JP2646415B2 - Gas concentration detector - Google Patents

Gas concentration detector

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JP2646415B2
JP2646415B2 JP18883092A JP18883092A JP2646415B2 JP 2646415 B2 JP2646415 B2 JP 2646415B2 JP 18883092 A JP18883092 A JP 18883092A JP 18883092 A JP18883092 A JP 18883092A JP 2646415 B2 JP2646415 B2 JP 2646415B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は一般的には電子的ガス濃
度検出装置に関し、特に、例えばガス濃度に応じて静電
容量成分Cと電気抵抗成分Rとが変化する電気的特性を
有するガスセンサを用いた電子的ガス濃度検出装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to an electronic gas concentration detecting device, and more particularly to a gas sensor having an electric characteristic in which a capacitance component C and an electric resistance component R change according to, for example, a gas concentration. The present invention relates to an electronic gas concentration detecting device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の電子的ガス濃度検出装置
は、例えば静電容量変化型の電気的特性を有するガスセ
ンサを使用する場合には図4に示すように構成され、ま
た、抵抗変化型の電気的特性を有するガスセンサを使用
する場合には図5に示すように構成されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of electronic gas concentration detecting device is configured as shown in FIG. 4 when a gas sensor having electric characteristics of a capacitance change type is used, for example. When a gas sensor having the electrical characteristics of the mold is used, the gas sensor is configured as shown in FIG.

【0003】即ち、両ガス濃度検出装置ともC−MOS
型のシュミットインバータ等の2つの直列に接続された
インバータ11、12と、前段のインバータ11の帰還
回路に挿入された抵抗器R1と、同じく前段のインバー
タ11の入力側に接続された静電容量素子(コンデン
サ)C1とから構成されたCR発振回路10を利用する
もので、図4のガス濃度検出装置においては、ガスセン
サとしてガス濃度の変化に応じて静電容量が変化する静
電容量変化型のガスセンサChが使用されるから、この
ガスセンサChを前段のインバータ11の入力側と静電
容量素子C1との間に直列に挿入してCR発振回路10
を構成している。
That is, both gas concentration detecting devices are C-MOS
Inverters 11 and 12 connected in series, such as a Schmidt inverter of a type, a resistor R1 inserted in a feedback circuit of the inverter 11 of the preceding stage, and a capacitance connected to the input side of the inverter 11 of the preceding stage as well. In the gas concentration detecting device shown in FIG. 4, the CR oscillation circuit 10 composed of an element (capacitor) C1 is used. In the gas concentration detecting device shown in FIG. Is used in series, and this gas sensor Ch is inserted in series between the input side of the inverter 11 at the preceding stage and the capacitance element C1 so that the CR oscillation circuit 10
Is composed.

【0004】図4のガス濃度検出装置は、発振周波数決
定用素子であるガスセンサChの静電容量がガス濃度の
変化に応じて変化することによってCR発振回路10の
発振周波数を対応的に変化させ、この発振出力、即ち周
波数信号を例えば図示しないマイクロコンピュータに送
り、マイクロコンピュータ内で演算処理して発振周波数
を検出し、その周波数に対応するガス濃度を算出するも
のである。
The gas concentration detecting device shown in FIG. 4 changes the oscillation frequency of the CR oscillation circuit 10 correspondingly by changing the capacitance of a gas sensor Ch, which is an oscillation frequency determining element, according to a change in gas concentration. The oscillation output, that is, the frequency signal is sent to, for example, a microcomputer (not shown), and the microcomputer performs arithmetic processing to detect the oscillation frequency and calculate the gas concentration corresponding to the frequency.

【0005】ここで、図4のCR発振回路10からは、
抵抗器R1の抵抗値及び静電容量素子C1の静電容量値
が一定であるので、ガスセンサChの静電容量値に対応
して次の周波数FC が出力される。
Here, from the CR oscillation circuit 10 of FIG.
The capacitance value of the resistance value and the capacitance element C1 of the resistor R1 is constant, the next frequency F C is output corresponding to the electrostatic capacitance value of the gas sensor Ch.

【0006】[0006]

【数1】 ただし、kは定数、(Equation 1) Where k is a constant,

【0007】[0007]

【数2】 である。なお、ガスセンサChと並列に接続された抵抗
器R2はガスセンサChに直流電圧成分がかからないよ
うにするためのものである。通常、ガスセンサとして酸
化アルミニウム等からなるセンサが用いられるので、直
流電圧成分が印加されると、分極、絶縁破壊等によりセ
ンサの特性の劣化等が生じ易くなるので、これを防止す
るためである。
(Equation 2) It is. The resistor R2 connected in parallel with the gas sensor Ch is for preventing a DC voltage component from being applied to the gas sensor Ch. Usually, since a sensor made of aluminum oxide or the like is used as a gas sensor, if a DC voltage component is applied, the characteristics of the sensor are likely to be deteriorated due to polarization, dielectric breakdown, and the like, so that this is prevented.

【0008】一方、図5のガス濃度検出装置において
は、ガスセンサとしてガス濃度の変化に応じて電気抵抗
値が変化する抵抗変化型のガスセンサRhが使用される
から、上述のCR発振回路10において、前段のインバ
ータ11の帰還回路に挿入された抵抗器R1の代わりに
この抵抗変化型のガスセンサRhを発振周波数決定用抵
抗素子として挿入し、CR発振回路10を構成したもの
である。このガス濃度検出装置も、発振周波数決定用素
子であるガスセンサRhの電気抵抗値がガス濃度の変化
に応じて変化することによってCR発振回路10の発振
周波数を対応的に変化させ、この発振出力、即ち周波数
信号から、前述したようにしてCR発振回路10の発振
周波数を検出し、その周波数に対応するガス濃度を算出
するものである。
On the other hand, in the gas concentration detecting device shown in FIG. 5, a resistance change type gas sensor Rh whose electric resistance changes according to a change in gas concentration is used as a gas sensor. The CR oscillating circuit 10 is configured by inserting this variable resistance gas sensor Rh as an oscillation frequency determining resistance element instead of the resistor R1 inserted in the feedback circuit of the inverter 11 in the preceding stage. This gas concentration detection device also changes the oscillation frequency of the CR oscillation circuit 10 by changing the electric resistance of the gas sensor Rh, which is an oscillation frequency determination element, according to the change in gas concentration. That is, the oscillation frequency of the CR oscillation circuit 10 is detected from the frequency signal as described above, and the gas concentration corresponding to the frequency is calculated.

【0009】図5のCR発振回路10からは、静電容量
素子C1の静電容量値が一定であるので、ガスセンサR
hの電気抵抗値に対応して次の周波数FR が出力され
る。
From the CR oscillation circuit 10 of FIG. 5, since the capacitance value of the capacitance element C1 is constant, the gas sensor R
The next frequency F R is output according to the electric resistance value of h.

【0010】[0010]

【数3】 (Equation 3)

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の従来のガス濃度検出装置においては、両ガスセンサ
Ch及びRhの電気的特性は一般に図3に示すようなも
のであるので、静電容量変化型のガスセンサChを使用
する図4の装置では計測可能なガス濃度の範囲は図3の
g1以上であり、g1以下のガス濃度は計測できない。
また、抵抗変化型のガスセンサRhを使用する図5の装
置では計測可能なガス濃度の範囲は図3の0〜g2とな
り、g2以上のガス濃度は計測できない。それ故、両ガ
ス濃度検出装置とも計測可能なガス濃度の範囲が狭く、
計測範囲が限定されるという欠点があった。
However, in the conventional gas concentration detecting device having the above structure, the electric characteristics of the two gas sensors Ch and Rh are generally as shown in FIG. The range of the gas concentration that can be measured by the apparatus shown in FIG. 4 using the gas sensor Ch is not less than g1 in FIG. 3, and the gas concentration below g1 cannot be measured.
Further, in the apparatus shown in FIG. 5 using the resistance change type gas sensor Rh, the measurable gas concentration ranges from 0 to g2 in FIG. 3, and the gas concentration of g2 or more cannot be measured. Therefore, both gas concentration detection devices have a narrow range of gas concentration that can be measured,
There is a disadvantage that the measurement range is limited.

【0012】従って、本発明の目的は、単一のCR発振
回路を、ガスセンサの静電容量値の変化に応じて発振周
波数が変化する回路構成と同じガスセンサの電気抵抗値
の変化に応じて発振周波数が変化する回路構成とに切り
換えることにより、単一のガスセンサを用いて広範囲に
わたってガス濃度を高精度に計測できるようにした電子
的ガス濃度検出装置を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a single CR oscillation circuit that oscillates in response to a change in the electrical resistance value of a gas sensor having the same circuit configuration in which the oscillation frequency changes in response to a change in the capacitance value of the gas sensor. It is an object of the present invention to provide an electronic gas concentration detecting device capable of measuring a gas concentration with high accuracy over a wide range by using a single gas sensor by switching to a circuit configuration in which the frequency changes.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
ガス濃度検出装置によって達成される。要約すれば、本
発明は、ガス濃度に応じて静電容量成分と電気抵抗成分
が変化する電気的特性を有するガスセンサと、該ガスセ
ンサを発振周波数決定用素子として含むCR発振回路
と、該CR発振回路を、前記ガスセンサの静電容量値の
変化に応じて発振周波数が変化する回路構成と前記ガス
センサの電気抵抗値の変化に応じて発振周波数が変化す
る回路構成とに切り換え接続するためのスイッチング手
段と、前記CR発振回路からの発振出力の周波数を検出
してガス濃度に変換すると共に、前記スイッチング手段
の切り換え動作を制御する演算制御手段とを具備し、該
演算制御手段により前記スイッチング手段の切り換え動
作を自動的に制御し、前記ガスセンサの静電容量特性と
電気抵抗特性を利用してガス濃度を広範囲にわたって計
測できるようにしたことを特徴とするガス濃度検出装置
である。
The above object is achieved by a gas concentration detecting device according to the present invention. In summary, the present invention provides a gas sensor having an electrical characteristic in which a capacitance component and an electric resistance component change according to a gas concentration, a CR oscillation circuit including the gas sensor as an element for determining an oscillation frequency, and a CR oscillation circuit. Switching means for switching the circuit between a circuit configuration in which the oscillation frequency changes in accordance with a change in the capacitance value of the gas sensor and a circuit configuration in which the oscillation frequency changes in accordance with a change in the electric resistance value of the gas sensor; And an arithmetic control means for detecting the frequency of the oscillation output from the CR oscillation circuit and converting the frequency to a gas concentration, and for controlling the switching operation of the switching means, wherein the arithmetic control means switches the switching means. The operation is automatically controlled, and the gas concentration can be measured over a wide range using the capacitance characteristics and electric resistance characteristics of the gas sensor. A gas concentration detecting apparatus being characterized in that the so that.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0015】図1は本発明によるガス濃度検出装置の一
実施例を示す回路構成図である。本実施例のガス濃度検
出装置においては2つの直列に接続されたインバータ1
1及び12と、前段のインバータ11の帰還回路に挿入
された抵抗器R1と、同じく前段のインバータ11の入
力側に接続された静電容量素子C1とによりCR発振回
路10が構成されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a gas concentration detecting device according to the present invention. In the gas concentration detecting device of the present embodiment, two inverters 1 connected in series
A CR oscillation circuit 10 is composed of 1 and 12, a resistor R1 inserted in a feedback circuit of the inverter 11 in the preceding stage, and a capacitance element C1 connected to the input side of the inverter 11 in the preceding stage.

【0016】本実施例では、ガス濃度に応じて静電容量
成分Cと電気抵抗成分Rとが変化する電気的特性を有す
るガスセンサGSを使用し、同じ構成の第1、第2、第
3の3つのアナログスイッチX、Y、Zにより、静電容
量変化型のガスセンサとして使用するときにはこのガス
センサGSを前段のインバータ11の入力側と静電容量
素子C1との間に直列に接続するように、また、抵抗可
変型のセンサとして使用するときにはこのガスセンサG
Sを前段のインバータ11の帰還回路中に抵抗器R1の
代わりに挿入するように、切り換え接続し、前述の図4
及び図5に示したCR発振回路を構成するようにしたも
のである。
In this embodiment, a gas sensor GS having an electric characteristic in which a capacitance component C and an electric resistance component R change according to the gas concentration is used, and the first, second and third gas sensors having the same configuration are used. When the gas sensor is used as a capacitance change type gas sensor by using three analog switches X, Y, and Z, the gas sensor GS is connected in series between the input side of the inverter 11 at the preceding stage and the capacitance element C1. When used as a variable resistance sensor, the gas sensor G
S is switched and connected so that S is inserted instead of the resistor R1 in the feedback circuit of the inverter 11 in the preceding stage, and FIG.
And the CR oscillation circuit shown in FIG.

【0017】上記第1、第2、第3のアナログスイッチ
X、Y、Zはそれぞれ1つの可動接点XC、YC、ZC
と2つの固定接点X0及びX1、Y0及びY1、Z0及
びZ1を有し、第1のアナログスイッチXはその可動接
点XCが直流電圧除去用の抵抗器R2と静電容量素子C
1との接続点に接続され、第1の固定接点X0は接続さ
れず、第2の固定接点X1が前段のインバータ11の入
力側に接続されている。従って、本実施例では第1のア
ナログスイッチXはオン/オフスイッチであってもよ
い。また、第2のアナログスイッチYはその可動接点Y
CがガスセンサGSの他方の端子に接続され、第1の固
定接点Y0が直流電圧除去用の抵抗器R2と静電容量素
子C1との接続点に接続され、第2の固定接点Y1が第
3のアナログスイッチZの第2の固定接点Z1と接続さ
れている。さらに、第3のアナログスイッチZはその可
動接点ZCが前段のインバータ11の出力側に接続さ
れ、第1の固定接点Z0が抵抗器R1に接続されてい
る。
The first, second, and third analog switches X, Y, and Z each have one movable contact XC, YC, ZC.
And two fixed contacts X0 and X1, Y0 and Y1, Z0 and Z1. The first analog switch X has a movable contact XC having a resistor R2 for removing a DC voltage and a capacitance element C2.
1, the first fixed contact X0 is not connected, and the second fixed contact X1 is connected to the input side of the inverter 11 in the preceding stage. Therefore, in this embodiment, the first analog switch X may be an on / off switch. The second analog switch Y has its movable contact Y
C is connected to the other terminal of the gas sensor GS, the first fixed contact Y0 is connected to the connection point between the DC voltage removing resistor R2 and the capacitance element C1, and the second fixed contact Y1 is connected to the third fixed contact Y1. Is connected to the second fixed contact Z1 of the analog switch Z. Further, the movable contact ZC of the third analog switch Z is connected to the output side of the inverter 11 at the preceding stage, and the first fixed contact Z0 is connected to the resistor R1.

【0018】上記構成において、3つのアナログスイッ
チX、Y、Zの各可動接点XC、YC、ZCが図示する
ように第1の固定接点X0、Y0、Z0側に接続されて
いると、抵抗器R1が前段のインバータ11の帰還回路
中に挿入され、ガスセンサGSが前段のインバータ11
の入力側に静電容量素子C1と直列に接続され、かつこ
のガスセンサGSの両端間に直流電圧除去用の抵抗器R
2が並列に接続された静電容量計測型の回路構成とな
り、上記図4と同じガスセンサGSの静電容量値に対応
して発振周波数が変化するCR発振器10が構成され
る。
In the above configuration, if the movable contacts XC, YC, and ZC of the three analog switches X, Y, and Z are connected to the first fixed contacts X0, Y0, and Z0 as shown in FIG. R1 is inserted into the feedback circuit of the preceding inverter 11 and the gas sensor GS is connected to the preceding inverter 11
Is connected in series with the capacitance element C1 on the input side of the capacitor R1, and a DC voltage removing resistor R is connected between both ends of the gas sensor GS.
2 are connected in parallel to form a capacitance measurement type circuit configuration, and a CR oscillator 10 whose oscillation frequency changes in accordance with the capacitance value of the gas sensor GS, which is the same as in FIG. 4, is configured.

【0019】これに対し、3つのアナログスイッチX、
Y、Zの各可動接点XC、YC、ZCが第2の固定接点
X1、Y1、Z1側に接続されていると、抵抗器R1の
代わりにガスセンサGSが前段のインバータ11の帰還
回路中に挿入され、また、前段のインバータ11の入力
側の直流電圧除去用の抵抗器R2が第1のアナログスイ
ッチXによって短絡され、前段のインバータ11の入力
側に静電容量素子C1が第1のアナログスイッチXを通
じて接続されるので、上記図5と同じガスセンサGSの
電気抵抗値に対応して発振周波数が変化するCR発振器
10が構成される。
On the other hand, three analog switches X,
When the movable contacts XC, YC, ZC of Y and Z are connected to the second fixed contacts X1, Y1, Z1, the gas sensor GS is inserted in the feedback circuit of the inverter 11 in the preceding stage instead of the resistor R1. The resistor R2 for removing the DC voltage on the input side of the inverter 11 in the preceding stage is short-circuited by the first analog switch X, and the capacitance element C1 is connected to the input side of the inverter 11 in the preceding stage by the first analog switch X. Since the connection is made through X, the CR oscillator 10 whose oscillation frequency changes in accordance with the electric resistance value of the gas sensor GS same as that of FIG.

【0020】CR発振回路10からの発振出力、即ち周
波数信号はマイクロコンピュータ20に送られ、ここで
演算処理されて発振周波数が検出され、その周波数に対
応するガス濃度が計測ガス濃度として算出される。
An oscillation output from the CR oscillation circuit 10, ie, a frequency signal, is sent to a microcomputer 20, where it is subjected to arithmetic processing to detect an oscillation frequency, and a gas concentration corresponding to the frequency is calculated as a measured gas concentration. .

【0021】本実施例では、インバータ11及び12と
してC−MOS型のシュミットインバータが使用され、
CR発振回路10からはガスセンサGSの静電容量値の
変化又は電気抵抗値の変化に対応して周波数が変化する
パルス信号が出力され、マイクロコンピュータ20に送
られる。マイクロコンピュータ20は入力された周波数
信号FC 又はFR のパルス数を計数するカウンタ部21
と、演算処理プログラムを記憶しているROM(リード
・オンリー・メモリ)を含む記憶部22と、カウンタ部
21で計数された一定時間内のパルス数から、記憶部2
2のプログラムに従って周波数を検出し、この検出周波
数をガス濃度に変換する演算処理部23と、演算処理部
23からの制御命令をそれぞれの制御ラインLX、L
Y、LZを通じて各アナログスイッチX、Y、Zに供給
してこれらのスイッチの接続態様を制御する制御ポート
24とから構成されている。
In this embodiment, C-MOS type Schmitt inverters are used as the inverters 11 and 12,
From the CR oscillation circuit 10, a pulse signal whose frequency changes in response to a change in the capacitance value or a change in the electric resistance value of the gas sensor GS is output and sent to the microcomputer 20. The microcomputer 20 is counter unit 21 for counting the number of pulses of the frequency signal F C or F R that is input
And a storage unit 22 including a ROM (Read Only Memory) storing an arithmetic processing program, and a storage unit 2 based on the number of pulses within a predetermined time counted by the counter unit 21.
2, an arithmetic processing unit 23 for detecting the frequency and converting the detected frequency to a gas concentration, and transmitting control commands from the arithmetic processing unit 23 to respective control lines LX, LX.
And a control port 24 for supplying the analog switches X, Y, and Z through Y and LZ to control the connection of these switches.

【0022】なお、C−MOS型のシュミットインバー
タ11及び12の動作態様について簡単に説明すると、
両シュミットインバータとも高レベルのスレッショルド
電圧VTHと低レベルのスレッショルド電圧VTLの2つの
スレッショルド電圧を有し、入力電圧が高レベルのスレ
ッショルド電圧VTHより低いときには高レベルの出力電
圧VH を発生し、また、入力電圧が高レベルのスレッシ
ョルド電圧VTHに達すると出力電圧が高レベルVH から
低レベルVL に切換わり、そして入力電圧が低レベルの
スレッショルド電圧VTLに降下するまで低レベルの出力
電圧VL を保持し、入力電圧が低レベルのスレッショル
ド電圧VTLに降下したときに出力電圧が低レベルVL
ら高レベルVH に切換わるように動作する。従って、C
R発振回路10からは静電容量素子C1又は静電容量素
子C1とガスセンサGSの直列回路の静電容量の充放電
に対応した周期のパルス電圧が出力される。
The operation of the C-MOS type Schmitt inverters 11 and 12 will be described briefly.
Both Schmitt inverter has two threshold voltage of the high level of the threshold voltage V TH and a low-level threshold voltage V TL, when the input voltage is lower than the threshold voltage V TH of the high levels generates an output voltage V H of the high-level When the input voltage reaches the high-level threshold voltage V TH , the output voltage switches from the high level V H to the low level V L , and keeps the low level until the input voltage drops to the low-level threshold voltage V TL. and holding the output voltage V L, the input voltage is an output voltage when the drop of the low-level threshold voltage V TL operates to switches from the low level V L to the high level V H. Therefore, C
From the R oscillation circuit 10, a pulse voltage having a cycle corresponding to the charging and discharging of the capacitance of the capacitance element C1 or the series circuit of the capacitance element C1 and the gas sensor GS is output.

【0023】上記本実施例のガス濃度検出装置の計測動
作を制御するアルゴリズムの一例を図2に示す。まず、
ガス濃度の計測動作が開始されると、ステップS1にお
いてマイクロコンピュータ20の制御ポート24からそ
れぞれの制御ラインLX、LY、LZを介して各アナロ
グスイッチX、Y、Zに制御信号を送り、これらスイッ
チの可動接点XC、YC、ZCを第2の固定接点X1、
Y1、Z1側に接続させ、ガスセンサGSの抵抗変化特
性によってガス濃度を計測するようにCR発振回路10
を構成する。この構成でガス濃度の測定を行ない、CR
発振回路10からの発振出力の周波数を計測する(ステ
ップS2)。次いで、ステップS3において計測された
周波数から対応するガス濃度gを算出し、ステップS4
において算出したガス濃度gがg2(図3参照)より大
きいか否かを判断する。算出したガス濃度gがg2より
小さいときには(NO)ガス濃度の計測を終了する。
FIG. 2 shows an example of an algorithm for controlling the measuring operation of the gas concentration detecting device of the present embodiment. First,
When the gas concentration measurement operation is started, in step S1, a control signal is sent from the control port 24 of the microcomputer 20 to the analog switches X, Y, and Z via the control lines LX, LY, and LZ. Movable contacts XC, YC, ZC of the second fixed contact X1,
The CR oscillation circuit 10 is connected to the Y1 and Z1 sides so that the gas concentration is measured by the resistance change characteristic of the gas sensor GS.
Is configured. With this configuration, the gas concentration is measured and CR
The frequency of the oscillation output from the oscillation circuit 10 is measured (Step S2). Next, a corresponding gas concentration g is calculated from the frequency measured in Step S3, and Step S4
It is determined whether or not the gas concentration g calculated in step 2 is higher than g2 (see FIG. 3). When the calculated gas concentration g is smaller than g2 (NO), the measurement of the gas concentration is terminated.

【0024】これに対し、算出したガス濃度gがg2よ
り大きいときには(YES)、ガスセンサGSの抵抗変
化特性による計測結果は信頼性に欠けるので、ステップ
S5において再びマイクロコンピュータ20の制御ポー
ト24からそれぞれの制御ラインを介して各アナログス
イッチに制御信号を送り、これらスイッチの可動接点を
第1の固定接点X0、Y0、Z0側に切り換え接続し、
ガスセンサGSの静電容量変化特性によってガス濃度を
計測するようにCR発振回路10を構成する。この構成
でガス濃度の測定を行ない、CR発振回路10からの発
振出力の周波数を計測する(ステップS6)。次いで、
ステップS7において計測された周波数から対応するガ
ス濃度gを算出し、ガス濃度の計測を終了する。
On the other hand, when the calculated gas concentration g is larger than g2 (YES), the measurement result based on the resistance change characteristic of the gas sensor GS lacks reliability. Control signals are sent to the respective analog switches through the control lines of the above, and the movable contacts of these switches are switched and connected to the first fixed contacts X0, Y0, Z0,
The CR oscillation circuit 10 is configured to measure the gas concentration based on the capacitance change characteristics of the gas sensor GS. With this configuration, the gas concentration is measured, and the frequency of the oscillation output from the CR oscillation circuit 10 is measured (step S6). Then
The corresponding gas concentration g is calculated from the frequency measured in step S7, and the measurement of the gas concentration ends.

【0025】このように、本実施例においては、3つの
アナログスイッチの切り換え動作をマイクロコンピュー
タにて自動制御することにより、ガスセンサGSを用い
たガス濃度検出装置(CR発振回路)を、ガスセンサG
Sの静電容量変化型の電気的特性を利用してガス濃度を
計測する回路構成と抵抗変化型の電気的特性を利用して
ガス濃度を計測する回路構成とに自動的に切り換えるよ
うにしたので、単一のガス濃度検出装置の使用により広
範囲にわたってガス濃度を自動的に計測することができ
る。しかも、簡単な回路構成によりCR発振回路を自動
的に切り換えることができるからコストアップをまねく
ことがなく、さらに、全計測範囲にわたって信頼性の高
い部分でガス濃度の測定が行なえるから、高精度の計測
が行なえるという利点がある。
As described above, in this embodiment, the switching operation of the three analog switches is automatically controlled by the microcomputer, so that the gas concentration detecting device (CR oscillation circuit) using the gas sensor GS can be used as the gas sensor G.
Automatically switched between a circuit configuration for measuring gas concentration using the electrical characteristics of the capacitance change type of S and a circuit configuration for measuring the gas concentration using the electrical characteristics of the resistance change type. Therefore, the gas concentration can be automatically measured over a wide range by using a single gas concentration detection device. In addition, since the CR oscillation circuit can be automatically switched with a simple circuit configuration, there is no increase in cost, and the gas concentration can be measured in a highly reliable part over the entire measurement range, resulting in high accuracy. There is an advantage that measurement can be performed.

【0026】なお、上記実施例では、回路構成を切り換
えるスイッチング手段としてアナログスイッチを使用し
たが、勿論他の手段を使用してもよい。例えばIC、ト
ランジスタ等の電子スイッチを使用しても、或はリレー
を使用してもよい。
In the above embodiment, the analog switch is used as the switching means for switching the circuit configuration. However, other means may be used. For example, an electronic switch such as an IC or a transistor may be used, or a relay may be used.

【0027】また、上記実施例は本発明の単なる例示に
過ぎず、回路構成、使用する素子等は必要に応じて任意
に変更できるものである。例えば、C−MOS型のシュ
ミットインバータ以外のインバータや他の回路素子を使
用することもでき、また、マイクロコンピュータ以外の
演算制御素子を使用してもよい。さらに、CR発振回路
から発生される周波数出力は必ずしもパルス出力である
必要はない。
The above embodiment is merely an example of the present invention, and the circuit configuration, elements used, and the like can be arbitrarily changed as necessary. For example, an inverter other than the C-MOS type Schmitt inverter or another circuit element can be used, and an arithmetic control element other than the microcomputer may be used. Further, the frequency output generated from the CR oscillation circuit does not necessarily need to be a pulse output.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な回路構成により単一のガス濃度検出装置のCR発
振回路を、ガスセンサの静電容量値の変化に応じて発振
周波数が変化する構成と同じガスセンサの電気抵抗値の
変化に応じて発振周波数が変化する構成とに自動的に切
り換えることができるので、単一のガス濃度検出装置の
使用により広範囲のガス濃度の計測が自動的に行なえ
る。しかも、全計測範囲にわたって信頼性の高い部分で
ガス濃度の測定が行なえるから、高精度の測定が行なえ
る等の多くの顕著な効果がある。
As described above, according to the present invention,
With a simple circuit configuration, the CR oscillation circuit of a single gas concentration detection device changes the oscillation frequency according to the change in the electric resistance value of the same gas sensor as the configuration in which the oscillation frequency changes according to the change in the capacitance value of the gas sensor. Since the configuration can be automatically switched to the changing configuration, measurement of gas concentration in a wide range can be automatically performed by using a single gas concentration detection device. In addition, since the gas concentration can be measured in a highly reliable portion over the entire measurement range, there are many remarkable effects such as high-precision measurement.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるガス濃度検出装置の一実施例を示
す回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a gas concentration detecting device according to the present invention.

【図2】図1のガス濃度検出装置の計測動作を制御する
アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of an algorithm for controlling a measurement operation of the gas concentration detection device in FIG. 1;

【図3】ガス濃度検出装置に使用されるガスセンサの電
気的特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing electrical characteristics of a gas sensor used in a gas concentration detection device.

【図4】従来のガス濃度検出装置の一例を示す回路構成
図である。
FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing an example of a conventional gas concentration detection device.

【図5】従来のガス濃度検出装置の他の例を示す回路構
成図である。
FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing another example of a conventional gas concentration detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 CR発振回路 11、12 シュミットインバータ 20 マイクロコンピュータ 21 カウンタ部 22 記憶部 23 演算処理部 24 制御ポート GS ガスセンサ X、Y、Z アナログスイッチ Reference Signs List 10 CR oscillation circuit 11, 12 Schmitt inverter 20 Microcomputer 21 Counter unit 22 Storage unit 23 Operation processing unit 24 Control port GS Gas sensor X, Y, Z Analog switch

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ガス濃度に応じて静電容量成分と電気抵
抗成分が変化する電気的特性を有するガスセンサと、該
ガスセンサを発振周波数決定用素子として含むCR発振
回路と、該CR発振回路を、前記ガスセンサの静電容量
値の変化に応じて発振周波数が変化する回路構成と前記
ガスセンサの電気抵抗値の変化に応じて発振周波数が変
化する回路構成とに切り換え接続するためのスイッチン
グ手段と、前記CR発振回路からの発振出力の周波数を
検出してガス濃度に変換すると共に、前記スイッチング
手段の切り換え動作を制御する演算制御手段とを具備
し、該演算制御手段により前記スイッチング手段の切り
換え動作を自動的に制御し、前記ガスセンサの静電容量
特性と電気抵抗特性を利用してガス濃度を広範囲にわた
って計測できるようにしたことを特徴とするガス濃度検
出装置。
1. A gas sensor having an electric characteristic in which a capacitance component and an electric resistance component change according to a gas concentration, a CR oscillation circuit including the gas sensor as an oscillation frequency determining element, and the CR oscillation circuit. Switching means for switching between a circuit configuration in which the oscillation frequency changes in accordance with a change in the capacitance value of the gas sensor and a circuit configuration in which the oscillation frequency changes in accordance with a change in the electric resistance value of the gas sensor; and Operation control means for detecting the frequency of the oscillation output from the CR oscillation circuit to convert the frequency into a gas concentration and controlling the switching operation of the switching means, wherein the operation control means automatically performs the switching operation of the switching means. So that the gas concentration can be measured over a wide range using the capacitance characteristics and electric resistance characteristics of the gas sensor. A gas concentration detecting device, characterized in that:
【請求項2】 前記CR発振回路が、2つのC−MOS
型のシュミットインバータと、インバータの帰還回路に
挿入された抵抗素子と、同じくインバータの入力側に接
続された前記ガスセンサと静電容量素子との直列回路と
から構成されていることを特徴とする請求項1のガス濃
度検出装置。
2. The method according to claim 1, wherein the CR oscillation circuit comprises two C-MOSs.
A Schmitt inverter of a type, a resistance element inserted in a feedback circuit of the inverter, and a series circuit of the gas sensor and the capacitance element also connected to the input side of the inverter. Item 7. The gas concentration detection device according to Item 1.
【請求項3】 前記CR発振回路が、C−MOS型のシ
ュミットインバータと、インバータの帰還回路に挿入さ
れた前記ガスセンサと、同じくインバータの入力側に接
続された静電容量素子とから構成されていることを特徴
とする請求項1のガス濃度検出装置。
3. The CR oscillation circuit includes a C-MOS type Schmitt inverter, the gas sensor inserted in a feedback circuit of the inverter, and a capacitance element also connected to an input side of the inverter. The gas concentration detection device according to claim 1, wherein
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