ入出力装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のガス保安装置のセンサ入出力装置は、複数個のセンサと、前記各センサに対応する複数個のセンサ電源制御回路、及び一つのＡ／Ｄ変換回路を備え、前記センサ電源制御回路の制御信号に連動して前記Ａ／Ｄ変換回路へのセンサ入力信号の切替をするセンサ入力切替回路とを備え、複数個のセンサ入力信号を選択してＡ／Ｄ変換可能としたものである。

これによって、センサ電源制御回路の制御信号を時分割制御することで、一つのＡ／Ｄ変換回路を複数個のセンサが時分割的に共用可能となる。

また、本発明のガス保安装置のセンサ入出力装置は、各センサ電源制御回路に、各センサの電源電圧に対応した定電圧回路を備える。

これによって、異種の複数個のセンサが使用される場合にも、各センサの要求仕様に適合した電源電圧を供給可能となり、センサの選択範囲が広がる。

また、本発明のガス保安装置のセンサ入出力装置は、定電圧回路を昇圧型コンバータに置き換えたセンサ電源制御回路を有する。

これによって、従来、電源電圧仕様の最も高いセンサに合わせて電池電圧を決定する必要から電池の使用本数が増加する場合があったが、電源電池の電圧制約が緩和され、低電圧仕様のセンサの電源で共用可能となり、電池の使用個数を減らすことを可能にしている。

また、本発明のガス保安装置のセンサ入出力装置は、各センサの入力信号範囲を揃える、入力補正回路を備える。

これによって、センサごとに異なる信号レベルが一定に揃えられ、各センサは共有するＡ／Ｄ変換回路の許容入力範囲のほぼ全域を、等しく有効に利用できる。

また、本発明のガス保安装置のセンサ入出力装置は、センサ電源制御回路の定電圧回路の電圧をＡ／Ｄ変換回路の基準電圧として併用する。

これによって、Ａ／Ｄ変換回路に必須の基準電圧用に、新たに定電圧回路を設ける必要が無く、簡略化できる。また基準電圧がセンサ電源電圧に追従するにため、電圧変動誤差によるセンサ信号出力誤差がＡ／Ｄ変換時に相殺され、変換精度が向上する。

本発明のガス保安装置のセンサ入出力装置は、複数個のセンサを共通の一つのＡ／Ｄ変換回路で処理することにより、回路構成が簡略化され、部品点数削減による低価格化と、時分割計測による低消費電力化により電源用電池の消耗を低く抑え、効率の良い電源設計を可能している。あわせて、共通のＡ／Ｄ変換回路を使用することにより、各センサの取り込みデータが揃うので、高精度な計測を可能にしている。

第１の発明は、センサ電源制御回路の制御信号を時分割制御して複数個のセンサの一つに選択通電し、あわせて前記の時分割制御信号に連動してセンサ入力切替回路も制御し、選択通電したセンサのセンサ信号をＡ／Ｄ変換回路に導くことにより、一つのＡ／Ｄ変換回路を複数個のセンサが時分割的に共用することができる。

第２の発明は、各センサ電源制御回路に、個別の定電圧回路を備えるので、選択通電するセンサごとに個別の電源電圧設定が可能で、電源電圧の要求仕様が異なるセンサを同一回路で計測することができる。

第３の発明は、従来、電源電圧の高いセンサにあわせて、電池の直列使用等で電圧確保をしていたが、電源電圧が高いセンサの電源制御回路部分の定電圧回路を昇圧型コンバータに置き換えることで、電圧確保のための余分な電池が不要となり、電池の使用本数を削減することができる。

第４の発明は、入力補正回路が複数個のセンサの信号可変幅を揃えるので、Ａ／Ｄ変換回路に入る信号レベルが統一されることになり、いずれのセンサもＡ／Ｄ変換回路の許容入力範囲のほぼ全域を、等しく有効に利用することができる。

第５の発明は、Ａ／Ｄ変換回路の基準電圧を、センサ電源制御回路の定電圧回路の電圧と共通にすることで、Ａ／Ｄ変換回路の基準電圧に新たに専用の定電圧回路を設ける必要がないので回路が簡略化でき、しかも基準電圧がセンサ電源電圧と同方向に追従するので、電源電圧誤差によるセンサ信号出力誤差がＡ／Ｄ変換時に相殺され、変換精度を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態におけるセンサ入出力装置の回路の構成図を示すものである。

図１において、５は制御回路で、マイコンを主構成部品とし、システム全体の制御を行っている（本説明に関係しない部分は図示せず）。制御回路５は、信号ＣＯＮＴ−Ａ、ＣＯＮＴ−Ｂをセンサ電源制御回路４Ａ、４Ｂとセンサ入力切替回路３に出力し、センサ入力切替回路３で選択されたセンサ１またはセンサ２のアナログ信号をＡ／Ｄ変換回路２でディジタル変換しポートＰ１からデータ取り込みを行う。

複数個のセンサを使用する時、センサの要求する電源電圧が異なる場合、センサ電源制御回路４Ａ、４Ｂに内蔵する定電圧電源回路７Ａ、７Ｂが、センサＡ、センサＢ夫々に適した電源電圧を個別に供給するよう構成されている。

電源電圧の異なるセンサＡ、センサＢはセンサ信号レベルも異なるため、入力補正回路６内の抵抗Ｒ１、Ｒ２により、センサＡの信号レベルをセンサＢの信号レベルに補正し、規格化した入力信号レベル（ＩＮ）を同一の基準電圧（Ｖ−Ｒｅｆ）でＡ／Ｄ変換可能なようにしている。

ＣＯＮＴ−Ａ、ＣＯＮＴ−Ｂは時分割信号で、例えば、測定間隔５秒の内、計測時間２０ミリ秒だけオンするように設定され、必要な時に必要なセンサを必要な時間だけオンすることで、電源電池ＢＡＴＴ１、ＢＡＴＴ２の消耗を最小限に抑えている。

本実施の形態ではＡ／Ｄ変換回路の基準電圧（Ｖ−Ｒｅｆ）は定電圧回路７Ｂに接続されており、基準電圧（Ｖ−Ｒｅｆ）がセンサ電源電圧に追従するにため、７Ｂの電圧変動誤差によるセンサＢの信号出力誤差は、Ａ／Ｄ変換時に相殺され、センサＢの計測精度が向上する。

なお、本実施の形態では、センサＡの要求電源電圧が高いため、ＢＡＴＴ１、ＢＡＴＴ２を直列使用して、電位（Ｖ−Ｈｉ）を得ているが、低電圧回路７Ａを用いる代わりに昇圧型コンバータ（図示せず）を用いて、この昇圧型コンバータの入力電圧を電位（Ｖ−Ｌｏ）とし、出力電圧がＶ−Ｈｉとなるようにしてセンサ電源制御回路４Ａを構成すればＢＡＴＴ２は不用となり、電源としての電池の削減が可能となる。

以上のように、本発明にかかるガス保安装置のセンサ入出力装置は、回路構成が簡略化でき、低消費電力化により電池の消耗を低く抑え、しかも複数センサの取り込みデータが揃い、高精度な計測が可能となるので、検査有効満了（通常１０年）まで電池交換無しで動作するガスマイコンメータ等に適用可能で、今後、保安機能の向上のため、ガス温度や、排気ガス中のＣＯ濃度等、多数のセンサを駆使してデータ収集が必要になった場合に、きわめて有効に適用できる。

本発明の実施の形態におけるセンサ入出力装置の回路を示す構成図 従来のガス保安装置のセンサ入出力装置の回路を示す構成図

符号の説明

１Ａ、１Ｂ センサ
２ Ａ／Ｄ変換回路
３ センサ入力切替回路
４Ａ、４Ｂ センサ電源制御回路
５ 制御回路
６ 入力補正回路
７Ａ、７Ｂ 低電圧回路

Claims (5)

1. 複数個のセンサと、前記各センサに対応する複数個のセンサ電源制御回路、及び一つのＡ／Ｄ変換回路を備え、前記センサ電源制御回路の制御信号に連動して前記Ａ／Ｄ変換回路へのセンサ入力信号の切替をするセンサ入力切替回路とを備えたガス保安装置のセンサ入出力装置。
2. 各センサ電源制御回路に、各センサの電源電圧に対応した電圧を出力する複数の定電圧回路を備える請求項１に記載のガス保安装置のセンサ入出力装置。
3. 定電圧回路を昇圧型コンバータとした請求項２に記載のガス保安装置のセンサ入出力装置。
4. 各センサの入力信号の出力電圧範囲を揃える入力補正回路を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス保安装置のセンサ入出力装置。
5. 定電圧回路の出力電圧をＡ／Ｄ変換回路の基準電圧に併用する請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス保安装置のセンサ入出力装置。

Images