JP3854500B2 - Calibration method for carbon dioxide detector - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般家庭、ビル等の生活空間に存在する炭酸ガスのガス濃度を検出するために用いる赤外線吸収式の炭酸ガス検知器の校正方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
赤外線源を用いた一般的な赤外線吸収式の炭酸ガス検知器の動作として、例えば赤外線LED(発光ダイオード)から出射された赤外線は被測定用のガスが含まれるガスセルを通過し、ガス濃度に応じた赤外線吸収がなされ、BPF(帯域通過フィルタ)において炭酸ガスの場合は非吸収波長である3.9μmの波長成分のみ透過し、フォトトランジスタである赤外線検出器に入射する。そして、赤外線検出器からの信号は積分処理されて炭酸ガス濃度の演算がなされ、表示部に濃度が表示される。
【0003】
この様に赤外線吸収式の炭酸ガス検知器は赤外線源に赤外線LEDを用いているため、その劣化や大気中の炭酸ガス濃度の変化に応じて検出レベルが変動するために検出器を使用する前には、炭酸ガス濃度に応じた検出レベル表示の校正を行う必要がある。
【0004】
従来の校正方法としては、図5の校正フローに示されるように、炭酸ガスが全く存在しない窒素ガス(標準ガス或いはゼロガス)N2 が詰められたテトラパック(登録商標)等のガス採取袋を炭酸ガスセンサに接続し(ステップS1)、赤外線検知器の応答性を考慮して1〜2分間程度、ゼロガスを吸引させてゼロ点校正を実施する(ステップS3)。その際の吸引量は1リットル程度必要である。この時、ゼロガスにおける炭酸ガス濃度は0に等しく、赤外線は殆ど赤外線検知器に向けて透過するため赤外線検知レベルに合わせ、炭酸ガス濃度のレベル表示を電気的に0に設定する。
【0005】
次に、炭酸ガス検知濃度の上昇に合わせて、炭酸ガス濃度の表示レベルを0より最大炭酸ガス検知濃度に応じた表示レベルへ変化する度合(スパン)を設定するために、最大炭酸ガス検知濃度を決める。濃度が例えば1000ppmの炭酸ガス(スパンガス)を詰めたガス採取袋を炭酸ガスセンサに接続し(ステップS5)、赤外線検知器の応答性を考慮して1〜2分間程度、スパンガスを吸引させてスパン点校正を実施する(ステップS7)。その際の吸引量は1リットル程度必要である。
【0006】
この時、赤外線は殆ど炭酸ガスに吸収されて、赤外線検知器には非透過状態となるため、炭酸ガス濃度のレベル表示を電気的に最大レベルに設定する。
以上のようにゼロ点校正とスパン校正が終了したならば環境中の炭酸ガス濃度を測定し(ステップS9)、測定結果を確認する(ステップS11)。
【0007】
次に、赤外線吸収式を採用した炭酸ガス検知器の概略の一例を図6に示す。
炭酸ガスセンサSとして、コレクタを+電源端子に接続し、エミッタを抵抗R1を通して接地したフォトトランジスタPTとアノードを+V電源端子に接続し、カソードをエミッタ接地されたトランジスタTRを通して接地したホトダイオードPDより構成される。通常、フォトトランジスタPTの受光部前面およびホトダイオードPDの投光部前面には外乱の影響を排除するためそれぞれフードを設けている。フード間に標準ガスあるいは被測定ガスを充填させるための透明のガスセルを配置する。
【0008】
トランジスタTRのベースにはトランジスタTRの駆動回路Dが接続され、駆動信号によりトランジスタTRは動作してホトダイオードPDに動作電流を流して点灯させる。フォトトランジスタPTはホトダイオードPDからの出射光を入光することで、入射光量に応じた電流を抵抗R1に流す。入射光量は炭酸ガス濃度に応じた赤外線吸収量に依存する。
【0009】
抵抗R1の両端には流れる電流に比例した電圧が発生するため、この電圧はボルテジホロワー回路を構成する演算増幅器Q1を通して次段のゲイン可変型の減算回路を構成する演算増幅器Q2の非反転入力端子に印加される。
【0010】
演算増幅器Q2は、その非反転入力端子と演算増幅器Q1の出力端子間に入力抵抗R3が接続され、非反転入力端子と出力端子間にはゲイン調整用のポテンショメータPT1が接続され、反転入力端子とグランド間には基準電圧Vrefが可変可能に印加されている。
【0011】
また、演算増幅器Q2のオフセット調整用端子には、ゼロ点校正を行うため、プラス電圧を印加するポテンショメータPT2が接続されている。更に、演算増幅器Q2の出力端子には、スパン調整用のポテンショメータPT3の一方の固定端子が接続され、他方の固定端子は抵抗R4を通して接地され、ポテンショメータPT3の可変端子は演算増幅器Q2の非反転入力端子に接続される。
【0012】
更に、抵抗R4の両端に現れた電圧は濃度測定信号としてA/D変換器に入力され、デジタル変換された後にマイクロコンピュータμの入力ポートP02に入力される。他の入力ポートP1,P3,P4にはスイッチSW1,SW3、SW4の押下によるゼロ点校正指示信号、スパン点校正指示信号、環境測定指示信号が入力される。
【0013】
マイクロコンピュータμの出力ポートP5〜P8からは、バッファBF、動作抵抗Rを通して発光ダイオ−ドL1,L2,L3のカソードにローレベル信号を印加する。発光ダイオ−ドL1はゼロ点校正終了時に点灯し、発光ダイオ−ドL2はスパン点校正終了時に点灯し、発光ダイオ−ドL3は環境測定時に点灯する。出力ポートP8に各種メッセージ及び炭酸ガス濃度をppmに表示する表示回路DISが接続される。
【0014】
次に、ゼロ点校正およびスパン点校正方法について説明する。
先ず、図示しないガスセルに標準ガスによるゼロガス(窒素ガスN2)を1リットル程度充填したならば、電源をONすると共にスイッチSW1をオンする。この結果、炭酸ガスセンサSにおいては、炭酸ガスによる赤外線の吸収はないため、出射光はほぼ100%フォトトランジスタPT側に透過して+V電源端子より、フォトトランジスタPTを通して抵抗R1に最大電流が流れ、抵抗R1の両端からは最大電圧、例えば5Vが演算増幅器Q1を通して演算増幅器Q2の非反転入力端子に印加される。ここで演算増幅器Q2の反転入力端子に+5Vが印加されているため演算増幅器Q2の差動出力は0Vとなり、ゼロ点校正時には炭酸ガス検知器の出力は0にて表示される。
【0015】
しかし、演算増幅器Q2の構成上、ゼロ点校正時に差動出力に多少でも出力があると、その出力レベルはゲインに比例して大きくなるため、ゼロ点校正時はポテンショメータPT1を調整しゲインを切換ながらポテンショメータPT2を調整してゼロ点調整を行う。ゼロガスを充填中に、最終的に最大ゲインにおける演算増幅器Q2の出力が表示回路DISでゼロ表示され、発光ダイオードL1が点灯したならばゼロ点校正は終了とする。
【0016】
ゼロ点校正が終了したならば、ガスセルよりゼロガスを抜き取りスパンガスを充填する。このスパンガスは例えば、1000ppmの炭酸ガスであり、この炭酸ガス濃度であると赤外線は炭酸ガスに吸収され、赤外線の透過率は0となる。
スパン点校正を行うに当たり、スイッチSW3をONする。
【0017】
赤外線の透過率が0であるため、フォトトランジスタPTはオフ状態となり抵抗の両端電圧は0となり、演算増幅器Q1を通して演算増幅器Q2に入力される。演算増幅器Q2の反転入力端子には5Vの電圧が印加されているため、出力端子より5Vの差電圧が出力される。スパン点校正時には炭酸ガス検知器の出力は5Vにて表示される。
【0018】
スパンガスを充填中に、最終的にポテンショメータPT3の調整により演算増幅器Q2よりマイクロコンピュータμに対する出力を調整しながら、マイクロコンピュータμにセンサ出力に基づいて濃度演算を行わせ、濃度をppm単位にて表示回路DISに表示する。ポテンショメータPT3の調整により演算増幅器Q2よりマイクロコンピュータμに入力される電圧レベルが上昇し、濃度演算値が1000ppmとなったならば発光ダイオードL2は点灯し、スパン点校正を終了とする。
【0019】
以上のように校正が終了したならばスイッチSW4を押下して環境測定指示信号をマイクロコンピュータμに入力した上で炭酸ガスセンサSを炭酸ガス測定環境に配置し、測定を開始する。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
赤外線吸収式の炭酸ガス検知器における、従来のゼロ点校正方法やスパン点校正方法はゼロ点校正用、スパン点校正用の各標準ガスを個々のテトラパック(登録商標)等のガス採取袋に密閉収納し、これらガス採取袋を炭酸ガス検知器に接続し炭酸ガスセンサに吸引させていた。
【0021】
そして、校正のために、センサの応答性を考慮して1〜2分程度標準ガスを吸引させるとなると、吸引量は1リットル程度が必要となる。校正中にゼロ点校正用、とスパン点校正用との各標準ガスを取り違えたこと、あるいはガス採取袋の接続ミスにより炭酸ガスセンサに大気を吸引させる等の校正ミスがあったことが発覚すると、新たな標準ガスを取り寄せて吸引し直す必要があるため時間のロスとなると共に、これら標準ガスは比較的高価であるため、標準ガスを無駄に消費し経済的なロスになるという問題点がある。
【0022】
更に、標準ガスの接続ミスにより大気を吸引させたことに気が付かずに校正を終了してしまうと、実際の測定値に誤差が生じることになるが、例えば大気中の炭酸ガス濃度より高い炭酸ガス濃度を有する環境での測定結果を、その誤差に気が付かず使用すると測定自体の信頼性を欠くことにもなる。
【0023】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、標準ガスの接続違いや、接続ミスにより炭酸ガスセンサに大気を吸引させたことに起因する校正ミスを防止することができる炭酸ガス検知器の校正方法を提供することを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る炭酸ガス検知器の校正方法は、炭酸ガス検知器DTに炭酸ガス濃度のゼロ検知を判定させるゼロ点標準ガスSG1の吸引途中で炭酸ガスの濃度測定を行うゼロ濃度測定工程SP1と、前記ゼロ濃度測定工程SP1において測定された前記ゼロ点標準ガスSG1の炭酸ガス濃度が予め設定された濃度以下であるか否かを判定するゼロ濃度判定工程SP3と、炭酸ガス濃度が前記設定された濃度以下であると前記ゼロ濃度判定工程SP3において判定された時に、前記ゼロ点標準ガスSG1を引き続き吸引させて該ゼロ点標準ガスSG1の炭酸ガス濃度に応じたレベルに達した前記炭酸ガス検知器DTの検知出力レベルゼロ点校正するゼロ点校正工程SP5とを含むゼロ点校正過程と、後述する最大点校正過程とのうち少なくとも一方の過程を有する
この発明のゼロ点校正過程によれば、炭酸ガス検知器DTのゼロ点校正前にゼロ点標準ガスSG1の濃度をチェックし、その濃度が適正であると判定されたならば、当該ゼロ点標準ガスSG1を引き続き使用して炭酸ガス検知器DTのゼロ点校正工程に移る。
【0025】
そして、本発明に係る炭酸ガス検知器の校正方法における最大点校正過程は、炭酸ガス検知器DTに、予め設定された炭酸ガス濃度の最大値の検知を判定させる最大点標準ガスSG2の吸引途中で濃度測定を行う最大濃度測定工程SP2と、前記最大濃度測定工程SP2において測定された前記最大点標準ガスSG2の炭酸ガス濃度が予め設定された最大値以上であるか否かを判定する最大濃度判定工程SP4と、炭酸ガス濃度が前記設定された最大値以上であると前記最大濃度判定工程SP4において判定された時に、前記最大点標準ガスSG2を引き続き吸引させて該最大点標準ガスSG2の炭酸ガス濃度に応じたレベルに達した前記炭酸ガス検知器DTの検知出力レベル最大点校正する最大点校正工程SP6とを含む。
【0026】
この発明の最大点校正過程によれば、炭酸ガス検知器DTにおける検知出力の最大点校正前に最大点標準ガスSG2の濃度をチェックし、その濃度が適正であると判定されたならば、当該最大点標準ガスSG2を引き続き使用して炭酸ガス検知器DTの最大点校正工程SP6に移る。
【0028】
本発明に係る炭酸ガス検知器の校正方法における、ゼロ校正工程SP5はゼロ濃度判定工程SP3で炭酸ガス濃度が大気中の炭酸ガス濃度近辺であると判定された時に当該炭酸ガス濃度をゼロ濃度基準値として炭酸ガス検知器DTの検知出力レベルのゼロ点校正を行う。
この発明によれば、ゼロ濃度判定工程SP3で判定された炭酸ガスの濃度が大気中の炭酸ガス濃度である場合、この炭酸ガス濃度がゼロで無いにも拘わらず当該炭酸ガス濃度をゼロ濃度基準値として炭酸ガス検知器DTの検知出力レベルのゼロ点校正を行う。
【0029】
本発明に係る炭酸ガス検知器の校正方法における、最大点校正工程SP6は、最大濃度判定工程SP4で炭酸ガス濃度が最大濃度より設定された範囲で下回ったと判定された時に、当該炭酸ガス濃度を最大濃度基準値として炭酸ガス検知器DTの検知出力レベルの最大点校正を行う。
この発明によれば、最大濃度判定工程SP4で判定された炭酸ガスの濃度が使用している最大点標準ガスの濃度を多少下がっても、この濃度低下は炭酸ガス検知器の出力に低レベルのドリフトが発生しているものと見なし、この炭酸ガス濃度が最大で無いにも拘わらず当該炭酸ガス濃度測定値を最大濃度基準値として炭酸ガス検知器DTの検知出力レベルの最大点校正を行う。
【0030】
本発明に係る炭酸ガス検知器の校正方法は、ゼロ濃度判定工程SP3または最大濃度判定工程SP4でゼロ点または最大点標準ガスSG2の濃度が設定された濃度を逸脱したと判定された時にガス種およびガス吸引確認メッセージをメッセージ報知手段ANにより報知する報知工程SPを含む。
この発明によれば、ゼロ濃度判定工程SP3または最大濃度判定工程SP4でゼロ点または最大点標準ガスSG2の濃度が設定された濃度を逸脱したと判定された時にガス種およびガス吸引確認メッセージをメッセージ報知手段ANにより報知し、炭酸ガス検知器DTに対する標準ガスの接続ミスにより炭酸ガス検知器DTへ大気の吸引、炭酸ガス検知器DTに対する標準ガスの接続違いを確認させる。
【0031】
【発明の実施の形態】
実施の形態
以下、本発明に係る炭酸ガス検知器の校正方法の概要を図2のフローチャートを参照して説明する。
先ず、ゼロ点校正用のガス採取袋を炭酸ガス検知器に接続して標準ガスを炭酸ガスセンサに20秒程度吸引させて濃度測定を行わせる(ステップS1,1a)。この濃度測定を校正前ゼロ点測定とする。
【0032】
濃度測定の結果、測定値が200ppm以下あるいは200ppmであるか否かを判定する(ステップS1b)。ここで、測定値が200ppmを超える場合は接続した標準ガスがスパンガス或いはガス採取袋の接続ミスにより大気中の炭酸ガス(濃度ほぼ400ppm)を吸引していると判断し、ガス種類(ゼロガス、スパンガスあるいは大気)及び接続の確認メッセージを表示する(ステップS1c)。メッセージ内容をみてガス種(ゼロガスあるいはスパンガス)のチェックあるいは接続チェックを行う。
【0033】
測定値が200ppm以下であることが判定されたならば、引き続きゼロ点校正の実施に移る(ステップS3)。ゼロガスにおける炭酸ガス濃度では、赤外線は殆ど炭酸ガスに吸収されることなく、赤外線検知器に向けて透過するため赤外線検知レベルに合わせて炭酸ガス濃度のレベル表示を電気的に0に設定する。
メッセージ内容より濃度が200ppmを大幅に超えていないと判断したならば、その時の濃度を濃度0ppmとして強制的にゼロ点校正を行うことも可能である。
詳細に説明するならば、校正時の測定濃度が200ppmを越えない範囲であれば強制的ゼロ点校正が許容される。これは、本発明に使用される赤外線センサによる炭酸ガス濃度検出時の公差は±150ppmであり、誤差を含めると250ppmまでの強制的ゼロ点校正が許容されるが、本発明は強制校正可能範囲を200ppm以下とする。
即ち、校正時の測定濃度が200ppmを越えると強制的にゼロ点校正を行わず、再度ゼロガスを充填する。
【0034】
ゼロ点校正が終了したならば、標準ガスをスパンガスとしたスパン点校正用のガス採取袋を炭酸ガス検知器に接続して標準ガスを炭酸ガスセンサに20秒程度吸引させて濃度測定を行わせる(ステップS5,5a)。この濃度測定を校正前スパン点測定とする。
【0035】
濃度測定の結果、測定値が800ppm以上あるいは800ppmであるか否かを判定する(ステップS5b)。ここで、測定値が800ppmを下回る場合は接続した標準ガスがゼロガス或いはガス採取袋の接続ミスにより大気を吸引していると判断し、ガス種類(ゼロガス、スパンガスあるいは大気)及び接続の確認メッセージを表示する(ステップS5c)。メッセージ内容をみてガス種のチェックあるいは接続チェックを行う。
【0036】
800ppm以上であることが判定されたならば、引き続きスパン点校正の実施に移る(ステップS7)。スパンガスにおける炭酸ガス濃度においては、赤外線は殆ど炭酸ガスに吸収されるため赤外線検知レベルに合わせ、炭酸ガス濃度のレベル表示をスパンガスの濃度に電気的に設定する。
メッセージ内容より濃度が800ppm以下を大幅に下がっていないと判断したならば、その時の濃度を800ppmとして強制的にスパン点校正を行うことも可能である。
詳細に説明するならば、校正時の測定濃度が700ppm以上の範囲であれば強制的スパン点校正が許容される。これは、本発明に使用される赤外線センサによる炭酸ガス濃度検出時の公差は±150ppmであり、検出誤差を含めると650ppmまでの強制的スパン点校正が許容されるが、本発明は強制校正可能範囲を700ppm以上とする。
即ち、校正時の測定濃度が700ppm以下に低下した場合は強制スパン点校正を行わず再度スパンガスを充填する。
【0037】
尚、炭酸ガスセンサが長期に亘り校正がなされず放置された場合に、センサ自体の問題でドリフトが発生しセンサ出力が不安定となる場合が考えられる。これは炭酸ガス濃度と無関係なものであるため、接続確認メッセージが出た後でもドリフトレベルを考慮して強制的に校正を実施することができる。
【0038】
以下、本実施の形態に係る炭酸ガスセンサの校正方法を、本方法を具現化する炭酸ガス検知器の動作を司るマイクロコンピュータの動作を参照して説明する。図3は本実施の形態における赤外線吸収式の炭酸ガス検知器の構成図であり、図4は炭酸ガス検知器におけるマイクロコンピュータの校正処理方法を説明するフローチャートである。尚、図3中、図6と同一符号は同一または相当部分を示す。
【0039】
本実施の形態の炭酸ガス検知器においては、校正前にはセンサ出力を回路のオフセット、回路ゲインの影響を排除するためセンサ出力をボルテージフォロワ回路を構成する演算増幅器Q1よりA/D変換器を通してマイクロコンピュータ(以下、マイコンと略記する。)μに入力する。
【0040】
電源のONに伴ってマイコンμは初期化処理を開始して外部データ、演算結果を取り込むメモリ部をクリアする(ステップS101)。ポートPの入力信号を読み取り、そのレベルが校正前スイッチSW0のオンによりHレベルになったか否かを判定する(ステップS103)。ここでポートPの入力信号がHレベルであることが判定されたならば、A/D変換器でデジタル変換された赤外線センサ信号をポートP01より読み取り、そのレベルより炭酸ガス濃度Cを演算する(ステップS105,107)。
【0041】
炭酸ガス濃度C≦200ppmか否かを判定し(ステップS109)、炭酸ガス濃度Cが200ppm以上であることが判定されたならば、炭酸ガスセンサSはガス採取袋の接続ミスにより大気ガス(約400ppm)を吸引しているか、ガス採取袋の接続違いでスパンガス(800ppm)を吸引していると判断してガス種類(スパンガス)および接続の確認メッセージデータを表示回路DISに送り、測定濃度Cと共に確認メッセージを表示させる(ステップS111)。
【0042】
ユーザによる接続確認の結果、ゼロガスが正常に導入されていることが判定さされ、炭酸ガス濃度の上昇はセンサ自体の問題でドリフトが発生したことに起因すると判定されたならばゼロ点強制校正が可能であること(ステップS113)、あるいはステップS109で炭酸ガス濃度Cが200ppm以上でないことが判定されたならばゼロ点校正スイッチSW1をオンする。
【0043】
マイコンμは炭酸ガス濃度測定から20秒経過したならば、ポートP1の入力信号を読み取り、そのレベルがゼロ点校正スイッチSW1のオンによりHレベルになったか否かを判定する(ステップS115)。ここでポートPの入力信号がHレベルであることが判定されたならば、A/D変換器でデジタル変換されたゼロ点校正時の赤外線センサ信号をポートP02より入力する(ステップS117)。
【0044】
ゼロガス吸引時に表示する炭酸ガス濃度Cをセンサ信号の最大レベルとは逆に0ppm表示とさせるために、演算増幅器Q1を通して演算増幅器Q2に入力されるセンサ信号レベルは基準電圧Vrefの差電圧となり0Vとなる。従って、演算増幅器Q2の入力信号レベルは0となる。
【0045】
しかし、演算増幅器Q2はその回路特性上、入力信号が0にも拘わらず出力信号は0とならずオフセット電圧が発生するため、演算増幅器Q2のゲインをポテンショメータPT1で上げていきながら、ポテンショメータPT2を調整して出力信号を0にすることでゼロ点校正を行う。
【0046】
演算増幅器Q2の出力信号はスパン調整用のポテンショメータPT3を通してA/D変換器に入力されてデジタル変換され、センサ信号として入力ポートP02に入力される。マイコンμは入力ポートP02より入力信号レベルを読み取り(ステップS117)、その信号レベルを炭酸ガス濃度Cに演算していき最終的に入力信号レベルが0となった時点で炭酸ガス濃度Cを0ppmとしてゼロ点校正を終了する(ステップS119,121)。
以降検出された炭酸ガスの濃度が200ppm以下の場合は、炭酸ガス検知器は検出濃度0ppmを表示する。
尚、ゼロ点校正が終了したならば、マイコンは出力ポートP5をLレベルにし発光ダイオードL1に電流を流し点灯させる。
【0047】
以上のようにゼロ点校正が終了したならば、ユーザは標準ガスをスパンガスに切り換えて校正前スイッチSW2を押下する。マイコンはポートP2の入力信号を読み取り、そのレベルが校正前スイッチSW2のオンによりHレベルになったか否かを判定する(ステップS123)。ここで入力ポートP2の入力信号がHレベルであることが判定されたならば、A/D変換器でデジタル変換された赤外線センサ信号を入力ポートP01より読み取り、そのレベルより炭酸ガス濃度Cを演算する(ステップS125,S127)。
【0048】
炭酸ガス濃度C≧800ppmか否かを判定し(ステップS129)、炭酸ガス濃度Cが800ppm以下であることが判定されたならば、炭酸ガスセンサSはガス採取袋の接続ミスにより大気ガス(約400ppm)を吸引しているか、ガス採取袋の接続違いでゼロガスを吸引していると判断してガス種類および接続の確認のメッセージデータを表示回路DISに送り、測定濃度Cと共に確認メッセージを表示させる(ステップS129,S131)。
【0049】
ユーザによる接続確認の結果、スパンガスが正常に導入されていることが判定され、炭酸ガス濃度の下降はセンサ自体の問題でドリフトが発生したことに起因すると判定され、スパン点強制校正が可能であること(ステップS133)、あるいはステップS109で炭酸ガス濃度Cが800ppm(あるいは700ppm)以下でないことが判定されたならばスパン点校正スイッチSW3をオンする。
【0050】
マイコンは炭酸ガス濃度測定から20秒経過したならば、入力ポートP3の入力信号を読み取り、そのレベルがスパン点校正スイッチSW3のオンによりHレベルになったか否かを判定する(ステップS135)。ここでポートP3の入力信号がHレベルであることが判定されたならば、A/D変換器でデジタル変換されたスパン点校正時の赤外線センサ信号をポートP02より入力する(ステップS137)。
【0051】
スパンガス吸引時には表示する炭酸ガス濃度Cは、センサ信号の最小レベルとは逆に1000ppm表示をさせるため、演算増幅器Q1を通して演算増幅器Q2に入力されるセンサ信号レベル(0V)は基準電圧Vref(5V)の差電圧(5V−0V)となり、例えば基準電圧レベルの5Vとなる。従って、演算増幅器Q2の入力信号レベルは5Vとなる。
【0052】
しかし、マイコン側ではセンサ信号レベルが、例えば12Vに対して1000ppmを表示するよう設定されている場合に、炭酸ガス濃度1000ppmに対して演算増幅器Q2の出力レベルが12Vに成るようにスパン調整用のポテンショメータPT3を調整して出力信号を12Vにすることでスパン点校正を行う。
【0053】
演算増幅器Q2の出力信号はスパン調整用のポテンショメータPT3を通してA/D変換器に入力され、デジタル変換されセンサ信号して入力ポートP02に入力される。マイコンμは入力ポートP02より入力信号レベル読み取り(ステップS137)、その信号レベルを基に炭酸ガス濃度Cに演算していき最終的に入力信号レベルが12Vとなった時点で炭酸ガス濃度Cを1000ppmとしてスパン点校正を終了する(ステップS139,141)。
【0054】
尚、スパン点校正が終了したならば、マイコンμは出力ポートP6をLレベルにし発光ダイオードL2に電流を流し点灯させる。
以上、全ての校正が終了したならば、スイッチSW4を押下して測定信号読み込み状態とする。
【0055】
マイコンμはポートP4の入力信号レベルがHレベルであることを判定したならば、発光ダイオードL3を点灯して測定開始状態を表示する。その後、ポートP02より信号を取り込み、その信号レベルから空気環境中の炭酸ガス濃度を演算して表示回路DISに表示することで、環境測定(炭酸ガス濃度測定)結果が表示される(ステップS143)。
【0056】
以上のように、この校正方法によれば標準ガスのガス採取袋を炭酸ガス検出器に接続して校正開始と共に本標準ガスの濃度を数十秒測定して、本標準ガスが本校正用のガスであることを判定したならば本標準ガスにより引き続き校正を実施する。従って、誤った標準ガスに気が付かず校正を進めることが防止されると共に、正常な標準ガスであることが確認できた場合は引き続きガス濃度測定を継続して校正を実施することで、標準ガスの無駄使いを防止しガスの確認より校正まで一連して行われるため校正作業を迅速に行うことができる。
【0057】
【発明の効果】
この発明によれば、炭酸ガス検知器DTのゼロ点校正前にゼロ点標準ガスSG1の濃度をチェックし、その濃度が適正であると判定されたならば、当該ゼロ点標準ガスSG1を引き続き使用して炭酸ガス検知器DTのゼロ点校正工程に移ることで、標準ガスの接続間違いや、ゼロ点標準ガスSG1の接続ミスで大気を吸引させて校正を実施してしまうことを防止することができるため、測定自体の信頼性を向上させることができるという効果がある。
【0058】
この発明によれば、炭酸ガス検知器DTにおける検知出力の最大点校正前に最大点標準ガスSG2の濃度をチェックし、その濃度が適正であると判定されたならば、当該最大点標準ガスSG2を引き続き使用して炭酸ガス検知器DTの最大点校正工程SP6に移ることで、標準ガスの接続間違いや、最大点標準ガスSG2の接続ミスで大気を吸引させて校正を実施してしまうことを防止することができるため、測定自体の信頼性を向上させることができるという効果がある。
【0060】
この発明によれば、ゼロ濃度判定工程SP3で判定された炭酸ガスの濃度が大気中の炭酸ガス濃度である場合、この炭酸ガス濃度がゼロで無いにも拘わらず当該炭酸ガス濃度をゼロ濃度基準値として炭酸ガス検知器DTの検知出力レベルのゼロ点校正を行うことで、炭酸ガス検知器DTの使用環境に応じたゼロ点校正を行うことができるため、測定自体の信頼性をより向上させることができるという効果がある。
【0061】
この発明によれば、最大濃度判定工程SP4で判定された炭酸ガスの濃度が使用している最大点標準ガスの濃度を多少下がっても、この濃度低下は炭酸ガス検知器の出力に低レベルのドリフトが発生しているものと見なし、この炭酸ガス濃度が最大で無いにも拘わらず当該炭酸ガス濃度測定値を最大濃度基準値として炭酸ガス検知器DTの検知出力レベルの最大点校正を行うことで、炭酸ガス検知器DTの機器性能に合わせた最大点校正を行うことができるため、測定自体の信頼性をより向上させることができるという効果がある。
【0062】
この発明によれば、ゼロ濃度判定工程SP3または最大濃度判定工程SP4でゼロ点または最大点標準ガスSG2の濃度が設定された濃度を逸脱したと判定された時にガス種およびガス吸引確認メッセージをメッセージ報知手段ANにより報知し、炭酸ガス検知器DTに対する標準ガスの接続ミスにより炭酸ガス検知器DTへ大気の吸引、炭酸ガス検知器DTに対する標準ガスの接続違いを確認させることで、高価な標準ガスの無駄な消費を早期に止めることができるため経済的なロスを低く抑えることができると共に、不適正な標準ガスの使用を早期に報知し測定結果に誤りを顕在させることを防止できるため測定自体の信頼性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る炭酸ガス検知器の校正方法の概要を説明する工程図である。
【図2】本実施の形態に係る炭酸ガス検知器の校正方法の概要を説明するフローチャートである。
【図3】本実施の形態に係る校正方法を実施する炭酸ガス検知器の概略を示す図である。
【図4】本実施の形態に係る炭酸ガス検知器におけるマイコンの校正処理方法を説明するフローチャートである。
【図5】従来における炭酸ガス検知器の校正方法の概要を説明するフローチャートである。
【図6】従来の炭酸ガス検知器の概略を示す図である。
【符号の説明】
DT 炭酸ガス検知器
SG1 ゼロ点標準ガス
SG2 最大点標準ガス
SP1 ゼロ濃度測定工程
SP3 ゼロ濃度判定工程
SP5 ゼロ点校正工程
SP0 標準ガス切換工程
SP4 最大濃度判定工程
SP6 最大点校正工程
SP 報知工程
AN メッセージ報知手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for calibrating an infrared absorption type carbon dioxide detector used for detecting the concentration of carbon dioxide gas present in a living space such as a general home or a building.
[0002]
[Prior art]
As an operation of a general infrared absorption type carbon dioxide detector using an infrared source, for example, infrared light emitted from an infrared LED (light emitting diode) passes through a gas cell containing a gas to be measured and depends on the gas concentration. In the case of carbon dioxide gas in the BPF (band pass filter), only the wavelength component of 3.9 μm, which is a non-absorption wavelength, is transmitted and is incident on the infrared detector that is a phototransistor. The signal from the infrared detector is integrated to calculate the carbon dioxide concentration, and the concentration is displayed on the display unit.
[0003]
As described above, since the infrared absorption type carbon dioxide detector uses an infrared LED as an infrared source, the detection level fluctuates in accordance with the deterioration and the change in the concentration of carbon dioxide in the atmosphere before using the detector. It is necessary to calibrate the detection level display according to the carbon dioxide gas concentration.
[0004]
As a conventional calibration method, as shown in the calibration flow of FIG. 5, nitrogen gas (standard gas or zero gas) N in which no carbon dioxide gas exists is present. 2 Tetra Pak packed with (Registered trademark) A gas sampling bag such as the above is connected to the carbon dioxide sensor (step S1), and the zero point is calibrated by sucking the zero gas for about 1 to 2 minutes in consideration of the responsiveness of the infrared detector (step S3). At that time, about 1 liter of suction is required. At this time, the carbon dioxide concentration in the zero gas is equal to 0, and the infrared rays are transmitted almost toward the infrared detector. Therefore, the level display of the carbon dioxide concentration is set to 0 electrically according to the infrared detection level.
[0005]
Next, in order to set the degree (span) to change the display level of the carbon dioxide concentration from 0 to the display level corresponding to the maximum carbon dioxide detection concentration as the carbon dioxide detection concentration increases, the maximum carbon dioxide detection concentration Decide. A gas sampling bag filled with carbon dioxide (span gas) with a concentration of 1000 ppm, for example, is connected to the carbon dioxide sensor (step S5), and the span point is drawn by sucking the span gas for about 1 to 2 minutes in consideration of the response of the infrared detector. Calibration is performed (step S7). At that time, about 1 liter of suction is required.
[0006]
At this time, the infrared ray is almost absorbed by the carbon dioxide gas and is not transmitted to the infrared detector. Therefore, the level display of the carbon dioxide gas concentration is set to the electrical maximum level.
As described above, when the zero point calibration and the span calibration are completed, the carbon dioxide concentration in the environment is measured (step S9), and the measurement result is confirmed (step S11).
[0007]
Next, an example of the outline of the carbon dioxide detector which employ | adopted the infrared absorption type is shown in FIG.
The carbon dioxide gas sensor S is composed of a phototransistor PT whose collector is connected to the + power supply terminal, an emitter connected to the ground via the resistor R1 and an anode connected to the + V power supply terminal, and a photodiode PD whose cathode is grounded via the transistor TR whose emitter is grounded. The Usually, hoods are provided on the front surface of the light receiving unit of the phototransistor PT and the front surface of the light projecting unit of the photodiode PD in order to eliminate the influence of disturbance. A transparent gas cell for filling the standard gas or the gas to be measured is arranged between the hoods.
[0008]
The driving circuit D of the transistor TR is connected to the base of the transistor TR, and the transistor TR is operated by the driving signal, and an operating current is supplied to the photodiode PD to light it. The phototransistor PT receives the light emitted from the photodiode PD, and causes a current corresponding to the amount of incident light to flow through the resistor R1. The amount of incident light depends on the amount of infrared absorption corresponding to the carbon dioxide concentration.
[0009]
Since a voltage proportional to the flowing current is generated at both ends of the resistor R1, this voltage is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier Q2 constituting the gain variable subtraction circuit of the next stage through the operational amplifier Q1 constituting the voltage follower circuit. Applied.
[0010]
The operational amplifier Q2 has an input resistor R3 connected between its non-inverting input terminal and the output terminal of the operational amplifier Q1, a gain adjusting potentiometer PT1 connected between the non-inverting input terminal and the output terminal, and an inverting input terminal. A reference voltage Vref is variably applied between the grounds.
[0011]
A potentiometer PT2 for applying a positive voltage is connected to the offset adjustment terminal of the operational amplifier Q2 in order to perform zero point calibration. Further, one fixed terminal of the span adjustment potentiometer PT3 is connected to the output terminal of the operational amplifier Q2, the other fixed terminal is grounded through the resistor R4, and the variable terminal of the potentiometer PT3 is the non-inverting input of the operational amplifier Q2. Connected to the terminal.
[0012]
Further, the voltage appearing at both ends of the resistor R4 is input to the A / D converter as a concentration measurement signal, and after digital conversion, is input to the input port P02 of the microcomputer μ. The other input ports P1, P3, and P4 are inputted with a zero point calibration instruction signal, a span point calibration instruction signal, and an environment measurement instruction signal when the switches SW1, SW3, and SW4 are pressed.
[0013]
From the output ports P5 to P8 of the microcomputer μ, a low level signal is applied to the cathodes of the light emitting diodes L1, L2 and L3 through the buffer BF and the operating resistor R. The light emitting diode L1 is lit at the end of zero point calibration, the light emitting diode L2 is lit at the end of span point calibration, and the light emitting diode L3 is lit at the time of environmental measurement. A display circuit DIS for displaying various messages and carbon dioxide concentration in ppm is connected to the output port P8.
[0014]
Next, zero point calibration and span point calibration methods will be described.
First, zero gas (nitrogen gas N) using standard gas is placed in a gas cell (not shown). 2 When about 1 liter is filled, the power is turned on and the switch SW1 is turned on. As a result, in the carbon dioxide sensor S, since infrared rays are not absorbed by carbon dioxide, the emitted light is transmitted almost 100% to the phototransistor PT side, and the maximum current flows from the + V power supply terminal to the resistor R1 through the phototransistor PT. From both ends of the resistor R1, a maximum voltage, for example, 5V is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier Q2 through the operational amplifier Q1. Here, since + 5V is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier Q2, the differential output of the operational amplifier Q2 becomes 0V, and the output of the carbon dioxide detector is displayed as 0 at the time of zero point calibration.
[0015]
However, because of the configuration of the operational amplifier Q2, if there is any output as a differential output during zero point calibration, the output level increases in proportion to the gain. Therefore, during the zero point calibration, the potentiometer PT1 is adjusted to switch the gain. While adjusting the potentiometer PT2, the zero point is adjusted. During the filling of the zero gas, the output of the operational amplifier Q2 at the maximum gain is finally displayed as zero on the display circuit DIS, and the zero point calibration is completed when the light emitting diode L1 is turned on.
[0016]
When the zero point calibration is completed, the zero gas is extracted from the gas cell and filled with the span gas. This span gas is, for example, 1000 ppm of carbon dioxide gas. When this carbon dioxide gas concentration is used, infrared rays are absorbed by the carbon dioxide gas, and the infrared transmittance is zero.
To perform span point calibration, switch SW3 is turned on.
[0017]
Since the infrared transmittance is 0, the phototransistor PT is turned off, the voltage across the resistor becomes 0, and is input to the operational amplifier Q2 through the operational amplifier Q1. Since a voltage of 5V is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier Q2, a differential voltage of 5V is output from the output terminal. During span point calibration, the output of the carbon dioxide detector is displayed at 5V.
[0018]
While the span gas is being filled, the output from the operational amplifier Q2 is adjusted by the potentiometer PT3 to adjust the output to the microcomputer μ, and the microcomputer μ performs the concentration calculation based on the sensor output, and the concentration is displayed in ppm. Display on circuit DIS. When the voltage level input to the microcomputer μ from the operational amplifier Q2 is increased by adjusting the potentiometer PT3 and the concentration calculated value reaches 1000 ppm, the light emitting diode L2 is turned on, and the span point calibration is completed.
[0019]
When calibration is completed as described above, the switch SW4 is pressed to input an environmental measurement instruction signal to the microcomputer μ, and then the carbon dioxide sensor S is placed in the carbon dioxide measurement environment and measurement is started.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
In the infrared absorption type carbon dioxide detector, the conventional zero point calibration method and span point calibration method are used for zero point calibration and each standard gas for span point calibration. (Registered trademark) The gas sampling bags were connected to a carbon dioxide detector and sucked by a carbon dioxide sensor.
[0021]
And calibration for, Consider the responsiveness of the sensor, use standard gas for about 1-2 minutes. When it comes to suction, A suction amount of about 1 liter is required. During calibration, there was a calibration error, such as mistaking each standard gas for zero point calibration and span point calibration, or causing the carbon dioxide sensor to suck air due to a misconnection of the gas sampling bag Can When it is discovered, it is necessary to obtain a new standard gas and suck it in again, so that time is lost, and these standard gases are relatively expensive, so the standard gas is wasted and economically lost. There is a point.
[0022]
Furthermore, if calibration is terminated without noticing that the atmosphere has been aspirated due to a misconnection of standard gas, an error will occur in the actual measurement value. For example, carbon dioxide that is higher than the concentration of carbon dioxide in the atmosphere. In an environment with concentration The measurement result Do you notice the error? Messenger If used, the measurement itself is not reliable.
[0023]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can prevent a calibration error caused by a connection error of standard gas or a calibration error caused by the carbon dioxide gas sensor sucking air due to a connection error. It aims at providing the calibration method of a gas detector.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
The calibration method of the carbon dioxide gas detector according to the present invention is a zero point standard gas SG1 that causes the carbon dioxide gas detector DT to determine zero detection of the carbon dioxide gas concentration. Of carbon dioxide in the middle of suction A zero concentration measurement step SP1 for measuring concentration; Measured in the zero concentration measurement step SP1 A zero concentration determination step SP3 for determining whether or not the carbon dioxide concentration of the zero point standard gas SG1 is equal to or lower than a preset concentration, and the carbon dioxide concentration is equal to or lower than the set concentration. When determined in the zero concentration determination step SP3, Continue to suck the zero point standard gas SG1 Reached the level corresponding to the carbon dioxide concentration of the zero point standard gas SG1 Detection output level of the carbon dioxide detector DT In Including zero point calibration step SP5 for zero point calibration Has at least one of zero point calibration process and maximum point calibration process described later .
This invention Zero point calibration process According to the above, the concentration of the zero point standard gas SG1 is checked before the zero point calibration of the carbon dioxide gas detector DT, and if the concentration is determined to be appropriate, the zero point standard gas SG1 is continuously used. The process proceeds to the zero point calibration process of the carbon dioxide detector DT.
[0025]
And the maximum point calibration process in the calibration method of the carbon dioxide gas detector according to the present invention, Maximum point standard gas SG2 for causing the carbon dioxide gas detector DT to determine the detection of the maximum value of the preset carbon dioxide gas concentration In the middle of suction A maximum concentration measurement step SP2 for measuring concentration; It was measured in the maximum concentration measurement step SP2. A maximum concentration determination step SP4 for determining whether or not the carbon dioxide concentration of the maximum point standard gas SG2 is greater than or equal to a preset maximum value; and the carbon dioxide concentration is greater than or equal to the set maximum value. When determined in the maximum concentration determination step SP4, Continue to suck the maximum point standard gas SG2. A level corresponding to the carbon dioxide concentration of the maximum point standard gas SG2 has been reached. Detection output level of the carbon dioxide detector DT In Maximum point The And a maximum point calibration step SP6 for calibration.
[0026]
This invention Maximum point calibration process According to the above, the concentration of the maximum point standard gas SG2 is checked before the maximum point calibration of the detection output in the carbon dioxide gas detector DT, and if the concentration is determined to be appropriate, the maximum point standard gas SG2 is continued. The process proceeds to the maximum point calibration step SP6 of the carbon dioxide detector DT.
[0028]
In the carbon dioxide gas detector calibration method according to the present invention, the zero calibration step SP5 is a zero concentration determination step SP3 in which the carbon dioxide concentration is around the carbon dioxide concentration in the atmosphere. When it is determined that there is The zero point calibration of the detection output level of the carbon dioxide detector DT is performed using the carbon dioxide concentration as the zero concentration reference value.
According to the present invention, when the concentration of the carbon dioxide gas determined in the zero concentration determination step SP3 is the carbon dioxide gas concentration in the atmosphere, the carbon dioxide gas concentration is set to the zero concentration reference even though the carbon dioxide gas concentration is not zero. The zero point calibration of the detection output level of the carbon dioxide detector DT is performed as a value.
[0029]
In the carbon dioxide gas detector calibration method according to the present invention, the maximum point calibration step SP6 is a range in which the carbon dioxide gas concentration is set from the maximum concentration in the maximum concentration determination step SP4. When it is determined that The maximum point calibration of the detection output level of the carbon dioxide detector DT is performed using the carbon dioxide concentration as the maximum concentration reference value.
According to the present invention, even if the concentration of the carbon dioxide gas determined in the maximum concentration determination step SP4 slightly decreases the concentration of the maximum standard gas used, this decrease in concentration is low in the output of the carbon dioxide gas detector. It is assumed that drift has occurred, and the maximum calibration of the detection output level of the carbon dioxide detector DT is performed using the measured value of the carbon dioxide concentration as the maximum concentration reference value even though the carbon dioxide concentration is not the maximum.
[0030]
In the calibration method of the carbon dioxide gas detector according to the present invention, the concentration of the zero point or maximum point standard gas SG2 deviates from the set concentration in the zero concentration determination step SP3 or the maximum concentration determination step SP4. When judged A notification step SP for notifying the gas type and the gas suction confirmation message by the message notification means AN is included.
According to the present invention, the concentration of the zero point or maximum point standard gas SG2 deviates from the set concentration in the zero concentration determination step SP3 or the maximum concentration determination step SP4. When judged The gas type and gas suction confirmation message is notified by the message notification means AN, and the connection of the standard gas to the carbon dioxide detector DT is sucked into the carbon dioxide detector DT due to a misconnection of the standard gas to the carbon dioxide detector DT. Let me check.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment
The outline of the calibration method for the carbon dioxide detector according to the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG.
First, a gas sampling bag for zero point calibration is connected to a carbon dioxide detector, and the standard gas is sucked into the carbon dioxide sensor for about 20 seconds to perform concentration measurement (steps S1 and 1a). This concentration measurement is defined as zero point measurement before calibration.
[0032]
As a result of the concentration measurement, it is determined whether or not the measured value is 200 ppm or less or 200 ppm (step S1b). Here, if the measured value exceeds 200 ppm, it is determined that the connected standard gas is sucking carbon dioxide (concentration of approximately 400 ppm) in the atmosphere due to span gas or gas sampling bag connection error, and the gas type (zero gas, span gas) Or the atmosphere) and a connection confirmation message are displayed (step S1c). Check the message contents and check the gas type (zero gas or span gas) or check the connection.
[0033]
If it is determined that the measured value is 200 ppm or less, the process proceeds to zero point calibration (step S3). In the carbon dioxide gas concentration in zero gas, since infrared rays are hardly absorbed by carbon dioxide gas and are transmitted toward the infrared detector, the level display of the carbon dioxide gas concentration is electrically set to 0 in accordance with the infrared detection level.
If it is determined from the message content that the concentration does not greatly exceed 200 ppm, it is possible to forcibly perform zero point calibration by setting the concentration at that time to 0 ppm.
More specifically, if the measured concentration at the time of calibration does not exceed 200 ppm, forced zero calibration is allowed. This is because the tolerance when detecting the carbon dioxide concentration by the infrared sensor used in the present invention is ± 150 ppm, and if the error is included, forced zero point calibration up to 250 ppm is allowed. Is 200 ppm or less.
That is, when the measured concentration at the time of calibration exceeds 200 ppm, zero point calibration is not forcibly performed and zero gas is filled again.
[0034]
When the zero point calibration is complete, connect the gas sampling bag for span point calibration using the standard gas as the span gas to the carbon dioxide detector, and suck the standard gas into the carbon dioxide sensor for about 20 seconds to measure the concentration ( Step S5, 5a). This concentration measurement is the span point measurement before calibration.
[0035]
As a result of the concentration measurement, it is determined whether or not the measured value is 800 ppm or more or 800 ppm (step S5b). Here, the measured value is 800 ppm. Below In this case, it is determined that the connected standard gas is sucking the atmosphere due to a zero gas or a gas collection bag connection error, and a gas type (zero gas, span gas, or atmosphere) and a connection confirmation message are displayed (step S5c). Check the message contents and check the gas type or connection.
[0036]
If it is determined that the value is 800 ppm or more, the process continues to perform span point calibration (step S7). In the carbon dioxide gas concentration in the span gas, since the infrared ray is almost absorbed by the carbon dioxide gas, the level display of the carbon dioxide gas concentration is electrically set to the span gas concentration in accordance with the infrared detection level.
If it is determined from the message content that the concentration is not significantly lower than 800 ppm, it is possible to forcibly perform span point calibration with the concentration at that time being 800 ppm.
More specifically, if the measured concentration at the time of calibration is in the range of 700 ppm or more, forced span point calibration is allowed. This is because the tolerance at the time of carbon dioxide gas concentration detection by the infrared sensor used in the present invention is ± 150 ppm, and if the detection error is included, forced span point calibration up to 650 ppm is allowed, but the present invention can be forcibly calibrated. The range is 700 ppm or more.
That is, when the measured concentration at the time of calibration falls below 700 ppm, the span gas is filled again without performing the forced span point calibration.
[0037]
If the carbon dioxide sensor is left uncalibrated for a long period of time, drift may occur due to problems with the sensor itself, and the sensor output may become unstable. Since this is irrelevant to the carbon dioxide gas concentration, calibration can be forcibly performed in consideration of the drift level even after the connection confirmation message is issued.
[0038]
Hereinafter, a method for calibrating a carbon dioxide gas sensor according to the present embodiment will be described with reference to the operation of a microcomputer that controls the operation of a carbon dioxide gas detector embodying the method. FIG. 3 is a configuration diagram of the infrared absorption type carbon dioxide detector in the present embodiment, and FIG. 4 is a flowchart for explaining a microcomputer calibration processing method in the carbon dioxide detector. 3, the same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same or corresponding parts.
[0039]
In the carbon dioxide gas detector of the present embodiment, before calibration, the sensor output is passed through an A / D converter from the operational amplifier Q1 constituting the voltage follower circuit in order to eliminate the influence of the circuit offset and circuit gain. Input to a microcomputer (hereinafter abbreviated as microcomputer) μ.
[0040]
As the power is turned on, the microcomputer μ starts an initialization process and clears the memory unit for fetching external data and calculation results (step S101). The input signal of the port P is read, and it is determined whether or not the level has become H level by turning on the pre-calibration switch SW0 (step S103). Here, if it is determined that the input signal of the port P is at the H level, the infrared sensor signal digitally converted by the A / D converter is read from the port P01, and the carbon dioxide concentration C is calculated from the level ( Steps S105 and 107).
[0041]
It is determined whether or not the carbon dioxide concentration C ≦ 200 ppm (step S109), and if it is determined that the carbon dioxide concentration C is 200 ppm or more, the carbon dioxide sensor S detects atmospheric gas (about 400 ppm) due to a gas sampling bag connection error. ) Or the gas sampling bag is connected, and it is determined that the span gas (800 ppm) is sucked. The gas type (span gas) and connection confirmation message data are sent to the display circuit DIS and confirmed together with the measured concentration C. A message is displayed (step S111).
[0042]
As a result of the connection confirmation by the user, it is determined that the zero gas is normally introduced, and if it is determined that the increase in the carbon dioxide gas concentration is caused by the drift of the sensor itself, the zero point forced calibration is performed. If it is determined that it is possible (step S113), or if it is determined in step S109 that the carbon dioxide concentration C is not 200 ppm or more, the zero point calibration switch SW1 is turned on.
[0043]
If 20 seconds have elapsed from the measurement of the carbon dioxide concentration, the microcomputer μ reads the input signal of the port P1, and determines whether or not the level has become the H level by turning on the zero point calibration switch SW1 (step S115). If it is determined that the input signal at port P is at the H level, an infrared sensor signal at the time of zero point digital conversion by the A / D converter is input from port P02 (step S117).
[0044]
Zero gas suction In the table The carbon dioxide concentration C shown is 0 ppm, contrary to the maximum level of the sensor signal. To display The sensor signal level input to the operational amplifier Q2 through the operational amplifier Q1 becomes the difference voltage of the reference voltage Vref and becomes 0V. Therefore, the input signal level of the operational amplifier Q2 is zero.
[0045]
However, because of the circuit characteristics of the operational amplifier Q2, the output signal does not become 0 even though the input signal is 0, and an offset voltage is generated. Therefore, the potentiometer PT2 is increased while the gain of the operational amplifier Q2 is increased by the potentiometer PT1. The zero point calibration is performed by adjusting the output signal to zero.
[0046]
The output signal of the operational amplifier Q2 is input to the A / D converter through the potentiometer PT3 for span adjustment, converted into a digital signal, and input to the input port P02 as a sensor signal. The microcomputer μ reads the input signal level from the input port P02 (step S117), calculates the signal level to the carbon dioxide concentration C, and when the input signal level finally becomes 0, sets the carbon dioxide concentration C to 0 ppm. The zero point calibration is terminated (steps S119 and 121).
When the concentration of carbon dioxide gas detected thereafter is 200 ppm or less, the carbon dioxide detector displays a detected concentration of 0 ppm.
When the zero point calibration is completed, the microcomputer sets the output port P5 to the L level and supplies the current to the light emitting diode L1 to light it.
[0047]
When the zero point calibration is completed as described above, the user switches the standard gas to the span gas and presses the pre-calibration switch SW2. The microcomputer reads the input signal of the port P2, and determines whether or not the level has become H level by turning on the pre-calibration switch SW2 (step S123). If it is determined that the input signal at the input port P2 is at the H level, the infrared sensor signal digitally converted by the A / D converter is read from the input port P01, and the carbon dioxide concentration C is calculated from the level. (Steps S125 and S127).
[0048]
It is determined whether or not the carbon dioxide concentration C ≧ 800 ppm (step S129). If it is determined that the carbon dioxide concentration C is 800 ppm or less, the carbon dioxide sensor S is connected to the gas sampling bag. By mistake It is judged that atmospheric gas (approx. 400ppm) is being sucked in or that zero gas is sucked in due to the connection of the gas sampling bag, and the message data of the gas type and connection confirmation is sent to the display circuit DIS and confirmed together with the measured concentration C. A message is displayed (steps S129 and S131).
[0049]
As a result of the connection confirmation by the user, it is determined that the span gas is normally introduced, and it is determined that the decrease in the carbon dioxide concentration is caused by the drift of the sensor itself, and span point forced calibration is possible. (Step S 133 ), Or if it is determined in step S109 that the carbon dioxide concentration C is not 800 ppm (or 700 ppm) or less, the span point calibration switch SW3 is turned on.
[0050]
When 20 seconds have elapsed from the measurement of the carbon dioxide concentration, the microcomputer reads the input signal of the input port P3 and determines whether or not the level has become the H level by turning on the span point calibration switch SW3 (step S135). Here, if it is determined that the input signal of the port P3 is at the H level, the infrared sensor signal at the time of span point calibration digitally converted by the A / D converter is input from the port P02 (step S137).
[0051]
Since the carbon dioxide gas concentration C displayed when the span gas is sucked is displayed at 1000 ppm contrary to the minimum level of the sensor signal, the sensor signal level (0 V) input to the operational amplifier Q2 through the operational amplifier Q1 is the reference voltage Vref (5 V). Voltage (5V-0V), for example, 5V of the reference voltage level. Therefore, the input signal level of the operational amplifier Q2 is 5V.
[0052]
However, on the microcomputer side, when the sensor signal level is set to display 1000 ppm with respect to 12 V, for example, the span adjustment is performed so that the output level of the operational amplifier Q2 becomes 12 V with respect to the carbon dioxide concentration of 1000 ppm. The span point calibration is performed by adjusting the potentiometer PT3 and setting the output signal to 12V.
[0053]
The output signal of the operational amplifier Q2 is input to the A / D converter through the potentiometer PT3 for span adjustment, converted into a digital signal, and input to the input port P02 as a sensor signal. The microcomputer μ reads the input signal level from the input port P02 (step S137), calculates the carbon dioxide concentration C based on the signal level, and finally the carbon dioxide concentration C is 1000 ppm when the input signal level becomes 12V. As a result, the span point calibration is terminated (steps S139 and 141).
[0054]
When the span point calibration is completed, the microcomputer μ sets the output port P6 to the L level and supplies current to the light emitting diode L2 to light it.
As described above, when all the calibrations are completed, the switch SW4 is pressed to set the measurement signal reading state.
[0055]
If the microcomputer μ determines that the input signal level at the port P4 is H level, the microcomputer μ turns on the light emitting diode L3 and displays the measurement start state. Thereafter, a signal is taken in from the port P02, and the carbon dioxide concentration in the air environment is calculated from the signal level and displayed on the display circuit DIS, thereby displaying an environment measurement (carbon dioxide concentration measurement) result (step S143). .
[0056]
As described above, according to this calibration method, the gas sampling bag for standard gas is connected to the carbon dioxide gas detector, the calibration is started, the concentration of the standard gas is measured for several tens of seconds, and the standard gas is used for the calibration. If it is determined that it is a gas, calibration is continued with this standard gas. Therefore, it is possible to prevent the calibration from proceeding without noticing the wrong standard gas, and if it is confirmed that the standard gas is normal, the calibration of the standard gas can be continued by continuing the gas concentration measurement. Since wasteful use is prevented and a series of steps from gas confirmation to calibration is performed, calibration can be performed quickly.
[0057]
【The invention's effect】
According to the present invention, the concentration of the zero point standard gas SG1 is checked before the zero point calibration of the carbon dioxide gas detector DT, and if it is determined that the concentration is appropriate, the zero point standard gas SG1 is continuously used. Then, by moving to the zero point calibration process of the carbon dioxide detector DT, it is possible to prevent the calibration from being performed by sucking the atmosphere due to a connection error of the standard gas or a connection error of the zero point standard gas SG1. Therefore, there is an effect that the reliability of the measurement itself can be improved.
[0058]
According to the present invention, the concentration of the maximum point standard gas SG2 is checked before the maximum point calibration of the detection output in the carbon dioxide gas detector DT, and if the concentration is determined to be appropriate, the maximum point standard gas SG2 is determined. To continue to the maximum point calibration step SP6 of the carbon dioxide gas detector DT, and the calibration is performed by sucking the atmosphere due to a connection error of the standard gas or a connection error of the maximum point standard gas SG2. Therefore, the reliability of the measurement itself can be improved.
[0060]
According to the present invention, when the concentration of the carbon dioxide gas determined in the zero concentration determination step SP3 is the carbon dioxide gas concentration in the atmosphere, the carbon dioxide gas concentration is set to the zero concentration reference even though the carbon dioxide gas concentration is not zero. By performing zero point calibration of the detection output level of the carbon dioxide gas detector DT as a value, zero point calibration according to the use environment of the carbon dioxide gas detector DT can be performed, so that the reliability of the measurement itself is further improved. There is an effect that can be.
[0061]
According to the present invention, even if the concentration of the carbon dioxide gas determined in the maximum concentration determination step SP4 slightly decreases the concentration of the maximum standard gas used, this decrease in concentration is low in the output of the carbon dioxide gas detector. Regarding that the drift is occurring, the maximum calibration of the detection output level of the carbon dioxide detector DT is performed using the measured value of the carbon dioxide concentration as the maximum concentration reference value even though the carbon dioxide concentration is not the maximum. Thus, since the maximum point calibration can be performed in accordance with the device performance of the carbon dioxide detector DT, there is an effect that the reliability of the measurement itself can be further improved.
[0062]
According to the present invention, the concentration of the zero point or maximum point standard gas SG2 deviates from the set concentration in the zero concentration determination step SP3 or the maximum concentration determination step SP4. When judged The gas type and gas suction confirmation message is notified by the message notification means AN, and the connection of the standard gas to the carbon dioxide detector DT is sucked into the carbon dioxide detector DT due to a misconnection of the standard gas to the carbon dioxide detector DT. By checking this, wasteful consumption of expensive standard gas can be stopped at an early stage, so that economic loss can be kept low, and inadequate use of standard gas can be notified early, resulting in erroneous measurement results. Since it can be prevented from revealing, the reliability of the measurement itself is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram for explaining an outline of a calibration method for a carbon dioxide gas detector according to the present embodiment.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an outline of a calibration method for a carbon dioxide gas detector according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a carbon dioxide gas detector that performs a calibration method according to the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a microcomputer calibration processing method in the carbon dioxide gas detector according to the present embodiment.
FIG. 5 is a flowchart for explaining an outline of a conventional calibration method for a carbon dioxide gas detector.
FIG. 6 is a schematic view of a conventional carbon dioxide detector.
[Explanation of symbols]
DT Carbon dioxide detector
SG1 Zero point standard gas
SG2 Maximum point standard gas
SP1 Zero concentration measurement process
SP3 Zero concentration determination process
SP5 Zero point calibration process
SP0 standard gas switching process
SP4 Maximum concentration determination process
SP6 Maximum point calibration process
SP notification process
AN message notification means

Claims (4)

炭酸ガス検知器に炭酸ガス濃度のゼロ検知を判定させるゼロ点標準ガスの吸引途中で炭酸ガスの濃度測定を行うゼロ濃度測定工程と、
前記ゼロ濃度測定工程において測定された前記ゼロ点標準ガスの炭酸ガス濃度が予め設定された濃度以下であるか否かを判定するゼロ濃度判定工程と、
炭酸ガス濃度が前記設定された濃度以下であると前記ゼロ濃度判定工程において判定された時に、前記ゼロ点標準ガスを引き続き吸引させて該ゼロ点標準ガスの炭酸ガス濃度に応じたレベルに達した前記炭酸ガス検知器の検知出力レベルゼロ点校正するゼロ点校正工程と、
を含むゼロ点校正過程と、
予め設定された炭酸ガス濃度の最大値検知を炭酸ガス検知器に判定させる最大点標準ガスの吸引途中で炭酸ガスの濃度測定を行う最大濃度測定工程と、
前記最大濃度測定工程において測定された前記最大点標準ガスの炭酸ガス濃度が予め設定された最大値以上であるか否かを判定する最大濃度判定工程と、
炭酸ガス濃度が前記設定された最大値以上であると前記最大濃度判定工程において判定された時に、前記最大点標準ガスを引き続き吸引させて該最大点標準ガスの炭酸ガス濃度に応じたレベルに達した前記炭酸ガス検知器の検知出力レベルに最大点を校正する最大点校正工程と、
を含む最大点校正過程と、
のうち少なくとも一方の過程を有する、
ことを特徴とする炭酸ガス検知器の校正方法。
A zero concentration measurement step for measuring the concentration of carbon dioxide gas in the middle of the suction of the zero point standard gas that causes the carbon dioxide detector to determine zero detection of the carbon dioxide concentration,
A zero concentration determination step of determining whether the carbon dioxide concentration of the zero point standard gas measured in the zero concentration measurement step is equal to or lower than a preset concentration;
When it is determined in the zero concentration determination step that the carbon dioxide gas concentration is equal to or lower than the set concentration , the zero point standard gas is continuously sucked to reach a level corresponding to the carbon dioxide concentration of the zero point standard gas. A zero point calibration step for zero point calibration to the detection output level of the carbon dioxide detector;
Zero point calibration process including
A maximum concentration measurement step for measuring the concentration of carbon dioxide gas in the middle of the suction of the maximum point standard gas that causes the carbon dioxide gas detector to detect the maximum value detection of the preset carbon dioxide gas concentration;
A maximum concentration determination step of determining whether or not the carbon dioxide concentration of the maximum point standard gas measured in the maximum concentration measurement step is equal to or greater than a preset maximum value;
When it is determined in the maximum concentration determination step that the carbon dioxide gas concentration is not less than the set maximum value, the maximum point standard gas is continuously sucked to reach a level corresponding to the carbon dioxide concentration of the maximum point standard gas. A maximum point calibration step of calibrating the maximum point to the detected output level of the carbon dioxide detector,
Maximum point calibration process including
Having at least one of the processes,
A carbon dioxide gas detector calibration method characterized by the above.
前記ゼロ点校正工程は、ゼロ濃度判定工程で炭酸ガス濃度が大気中の炭酸ガス濃度近辺であると判定された時に当該炭酸ガス濃度をゼロ濃度基準値として炭酸ガス検知器の検知出力レベルのゼロ点校正を行うことを特徴とする請求項1に記載の炭酸ガス検知器の校正方法。In the zero point calibration step, when the carbon dioxide concentration is determined to be in the vicinity of the carbon dioxide concentration in the atmosphere in the zero concentration determination step, the detection output level of the carbon dioxide detector is zero when the carbon dioxide concentration is the zero concentration reference value. 2. The calibration method for a carbon dioxide gas detector according to claim 1, wherein point calibration is performed. 前記最大点校正工程は、最大濃度判定工程で炭酸ガス濃度が最大濃度より設定された範囲で下回ったと判定された時に、当該炭酸ガス濃度を最大濃度基準値として炭酸ガス検知器の検知出力レベルの最大点校正を行うことを特徴とする請求項1に記載の炭酸ガス検知器の校正方法。In the maximum point calibration step, when it is determined in the maximum concentration determination step that the carbon dioxide concentration falls below the range set by the maximum concentration, the detection output level of the carbon dioxide detector is set with the carbon dioxide concentration as the maximum concentration reference value. 2. The calibration method for a carbon dioxide gas detector according to claim 1, wherein maximum point calibration is performed. ゼロ濃度判定工程または最大濃度判定工程でゼロ点または最大点標準ガスの濃度が設定された濃度を逸脱したと判定された時に、ガス種およびガス吸引確認メッセージをメッセージ報知手段により報知する報知工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の炭酸ガス検知器の校正方法。A notification step of notifying the message of the gas type and the gas suction confirmation message by the message notification means when it is determined in the zero concentration determination step or the maximum concentration determination step that the concentration of the zero point or maximum point standard gas has deviated from the set concentration. The carbon dioxide detector calibration method according to claim 1, further comprising:
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