JP3480910B2 - センサ回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、防爆電気機器とし
てのガスセンサを構成し、過剰な電源電流による異常発
熱を抑制するための電源電流制限抵抗を備えたセンサ回
路に関する。
てのガスセンサを構成し、過剰な電源電流による異常発
熱を抑制するための電源電流制限抵抗を備えたセンサ回
路に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のセンサ回路を使用する機器とし
ては、携帯用のガス検知装置やガス測定装置等を構成す
る本質安全防爆機器がある。本質安全防爆機器は、安全
保持抵抗という電源電流制限用の抵抗を電源と回路の間
に直列に挿入することで、回路が故障して完全導通状態
や半導通状態になっても回路中の部品が一定温度以上に
ならないようにしている。この安全保持抵抗の抵抗値は
電源電圧と使用部品によって異なるが、電源電圧６Ｖ以
下では大体数Ω〜１０数Ω程度である。携帯用のガス検
知装置やガス測定装置等に使用されるセンサ回路の一例
として、熱線型半導体式センサの場合、センサ素子にセ
ンサ素子と略同じ抵抗値の負荷抵抗を直列に接続し、そ
の対辺にセンサ素子と負荷抵抗と同じ抵抗比の回路を並
列に接続してブリッジ回路を形成して、センサ素子の抵
抗値の変化をブリッジ回路中の２点間の電圧として検出
し、センサ出力を得ている。このとき正常動作時のブリ
ッジ回路の両端電圧、つまり、センサ素子と負荷抵抗の
両端電圧は、２．２〜２．８Ｖ程度となる。
ては、携帯用のガス検知装置やガス測定装置等を構成す
る本質安全防爆機器がある。本質安全防爆機器は、安全
保持抵抗という電源電流制限用の抵抗を電源と回路の間
に直列に挿入することで、回路が故障して完全導通状態
や半導通状態になっても回路中の部品が一定温度以上に
ならないようにしている。この安全保持抵抗の抵抗値は
電源電圧と使用部品によって異なるが、電源電圧６Ｖ以
下では大体数Ω〜１０数Ω程度である。携帯用のガス検
知装置やガス測定装置等に使用されるセンサ回路の一例
として、熱線型半導体式センサの場合、センサ素子にセ
ンサ素子と略同じ抵抗値の負荷抵抗を直列に接続し、そ
の対辺にセンサ素子と負荷抵抗と同じ抵抗比の回路を並
列に接続してブリッジ回路を形成して、センサ素子の抵
抗値の変化をブリッジ回路中の２点間の電圧として検出
し、センサ出力を得ている。このとき正常動作時のブリ
ッジ回路の両端電圧、つまり、センサ素子と負荷抵抗の
両端電圧は、２．２〜２．８Ｖ程度となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本質安
全防爆機器の場合、安全保持抵抗が電源とブリッジ回路
の間に直列に挿入されるので、電源電圧が４Ｖを下回
り、３Ｖ後半の電圧値となると、この安全保持抵抗を流
れる電源電流による電圧降下のためにブリッジ回路の両
端に十分な電圧が供給されずに正常動作しなくなる。こ
のため、電池仕様の携帯用機器の場合は、安全保持抵抗
分の電圧降下による電圧利用率の低下により、実質的に
電池寿命が短くなってしまうという問題が生じる。
全防爆機器の場合、安全保持抵抗が電源とブリッジ回路
の間に直列に挿入されるので、電源電圧が４Ｖを下回
り、３Ｖ後半の電圧値となると、この安全保持抵抗を流
れる電源電流による電圧降下のためにブリッジ回路の両
端に十分な電圧が供給されずに正常動作しなくなる。こ
のため、電池仕様の携帯用機器の場合は、安全保持抵抗
分の電圧降下による電圧利用率の低下により、実質的に
電池寿命が短くなってしまうという問題が生じる。
【０００４】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、過剰な電源電流による異常発
熱を抑制するための電源電流制限抵抗を備えたセンサ回
路であって、電源電圧の電圧利用率を引き上げて、動作
電源電圧範囲の下限電圧の改善を図ることのできるセン
サ回路を提供する点にある。
ものであり、その目的は、過剰な電源電流による異常発
熱を抑制するための電源電流制限抵抗を備えたセンサ回
路であって、電源電圧の電圧利用率を引き上げて、動作
電源電圧範囲の下限電圧の改善を図ることのできるセン
サ回路を提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係るセンサ回路の第一の特徴構成は、特許請
求の範囲の欄の請求項１に記載したごとく、防爆電気機
器としてのガスセンサを構成し、機器電源と、センサ素
子及び前記センサ素子に対する負荷抵抗を直列接続した
直列回路を有するセンサ回路であって、前記ガスセンサ
の防爆電気機器としての温度等級が温度等級Ｔ３若しく
はＴ４に構成してあり、前記直列回路の電源側端子を成
す、前記負荷抵抗の一方端を直接前記機器電源に接続す
るとともに、他端を、前記直列回路のグランド側端子と
前記センサ素子を介して接続し、前記負荷抵抗の一方端
と前記グランド側端子との間の電圧を一定とする、定電
圧源としてのセンサ電源回路を備え、前記センサ素子が
短絡し前記機器電源の電圧が前記負荷抵抗の両端に印加
された状態での前記負荷抵抗の表面温度、あるいは、前
記負荷抵抗から見てセンサ素子側の回路において前記負
荷抵抗により温度が、前記温度等級Ｔ３の場合には温度
等級Ｔ３の防爆最高表面温度１３５〜２００℃の範囲
に、前記温度等級Ｔ４の場合には温度等級Ｔ４の防爆最
高表面温度１００〜１３５℃の範囲になるようにして、
前記負荷抵抗を、過剰な電源電流による異常発熱を抑制
する電源電流制限抵抗としてある点にある。
の本発明に係るセンサ回路の第一の特徴構成は、特許請
求の範囲の欄の請求項１に記載したごとく、防爆電気機
器としてのガスセンサを構成し、機器電源と、センサ素
子及び前記センサ素子に対する負荷抵抗を直列接続した
直列回路を有するセンサ回路であって、前記ガスセンサ
の防爆電気機器としての温度等級が温度等級Ｔ３若しく
はＴ４に構成してあり、前記直列回路の電源側端子を成
す、前記負荷抵抗の一方端を直接前記機器電源に接続す
るとともに、他端を、前記直列回路のグランド側端子と
前記センサ素子を介して接続し、前記負荷抵抗の一方端
と前記グランド側端子との間の電圧を一定とする、定電
圧源としてのセンサ電源回路を備え、前記センサ素子が
短絡し前記機器電源の電圧が前記負荷抵抗の両端に印加
された状態での前記負荷抵抗の表面温度、あるいは、前
記負荷抵抗から見てセンサ素子側の回路において前記負
荷抵抗により温度が、前記温度等級Ｔ３の場合には温度
等級Ｔ３の防爆最高表面温度１３５〜２００℃の範囲
に、前記温度等級Ｔ４の場合には温度等級Ｔ４の防爆最
高表面温度１００〜１３５℃の範囲になるようにして、
前記負荷抵抗を、過剰な電源電流による異常発熱を抑制
する電源電流制限抵抗としてある点にある。
【０００６】この種のセンサ回路としては、請求項２に
記載されているように、防爆電気機器としてのガスセン
サを構成し、機器電源と、センサ素子及び前記センサ素
子に対する負荷抵抗を直列接続した直列回路を有するセ
ンサ回路であって、前記ガスセンサの防爆電気機器とし
ての温度等級が温度等級Ｔ３若しくはＴ４に構成され、
前記直列回路の電源側端子を成す、前記負荷抵抗の一方
端を直接前記機器電源に接続するとともに、他端を、前
記直列回路のグランド側端子と前記センサ素子を介して
接続し、前記負荷抵抗の一方端と前記グランド側端子と
の間の電圧を一定とする、定電圧源としてのセンサ電源
回路を備え、前記センサ素子が短絡し前記機器電源の電
圧が前記負荷抵抗の両端に印加された状態における、前
記負荷抵抗の表面温度、あるいは、前記負荷抵抗から見
てセンサ素子側の回路において前記負荷抵抗により温度
が、前記温度等級がＴ３の場合には温度等級Ｔ３の防爆
最高表面温度１３５〜２００℃の範囲に、前記温度等級
がＴ４の場合には温度等級Ｔ４の防爆最高表面温度１０
０〜１３５℃の範囲になるようにして、前記負荷抵抗
を、過剰な電源電流による異常発熱を抑制するための電
源電流制限抵抗としてあり、前記センサ電源回路が、前
記グランド側端子を、センサ電源回路の参照電圧Ｖｒｅ
ｆに維持すべく構成され、前記直列回路に並列にセンサ
電源回路抵抗を設け、前記センサ電源回路抵抗の一方端
を直接前記機器電源に接続するとともに、前記センサ電
源回路抵抗の他端の電圧を前記参照電圧Ｖｒｅｆとする
センサ回路とすることができる。また、請求項３に記載
されているように、防爆電気機器としてのガスセンサを
構成し、機器電源と、センサ素子及び前記センサ素子に
対する負荷抵抗を直列接続した直列回路を有するセンサ
回路であって、前記ガスセンサの防爆電気機器としての
温度等級が温度等級Ｔ３若しくはＴ４に構成してあり、
前記直列回路の電源側端子を成す、前記負荷抵抗の一方
端を直接前記機器電源に接続するとともに、他端を、前
記直列回路のグランド側端子と前記センサ素子を介して
接続し、前記負荷抵抗の一方端と前記グランド側端子と
の間の電圧を一定とする、定電圧源としてのセンサ電源
回路を備え、前記センサ素子が短絡し前記機器電源の電
圧が前記負荷抵抗の両端に印加された状態における、前
記負荷抵抗の表面温度、あるいは、前記負荷抵抗から見
てセンサ素子側の回路において前記負荷抵抗により温度
が、前記温度等級がＴ３の場合には温度等級Ｔ３の防爆
最高表面温度１３５〜２００℃の範囲に、前記温度等級
がＴ４の場合には温度等級Ｔ４の防爆最高表面温度１０
０〜１３５℃の範囲になるようにして、前記負荷抵抗
を、過剰な電源電流による異常発熱を抑制するための電
源電流制限抵抗としてあり、前記センサ電源回路が、前
記グランド側端子を、センサ電源回路の参照電圧Ｖｒｅ
ｆに維持すべく構成され、前記参照電圧Ｖｒｅｆが、前
記直列回路に並列に配設される内部抵抗を有する電池に
より設定されるセンサ回路とすることもできる。
記載されているように、防爆電気機器としてのガスセン
サを構成し、機器電源と、センサ素子及び前記センサ素
子に対する負荷抵抗を直列接続した直列回路を有するセ
ンサ回路であって、前記ガスセンサの防爆電気機器とし
ての温度等級が温度等級Ｔ３若しくはＴ４に構成され、
前記直列回路の電源側端子を成す、前記負荷抵抗の一方
端を直接前記機器電源に接続するとともに、他端を、前
記直列回路のグランド側端子と前記センサ素子を介して
接続し、前記負荷抵抗の一方端と前記グランド側端子と
の間の電圧を一定とする、定電圧源としてのセンサ電源
回路を備え、前記センサ素子が短絡し前記機器電源の電
圧が前記負荷抵抗の両端に印加された状態における、前
記負荷抵抗の表面温度、あるいは、前記負荷抵抗から見
てセンサ素子側の回路において前記負荷抵抗により温度
が、前記温度等級がＴ３の場合には温度等級Ｔ３の防爆
最高表面温度１３５〜２００℃の範囲に、前記温度等級
がＴ４の場合には温度等級Ｔ４の防爆最高表面温度１０
０〜１３５℃の範囲になるようにして、前記負荷抵抗
を、過剰な電源電流による異常発熱を抑制するための電
源電流制限抵抗としてあり、前記センサ電源回路が、前
記グランド側端子を、センサ電源回路の参照電圧Ｖｒｅ
ｆに維持すべく構成され、前記直列回路に並列にセンサ
電源回路抵抗を設け、前記センサ電源回路抵抗の一方端
を直接前記機器電源に接続するとともに、前記センサ電
源回路抵抗の他端の電圧を前記参照電圧Ｖｒｅｆとする
センサ回路とすることができる。また、請求項３に記載
されているように、防爆電気機器としてのガスセンサを
構成し、機器電源と、センサ素子及び前記センサ素子に
対する負荷抵抗を直列接続した直列回路を有するセンサ
回路であって、前記ガスセンサの防爆電気機器としての
温度等級が温度等級Ｔ３若しくはＴ４に構成してあり、
前記直列回路の電源側端子を成す、前記負荷抵抗の一方
端を直接前記機器電源に接続するとともに、他端を、前
記直列回路のグランド側端子と前記センサ素子を介して
接続し、前記負荷抵抗の一方端と前記グランド側端子と
の間の電圧を一定とする、定電圧源としてのセンサ電源
回路を備え、前記センサ素子が短絡し前記機器電源の電
圧が前記負荷抵抗の両端に印加された状態における、前
記負荷抵抗の表面温度、あるいは、前記負荷抵抗から見
てセンサ素子側の回路において前記負荷抵抗により温度
が、前記温度等級がＴ３の場合には温度等級Ｔ３の防爆
最高表面温度１３５〜２００℃の範囲に、前記温度等級
がＴ４の場合には温度等級Ｔ４の防爆最高表面温度１０
０〜１３５℃の範囲になるようにして、前記負荷抵抗
を、過剰な電源電流による異常発熱を抑制するための電
源電流制限抵抗としてあり、前記センサ電源回路が、前
記グランド側端子を、センサ電源回路の参照電圧Ｖｒｅ
ｆに維持すべく構成され、前記参照電圧Ｖｒｅｆが、前
記直列回路に並列に配設される内部抵抗を有する電池に
より設定されるセンサ回路とすることもできる。
【０００７】 さらに、請求項４に記載されているよ
うに、防爆電気機器としてのガスセンサを構成し、機器
電源と、センサ素子及び前記センサ素子に対する負荷抵
抗を直列接続した直列回路を有するセンサ回路であっ
て、前記ガスセンサの防爆電気機器としての温度等級が
温度等級Ｔ３若しくはＴ４に構成され、前記直列回路の
電源側端子を成す、前記負荷抵抗の一方端を直接前記機
器電源に接続するとともに、他端を、前記直列回路のグ
ランド側端子と前記センサ素子を介して接続し、前記負
荷抵抗の他端と前記グランド側端子との間の電圧を一定
とする、定電圧源としてのセンサ電源回路を備え、前記
センサ素子が短絡し前記機器電源の電圧が前記負荷抵抗
の両端に印加された状態における、前記負荷抵抗の表面
温度、あるいは、前記負荷抵抗から見てセンサ素子側の
回路において前記負荷抵抗により温度が、前記温度等級
がＴ３の場合には温度等級Ｔ３の防爆最高表面温度１３
５〜２００℃の範囲に、前記温度等級がＴ４の場合には
温度等級Ｔ４の防爆最高表面温度１００〜１３５℃の範
囲になるようにして、前記負荷抵抗を、過剰な電源電流
による異常発熱を抑制する電源電流制限抵抗としてある
センサ回路とすることもできる。
うに、防爆電気機器としてのガスセンサを構成し、機器
電源と、センサ素子及び前記センサ素子に対する負荷抵
抗を直列接続した直列回路を有するセンサ回路であっ
て、前記ガスセンサの防爆電気機器としての温度等級が
温度等級Ｔ３若しくはＴ４に構成され、前記直列回路の
電源側端子を成す、前記負荷抵抗の一方端を直接前記機
器電源に接続するとともに、他端を、前記直列回路のグ
ランド側端子と前記センサ素子を介して接続し、前記負
荷抵抗の他端と前記グランド側端子との間の電圧を一定
とする、定電圧源としてのセンサ電源回路を備え、前記
センサ素子が短絡し前記機器電源の電圧が前記負荷抵抗
の両端に印加された状態における、前記負荷抵抗の表面
温度、あるいは、前記負荷抵抗から見てセンサ素子側の
回路において前記負荷抵抗により温度が、前記温度等級
がＴ３の場合には温度等級Ｔ３の防爆最高表面温度１３
５〜２００℃の範囲に、前記温度等級がＴ４の場合には
温度等級Ｔ４の防爆最高表面温度１００〜１３５℃の範
囲になるようにして、前記負荷抵抗を、過剰な電源電流
による異常発熱を抑制する電源電流制限抵抗としてある
センサ回路とすることもできる。
【０００８】以下に作用並びに効果を説明する。本発明
の第一の特徴構成によれば、正常動作時においては、電
源電流制限抵抗がセンサ回路の負荷抵抗として機能する
ため、電源電流制限抵抗による電圧降下は負荷抵抗で回
路動作上必然的に生じる電圧降下として現れるため、電
源電流制限抵抗による電圧降下による電源電圧の電圧利
用率の低下を回避することができ、更に、電源電流制限
抵抗から見てセンサ素子側の回路上における短絡等の故
障により電源電流が増加する異常が発生しても、電源電
流制限抵抗によって過剰な電源電流の発生及びそれに伴
う異常発熱が抑制されるのである。
の第一の特徴構成によれば、正常動作時においては、電
源電流制限抵抗がセンサ回路の負荷抵抗として機能する
ため、電源電流制限抵抗による電圧降下は負荷抵抗で回
路動作上必然的に生じる電圧降下として現れるため、電
源電流制限抵抗による電圧降下による電源電圧の電圧利
用率の低下を回避することができ、更に、電源電流制限
抵抗から見てセンサ素子側の回路上における短絡等の故
障により電源電流が増加する異常が発生しても、電源電
流制限抵抗によって過剰な電源電流の発生及びそれに伴
う異常発熱が抑制されるのである。
【０００９】尚、センサ回路がセンサ素子と負荷抵抗で
ある電源電流制限抵抗の直列回路以外の回路要素を含む
場合、例えば、上述したようなブリッジ回路の場合は、
他の回路要素の抵抗値はセンサ素子の抵抗値とは独立し
て設定できるため、予め十分高い抵抗値に設定しておく
ことで、当該回路要素を流れる電源電流の異常増加及び
それに伴う異常発熱を回避することができる。
ある電源電流制限抵抗の直列回路以外の回路要素を含む
場合、例えば、上述したようなブリッジ回路の場合は、
他の回路要素の抵抗値はセンサ素子の抵抗値とは独立し
て設定できるため、予め十分高い抵抗値に設定しておく
ことで、当該回路要素を流れる電源電流の異常増加及び
それに伴う異常発熱を回避することができる。
【００１０】さらに、回路内で故障が発生した場合であ
っても、電源電流制限抵抗の表面温度が最大でも所定の
温度等級の防爆電気機器の最高表面温度範囲を超えない
ため、爆発性ガス雰囲気中等の危険場所で使用可能な当
該温度等級に相応の防爆電気機器に、本センサ回路を使
用することができる。
っても、電源電流制限抵抗の表面温度が最大でも所定の
温度等級の防爆電気機器の最高表面温度範囲を超えない
ため、爆発性ガス雰囲気中等の危険場所で使用可能な当
該温度等級に相応の防爆電気機器に、本センサ回路を使
用することができる。
【００１１】また、定電圧源としてのセンサ電源回路を
備えると、センサ電源回路によって正常動作時における
センサ回路の検出性能の向上が図れるとともに、このセ
ンサ回路での故障に起因する電源電流の増加が発生した
場合であっても、電源電流制限抵抗によって過剰な電源
電流の発生及びそれに伴う異常発熱が抑制されるのであ
る。
備えると、センサ電源回路によって正常動作時における
センサ回路の検出性能の向上が図れるとともに、このセ
ンサ回路での故障に起因する電源電流の増加が発生した
場合であっても、電源電流制限抵抗によって過剰な電源
電流の発生及びそれに伴う異常発熱が抑制されるのであ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明に係るセンサ回路の一実施
の形態につき、図面に基づいて説明する。
の形態につき、図面に基づいて説明する。
【００１３】図１に示すように、センサ回路１は、白金
線コイル等の貴金属線材に金属酸化物半導体を被覆焼成
して形成した熱線型半導体式センサ素子２を用いてガス
センサを構成するものを例示する。センサ回路１は、ブ
リッジ回路３、センサ電源回路４、増幅回路５の各回路
ブロックから構成されている。
線コイル等の貴金属線材に金属酸化物半導体を被覆焼成
して形成した熱線型半導体式センサ素子２を用いてガス
センサを構成するものを例示する。センサ回路１は、ブ
リッジ回路３、センサ電源回路４、増幅回路５の各回路
ブロックから構成されている。
【００１４】ブリッジ回路３は、センサ素子２と電源電
流制限抵抗６の直列回路と二つの抵抗７，８の直列回路
が並列接続して構成されており、ブリッジ回路３の電源
電流制限抵抗６側のノードＮ1 を電源端子ＶDDに接続し
ている。ガス検知に伴うセンサ素子２の抵抗値の変化を
センサ素子２と電源電流制限抵抗６間のノードＮ2 と抵
抗７，８間のノードＮ3 との間の差動電圧として出力す
る。二つの抵抗７，８の抵抗比は、標準状態のセンサ素
子２の抵抗値と電源電流制限抵抗６の抵抗値と等しく設
定してあり、標準状態での出力電圧は０Ｖである。電源
電流制限抵抗６は、その両端に電源電圧（例えば、６
Ｖ）が印加された場合であっても、前記電源電流制限抵
抗の表面温度が温度等級Ｔ３の防爆電気機器の最高表面
温度範囲１３５〜２００℃、或いは、温度等級Ｔ４の防
爆電気機器の最高表面温度範囲１００〜１３５℃を超え
ないものを使用する。例えば、２Ｗの金属皮膜抵抗を３
本並列に接続したもの等を使用する。尚、電源電流制限
抵抗６の抵抗値は、センサ素子２の抵抗値と略同じ値を
設定する。また、抵抗７，８の抵抗値は、この直列回路
を流れる電流を制限すべく１ｋΩ以上のものを使用す
る。
流制限抵抗６の直列回路と二つの抵抗７，８の直列回路
が並列接続して構成されており、ブリッジ回路３の電源
電流制限抵抗６側のノードＮ1 を電源端子ＶDDに接続し
ている。ガス検知に伴うセンサ素子２の抵抗値の変化を
センサ素子２と電源電流制限抵抗６間のノードＮ2 と抵
抗７，８間のノードＮ3 との間の差動電圧として出力す
る。二つの抵抗７，８の抵抗比は、標準状態のセンサ素
子２の抵抗値と電源電流制限抵抗６の抵抗値と等しく設
定してあり、標準状態での出力電圧は０Ｖである。電源
電流制限抵抗６は、その両端に電源電圧（例えば、６
Ｖ）が印加された場合であっても、前記電源電流制限抵
抗の表面温度が温度等級Ｔ３の防爆電気機器の最高表面
温度範囲１３５〜２００℃、或いは、温度等級Ｔ４の防
爆電気機器の最高表面温度範囲１００〜１３５℃を超え
ないものを使用する。例えば、２Ｗの金属皮膜抵抗を３
本並列に接続したもの等を使用する。尚、電源電流制限
抵抗６の抵抗値は、センサ素子２の抵抗値と略同じ値を
設定する。また、抵抗７，８の抵抗値は、この直列回路
を流れる電流を制限すべく１ｋΩ以上のものを使用す
る。
【００１５】センサ電源回路４は、ブリッジ回路３のセ
ンサ素子２側のノードＮ4 とグランド端子ＶSS間に設け
られており、ブリッジ回路３の両端のノードＮ1 （この
ノードを電源側端子と呼ぶ）、Ｎ4 （このノードをグラ
ンド側端子と呼ぶ）間に印加される電圧を所定の基準電
圧に保持すべく、ノードＮ4 の電圧レベルを制御する。
センサ電源回路４は、一実施例として、バイポーラトラ
ンジスタ９、オペアンプ１０、抵抗１１、定電流源１２
を、図１に示すように接続して構成されている。抵抗１
１の一方の端子Ｎ5 を電源端子ＶDDに接続し、他方の端
子Ｎ6 にノードＮ4 の参照電圧Ｖref を発生し、バイポ
ーラトランジスタ９とオペアンプ１０がノードＮ4 の電
圧レベルを参照電圧Ｖref に維持すべく動作する。抵抗
１１（この抵抗をセンサ電源回路抵抗と呼ぶ）の抵抗値
及び定電流源１２の電流値は、抵抗１１の両端電圧が前
記所定の基準電圧となるように設定されている。更に、
抵抗１１の抵抗値は、抵抗７，８の抵抗値と同様に、こ
の抵抗１１を流れる電流を制限すべく１ｋΩ以上のもの
を使用する。
ンサ素子２側のノードＮ4 とグランド端子ＶSS間に設け
られており、ブリッジ回路３の両端のノードＮ1 （この
ノードを電源側端子と呼ぶ）、Ｎ4 （このノードをグラ
ンド側端子と呼ぶ）間に印加される電圧を所定の基準電
圧に保持すべく、ノードＮ4 の電圧レベルを制御する。
センサ電源回路４は、一実施例として、バイポーラトラ
ンジスタ９、オペアンプ１０、抵抗１１、定電流源１２
を、図１に示すように接続して構成されている。抵抗１
１の一方の端子Ｎ5 を電源端子ＶDDに接続し、他方の端
子Ｎ6 にノードＮ4 の参照電圧Ｖref を発生し、バイポ
ーラトランジスタ９とオペアンプ１０がノードＮ4 の電
圧レベルを参照電圧Ｖref に維持すべく動作する。抵抗
１１（この抵抗をセンサ電源回路抵抗と呼ぶ）の抵抗値
及び定電流源１２の電流値は、抵抗１１の両端電圧が前
記所定の基準電圧となるように設定されている。更に、
抵抗１１の抵抗値は、抵抗７，８の抵抗値と同様に、こ
の抵抗１１を流れる電流を制限すべく１ｋΩ以上のもの
を使用する。
【００１６】増幅回路５は、一実施例として、オペアン
プ１３と四つの抵抗１４，１５，１６，１７を図１に示
すように接続して、差動増幅回路を構成してなり、増幅
回路５の二つの差動入力端子の一方をブリッジ回路３の
ノードＮ2 に、他方の差動入力端子をノードＮ3 と接続
し、ブリッジ回路３の出力電圧を増幅して、出力端子Ｎ
7 からその増幅電圧を出力する。抵抗１４，１５，１
６，１７の各抵抗値は、増幅率及び出力電圧レベルに応
じた適正値に設定されている。
プ１３と四つの抵抗１４，１５，１６，１７を図１に示
すように接続して、差動増幅回路を構成してなり、増幅
回路５の二つの差動入力端子の一方をブリッジ回路３の
ノードＮ2 に、他方の差動入力端子をノードＮ3 と接続
し、ブリッジ回路３の出力電圧を増幅して、出力端子Ｎ
7 からその増幅電圧を出力する。抵抗１４，１５，１
６，１７の各抵抗値は、増幅率及び出力電圧レベルに応
じた適正値に設定されている。
【００１７】本実施形態において、例えば、ブリッジ回
路３のノードＮ2 がグランド端子Ｖ SSと短絡してノード
Ｎ2 の電位がグランドレベル（接地電位）まで低下し
て、電源電流制限抵抗６の両端に電源電圧が印加される
事態になっても、電源電流の殆どが電源電流制限抵抗６
を通じて流れ、そのジュール熱による表面温度の上昇
が、上記した防爆電気機器の最高表面温度範囲内に制限
されることから、センサ回路１の温度上昇も同様に制限
され、異常な温度上昇による爆発性ガスへの引火等を未
然に防止することができるのである。また、ブリッジ回
路３のノードＮ3 がグランド端子ＶSSと短絡してノード
Ｎ3の電位がグランドレベルまで低下して、抵抗７の両
端に電源電圧が印加される事態になっても、抵抗７がそ
もそも高抵抗であるため、抵抗７を流れる電源電流はミ
リアンペアオーダまたはそれ以下に制限され、当該電源
電流による発熱も自動的に制限される。 更に、センサ電
源回路４の端子Ｎ6 がグランド端子ＶSSと短絡して端子
Ｎ6 の電位がグランドレベルまで低下して、抵抗１１の
両端に電源電圧が印加される事態になっても、抵抗７の
場合と同様に、抵抗１１がそもそも高抵抗であるため、
抵抗１１を流れる電源電流はミリアンペアオーダまたは
それ以下に制限され、当該電源電流による発熱も自動的
に制限される。
路３のノードＮ2 がグランド端子Ｖ SSと短絡してノード
Ｎ2 の電位がグランドレベル（接地電位）まで低下し
て、電源電流制限抵抗６の両端に電源電圧が印加される
事態になっても、電源電流の殆どが電源電流制限抵抗６
を通じて流れ、そのジュール熱による表面温度の上昇
が、上記した防爆電気機器の最高表面温度範囲内に制限
されることから、センサ回路１の温度上昇も同様に制限
され、異常な温度上昇による爆発性ガスへの引火等を未
然に防止することができるのである。また、ブリッジ回
路３のノードＮ3 がグランド端子ＶSSと短絡してノード
Ｎ3の電位がグランドレベルまで低下して、抵抗７の両
端に電源電圧が印加される事態になっても、抵抗７がそ
もそも高抵抗であるため、抵抗７を流れる電源電流はミ
リアンペアオーダまたはそれ以下に制限され、当該電源
電流による発熱も自動的に制限される。 更に、センサ電
源回路４の端子Ｎ6 がグランド端子ＶSSと短絡して端子
Ｎ6 の電位がグランドレベルまで低下して、抵抗１１の
両端に電源電圧が印加される事態になっても、抵抗７の
場合と同様に、抵抗１１がそもそも高抵抗であるため、
抵抗１１を流れる電源電流はミリアンペアオーダまたは
それ以下に制限され、当該電源電流による発熱も自動的
に制限される。
【００１８】以下に別実施形態を説明する。
〈１〉センサ回路は、必ずしもブリッジ回路３を使用し
た構成でなくても構わない。例えば、ブリッジ回路３を
構成せず、単純に、センサ素子２と電源電流制限抵抗６
の直列回路だけで構成しても構わない。この場合、電源
電圧変動等によるノードＮ2 の出力電圧レベルの変動を
抑制するため、上記したセンサ電源回路４を使用するの
が好ましい。
た構成でなくても構わない。例えば、ブリッジ回路３を
構成せず、単純に、センサ素子２と電源電流制限抵抗６
の直列回路だけで構成しても構わない。この場合、電源
電圧変動等によるノードＮ2 の出力電圧レベルの変動を
抑制するため、上記したセンサ電源回路４を使用するの
が好ましい。
【００１９】〈２〉センサ電源回路４は、必ずしも上記
実施形態の構成に限定されるものではない。同機能の他
の公知回路を使用しても構わない。例えば、抵抗１１の
代わりに内部抵抗の高い電池を使用し、定電流源１２を
除去してもよい。また、センサ電源回路４は、必ずしも
設ける必要はない。
実施形態の構成に限定されるものではない。同機能の他
の公知回路を使用しても構わない。例えば、抵抗１１の
代わりに内部抵抗の高い電池を使用し、定電流源１２を
除去してもよい。また、センサ電源回路４は、必ずしも
設ける必要はない。
【００２０】〈３〉増幅回路５は、必ずしも上記実施形
態の構成に限定されるものではない。同機能の他の公知
回路を使用しても構わない。
態の構成に限定されるものではない。同機能の他の公知
回路を使用しても構わない。
【００２１】〈４〉センサ素子２は、熱線型半導体式セ
ンサ素子以外のものであっても構わない。
ンサ素子以外のものであっても構わない。
【図１】本発明に係るセンサ回路の一実施の形態を示す
回路図
回路図
１ センサ回路
２ センサ素子
３ ブリッジ回路
４ センサ電源回路
５ 増幅回路
６ 電源電流制限抵抗
７，８ 抵抗
９ バイポーラトランジスタ
１０ オペアンプ
１１ 抵抗
１２ 定電流源
１３ オペアンプ
１４，１５，１６，１７ 抵抗
Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 ，Ｎ4 ノード
Ｎ5 ，Ｎ6 端子
Ｎ7 出力端子
ＶDD 電源端子
ＶSS グランド端子
Ｖref 参照電圧
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−288705（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−49820（ＪＰ，Ａ)
特開 昭57−189289（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−281147（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−83774（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−114394（ＪＰ，Ａ)
実開 昭56−102452（ＪＰ，Ｕ)
実公 平２−10445（ＪＰ，Ｙ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/00 - 27/24
Claims (4)
- 【請求項１】 防爆電気機器としてのガスセンサを構成
し、機器電源と、 センサ素子及び前記センサ素子に対する負荷抵抗を直列
接続した直列回路を有するセンサ回路であって、前記ガスセンサの防爆電気機器としての温度等級が温度
等級Ｔ３若しくはＴ４に構成してあり、 前記直列回路の電源側端子を成す、前記負荷抵抗の一方
端を直接前記機器電源に接続するとともに、他端を、前
記直列回路のグランド側端子と前記センサ素子を介して
接続し、 前記負荷抵抗の一方端と前記グランド側端子との間の電
圧を一定とする、定電圧源としてのセンサ電源回路を備
え、 前記センサ素子が短絡し前記機器電源の電圧が前記負荷
抵抗の両端に印加された状態での前記負荷抵抗の表面温
度、あるいは、前記負荷抵抗から見てセンサ素子側の回
路において前記負荷抵抗により温度が、前記温度等級Ｔ
３の場合には温度等級Ｔ３の防爆最高表面温度１３５〜
２００℃の範囲と、前記温度等級Ｔ４の場合には温度等
級Ｔ４の防爆最高表面温度１００〜１３５℃の範囲とな
るようにして、前記負荷抵抗を、過剰な電源電流による
異常発熱を抑制する電源電流制限抵抗としてあるセンサ
回路。 - 【請求項２】 防爆電気機器としてのガスセンサを構成
し、機器電源と、 センサ素子及び前記センサ素子に対する負荷抵抗を直列
接続した直列回路を有するセンサ回路であって、前記ガスセンサの防爆電気機器としての温度等級が温度
等級Ｔ３若しくはＴ４に構成してあり、 前記直列回路の電源側端子を成す、前記負荷抵抗の一方
端を直接前記機器電源に接続するとともに、他端を、前
記直列回路のグランド側端子と前記センサ素子を介して
接続し、 前記負荷抵抗の一方端と前記グランド側端子との間の電
圧を一定とする、定電圧源としてのセンサ電源回路を備
え、 前記センサ素子が短絡し前記機器電源の電圧が前記負荷
抵抗の両端に印加された状態における、前記負荷抵抗の
表面温度、あるいは、前記負荷抵抗から見てセンサ素子
側の回路において前記負荷抵抗により温度が、前記温度等級がＴ３の場合には温度等級Ｔ３の防爆最高
表面温度１３５〜２００℃の範囲に 、前記温度等級がＴ
４の場合には温度等級Ｔ４の防爆最高表面温度１００〜
１３５℃の範囲になるようにして、前記負荷抵抗を、過
剰な電源電流による異常発熱を抑制するための電源電流
制限抵抗としてあり、 前記センサ電源回路が、前記グランド側端子を、センサ
電源回路の参照電圧Ｖｒｅｆに維持すべく構成され、 前記直列回路に並列にセンサ電源回路抵抗を設け、前記
センサ電源回路抵抗の一方端を直接前記機器電源に接続
するとともに、前記センサ電源回路抵抗の他端の電圧を
前記参照電圧Ｖｒｅｆとする センサ回路。 - 【請求項３】 防爆電気機器としてのガスセンサを構成
し、機器電源と、 センサ素子及び前記センサ素子に対する負荷抵抗を直列
接続した直列回路を有するセンサ回路であって、前記ガスセンサの防爆電気機器としての温度等級が温度
等級Ｔ３若しくはＴ４に構成してあり、 前記直列回路の電源側端子を成す、前記負荷抵抗の一方
端を直接前記機器電源に接続するとともに、他端を、前
記直列回路のグランド側端子と前記センサ素子を介して
接続し、 前記負荷抵抗の一方端と前記グランド側端子との間の電
圧を一定とする、定電圧源としてのセンサ電源回路を備
え、 前記センサ素子が短絡し前記機器電源の電圧が前記負荷
抵抗の両端に印加された状態における、前記負荷抵抗の
表面温度、あるいは、前記負荷抵抗から見てセンサ素子
側の回路において前記負荷抵抗により温度が、前記温度
等級がＴ３の場合には温度等級Ｔ３の防爆最高表面温度
１３５〜２００℃の範囲に、前記温度等級がＴ４の場合
には温度等級Ｔ４の防 爆最高表面温度１００〜１３５℃
の範囲になるようにして、前記負荷抵抗を、過剰な電源
電流による異常発熱を抑制するための電源電流制限抵抗
としてあり、 前記センサ電源回路が、前記グランド側端子を、センサ
電源回路の参照電圧Ｖｒｅｆに維持すべく構成され、 前記参照電圧Ｖｒｅｆが、前記直列回路に並列に配設さ
れる内部抵抗を有する電池により設定される センサ回
路。 - 【請求項４】 防爆電気機器としてのガスセンサを構成
し、機器電源と、 センサ素子及び前記センサ素子に対する負荷抵抗を直列
接続した直列回路を有するセンサ回路であって、前記ガスセンサの防爆電気機器としての温度等級が温度
等級Ｔ３若しくはＴ４に構成してあり、 前記直列回路の電源側端子を成す、前記負荷抵抗の一方
端を直接前記機器電源に接続するとともに、他端を、前
記直列回路のグランド側端子と前記センサ素子を介して
接続し、 前記負荷抵抗の他端と前記グランド側端子との間の電圧
を一定とする、定電圧源としてのセンサ電源回路を備
え、 前記センサ素子が短絡し前記機器電源の電圧が前記負荷
抵抗の両端に印加された状態における、前記負荷抵抗の
表面温度、あるいは、前記負荷抵抗から見てセンサ素子
側の回路において前記負荷抵抗により温度が、前記温度
等級がＴ３の場合には温度等級Ｔ３の防爆最高表面温度
１３５〜２００℃の範囲に、前記温度等級がＴ４の場合
には温度等級Ｔ４の防爆最高表面温度１００〜１３５℃
の範囲になるようにして、前記負荷抵抗を、過剰な電源
電流による異常発熱を抑制する電源電流制限抵抗として
あるセンサ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10257099A JP3480910B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10257099A JP3480910B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | センサ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000292389A JP2000292389A (ja) | 2000-10-20 |
| JP3480910B2 true JP3480910B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=14330897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10257099A Expired - Lifetime JP3480910B2 (ja) | 1999-04-09 | 1999-04-09 | センサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3480910B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006017681A (ja) * | 2004-07-05 | 2006-01-19 | Noritz Corp | 湿度検出装置 |
| JP5185636B2 (ja) * | 2008-01-17 | 2013-04-17 | 理研計器株式会社 | 本質安全防爆機器 |
| JP5768518B2 (ja) * | 2011-06-13 | 2015-08-26 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
-
1999
- 1999-04-09 JP JP10257099A patent/JP3480910B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000292389A (ja) | 2000-10-20 |
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