JP2021089156A - Gas sensor - Google Patents

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Abstract

To correctly calculate an output signal indicating a concentration of a detection target gas even when a power supply voltage fluctuates.SOLUTION: A gas sensor 10 comprises: a gas sensor unit S1 connected to a power supply Vcc1 and including a thermistor Rd1 whose resistance value varies according to a concentration of a measurement target gas; and a signal processing circuit 20 that calculates an output signal Vout indicating a concentration of a detection target gas, based on a detection voltage VCO2 output from the gas sensor unit S1. The signal processing circuit 20 corrects the output signal Vout according to a voltage of the power supply Vcc1. Thus, even when the voltage of the power supply Vcc1 fluctuates, it is possible to correctly calculate the output signal Vout indicating the concentration of the detection target gas.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、雰囲気中に含まれるガスを検出するガスセンサに関し、特に、検出電圧に基づいて検出対象ガスの濃度を示す出力信号を算出するガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor that detects a gas contained in an atmosphere, and more particularly to a gas sensor that calculates an output signal indicating the concentration of a gas to be detected based on a detection voltage.

ガスセンサは、雰囲気中に含まれる測定対象ガスの濃度を検出するものであり、中でも、ヒータ抵抗によってサーミスタなどの測温体を加熱するタイプのガスセンサは小型化に優れている。例えば、特許文献1に記載されたガスセンサは、排ガス側電極、基準ガス側電極及びヒータを備えており、電源電圧の変化に応じて制御デューティ比を変化させることにより、ヒータ通電の制御性を向上させている。 The gas sensor detects the concentration of the gas to be measured contained in the atmosphere. Among them, the gas sensor of the type that heats a temperature measuring body such as a thermistor by a heater resistance is excellent in miniaturization. For example, the gas sensor described in Patent Document 1 includes an exhaust gas side electrode, a reference gas side electrode, and a heater, and improves the controllability of heater energization by changing the control duty ratio according to a change in the power supply voltage. I'm letting you.

特開2003−50226号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-50226

しかしながら、電源電圧が変化すると、センサ素子から出力される検出電圧も変化することから、検出電圧に基づいて検出対象ガスの濃度を示す出力信号をそのまま算出すると、電源電圧の変動に起因する誤差が生じるという問題があった。 However, when the power supply voltage changes, the detection voltage output from the sensor element also changes. Therefore, if the output signal indicating the concentration of the detection target gas is calculated as it is based on the detection voltage, an error due to the fluctuation of the power supply voltage will occur. There was a problem that it occurred.

したがって、本発明は、検出電圧に基づいて検出対象ガスの濃度を示す出力信号を算出するタイプのガスセンサにおいて、電源電圧が変動した場合であっても、検出対象ガスの濃度を示す出力信号を正しく算出することを目的とする。 Therefore, according to the present invention, in a gas sensor of a type that calculates an output signal indicating the concentration of the detection target gas based on the detection voltage, the output signal indicating the concentration of the detection target gas can be correctly obtained even when the power supply voltage fluctuates. The purpose is to calculate.

本発明によるガスセンサは、第1の電源に接続され、測定対象ガスの濃度に応じて抵抗値が変化する第1の測温体を含む第1のガスセンサ部と、第1のガスセンサ部から出力される検出電圧に基づいて、検出対象ガスの濃度を示す出力信号を算出する信号処理回路とを備え、信号処理回路は、第1の電源の電圧に応じて出力信号を補正することを特徴とする。 The gas sensor according to the present invention is output from a first gas sensor unit including a first thermometer, which is connected to a first power source and whose resistance value changes according to the concentration of the gas to be measured, and a first gas sensor unit. The signal processing circuit includes a signal processing circuit that calculates an output signal indicating the concentration of the gas to be detected based on the detected voltage, and the signal processing circuit corrects the output signal according to the voltage of the first power source. ..

本発明によれば、第1の電源の電圧に応じて出力信号を補正していることから、第1の電源の電圧が変動した場合であっても、検出対象ガスの濃度を示す出力信号を正しく算出することが可能となる。 According to the present invention, since the output signal is corrected according to the voltage of the first power source, the output signal indicating the concentration of the gas to be detected can be obtained even when the voltage of the first power source fluctuates. It becomes possible to calculate correctly.

本発明において、信号処理回路は第1の電源の電圧を分圧する分圧回路を含み、信号処理回路は、分圧回路から出力される分圧電圧に応じて出力信号を補正しても構わない。これによれば、第1の電源の電圧が高い場合であっても、現在の電圧値を正しく把握することが可能となる。 In the present invention, the signal processing circuit includes a voltage dividing circuit that divides the voltage of the first power supply, and the signal processing circuit may correct the output signal according to the voltage dividing voltage output from the voltage dividing circuit. .. According to this, even when the voltage of the first power supply is high, it is possible to correctly grasp the current voltage value.

本発明において、信号処理回路は、キャリブレーション動作時に取得した分圧電圧と、測定動作時に取得した分圧電圧の差又は比に応じて、出力信号を補正しても構わない。これによれば、測定動作時の電圧に応じた補正を行うことが可能となる。 In the present invention, the signal processing circuit may correct the output signal according to the difference or ratio between the voltage dividing voltage acquired during the calibration operation and the voltage dividing voltage acquired during the measurement operation. According to this, it is possible to perform correction according to the voltage at the time of measurement operation.

本発明において、信号処理回路は、キャリブレーション動作時に取得した検出電圧と分圧電圧の差又は比に応じて、出力信号の補正量を調整しても構わない。これによれば、より正確な補正が可能となる。 In the present invention, the signal processing circuit may adjust the correction amount of the output signal according to the difference or ratio between the detection voltage and the voltage dividing voltage acquired during the calibration operation. According to this, more accurate correction becomes possible.

本発明によるガスセンサは、第1の電源に接続され、環境温度に応じて抵抗値が変化する第2の測温体を含む温度センサ部をさらに備え、第1のガスセンサ部は、第1の測温体を加熱する第1のヒータ抵抗をさらに含み、信号処理回路は、温度センサ部の出力電圧と第1の電源の電圧に応じて、第1のヒータ抵抗に印加する第1の制御電圧を算出しても構わない。これによれば、電源電圧に応じた適切な制御電圧を第1のヒータ抵抗に印加することが可能となる。 The gas sensor according to the present invention further includes a temperature sensor unit including a second temperature measuring body which is connected to a first power source and whose resistance value changes according to the environmental temperature, and the first gas sensor unit is a first measuring unit. Further including a first heater resistance for heating the warm body, the signal processing circuit sets a first control voltage to be applied to the first heater resistance according to the output voltage of the temperature sensor unit and the voltage of the first power supply. You may calculate it. According to this, it is possible to apply an appropriate control voltage according to the power supply voltage to the first heater resistor.

本発明において、温度センサ部は、第1の電源と接地電位の間に直列に接続された第2の測温体と第1の抵抗を含み、分圧回路は、第1の電源と接地電位の間に直列に接続された第2及び第3の抵抗を含み、温度センサ部から出力される出力電圧は、第2の測温体と第2の抵抗の接続点から出力され、分圧回路から出力される分圧電圧は、第2の抵抗と第3の抵抗の接続点から出力され、第1乃至第3の抵抗の抵抗値の差が1%以下であっても構わない。これによれば、抵抗値のばらつきに起因する誤差を低減することが可能となる。 In the present invention, the temperature sensor unit includes a second temperature measuring element and a first resistor connected in series between the first power supply and the ground potential, and the voltage dividing circuit includes the first power supply and the ground potential. The output voltage output from the temperature sensor unit, including the second and third resistors connected in series between, is output from the connection point between the second thermometer and the second resistor, and is a voltage divider circuit. The voltage divider voltage output from is output from the connection point of the second resistor and the third resistor, and the difference between the resistance values of the first to third resistors may be 1% or less. According to this, it is possible to reduce the error caused by the variation in the resistance value.

本発明によるガスセンサは、第3の測温体と第3の測温体を加熱する第2のヒータ抵抗を含む第2のガスセンサ部をさらに備え、第1の測温体と第3の測温体は、第1の電源と接地電位の間に直列に接続され、検出電圧は、第1の測温体と第3の測温体の接続点から出力され、信号処理回路は、温度センサ部の出力電圧と第1の電源の電圧に応じて、第2のヒータ抵抗に印加する第2の制御電圧を算出し、第1の制御電圧と第2の制御電圧が互いに異なる値であり、これにより第1の測温体と第3の測温体が互いに異なる温度に加熱されるものであっっても構わない。これによれば、測定対象ガスの濃度に応じた検出信号を第1の測温体と第3の測温体の接続点から得ることが可能となる。 The gas sensor according to the present invention further includes a second gas sensor unit including a third temperature measuring body and a second heater resistor for heating the third temperature measuring body, and further includes a first temperature measuring body and a third temperature measuring body. The body is connected in series between the first power supply and the ground potential, the detected voltage is output from the connection point between the first thermometer and the third thermometer, and the signal processing circuit is the temperature sensor unit. The second control voltage applied to the second heater resistor is calculated according to the output voltage and the voltage of the first power supply, and the first control voltage and the second control voltage are different values from each other. Therefore, the first thermometer and the third thermometer may be heated to different temperatures. According to this, it is possible to obtain a detection signal according to the concentration of the gas to be measured from the connection point between the first temperature measuring body and the third temperature measuring body.

本発明において、信号処理回路は第1の電源とは異なる第2の電源によって動作し、第1の電源の電圧は、第2の電源の電圧よりも高くても構わない。これによれば、高い検出感度を得ることができるとともに、消費電力を低減することが可能となる。 In the present invention, the signal processing circuit operates by a second power source different from the first power source, and the voltage of the first power source may be higher than the voltage of the second power source. According to this, high detection sensitivity can be obtained and power consumption can be reduced.

このように、本発明によるガスセンサによれば、電源電圧が変動した場合であっても、検出対象ガスの濃度を示す出力信号を正しく算出することが可能となる。 As described above, according to the gas sensor according to the present invention, it is possible to correctly calculate the output signal indicating the concentration of the detection target gas even when the power supply voltage fluctuates.

図1は、本発明の一実施形態によるガスセンサ10の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a gas sensor 10 according to an embodiment of the present invention. 図2は、センサ部Sの構成を説明するための上面図である。FIG. 2 is a top view for explaining the configuration of the sensor unit S. 図3は、図2に示すA−A線に沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 図4は、ガスセンサ10の動作を説明するためのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the gas sensor 10. 図5は、環境温度と制御電圧Vmh1,Vmh2の関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the environmental temperature and the control voltages Vmh1 and Vmh2. 図6は、電源電位Vcc1の変動とCOガスの検出誤差との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the fluctuation of the power supply potential Vcc1 and the detection error of CO 2 gas.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の一実施形態によるガスセンサ10の構成を示す回路図である。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a gas sensor 10 according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態によるガスセンサ10は、センサ部Sと信号処理回路20を備えている。特に限定されるものではないが、本実施形態によるガスセンサ10は、雰囲気中におけるCOガスの濃度を検出するものである。 As shown in FIG. 1, the gas sensor 10 according to the present embodiment includes a sensor unit S and a signal processing circuit 20. Although not particularly limited, the gas sensor 10 according to the present embodiment detects the concentration of CO 2 gas in the atmosphere.

センサ部Sは、検出対象ガスであるCOガスの濃度を検出するための熱伝導式のガスセンサであり、第1のガスセンサ部S1、第2のガスセンサ部S2及び温度センサ部S3を有している。第1のガスセンサ部S1は、第1の測温体であるサーミスタRd1及びこれを加熱するヒータ抵抗MH1からなる。同様に、第2のガスセンサ部S2は、第3の測温体であるサーミスタRd2及びこれを加熱するヒータ抵抗MH2からなる。一方、温度センサ部S3は、第2の測温体であるサーミスタRd3からなる。 The sensor unit S is a heat conduction type gas sensor for detecting the concentration of CO 2 gas, which is a gas to be detected, and has a first gas sensor unit S1, a second gas sensor unit S2, and a temperature sensor unit S3. There is. The first gas sensor unit S1 includes a thermistor Rd1 which is a first temperature measuring body and a heater resistor MH1 for heating the thermistor Rd1. Similarly, the second gas sensor unit S2 includes a thermistor Rd2 which is a third temperature measuring body and a heater resistor MH2 which heats the thermistor Rd2. On the other hand, the temperature sensor unit S3 includes a thermistor Rd3 which is a second temperature measuring body.

図1に示すように、サーミスタRd1,Rd2は、電源電位Vcc1が供給される配線と接地電位GNDが供給される配線との間に直列に接続されている。一方、サーミスタRd3と抵抗R1は、電源電位Vcc1が供給される配線と接地電位GNDが供給される配線との間に直列に接続されている。サーミスタRd1〜Rd3は、例えば、複合金属酸化物、アモルファスシリコン、ポリシリコン、ゲルマニウムなどの負の抵抗温度係数を持つ材料からなる。このうち、サーミスタRd1,Rd2はいずれもCOガスの濃度を検出するものであるが、後述するように動作温度が互いに異なっている。 As shown in FIG. 1, the thermistors Rd1 and Rd2 are connected in series between the wiring to which the power supply potential Vcc1 is supplied and the wiring to which the ground potential GND is supplied. On the other hand, the thermistor Rd3 and the resistor R1 are connected in series between the wiring to which the power supply potential Vcc1 is supplied and the wiring to which the ground potential GND is supplied. Thermistors Rd1 to Rd3 are made of materials having a negative temperature coefficient of resistance, such as composite metal oxides, amorphous silicon, polysilicon, and germanium. Of these, the thermistors Rd1 and Rd2 both detect the concentration of CO 2 gas, but their operating temperatures are different from each other as described later.

サーミスタRd1は、ヒータ抵抗MH1によって加熱される。ヒータ抵抗MH1によるサーミスタRd1の加熱温度は例えば150℃である。サーミスタRd1を加熱した状態で測定雰囲気中にCOガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタRd1の放熱特性が変化する。かかる変化は、サーミスタRd1の抵抗値の変化となって現れる。サーミスタRd1の加熱温度が150℃である場合、サーミスタRd1の抵抗値は、COガスの濃度に応じて第1の感度で変化する。第1の感度は、サーミスタRd1とサーミスタRd2の接続点に現れる検出電圧VCO2を十分に変化させることが可能な感度を有している。また、測定雰囲気中に水蒸気が存在すると、その濃度に応じてサーミスタRd1の放熱特性が変化する。 The thermistor Rd1 is heated by the heater resistor MH1. The heating temperature of the thermistor Rd1 by the heater resistor MH1 is, for example, 150 ° C. If CO 2 gas is present in the measurement atmosphere while the thermistor Rd1 is heated, the heat dissipation characteristics of the thermistor Rd1 change according to its concentration. Such a change appears as a change in the resistance value of the thermistor Rd1. When the heating temperature of the thermistor Rd1 is 150 ° C., the resistance value of the thermistor Rd1 changes with the first sensitivity according to the concentration of CO 2 gas. The first sensitivity has a sensitivity capable of sufficiently changing the detection voltage V CO2 appearing at the connection point between the thermistor Rd1 and the thermistor Rd2. Further, when water vapor is present in the measurement atmosphere, the heat dissipation characteristics of the thermistor Rd1 change according to the concentration thereof.

サーミスタRd2は、ヒータ抵抗MH2によって加熱される。ヒータ抵抗MH2によるサーミスタRd2の加熱温度は例えば300℃である。サーミスタRd2を加熱した状態で測定雰囲気中にCOガスが存在しても、サーミスタRd2の抵抗値はほとんど変化しない。これは、サーミスタRd2の加熱温度が300℃である場合、サーミスタRd2の抵抗値は、COガスの濃度に応じて第2の感度で変化するものの、第2の感度は第1の感度よりも大幅に低く、好ましくは第1の感度の1/10以下、より好ましくはほぼゼロだからである。このため、COガスの濃度が変化しても、サーミスタRd2の抵抗値はほとんど変化しない。一方、測定雰囲気中に水蒸気が存在すると、その濃度に応じてサーミスタRd2の放熱特性が変化する。 The thermistor Rd2 is heated by the heater resistor MH2. The heating temperature of the thermistor Rd2 by the heater resistor MH2 is, for example, 300 ° C. Even if CO 2 gas is present in the measurement atmosphere while the thermistor Rd2 is heated, the resistance value of the thermistor Rd2 hardly changes. This is because when the heating temperature of the thermistor Rd2 is 300 ° C., the resistance value of the thermistor Rd2 changes with the second sensitivity according to the concentration of CO 2 gas, but the second sensitivity is higher than the first sensitivity. This is because it is significantly lower, preferably 1/10 or less of the first sensitivity, and more preferably almost zero. Therefore, even if the concentration of CO 2 gas changes, the resistance value of the thermistor Rd2 hardly changes. On the other hand, when water vapor is present in the measurement atmosphere, the heat dissipation characteristics of the thermistor Rd2 change according to its concentration.

上述の通り、サーミスタRd1とサーミスタRd2は直列に接続されており、その接続点から検出電圧VCO2が出力される。一方、サーミスタRd3と抵抗R1の接続点からは、温度センサ部S3の出力電圧Vaが出力される。検出電圧VCO2及び出力電圧Vaは、信号処理回路20に入力される。 As described above, the thermistor Rd1 and the thermistor Rd2 are connected in series, and the detection voltage V CO2 is output from the connection point. On the other hand, the output voltage Va of the temperature sensor unit S3 is output from the connection point between the thermistor Rd3 and the resistor R1. The detection voltage V CO2 and the output voltage Va are input to the signal processing circuit 20.

信号処理回路20は、分圧回路21、バッファ22、差動アンプ23、ADコンバータ(ADC)24、DAコンバータ(DAC)25及び制御部26を備えている。分圧回路21は、電源電位Vcc1が供給される配線と接地電位GNDが供給される配線との間に直列に接続された抵抗R2,R3からなり、抵抗R2と抵抗R3の接続点から分圧電圧1/2Vcc_inが出力される。信号処理回路20を構成するその他の回路には、電源電位Vcc1とは異なる電源電位Vcc2が供給され、電源電位Vcc2と接地電位GNDの間の電圧によって動作する。特に限定されるものではないが、電源電位Vcc1は電源電位Vcc2よりも高い。一例として、電源電位Vcc1は3Vであり、電源電位Vcc2は1.8Vである。このように、Vcc1>Vcc2であれば、センサ部Sの検出感度が高められるとともに、信号処理回路20の消費電力を抑えることが可能となる。電源電位Vcc1が高いと電圧変動が生じやすくなるが、後述するように、本実施形態においては、電源電位Vcc1の電圧変動に起因する測定誤差がキャンセルされる。 The signal processing circuit 20 includes a voltage dividing circuit 21, a buffer 22, a differential amplifier 23, an AD converter (ADC) 24, a DA converter (DAC) 25, and a control unit 26. The voltage dividing circuit 21 is composed of resistors R2 and R3 connected in series between the wiring to which the power supply potential Vcc1 is supplied and the wiring to which the ground potential GND is supplied, and the voltage is divided from the connection point between the resistors R2 and R3. The voltage 1 / 2Vcc_in is output. A power supply potential Vcc2 different from the power supply potential Vcc1 is supplied to the other circuits constituting the signal processing circuit 20, and operates by a voltage between the power supply potential Vcc2 and the ground potential GND. Although not particularly limited, the power supply potential Vcc1 is higher than the power supply potential Vcc2. As an example, the power potential Vcc1 is 3V and the power potential Vcc2 is 1.8V. As described above, if Vcc1> Vcc2, the detection sensitivity of the sensor unit S can be increased and the power consumption of the signal processing circuit 20 can be suppressed. When the power supply potential Vcc1 is high, voltage fluctuations are likely to occur, but as will be described later, in the present embodiment, the measurement error caused by the voltage fluctuations of the power supply potential Vcc1 is cancelled.

バッファ22は、出力電圧Vaをバッファリングすることによって温度信号Vtempを生成する。また、差動アンプ23は、検出電圧VCO2とリファレンス電圧Vrefを比較し、その差を増幅する。バッファ22から出力される温度信号Vtemp及び差動アンプ23から出力されるガス検出信号Vampは、ADコンバータ24に入力される。 The buffer 22 generates a temperature signal Vtemp by buffering the output voltage Va. Further, the differential amplifier 23 compares the detected voltage V CO2 with the reference voltage Vref and amplifies the difference. The temperature signal Vtemp output from the buffer 22 and the gas detection signal Vamp output from the differential amplifier 23 are input to the AD converter 24.

ADコンバータ24は、分圧電圧1/2Vcc_inの値、温度信号Vtemp及びガス検出信号Vampをデジタル変換し、その値を制御部26に供給する。一方、DAコンバータ25は、制御部26から供給されるリファレンス信号をアナログ変換することによってリファレンス電圧Vref、制御電圧Vmh1,Vmh2を生成する。制御部26は、デジタル変換されたガス検出信号Vampに基づいて、現在のCOガスの濃度を示す出力信号Voutを算出する。詳細については後述するが、出力信号Voutの算出においては、現在の分圧電圧1/2Vcc_inに応じた補正が行われる。また、制御電圧Vmh1,Vmh2のレベルは、温度信号Vtempを用いて算出される。 The AD converter 24 digitally converts the value of the voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in, the temperature signal Vtemp, and the gas detection signal Vamp, and supplies the values to the control unit 26. On the other hand, the DA converter 25 generates the reference voltage Vref and the control voltages Vmh1 and Vmh2 by analog-converting the reference signal supplied from the control unit 26. The control unit 26 calculates an output signal Vout indicating the current concentration of CO 2 gas based on the digitally converted gas detection signal Vamp. Although the details will be described later, in the calculation of the output signal Vout, the correction is performed according to the current voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in. Further, the levels of the control voltages Vmh1 and Vmh2 are calculated by using the temperature signal Vtemp.

図2は、センサ部Sの構成を説明するための上面図である。また、図3は、図2に示すA−A線に沿った断面図である。尚、図面は模式的なものであり、説明の便宜上、厚みと平面寸法との関係、デバイス相互間の厚みの比率などは、本実施形態の効果が得られる範囲内で現実の構造とは異なっていても構わない。 FIG. 2 is a top view for explaining the configuration of the sensor unit S. Further, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. The drawings are schematic, and for convenience of explanation, the relationship between the thickness and the plane dimension, the ratio of the thickness between the devices, and the like are different from the actual structure within the range where the effect of the present embodiment can be obtained. It doesn't matter if you do.

センサ部Sは、COガスの濃度に応じた放熱特性の変化に基づいてガス濃度を検出する熱伝導式のガスセンサであり、図2及び図3に示すように、2つのガスセンサ部S1,S2と、ガスセンサ部S1とガスセンサ部S2の間に配置された温度センサ部S3と、これらセンサ部S1〜S3を収容するセラミックパッケージ51を備えている。 The sensor unit S is a heat conduction type gas sensor that detects the gas concentration based on the change in heat dissipation characteristics according to the concentration of CO 2 gas, and as shown in FIGS. 2 and 3, the two gas sensor units S1 and S2 A temperature sensor unit S3 arranged between the gas sensor unit S1 and the gas sensor unit S2, and a ceramic package 51 accommodating these sensor units S1 to S3 are provided.

セラミックパッケージ51は、上部が開放された箱形のケースであり、上部にはリッド52が設けられている。リッド52は複数の通気口53を有しており、これにより、雰囲気中のCOガスがセラミックパッケージ51内に流入可能とされている。尚、図面の見やすさを考慮して、図2においてはリッド52が省略されている。 The ceramic package 51 is a box-shaped case having an open upper portion, and a lid 52 is provided on the upper portion. The lid 52 has a plurality of vents 53, which allows CO 2 gas in the atmosphere to flow into the ceramic package 51. The lid 52 is omitted in FIG. 2 in consideration of the legibility of the drawing.

特に限定されるものではないが、本実施形態においては単一の基板61上に3つのセンサ部S1〜S3が集積されている。基板61には、3つのセンサ部S1〜S3にそれぞれ対応する3つのキャビティ61a〜61cが形成されている。 Although not particularly limited, in the present embodiment, three sensor units S1 to S3 are integrated on a single substrate 61. Three cavities 61a to 61c corresponding to the three sensor units S1 to S3 are formed on the substrate 61.

基板61は、絶縁膜62,63と、絶縁膜63上に設けられたヒータ抵抗MH1,MH2と、ヒータ抵抗MH1,MH2を覆うヒータ保護膜64と、キャビティ61a〜61cと重なる位置においてそれぞれヒータ保護膜64上に設けられたサーミスタRd1〜Rd3及びサーミスタ電極35,45,65と、サーミスタRd1〜Rd3及びサーミスタ電極35,45,65を覆うサーミスタ保護膜66とを備える。 The substrate 61 protects the insulating films 62 and 63, the heater resistors MH1 and MH2 provided on the insulating films 63, the heater protective films 64 covering the heater resistors MH1 and MH2, and the heater protection films 64 at positions overlapping the cavities 61a to 61c, respectively. The thermistors Rd1 to Rd3 and thermistor electrodes 35, 45, 65 provided on the film 64, and a thermistor protective film 66 covering the thermistors Rd1 to Rd3 and the thermistor electrodes 35, 45, 65 are provided.

基板61は、適度な機械的強度を有し、且つ、エッチングなどの微細加工に適した材質であれば特に限定されるものではなく、シリコン単結晶基板、サファイア単結晶基板、セラミック基板、石英基板、ガラス基板などを用いることができる。絶縁膜62,63は、酸化シリコン又は窒化シリコンなどの絶縁材料からなる。ヒータ抵抗MH1,MH2は、比較的高融点の材料からなる金属材料、例えば、モリブデン(Mo)、白金(Pt)、金(Au)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)又はこれら何れか2種以上を含む合金などが好適である。サーミスタRd1〜Rd3は、複合金属酸化物、アモルファスシリコン、ポリシリコン、ゲルマニウムなどの負の抵抗温度係数を持つ材料からなる。ここで、測温体としてサーミスタを用いているのは、白金測温体などに比べて抵抗温度係数が大きいことから、大きな検出感度を得ることができるためである。ヒータ保護膜64の材料としては、絶縁膜63と同じ材料を用いることができる。 The substrate 61 is not particularly limited as long as it has an appropriate mechanical strength and is a material suitable for fine processing such as etching, and is not particularly limited, and is a silicon single crystal substrate, a sapphire single crystal substrate, a ceramic substrate, or a quartz substrate. , Glass substrate and the like can be used. The insulating films 62 and 63 are made of an insulating material such as silicon oxide or silicon nitride. The heater resistors MH1 and MH2 are metal materials made of materials having a relatively high melting point, for example, molybdenum (Mo), platinum (Pt), gold (Au), tungsten (W), tantalum (Ta), palladium (Pd), and the like. Iridium (Ir) or an alloy containing any two or more of these is suitable. Thermistors Rd1 to Rd3 are made of materials having a negative temperature coefficient of resistance, such as composite metal oxides, amorphous silicon, polysilicon, and germanium. Here, the thermistor is used as the resistance temperature detector because the resistance temperature coefficient is larger than that of the platinum resistance temperature detector and the like, so that a large detection sensitivity can be obtained. As the material of the heater protective film 64, the same material as that of the insulating film 63 can be used.

サーミスタ電極35,45,65は、所定の間隔を持った一対の電極であり、一対のサーミスタ電極35間にサーミスタRd1が設けられ、一対のサーミスタ電極45間にサーミスタRd2が設けられ、一対のサーミスタ電極65間にサーミスタRd3が設けられる。これにより、一対のサーミスタ電極35,45,65間における抵抗値は、それぞれサーミスタRd1〜Rd3の抵抗値によって決まる。サーミスタ電極35,45,65の材料としては、モリブデン(Mo)、白金(Pt)、金(Au)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、パラジウム(Pd)、イリジウム(Ir)又はこれら何れか2種以上を含む合金などが好適である。 Thermistor electrodes 35, 45, 65 are a pair of electrodes having a predetermined interval, the thermistor Rd1 is provided between the pair of thermistor electrodes 35, the thermistor Rd2 is provided between the pair of thermistor electrodes 45, and the pair of thermistors. A thermistor Rd3 is provided between the electrodes 65. As a result, the resistance value between the pair of thermistor electrodes 35, 45, 65 is determined by the resistance value of the thermistors Rd1 to Rd3, respectively. The materials of the thermista electrodes 35, 45, 65 include molybdenum (Mo), platinum (Pt), gold (Au), tungsten (W), tantalum (Ta), palladium (Pd), iridium (Ir), or any of these. An alloy containing two or more kinds is suitable.

図2に示すように、ヒータ抵抗MH1の両端は電極パッド37a,37bにそれぞれ接続され、ヒータ抵抗MH2の両端は電極パッド47a,47bにそれぞれ接続される。また、サーミスタ電極35の両端は電極パッド37c,37dにそれぞれ接続され、サーミスタ電極45の両端は電極パッド47c,47dにそれぞれ接続され、サーミスタ電極65の両端は電極パッド67a,67bにそれぞれ接続される。これらの電極パッドは、ボンディングワイヤ55を介して、セラミックパッケージ51に設けられたパッケージ電極54に接続される。パッケージ電極54は、セラミックパッケージ51の裏面に設けられた外部端子56を介して、図1に示す信号処理回路20に接続される。 As shown in FIG. 2, both ends of the heater resistor MH1 are connected to the electrode pads 37a and 37b, respectively, and both ends of the heater resistor MH2 are connected to the electrode pads 47a and 47b, respectively. Further, both ends of the thermistor electrode 35 are connected to electrode pads 37c and 37d, respectively, both ends of the thermistor electrode 45 are connected to electrode pads 47c and 47d, respectively, and both ends of the thermistor electrode 65 are connected to electrode pads 67a and 67b, respectively. .. These electrode pads are connected to the package electrode 54 provided on the ceramic package 51 via the bonding wire 55. The package electrode 54 is connected to the signal processing circuit 20 shown in FIG. 1 via an external terminal 56 provided on the back surface of the ceramic package 51.

以上が本実施形態によるガスセンサ10の構成である。次に、本実施形態によるガスセンサ10の動作について説明する。 The above is the configuration of the gas sensor 10 according to the present embodiment. Next, the operation of the gas sensor 10 according to the present embodiment will be described.

本実施形態によるガスセンサ10は、COガスの熱伝導率が空気の熱伝導率と大きく異なっている点を利用し、COガスの濃度によるサーミスタRd1,Rd2の放熱特性の変化をガス検出電圧VCO2として取り出す。しかしながら、測定雰囲気の熱伝導率は、COガスの濃度だけでなく、湿度、つまり水蒸気の濃度によっても変化するため、湿度の影響が測定誤差となってしまう。そこで、本実施形態によるガスセンサ10は、ヒータ抵抗MH1を用いてサーミスタRd1を例えば150℃に加熱し、ヒータ抵抗MH2を用いてサーミスタRd2を例えば300℃に加熱している。加熱温度が150℃である場合、COガスの濃度に応じてサーミスタRd1の放熱特性が大きく変化するのに対し、加熱温度が300℃である場合、COガスの濃度に応じたサーミスタRd2の放熱特性はほとんど変化しない。一方、加熱温度が150℃である場合も300℃である場合も、湿度によってサーミスタRd1,Rd2の放熱特性が変化することから、サーミスタRd1,Rd2を直列に接続することによって、湿度の影響をキャンセルすることができる。ここで、湿度に対するサーミスタRd1,Rd2の感度に差がある場合には、サーミスタRd1又はサーミスタRd2に対して並列に補正抵抗を接続することによって、感度差を低減することが可能である。 The gas sensor 10 according to the present embodiment utilizes the fact that the thermal conductivity of CO 2 gas is significantly different from the thermal conductivity of air, and the gas detection voltage changes the heat dissipation characteristics of the thermistas Rd1 and Rd2 depending on the concentration of CO 2 gas. Take out as V CO2. However, since the thermal conductivity of the measurement atmosphere changes not only with the concentration of CO 2 gas but also with the humidity, that is, the concentration of water vapor, the influence of humidity causes a measurement error. Therefore, in the gas sensor 10 according to the present embodiment, the thermistor Rd1 is heated to, for example, 150 ° C. by using the heater resistor MH1, and the thermistor Rd2 is heated to, for example, 300 ° C. by using the heater resistor MH2. When the heating temperature is 150 ° C, the heat dissipation characteristics of the thermistor Rd1 change greatly depending on the concentration of CO 2 gas, whereas when the heating temperature is 300 ° C, the heat dissipation characteristics of the thermistor Rd2 change greatly according to the concentration of CO 2 gas. The heat dissipation characteristics hardly change. On the other hand, when the heating temperature is 150 ° C. or 300 ° C., the heat dissipation characteristics of the thermistors Rd1 and Rd2 change depending on the humidity. Therefore, by connecting the thermistors Rd1 and Rd2 in series, the influence of humidity is canceled. can do. Here, when there is a difference in the sensitivities of the thermistors Rd1 and Rd2 with respect to humidity, it is possible to reduce the difference in sensitivity by connecting a correction resistor in parallel with the thermistor Rd1 or thermistor Rd2.

また、本実施形態によるガスセンサ10は、環境温度が変化しても、サーミスタRd1,Rd2の加熱温度がそれぞれ一定となるよう、温度信号Vtemp及び現在の分圧電圧1/2Vcc_inに基づいて制御電圧Vmh1,Vmh2のレベルが調整される。さらに、本実施形態によるガスセンサ10は、出力信号Voutの算出においても、電源電位Vcc1の変動の影響がキャンセルされるよう、現在の分圧電圧1/2Vcc_inに応じた補正が行われる。 Further, the gas sensor 10 according to the present embodiment has a control voltage Vmh1 based on the temperature signal Vtemp and the current voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in so that the heating temperatures of the thermistors Rd1 and Rd2 are constant even if the environmental temperature changes. , Vmh2 level is adjusted. Further, the gas sensor 10 according to the present embodiment is corrected according to the current voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in so that the influence of the fluctuation of the power supply potential Vcc1 is canceled even in the calculation of the output signal Vout.

図4は、本実施形態によるガスセンサ10の動作を説明するためのフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the gas sensor 10 according to the present embodiment.

ガスセンサ10の動作においては、まずキャリブレーション動作が行われる(ステップS10)。キャリブレーション動作は、環境温度、湿度、測定対象ガスの濃度が安定した状態で、分圧電圧1/2Vcc_inとガス検出信号Vampを読み込み、所定の演算を行う動作である。キャリブレーション動作は、ガスセンサ10の起動時に実行する他、起動後においても一定期間ごとに実行しても構わない。キャリブレーション動作においては、まず、分圧電圧1/2Vcc_inとガス検出信号VampをADコンバータ24によってデジタル変換し、分圧電圧1/2Vcc_inの初期レベルを保存するとともに(ステップS11)、制御部26によって電圧比Aを算出する(ステップS12)。電圧比Aは、分圧電圧1/2Vcc_inと検出電圧VCO2の比(1/2Vcc_in÷VCO2)を算出することにより行う。電圧比Aを算出する代わりに、分圧電圧1/2Vcc_inと検出電圧VCO2の差を算出しても構わない。検出電圧VCO2は、制御部26によって式(1)の演算を行うことによって算出することができる。
CO2=(Vamp−Vref)/AMP+Vref ・・・(1)
ここで「AMP」は、差動アンプ23の増幅比である。算出された電圧比Aは、制御部26の内部に保存される(ステップS13)。
In the operation of the gas sensor 10, a calibration operation is first performed (step S10). The calibration operation is an operation in which the divided voltage 1 / 2Vcc_in and the gas detection signal Vamp are read and a predetermined calculation is performed in a state where the environmental temperature, humidity, and the concentration of the gas to be measured are stable. The calibration operation may be executed at the time of starting the gas sensor 10, or may be executed at regular intervals even after the start of the gas sensor 10. In the calibration operation, first, the voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in and the gas detection signal Vamp are digitally converted by the AD converter 24, the initial level of the voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in is saved (step S11), and the control unit 26 The voltage ratio A is calculated (step S12). The voltage ratio A is calculated by calculating the ratio of the voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in to the detected voltage V CO2 (1 / 2Vcc_in ÷ V CO2). Instead of calculating the voltage ratio A, the difference between the voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in and the detected voltage V CO2 may be calculated. The detected voltage V CO2 can be calculated by performing the calculation of the equation (1) by the control unit 26.
V CO2 = (Vamp-Vref) / AMP + Vref ... (1)
Here, "AMP" is the amplification ratio of the differential amplifier 23. The calculated voltage ratio A is stored inside the control unit 26 (step S13).

一連のキャリブレーション動作(ステップS10)が完了した後、実際に測定対象ガスの濃度を測定する測定動作を行う(ステップS20)。測定動作は、所定期間ごとに間欠的に行っても構わない。測定動作においては、まず、分圧電圧1/2Vcc_inの読み込みを行う(ステップS21)。分圧電圧1/2Vcc_inのレベルは、理想的にはキャリブレーション動作時に取得した初期レベルと同じであるが、電源電位Vcc1に変動が生じている場合、両者間に電位差が生じるため、かかる電位差Vdifを算出する(ステップS22)。電位差Vdifの代わりに、ステップS11で保存した分圧電圧1/2Vcc_inとステップS21で読み込まれた分圧電圧1/2Vcc_inの比を用いても構わない。次に、読み込まれた分圧電圧1/2Vcc_inの値を2倍することによって、現在の電源電位Vcc1のレベルを算出する(ステップS23)。 After the series of calibration operations (step S10) is completed, a measurement operation for actually measuring the concentration of the gas to be measured is performed (step S20). The measurement operation may be performed intermittently at predetermined intervals. In the measurement operation, first, the voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in is read (step S21). The level of the voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in is ideally the same as the initial level acquired during the calibration operation, but when the power supply potential Vcc1 fluctuates, a potential difference occurs between the two, so that potential difference Vdiv Is calculated (step S22). Instead of the potential difference Vdiv, the ratio of the voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in stored in step S11 and the voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in read in step S21 may be used. Next, the current level of the power supply potential Vcc1 is calculated by doubling the value of the read voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in (step S23).

次に、温度信号Vtempを読み込み(ステップS24)、ステップS23で算出した電源電位Vcc1のレベルと、ステップS24で読み込んだ温度信号Vtempのレベルに基づいて、温度値Taを算出する(ステップS25)。温度値Taの算出は、式(2)の演算を行うことによってサーミスタRd3の現在の抵抗値Rrefを算出した後、式(3)の演算を行うことによって算出する。 Next, the temperature signal Vtemp is read (step S24), and the temperature value Ta is calculated based on the level of the power potential Vcc1 calculated in step S23 and the level of the temperature signal Vtemp read in step S24 (step S25). The temperature value Ta is calculated by calculating the current resistance value Rref of the thermistor Rd3 by performing the calculation of the formula (2) and then performing the calculation of the formula (3).

Figure 2021089156
Figure 2021089156

式(2),(3)において、「R」は抵抗R1の抵抗値、「B」はサーミスタRd3の温度係数、Rref@25は、環境温度が25℃である場合におけるサーミスタRd3の抵抗値であり、いずれも制御部26にあらかじめ保存されているデジタル値を使用する。また、「1/2Vcc_in」は分圧電圧1/2Vcc_inのデジタル値であり、「Va」は温度信号Vtempのデジタル値である。 In the formulas (2) and (3), "R" is the resistance value of the resistor R1, "B" is the temperature coefficient of the thermistor Rd3, and Rref @ 25 is the resistance value of the thermistor Rd3 when the environmental temperature is 25 ° C. Yes, all use digital values stored in advance in the control unit 26. Further, "1 / 2Vcc_in" is a digital value of the voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in, and "Va" is a digital value of the temperature signal Vtemp.

次に、ステップS25で算出した温度値Taを用いて、リファレンス電圧Vref及び制御電圧Vmh1,Vmh2の算出を行う(ステップS26)。制御電圧Vmh1,Vmh2は、それぞれ式(4)、(5)の演算を行うことによって算出することができる。
Vmh1=−0.00301×Ta+1.15 ・・・(4)
Vmh2=−0.00151×Ta+2.19 ・・・(5)
これにより、差動アンプ23には、現在の環境温度に応じたリファレンス電圧Vrefが与えられるとともに、サーミスタRd1,Rd2は、それぞれ所定の温度(例えば150℃及び300℃)に加熱される。図5は、環境温度と制御電圧Vmh1,Vmh2の関係を示すグラフである。図5に示すように、制御電圧Vmh1,Vmh2は、環境温度が高くなるにつれてリニアに低下することが分かる。
Next, the reference voltage Vref and the control voltages Vmh1 and Vmh2 are calculated using the temperature value Ta calculated in step S25 (step S26). The control voltages Vmh1 and Vmh2 can be calculated by performing the calculations of the equations (4) and (5), respectively.
Vmh1 = -0.00301 × Ta + 1.15 ・ ・ ・ (4)
Vmh2 = −0.00151 × Ta + 2.19 ・ ・ ・ (5)
As a result, the differential amplifier 23 is given a reference voltage Vref according to the current environmental temperature, and the thermistors Rd1 and Rd2 are heated to predetermined temperatures (for example, 150 ° C. and 300 ° C.), respectively. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the environmental temperature and the control voltages Vmh1 and Vmh2. As shown in FIG. 5, it can be seen that the control voltages Vmh1 and Vmh2 decrease linearly as the environmental temperature rises.

次に、ガス検出信号Vampを読み込み(ステップS27)、電位差Vdifを用いてガス検出信号Vampを補正した後(ステップS28)、出力信号Voutを算出する(ステップS29)。ガス検出信号Vampの補正は、制御部26によって式(4)を演算することによって行う。
Vamp(補正後)=Vamp+Vdif×AMP/A ・・・(4)
これにより、電源電位Vcc1の変動に起因するガス検出信号Vampのオフセットがキャンセルされ、正しい出力信号Voutを生成することが可能となる。
Next, the gas detection signal Vamp is read (step S27), the gas detection signal Vamp is corrected using the potential difference Vdiv (step S28), and then the output signal Vout is calculated (step S29). The correction of the gas detection signal Vamp is performed by calculating the equation (4) by the control unit 26.
Vamp (after correction) = Vamp + Vdiv x AMP / A ... (4)
As a result, the offset of the gas detection signal Vamp caused by the fluctuation of the power supply potential Vcc1 is canceled, and the correct output signal Vout can be generated.

図5は、電源電位Vcc1の変動とCOガスの検出誤差との関係を示すグラフであり、実線は本実施形態によるガスセンサ10における検出誤差を示し、破線は現在の分圧電圧1/2Vcc_inを用いた補正を行わない場合における検出誤差を示している。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between the fluctuation of the power supply potential Vcc1 and the detection error of CO 2 gas, the solid line shows the detection error in the gas sensor 10 according to the present embodiment, and the broken line shows the current voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in. The detection error when the correction used is not performed is shown.

図5に示すように、現在の分圧電圧1/2Vcc_inを用いた補正を行わない場合には、電源電位Vcc1の僅かな変動によって大きな検出誤差が生じるのに対し、本実施形態によるガスセンサ10によれば、電源電位Vcc1が変動しても、検出誤差がほとんど発生しないことが分かる。 As shown in FIG. 5, when the correction using the current voltage dividing voltage 1 / 2Vcc_in is not performed, a large detection error occurs due to a slight fluctuation of the power supply potential Vcc1, whereas the gas sensor 10 according to the present embodiment has a large detection error. According to this, it can be seen that even if the power supply potential Vcc1 fluctuates, almost no detection error occurs.

COガスの検出誤差は、抵抗R1〜R3の抵抗値のばらつきによっても発生する。抵抗R1〜R3の抵抗値のばらつきに起因する検出誤差を低減するためには、抵抗R1〜R3の抵抗値を互いに同じ値に設計し、且つ、抵抗値のばらつきを1%以下に抑えることが有効である。 The detection error of CO 2 gas is also caused by the variation in the resistance values of the resistors R1 to R3. In order to reduce the detection error caused by the variation in the resistance values of the resistors R1 to R3, it is necessary to design the resistance values of the resistors R1 to R3 to be the same value and suppress the variation in the resistance values to 1% or less. It is valid.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, and these are also the present invention. Needless to say, it is included in the range.

例えば、上記実施形態では、測定対象ガスがCOガスである場合を例に説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。また、本発明において使用するセンサ部が熱伝導式のセンサであることは必須でなく、接触燃焼式など他の方式のセンサであっても構わない。 For example, in the above embodiment , the case where the measurement target gas is CO 2 gas has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. Further, it is not essential that the sensor unit used in the present invention is a heat conduction type sensor, and another type of sensor such as a contact combustion type sensor may be used.

10 ガスセンサ
20 信号処理回路
21 分圧回路
22 バッファ
23 差動アンプ
24 ADコンバータ
25 DAコンバータ
26 制御部
35,45,65 サーミスタ電極
37a〜37d,47a〜47d,67a,67b 電極パッド
51 セラミックパッケージ
52 リッド
53 通気口
54 パッケージ電極
55 ボンディングワイヤ
56 外部端子
61 基板
61a〜61c キャビティ
62,63 絶縁膜
64 ヒータ保護膜
65 サーミスタ電極
66 サーミスタ保護膜
MH1,MH2 ヒータ抵抗
R1〜R3 抵抗
Rd1〜Rd3 サーミスタ
S センサ部
S1 第1のガスセンサ部
S2 第2のガスセンサ部
10 Gas sensor 20 Signal processing circuit 21 Pressure division circuit 22 Buffer 23 Differential amplifier 24 AD converter 25 DA converter 26 Control unit 35, 45, 65 Thermistor electrodes 37a to 37d, 47a to 47d, 67a, 67b Electrode pad 51 Ceramic package 52 lid 53 Vent 54 Package electrode 55 Bonding wire 56 External terminal 61 Substrate 61a to 61c Cavity 62,63 Insulation film 64 Heater protection film 65 Thermistor electrode 66 Thermistor protection film MH1, MH2 Heater resistance R1 to R3 Resistance Rd1 to Rd3 Thermistor S sensor S1 First gas sensor unit S2 Second gas sensor unit

Claims (8)

第1の電源に接続され、測定対象ガスの濃度に応じて抵抗値が変化する第1の測温体を含む第1のガスセンサ部と、
前記第1のガスセンサ部から出力される検出電圧に基づいて、前記検出対象ガスの濃度を示す出力信号を算出する信号処理回路と、を備え、
前記信号処理回路は、前記第1の電源の電圧に応じて前記出力信号を補正することを特徴とするガスセンサ。
A first gas sensor unit including a first temperature measuring body, which is connected to a first power source and whose resistance value changes according to the concentration of the gas to be measured,
A signal processing circuit that calculates an output signal indicating the concentration of the detection target gas based on the detection voltage output from the first gas sensor unit is provided.
The signal processing circuit is a gas sensor characterized in that the output signal is corrected according to the voltage of the first power supply.
前記信号処理回路は、前記第1の電源の電圧を分圧する分圧回路を含み、
前記信号処理回路は、前記分圧回路から出力される分圧電圧に応じて前記出力信号を補正することを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。
The signal processing circuit includes a voltage dividing circuit that divides the voltage of the first power supply.
The gas sensor according to claim 1, wherein the signal processing circuit corrects the output signal according to a voltage dividing voltage output from the voltage dividing circuit.
前記信号処理回路は、キャリブレーション動作時に取得した前記分圧電圧と、測定動作時に取得した前記分圧電圧の差又は比に応じて、前記出力信号を補正することを特徴とする請求項2に記載のガスセンサ。 2. The signal processing circuit is characterized in that the output signal is corrected according to the difference or ratio between the voltage dividing voltage acquired during the calibration operation and the voltage dividing voltage acquired during the measurement operation. The described gas sensor. 前記信号処理回路は、キャリブレーション動作時に取得した前記検出電圧と前記分圧電圧の差又は比に応じて、前記出力信号の補正量を調整することを特徴とする請求項3に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to claim 3, wherein the signal processing circuit adjusts a correction amount of the output signal according to a difference or ratio between the detected voltage and the divided voltage acquired during the calibration operation. 前記第1の電源に接続され、環境温度に応じて抵抗値が変化する第2の測温体を含む温度センサ部をさらに備え、
前記第1のガスセンサ部は、前記第1の測温体を加熱する第1のヒータ抵抗をさらに含み、
前記信号処理回路は、前記温度センサ部の出力電圧と前記第1の電源の電圧に応じて、前記第1のヒータ抵抗に印加する第1の制御電圧を算出することを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載のガスセンサ。
Further provided with a temperature sensor unit including a second temperature measuring body connected to the first power source and whose resistance value changes according to the environmental temperature.
The first gas sensor unit further includes a first heater resistor for heating the first resistance temperature detector.
2. The signal processing circuit is characterized in that the first control voltage applied to the first heater resistor is calculated according to the output voltage of the temperature sensor unit and the voltage of the first power supply. The gas sensor according to any one of 4 to 4.
前記温度センサ部は、前記第1の電源と接地電位の間に直列に接続された前記第2の測温体と第1の抵抗を含み、
前記分圧回路は、前記第1の電源と接地電位の間に直列に接続された第2及び第3の抵抗を含み、
前記温度センサ部から出力される前記出力電圧は、前記第2の測温体と前記第2の抵抗の接続点から出力され、
前記分圧回路から出力される前記分圧電圧は、前記第2の抵抗と前記第3の抵抗の接続点から出力され、
前記第1乃至第3の抵抗の抵抗値の差が1%以下であることを特徴とする請求項5に記載のガスセンサ。
The temperature sensor unit includes the second resistance temperature detector and a first resistor connected in series between the first power supply and the ground potential.
The voltage divider circuit includes second and third resistors connected in series between the first power supply and the ground potential.
The output voltage output from the temperature sensor unit is output from the connection point between the second temperature measuring body and the second resistor.
The voltage dividing voltage output from the voltage dividing circuit is output from the connection point between the second resistor and the third resistor.
The gas sensor according to claim 5, wherein the difference between the resistance values of the first to third resistors is 1% or less.
第3の測温体と、前記第3の測温体を加熱する第2のヒータ抵抗を含む第2のガスセンサ部をさらに備え、
前記第1の測温体と前記第3の測温体は、前記第1の電源と接地電位の間に直列に接続され、
前記検出電圧は、前記第1の測温体と前記第3の測温体の接続点から出力され、
前記信号処理回路は、前記温度センサ部の出力電圧と前記第1の電源の電圧に応じて、前記第2のヒータ抵抗に印加する第2の制御電圧を算出し、
前記第1の制御電圧と前記第2の制御電圧が互いに異なる値であり、これにより前記第1の測温体と前記第3の測温体が互いに異なる温度に加熱されることを特徴とする請求項5又は6に記載のガスセンサ。
A third temperature measuring body and a second gas sensor unit including a second heater resistor for heating the third temperature measuring body are further provided.
The first resistance temperature detector and the third resistance temperature detector are connected in series between the first power supply and the ground potential, and are connected in series.
The detected voltage is output from the connection point between the first resistance temperature detector and the third resistance temperature detector.
The signal processing circuit calculates a second control voltage to be applied to the second heater resistor according to the output voltage of the temperature sensor unit and the voltage of the first power supply.
The first control voltage and the second control voltage have different values, whereby the first temperature measuring body and the third temperature measuring body are heated to different temperatures. The gas sensor according to claim 5 or 6.
前記信号処理回路は、前記第1の電源とは異なる第2の電源によって動作し、
前記第1の電源の電圧は、前記第2の電源の電圧よりも高いことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のガスセンサ。
The signal processing circuit is operated by a second power source different from the first power source.
The gas sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the voltage of the first power source is higher than the voltage of the second power source.
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