JP3367930B2 - 制御システム - Google Patents

制御システム

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JP3367930B2
JP3367930B2 JP2000051636A JP2000051636A JP3367930B2 JP 3367930 B2 JP3367930 B2 JP 3367930B2 JP 2000051636 A JP2000051636 A JP 2000051636A JP 2000051636 A JP2000051636 A JP 2000051636A JP 3367930 B2 JP3367930 B2 JP 3367930B2
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00—Control of flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスセンサ素子を
用いて環境中のガスの濃度変化を検出し、自動車室内へ
の外気導入制御など各種の制御を行うガスセンサ素子を
用いた制御システムに関する。特に、各ガスセンサ素子
のセンサ抵抗値のバラツキや、温度や湿度など他の環境
によって生じるガスセンサ素子のセンサ抵抗値変化によ
る影響を軽減可能なガスセンサ素子を用いた制御システ
ムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＷＯ３薄膜を用いたり、鉛−
フタロシアニン、ＳｎＯ２を用いたガスセンサ素子な
ど、環境中のＮＯｘやＣＯ、ＨＣ（ハイドロカーボン）
など特定のガスの濃度変化によってそのセンサ抵抗値が
変化するために、このセンサ抵抗値の変化によって特定
のガス濃度変化を検出可能なガスセンサ素子が知られて
いる。また、このようなガスセンサ素子を用いて、例え
ば、自動車室内への外気導入のためのフラップを、外気
の汚染状況に応じて適宜開閉したり、喫煙による室内空
気の汚染を検知し、空気清浄機の制御を行うなど、制御
システムが知られている。
【０００３】このようなガスセンサ素子を用いた制御シ
ステムでは、センサ抵抗値の変化を電気信号として検出
するため、センサ抵抗値Ｒｓを持つガスセンサ素子と所
定の検出抵抗値Ｒｄを持つ検出抵抗とを直列に接続し
て、両端に所定の直流電圧を印加し、ガスセンサ素子と
検出抵抗とで分圧し、両者間の分圧電位を検出して、こ
れを用いて各種の処理を行うことが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガスセ
ンサ素子のセンサ抵抗値Ｒｓは、検出対象であるＮＯｘ
など特定のガス濃度のみならず、ガスセンサ素子の置か
れた環境、例えば、温度や湿度などによっても大きく影
響を受けることがある。このように温度や湿度などの環
境によって、センサ抵抗値Ｒｓが大きく変化すると、上
記したように、ガスセンサ素子と検出抵抗とで所定電圧
を分圧し、その電位変化を検知して、検出対象の特定ガ
スの濃度をセンシングしようとする場合に、ガスセンサ
素子のセンサ抵抗値Ｒｓと検出抵抗値Ｒｄとが大きく異
なることになる。それ故、分圧電位が所定電位近くある
いは接地電位近くに偏って、センサ抵抗値Ｒｓを、従っ
て特定ガスの濃度変化を正確に検出することができなく
なる。また、ガスセンサ素子の特性が完全に均一ではな
いため、同様なガスセンサ素子を用いても、センサ抵抗
値Ｒｓがばらついて出力に違いが生じることもある。
【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであって、ガスセンサ素子の特性のバラツキや、温
度、湿度などの環境の影響を軽減して、特定ガスの濃度
変化を正確に検出することができる、ガスセンサ素子を
用いた制御システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】しかして
その解決手段は、特定ガスの濃度変化によって、センサ
抵抗の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システ
ムであって、第１の電位状態と第２の電位状態とを有す
る繰り返し波形のパルス信号が入力されるパルス入力点
と、コンデンサと、上記パルス入力点に上記第１の電位
状態の信号が入力されている期間に、充電用抵抗器を介
して上記コンデンサに充電させる充電回路と、上記パル
ス入力点に上記第２の電位状態の信号が入力されている
期間に、放電用抵抗器を介して上記コンデンサを放電さ
せる放電回路と、を含み、上記充電回路の充電用抵抗器
及び放電回路の放電用抵抗器の少なくともいずれかは、
上記センサ抵抗値を有するガスセンサ素子を含み、上記
充電回路の充電電流及び上記放電回路の放電電流の少な
くともいずれかは、上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値
の変化に応じて変化し、上記制御システムはさらに、マ
イクロコンピュータを含む制御回路であって、上記コン
デンサの一端であって、上記ガスセンサ素子のセンサ抵
抗値の変化により、電位が変化する動作点の電位をＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路を備え、上記パルス入力点に
接続され、上記パルス信号を出力する制御回路と、を含
む制御システムである。
【０００７】本発明のガスセンサ素子を用いた制御シス
テムでは、パルス信号によってコンデンサに充電と放電
を行い、しかも、充電時の充電電流及び放電時の放電電
流の少なくともいずれかはガスセンサ素子のセンサ抵抗
値の変化に応じて変化する。つまり、パルス信号に応じ
て充放電を繰り返すことで、コンデンサの電圧変化は定
常的になり、しかも、その充電電圧（両端間の電圧）は
センサ抵抗値によって変化する。従って、ガスセンサ素
子が特定ガスを検知してそのセンサ抵抗値が変化する
と、コンデンサの充電電圧が変化する。このため、その
一端である動作点の電位が変化するので、これをＡ／Ｄ
変換したＡ／Ｄ変換値も特定ガスの濃度に応じて変化す
る。従って、このＡ／Ｄ変換値から特定ガスの濃度変化
を知ることができる。
【０００８】さらに、この制御システムでは、制御回路
から出力し、パルス入力点に入力されるパルス信号のデ
ューティ比や振幅（第１の電位と第２の電位の差）など
を変化させることでもコンデンサの充電電圧を変化させ
ることができる。従って、温度や湿度などの環境変化に
よって、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値が変化した場合
には、パルス信号のデューティ比などを適宜変化させる
ことで、動作点の電位やそのＡ／Ｄ変換値が大きく偏る
ことを防止し、適正な範囲にしておくことができるか
ら、このような場合でも特定ガス濃度の変化による動作
点電位の変化を確実に捉えることができるようになる。
同様に、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値（例えば所定の
温度及び湿度における標準ガス濃度環境下でのセンサ抵
抗値）などの特性がばらついていた場合にも、パルス信
号のデューティ比などを適宜変化させて動作点電位（Ａ
／Ｄ変換値）の偏りを防止し、適正な動作点電位の範囲
にしておくことで、特定ガス濃度の変化による動作点電
位の変化を捉えることができる。
【０００９】ここで、パルス信号としては、第１の電位
状態と第２の電位状態を有した繰り返し波形を有するも
のであれば良く、第１の電位及び第２の電位の関係は、
例えば、一方を＋５Ｖ、他方を０Ｖ（接地）とするよう
な片電圧の電位関係とするほか、一方を＋５Ｖ、他方を
−５Ｖとするような両電源の電位関係とすることもでき
る。さらに、動作点の電位を変化させるため、パルス信
号のデューティ比を変更するＰＷＭ（パルス幅変調）や
振幅変調をおこなう。
【００１０】また、充電回路はパルス入力点に入力され
た第１の電位状態の信号に応じて、コンデンサに充電さ
せうる回路であればいずれでも良く、また、放電回路は
パルス入力点に入力された第２の電位状態の信号に応じ
て、コンデンサを放電させうる回路であればいずれでも
良い。但し、充電回路の充電電流及び放電回路の放電電
流のすくなくともいずれかが、ガスセンサ素子のセンサ
抵抗値によって変化する回路構成である。例えば、抵抗
値Ｒｃの充電用抵抗器と静電容量Ｃのコンデンサとを直
列に接続して第１の時定数τ１＝ＣＲｃのＣＲ直列回路
とした充電回路や、抵抗値Ｒｄの放電用抵抗器と静電容
量Ｃのコンデンサとを直列に接続して第２の時定数τ２
＝ＣＲｄのＣＲ直列回路とした放電回路が挙げられる。
また、トランジスタ，ＦＥＴ、オペアンプ等の能動素子
を利用して、コンデンサにガスセンサ素子のセンサ抵抗
値や抵抗器の抵抗値に応じた電流を流して、コンデンサ
に充電し、あるいはコンデンサを放電させることもでき
る。
【００１１】充電回路において、コンデンサへの充電電
流は、パルス入力点からコンデンサへ流入するように構
成しても良いが、入力したパルス信号によって、スイッ
チング素子を駆動し、このスイッチング素子を介して別
途の電源からコンデンサに充電させることもできる。ま
た、放電回路において、コンデンサからの放電電流は、
コンデンサからパルス入力点に向かって流出させるよう
にしても良いが、入力したパルス信号によって、スイッ
チング素子を駆動し、スイッチング素子を介してコンデ
ンサを放電させることもできる。
【００１２】Ａ／Ｄ変換回路としては、コンデンサの一
端の電位を直接Ａ／Ｄ変換する回路構成としても良い
が、Ａ／Ｄ変換の前段にバッファ回路を含ませることも
できる。また、Ａ／Ｄ変換の前段に、入力するパルス信
号の周波数ｆｐより低いカットオフ周波数を持つ低域フ
ィルタ（ＬＰＦ）やパルス信号周波数近傍の周波数をカ
ットするバンド帯域消去フィルタ（ＢＥＦ）を含ませる
こともできる。特に、パルス信号の繰り返し周期Ｔｐを
十分小さくする、つまり周波数ｆｐを高くすることでリ
ップルが小さくなり、コンデンサの一端（動作点）の電
位はほぼ一定値となる。このため、動作点の電位を直接
Ａ／Ｄ変換しても、Ａ／Ｄ変換値が充放電による変動に
影響されなくなり、ＬＰＦなどが不要となるので好まし
い。即ち、前記パルス信号の周波数は、前記ガスセンサ
素子のセンサ抵抗値の変化範囲内において、前記動作点
の電位に生じる最大リップル値が、前記Ａ／Ｄ変換回路
の分解能よりも小さくなる周波数であり、前記Ａ／Ｄ変
換回路は、前記動作点の電位を直接Ａ／Ｄ変換する制御
システムとするのが好ましい。
【００１３】また、充電用抵抗器及び放電用抵抗器とし
ては、ガスセンサ素子以外に用いられる抵抗器として
は、一定の抵抗値を有する固定抵抗器を用いることがで
きる。また、可変抵抗器を用いることもできる。可変抵
抗器を用いると、抵抗値を適宜変化させることによっ
て、センサ抵抗値Ｒｓが数桁分など広い範囲にわたって
変化した場合にも対応することができるようになる。あ
るいは、各ガスセンサ素子の特定のバラツキを可変抵抗
器の抵抗値の調整で吸収することもできる。さらには、
上記特定ガスとは異なる別のガスに反応して抵抗値が変
化するなど、別の特性を有するガスセンサ素子を抵抗器
として用いることもできる。
【００１４】また、特定ガスの濃度変化によって、セン
サ抵抗の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御シス
テムであって、第１の電位状態と第２の電位状態とを有
する繰り返し波形のパルス信号が入力されるパルス入力
点と、コンデンサと、上記パルス入力点に上記第１の電
位状態の信号が入力されている期間に、充電用抵抗器を
介して第１の時定数で上記コンデンサに充電させる充電
回路と、上記パルス入力点に上記第２の電位状態の信号
が入力されている期間に、放電用抵抗器を介して第２の
時定数で上記コンデンサを放電させる放電回路と、を含
み、上記充電回路の充電用抵抗器及び放電回路の放電用
抵抗器の少なくともいずれかは、上記センサ抵抗値を有
するガスセンサ素子を含み、上記第１の時定数及び第２
の時定数の少なくともいずれかは、上記ガスセンサ素子
のセンサ抵抗値の変化に応じて変化し、上記制御システ
ムはさらに、マイクロコンピュータを含む制御回路であ
って、上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ
素子のセンサ抵抗値の変化により、電位が変化する動作
点の電位をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路を備え、上記
パルス入力点に接続され、上記パルス信号を出力する制
御回路と、を含む制御システムとするのが好ましい。
【００１５】本発明のガスセンサ素子を用いた制御シス
テムでは、上記と同様であるが、特に、パルス信号によ
ってコンデンサに充電と放電を行い、しかも、充電時の
時定数である第１の時定数あるいは放電時の時定数であ
る第２の時定数の少なくともいずれかはガスセンサ素子
のセンサ抵抗値の変化に応じて変化する。このため、パ
ルス信号に応じて充放電を繰り返すとコンデンサの電圧
変化は定常的になり、しかも、その充電電圧はセンサ抵
抗値によって変化する。従って、ガスセンサ素子が特定
ガスを検知してそのセンサ抵抗値が変化すると、コンデ
ンサの充電電圧が変化し、動作点の電位が変化するた
め、これをＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換値も特定ガスの濃
度に応じて変化する。従って、このＡ／Ｄ変換値から特
定ガスの濃度変化を知ることができる。
【００１６】本発明における充電回路はパルス入力点に
入力された第１の電位状態の信号に応じて、コンデンサ
に充電させうる回路であればいずれでも良く、また、放
電回路はパルス入力点に入力された第２の電位状態の信
号に応じて、コンデンサを放電させうる回路であればい
ずれでも良い。但し、充電回路の第１の時定数及び放電
回路の第２の時定数のすくなくともいずれかが、ガスセ
ンサ素子のセンサ抵抗値によって変化する回路構成であ
る。
【００１７】また、Ａ／Ｄ変換回路としては、動作点の
電位を直接Ａ／Ｄ変換しても良いが、前段にバッファ回
路を含めたり、パルス信号の周波数ｆｐより低いカット
オフ周波数を持つＬＰＦやパルス信号周波数近傍の周波
数をカットするＢＥＦを介在させてもよい。特に、パル
ス信号の繰り返し周期Ｔｐを上記第１の時定数τ１や第
２の時定数τ２よりも十分小さく（Ｔｐ＜＜τ１、Ｔｐ
＜＜τ２）しておくことで、コンデンサの一端（動作
点）の電位は、ほぼ一定値となる。すると、コンデンサ
の一端の電位を直接Ａ／Ｄ変換しても、Ａ／Ｄ変換値が
充放電による変動に影響されなくなり、ＬＰＦなどが不
要となるので好ましい。即ち、上記パルス信号の繰り返
し周期Ｔｐを、上記第１の時定数τ１及び第２の時定数
τ２よりも十分小さい値とし、上記動作点の電位を直接
Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路を備える制御システムと
するのが好ましい。
【００１８】さらに他の解決手段は、特定ガスの濃度変
化によって、センサ抵抗の値が変化するガスセンサ素子
を用いた制御システムであって、第１の電位状態と第２
の電位状態とを有する繰り返し波形のパルス信号が入力
されるパルス入力点と、コンデンサと、上記パルス入力
点に上記第１の電位状態のパルス信号が入力されている
期間に、充電用抵抗器を介して第１の時定数で上記コン
デンサに充電する充電回路と、上記パルス入力点に上記
第２の電位状態のパルス信号が入力されている期間に、
放電用抵抗器を介して第２の時定数で上記コンデンサを
放電させる放電回路であって、上記放電用抵抗器は、上
記センサ抵抗値を有するガスセンサ素子を含み、上記第
２の時定数は、上記センサ抵抗値の変化に応じて変化す
る放電回路と、マイクロコンピュータを含む制御回路で
あって、上記コンデンサの一端であって、上記ガスセン
サ素子のセンサ抵抗値変化により、電位が変化する動作
点の電位を入力するＡ／Ｄ変換回路を備え、上記パルス
入力点に接続され、上記パルス信号を出力する制御回路
と、を含む制御システムである。
【００１９】本発明のガスセンサ素子を用いた制御シス
テムでは、パルス信号によってコンデンサに充電と放電
を行い、しかも、放電時の時定数である第２の時定数が
ガスセンサ素子のセンサ抵抗値の変化に応じて変化す
る。つまり、パルス信号に応じて充放電を繰り返すこと
で、コンデンサの電圧変化は定常的になる。しかも、そ
の充電電圧はセンサ抵抗値によって変化する。従って、
ガスセンサ素子が特定ガスを検知してそのセンサ抵抗値
が変化すると、コンデンサの充電電圧が変化し、その一
端である動作点の電位が変化するため、これをＡ／Ｄ変
換したＡ／Ｄ変換値も特定ガスの濃度に応じて変化す
る。従って、このＡ／Ｄ変換値から特定ガスの濃度変化
を知ることができる。
【００２０】さらに、この制御システムでは、制御回路
からパルス入力点に入力されるパルス信号のデューティ
比や振幅などを変化させてコンデンサの充電電圧を変化
させることができる。従って、環境変化でガスセンサ素
子のセンサ抵抗値が変化した場合には、パルス信号のデ
ューティ比などを適宜変化させて動作点電位の大きな偏
りを防止し、適正な動作点電位の範囲にしておくこと
で、特定ガス濃度の変化による動作点電位の変化を確実
に捉えることができる。同様に、ガスセンサ素子の特性
がばらついていた場合にも、パルス信号のデューティ比
などを適宜変化させて動作点電位の偏りを防止し、適正
な動作点電位の範囲にしておき、特定ガス濃度の変化に
よる動作点電位の変化を確実に捉えることができる。
【００２１】さらに他の解決手段は、特定ガスの濃度変
化によって、センサ抵抗の値が変化するガスセンサ素子
を用いた制御システムであって、第１の電位状態と第２
の電位状態とを有する繰り返し波形のパルス信号が入力
されるパルス入力点と、コンデンサと、上記パルス入力
点に上記第１の電位状態のパルス信号が入力されている
期間に、充電用抵抗器を介して第１の時定数で上記コン
デンサに充電させる充電回路であって、上記充電用抵抗
器は、上記センサ抵抗値を有するガスセンサ素子を含
み、上記第１の時定数は、上記センサ抵抗値の変化に応
じて変化する充電回路と、上記パルス入力点に上記第２
の電位状態のパルス信号が入力されている期間に、放電
用抵抗器を介して第２の時定数で上記コンデンサを放電
させる放電回路と、マイクロコンピュータを含む制御回
路であって、上記コンデンサの一端であって、上記ガス
センサ素子のセンサ抵抗値変化により、電位が変化する
動作点の電位を入力するＡ／Ｄ変換回路を備え、上記パ
ルス入力点に接続され、上記パルス信号を出力する制御
回路と、を含む制御システムである。
【００２２】本発明のガスセンサ素子を用いた制御シス
テムでは、パルス信号によってコンデンサに充電と放電
を行い、しかも、充電時の時定数である第１の時定数が
ガスセンサ素子のセンサ抵抗値の変化に応じて変化す
る。つまり、パルス信号に応じて充放電を繰り返すこと
で、コンデンサの電圧変化は定常的になる。しかも、そ
の充電電圧はセンサ抵抗値によって変化する。従って、
ガスセンサ素子が特定ガスを検知してそのセンサ抵抗値
が変化すると、コンデンサの充電電圧が変化し、その一
端である動作点の電位が変化するため、これをＡ／Ｄ変
換したＡ／Ｄ変換値も特定ガスの濃度に応じて変化す
る。従って、このＡ／Ｄ変換値から特定ガスの濃度変化
を知ることができる。
【００２３】さらに、この制御システムでは、制御回路
からパルス入力点に入力されるパルス信号のデューティ
比や振幅などを変化させてコンデンサの充電電圧を変化
させることができる。従って、環境変化でガスセンサ素
子のセンサ抵抗値が変化した場合には、パルス信号のデ
ューティ比などを適宜変化させて動作点の電位（Ａ／Ｄ
変換値）の大きな偏りを防止し、適正な動作点電位の範
囲にしておくことで、特定ガス濃度の変化による動作点
電位の変化を確実に捉えることができる。同様に、ガス
センサ素子の特性がばらついていた場合にも、パルス信
号のデューティ比などを適宜変化させて動作点電位の偏
りを防止し、適正な動作点電位の範囲にしておき、特定
ガス濃度の変化による動作点電位の変化を確実に捉える
ことができる。
【００２４】さらに他の解決手段は、特定ガスの濃度変
化によって、センサ抵抗の値が変化するガスセンサ素子
を用いた制御システムであって、第１の電位状態と第２
の電位状態とを有する繰り返し波形のパルス信号が入力
されるパルス入力点と、コンデンサと、上記パルス入力
点に上記第１の電位状態のパルス信号が入力されている
期間に、抵抗器とダイオードとを介して第１の時定数で
上記コンデンサに充電する充電回路と、上記パルス入力
点に上記第２の電位状態のパルス信号が入力されている
期間に、上記ガスセンサ素子を介して第２の時定数で上
記コンデンサを放電させる放電回路と、マイクロコンピ
ュータを含む制御回路であって、上記コンデンサの一端
であって、上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値変化によ
り、電位が変化する動作点の電位を入力するＡ／Ｄ変換
回路を備え、上記充電回路のパルス入力点に接続され、
上記パルス信号を出力する制御回路と、を含む制御シス
テムである。
【００２５】本発明のガスセンサ素子を用いた制御シス
テムでは、第１の電位状態のパルス信号の入力期間に、
抵抗器とダイオードを介してコンデンサに充電し、第２
の電位状態のパルス信号の入力期間には、ガスセンサ素
子、つまりガス濃度によって値が変化するセンサ抵抗に
よってコンデンサを放電させる。従って、充電時の第１
の時定数は抵抗器の抵抗値によって決まるが、放電時の
第２の時定数はセンサ抵抗値に応じて変化する。パルス
信号に応じて充放電を繰り返すことで、コンデンサの電
圧変化は定常的になり、しかも、その充電電圧はセンサ
抵抗値によって変化する。このため、ガスセンサ素子が
特定ガスを検知してそのセンサ抵抗値が変化すると、コ
ンデンサの充電電圧が変化し、その一端である動作点の
電位が変化するので、これをＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換
値も特定ガスの濃度に応じて変化する。従って、このＡ
／Ｄ変換値から特定ガスの濃度変化を知ることができ
る。
【００２６】さらに、この制御システムでも、パルス信
号のデューティ比や振幅などを変化させてコンデンサの
充電電圧を変化させることができる。従って、環境変化
でガスセンサ素子のセンサ抵抗値が変化した場合には、
パルス信号のデューティ比などを適宜変化させること
で、動作点の電位が大きく偏ることを防止して適正な動
作点電位の範囲にしておくことができる。これにより、
特定ガス濃度の変化による動作点電位の変化を確実に捉
えることができるようになる。同様に、ガスセンサ素子
の特性がばらついていた場合にも、パルス信号のデュー
ティ比などを適宜変化させることで、動作点電位の偏り
を防止し、適正な動作点電位の範囲にしておき、特定ガ
ス濃度の変化による動作点電位の変化を捉えることがで
きる。
【００２７】さらに他の解決手段は、特定ガスの濃度変
化によって、センサ抵抗の値が変化するガスセンサ素子
を用いた制御システムであって、第１の電位状態と第２
の電位状態とを有する繰り返し波形のパルス信号が入力
されるパルス入力点と、コンデンサと、上記パルス入力
点に上記第１の電位状態のパルス信号が入力されている
期間に、上記ガスセンサ素子とダイオードとを介して第
１の時定数で上記コンデンサに充電する充電回路と、上
記パルス入力点に上記第２の電位状態のパルス信号が入
力されている期間に、抵抗器を介して第２の時定数で上
記コンデンサを放電させる放電回路と、マイクロコンピ
ュータを含む制御回路であって、上記コンデンサの一端
であって、上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値変化によ
り、電位が変化する動作点の電位を入力するＡ／Ｄ変換
回路を備え、上記充電回路のパルス入力点に接続され、
上記パルス信号を出力する制御回路と、を含む制御シス
テムである。
【００２８】本発明のガスセンサ素子を用いた制御シス
テムでは、第１の電位状態のパルス信号の入力期間に、
ガスセンサ素子とダイオードを介して、つまりガス濃度
によって値が変化するセンサ抵抗によってコンデンサに
充電し、第２の電位状態のパルス信号の入力期間に、抵
抗器を介してコンデンサを放電させる。従って、放電時
の第２の時定数は抵抗器の抵抗値によって決まるが、充
電時の第１の時定数はセンサ抵抗値に応じて変化する。
このため、パルス信号に応じて充放電を繰り返すこと
で、コンデンサの電圧変化は定常的になり、しかも、そ
の充電電圧はセンサ抵抗値によって変化する。ガスセン
サ素子が特定ガスを検知してそのセンサ抵抗値が変化す
ると、コンデンサの充電電圧が変化し、その一端である
動作点の電位が変化するので、これをＡ／Ｄ変換したＡ
／Ｄ変換値も特定ガスの濃度に応じて変化する。従っ
て、このＡ／Ｄ変換値から特定ガスの濃度変化を知るこ
とができる。
【００２９】さらに、この制御システムでは、パルス信
号のデューティ比や振幅などを変化させてコンデンサの
充電電圧を変化させることができる。従って、環境変化
でガスセンサ素子のセンサ抵抗値が変化した場合には、
パルス信号のデューティ比などを適宜変化させること
で、動作点の電位が大きく偏ることを防止して適正な動
作点電位の範囲にしておくことができる。これにより、
特定ガス濃度の変化による動作点電位の変化を確実に捉
えることができるようになる。同様に、ガスセンサ素子
の特性がばらついていた場合にも、パルス信号のデュー
ティ比などを適宜変化させてることで、動作点電位の偏
りを防止し、適正な動作点電位の範囲にしておき、特定
ガス濃度の変化による動作点電位の変化を捉えることが
できる。
【００３０】さらに他の解決手段は、特定ガスの濃度変
化によって、センサ抵抗の値が変化するガスセンサ素子
を用いた制御システムであって、第１の電位状態と第２
の電位状態とを有する繰り返し波形のパルス信号が入力
されるパルス入力点と、コンデンサと、上記パルス入力
点に上記第１の電位状態のパルス信号が入力されている
期間に、抵抗器とこれに直列に接続した第１のダイオー
ドとからなるＲＤ直列回路を介して第１の時定数で上記
コンデンサに充電する充電回路と、上記パルス入力点に
上記第２の電位状態のパルス信号が入力されている期間
に、上記ガスセンサ素子とこれに直列に接続した第２の
ダイオードとからなり、上記ＲＤ直列回路と並列に接続
されたＳＤ直列回路を介して第２の時定数で上記コンデ
ンサを放電させる放電回路と、マイクロコンピュータを
含む制御回路であって、上記コンデンサの一端であっ
て、上記ガスセンサ素子のセンサ抵抗値変化により、電
位が変化する動作点の電位を入力するＡ／Ｄ変換回路を
備え、上記充電回路のパルス入力点に接続され、上記パ
ルス信号を出力する制御回路と、を含む制御システムで
ある。
【００３１】本発明のガスセンサ素子を用いた制御シス
テムでは、第１の電位状態のパルス信号の入力期間に、
抵抗器と第１のダイオードとからなるＲＤ直列回路を介
してコンデンサに充電する。一方、第２の電位状態のパ
ルス信号の入力期間に、ガスセンサ素子と第２のダイオ
ードとからなるＳＤ直列回路を介して、つまりガス濃度
によって値が変化するセンサ抵抗によってコンデンサを
放電させる。従って、充電時の第１の時定数は抵抗器の
抵抗値によって決まるが、放電時の第２の時定数はセン
サ抵抗値に応じて変化する。このため、パルス信号に応
じて充放電を繰り返すことで、コンデンサの電圧変化は
定常的になり、しかも、その充電電圧はセンサ抵抗値に
よって変化する。ガスセンサ素子が特定ガスを検知して
そのセンサ抵抗値が変化すると、コンデンサの充電電圧
が変化し、その一端である動作点の電位が変化するの
で、これをＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換値も特定ガスの濃
度に応じて変化する。従って、このＡ／Ｄ変換値から特
定ガスの濃度変化を知ることができる。
【００３２】さらに、この制御システムでは、パルス信
号のデューティ比や振幅などを変化させてコンデンサの
充電電圧を変化させることができる。従って、環境変化
でガスセンサ素子のセンサ抵抗値が変化した場合には、
パルス信号のデューティ比などを適宜変化させて、動作
点の電位が大きく偏ることを防止して適正な範囲にして
おくことができる。これにより、特定ガス濃度の変化に
よる動作点電位の変化を確実に捉えることができる。同
様に、ガスセンサ素子の特性がばらついていた場合に
も、パルス信号のデューティ比などを適宜変化させて動
作点電位の偏りを防止して適正な動作点電位の範囲にし
ておくことで、特定ガス濃度の変化による動作点電位の
変化を捉えることができる。
【００３３】さらに他の解決手段は、特定ガスの濃度変
化によって、センサ抵抗の値が変化するガスセンサ素子
を用いた制御システムであって、第１の電位状態と第２
の電位状態とを有する繰り返し波形のパルス信号が入力
されるパルス入力点と、コンデンサと、上記パルス入力
点に上記第１の電位状態のパルス信号が入力されている
期間に、上記ガスセンサ素子とこれに直列に接続した第
１のダイオードとからなるＳＤ直列回路を介して第１の
時定数で上記コンデンサに充電する充電回路と、上記パ
ルス入力点に上記第２の電位状態のパルス信号が入力さ
れている期間に、抵抗器とこれに直列に接続したダイオ
ードとからなり、上記ＳＤ直列回路と並列に接続された
ＲＤ直列回路を介して第２の時定数で上記コンデンサを
放電させる放電回路と、マイクロコンピュータを含む制
御回路であって、上記コンデンサの一端であって、上記
ガスセンサ素子のセンサ抵抗値変化により、電位が変化
する動作点の電位を入力するＡ／Ｄ変換回路を備え、上
記充電回路のパルス入力点に接続され、上記パルス信号
を出力する制御回路と、を含む制御システムである。
【００３４】本発明のガスセンサ素子を用いた制御シス
テムでは、第１の電位状態のパルス信号の入力期間に、
ガスセンサ素子と第１のダイオードとからなるＳＤ直列
回路を介して、つまりガス濃度によって値が変化するセ
ンサ抵抗によってコンデンサに充電する。一方、第２の
電位状態のパルス信号の入力期間に、抵抗器と第２のダ
イオードとからなるＲＤ直列回路を介してコンデンサを
放電させる。従って、放電時の第２の時定数は抵抗器の
抵抗値によって決まるが、充電時の第１の時定数はセン
サ抵抗値に応じて変化する。このため、パルス信号に応
じて充放電を繰り返すことで、コンデンサの電圧変化は
定常的になり、しかも、その充電電圧はセンサ抵抗値に
よって変化する。ガスセンサ素子が特定ガスを検知して
そのセンサ抵抗値が変化すると、コンデンサの充電電圧
が変化し、その一端である動作点の電位が変化するの
で、これをＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ変換値も特定ガスの濃
度に応じて変化する。従って、このＡ／Ｄ変換値から特
定ガスの濃度変化を知ることができる。
【００３５】さらに、この制御システムでは、パルス信
号のデューティ比や振幅などを変化させてコンデンサの
充電電圧を変化させることができる。従って、環境変化
でガスセンサ素子のセンサ抵抗値が変化した場合には、
パルス信号のデューティ比などを適宜変化させて、動作
点の電位が大きく偏ることを防止して適正な範囲にして
おくことができる。これにより、特定ガス濃度の変化に
よる動作点電位の変化を確実に捉えることができるよう
になる。同様に、ガスセンサ素子の特性がばらついてい
た場合にも、パルス信号のデューティ比などを適宜変化
させることで、動作点電位の偏りを防止し、適正な動作
点電位の範囲にしておき、特定ガス濃度の変化による動
作点電位の変化を捉えることができる。
【００３６】さらに、上記２つの制御システムのいずれ
かにおいて、前記第２の電位状態は前記第１の電位状態
よりも低電位であり、前記パルス入力点と前記ＲＤ直列
回路及びＳＤ直列回路とは直接接続されている制御シス
テムとするのが好ましい。このようにすると、制御シス
テムの構成が簡単になり安価な制御システムとすること
ができる。
【００３７】また、上記いずれかに記載の制御システム
であって、前記第１の電位状態及び第２の電位状態のい
ずれか一方は、接地電位状態であり、他方は、上記接地
電位よりも電位が高い正電位状態である制御システムと
すると良い。
【００３８】制御回路から出力され、パルス入力点に入
力されるパルス信号の一方が接地電位で、他方が接地電
位より高い電位とされているので、制御システムを片電
源で処理することができる。このため、システムの電源
回路が簡単になる。
【００３９】さらに、上記いずれかに記載の制御システ
ムであって、前記制御回路は、前記Ａ／Ｄ変換回路のＡ
／Ｄ変換値が所定範囲外になったかどうかを判断する出
力範囲判断手段と、上記Ａ／Ｄ変換値が上記所定範囲外
となったときに、上記Ａ／Ｄ変換値が上記所定範囲内と
なるように、前記パルス信号のデューティ比を変更する
デューティ比変更手段と、を備える制御システムとする
と良い。
【００４０】ガスセンサ素子のセンサ抵抗値が、温度や
湿度などの環境の変化によって大きく変化すると、これ
に伴ってＡ／Ｄ変換回路のＡ／Ｄ変換値が大きく変動す
る。従って、このままの状態では、特定ガスの濃度変化
に起因して生じるセンサ抵抗値の変化を、確実に検知す
ることが困難になる。これに対して、本発明の制御シス
テムでは、Ａ／Ｄ変換値が所定範囲外となったときに、
パルス信号のデューティ比を変更して、Ａ／Ｄ変換値が
所定範囲内となるようにする。従って、温度や湿度など
の環境の変化があっても、Ａ／Ｄ変換値が偏ることなく
所定範囲内に保持されるため、特定ガスの濃度変化に起
因して生じるセンサ抵抗値の変化を、確実に検知するこ
とができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の第１の実
施形態について、図１〜図４に示す図面等を参照しつつ
説明する。図１に示す回路図及びブロック図は、本実施
形態１にかかる制御システム１０の概略を示す。即ち、
本制御システム１０は、特定ガスの濃度によってそのセ
ンサ抵抗値Ｒｓが変化する、具体的には、ＮＯｘガス等
の酸化ガスの濃度が上昇するとそのセンサ抵抗値Ｒｓが
高くなる酸化物半導体のガスセンサ素子１１を含むガス
センサ素子駆動回路１２と、制御回路１３とを有する。
なお、本実施形態に用いるガスセンサ素子１１は、特定
ガスの濃度や温度・湿度などの環境変化によって、セン
サ抵抗値Ｒｓが通常５０ｋΩ〜５ＭΩの範囲で変化する
ものである。
【００４２】ガスセンサ素子駆動回路１２は、ガスセン
サ素子１１を駆動して、この素子１１のセンサ抵抗値Ｒ
ｓの変化に応じた下記する動作点の電圧（出力電圧Ｖｏ
ｕｔ）を得るための回路であり、後述するようなパルス
信号Ｓｃを入力するパルス入力端子（パルス入力点）１
７と、出力端子１８とを有する。このパルス入力端子１
７には、抵抗値Ｒｃ（本実施形態では７．５ｋΩ）の固
定抵抗器１５とダイオード１６が直列に接続され、静電
容量Ｃ（本実施形態では３．３μＦ）で一端１４Ｂが接
地されたコンデンサ１４の他端１４Ａと接続している。
さらに、上記したガスセンサ素子１１は、このコンデン
サ１４と並列に配置され、一端１１Ｂが接地され、他端
１１Ａがコンデンサ１４の他端１４Ａと接続している。
なお、この接続点は、センサ抵抗値Ｒｓの変化によって
その電位が変化する動作点Ｐｄである。出力端子１８に
はこの動作点Ｐｄの電位が導かれている。また、ダイオ
ード１６は、コンデンサ１４をカソードとした向きで接
続されている。
【００４３】制御回路１３は、内部にＡ／Ｄ変換回路１
９及びマイクロコンピュータ２０を含んでいる。マイク
ロコンピュータ２０は、公知の構成である演算を行うマ
イクロプロセッサ、プログラムやデータを一時記憶して
おくＲＡＭ、プログラムやデータを保持するＲＯＭなど
を含み、Ａ／Ｄ変換回路１９をも含むことがある。Ａ／
Ｄ変換入力端子１３ＡＤに入力されたガスセンサ素子駆
動回路１２の出力電圧Ｖｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換回路１９
で所定間隔毎（本実施形態では０．４ｓｅｃ毎）にＡ／
Ｄ変換されて、デジタルのＡ／Ｄ変換値Ｄａｄとなる。
このＡ／Ｄ変換値Ｄａｄをマイクロコンピュータ２０で
処理することにより、ガスセンサ素子１１のセンサ抵抗
値Ｒｓやその変化などからＮＯｘガスの濃度を算出す
る。このＡ／Ｄ変換回路は、０〜５Ｖを８ビットのデジ
タル値に変換するものであり、分解能は約２０ｍＶ（≒
５Ｖ／２8＝１９．５ｍＶ）である。
【００４４】なお、制御回路１３には、詳細は図示しな
いが、電子制御アセンブリ２１が接続されており、上記
のようにして算出した特定ガスの濃度変化に応じて、こ
の電子制御アセンブリ２１を制御している。この電子制
御アセンブリ２１としては、自動車室内への外気導入の
ためのフラップを開閉するフラップ制御アセンブリや、
自動車室内の空気清浄のための空気清浄機のオンオフを
行う空気清浄機制御アセンブリなどが挙げられる。例え
ば、フラップ制御アセンブリにおいては、制御回路１３
からの指示に応じて、モータが動作し、外気導入路をフ
ラップで塞いだり、外気導入路を開放したりする制御が
行われる。
【００４５】さらに、制御回路１３は、Ａ／Ｄ変換値Ｄ
ａｄなどに応じて、その制御出力端子１３ＣＴからパル
ス信号Ｓｃを出力する。このパルス信号Ｓｃによってガ
スセンサ素子駆動回路１２が駆動される。このパルス信
号Ｓｃは、図１下方の円内に示すように、０Ｖ（接地電
位）と＋５Ｖとの２つの電位が交互に現れるパルス信号
であり、繰り返し周波数ｆｐ（本実施形態ではｆｐ＝２
ｋＨｚ）であり、＋５Ｖ電位（第１の電位）を時間ｔ１
継続し、０Ｖ（第２の電位）を時間ｔ２継続する。従っ
て、このパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴ（％）は、
ＤＴ＝１００ｔ１／（ｔ１＋ｔ２）で与えられる。ｔ１
とｔ２の和が繰り返し周期Ｔｐ（＝ｔ１＋ｔ２）であ
る。本実施形態では、制御出力端子１３ＣＴとしてマイ
クロコンピュータ２０のオープンドレイン端子を用い
た。なお、本制御システム１０は、＋５Ｖの片電源で駆
動されるシステムである。
【００４６】まず、パルス信号Ｓｃのうち第１の電位
（ハイレベル）である＋５Ｖがパルス入力端子１７に印
加されると、ダイオード１６がＯＮして、固定抵抗器１
５及びダイオード１６を通じてコンデンサ１４に充電さ
れる。つまり、固定抵抗器１５とダイオード１６は、パ
ルス入力端子１７が第１の電位状態にあるときに、コン
デンサ１４に充電する充電回路を構成している。従っ
て、この期間ｔ１にはコンデンサ１４の両端間の電圧
（充電電圧）が上昇する。なお、この充電の時定数（第
１の時定数）τ１は、τ１＝Ｃ・Ｒｃ・Ｒｓ／（Ｒｃ＋
Ｒｓ）である。一方、パルス信号Ｓｃのうち第２の電位
（ローレベル）である０Ｖがパルス入力端子１７に印加
されると、ダイオード１６がＯＦＦするので、コンデン
サ１４に充電された電荷は、ガスセンサ素子１１を通じ
て放電される。つまり、コンデンサ１４と並列に接続さ
れたガスセンサ素子１１は、パルス入力端子１７が第２
の電位状態にあるときに、コンデンサ１４を放電させる
放電回路を構成している。したがって、この期間ｔ２に
は、コンデンサ１４の両端間の電圧（充電電圧）が下降
する。なお、この放電の時定数（第２の時定数）τ２
は、τ２＝ＣＲｓである。
【００４７】このガスセンサ素子駆動回路１２は以上の
ように動作するので、パルス信号Ｓｃを繰り返し入力す
ることで、時間ｔ１の間に充電される電荷と時間ｔ２の
間に放電される電荷とが均衡した定常状態となり、図１
上方の円内に示すように、出力電圧Ｖｏｕｔは、リップ
ル電圧Ｖｒの若干のリップルを有するものの、ほぼ一定
値となる。ここで、パルス信号Ｓｃの周波数ｆｐは、Ａ
／Ｄ変換回路１９の分解能約２０ｍＶを下回るような十
分高い周波数に設定するのが好ましく、本実施形態で
は、上記したようにｆｐ＝２ｋＨｚとしている。このた
め、ガスセンサ素子駆動回路１２とＡ／Ｄ変換回路１９
（制御回路１３）とを、即ち、出力端子１８とＡ／Ｄ変
換入力端子１３とを、直接接続してもリップルに起因し
てＡ／Ｄ変換値Ｄａｄに変動を生じさせることがなく、
安価にできる。
【００４８】なお、リップル分を除去するため、Ａ／Ｄ
変換回路１９にパルス信号Ｓｃの周波数ｆｐよりも高い
カットオフ周波数を持つ低域フィルタ（ＬＰＦ：図示し
ない）を内蔵させ、出力電圧Ｖｏｕｔの波形からリップ
ルを除去してからＡ／Ｄ変換を行うようにしても良い。
この場合には、ＬＰＦを構成するための電子部品費用な
どが掛かるが、出力電圧Ｖｏｕｔに重畳されるノイズを
も除去できるので、車載用などノイズの多い環境で使用
する場合には特に有効になる。
【００４９】次いで、このガスセンサ素子駆動回路１２
を含む制御システム１０において、ガスセンサ素子１１
のセンサ抵抗値Ｒｓを変化させた場合の出力電圧Ｖｏｕ
ｔ（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）の変化を図２に示す。パラメ
ータとしてパルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴ（％）を
用いている。なお、実際には、ガスセンサ素子１１に代
えて、可変抵抗器を図１に示す回路に取り付けて、出力
電圧Ｖｏｕｔを測定した。容易に理解できるように、パ
ルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴが一定でも、センサ抵
抗値Ｒｓが変化すると、出力電圧Ｖｏｕｔが変化する。
センサ抵抗値Ｒｓが大きくなると放電の時定数τ２が大
きくなって放電されにくくなり、再び充電される電荷と
放電される電荷とが均衡するまで、コンデンサ１４の充
電電圧が高くなるからである。
【００５０】なお、上記したように、パルス信号の周波
数ｆｐ＝２ｋＨｚ、固定抵抗器１５の抵抗値Ｒｃ＝７．
５ｋΩ、コンデンサ１４の静電容量Ｃ＝３．３μＦであ
る。このグラフから判るように、デューティ比ＤＴを一
定とした場合、センサ抵抗値Ｒｓの増加に応じて出力電
圧Ｖｏｕｔが単調かつ緩やかに増加している。このため
出力電圧Ｖｏｕｔ、従ってこれをＡ／Ｄ変換したＡ／Ｄ
変換値Ｄａｄと、印加しているパルス信号のデューティ
比ＤＴから、センサ抵抗値Ｒｓを求めることができる。
また、グラフから容易に理解できるように、センサ抵抗
値Ｒｓが数桁（例えば１ｋΩ〜１ＭΩまで３桁）分変化
しても、測定可能であることを示している。
【００５１】その上、この特性は、前記したようにガス
センサ素子が温度や湿度などの環境によって大きく変化
した場合にも、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを変
化させることで、出力電圧を適当な範囲に変化させて、
精度良く特定ガスの濃度変化を検出できることを示して
いる。例えば、デューティ比ＤＴ＝９０％のパルス信号
Ｓｃをガスセンサ素子駆動回路１２に入力していたとき
に、センサ抵抗値Ｒｓが環境の変化で１００ｋΩ以上の
値に変化した場合を想定する。この場合には、出力電圧
Ｖｏｕｔが４．２Ｖ程度の高い値に偏る。この状態でさ
らに特定ガスの濃度が増えたためにセンサ抵抗値Ｒｓが
若干上昇したとしても、グラフの傾きが小さいので出力
電圧Ｖｏｕｔの変化が小さく、正確に特定ガスの濃度変
化を検知することは難しい。
【００５２】これに対し、パルス信号Ｓｃのデューティ
比ＤＴをＤＴ＝１０％に変更すると、出力電圧Ｖｏｕｔ
は２．５Ｖ程度になり、グラフの傾きも大きくなる。こ
のため、この状態でさらに特定ガスの濃度が増えてセン
サ抵抗値Ｒｓが若干上昇すると、出力電圧Ｖｏｕｔが大
きく変化する。従って、正確に特定ガスの濃度変化を検
知することができる。つまり、このようにしてデューテ
ィ比ＤＴを変化させることで、出力電圧Ｖｏｕｔを所定
範囲内にしておくことができ、特定ガスの濃度変化を精
度良く検知することができる。さらに、ガスセンサ素子
１１の特性にバラツキがある場合にも、パルス信号Ｓｃ
のデューティ比ＤＴを変化させることで、バラツキを吸
収して測定可能であることを示している。
【００５３】次いで、本実施形態の制御システム１０に
おいて、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを変化させ
て出力電圧Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）を所定の範
囲内に制御する制御フローについて説明する。以下に説
明するデューティ比初期設定処理（図３参照）は、マイ
クロコンピュータ２０内でのメインルーチン（詳述しな
い）に対し、制御システム１０の駆動初期に割り込み処
理によって実行される。以下のフローでは、出力電圧Ｖ
ｏｕｔ（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）が０．５〜１．５Ｖの範
囲になるように制御する。
【００５４】割り込みによってこのデューティ比初期設
定処理が実行されると、まず、ステップＳ３１におい
て、制御回路１３は、初期デューティ比ＤＴｓのパルス
信号Ｓｃをガスセンサ駆動回路１２のパルス入力端子１
７に入力する。この初期デューティ比ＤＴｓとしては、
適宜の値を用いればよいが、本処理スタート時のセンサ
抵抗値Ｒｓは温度や湿度などの他の環境等によって予測
が困難であることから、初期デューティ比ＤＴｓを増や
す方向にも減らす方向にも変更しやすいＤＴｓ＝５０％
程度としておくのが好ましい。
【００５５】次いで、ステップＳ３２で、出力電圧Ｖｏ
ｕｔをＡ／Ｄ変換した値であるＡ／Ｄ変換値Ｄａｄを取
得する。さらに、ステップＳ３３で、取得したＡ／Ｄ変
換値Ｄａｄが０．５Ｖ未満であるかどうかを判断する。
ここで、Ｎｏ、即ちＤａｄ≧０．５Ｖの場合には、ステ
ップＳ３４に進み、取得したＡ／Ｄ変換値Ｄａｄが１．
５Ｖを超えているかどうかを判断する。ここで、Ｎｏ、
即ちＤａｄ≦１．５Ｖ、従って、０．５≦Ｄａｄ≦１．
５Ｖの場合には、初期設定が完了したとしてメインルー
チンに戻る。
【００５６】ところで、ステップＳ３３でＹｅｓ、即
ち、Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄが０．５Ｖを下回っていると判
断された場合には、ステップＳ３５に進み、パルス信号
Ｓｃのデューティ比ＤＴとして、１ランク高い値のディ
ーティ比ＤＴを選択して出力する。例えば、現在のデュ
ーティ比に対して、１ランク（例えば１％）高いデュー
ティ比ＤＴを選択してパルス信号Ｓｃを出力する。これ
により、図２のグラフからも理解できるように、出力電
圧Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）が上昇する。
【００５７】その後、ステップＳ３７に進み、デューテ
ィ比ＤＴを変更したために生じる過渡応答が収まるまで
の０．１秒間待機した上で、再びＳ３２に戻り同様な処
理を繰り返す。これにより、適当回数の繰り返しでＡ／
Ｄ変換値Ｄａｄが、０．５≦Ｄａｄ≦１．５Ｖとなるた
め、上記したようにステップＳ３４でＮｏとなった段階
で初期設定を完了してメインルーチンに戻る。
【００５８】また、ステップＳ３４でＹｅｓ、即ち、Ａ
／Ｄ変換値Ｄａｄが１．５Ｖを上回っていると判断され
た場合には、ステップＳ３６に進み、パルス信号Ｓｃの
デューティ比ＤＴとして、１ランク低いデューティ比を
選択して出力する。例えば、現在のデューティ比に対し
て、１ランク（例えば１％）低い値のデューティ比ＤＴ
を選択してパルス信号Ｓｃを出力する。これにより出力
電圧Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）が減少する。以降
は、上記と同様に、ステップＳ３７に進み、０．１秒間
待機した上で、再びＳ３２に戻り同様な処理を繰り返
す。これにより、適当回数の繰り返しでＡ／Ｄ変換値Ｄ
ａｄが、０．５≦Ｄａｄ≦１．５Ｖとなるため、初期設
定を完了してメインルーチンに戻る。
【００５９】次いで、本実施形態の制御システム１０が
駆動されている状態において、環境の変化などによって
センサ抵抗値Ｒｓが変化しても、出力電圧Ｖｏｕｔ（Ａ
／Ｄ変換値Ｄａｄ）を所定の範囲（本実施形態では、
０．５Ｖ〜１．５Ｖ）にする制御フローについて、図４
を参照して説明する。
【００６０】割り込みによってこのデューティ変更処理
が実行されると、まず、ステップＳ４１において、制御
回路１３はＡ／Ｄ変換値Ｄａｄを取得する。さらに、ス
テップＳ４２で、取得したＡ／Ｄ変換値Ｄａｄが０．５
Ｖ未満であるかどうかを判断する。ここで、Ｎｏ、即ち
Ｄａｄ≧０．５Ｖの場合には、ステップＳ４３に進み、
取得したＡ／Ｄ変換値Ｄａｄが１．５Ｖを超えているか
どうかを判断する。ここで、Ｎｏ、即ちＤａｄ≦１．５
Ｖ、従って、０．５≦Ｄａｄ≦１．５Ｖの場合には、出
力電圧Ｖｏｕｔが所定範囲（０．５Ｖ〜１．５Ｖ）であ
るので、デューティ比ＤＴの変更は必要ないからメイン
ルーチンに戻る。
【００６１】ところで、ステップＳ４２でＹｅｓ、即
ち、Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄが０．５Ｖを下回っていると判
断された場合には、ステップＳ４４に進み、パルス信号
Ｓｃのデューティ比ＤＴとして、１ランク高い値のデュ
ーティ比ＤＴを選択して出力し、その後、メインルーチ
ンに戻る。例えば、現在のデューティ比に対して、１ラ
ンク（５％）高いデューティ比ＤＴのパルス信号Ｓｃを
出力する。これにより、図２のグラフからも理解できる
ように、出力電圧Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）が上
昇する。
【００６２】また、ステップＳ４３でＹｅｓ、即ち、Ａ
／Ｄ変換値Ｄａｄが１．５Ｖを上回っていると判断され
た場合には、ステップＳ４５に進み、パルス信号Ｓｃの
デューティ比ＤＴとして１ランク低い値のデューティ比
を選択して出力し、その後、メインルーチンに戻る。例
えば、現在のデューティ比に対して、１ランク（５％）
低い値のデューティ比ＤＴのパルス信号Ｓｃを出力す
る。これにより出力電圧Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ変換値Ｄａ
ｄ）が減少する。
【００６３】なお、ガスセンサ素子のセンサ抵抗値Ｒｓ
が大きく変化した場合には、１ランク分のデューティ比
ＤＴの変更では、所定の範囲（０．５Ｖ〜１．５Ｖ）に
戻らない場合も考えられるが、再び割り込みによってこ
のデューティ変更処理が実行されることにより、順次デ
ューティ比ＤＴが増減されるので、結局はＡ／Ｄ変換値
Ｄａｄを所定の範囲（０．５Ｖ〜１．５Ｖ）に戻すこと
ができる。
【００６４】また、上記では、１ランク異なるデューテ
ィ比ＤＴ同士の間隔を１％としたが、選択されるデュー
ティ比の値は適宜選択することができ、例えば、これよ
り小さな０．５％毎、あるいはこれより大きな２％毎に
並んだデューティ比から選択可能にすることもできる。
また、選択されるデューティ比の間隔を等間隔（上記で
は１％毎）にする必要はなく、適宜の間隔で並んだデュ
ーティ比の列としておけば良い。従って、選択するデュ
ーティ比を、…、３９．２％，４１．１％，４３．２
％，４５．４％，４７．６％，５０．０％，５２．５
％，５５．１％，５７．９％，６０．７％，６３．８％
…というようにデューティ比ＤＴ同士の差が等比（上記
例では１．０５の等比間隔）となる間隔とすることもで
きる。図２に示すグラフにおいて、各パラメータについ
てグラフ同士の間隔は、ディーティ比ＤＴが小さくなる
ほど大きくなっている。このことから理解できるよう
に、各デューティ比同士の間隔を等比の間隔にすると、
デューティ比の列に、小さい値のデューティ比を多く含
ませることができるので、より細かな調整が可能にな
る。選択しうるデューティ比ＤＴの値は、マイクロコン
ピュータ２０内のＲＯＭに記憶しておけば良い。
【００６５】また、図２に示すグラフから容易に理解で
きるように、センサ抵抗値Ｒｓと出力電圧Ｖｏｕｔ（Ａ
／Ｄ変換値Ｄａｄ）が、デューティ比ＤＴをパラメータ
として、一本のグラフで表される。従って、上記のよう
にデューティ比ＤＴを予め選択しておいた値中から選ぶ
ようにすると、各デューティ比毎に、センサ抵抗値Ｒｓ
とＡ／Ｄ変換値Ｄａｄとの関係をマイクロコンピュータ
２０内のＲＯＭ内に記憶させておくことで、Ａ／Ｄ変換
値Ｄａｄからセンサ抵抗値Ｒｓを直ちに求めができる。
従って、環境が変化するなどしても、このような処理に
より出力電圧Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）を０．５
〜１．５Ｖの範囲に保つことができるので、適切に特定
ガスの濃度変化を検知し、電子制御アセンブリ２１を制
御することができる。
【００６６】（実施形態２）次いで、第２の実施形態に
ついて図５を参照して説明する。本実施形態の制御シス
テム５０は、実施形態１のガスセンサ素子駆動回路１２
において、ガスセンサ素子１１と固定抵抗器１５とを入
れ替えたものに相当する。従って、同様な部品等には同
一の番号を付し、異なる部分を中心に説明し、同様な部
分の説明は省略あるいは簡略化する。
【００６７】上記したように、本実施形態２のガスセン
サ素子駆動回路５２では、パルス入力端子１７とコンデ
ンサ側１４をカソードとしたダイオード１６との間にガ
スセンサ素子５１が接続され、一方、コンデンサ１４と
並列に抵抗値Ｒｄ＝７．５ｋΩの固定抵抗器５５が接続
されている。従って、制御回路１３の制御出力端子１３
ＣＴから出力されたパルス信号Ｓｃをパルス入力端子１
７に入力すると、パルス信号Ｓｃが第１の電位状態（ハ
イレベル＝＋５Ｖ）となっている期間ｔ１に、ガスセン
サ素子５１とダイオード１６を通じてコンデンサ１４に
充電される。また、パルス信号Ｓｃが第２の電位状態
（ローレベル＝０Ｖ）となっている期間ｔ２には、固定
抵抗器５５を通じてコンデンサ１４に蓄えられた電荷が
放電される。
【００６８】従って、充電時の時定数τ１＝Ｃ・Ｒｄ・
Ｒｓ／（Ｒｄ＋Ｒｓ）であり、放電時の時定数τ２＝Ｃ
Ｒｄとなる。ガスセンサ素子５１のセンサ抵抗値Ｒｓが
上昇すると、コンデンサ１４が充電され難くなるため、
センサ抵抗値Ｒｓと出力電圧Ｖｏｕｔの関係は、実施形
態１の場合とちょうど逆の関係となる。なお、実施形態
１と同様、コンデンサの一端１４Ａがセンサ抵抗値Ｒｓ
の変化によって電位が変化する動作点Ｐｄである。出力
端子１８にはこの動作点Ｐｄの電位が導かれている。
【００６９】この制御システム５０においても、出力電
圧Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）から、ガスセンサ素
子５１のセンサ抵抗値Ｒｓを知ることができるので、Ａ
／Ｄ変換値Ｄａｄを知ることで特定ガスの濃度変化を検
知することができる。また、この制御システム５０にお
いても、パルス入力端子１７に入力するパルス信号Ｓｃ
のデューティ比ＤＴが大きくなると、出力電圧Ｖｏｕｔ
（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）が大きくなる。このため、ガス
センサ素子５１が温度や湿度などの環境によって大きく
変化した場合にも、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴ
を変化させることで、出力電圧Ｖｏｕｔを適当な範囲に
変化させて、精度良く特定ガスの濃度変化を検出でき
る。従って、検出した特定ガスの濃度変化に追従して、
適宜、フラップを開閉するなど電子制御アセンブリ５１
を制御することができる。なお、本実施形態２の制御シ
ステム５０においても、実施形態１と同様の制御フロー
（図３、図４参照）によって、パルス信号Ｓｃのデュー
ティ比ＤＴを変化させて出力電圧を所定の範囲内に制御
すればよい。但し、Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄが所定範囲を下
回ったときには、ステップＳ３５，Ｓ４４（図３，図４
参照）において、実施形態１とは異なり、１ランク下の
デューティ比を選択する。また、Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄが
所定範囲を上回ったときには、ステップＳ３６，Ｓ４５
において、１ランク上のデューティ比を選択する。
【００７０】（実施形態３）次いで、第３の実施形態に
ついて図６、図７を参照して説明する。実施形態１のガ
スセンサ素子駆動回路１２では、コンデンサ１４とガス
センサ素子１１とを並列に接続して、ガスセンサ素子１
１を介して放電した。これに対し、本実施形態の制御シ
ステム６０のガスセンサ素子駆動回路６２では、コンデ
ンサ６４に蓄積した電荷を、ガスセンサ素子６１と第２
ダイオード６５を介して接地電位（０Ｖ）となった制御
出力端子１３ＣＴに戻して放電させる点で異なる。従っ
て、同様な部品等には同一の番号を付し、異なる部分を
中心に説明し、同様な部分の説明は省略あるいは簡略化
する。
【００７１】上記したように、本実施形態３のガスセン
サ素子駆動回路６２では、パルス入力端子（パルス入力
点）６８と一端６４Ｂが接地されたコンデンサ６４の他
端６４Ａとの間に、抵抗値Ｒｃ＝７．５ｋΩの固定抵抗
器６６とコンデンサ６４側をカソードとした第１ダイオ
ード６７とが直列に接続されたＲＤ直列回路６８と、ガ
スセンサ素子６１とコンデンサ６４側をアノードとした
第２ダイオード６５が直列に接続されたＳＤ直列回路６
９とが、並列に接続されている。なお、コンデンサの他
端６４Ａがセンサ抵抗値Ｒｓの変化によって電位が変化
する動作点Ｐｄである。出力端子６９にはこの動作点Ｐ
ｄの電位が導かれている。
【００７２】制御回路１３の制御出力端子１３ＣＴから
出力されたパルス信号Ｓｃをガスセンサ素子駆動回路６
２のパルス入力端子６８に入力すると、パルス信号Ｓｃ
が第１の電位状態（ハイレベル＝＋５Ｖ）となっている
期間ｔ１に、固定抵抗器６６と第１ダイオード６７から
なるＲＤ直列回路６８を通じてコンデンサ６４に充電さ
れる。従って、固定抵抗器６６と第１ダイオード６７と
は充電回路を構成する。また、パルス信号Ｓｃが第２の
電位状態（ローレベル＝０Ｖ）となっている期間ｔ２に
は、第２ダイオード６５及びガスセンサ素子６１からな
るＳＤ直列回路６９を通じてコンデンサ６４に蓄えられ
た電荷が放電される。従って、第２ダイオード６５及び
ガスセンサ素子６１は放電回路を構成する。また、充電
時の時定数（第１の時定数）τ１＝ＣＲｃであり、放電
時の時定数（第２の時定数）τ２＝ＣＲｓとなる。ガス
センサ素子６１のセンサ抵抗値Ｒｓが上昇すると、コン
デンサ６４が放電され難くなるため、出力電圧Ｖｏｕｔ
が上昇する。つまり、センサ抵抗値Ｒｓと出力電圧Ｖｏ
ｕｔの関係は、実施形態１の場合と似た関係となる。
【００７３】但し、実施形態１では、固定抵抗器１５を
流れる電荷の一部は、コンデンサ１４に充電されずにガ
スセンサ素子１１を流れるため充電の効率がやや低い。
また、コンデンサ１４の充電電圧、即ち出力電圧Ｖｏｕ
ｔは、最大でも、つまりデューティ比ＤＴ＝１００％に
した場合でも、固定抵抗器１５とガスセンサ素子１１で
分圧した値（５Ｖ×Ｒｓ・（Ｒｃ＋Ｒｓ））までにしか
ならない。これに対し、本実施形態のガスセンサ素子駆
動回路６２では、充電と放電の経路を２つのダイオード
６５，６７を用いて分離したので、充電効率が高く、Ｖ
ｏｕｔを比較的高くすることができる。特に、センサ抵
抗値Ｒｓが低い場合にもＶｏｕｔを比較的高くすること
ができるので、この制御システム６０で対応できるセン
サ抵抗値Ｒｓの範囲を低い方に拡げることができる。
【００７４】この効果は、図７のグラフと、実施形態１
の制御システム１０における図２のグラフとを対比すれ
ば明らかである。即ち、図７のグラフは、センサ抵抗Ｒ
ｓの高いところでは、図２のグラフとほぼ同様である
が、センサ抵抗値Ｒｓが小さい範囲では、図２のグラフ
とは異なり、Ｖｏｕｔが十分大きい。そして、センサ抵
抗Ｒｓが小さい領域（例えばＲｓ＝１〜５ｋΩの領域）
でも、デューティ比を大きく（例えばＤＴ≧８０％）す
れば、出力電圧Ｖｏｕｔとして十分大きな値（Ｖｏｕｔ
≧２．０Ｖ）が得られる。また、、センサ抵抗Ｒｓ≦１
ｋΩとなる範囲においても、特定ガス濃度の変化を測定
することができることが判る。このように、本実施形態
３の制御システム６０（ガスセンサ素子駆動回路６２）
を用いると、より広い範囲のセンサ抵抗の変化に対応し
て、ガス濃度変化の検出が可能であることが判る。
【００７５】この制御システム６０においても、出力電
圧Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）から、ガスセンサ素
子６１のセンサ抵抗値Ｒｓを知ることができるので、Ａ
／Ｄ変換値Ｄａｄを知ることで特定ガスの濃度変化を検
知することができる。また、この制御システム６０にお
いても、パルス入力端子６８に入力するパルス信号Ｓｃ
のデューティ比ＤＴが大きくなると、出力電圧Ｖｏｕｔ
（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）が大きくなる。このため、ガス
センサ素子が温度や湿度などの環境によって大きく変化
した場合にも、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを変
化させることで、出力電圧Ｖｏｕｔを適当な範囲に変化
させて、精度良く特定ガスの濃度変化を検知できる。
【００７６】従って、検出した特定ガスの濃度変化に追
従して、適宜、フラップを開閉するなど電子制御アセン
ブリ２１を制御することができる。なお、本実施形態３
の制御システム６０においても、実施形態１と同様の制
御フロー（図３、図４参照）によって、パルス信号Ｓｃ
のデューティ比ＤＴを変化させて出力電圧Ｖｏｕｔを所
定範囲内に制御すればよい。なお、デューティ比ＤＴを
変化させるにあたって、選択可能とするデューティ比の
値としては、等間隔（例えば１％間隔）の値から選択し
ても良いが、図７のグラフから明らかなように、デュー
ティ比５０％付近で互いの間隔を大きく、デューティ比
が大きい領域及び小さい領域で互いの間隔が小さくなる
ように選択すると良く。例えば、…３９．２％，４１．
１％，４３．２％，４５．４％、４７．６％、５０．０
％、５２．４％、５４．６％、５６．８％、５８．９
％、６０．８％…というように、５０を中心に１．０５
の比率で減少、及び１／１．０５の比率で増加する数値
の列を選択するものが挙げられる。
【００７７】（実施形態４）次いで、第４の実施形態に
ついて図８を参照して説明する。本実施形態４の制御シ
ステム７０は、実施形態３のガスセンサ素子駆動回路６
２において、ガスセンサ素子６１と固定抵抗器６６とを
入れ替えたものに相当する。従って、同様な部品等には
同一の番号を付し、異なる部分を中心に説明し、同様な
部分の説明は省略あるいは簡略化する。
【００７８】上記したように、本実施形態４のガスセン
サ素子駆動回路７２では、パルス入力端子６８と一端６
４Ｂが接地されたコンデンサ６４の他端６４Ａとの間
に、ガスセンサ素子６１とコンデンサ６４側をカソード
とした第１ダイオード６７とが直列に接続されたＳＤ直
列回路７８と、抵抗値Ｒｄ＝７．５ｋΩの固定抵抗器７
６とコンデンサ６４側をアノードとした第２ダイオード
６５が直列に接続されたＲＤ直列回路７９とが、並列に
接続されている。なお、コンデンサの他端６４Ａがセン
サ抵抗値Ｒｓの変化によって電位が変化する動作点Ｐｄ
である。出力端子６９にはこの動作点Ｐｄの電位が導か
れている。
【００７９】制御回路１３の制御出力端子１３ＣＴから
出力されたパルス信号Ｓｃをパルス入力端子６８に入力
すると、パルス信号Ｓｃが第１の電位状態（ハイレベル
＝＋５Ｖ）となっている期間ｔ１に、ガスセンサ素子７
１と第１ダイオード６７とからなるＳＤ直列回路７８を
通じてコンデンサ６４に充電される。従って、ガスセン
サ素子７１と第１ダイオード６７とは充電回路を構成す
る。また、パルス信号Ｓｃが第２の電位状態（ローレベ
ル＝０Ｖ）となっている期間ｔ２には、第２ダイオード
６５及び固定抵抗器７６からなるＲＤ直列回路７９を通
じてコンデンサ６４に蓄えられた電荷が放電される。従
って、第２ダイオード６５と固定抵抗器７６とは放電回
路を構成する。また、充電時の時定数τ１＝ＣＲｓであ
り、放電時の時定数τ２＝ＣＲｄとなる。ガスセンサ素
子７１のセンサ抵抗値Ｒｓが上昇すると、コンデンサ６
４が充電され難くなるため、出力電圧Ｖｏｕｔが減少す
る。つまり、センサ抵抗値Ｒｓと出力電圧Ｖｏｕｔの関
係は、実施形態３の場合と逆、従って実施形態２に似た
関係となる。
【００８０】但し、実施形態２の制御システム５０で
は、ガスセンサ素子５１を流れる電荷の一部は、コンデ
ンサ１４に充電されずに固定抵抗器５５を流れるため充
電の効率がやや低い。また、コンデンサ１４の充電電
圧、即ち出力電圧Ｖｏｕｔは、最大でも、つまりデュー
ティ比ＤＴ＝１００％にした場合でも、ガスセンサ素子
１１と固定抵抗器１５で分圧した値（５Ｖ×Ｒｄ・（Ｒ
ｄ＋Ｒｓ））までにしかならない。これに対し、本実施
形態のガスセンサ素子駆動回路７２では、充電と放電の
経路を２つのダイオード６５，６７を用いて分離したの
で、充電効率が高く、Ｖｏｕｔを比較的高くすることが
できる。上記実施形態３とは逆に、特に、センサ抵抗値
Ｒｓが高い場合にもＶｏｕｔを比較的高くすることがで
きるので、この制御システム７０で対応できるセンサ抵
抗値Ｒｓの範囲を高い方に拡げることができる。
【００８１】この制御システム７０においても、出力電
圧Ｖｏｕｔ（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）から、ガスセンサ素
子７１のセンサ抵抗値Ｒｓを知ることができるので、Ａ
／Ｄ変換値Ｄａｄを知ることで特定ガスの濃度を検知す
ることができる。また、この制御システム７０において
も、パルス入力端子６８に入力するパルス信号Ｓｃのデ
ューティ比ＤＴが大きくなると、出力電圧Ｖｏｕｔ（Ａ
／Ｄ変換値Ｄａｄ）が大きくなる。このため、ガスセン
サ素子が環境によって大きく変化した場合にも、パルス
信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを変化させることで、出力
電圧を適当な範囲に変化させて、精度良く特定ガスの濃
度変化を検出できる。従って、検出した特定ガスの濃度
変化に追従して、適宜、フラップを開閉するなど電子制
御アセンブリ２１を制御することができる。
【００８２】なお、本実施形態４の制御システム７０に
おいても、実施形態１と同様の制御フロー（図３、図４
参照）によって、パルス信号Ｓｃのデューティ比ＤＴを
変化させて出力電圧Ｖｏｕｔを所定範囲内に制御すれば
よい。但し、実施形態２と同じく、Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ
が所定範囲を下回ったときには、ステップＳ３５，Ｓ４
４（図３，図４参照）において、１ランク下のデューテ
ィ比を選択する。また、Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄが所定範囲
を上回ったときには、ステップＳ３６，Ｓ４５におい
て、１ランク上のデューティ比を選択する。デューティ
比ＤＴを変化させるにあたって、選択可能とするデュー
ティ比の値としては、図７のグラフから明らかなよう
に、デューティ比５０％付近で互いの間隔を大きく、デ
ューティ比が大きい領域及び小さい領域で互いの間隔が
小さくなるように選択すると良い。
【００８３】以上において、本発明を実施形態１〜４に
即して説明したが、本発明は上記実施形態１〜４に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適
宜変更して適用できることはいうまでもない。例えば、
上記では、特定ガス（ＮＯｘなどの酸化ガス）の濃度が
上がるとセンサ抵抗値Ｒｓが高くなるタイプの素子を用
いたが、この逆に特定ガスがハイドロカーボンなどの還
元ガスであって、この特定ガスの濃度が上がるとセンサ
抵抗値Ｒｓが下がるといった別の特性を有するガスセン
サ素子を用いる場合にも適用することができる。また、
上記各実施形態では、Ａ／Ｄ変換回路１９とマイクロコ
ンピュータ２０とを別体のものとして説明したが、マイ
クロコンピュータ内にＡ／Ｄ変換回路を組み込んで、ア
ナログ入力ポートに入力したアナログ電圧（出力電圧Ｖ
ｏｕｔ）をマイクロコンピュータ内でＡ／Ｄ変換してデ
ジタル値（Ａ／Ｄ変換値Ｄａｄ）を取得し、各種の処理
に使用しても良い。
【００８４】また、実施形態１，２の制御システム１
０，５０では、実施形態３，４の制御システム６０，７
０より、測定可能なセンサ抵抗Ｒｓの範囲がやや狭いこ
とは前記したが、第２ダイオード６５が不要である分安
価にできるメリットがあり、使用するガスセンサ素子の
センサ抵抗値Ｒｓの変化範囲などを勘案して選択すれば
よい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１にかかるガスセンサ駆動回路及びガ
スセンサ素子を用いた制御システムの構成を示す回路図
及びブロック図である。
【図２】図１に示す制御システムにおいて、入力したパ
ルス信号のデューティ比をパラメータとして、ガスセン
サ素子のセンサ抵抗値Ｒｓを変化させたときの、動作点
Ｐｄにおける出力電圧Ｖｏｕｔの変化を示すグラフであ
る。
【図３】図１に示す制御システムにおける制御のうち、
入力するパルス信号の初期設定を行う制御の内容を示す
フローチャートである。
【図４】図１に示す制御システムにおける制御のうち、
通常の駆動状態において、出力電圧Ｖｏｕｔを所定の範
囲に保持する制御の内容を示すフローチャートである。
【図５】実施形態２にかかるガスセンサ駆動回路及びガ
スセンサ素子を用いた制御システムの構成を示す回路図
及びブロック図である。
【図６】実施形態３にかかるガスセンサ駆動回路及びガ
スセンサ素子を用いた制御システムの構成を示す回路図
及びブロック図である。
【図７】図６に示す制御システムにおいて、入力したパ
ルス信号のデューティ比をパラメータとして、ガスセン
サ素子のセンサ抵抗値Ｒｓを変化させたときの、動作点
Ｐｄにおける出力電圧Ｖｏｕｔの変化を示すグラフであ
る。
【図８】実施形態４にかかるガスセンサ駆動回路及びガ
スセンサ素子を用いた制御システムの構成を示す回路図
及びブロック図である。
【符号の説明】
１０，５０，６０，７０ 制御システム １１，５１，６１，７１ ガスセンサ素子 １２，５２，６２，７２ ガスセンサ素子駆動回路 １３ 制御回路 １４，６４ コンデンサ １５，５５，６６，７６ 固定抵抗器 １６ ダイオード ６７ 第１ダイオード ６５ 第２ダイオード １７，６８ パルス入力端子（パルス入力点） １９ Ａ／Ｄ変換回路 ２０ マイクロコンピュータ ２１ 電子制御アセンブリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−216442（ＪＰ，Ａ) 特開2001−183325（ＪＰ，Ａ) 特開2001−228109（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−42646（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−46454（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−21552（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/12

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】特定ガスの濃度変化によって、センサ抵抗
    の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システムで
    あって、 第１の電位状態と第２の電位状態とを有する繰り返し波
    形のパルス信号が入力されるパルス入力点と、 コンデンサと、 上記パルス入力点に上記第１の電位状態の信号が入力さ
    れている期間に、充電用抵抗器を介して上記コンデンサ
    に充電させる充電回路と、 上記パルス入力点に上記第２の電位状態の信号が入力さ
    れている期間に、放電用抵抗器を介して上記コンデンサ
    を放電させる放電回路と、 を含み、 上記充電回路の充電用抵抗器及び放電回路の放電用抵抗
    器の少なくともいずれかは、上記センサ抵抗値を有する
    ガスセンサ素子を含み、上記充電回路の充電電流及び上
    記放電回路の放電電流の少なくともいずれかは、上記ガ
    スセンサ素子のセンサ抵抗値の変化に応じて変化し、 上記制御システムはさらに、 マイクロコンピュータを含む制御回路であって、 上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子の
    センサ抵抗値の変化により、電位が変化する動作点の電
    位をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路を備え、 上記パルス入力点に接続され、上記パルス信号を出力す
    る制御回路と、 を含む制御システム。
  2. 【請求項２】特定ガスの濃度変化によって、センサ抵抗
    の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システムで
    あって、 第１の電位状態と第２の電位状態とを有する繰り返し波
    形のパルス信号が入力されるパルス入力点と、 コンデンサと、 上記パルス入力点に上記第１の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、充電用抵抗器を介して第１の時
    定数で上記コンデンサに充電する充電回路と、 上記パルス入力点に上記第２の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、放電用抵抗器を介して第２の時
    定数で上記コンデンサを放電させる放電回路であって、 上記放電用抵抗器は、上記センサ抵抗値を有するガスセ
    ンサ素子を含み、 上記第２の時定数は、上記センサ抵抗値の変化に応じて
    変化する放電回路と、 マイクロコンピュータを含む制御回路であって、 上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子の
    センサ抵抗値変化により、電位が変化する動作点の電位
    を入力するＡ／Ｄ変換回路を備え、 上記パルス入力点に接続され、上記パルス信号を出力す
    る制御回路と、を含む制御システム。
  3. 【請求項３】特定ガスの濃度変化によって、センサ抵抗
    の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システムで
    あって、 第１の電位状態と第２の電位状態とを有する繰り返し波
    形のパルス信号が入力されるパルス入力点と、 コンデンサと、 上記パルス入力点に上記第１の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、充電用抵抗器を介して第１の時
    定数で上記コンデンサに充電させる充電回路であって、 上記充電用抵抗器は、上記センサ抵抗値を有するガスセ
    ンサ素子を含み、 上記第１の時定数は、上記センサ抵抗値の変化に応じて
    変化する充電回路と、 上記パルス入力点に上記第２の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、放電用抵抗器を介して第２の時
    定数で上記コンデンサを放電させる放電回路と、 マイクロコンピュータを含む制御回路であって、 上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子の
    センサ抵抗値変化により、電位が変化する動作点の電位
    を入力するＡ／Ｄ変換回路を備え、 上記パルス入力点に接続され、上記パルス信号を出力す
    る制御回路と、を含む制御システム。
  4. 【請求項４】特定ガスの濃度変化によって、センサ抵抗
    の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システムで
    あって、 第１の電位状態と第２の電位状態とを有する繰り返し波
    形のパルス信号が入力されるパルス入力点と、 コンデンサと、 上記パルス入力点に上記第１の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、抵抗器とダイオードとを介して
    第１の時定数で上記コンデンサに充電する充電回路と、 上記パルス入力点に上記第２の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、上記ガスセンサ素子を介して第
    ２の時定数で上記コンデンサを放電させる放電回路と、 マイクロコンピュータを含む制御回路であって、 上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子の
    センサ抵抗値変化により、電位が変化する動作点の電位
    を入力するＡ／Ｄ変換回路を備え、 上記充電回路のパルス入力点に接続され、上記パルス信
    号を出力する制御回路と、を含む制御システム。
  5. 【請求項５】特定ガスの濃度変化によって、センサ抵抗
    の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システムで
    あって、 第１の電位状態と第２の電位状態とを有する繰り返し波
    形のパルス信号が入力されるパルス入力点と、 コンデンサと、 上記パルス入力点に上記第１の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、上記ガスセンサ素子とダイオー
    ドとを介して第１の時定数で上記コンデンサに充電する
    充電回路と、 上記パルス入力点に上記第２の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、抵抗器を介して第２の時定数で
    上記コンデンサを放電させる放電回路と、 マイクロコンピュータを含む制御回路であって、 上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子の
    センサ抵抗値変化により、電位が変化する動作点の電位
    を入力するＡ／Ｄ変換回路を備え、 上記充電回路のパルス入力点に接続され、上記パルス信
    号を出力する制御回路と、を含む制御システム。
  6. 【請求項６】特定ガスの濃度変化によって、センサ抵抗
    の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システムで
    あって、 第１の電位状態と第２の電位状態とを有する繰り返し波
    形のパルス信号が入力されるパルス入力点と、 コンデンサと、 上記パルス入力点に上記第１の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、抵抗器とこれに直列に接続した
    第１のダイオードとからなるＲＤ直列回路を介して第１
    の時定数で上記コンデンサに充電する充電回路と、 上記パルス入力点に上記第２の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、上記ガスセンサ素子とこれに直
    列に接続した第２のダイオードとからなり、上記ＲＤ直
    列回路と並列に接続されたＳＤ直列回路を介して第２の
    時定数で上記コンデンサを放電させる放電回路と、 マイクロコンピュータを含む制御回路であって、 上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子の
    センサ抵抗値変化により、電位が変化する動作点の電位
    を入力するＡ／Ｄ変換回路を備え、 上記充電回路のパルス入力点に接続され、上記パルス信
    号を出力する制御回路と、を含む制御システム。
  7. 【請求項７】特定ガスの濃度変化によって、センサ抵抗
    の値が変化するガスセンサ素子を用いた制御システムで
    あって、 第１の電位状態と第２の電位状態とを有する繰り返し波
    形のパルス信号が入力されるパルス入力点と、 コンデンサと、 上記パルス入力点に上記第１の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、上記ガスセンサ素子とこれに直
    列に接続した第１のダイオードとからなるＳＤ直列回路
    を介して第１の時定数で上記コンデンサに充電する充電
    回路と、 上記パルス入力点に上記第２の電位状態のパルス信号が
    入力されている期間に、抵抗器とこれに直列に接続した
    ダイオードとからなり、上記ＳＤ直列回路と並列に接続
    されたＲＤ直列回路を介して第２の時定数で上記コンデ
    ンサを放電させる放電回路と、 マイクロコンピュータを含む制御回路であって、 上記コンデンサの一端であって、上記ガスセンサ素子の
    センサ抵抗値変化により、電位が変化する動作点の電位
    を入力するＡ／Ｄ変換回路を備え、 上記充電回路のパルス入力点に接続され、上記パルス信
    号を出力する制御回路と、を含む制御システム。
  8. 【請求項８】請求項１〜請求項７のいずれかに記載の制
    御システムであって、 前記第１の電位状態及び第２の電位状態のいずれか一方
    は、接地電位状態であり、 他方は、上記接地電位よりも電位が高い正電位状態であ
    る制御システム。
  9. 【請求項９】請求項１〜請求項８のいずれかに記載の制
    御システムであって、 前記制御回路は、 前記Ａ／Ｄ変換回路のＡ／Ｄ変換値が所定範囲外になっ
    たかどうかを判断する出力範囲判断手段と、 上記Ａ／Ｄ変換値が上記所定範囲外となったときに、上
    記Ａ／Ｄ変換値が上記所定範囲内となるように、前記パ
    ルス信号のデューティ比を変更するデューティ比変更手
    段と、 を備える制御システム。
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