JP4708999B2 - センサ制御用回路ユニット、および検出装置 - Google Patents
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Description
また、本発明のセンサ制御用回路ユニットにおいては、回路基板が、センサとセンサ制御用回路ユニットとを電気的に接続するための複数の端子部を備えており、端子部は、基準電位部に周囲を覆われている。
このようなセンサ制御用回路ユニットによれば、基準電位部を、端子部を保護(シールド)するためにも機能させることができるので、センサ制御用回路ユニットに、新たに端子部を保護するための他の基準電位部を配置する必要がなくなる。よって、センサ制御用回路ユニットを小型化することができる。
加えて、本発明のセンサ制御用回路ユニットにおいては、回路基板にはセンサを加熱するためのヒータを制御するヒータ回路が配置され、端子部は、ヒータおよびヒータ回路を電気的に接続するためのヒータ端子部を備え、電流経路部は、ヒータ回路とヒータ端子部とを接続する配線として構成され、ヒータ回路からヒータ端子部までの距離は、ヒータ回路から他の端子部までの距離よりも短く設定されている。
このようなセンサ制御用回路ユニットによれば、ヒータ回路からヒータ端子部までの距離を短くすることができるので、センサ制御用回路ユニットを小型化することができる。
また、電流経路部を流れ、信号検出回路にノイズを与え得る電流としては、請求項2に記載のように、スイッチング回路により生成された電流であることも考えられる。
従って、このようなセンサ制御用回路ユニットによれば、ノイズが侵入する経路を端子部に集中させるとともに、基準電位部によりノイズが回路基板に形成された回路等に侵入することを防止することができるので、確実に信号検出精度を向上させることができる。
即ち、このような検出装置によれば、基準電位部により電流経路部を流れる電流によるノイズが信号検出回路側に侵入することを防止することができるので、フィルタ回路を設けない廉価な構成で、信号検出回路による信号検出精度を向上させることができる。
(1)ガス検出装置1の概略構成
図1は、本発明が適用されたガス検出装置1(本発明でいう検出装置)の概略構成を示す構成図である。
ここで、図1では、NOxガスセンサ素子10について、内部構造を示す断面図として記載している。以下の説明では、図1に示すNOxガスセンサ素子10のうち左側を先端側として、右側を後端側として説明する。また、図1では、NOxガスセンサ素子10のうち先端側部分における内部構成を示しており、後端部分は図示を省略している。
ヒータ部180は、例えばアルミナ等の絶縁性セラミックスからなるシート状の絶縁層171,173を積層することにより構成されている。そして、このヒータ部180は、各絶縁層171,173の間に、Ptを主体とするヒータ175を備えている。
次に、制御用回路ユニット30について、図2を用いて詳細に説明する。図2は、ガス検出装置1における電気的な接続関係を示すブロック図である。
ここで、ヒータ端子部21は、NOxガスセンサ素子10のヒータ175とヒータ回路11とを電気的に接続するための端子部である。
そして、ECU端子部24は、ヒータ回路11およびNOxガスセンサ素子制御回路16とECU190とを電気的に接続するための端子部である。
ヒータ回路11は、NOxガスセンサ素子制御回路16から受けたPWM信号に応じてPWM変調した電力を、ヒータ175に対して送信する。この結果、ヒータ175はNOxガスセンサ素子10を活性化温度(例えば750℃)まで加熱し、各セル111〜113が固体電解質として機能する適切な温度に維持する。
このように構成されたNOxガスセンサ素子10は、第1ポンプセル111により第1測定室159の内部に存在する酸素のポンピング(汲み出し、汲み入れ)が可能であり、酸素分圧検知セル112により、酸素分圧を一定に制御された基準酸素室118と第1測定室159との酸素分圧差、つまり第1測定室159の内部の酸素分圧を測定可能である。
ここで、制御用回路ユニット30における各回路の配置について図3および図4用いて説明する。図3は制御用回路ユニット30における各回路の配置を示す平面図、図4は制御用回路ユニット30を筐体50に固定した状態を示す側断面図である。なお、図4に示す制御用回路ユニット30は、図3に示す制御用回路ユニット30のA−A断面図である。
即ち、制御用回路ユニット30においては、各端子部(ヒータ端子部21、Ip1セル/Vsセル端子部22、Ip2セル端子部23、およびECU端子部24)を端子部20としてまとめて制御用回路ユニット30の平面方向(各回路が配置された回路基板35の表面が位置する平面における任意の方向)中央に配置している。なお、各端子部には、複数個の端子部を備えているものもある。具体的には、ヒータ端子部21には2個、Ip1セル/Vsセル端子部22には3個、Ip2セル端子部23には1個、そしてECU端子部24には5個の端子部が備えられている。
以上のように詳述したガス検出装置1においては、NOxガスセンサ素子10と、 回路基板35、および回路基板35に配置されNOxガスセンサ素子10からの検出信号が入力されるIp2セル検出回路13を有し、NOxガスセンサ素子10を駆動制御するための制御用回路ユニット30と、を具備している。また、制御用回路ユニット30は、Ip2セル検出回路13に対するノイズの発生源となる電流が通電される、ヒータ回路11およびヒータ端子部21を接続する配線(以下、特定配線という。)と、Ip2セル検出回路13および特定配線の間に配置され、予め設定された基準電位となる基準電位部25と、を備えている。
一方、Ip2セル検出回路13は、電圧や電流の微小な変化を検出するため、Ip2セル検出回路13がスイッチング回路により生成された電流の流れる特定配線の近傍に配置されていると、Ip2セル検出回路13はノイズの影響を受け易くなってしまう。
なお、本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
Claims (5)
- 回路基板と、前記回路基板に配置され、センサからの検出信号が入力される信号検出回路と、を備え、前記センサを駆動制御するためのセンサ制御用回路ユニットであって、
前記回路基板は、
前記信号検出回路に対するノイズの発生源となる電流が通電される電流経路部と、
前記信号検出回路および前記電流経路部の間に配置され、予め設定された基準電位となる基準電位部と、
前記基準電位部に周囲を覆われており、前記センサと当該センサ制御用回路ユニットとを電気的に接続するための複数の端子部と、
前記センサを加熱するためのヒータを制御するヒータ回路と、
を備え、
前記端子部としては、前記ヒータおよび前記ヒータ回路を電気的に接続するためのヒータ端子部を備え、
前記電流経路部は、前記ヒータ回路と前記ヒータ端子部とを接続する配線として構成され、
前記ヒータ回路から前記ヒータ端子部までの距離は、前記ヒータ回路から他の端子部までの距離よりも短く設定されていること
を特徴とするセンサ制御用回路ユニット。 - 前記電流経路部には、スイッチング回路により生成された電流が流れること
を特徴とする請求項1に記載のセンサ制御用回路ユニット。 - 前記信号検出回路および前記電流経路部は、前記回路基板の平面方向中心を通る仮想直線で該回路基板を二分したときに、該仮想直線を介して隔てられた異なる領域にそれぞれ配置されていること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のセンサ制御用回路ユニット。 - 前記端子部は、
前記センサからの前記検出信号を前記信号検出回路に入力するためのセンサ端子部と、
当該センサ制御用回路ユニットおよび当該センサ制御用回路ユニットを制御するための制御装置を電気的に接続するためのECU端子部と、
を備え、
前記各端子部は、集約して配置されていること
を特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載のセンサ制御用回路ユニット。 - 検出結果に応じた検出信号を出力するセンサと、
回路基板、および前記回路基板に配置され前記センサからの前記検出信号が入力される信号検出回路を有し、前記センサを駆動制御するためのセンサ制御用回路ユニットと、
を具備した検出装置であって、
前記センサ制御用回路ユニットとして、請求項1〜請求項4の何れかに記載のセンサ制御用回路ユニットを備えたこと
を特徴とする検出装置。
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