JP3364543B2 - センサ回路 - Google Patents
センサ回路Info
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Description
応じて抵抗値が変化する熱線型半導体ガスセンサに抵抗
体を直列に接続してなる直列回路と、前記直列回路に電
力を供給する直流可変電源とを備え、前記熱線型半導体
ガスセンサの抵抗値の変化を電圧で検出するセンサ回路
に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、この種のセンサ回路としては、図
6に示すように、対象ガス、例えば、メタンガス等のハ
イドロカーボン(HC)の検知状態に応じて抵抗値が変
化する熱線型半導体ガスセンサ1に抵抗体2を直列に接
続してなる直列回路3と、前記直列回路3に電力を供給
する直流可変電源6とを備え、前記直列回路3と、同じ
く直列に接続された二つの抵抗体RA,RBとで抵抗ブリ
ッジ回路を構成して、その中点から前記センサ1の抵抗
値の変化を電圧で検出するように構成したものがあり、
前記直流可変電源6を、例えばバッテリ回路のような直
流電源回路6aと、トランジスタ6bとオペアンプ6c
とツェナーダイオード6dでなる電圧調節回路8を備え
てなるドロッパー式の電源で構成していた。つまり、前
記直流可変電源6は、ツェナー電圧で決定される基準電
圧を維持するように動作するのである。 【0003】ここに、上述の熱線型半導体ガスセンサ1
は、図5に示すように、白金もしくは白金合金線である
線状抵抗体でコイル1aを形成し、コイル1aの周部に
金属酸化物半導体を配設した構成のガス感応部1bと、
ガス感応部1bの外部に線状抵抗体の両端側部位を延出
させたリード線部1cを備えた2端子型構成とすること
により、加熱体とセンサ電極を兼用させてガス感応部1
bを小型化し、以てその消費電力を低減して電池駆動で
きるように構成されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上述のセンサ回路にお
ける消費電力をさらに低減するために、例えば、バッテ
リ駆動した場合にあってはその寿命をさらに延ばすため
に、前記直列回路3における前記抵抗体2での消費電力
を低減すべくその抵抗値を小さくすることが考えられ
る。しかしながら、熱線型半導体ガスセンサは、対象ガ
スに触れると抵抗値が低くなる特性を有するために、一
定電圧下では前記直列回路3への電流値が大きくなり、
熱線型半導体ガスセンサ1自体での消費電力が増大する
結果、センサ温度が高くなり熱線型半導体ガスセンサ1
自体の寿命が短くなるばかりか、センサ温度が変化する
と対象ガスについての検出感度が変化して正確な検出が
できなくなるおそれがあるという問題点があった。そし
て、前記直列回路3における前記抵抗体2の抵抗値を小
さくするほどその傾向が顕著になるため、前記抵抗体2
での消費電力の低減を図ることは困難であった。例え
ば、図7に示すように、対象ガスが存在しない雰囲気中
で抵抗値が約10Ω、対象ガス雰囲気中で約5Ωとなる
熱線型半導体ガスセンサを使用する場合に、対象ガスが
存在しない雰囲気中での熱線型半導体ガスセンサ自体の
消費電力を150mWに制限するように前記直列回路3
への印加電圧及び抵抗体2の抵抗値を決定すると、対象
ガス雰囲気中での熱線型半導体ガスセンサ1自体の消費
電力は、抵抗値が小さい程大きくなるのである。本発明
の目的は、熱線型半導体ガスセンサ自体の感度変化と消
費電力の増大を引き起こすことなく、熱線型半導体ガス
センサと直列に接続された抵抗体における消費電力を低
減できる経済性の高いセンサ回路を提供することにあ
る。 【0005】 【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明によるセンサ回路の特徴構成は、抵抗体の両端
電圧を増幅する電圧増幅器を設け、前記電圧増幅器の出
力に基づいて前記直流可変電源の出力電圧を調節するよ
うに構成してある点にある。 【0006】 【作用】上述の特徴構成を備えたセンサ回路の一例を、
図1及び図6に基づいて説明する。図1において、直列
回路への流入電流をI、直列回路の抵抗体2の抵抗値を
R1Aとし、増幅回路を構成する抵抗の抵抗値をそれぞれ
R2 ,R3、センサにかかる電圧をVS,抵抗体2、R3
R2にかかる電圧をそれぞれVB,VC,抵抗体RA,RB
でなる直列回路にかかる電圧をVAとし、図6における
従来のセンサ回路の抵抗体2の抵抗値をR1とする。
今、電圧増幅器7の増幅率を100、即ち、 【数1】R2=99・R3 とし、 【数2】R1=100・R1A とする。つまり、従来の回路における直列回路の抵抗体
の抵抗値の1/100の値に設定するのである。電圧増
幅器7を構成するオペアンプ7aの反転入力端子と非反
転入力端子の入力電圧差はゼロとなるのであるから 【数3】VB=VC が成立する。数1、数3より 【数4】VD=99・VC=99・VB となる。 【数5】VB=I・R1A であるから、数4は、 【数6】VD=99・I・R1A となる。 【数7】VA=VD+VC+VS であるから、数7を、数2、数3、数6を用いて変形し
て、 【数8】 VA=VD+VB+VS =99・I・R1A+I・R1A+VS =100・I・R1A+VS となる。数8によれば、図6に示した従来のセンサ回路
における抵抗体の抵抗値R1と100・R1Aとが対応す
ることから、抵抗R3に流れる電流を無視すれば(際に
極めて僅かである)、両回路の動作は等しいと考えられ
る。即ち、抵抗体2の抵抗値を1/100に設定できる
のであるからこの抵抗体で消費される電圧、電力も1/
100となるのである。上述の説明では、電圧増幅器7
の増幅率を100に設定したために、抵抗体2の抵抗値
を1/100とできるものであり、電圧増幅器7の増幅
率を適宜設定すれば、所望の抵抗値が得られることにな
る。 【0007】 【発明の効果】従って、熱線型半導体ガスセンサ自体の
感度変化と消費電力の増大を引き起こすことなく、熱線
型半導体ガスセンサと直列に接続された抵抗体における
消費電力を大幅に低減できる経済性の高いセンサ回路を
提供することができるようになった。 【0008】 【実施例】以下に実施例を説明する。図1に示すよう
に、センサ回路は、対象ガスの検知状態に応じて抵抗値
が変化する熱線型半導体ガスセンサ1に抵抗体2を直列
に接続してなる直列回路3と、前記直列回路3に電圧を
印加する直流可変電源6とを備え、前記直列回路3と、
同じく直列に接続された二つの抵抗体RA,RBとでブリ
ッジ回路を構成して、その中点から前記センサ1の抵抗
値の変化を電圧で検出するように構成してある。前記直
流可変電源6は、バッテリ回路でなる直流電源回路6a
と、トランジスタ6bとオペアンプ6cと基準電圧設定
用のツェナーダイオード6dでなる電圧調節回路8を備
えてなるドロッパー式の電源で構成してある。前記抵抗
体2には、その両端電圧を増幅するオペアンプ7aを用
いた電圧増幅器7を接続してあり、前記電圧増幅器7の
出力を前記電圧調節回路8のオペアンプ6cに接続して
ある。前記電圧増幅器7は、R2 =99・R3となるよ
うに抵抗R2,R3 の値を設定して構成し、以て増幅率
が100となるように設定して、前記オペアンプ6c
は、前記電圧増幅器7の出力と前記ツェナーダイオード
6dの降伏電圧とが等しくなるように前記トランジスタ
6bのベース電圧を調節することにより、前記直列回路
3に一定電圧を印加する。即ち、上述の作用の項で説明
したように、半導体ガスセンサ自体の感度変化と消費電
力の増大を引き起こすことなく、半導体ガスセンサと直
列に接続された抵抗体における消費電力を低減できるの
である。 【0009】ここに、熱線型半導体ガスセンサを用いて
あり、図5に示すように、コイル状に成型された白金も
しくは白金合金線の線状抵抗体(熱線と記す)1aの周
部に金属酸化物半導体(SnO2,In2O3,ZnO
等)を塗布・一体化してガス感応部1bを構成するとと
もに、ガス感応部1bの外部に熱線1aの両端側部位を
延出させてリード線部1cを設けてある。実際の使用に
際し、一対のリード線部1cの両端が各別にステムに接
続されて使用される。 【0010】以下に別実施例を説明する。先の実施例で
説明した電圧増幅器7における増幅率は例示であり、そ
の値は適宜設定できるものであり、その値により抵抗体
2の抵抗値を設定すればよい。例えば、図6に示す従来
の回路における抵抗体2において、図7に示すように、
抵抗体2の抵抗値を5.6kΩに設定して直列回路3に
1.9Vを印加するものであれば、図1に示す電圧増幅
器7における増幅率を10とすることにより、抵抗体2
の抵抗値を1/10、即ち、560Ωにすることができ
る。先の実施例では、直流電源回路6aをバッテリ回路
で構成するものを説明したが、直流電源回路6aとして
はバッテリ回路に限定するものでなく、交流電圧を整流
する整流回路と、整流回路を通過した脈流を平滑する平
滑回路を備えた直流電源回路等、任意の直流電源を用い
ることができる。 【0011】先の実施例では、直流可変電源6における
電圧調節回路8を、トランジスタ6bとオペアンプ6c
と基準電圧設定用のツェナーダイオード6dで構成した
ものを説明したが、これに限定するものではなく、図2
に示すように、三端子レギュレータで構成し、そのグラ
ンド端子と電圧増幅器7の出力端子を接続するものであ
ってもよい。 【0012】先の実施例で説明した電圧増幅器7の電源
は、いずれも直流可変電源6の出力電圧よりも高い値の
電源から電力を供給する必要があるが、図3に示すよう
に、前記抵抗体2の両端電圧を抵抗分圧して電圧増幅器
7を構成すれば、電圧増幅器7の電源に直流可変電源6
を用いることができる。 【0013】先の実施例では、電圧増幅器7の出力端子
と電圧調節回路8のオペアンプ6cの非反転入力端子と
を接続するものを説明したが、図4に示すように、電圧
増幅器7の出力電圧分だけオペアンプ6cの基準電圧を
下げることにより同じ効果が得られる。 【0014】先の実施例ではドロッパー方式の電源につ
いて説明したが、同様の原理によりスイッチング方式の
電源回路についても同じ効果が得られる。先の実施例で
は6b(8)にPNP型のバイポーラトランジスタを用
いているが、このかわりにNPNバイポーラトランジス
タもしくは電界効果トランジスタ(FET)を用いて回
路を設計することもできる。先の実施例では基準電源に
ツェナーダイオードを用いているが、このかわりに他の
原理(例えばバンドキャップリファレンス等)による基
準電圧ICを用いることもできる。 【0015】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 対象ガスの検知状態に応じて抵抗値が
変化する熱線型半導体ガスセンサ(1)に抵抗体(2)
を直列に接続してなる直列回路(3)と、前記直列回路
(3)に電力を供給する直流可変電源(6)とを備え、
前記熱線型半導体ガスセンサ(1)の抵抗値の変化を電
圧で検出するセンサ回路であって、 前記抵抗体(2)の両端電圧を増幅する電圧増幅器
(7)を設け、 前記電圧増幅器(7)の出力に基づいて前記直流可変電
源(6)の出力電圧を調節するように構成してあるセン
サ回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28160694A JP3364543B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28160694A JP3364543B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | センサ回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08145929A JPH08145929A (ja) | 1996-06-07 |
JP3364543B2 true JP3364543B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=17641489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28160694A Expired - Lifetime JP3364543B2 (ja) | 1994-11-16 | 1994-11-16 | センサ回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3364543B2 (ja) |
-
1994
- 1994-11-16 JP JP28160694A patent/JP3364543B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08145929A (ja) | 1996-06-07 |
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