JP2578624B2 - センサ抵抗の対数変換方法 - Google Patents

センサ抵抗の対数変換方法

Info

Publication number
JP2578624B2
JP2578624B2 JP31014187A JP31014187A JP2578624B2 JP 2578624 B2 JP2578624 B2 JP 2578624B2 JP 31014187 A JP31014187 A JP 31014187A JP 31014187 A JP31014187 A JP 31014187A JP 2578624 B2 JP2578624 B2 JP 2578624B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resistance
sensor
value
load
ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP31014187A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH01150850A (ja
Inventor
一雄 沖野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Figaro Engineering Inc
Original Assignee
Figaro Engineering Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Figaro Engineering Inc filed Critical Figaro Engineering Inc
Priority to JP31014187A priority Critical patent/JP2578624B2/ja
Publication of JPH01150850A publication Critical patent/JPH01150850A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2578624B2 publication Critical patent/JP2578624B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の利用分野] この発明は、センサ抵抗の対数変換に関する。この発
明は更に詳細には、雰囲気により抵抗値が変化するセン
サの、抵抗値の対数変換方法に関する。
[従来技術] 特公昭58−1745〜46号公報は、センサ抵抗の値に応
じ、負荷抵抗を切り替えることを提案している。しかし
この公報は、センサ抵抗の対数変換に付いては検討して
いない。
センサ抵抗の対数変換が必要な場合は、多数知られて
いる。例えば、広範囲での雰囲気の変化を取り扱う必要
がある場合、即ちセンサ信号のダイナミックレンジを広
く取る必要がある場合、センサ抵抗をそのまま取り扱う
よりも、対数に変換して処理した方が容易である。
またセンサ信号の処理には、2つの信号の比や積が必
要な場合がある。例えばn形金属酸化物半導体とp形金
属酸化物半導体とを組み合わせて、排ガスの空燃比を検
出する場合、2つの半導体の電気伝導度や抵抗値の積
は、排ガス温度に対応する。そして2つの電気伝導度や
抵抗値の比は、空燃比に対応する。この場合抵抗値の比
から空燃比を検出し、抵抗値の積から温度を検出して、
センサに内蔵したヒータにフィードバックする。これは
n形金属酸化物半導体とp形金属酸化物半導体との組み
合わせには限らない。例えば金属酸化物半導体の抵抗値
から空燃比を検出し、サーミスタの抵抗値から半導体の
温度依存性を補償する場合、半導体とサーミスタとの抵
抗値の比が必要である。2つの抵抗値の比の処理は、こ
れ以外にも種々の場合に必要である。
例えば室内雰囲気の微かな汚染を検出する場合、適当
な条件でセンサ抵抗をサンプリングし、清浄雰囲気に対
応する基準抵抗値として記憶することが行なわれてい
る。そして基準抵抗値と実際のセンサ抵抗との比から、
汚染を検出している。このような比の積の演算は、セン
サ抵抗を一旦対数に変換した後に行うと容易になる。
また多くのセンサでは、その抵抗値は検出対象ガス濃
度のα乗により変化する。即ち Rs∝C−α (1) 等の関係が成立する場合が多い。ここにRsはセンサの抵
抗値、Cはガス濃度、αは濃度依存性を現す定数であ
る。αの値は±1以下の場合が多い。この場合、センサ
抵抗の対数は−αLogCに比例し、対数変換によりセンサ
のガス濃度依存性の処理が容易になる。
このようなセンサ抵抗の対数変換の必要性は周知であ
る。ところで代表的な対数変換回路は、トランジスタの
ベース・エミッタ間電圧がコレクタ電流の対数に比例す
ることを用いるものである。そして良く知られているよ
うに、この回路では出力のドリフトやオフセットが大き
く、回路は精密な調整を必要とする。
[発明の目的] この発明の課題は、負荷抵抗の切り替えを用いた対数
変換方法を提供することに有る。
[発明の構成と作用] この発明では、センサに抵抗値可変の負荷抵抗と電源
とを直列に接続する。するとセンサと負荷抵抗との接続
点の電位は、一定の範囲であれば近似的にセンサ抵抗と
負荷抵抗の抵抗値の比の対数に従って変化する。従って
一定のダイナミックレンジに対し、センサ抵抗を対数に
変換できる。センサ抵抗が負荷抵抗の値から大きく外
れ、対数変換の精度が低下すると、負荷抵抗の値を変更
する。このようにして常に対数変換精度を保つ。そして
用いた負荷抵抗の値を記憶し、センサ抵抗と負荷抵抗の
抵抗値との比の対数値と組み合わせると、センサ抵抗の
対数変換ができる。このようにすれば、広いダイナミッ
クレンジでセンサ抵抗を対数変換できる。
ここにセンサは、雰囲気により抵抗値が変化するもの
であれば良く、例えばSnO2やIn2O3、ZnO等の可燃性ガス
や毒性ガス等のセンサ、あるいはBaSnO3やSrTiO3等のO2
センサ、更にはMgCr2O4等の湿度センサ等とする。
対数変換に用いるものは、センサと負荷抵抗との接続
点の電位である。電位は、負荷抵抗の両端間電圧、ある
いはこれを更に分圧したもの、またセンサの両端間電圧
等として取り扱えば良い。
抵抗値可変の負荷抵抗としては、例えばD/Aコンバー
タに用いる抵抗ラダー回路等を用いれば良い。このよう
な回路は種々のものが周知である。そして抵抗値の切り
替えには、センサと負荷抵抗との接続点の電位を監視
し、電位がダイナミックレンジから外れる毎に負荷抵抗
を変更するようにすれば良い。
以下に特定の数値条件を加えて実施例を示すが、実施
例は公知技術の範囲で自由に変更できる。
[実施例] 第4図に、電源電圧Vcをセンサ(抵抗値Rs)と負荷抵
抗(抵抗値R1)との直列片に加えた際の特性を示す。図
の縦軸はセンサ抵抗Rsと負荷抵抗R1との比を、横軸は負
荷抵抗への印加電圧Vr1と電源電圧Vcとの比を現す。破
線は印加電圧と電源電圧との比Vr1/Vcを現し、実線はRs
/R1が0.4〜2.5の範囲を直線で引いたものである。
図から明らかなように、Vr1/Vcの値はRs/R1が1を中
心とする範囲で、Rs/R1の対数に対応する。対数変換の
精度はこの比が0.4〜2.5の範囲では極めて高く、ほぼ の範囲で対数変換を行うことができる。そして図の直線
は、式(2)で現される。
Vr1=(0.5−1/6Log2Rs/R1)・Vc (2) なおVr1の値がセンサ抵抗の対数に対応する理由は明
らかではなく、テイラー展開等からこの式を導くことは
難しい。
これらのことから、以下のことが言える。第1に、セ
ンサと負荷抵抗との接続点の電位を用い、センサ抵抗と
負荷抵抗との比を対数変換できる。第2に、変換のダイ
ナミックレンジは より高精度には2.5〜0.4程度であり、2進法での処理を
容易にするには2〜0.5とするのが好ましい。そしてダ
イナミックレンジからの逸脱は、負荷抵抗の値を変更す
ることで処理できる。
第1図に、実施例の回路図を示す。図において、2は
電源でその出力をVcとし、4は雰囲気により抵抗値が変
化するセンサである。このようなセンサには、例えばSn
O2やIn2O3、BaSnO3、SrTiO3等の金属酸化物半導体を用
いたガスセンサや、MgCr2O4等を用いた湿度センサが有
る。センサ4は抵抗値の変化を利用するものであれば良
いが、ここではSnO2を用いたガスセンサとした。6はセ
ンサ4の金属酸化物半導体で、ここではSnO2とし、8は
金属酸化物半導体6を加熱すためのヒータである。
R1〜R5はそれぞれ負荷抵抗であり、センサ4に直列に
接続する。10〜18は各負荷抵抗R1〜R5に接続したゲート
で、ここではアナログスイッチを用いたが、任意のスイ
ッチに変えることができる。負荷抵抗の値の変更には、
これ以外にD/Aコンバータに用いられるR−2Rラダー等
を用いても良い。実施例では各負荷抵抗の比を、 R1:R2:R3:R4:R5=1:4:42:43:44 とし、2進法での処理を容易にすると共に、変換精度の
高い範囲に止どめた。しかし各負荷抵抗の値を10倍ずつ
変え、10進法での処理を容易にする等の変更を施しても
良い。
20,22は比較回路で、その基準電位を2/3Vcと1/3Vcと
した。また24はエッジトリガー形のアップダウンカウン
タで、その出力Jをバスラインを介してデコーダ26とD/
Aコンバータ28とに供給する。30は加算回路で、負荷抵
抗への印加電圧Vr1に1/3J・Vcを加算する。なおJの値
は、負荷抵抗R5に対して0、R4に対して1、R3に対して
2、R2に対して3、R1に対して4とした。このようにす
ると加算回路30の出力Voutは、 Vout=(0.5−1/6Log2Rs/R1)・Vc+1/3J・Vc (3) となる。そして負荷抵抗R1の変更により、出力Voutの対
数部分は1/3Vcずつ変化するので、1/3J・Vcを加えると
センサ抵抗の完全な対数が得られる(式(4))。
Vout=(0.5−1/6Log2Rs)・Vc (4) そしてこの出力を図示しないマイクロコンピュータや
表示回路、警報回路等に導き、雰囲気の検出を行う。
なおここでは負荷抵抗R1への印加電圧Vr1を用いた
が、センサ4への印加電圧Vrsを用いても良く、あるい
はVr1やVrsを分圧したもの等を用いても良い。またアッ
プダウンカウンタ24を用いず、初期値(1,0,0,0,0)等
から始まるシフトレジスタを用い、比較回路20,22の出
力でレジスタのハイ信号1を1ビットずつ左右にシフト
しても良い。更に実施例ではセンサ抵抗の完全な対数を
加算回路30から取り出したが、アップダウンカウンタ24
から、用いた負荷抵抗R1の値を取り出し、Vr1から各負
荷抵抗R1の値を基準とするセンサ抵抗の対数を取り出し
ても良い。即ちVr1とアップダウンカウンタの出力Jと
を分離して処理しても良い。この場合、負荷抵抗R1の値
を10倍ずつ変化させると、センサの出力を10進法で容易
に処理できる。
第2図により、実施例の動作を説明する。例えばアッ
プダウンカウンタ24の初期値を0とし、最初の負荷抵抗
R1として抵抗R5を接続する。負荷抵抗R1の値が不適切で
あると、Vr1は2/3Vc以上、あるいは1/3Vc以下となり、
比較回路20,22でこれを検出する。そして比較回路20,22
の出力エッジでアップダウンカウンタ24の出力Jを1ず
つ変更し、デコーダ26を介して、負荷抵抗R1を変更す
る。このようにして、負荷抵抗R1の値を2Rs〜0.5Rsのダ
イナミックレンジに保つ。次にセンサ抵抗と負荷抵抗R1
の抵抗値との比の対数をVr1から取り出し、加算回路30
で負荷抵抗R1に応じた補正を行い、センサ抵抗の完全な
対数値を得る。
第3図に、負荷抵抗R1の値を2KΩから512KΩに4倍刻
みで切り替えた際の出力特性を示す。センサ抵抗が1KΩ
〜1MΩの範囲で、出力Voutはセンサ抵抗の完全な対数に
対応する。
第5図に変形例を示す。図において、52はA/Dコンバ
ータ、54はマイクロコンピュータで、I1,I2は入力ポー
ト、56,58はRAM、60は演算ユニット、O1は出力ポートで
ある。変形例では、アップダウンカウンタ24の出力をRA
M56に記憶して4進法でのけた信号とし、このけた内で
の対数値をA/Dコンバータ52からRAM58に記憶させる。な
お図から明らかなように、アップダウンカウンタ24やデ
コーダ26はマイクロコンピュータ54に内蔵させることも
できる。
このようにして得た対数信号は任意の用途に用いるこ
とができる。例えば演算ユニット60でRAM56,58の信号を
加算し、広い範囲に対してガス濃度や湿度を表示しても
良い。また演算ユニット60で他のセンサの信号と組み合
わせ、積や比の処理を行っても良い。このような処理に
は、例えば2つのセンサの抵抗値の積からセンサ温度
を、抵抗値の比から空燃比を検出する等のものが有る。
また演算ユニット60では、センサ抵抗の対数の最大値を
清浄空気に対応する基準信号として取り出し、これを図
示しないRAM等に記憶させ、これに対するセンサ抵抗の
対数の変化から、雰囲気の汚染を検出しても良い。
[発明の効果] この発明では、負荷抵抗の変更を利用して、センサ抵
抗の対数変換を行う。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例の方法に用いた回路図、第2図は実施例
での信号処理を現すフローチャート、第3図は実施例の
特性図、第4図は実施例の動作原理を現す特性図であ
る。 第5図は変形例の方法に用いた回路図である。 図において、4……ガスセンサ、 R1〜R5……負荷抵抗、10〜18……ゲート、 20,22……比較回路、 24……アップダウンカウンタ、26……デコーダ、 28……D/Aコンバータ、30……加算回路、 54……マイクロコンピュータ。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】雰囲気により抵抗値が変化するセンサに、
    抵抗値可変の負荷抵抗と電源とを直列に接続し、 センサの抵抗値と負荷抵抗の抵抗値との比が1を中心に
    する所定の範囲で、両者の接続点の電位を基に、センサ
    抵抗と負荷抵抗の抵抗値との比を対数に変換し、 センサの抵抗値と負荷抵抗の抵抗値との比が前記の所定
    の範囲から外れる毎に、負荷抵抗の値を変更して、両者
    の比を前記の所定の範囲に保ち、 センサと負荷抵抗との接続点の電位を基に、センサ抵抗
    と負荷抵抗の抵抗値との比の対数を取り出すと共に、用
    いた負荷抵抗の抵抗値を記憶するようにしたことを特徴
    とする、センサ抵抗の対数変換方法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の方法におい
    て、 前記所定の比の範囲の上限を 以下に、下限を 以上にしたことを特徴とする、センサ抵抗の対数変換方
    法。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第2項記載の方法におい
    て、 前記所定の比の範囲の上限を2に、下限を0.5にしたこ
    とを特徴とする、センサ抵抗の対数変換方法。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項記載の方法におい
    て、 用いた負荷抵抗の抵抗値の対数に対応した信号と、前記
    センサ抵抗と負荷抵抗の抵抗値との比の対数に対応した
    信号とを加算し、センサ抵抗の対数に対応した信号を得
    ることを特徴とする、センサ抵抗の対数変換方法。
JP31014187A 1987-12-08 1987-12-08 センサ抵抗の対数変換方法 Expired - Fee Related JP2578624B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31014187A JP2578624B2 (ja) 1987-12-08 1987-12-08 センサ抵抗の対数変換方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP31014187A JP2578624B2 (ja) 1987-12-08 1987-12-08 センサ抵抗の対数変換方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01150850A JPH01150850A (ja) 1989-06-13
JP2578624B2 true JP2578624B2 (ja) 1997-02-05

Family

ID=18001659

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP31014187A Expired - Fee Related JP2578624B2 (ja) 1987-12-08 1987-12-08 センサ抵抗の対数変換方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2578624B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101949887A (zh) * 2010-08-20 2011-01-19 郑州炜盛电子科技有限公司 半导体气体传感器及其多种气体检测方法
WO2020197020A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01 Lg Electronics Inc. Sensor module

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6128945A (en) * 1997-09-03 2000-10-10 Figaro Engineering Inc. Gas detecting method and its detector
US6055849A (en) * 1997-09-03 2000-05-02 Figaro Engineering Inc. Gas detector and its adjusting method
CN103558260B (zh) * 2013-11-18 2016-01-06 武汉理工大学 提高半导体电阻式气敏元件动态检测灵敏度的方法及系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101949887A (zh) * 2010-08-20 2011-01-19 郑州炜盛电子科技有限公司 半导体气体传感器及其多种气体检测方法
WO2020197020A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01 Lg Electronics Inc. Sensor module
KR20200113742A (ko) * 2019-03-26 2020-10-07 엘지전자 주식회사 센서 모듈
US11609200B2 (en) 2019-03-26 2023-03-21 Lg Electronics Inc. Sensor module

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01150850A (ja) 1989-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6554469B1 (en) Four current transistor temperature sensor and method
KR940007465A (ko) 온도 제어장치 및 그 방법
JP2578624B2 (ja) センサ抵抗の対数変換方法
US4216675A (en) Temperature detecting device
Flammini et al. Transducer output signal processing using an optimal look-up table in microcontroller-based systems
JPS6197543A (ja) 半導体圧力センサの補償回路
JPH039023Y2 (ja)
JPH0564762U (ja) ガス検出装置
JPS58158532A (ja) 温度検出回路
SU1304037A1 (ru) Устройство дл определени коэффициента усилени операционных усилителей
CN219107428U (zh) 一种adc校正电路
JPS60146143A (ja) 湿度計
JP2562046Y2 (ja) 平均化演算回路
JPH076850B2 (ja) 温度測定回路
JPH0632735Y2 (ja) ガス絶縁開閉器のガス圧監視装置
JPH0516527Y2 (ja)
JPH0431721A (ja) Ic式温度検出装置
JPH0387641A (ja) 湿度センサの信号処理回路
JPS6180466U (ja)
SU1119037A1 (ru) Множительное устройство
JPH0443791Y2 (ja)
JPH0220654Y2 (ja)
JPS6316970Y2 (ja)
JPH0411165Y2 (ja)
Grubic Interface for setting the temperature of a commercial water bath thermostat

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees