JP3134387B2 - 酸素濃度検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガルバニ電池式酸素セ
ンサを利用して酸素濃度を測定する酸素濃度検知装置に
関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】室内でストーブなどを使用
する場合にはときどき換気する必要があるが、このとき
室内の酸素濃度が分かれば、換気が必要かどうかを正確
に判断できるので非常に便利である。実際に、ガルバニ
電池式酸素センサを用いた酸素濃度検知装置も実用化さ
れている。

【０００３】従来のガルバニ電池式酸素センサを用いた
酸素濃度検知装置は、酸素濃度の測定を行なっているの
みであった。

【０００４】酸素濃度を測定する必要があるのは、冬の
ストーブを使用するときだけであり、装置を使用しない
期間が長く、無駄であった。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は、ガルバニ式酸素センサ
の出力から酸素濃度データとは異なるデータを得て、酸
素濃度検知装置の有効利用を計ることである。

【０００６】

【発明の要点】本発明の要点は、ガルバニ電池式酸素セ
ンサの出力から酸素濃度データ、気圧データを得て、酸
素濃度データと気圧データとの少なくとも１つを表示す
ることである。また、気圧データから一定時間後の天気
予報データを得て、その天気予報データを表示すること
である。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。この実施例は、電子時計に酸素濃度検知装置
を組み込んだものである。

【０００８】図１は、実施例の酸素濃度検知装置の回路
構成図である。同図において、発振器１で生成される基
準クロック信号は、分周回路２で所定周波数に分周され
て時刻計数回路３に出力される。時刻計数回路３は、分
周回路２からの計時信号を計数して時刻及び日付データ
を得て、その時刻及び日付データをＣＰＵ４に出力す
る。また、時刻計数回路３から１分周期の分キャリー信
号がＣＰＵ４に出力されている。

【０００９】酸素センサ５は、例えばガルバニ電池式酸
素センサからなり空気中の酸素濃度に比例した電圧を出
力する。酸素センサ５の出力電圧は、増幅回路６で増幅
された後、Ａ／Ｄ変換回路７でディジタル値に変換され
ＣＰＵ４に出力される。なお、増幅回路６、Ａ／Ｄ変換
回路７は、ＣＰＵ４から１分間隔で出力される測定信号
により駆動される。

【００１０】ＣＰＵ４は、回路全体を制御する中央処理
部であり、時刻計数回路３で計数される時刻データ及び
酸素センサ５で検出される酸素濃度データ等をＲＡＭ８
に格納すると共に、表示駆動回路９を駆動させてそれら
のデータを表示部１０に表示させる。

【００１１】図２は、ＲＡＭ８のレジスタの構成を示す
図である。同図において、測定酸素濃度記憶部Ｘは酸素
センサ５で検出される測定酸素濃度データを記憶するレ
ジスタであり、基準酸素濃度記憶部Ｙは基準となる酸素
濃度データを記憶するレジスタである。酸素濃度レベル
記憶部Ｚは、測定酸素濃度が基準酸素濃度から何パーセ
ント低いレベルにあるかを示すレベルデータを記憶する
レジスタである。

【００１２】初期高度記憶部Ｌはユーザによりプリセッ
トされる高度データを記憶するレジスタであり、初期気
圧記憶部Ｒはそのときの気圧データを記憶するレジスタ
である。現在の気圧記憶部Ｐは測定酸素濃度データから
得られる気圧データを記憶するレジスタであり、現在の
高度記憶部Ｈは現在地点の高度データを記憶するレジス
タである。

【００１３】平均気圧記憶部Ｖは、過去２４時間の平均
気圧を記憶するレジスタであり、差記憶部Ｓは現在の気
圧データと過去２４時間の平均気圧データとの差データ
を記憶するレジスタである。

【００１４】天気予報データ記憶部Ｗは、差記憶部Ｓの
差データから予測した一定間後の天気を示す天気予報デ
ータを記憶するレジスタである。なお、天気予報データ
記憶部Ｗに記憶される「０」から「３」の天気予報デー
タは、天気予報データ「０」が「晴れの良い天気にな
る」予報を示し、天気予報データ「１」が「天気は良く
なっていく」、天気予報データ「２」が「天気がぐずつ
いてくる」、天気予報データ「３」が「雨又雪の悪い天
気になる」予報をそれぞれ示す。

【００１５】気圧記憶部Ｍ（０）〜Ｍ（23) は、０時か
ら２３時の毎正時に測定される気圧を記憶するレジスタ
である。また、フラグＮは高度を表示するか、気圧を表
示するかを識別するフラグであり、高度を表示するとき
「１」が、気圧を表示するとき「０」が設定される。フ
ラグＣＦは初期高度設定モードとその他のモードとを識
別する為のフラグであり、初期高度設定モードのとき
「１」が、その他のモードのとき「０」が設定される。

【００１６】次に図３は、表示部１０の構成を示す図で
ある。表示部１０上部には１０個の表示体からなる酸素
濃度表示部１０ａが設けられおり、１０個の表示体は測
定酸素濃度が基準値より１％低くなる毎に順次点灯する
ようになっている。

【００１７】表示部１１中央の高度・気圧表示部１０ｂ
は、測定酸素濃度データから得られる高度、気圧データ
を表示する。また、その下部の時刻表示部１０ｃは、現
在時刻データを表示する。

【００１８】表示部１０右側の天気予報表示部１０ｄ
は、「晴」、「曇」、「雨」の３種類のマークからな
り、天気予報データに基づいてそれらのマークが選択的
に点灯表示され一定時間後の天気が予報される。

【００１９】次に以上のような構成の実施例の動作を、
図４のフローチャートを参照して説明する。先ず、図４
のステップＳ１で分キャリー信号が発生したか否かを判
別する。分キャリー信号が発生しているときは、１分毎
の酸素濃度の測定タイミングであるので、ステップＳ２
で増幅回路６及びＡ／Ｄ変換回路７を駆動させ酸素セン
サ５で検出される酸素濃度を測定し、測定データを測定
酸素濃度記憶部Ｘに格納する。さらに、ステップＳ３で
そのときの酸素濃度レベルを算出する。

【００２０】図５は、上記ステップＳ３の酸素濃度レベ
ル算出処理のより詳細なフローチャートである。以下の
説明では、Ｘ、Ｙは、測定酸素濃度記憶部Ｘ、基準酸素
濃度記憶部Ｙ又はそれらの記憶部に記憶されるデータを
指すものとする。

【００２１】図５のステップＳ２１で測定酸素濃度デー
タＸが基準酸素濃度データＹより小さいか否かを判別す
る。測定酸素濃度データＸが基準酸素濃度データＹより
小さくないとき、すなわちＸ≧Ｙのときには、ステップ
Ｓ２２に進み酸素濃度レベル記憶部Ｚにレベルデータと
して「０」を設定する。この状態は、測定した酸素濃度
データＸが基準酸素濃度データＹと等しいか、又は大き
い場合であり、酸素濃度表示部１０ａの１０個の表示体
を全て消灯して酸素濃度が基準値以上あることを明示す
る。

【００２２】ステップＳ２１の判別がＹＥＳのときに
は、ステップＳ２３に進み測定酸素濃度データＸが、基
準値Ｙ未満で、基準値Ｙの９９％以上（Ｙ＞Ｘ≧Ｙ・99
/100）の範囲にあるか否かを判別する。測定酸素濃度デ
ータＸが上記の範囲にあるときには、ステップＳ２４に
進み酸素濃度レベル記憶部Ｚにレベルデータとして
「１」を設定する。この状態は、今回測定した酸素濃度
が基準酸素濃度より最大で１％低い場合であり、酸素濃
度表示部１０ａの表示体が１個点灯して酸素濃度が基準
値より１％低いことが明示される。

【００２３】ステップＳ２３の判別がＮＯであれば、ス
テップＳ２５に進み測定酸素濃度データＸが、Ｙ・99/1
00＞Ｘ≧Ｙ・98/100の範囲にあるか否かを判別する。測
定酸素濃度データＸが上記の範囲にあるときには、ステ
ップＳ２６で酸素濃度レベル記憶部Ｚにレベルデータと
して「２」を設定する。この状態は、今回測定した酸素
濃度データＸが基準酸素濃度より１％〜２％低い場合で
あり、酸素濃度表示部１０ａの表示体が２個点灯して酸
素濃度が２％低いことが明示される。

【００２４】ステップＳ２５の判別がＮＯであれば、以
下同様に測定酸素濃度データＸが基準酸素濃度データＹ
より２％〜３％低い範囲、３％〜４％低い範囲・・・に
あるか否を順に判別し、それぞれの判別結果に基づいて
酸素濃度レベル記憶部Ｚに対応する数値を設定する。そ
して、ステップＳ２７で測定酸素濃度データＸが、Ｙ・
92・100 ＞Ｘ≧Ｙ・91/100の範囲にあるか否かを判別
し、その範囲にあるときにはステップＳ２８で酸素濃度
レベル記憶部Ｚにレベルデータとして「９」を設定す
る。この状態は、今回測定した酸素濃度データＸが基準
酸素濃度より８％から９％低い場合であり、酸素濃度表
示部１０ａの表示体が９個点灯して酸素濃度が基準値よ
り９％低いことが明示される。

【００２５】ステップＳ２７の判別がＮＯであれば、ス
テップＳ２９で酸素濃度レベル記憶部Ｚにレベルデータ
として「１０」を設定する。この状態は、今回測定した
酸素濃度が基準値より９％以上低い場合であり、酸素濃
度表示部１０ａの１０個の表示体が全て点灯して酸素濃
度が基準値より９％以上低いことが明示される。

【００２６】酸素濃度レベル算出処理が終了したなら、
図４のステップＳ４でそのときの酸素濃度データＸから
気圧を算出し、その気圧データを気圧記憶部Ｐに格納す
る。酸素濃度と気圧との間には相関関係があり、酸素濃
度が分かればそのときの気圧を求めることができる。

【００２７】例えば、後述する初期高度設定モードにお
いて初期高度をプリセットした地点の初期気圧と、初期
地点の酸素センサの出力電圧が分かっているとすると、
任意地点の気圧Ｐは次式から求めることができる。

【００２８】Ｐ＝初期気圧×測定地点での出力電圧÷初
期地点での出力電圧 また、この気圧データから測定地点の高度を算出するこ
とができるので、ステップＳ５で上記の気圧データから
その地点の高度を算出し、算出した高度データを高度記
憶部Ｈに格納する。

【００２９】気圧及び高度を算出したなら、次のステッ
プＳ６で現在時刻が正時か否かを判別する。現在時刻が
正時であれば、ステップＳ７の天気予報処理を実行す
る。図６は、上記ステップＳ７の天気予報処理の詳細な
フローチャートである。

【００３０】先ず、図６のステップＳ３１でＲＡＭ８の
Ｍ（０）〜Ｍ(23)に記憶されている過去２４時間の気圧
データから平均気圧を算出し、算出した平均気圧データ
を平均気圧記憶部Ｖに格納する。次に、ステップＳ３２
で気圧記憶部Ｐに記憶されている測定気圧Ｐと平均気圧
Ｖとの差データ、すなわち今回測定した気圧の過去２４
時間の平均気圧に対する気圧変化量を求め、その気圧変
化量を差記憶部Ｓに格納する。

【００３１】そして、ステップＳ３３でその差データＳ
が３ｍｂより大きいか否かを判別する。差データＳが３
ｍｂより大きいときには、「晴のよい天気になる」確率
が高いので、ステップＳ３４で天気予報データ記憶部Ｗ
に「晴」を示す天気予報データの「０」をセットする。

【００３２】ステップＳ３３の判別がＮＯであれば、次
にステップＳ３５で差データが、３ｍｂ以下で、０ｍｂ
以上か否かを判別する。差データＳが上記の範囲にある
ときには、「天気が良くなっていく」確率が高いので、
ステップＳ３６で天気予報データ記憶部Ｗに「晴曇」を
示す天気予報データの「１」をセットする。

【００３３】ステップＳ３５の判別がＮＯであれば、次
にステップＳ３７で差データＳが０ｍｂ未満で、−３ｍ
ｂ以上か否かを判別する。差データＳが上記の範囲にあ
るときには、「天気がぐずついてくる」確率が高いの
で、ステップＳ３８で天気予報データ記憶部Ｗに「雨
曇」を示す天気予報データの「２」をセットする。

【００３４】ステップＳ３７の判別がＮＯであれば、差
データＳが−３ｍｂ未満のときであり、この場合には
「雨又は雪となる」確率が高いので、ステップＳ３９で
天気予報データ記憶部Ｗに「雨」を示す天気予報データ
の「３」をセットする。

【００３５】以上のようにして天気予報処理を終了した
なら、図４に戻りステップＳ８で正時に測定された気圧
データを気圧記憶部Ｍ（ｔ）の現在時刻に該当する記憶
部に格納する。

【００３６】その後、ステップＳ９で週キャリー信号が
発生したか否かを判別する。週キャリー信号が発生した
場合には、１週毎の基準酸素濃度の補正タイミングであ
り、ステップＳ１０で今回の測定値を測定酸素濃度記憶
部Ｘに格納し、さらにステップＳ１１で今回の測定値を
基準値として基準酸素濃度記憶部Ｙに格納する。これら
の処理により１週間毎に酸素濃度の測定値が基準値とし
て取り込まれ、酸素センサ５の出力電圧の経時変化が補
正される。

【００３７】さらに、ステップＳ１２の表示処理でその
ときの表示モードに対応した表示を行う。図７は、上記
表示処理の詳細なフローチャートである。先ず、図７の
ステップＳ４１で現在時刻を時刻表示部１０ｃに表示す
る。次にステップＳ４２で天気予報データ記憶部Ｗの天
気予報データに基づいて天気予報表示部１０ｄの
「晴」、「曇」、「雨」の中の該当する表示体を点灯さ
せる。

【００３８】図８は、気圧変化と天気との関係を示す図
である。図８に示すように気圧変化量（測定気圧Ｐと過
去２４時間の平均気圧Ｖとの差）が３ｍｂを超えるとき
には、晴れの良い天気となる確率が高いので、天気予報
データ記憶部Ｗには天気予報データとして「０」がセッ
トされる。

【００３９】天気予報データが「０」のときは、天気予
報表示処理（図７、Ｓ４２）で天気予報表示部１０ｄの
「晴」のマークの表示体が点灯表示される。同様に、気
圧変化量が３ｍｂ以下で、０ｍｂ以上のときには、天気
が良くなっていく確率が高いので、天気予報データとし
て「１」がセットされる。

【００４０】天気予報データが「１」のときには、天気
予報表示処理（図７、Ｓ４２）で天気予報表示部１０ｄ
の「晴」と「曇」のマークの表示体が両方とも点灯表示
される。

【００４１】また、気圧変化量が０ｍｂ未満で、−３ｍ
ｂ以上のときには、天気がぐずついてくる確率が高いの
で、天気予報データ記憶部Ｗには天気予報データとして
「２」がセットされる。

【００４２】天気予報データが「２」のときには、天気
予報表示処理（図７、Ｓ４２）で天気予報表示部１０ｄ
の「曇」のマークの表示体が点灯表示される。さらに、
気圧変化量が−３ｍｂ未満のときには、雨又は雪の悪い
天気となる確率が高いので、天気予報データ記憶部Ｗに
は天気予報データとして「３」がセットされる。

【００４３】天気予報データが「３」のときには、天気
予報表示処理（図７、Ｓ４２）で天気予報表示部１０ｄ
の「曇」と「雨」のマークの表示体が両方とも点灯表示
される。

【００４４】このように酸素センサ５で検出される酸素
濃度から気圧を求め、さらに測定気圧と過去２４時間の
平均気圧とから気圧変化量を求め、その気圧変化量から
一定時間後の天気を予報することができる。

【００４５】天気予報表示処理が終了したなら、図７の
ステップＳ４３でフラグＣＦが「０」か否かを判別す
る。ＣＦ＝０であれば、さらにステップＳ４４でフラグ
Ｎが「０」か否かを判別する。

【００４６】ＣＦ＝０、かつＮ＝１であれば高度表示モ
ードであり、この場合には、ステップＳ４５に進み高度
記憶部Ｈの現在高度データを高度・気圧表示部１０ｂに
表示する。また、ＣＦ＝０、かつＮ＝０であれば気圧表
示モードであり、この場合には、ステップＳ４５に進み
気圧記憶部Ｐの現在気圧データを高度・気圧表示部１０
ｂに表示する。

【００４７】ステップＳ４３の判別でフラグＣＦが
「１」であれば初期高度設定モードであり、この場合に
は、ステップＳ４７で初期高度記憶部Ｌにプリセットさ
れている初期高度データを高度・気圧表示部１０ｂに表
示する。なお、初期高度の設定については後述するキー
処理において述べる。

【００４８】図４に戻り、ステップＳ１の判別で分キャ
リー信号が発生していないときには、ステップＳ１３に
進みキー入力が有ったか否かを判別する。キー入力が有
ったときには、ステップＳ１４のキー処理を実行する。

【００４９】図９は、上記キー処理の詳細なフローチャ
ートである。先ず、図９のステップＳ５１でＳＭキーの
操作か否かを判別する。操作されたのがＳＭキーであれ
ば、次のステップＳ５２でフラグＣＦが「０」か否かを
判別する。ＣＦ＝０で初期高度設定モード以外のモード
であれば、次のステップＳ５３でフラグＮを反転させ
る。

【００５０】すなわち、ＳＭキーを操作してＮ＝０の気
圧表示モードとＮ＝１の高度表示モードとを交互に切り
換えることができる。ステップＳ５１の判別で操作され
たのがＳＭキーでなければ、ステップＳ５４に進みＳＣ
キーの操作か否かを判別する。操作されたのがＳＣキー
であれば、ステップＳ５５でフラグＣＦが「０」か否か
を判別する。ＣＦ＝０であれば、ステップＳ５６でフラ
グＣＦに「１」をセットし初期高度設定モードに切り換
える。また、ステップＳ５５の判別でＣＦ＝１であれ
ば、ステップＳ５７で初期高度が入力された地点の気圧
データを初期気圧記憶部Ｒにセットし、ステップＳ５８
でフラグＣＦに「０」をセットする。

【００５１】すなわち、ＳＣキーを操作することで気
圧、高度の測定モードから初期高度設定モードへ、ある
はその逆にモードを切り換えることができる。ここで初
期高度設定モードとは、装置が使用される現在地点（初
期地点）の高度をユーザがプリセットするモードであ
り、高度が分かっている地点の高度データを入力し、そ
の地点の気圧データを初期気圧として取り込むことで、
気圧変化などにより生じる高度データの誤差を補正する
ことができる。

【００５２】ステップＳ５４の判別で操作されたのがＳ
Ｃキーでなければ、ステップＳ５９に進みＳＡキーの操
作か否かを判別する。操作されたのがＳＡキーであれ
ば、次のステップＳ６０でフラグＣＦが「１」か否かを
判別する。ＣＦ＝１の初期高度設定モードでＳＡキーが
操作されたときには、ステップＳ６１で初期高度記憶部
Ｌの高度データに１ｍを加算する。

【００５３】ステップＳ５９の判別で操作されたのがＳ
Ａキーでなければ、ステップＳ６２に進みＳＢキーの操
作か否かを判別する。操作されたのがＳＢキーであれ
ば、次のステップＳ６３でフラグＣＦが「１」か否かを
判別する。ＣＦ＝１の初期高度設定モードでＳＢキーが
操作されたときには、ステップＳ６４で初期高度記憶部
Ｌの高度データから１ｍを減算する。

【００５４】すなわち、ＣＦ＝１の初期高度設定モード
においては、ＳＡキー及びＳＢキーを操作して高度デー
タを１ｍ単位で加算又は減算して初期高度データを修正
することができる。これにより、初期地点の正しい高度
をプリセットできるので、気圧変化などによる高度デー
タの誤差を補正することができる。

【００５５】なお、ステップＳ６２の判別で操作された
のがＳＢキーでなければ、上記のキー以外の他のキーが
操作された場合であり、ステップＳ６５の他のキー処理
を実行する。

【００５６】以上のように上記実施例によれば、酸素セ
ンサ５の出力電圧から酸素濃度を求め、さらにその酸素
濃度から気圧及び高度を算出することで、任意地点の気
圧及び高度を表示することができる。さらに、現在の測
定気圧と過去の一定期間の気圧データの平均値との差を
求め、その差データに基づいて一定時間後の天気を予報
することができる。

【００５７】なお、一定時間後の天気を予報する方法
は、実施例に述べた過去の気圧データの平均値から求め
る方法に限らず他の方法でも実現できる。また、本発明
の酸素濃度検知装置は、電子時計に限らず、酸素濃度、
気圧等を測定する専用の装置でもよいし、他の電子機器
に組み込んでもよい。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、ガルバニ電池式酸素セ
ンサを利用して酸素濃度、気圧、高度等を測定できる多
機能の検知装置を実現できる。また、酸素センサの出力
から気圧データを求め将来の天気を予報することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の酸素濃度検知装置の回路構成図であ
る。

【図２】ＲＡＭのレジスタの構成図である。

【図３】表示部の構成図である。

【図４】実施例の動作を示すフローチャートである。

【図５】酸素濃度レベル算出処理のフローチャートであ
る。

【図６】天気用予報処理のフローチャートである。

【図７】表示処理のフローチャートである。

【図８】気圧変化量と天気の関係を示す図である。

【図９】キー処理のフローチャートである。

【符号の説明】

４ ＣＰＵ ５ 酸素センサ １０ 表示部 １０ａ 酸素濃度表示部 １０ｂ 高度・気圧表示部 １０ｄ 天気予報表示部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガルバニ電池式酸素センサと、 この酸素センサの出力から酸素濃度データを得る酸素濃
   度算出手段と、 前記酸素センサの出力から高度データを得る高度算出手
   段と、 少なくとも前記酸素濃度データと前記高度データとの１
   つを表示する表示手段とを備えることを特徴とする酸素
   濃度検知装置。
2. 【請求項２】 ガルバニ電池式酸素センサと、 この酸素センサの出力から酸素濃度データを得る酸素濃
   度算出手段と、 前記酸素センサの出力から気圧データを得る気圧算出手
   段と、 少なくとも前記酸素濃度データと前記気圧データとの１
   つを表示する表示手段とを備えることを特徴とする酸素
   濃度検知装置。
3. 【請求項３】 ガルバニ電池式酸素センサと、 この酸素センサの出力から酸素濃度データを得る酸素濃
   度算出手段と、 前記酸素センサの出力から気圧データを得る気圧算出手
   段と、 この気圧算出手段で得られる気圧データに基づいて所定
   時間後の天気予報データを得る天気予報手段と、 少なくともこの天気予報手段で得られる天気予報データ
   を表示する表示手段とを備えることを特徴とする酸素濃
   度検知装置。