JP4297965B1 - Ion concentration measuring device - Google Patents

Ion concentration measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP4297965B1
JP4297965B1 JP2008188377A JP2008188377A JP4297965B1 JP 4297965 B1 JP4297965 B1 JP 4297965B1 JP 2008188377 A JP2008188377 A JP 2008188377A JP 2008188377 A JP2008188377 A JP 2008188377A JP 4297965 B1 JP4297965 B1 JP 4297965B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive
ion
mosfet
voltage
source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008188377A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010025795A (en
Inventor
一雄 岡野
Original Assignee
一雄 岡野
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 一雄 岡野 filed Critical 一雄 岡野
Priority to JP2008188377A priority Critical patent/JP4297965B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4297965B1 publication Critical patent/JP4297965B1/en
Publication of JP2010025795A publication Critical patent/JP2010025795A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

【課題】極めて簡単な回路構成により、正負のイオン濃度やイオンバランスを検出可能としたイオン濃度測定装置を提供する。
【解決手段】直流電源１０９により電圧が印加された一対の電極１１，１２のうちの少なくとも一方の電極、例えば電極１１に、ゲート−ソース間にイオン検出用抵抗１０２が接続されたＭＯＳＦＥＴ１０１のゲートを接続すると共に、そのドレイン−ソース間抵抗と、他の抵抗１０５，１０６，１０４Ａとによりホイートストンブリッジを構成する。このブリッジの入力端子に前記直流電源１０９を接続し、前記ブリッジの出力端子に接続されたオペアンプ１１０等からなる差動増幅回路の出力電圧から正のイオン濃度を測定する。
【選択図】図１An ion concentration measuring apparatus capable of detecting positive and negative ion concentrations and ion balance with an extremely simple circuit configuration.
A gate of a MOSFET 101 in which an ion detection resistor 102 is connected between a gate and a source is connected to at least one of a pair of electrodes 11 and 12 to which a voltage is applied by a DC power source 109, for example, the electrode 11. In addition to the connection, the drain-source resistance and the other resistors 105, 106, 104A constitute a Wheatstone bridge. The DC power source 109 is connected to the input terminal of the bridge, and the positive ion concentration is measured from the output voltage of the differential amplifier circuit including the operational amplifier 110 connected to the output terminal of the bridge.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、イオナイザにより発生させた正または負のイオン濃度を測定し、更には正負イオン濃度の差（イオンバランス）を検出可能としたイオン濃度測定装置に関するものである。   The present invention relates to an ion concentration measuring apparatus that measures the concentration of positive or negative ions generated by an ionizer and that can detect a difference (ion balance) between positive and negative ion concentrations.

イオナイザにより発生させた正または負のイオン濃度を測定することや、正負イオン濃度のバランスを検出することは、除電効果の確認やワークの不要な帯電防止のために有益である。
ここで、正負イオン濃度を測定可能な従来技術としては、例えば特許文献１，２等に記載されたイオン測定器が公知となっている。 Measuring the positive or negative ion concentration generated by the ionizer and detecting the balance between the positive and negative ion concentrations are useful for confirming the effect of static elimination and preventing unnecessary charging of the workpiece.
Here, as a conventional technique capable of measuring positive and negative ion concentrations, for example, ion measuring instruments described in Patent Documents 1 and 2 are known.

このうち、特許文献１に係るイオン測定器の概要は、正イオン用電荷集電板と反発電極板とからなる正イオン検出部と、負イオン用電荷集電板と反発電極板とからなる負イオン検出部を同一測定経路内に設け、測定演算手段により、正イオン用電荷集電板及び負イオン用電荷集電板の各電荷を測定して正負イオン数を同時に測定するとともに、正イオン検出部と負イオン検出部とを、絶縁層を介して積層または並列状態に配置したものである。   Among these, the outline of the ion measuring instrument according to Patent Document 1 is a negative ion detector comprising a positive ion detector and a repulsive electrode plate, and a negative ion charge collector and a repulsive electrode plate. An ion detector is installed in the same measurement path, and the number of positive and negative ions is measured at the same time by measuring each charge on the charge collector for positive ions and the charge collector for negative ions by the measurement calculation means. And the negative ion detector are arranged in a stacked or parallel state via an insulating layer.

また、特許文献２に係るイオン測定器の概要は、前記同様に電荷集電板及び反発電極板からなるイオン検出手段と、測定演算手段と、反発電極板を測定対象イオンと同極性に帯電させるべく正負に交互に切り換えて帯電させる切換手段を含む帯電手段と、切換手段の切換タイミングで電荷集電板の帯電電荷を除電する除電手段と、ノイズ検出アンプとを備え、正負のイオン測定の切換タイミングで除電手段によりグランド電位とした電荷集電板が集電を開始すると同時にノイズ検出アンプが電荷集電板の電位をノイズ成分として検出し、測定演算手段が上記ノイズ成分を電荷集電板の蓄電量から除去して正負イオンの数量を自動的に算出するものである。   In addition, the outline of the ion measuring instrument according to Patent Document 2 is that, similarly to the above, an ion detection means comprising a charge collector plate and a repulsion electrode plate, a measurement calculation means, and a repulsion electrode plate are charged with the same polarity as the ion to be measured. Switching between positive and negative ion measurement, a charging means including a switching means for alternately switching between positive and negative, a static elimination means for neutralizing the charge of the charge collector plate at the switching timing of the switching means, and a noise detection amplifier At the same time, the charge collector plate that has been grounded by the static elimination means starts collecting current, and at the same time, the noise detection amplifier detects the potential of the charge collector plate as a noise component, and the measurement calculation means converts the noise component to the charge collector plate. The quantity of positive and negative ions is automatically calculated by removing from the amount of stored electricity.

特許第３５０３６２７号公報（段落［００１２］〜［００１７］、図１，図２等）Japanese Patent No. 3503627 (paragraphs [0012] to [0017], FIG. 1, FIG. 2, etc.) 特許第３５２５３８４号公報（段落［０００７］〜［００１３］、図１，図２等）Japanese Patent No. 3525384 (paragraphs [0007] to [0013], FIG. 1, FIG. 2, etc.)

前述した各従来技術では、電荷集電板及び反発電極板からなる正負イオン検出部の構造が複雑であると共に、電荷集電板の電荷を除電するためのスイッチが必要であり、これらが構造の複雑化、製造コスト上昇の原因となっていた。
そこで、本発明の解決課題は、極めて簡単な回路構成により、正または負のイオン濃度やイオンバランスを検出可能としたイオン濃度測定装置を提供することにある。 In each of the above-described conventional technologies, the structure of the positive / negative ion detection unit composed of the charge collector plate and the repulsive electrode plate is complicated, and a switch for discharging charges on the charge collector plate is necessary. This was a cause of increased complexity and manufacturing costs.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ion concentration measuring apparatus capable of detecting positive or negative ion concentration or ion balance with a very simple circuit configuration.

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、直流電源により電圧が印加された一対の電極のうちの少なくとも一方の電極に、ゲート−ソース間にイオン検出用抵抗が接続されたＭＯＳＦＥＴのゲートを接続し、
前記ＭＯＳＦＥＴが有するドレイン−ソース間抵抗と他の３つの抵抗とによりホイートストンブリッジを構成すると共に、前記ホイートストンブリッジの入力端子間に前記直流電源を接続し、かつ、前記ホイートストンブリッジの出力端子間に差動増幅回路の一対の入力端子を接続し、
前記差動増幅回路が、前記ゲートに接続されている電極に吸収された正または負のイオン濃度に比例した電圧を出力するものである。
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 1 is a MOSFET in which an ion detection resistor is connected between a gate and a source to at least one of a pair of electrodes to which a voltage is applied by a DC power source. Connect the gates ,
Drain the MOSFET has - with constituting the Wheatstone bridge by source resistance and the other three resistors, the DC power supply is connected between the input terminal of the Wheatstone bridge, and the difference between the output terminals of the Wheatstone bridge Connect a pair of input terminals of the dynamic amplifier circuit,
The differential amplifier circuit outputs a voltage proportional to the positive or negative ion concentration absorbed by the electrode connected to the gate .

請求項２に係る発明は、一対の電極がそれぞれ第１，第２のＭＯＳＦＥＴのゲートに接続され、第１，第２のＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間にイオン検出用抵抗がそれぞれ接続されると共に、
第１，第２のＭＯＳＦＥＴがそれぞれ有するドレイン−ソース間抵抗と、他の２つの抵抗とによりホイートストンブリッジを構成し、
前記ホイートストンブリッジの入力端子間に直流電源を接続し、かつ、前記ホイートストンブリッジの出力端子間に差動増幅回路の一対の入力端子を接続し、
前記差動増幅回路が、前記一対の電極に吸収された正負イオンの濃度差に応じた電圧を出力するものである。
In the invention according to claim 2, the pair of electrodes are respectively connected to the gates of the first and second MOSFETs, and the ion detection resistors are respectively connected between the gates and the sources of the first and second MOSFETs.
A Wheatstone bridge is constituted by the drain-source resistance of each of the first and second MOSFETs and the other two resistances.
A DC power source is connected between the input terminals of the Wheatstone bridge, and a pair of input terminals of the differential amplifier circuit is connected between the output terminals of the Wheatstone bridge,
The differential amplifier circuit outputs a voltage corresponding to a concentration difference between positive and negative ions absorbed by the pair of electrodes .

本発明によれば、ＭＯＳＦＥＴ、抵抗及び差動増幅回路等からなる簡単な構成により、正負イオン濃度及びイオンバランスを検出することが可能である。
また、必要に応じて表示部を付加することで、正負イオン濃度及びイオンバランスを容易に認識可能なイオン濃度測定装置を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to detect positive and negative ion concentrations and ion balances with a simple configuration including a MOSFET, a resistor, a differential amplifier circuit, and the like.
Further, by adding a display unit as necessary, an ion concentration measuring device capable of easily recognizing positive and negative ion concentrations and ion balance can be realized.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は、本発明の第１実施形態を示す回路図であり、正イオン濃度の測定装置を示している。図１において、１１，１２は正負のイオンを捕捉するための電極であり、一方の電極１１は、ｎチャンネルのＭＯＳＦＥＴ１０１とそのゲート−ソース間に接続されたイオン検出用抵抗１０２とコンデンサ１０３との並列回路を介して、直流電源１０９の負極に接続され、他方の電極１２は直流電源１０９の正極に接続されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, and shows a positive ion concentration measuring apparatus. In FIG. 1, reference numerals 11 and 12 denote electrodes for capturing positive and negative ions. One electrode 11 is formed by an n-channel MOSFET 101 and an ion detection resistor 102 and a capacitor 103 connected between its gate and source. The other electrode 12 is connected to the positive electrode of the DC power supply 109 via the parallel circuit.

上記電極１１，１２としては、図１に示したような平板状の電極のほか、球状の電極を用いても良い。
また、図示されていないが、電極１１，１２の周囲には、外部からのノイズを吸収して接地側へ逃がすための電磁シールド部材を設けることが望ましい。 As the electrodes 11 and 12, a spherical electrode may be used in addition to the flat electrode as shown in FIG.
Although not shown, it is desirable to provide an electromagnetic shield member around the electrodes 11 and 12 for absorbing external noise and escaping to the ground side.

ＭＯＳＦＥＴ１０１のドレイン（接続点１５１）は抵抗１０７を介してオペアンプ１１０の反転入力端子に接続され、ＭＯＳＦＥＴ１０１のソースは可変抵抗１０４Ａと抵抗１０８との直列回路を介してオペアンプ１１０の非反転入力端子に接続されている。
また、ＭＯＳＦＥＴ１０１のドレイン（接続点１５１）には抵抗１０５の一端が接続されていると共に、可変抵抗１０４Ａと抵抗１０８との接続点１５２には抵抗１０６の一端が接続されており、抵抗１０５，１０６の各他端は一括して直流電源１０９の正極に接続されている。
１１１はオペアンプ１１０の帰還抵抗、１１２はオペアンプ１１０の非反転入力端子と接地点との間に接続された抵抗、２０１，２０２は出力端子である。 The drain (connection point 151) of the MOSFET 101 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 110 through the resistor 107, and the source of the MOSFET 101 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 110 through the series circuit of the variable resistor 104A and the resistor 108. Has been.
One end of the resistor 105 is connected to the drain (connection point 151) of the MOSFET 101, and one end of the resistor 106 is connected to the connection point 152 between the variable resistor 104A and the resistor 108. The other end of each is connected to the positive electrode of the DC power supply 109 in a lump.
Reference numeral 111 denotes a feedback resistor of the operational amplifier 110, 112 denotes a resistor connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier 110 and a ground point, and 201 and 202 denote output terminals.

既に明らかなように、オペアンプ１１０、抵抗１０７，１０８，１１１，１１２は差動増幅回路を構成しており、抵抗１０７，１０８の抵抗値、抵抗１１１，１１２の抵抗値はそれぞれ等しく、また、抵抗１０５，１０６の抵抗値も等しくなっている。   As is apparent, the operational amplifier 110 and the resistors 107, 108, 111, and 112 constitute a differential amplifier circuit, and the resistance values of the resistors 107 and 108 and the resistors 111 and 112 are equal to each other. The resistance values of 105 and 106 are also equal.

次に、この実施形態の動作を説明する。
始めに、可変抵抗１０４Ａを調整することにより、この可変抵抗１０４Ａ、ＭＯＳＦＥＴ１０１のドレイン−ソース間抵抗、及び、抵抗１０５，１０６からなるホイートストンブリッジを平衡させ、接続点１５１，１５２間の電圧をゼロ（オペアンプ１１０の出力端子２０１，２０２間の電圧Ｖｏｕｔをゼロ）にしておく。 Next, the operation of this embodiment will be described.
First, by adjusting the variable resistor 104A, the variable resistor 104A, the drain-source resistor of the MOSFET 101, and the Wheatstone bridge composed of the resistors 105 and 106 are balanced, and the voltage between the connection points 151 and 152 is zero ( The voltage Vout between the output terminals 201 and 202 of the operational amplifier 110 is set to zero).

この状態において、図示されていないイオナイザにより生成された正負イオンのうち正イオンが一方の電極１１に吸収されると、電極１１からイオン検出用抵抗１０２を介して直流電源１０９の負極方向に電流が流れる。これにより、イオン検出用抵抗１０２の両端にはＭＯＳＦＥＴ１０１のゲート側が正となる電圧が発生してＭＯＳＦＥＴ１０１のゲート−ソース間に印加される。このため、ＭＯＳＦＥＴ１０１のドレイン−ソース間抵抗が減少してブリッジの平衡条件が崩れ、接続点１５１，１５２間には接続点１５１側を正とする電圧が発生してドレイン電流ＩＤが増加する。 In this state, when positive ions out of positive and negative ions generated by an ionizer (not shown) are absorbed by one electrode 11, a current flows from the electrode 11 through the ion detection resistor 102 in the negative direction of the DC power supply 109. Flowing. As a result, a voltage at which the gate side of the MOSFET 101 becomes positive is generated at both ends of the ion detection resistor 102 and applied between the gate and the source of the MOSFET 101. For this reason, the resistance between the drain and source of the MOSFET 101 is reduced, the equilibrium condition of the bridge is broken, a voltage between the connection points 151 and 152 with the connection point 151 side being positive is generated, and the drain current ID is increased.

従って、差動増幅回路を構成するオペアンプ１１０の出力端子２０１，２０２間には、ドレイン電流ＩＤ言い換えれば接続点１５１，１５２間の電圧に比例した電圧Ｖｏｕｔが現れ、この電圧Ｖｏｕｔは電極１１により吸収された正イオン濃度に比例した値となる。
よって、上記の出力電圧Ｖｏｕｔから電極１１，１２間の正イオン濃度を検出することができる。 Accordingly, between the output terminals 201 and 202 of the operational amplifier 110 constituting the differential amplifier circuit, a drain current ID, in other words, a voltage V out proportional to the voltage between the connection points 151 and 152 appears, and this voltage V out is an electrode. 11 is a value proportional to the positive ion concentration absorbed.
Therefore, the positive ion concentration between the electrodes 11 and 12 can be detected from the output voltage Vout .

次に、本発明の第２実施形態を図２に沿って説明する。この第２実施形態は、負イオン濃度の測定装置に関するものであり、図２において図１と同一の機能を有する構成要素には同一の参照符号を付してある。
第２実施形態では、他方の電極１２がｎチャンネルのＭＯＳＦＥＴ１１３、イオン検出用抵抗１１４及びコンデンサ１１５の並列回路を介して直流電源１０９の正極に接続され、一方の電極１１は直流電源１０９の負極に接続されている。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This second embodiment relates to a negative ion concentration measuring apparatus, and in FIG. 2, components having the same functions as those in FIG. 1 are given the same reference numerals.
In the second embodiment, the other electrode 12 is connected to the positive electrode of the DC power supply 109 via a parallel circuit of an n-channel MOSFET 113, an ion detection resistor 114 and a capacitor 115, and the one electrode 11 is connected to the negative electrode of the DC power supply 109. It is connected.

また、電極１１とＭＯＳＦＥＴ１１３のドレインとの間には抵抗１０６と可変抵抗１０４Ｂとが直列に接続されていると共に、電極１１とＭＯＳＦＥＴ１１３のソースとの間には抵抗１０５が接続されている。更に、抵抗１０６と可変抵抗１０４Ｂとの接続点１５１は抵抗１０７の一端に接続され、抵抗１０５とＭＯＳＦＥＴ１１３のソースとの接続点１５２は抵抗１０８の一端に接続されている。
他の構成は図１と同様であるため、説明を省略する。 A resistor 106 and a variable resistor 104B are connected in series between the electrode 11 and the drain of the MOSFET 113, and a resistor 105 is connected between the electrode 11 and the source of the MOSFET 113. Further, a connection point 151 between the resistor 106 and the variable resistor 104B is connected to one end of the resistor 107, and a connection point 152 between the resistor 105 and the source of the MOSFET 113 is connected to one end of the resistor 108.
Other configurations are the same as those in FIG.

次に、この第２実施形態の動作を説明する。
第１実施形態と同様に、可変抵抗１０４Ｂを予め調整することにより、可変抵抗１０４Ｂ、ＭＯＳＦＥＴ１１３のドレイン−ソース間抵抗、及び、抵抗１０５，１０６からなるブリッジを平衡させ、接続点１５１，１５２間の電圧をゼロ（出力電圧Ｖｏｕｔをゼロ）にしておく。 Next, the operation of the second embodiment will be described.
Similar to the first embodiment, by adjusting the variable resistor 104B in advance, the variable resistor 104B, the drain-source resistor of the MOSFET 113, and the bridge composed of the resistors 105 and 106 are balanced, and between the connection points 151 and 152. The voltage is set to zero (output voltage Vout is set to zero).

この状態において、イオナイザにより生成された正負イオンのうち負イオンが電極１２に吸収されると、直流電源１０９からＭＯＳＦＥＴ１１３のドレイン−ソース間抵抗及びイオン検出用抵抗１１４を介して電極１２方向に電流が流れる。これにより、イオン検出用抵抗１１４の両端にはＭＯＳＦＥＴ１１３のゲート側が負となる電圧が発生し、この電圧がＭＯＳＦＥＴ１１３のゲート−ソース間に印加される。このため、ＭＯＳＦＥＴ１１３のドレイン−ソース間抵抗が増加してブリッジの平衡条件が崩れ、接続点１５１，１５２間には接続点１５１側を負とする電圧が発生してドレイン電流ＩＤが減少する。 In this state, when negative ions out of positive and negative ions generated by the ionizer are absorbed by the electrode 12, a current flows from the DC power supply 109 to the electrode 12 through the drain-source resistance of the MOSFET 113 and the ion detection resistor 114. Flowing. As a result, a voltage at which the gate side of the MOSFET 113 becomes negative is generated at both ends of the ion detection resistor 114, and this voltage is applied between the gate and source of the MOSFET 113. For this reason, the drain-source resistance of the MOSFET 113 is increased, the equilibrium condition of the bridge is broken, a voltage having a negative connection point 151 side is generated between the connection points 151 and 152, and the drain current ID is decreased.

この結果、オペアンプ１１０の出力端子２０１，２０２間には、接続点１５１，１５２間の電圧に比例した電圧Ｖｏｕｔが現れ、この電圧Ｖｏｕｔは電極１２により吸収された負イオン濃度に比例した値となる。
よって、上記の出力電圧Ｖｏｕｔから電極１１，１２間の負イオン濃度を検出することができる。 As a result, a voltage V out proportional to the voltage between the connection points 151 and 152 appears between the output terminals 201 and 202 of the operational amplifier 110, and this voltage V out is a value proportional to the negative ion concentration absorbed by the electrode 12. It becomes.
Therefore, the negative ion concentration between the electrodes 11 and 12 can be detected from the output voltage Vout .

次いで、図３は本発明の第３実施形態を示す回路図である。この第３実施形態は、第１，第２実施形態を組み合わせることにより、１台の測定装置によって正負イオン濃度の差（イオンバランス）を測定可能としたものである。   FIG. 3 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, by combining the first and second embodiments, a difference between positive and negative ion concentrations (ion balance) can be measured by a single measuring device.

図３において、一方の電極１１はｎチャンネルの第１のＭＯＳＦＥＴ１０１、イオン検出用抵抗１０２及びコンデンサ１０３の並列回路を介して直流電源１０９の負極に接続され、他方の電極１２はｎチャンネルの第２のＭＯＳＦＥＴ１１３、イオン検出用抵抗１１４及びコンデンサ１１５の並列回路を介して直流電源１０９の正極に接続されている。
ＭＯＳＦＥＴ１０１のドレイン（接続点１５１）は抵抗１０７の一端に接続されると共に、第１の可変抵抗１０４Ｂを介してＭＯＳＦＥＴ１１３のドレインに接続されている。また、一端が直流電源１０９の負極に接続された第２の可変抵抗１０４Ａの他端（接続点１５２）は、抵抗１０８の一端に接続されると共に、ＭＯＳＦＥＴ１１３のソースに接続されている。
他の構成は図１，図２と同様であるため、説明を省略する。 In FIG. 3, one electrode 11 is connected to the negative electrode of the DC power supply 109 through a parallel circuit of an n-channel first MOSFET 101, an ion detection resistor 102 and a capacitor 103, and the other electrode 12 is an n-channel second MOSFET. Are connected to the positive electrode of the DC power source 109 through a parallel circuit of the MOSFET 113, the ion detection resistor 114, and the capacitor 115.
The drain (connection point 151) of the MOSFET 101 is connected to one end of the resistor 107, and is connected to the drain of the MOSFET 113 through the first variable resistor 104B. The other end (connection point 152) of the second variable resistor 104A, one end of which is connected to the negative electrode of the DC power source 109, is connected to one end of the resistor 108 and to the source of the MOSFET 113.
Other configurations are the same as those shown in FIGS.

この実施形態において、電極１１，１２間の正イオンに対しては前述した第１実施形態と同様の動作となり、負イオンに対しては第２実施形態と同様の動作となるが、接続点１５１，１５２間の電圧は正イオン濃度に比例した電圧と負イオン濃度に比例した電圧との和になる。つまり、接続点１５１，１５２間の電圧は正負イオン濃度のバランスに応じた値となり、正負イオン濃度が等しければ上記電圧はゼロとなる。
従って、オペアンプ１１０の出力電圧Ｖｏｕｔを検出することにより、正負イオン濃度が等しいか、一方が過剰であるか等のイオンバランスを検出することが可能になる。 In this embodiment, for positive ions between the electrodes 11 and 12, the operation is the same as that of the first embodiment, and for negative ions, the operation is the same as that of the second embodiment. , 152 is the sum of a voltage proportional to the positive ion concentration and a voltage proportional to the negative ion concentration. That is, the voltage between the connection points 151 and 152 has a value corresponding to the balance of positive and negative ion concentrations, and the voltage becomes zero if the positive and negative ion concentrations are equal.
Therefore, by detecting the output voltage Vout of the operational amplifier 110, it is possible to detect an ion balance such as whether the positive and negative ion concentrations are equal or one is excessive.

ここで、図４は、本発明の各実施形態において、電極１１または電極１２に流入するイオンに基づく電流とイオン検出用抵抗１０２または１１４の端子電圧（ＭＯＳＦＥＴ１０１またはＭＯＳＦＥＴ１１３のゲート電圧）との関係を示す図であり、正負のイオン電流に応じて正負の電圧がイオン検出用抵抗１０２または１１４に発生し、この電圧がＭＯＳＦＥＴ１０１または１１３のゲート−ソース間に印加されることになる。
なお、図３において、ＭＯＳＦＥＴ１０１のゲートには負の電圧が印加されているので、電極１１には正イオンだけが流入する。従って、図４において、横軸の電流が０［ｎＡ］以上の領域がＭＯＳＦＥＴ１０１に対する結果を示している。一方、ＭＯＳＦＥＴ１１３のゲートには正の電圧が印加されているので、電極１２には負イオンだけが流入する。従って、図４において、横軸の電流が０［ｎＡ］以下の領域がＭＯＳＦＥＴ１１３に対する結果を示している。
また、図５は、イオナイザのイオンバランスを故意に崩した状態において、図示されていない帯電プレートモニタによりイオナイザ周辺のイオンバランスを測定した時の帯電プレートモニタのプレートの電圧と、本発明に係るイオン濃度測定装置のオペアンプ１１０の出力電圧Ｖｏｕｔとの関係を示す図である。
図５から、帯電プレートモニタのプレートの電圧とイオン濃度測定装置の出力電圧Ｖｏｕｔとはほぼ比例している。従って、本実施形態に係る測定装置により、正負イオン濃度やイオンバランスを正確に検出可能であることがわかる。 Here, FIG. 4 shows the relationship between the current based on the ions flowing into the electrode 11 or the electrode 12 and the terminal voltage of the ion detection resistor 102 or 114 (the gate voltage of the MOSFET 101 or the MOSFET 113) in each embodiment of the present invention. A positive / negative voltage is generated in the ion detection resistor 102 or 114 in accordance with positive / negative ion current, and this voltage is applied between the gate and source of the MOSFET 101 or 113.
In FIG. 3, since a negative voltage is applied to the gate of MOSFET 101, only positive ions flow into electrode 11. Therefore, in FIG. 4, the region where the current on the horizontal axis is 0 [nA] or more shows the result for the MOSFET 101. On the other hand, since a positive voltage is applied to the gate of the MOSFET 113, only negative ions flow into the electrode 12. Therefore, in FIG. 4, the region where the current on the horizontal axis is 0 [nA] or less shows the result for the MOSFET 113.
FIG. 5 shows the voltage of the plate of the charged plate monitor when the ion balance around the ionizer is measured by a charged plate monitor (not shown) in the state where the ion balance of the ionizer is intentionally broken, and the ion according to the present invention. It is a figure which shows the relationship with the output voltage Vout of the operational amplifier 110 of a density | concentration measuring apparatus.
From FIG. 5, the voltage of the plate of the charged plate monitor and the output voltage Vout of the ion concentration measuring device are substantially proportional. Therefore, it can be seen that the measuring apparatus according to the present embodiment can accurately detect the positive / negative ion concentration and the ion balance.

なお、図６は第３実施形態の変形例であり、図３の回路にアンプ３０１，３０２及び表示部４００を付加したものである。
すなわち、この変形例では、接続点１５１，１５２と接地点との間にそれぞれ接続されたアンプ３０１，３０２を設け、更に、前記オペアンプ１１０及びアンプ３０１，３０２の出力側に接続された表示部４００を備えている。 FIG. 6 shows a modification of the third embodiment, in which amplifiers 301 and 302 and a display unit 400 are added to the circuit of FIG.
That is, in this modification, the amplifiers 301 and 302 connected between the connection points 151 and 152 and the ground point are provided, respectively, and the display unit 400 connected to the output side of the operational amplifier 110 and the amplifiers 301 and 302. It has.

表示部４００は、オペアンプ１１０の出力電圧に応じて、正負イオン濃度が等しくイオンバランスが保たれている時に点灯する青ランプ４００Ｂと、正負イオン濃度がアンバランスである時に点灯する赤ランプ４００Ｒとを備えている。
また、表示部４００は、アンプ３０１の出力電圧に応じて、正イオン濃度の検出時に点灯する青ランプ４０１Ｂと、正イオン濃度の非検出時に点灯する赤ランプ４０１Ｒとを備えていると共に、アンプ３０２の出力電圧に応じて、負イオン濃度の検出時に点灯する青ランプ４０２Ｂと、負イオン濃度の非検出時に点灯する赤ランプ４０２Ｒとを備えている。 The display unit 400 includes a blue lamp 400B that lights when the positive and negative ion concentrations are equal and the ion balance is maintained, and a red lamp 400R that lights when the positive and negative ion concentrations are unbalanced, according to the output voltage of the operational amplifier 110. I have.
The display unit 400 includes a blue lamp 401B that is turned on when positive ion concentration is detected, and a red lamp 401R that is turned on when positive ion concentration is not detected, according to the output voltage of the amplifier 301, and the amplifier 302. In accordance with the output voltage, a blue lamp 402B that is turned on when a negative ion concentration is detected, and a red lamp 402R that is turned on when a negative ion concentration is not detected.

図６の回路構成によれば、表示部４００の各ランプ４００Ｂ，４００Ｒ，４０１Ｂ，４０１Ｒ，４０２Ｂ，４０２Ｒの点灯、消灯状態から、イオンバランス状態や正イオン，負イオンの有無を一見して認識することができる。つまり、イオナイザの運転時において、すべての青ランプ４００Ｂ，４０１Ｂ，４０２Ｂが点灯している場合に、イオンバランスが保たれ、かつ、適正量の正負イオンが発生していることを認識可能であり、イオンバランスだけでなくイオナイザの運転状態についても容易かつ確実に把握することができる。   According to the circuit configuration of FIG. 6, the lamp 400B, 400R, 401B, 401R, 402B, and 402R of the display unit 400 are recognized at a glance from the on / off state of the lamps 400B, 400R, 401B, 401R, 402B, and 402R. be able to. That is, when all the blue lamps 400B, 401B, and 402B are lit during the operation of the ionizer, it is possible to recognize that the ion balance is maintained and that an appropriate amount of positive and negative ions is generated. It is possible to easily and reliably grasp not only the ion balance but also the operation state of the ionizer.

本発明の第１実施形態を示す回路図である。1 is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows 3rd Embodiment of this invention. 本発明の各実施形態における特性図である。It is a characteristic view in each embodiment of the present invention. 本発明の各実施形態における特性図である。It is a characteristic view in each embodiment of the present invention. 本発明の第３実施形態における変形例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the modification in 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１１，１２：電極
１０１，１１３：ＭＯＳＦＥＴ
１０２，１１４：イオン検出用抵抗
１０５，１０６，１０７，１０８，１１１，１１２：抵抗
１０３，１１５：コンデンサ
１０４Ａ，１０４Ｂ：可変抵抗
１０９：直流電源
１１０：オペアンプ
１５１，１５２：接続点
２０１，２０２：出力端子
３０１，３０２：アンプ
４００：表示部
４００Ｂ，４０１Ｂ，４０２Ｂ：青ランプ
４００Ｒ，４０１Ｒ，４０２Ｒ：赤ランプ 11, 12: Electrode 101, 113: MOSFET
102, 114: Ion detection resistors 105, 106, 107, 108, 111, 112: Resistors 103, 115: Capacitors 104A, 104B: Variable resistors 109: DC power supply 110: Operational amplifier 151, 152: Connection point 201, 202: Output Terminals 301 and 302: Amplifier 400: Display unit 400B, 401B, 402B: Blue lamp 400R, 401R, 402R: Red lamp

Claims (2)

直流電源により電圧が印加された一対の電極のうちの少なくとも一方の電極に、ゲート−ソース間にイオン検出用抵抗が接続されたＭＯＳＦＥＴのゲートを接続し、
前記ＭＯＳＦＥＴが有するドレイン−ソース間抵抗と他の３つの抵抗とによりホイートストンブリッジを構成すると共に、前記ホイートストンブリッジの入力端子間に前記直流電源を接続し、かつ、前記ホイートストンブリッジの出力端子間に差動増幅回路の一対の入力端子を接続し、
前記差動増幅回路が、前記ゲートに接続されている電極に吸収された正または負のイオン濃度に比例した電圧を出力することを特徴とするイオン濃度測定装置。 A gate of a MOSFET in which an ion detection resistor is connected between a gate and a source is connected to at least one of a pair of electrodes to which a voltage is applied by a DC power supply ;
Drain the MOSFET has - with constituting the Wheatstone bridge by source resistance and the other three resistors, the DC power supply is connected between the input terminal of the Wheatstone bridge, and the difference between the output terminals of the Wheatstone bridge Connect a pair of input terminals of the dynamic amplifier circuit,
An ion concentration measuring apparatus , wherein the differential amplifier circuit outputs a voltage proportional to a positive or negative ion concentration absorbed by an electrode connected to the gate . 一対の電極がそれぞれ第１，第２のＭＯＳＦＥＴのゲートに接続され、第１，第２のＭＯＳＦＥＴのゲート−ソース間にイオン検出用抵抗がそれぞれ接続されると共に、
第１，第２のＭＯＳＦＥＴがそれぞれ有するドレイン−ソース間抵抗と、他の２つの抵抗とによりホイートストンブリッジを構成し、
前記ホイートストンブリッジの入力端子間に直流電源を接続し、かつ、前記ホイートストンブリッジの出力端子間に差動増幅回路の一対の入力端子を接続し、
前記差動増幅回路が、前記一対の電極に吸収された正負イオンの濃度差に応じた電圧を出力することを特徴とするイオン濃度測定装置。 A pair of electrodes are connected to the gates of the first and second MOSFETs, respectively, and ion detection resistors are connected between the gate and source of the first and second MOSFETs, respectively.
A Wheatstone bridge is constituted by the drain-source resistance of each of the first and second MOSFETs and the other two resistances.
A DC power source is connected between the input terminals of the Wheatstone bridge, and a pair of input terminals of the differential amplifier circuit is connected between the output terminals of the Wheatstone bridge,
The differential amplifier circuit outputs a voltage corresponding to a concentration difference between positive and negative ions absorbed by the pair of electrodes .
JP2008188377A 2008-07-22 2008-07-22 Ion concentration measuring device Active JP4297965B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008188377A JP4297965B1 (en) 2008-07-22 2008-07-22 Ion concentration measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008188377A JP4297965B1 (en) 2008-07-22 2008-07-22 Ion concentration measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP4297965B1 true JP4297965B1 (en) 2009-07-15
JP2010025795A JP2010025795A (en) 2010-02-04

Family

ID=40921920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008188377A Active JP4297965B1 (en) 2008-07-22 2008-07-22 Ion concentration measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4297965B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113179574A (en) * 2021-04-23 2021-07-27 山东大学 Multichannel Langmuir probe diagnostic system for calibrating regional plasma distribution

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5426766B2 (en) * 2010-06-03 2014-02-26 シャープ株式会社 Ion sensor, display device, ion sensor driving method, and ion concentration calculating method
CN102933959A (en) * 2010-06-03 2013-02-13 夏普株式会社 Ion sensor and display device
KR101198855B1 (en) 2011-07-06 2012-11-09 주식회사 엘에스엘시스템즈 a compensating wheatstone bridge circuit with linear resistance unit
WO2013038584A1 (en) * 2011-09-15 2013-03-21 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター Ionized gas detector and ionized gas detection method
KR102652662B1 (en) * 2021-11-09 2024-03-29 한국건설기술연구원 Apparatus, System and Method for measuring soil surface static electricity using a capacitive structure, and a recording medium recording a computer readable program for executing the method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113179574A (en) * 2021-04-23 2021-07-27 山东大学 Multichannel Langmuir probe diagnostic system for calibrating regional plasma distribution
CN113179574B (en) * 2021-04-23 2022-06-07 山东大学 Multichannel Langmuir probe diagnostic system for calibrating regional plasma distribution

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010025795A (en) 2010-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4297965B1 (en) Ion concentration measuring device
JP4241787B2 (en) Total battery voltage detection and leak detection device
US8884638B2 (en) Circuit arrangement for monitoring an electrical insulation
TW200640135A (en) Magnetic sensor circuit and portable terminal provided with such magnetic sensor circuit
JP2007256114A (en) Circuit for detecting electrical leak, and battery electronic control device
JP5620297B2 (en) Impedance measuring device
JP2007149561A (en) Circuit and method for detecting electric leakage in battery pack
KR20140111287A (en) Method and apparatus for detecting smoke in an ion chamber
EP2093562A3 (en) Gas sensor control device
JP4814775B2 (en) Radiation measurement equipment
KR20080071123A (en) Dc ionizer
CN102713596A (en) Electrochemical gas detection device
US20130009628A1 (en) Integral Value Measuring Circuit
US9523655B2 (en) Gas concentration detector
JP6138652B2 (en) Fine particle measurement system
CN101542304B (en) Measuring circuit and test device
US20180259439A1 (en) Particulate matter detection system
TW200702676A (en) Testing apparatus, testing method and semiconductor device
JP2010078392A (en) Ion concentration measuring circuit and ion current sensor
US9121741B2 (en) Electromagnetic flow meter
JP4861126B2 (en) Space charge balance control system
JPH02134575A (en) Power supply current measuring circuit
JP2008304272A (en) Gas concentration detector
JPS61243217A (en) Combustion sensing device
JPH0668398U (en) Discharge monitoring device in static eliminator

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090414

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090414

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4297965

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120424

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130424

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140424

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250