JP6339479B2 - Combustible gas detector - Google Patents
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本発明は、被検出雰囲気中に存在する可燃性ガスのガス濃度を検出する可燃性ガス検出装置に関する。 The present invention relates to a flammable gas detection device that detects a gas concentration of a flammable gas present in an atmosphere to be detected.
近年、環境保護および自然保護などの社会的要求から、高い効率を有し且つ環境への負荷が少ないエネルギー源として、燃料電池の研究が活発に行われている。燃料電池の中で、固体高分子型燃料電池(PEFC)が、作動温度が低く出力密度が高いなどの利点により、家庭用のエネルギー源または車載用のエネルギー源として着目されている。固体高分子型燃料電池は、他の燃料と比較して漏れが発生しやすい水素を燃料として用いている。そのため、固体高分子型燃料電池を実用化するためには、水素漏れを検知するガス検出装置が必要になると考えられている。 2. Description of the Related Art In recent years, research on fuel cells has been actively conducted as an energy source having high efficiency and a low environmental load in response to social demands such as environmental protection and nature protection. Among fuel cells, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) has attracted attention as an energy source for home use or an on-vehicle energy source because of its advantages such as low operating temperature and high output density. Solid polymer fuel cells use hydrogen as a fuel, which is more likely to leak than other fuels. Therefore, in order to put the polymer electrolyte fuel cell into practical use, it is considered that a gas detection device that detects hydrogen leakage is required.
被検出雰囲気中の可燃性ガスの濃度を検出する可燃性ガス検出装置として、被検出雰囲気内に配置されるガス検出素子に、自身の温度変化により抵抗値が変化する発熱抵抗体と、被検出雰囲気の環境温度の変化により抵抗値が変化する測温抵抗体とを実装したものが知られている。 As a flammable gas detection device that detects the concentration of flammable gas in the atmosphere to be detected, the gas detection element placed in the atmosphere to be detected has a heating resistor whose resistance value changes according to its own temperature change, and the object to be detected A device in which a resistance temperature detector whose resistance value changes according to a change in the environmental temperature of the atmosphere is known.
そして、このような可燃性ガス検出装置の中には、測温抵抗体の抵抗値に基づいて環境温度に対応した電圧値を示す温度電圧を出力する温度検出回路を用いて、環境温度を検出するものがある(例えば、特許文献1を参照)。 And in such a combustible gas detection device, an environmental temperature is detected using a temperature detection circuit that outputs a temperature voltage indicating a voltage value corresponding to the environmental temperature based on the resistance value of the resistance temperature detector. (For example, refer to Patent Document 1).
しかし、上記特許文献1に記載の可燃性ガス検出装置では、温度検出回路内で断線故障が発生した場合に温度検出回路から出力される温度電圧の値が、正常時において取り得る値であるため、温度検出回路が正常であるか異常であるかを判断することができないという恐れがあった。
However, in the combustible gas detection device described in
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、被検出雰囲気の環境温度を検出する回路が正常であるか異常であるかの判断を可能とする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a technique that makes it possible to determine whether a circuit that detects the environmental temperature of a detected atmosphere is normal or abnormal.
上記目的を達成するためになされた本発明は、発熱抵抗体と、通電制御手段と、測温抵抗体と、温度電圧出力回路とを備える可燃性ガス検出装置であって、異常判断手段を備える。 The present invention made to achieve the above object is a combustible gas detection device comprising a heating resistor, an energization control means, a resistance temperature detector, and a temperature voltage output circuit, and comprises an abnormality determination means. .
発熱抵抗体は、基体に設けられ、被検出雰囲気内に配置されて自身の温度変化により抵抗値が変化する。通電制御手段は、発熱抵抗体への通電状態を予め設定された通電周期で切り替える制御を行うことにより、発熱抵抗体の温度を、予め設定された第1設定温度と、第1設定温度よりも低くなるように設定された第2設定温度との間で交互に切り替える。 The heating resistor is provided on the base and is disposed in the atmosphere to be detected, and its resistance value changes due to its own temperature change. The energization control means performs control to switch the energization state of the heating resistor at a preset energization cycle, thereby changing the temperature of the heating resistor from the preset first set temperature and the first set temperature. It switches alternately with the 2nd preset temperature set so that it may become low.
測温抵抗体は、前記発熱抵抗体と同一の前記基体に設けられ、被検出雰囲気の温度である環境温度の変化により抵抗値が変化する。温度電圧出力回路は、測温抵抗体を用いて、環境温度に対応した電圧値を示す温度電圧を出力する。 The resistance temperature detector is provided on the same base as the heating resistor, and the resistance value changes according to a change in the environmental temperature that is the temperature of the atmosphere to be detected. The temperature voltage output circuit outputs a temperature voltage indicating a voltage value corresponding to the environmental temperature using a resistance temperature detector.
異常判断手段は、発熱抵抗体の温度が第1設定温度になるように制御されているときにおける温度電圧である第1温度電圧と、発熱抵抗体の温度が第2設定温度になるように制御されているときにおける温度電圧である第2温度電圧との関係が予め設定された温度電圧異常判定条件を満たすと、温度電圧出力回路に異常が発生していると判断する。 The abnormality determination means controls the first temperature voltage, which is a temperature voltage when the temperature of the heating resistor is controlled to be the first set temperature, and the temperature of the heating resistor to be the second set temperature. If the relationship with the second temperature voltage, which is the temperature voltage at the time of being set, satisfies a preset temperature voltage abnormality determination condition, it is determined that an abnormality has occurred in the temperature voltage output circuit.
このように構成された本発明の可燃性ガス検出装置は、温度電圧出力回路の異常時において温度電圧出力回路から出力される第1温度電圧および第2温度電圧が、正常時において取り得る値であったとしても、第1温度電圧と第2温度電圧との関係が上記の温度電圧異常判定条件を満たす場合に、温度電圧出力回路に異常が発生していると判断することができる。すなわち、本発明の可燃性ガス検出装置は、温度電圧出力回路の正常時と異常時とで、第1温度電圧と第2温度電圧との差に違いがあることを利用して、温度電圧出力回路が正常であるか異常であるかの判断を行う。 In the combustible gas detection device of the present invention configured as described above, the first temperature voltage and the second temperature voltage output from the temperature voltage output circuit when the temperature voltage output circuit is abnormal are values that can be taken at the normal time. Even if it exists, when the relationship between the first temperature voltage and the second temperature voltage satisfies the temperature voltage abnormality determination condition, it can be determined that an abnormality has occurred in the temperature voltage output circuit. That is, the combustible gas detection device of the present invention utilizes the fact that the difference between the first temperature voltage and the second temperature voltage is different between when the temperature voltage output circuit is normal and when it is abnormal, A determination is made as to whether the circuit is normal or abnormal.
さらに本発明の可燃性ガス検出装置は、温度電圧出力回路に異常が発生していることの判断のために、新たに、温度電圧出力回路の異常を検出するための手段を追加する必要がない。 Furthermore, the combustible gas detection device of the present invention does not need to newly add means for detecting an abnormality in the temperature voltage output circuit in order to determine that an abnormality has occurred in the temperature voltage output circuit. .
また本発明の可燃性ガス検出装置では、温度電圧異常判定条件が、第1温度電圧と第2温度電圧との差が、予め設定された異常判定電圧差よりも小さいことであるようにしてもよい。 In the combustible gas detection device of the present invention, the temperature voltage abnormality determination condition may be that a difference between the first temperature voltage and the second temperature voltage is smaller than a preset abnormality determination voltage difference. Good.
これにより、本発明の可燃性ガス検出装置は、第1温度電圧と第2温度電圧との差と、異常判定電圧差とを比較するという簡便な方法で、温度電圧出力回路が正常であるか異常であるかを判断することができ、可燃性ガス検出装置の演算負荷を低減することができる。 Thus, the combustible gas detection device according to the present invention is a simple method of comparing the difference between the first temperature voltage and the second temperature voltage with the abnormality determination voltage difference, and whether the temperature voltage output circuit is normal. It can be determined whether it is abnormal, and the calculation load of the combustible gas detection device can be reduced.
また本発明の可燃性ガス検出装置では、温度電圧異常判定条件が、第1温度電圧に対する第2温度電圧の比が、予め設定された異常判定電圧比よりも大きいことであるようにしてもよい。 In the combustible gas detection device of the present invention, the temperature voltage abnormality determination condition may be that a ratio of the second temperature voltage to the first temperature voltage is larger than a preset abnormality determination voltage ratio. .
これにより、本発明の可燃性ガス検出装置は、第1温度電圧に対する第2温度電圧の比が異常判定電圧比よりも大きいか否かを判断するという簡便な方法で、温度電圧出力回路が正常であるか異常であるかを判断することができ、可燃性ガス検出装置の演算負荷を低減することができる。 Thus, the combustible gas detection device of the present invention has a normal temperature voltage output circuit with a simple method of determining whether or not the ratio of the second temperature voltage to the first temperature voltage is larger than the abnormality determination voltage ratio. It is possible to determine whether or not it is abnormal, and the calculation load of the combustible gas detection device can be reduced.
また本発明の可燃性ガス検出装置では、温度電圧異常判定条件が、第1温度電圧と第2温度電圧との差が予め設定された異常判定電圧差よりも小さい状態が、予め設定された異常確定時間継続することであるようにしてもよい。 Further, in the combustible gas detection device of the present invention, a state in which the temperature voltage abnormality determination condition is smaller than the abnormality determination voltage difference in which the difference between the first temperature voltage and the second temperature voltage is set in advance is a preset abnormality. The fixed time may be continued.
また本発明の可燃性ガス検出装置では、温度電圧異常判定条件が、第1温度電圧に対する第2温度電圧の比が異常判定電圧比よりも大きい状態が、予め設定された異常確定時間継続することであるようにしてもよい。 Further, in the combustible gas detection device of the present invention, the state in which the temperature voltage abnormality determination condition is larger than the abnormality determination voltage ratio in the ratio of the second temperature voltage to the first temperature voltage continues for a preset abnormality determination time. You may make it be.
これにより、本発明の可燃性ガス検出装置は、温度電圧出力回路から出力される温度電圧がノイズにより変動することに起因して異常判断手段が誤判定する事態の発生を抑制し、異常判断手段による判定精度を向上させることができる。 Thus, the combustible gas detection device of the present invention suppresses the occurrence of a situation in which the abnormality determination unit erroneously determines due to the temperature voltage output from the temperature voltage output circuit fluctuating due to noise, and the abnormality determination unit The determination accuracy by can be improved.
また本発明の可燃性ガス検出装置は、第1平均値算出手段と、第2平均値算出手段とを備え、異常判断手段が、第1平均値算出手段が算出した第1温度電圧平均値を第1温度電圧とし、第2平均値算出手段が算出した第2温度電圧平均値を第2温度電圧として、温度電圧異常判定条件が成立したか否かを判断するようにしてもよい。 The combustible gas detection device of the present invention further includes a first average value calculation unit and a second average value calculation unit, and the abnormality determination unit calculates the first temperature voltage average value calculated by the first average value calculation unit. The first temperature voltage may be used, and the second temperature voltage average value calculated by the second average value calculating unit may be used as the second temperature voltage to determine whether or not the temperature voltage abnormality determination condition is satisfied.
第1平均値算出手段は、発熱抵抗体の温度が第1設定温度になるように制御されている期間である第1通電制御期間において温度電圧出力回路から温度電圧を複数回取得し、第1通電制御期間に取得した複数個の温度電圧の平均値である第1温度電圧平均値を算出する。 The first average value calculating means acquires the temperature voltage from the temperature voltage output circuit a plurality of times in the first energization control period, which is a period in which the temperature of the heating resistor is controlled to become the first set temperature, A first temperature voltage average value that is an average value of a plurality of temperature voltages acquired during the energization control period is calculated.
第2平均値算出手段は、発熱抵抗体の温度が第2設定温度になるように制御されている期間である第2通電制御期間において温度電圧出力回路から温度電圧を複数回取得し、第2通電制御期間に取得した複数個の温度電圧の平均値である第2温度電圧平均値を算出する。 The second average value calculating means acquires the temperature voltage from the temperature voltage output circuit a plurality of times in the second energization control period, which is a period in which the temperature of the heating resistor is controlled to become the second set temperature, A second temperature voltage average value that is an average value of a plurality of temperature voltages acquired during the energization control period is calculated.
これにより、本発明の可燃性ガス検出装置は、取得した複数個の温度電圧の一部にノイズが含まれている場合であっても、複数個の温度電圧の平均値を第1温度電圧または第2温度電圧として採用することにより、ノイズの影響を低減することができ、異常判断手段による判定精度を向上させることができる。 As a result, the combustible gas detection device of the present invention uses the first temperature voltage or the average value of the plurality of temperature voltages even when noise is included in some of the acquired plurality of temperature voltages. By adopting it as the second temperature voltage, the influence of noise can be reduced, and the determination accuracy by the abnormality determination means can be improved.
なお本発明の可燃性ガス検出装置では、ガス濃度演算手段が、発熱抵抗体の温度が第1設定温度になるように制御されているときにおける発熱抵抗体の端子間電圧と、発熱抵抗体の温度が第2設定温度になるように制御されているときにおける発熱抵抗体の端子間電圧と、温度電圧とを用いて、被検出雰囲気に含まれる可燃性ガスの濃度を算出するための演算を行うようにしてもよい。 In the combustible gas detection device of the present invention, the gas concentration calculation means controls the terminal voltage of the heating resistor when the temperature of the heating resistor is controlled to be the first set temperature, and the heating resistor Using the voltage between the terminals of the heating resistor and the temperature voltage when the temperature is controlled to be the second set temperature, an operation for calculating the concentration of the combustible gas contained in the detected atmosphere is performed. You may make it perform.
以下に本発明の実施形態を図面とともに説明する。
本発明が適用された実施形態の可燃性ガス検出装置1は、熱伝導式のガス検出器であり、例えば、燃料電池自動車の客室内に設置されて、水素の漏れを検出する目的等に用いられる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The combustible
可燃性ガス検出装置1は、図1に示すように、ガス検出素子2、制御部3、演算部4および直流電源5を備える。
ガス検出素子2は、水素ガスの濃度を検出する。制御部3は、ガス検出素子2の動作を制御する。演算部4は、ガス検出素子2からの出力信号に基づいて水素ガス濃度を算出する処理を実行する。直流電源5は、制御部3と演算部4に電力を供給する。
As shown in FIG. 1, the combustible
The
ガス検出素子2は、図2に示すように、基部11と、発熱抵抗体12と、電極13,14と、配線15,16とを備える。
基部11は、ガス検出素子2の本体を構成するものであり、主にシリコンを材料として矩形板状に形成された部材である。基部11は、縦横ともに数mm程度の大きさ(本実施形態では、3mm×3mm程度の大きさ)に形成されている。
As shown in FIG. 2, the
The
基部11は、図3に示すように、シリコン基板21と、シリコン基板21の表面に形成された絶縁層22とを備える。絶縁層22は、例えば二酸化ケイ素(SiO2)および窒化珪素(Si3N4)等の絶縁性材料で形成されている。
As shown in FIG. 3, the
シリコン基板21の中央には、平面視において正方形状に形成されてシリコン基板21を貫通する空洞部23が形成される。これにより基部11は、シリコン基板21を枠体とし絶縁層22を薄膜としたダイヤフラム構造を有する。
In the center of the
発熱抵抗体12は、自身の温度変化により抵抗値が変化するとともに温度抵抗係数が大きい導電性材料(本実施形態では白金(Pt))で線状に形成されている。そして、線状の発熱抵抗体12は、絶縁層22のうち空洞部23と対向する領域の内部に、渦巻き状に埋め込まれている。
The
電極13,14は、例えばアルミニウム(Al)または金(Au)で形成され、基部11の表面に設置される。図2に示すように、電極13および電極14はそれぞれ、配線15,16を介して、線状の発熱抵抗体12の一端および他端に接続される。
The
また、絶縁層22の内部には測温抵抗体17が設けられている。測温抵抗体17は、電気抵抗が温度に比例して変化する導電性材料で矩形板状に形成されている。本実施形態では、測温抵抗体17は、温度の上昇に伴って抵抗値が増大する導電性材料(本実施形態では白金(Pt))で形成されている。
A
さらに基部11の表面には、電極18,19が設置される。電極18および電極19はそれぞれ、矩形状に形成された測温抵抗体17における長手方向の一端および他端に接続される。
Furthermore,
制御部3は、図1に示すように、通電制御回路31と、温度調整回路32とを備える。
まず通電制御回路31は、発熱抵抗体12の温度を一定に保つ回路であり、ブリッジ回路41と増幅回路42と電流調整回路43とを備える。
As shown in FIG. 1, the
First, the energization control circuit 31 is a circuit that keeps the temperature of the
ブリッジ回路41は、発熱抵抗体12と、可変抵抗部51と、固定抵抗52,53とを備えるホイートストンブリッジ回路である。
発熱抵抗体12は、一端が固定抵抗52に接続され、他端が可変抵抗部51に接続されている。以下、発熱抵抗体12と固定抵抗52との接続点を接続点P1+という。また、発熱抵抗体12と可変抵抗部51との接続点を接続点PGという。接続点PGは接地される。
The
The
可変抵抗部51は、切替スイッチ61と、固定抵抗62,63とを備える。
切替スイッチ61は、接続端子71,72,73を備える。接続端子71は固定抵抗53に接続され、接続端子72は固定抵抗62に接続され、接続端子73は固定抵抗63に接続される。そして切替スイッチ61は、演算部4から出力される切替信号CG1に従って、接続端子71と接続端子72とが接続された状態と、接続端子71と接続端子73とが接続された状態との何れか一方に切り替わる。以下、接続端子71と固定抵抗53との接続点を接続点P1−という。
The
The
固定抵抗62は、接続端子71に接続されていない側の端部が接続点PGに接続される。固定抵抗63は、接続端子72に接続されていない側の端部が接続点PGに接続される。
The fixed resistor 62 has an end on the side not connected to the connection terminal 71 connected to the connection point PG. The fixed resistor 63 has an end on the side not connected to the
固定抵抗52は、発熱抵抗体12に接続されていない側の端部が、固定抵抗53において可変抵抗部51に接続されていない側の端部と接続される。以下、固定抵抗52と固定抵抗53との接続点を接続点PVという。
The fixed
そしてブリッジ回路41は、接続点P1+と接続点P1−との間に生ずる電位差がゼロになるように、電流調整回路43から制御電圧が印加される。これにより、発熱抵抗体12の抵抗値、つまり、発熱抵抗体12の温度が一定になるように制御される。
The
なお固定抵抗62は、発熱抵抗体12が第1設定温度(例えば、400℃)になるように制御される抵抗値を有する。また固定抵抗63は、発熱抵抗体12が第1設定温度より低く設定された第2設定温度(例えば、300℃)になるように制御される抵抗値を有する。
The fixed resistor 62 has a resistance value that is controlled so that the
増幅回路42は、差動増幅回路であって、演算増幅器81と、固定抵抗82,83,84と、コンデンサ85とを備える。
固定抵抗82は、演算増幅器81の非反転入力端子と接続点P1+との間に接続される。固定抵抗83は、演算増幅器81の反転入力端子と接続点P1−との間に接続される。固定抵抗84およびコンデンサ85は、演算増幅器81の反転入力端子と出力端子との間に並列接続される。
The
The fixed
非反転入力端子の入力電圧が反転入力端子の入力電圧より大きい場合には、増幅回路42が出力する調整信号Cの値が大きくなる。一方、非反転入力端子の入力電圧が反転入力端子の入力電圧より小さい場合には、調整信号Cの値が小さくなる。
When the input voltage at the non-inverting input terminal is higher than the input voltage at the inverting input terminal, the value of the adjustment signal C output from the
電流調整回路43は、PNP型のトランジスタであり、エミッタ、コレクタおよびベースを有する。電流調整回路43のエミッタは、直流電源Vccを供給する電源ラインに接続される。電流調整回路43のコレクタは、接続点PVに接続される。電流調整回路43のベースは、演算増幅器81の出力端子に接続される。
The
このため、調整信号Cの値が大きくなると、電流調整回路43を構成するトランジスタのオン抵抗が大きくなり、電流調整回路43を介して直流電源Vccからブリッジ回路41へ流れる電流が減少する。一方、調整信号Cの値が小さくなると、オン抵抗が小さくなり、直流電源Vccからブリッジ回路41へ流れる電流が増大する。
For this reason, when the value of the adjustment signal C increases, the on-resistance of the transistors constituting the
このように構成された通電制御回路31では、直流電源5からブリッジ回路41への通電が開始されると、増幅回路42および電流調整回路43は、接続点P1+と接続点P1−との間に生じる電位差がゼロになるようにブリッジ回路41に流れる電流を調整するフィードバック制御を行う。これにより、発熱抵抗体12の抵抗値、すなわち発熱抵抗体12の温度が、可変抵抗部51によって決まる一定値(すなわち、第1設定温度または第2設定温度)に制御される。
In the energization control circuit 31 configured as described above, when energization from the
具体的には、被検出雰囲気中の可燃性ガスの濃度が変化することにより、発熱抵抗体12から可燃性ガスに奪われる熱量が、発熱抵抗体12において発生する熱量より大きくなった場合には、発熱抵抗体12の温度が低下して、発熱抵抗体12の抵抗値が減少する。逆に、発熱抵抗体12から可燃性ガスに奪われる熱量が、発熱抵抗体12において発生する熱量より小さくなった場合には、発熱抵抗体12の温度が上昇して、発熱抵抗体12の抵抗値が増大する。
Specifically, when the amount of heat deprived by the combustible gas from the
上述のように発熱抵抗体12の抵抗値が減少すると、増幅回路42および電流調整回路43は、ブリッジ回路41に流れる電流、言い換えると、発熱抵抗体12において発生する熱量を増大させる。逆に、発熱抵抗体12の抵抗値が増大すると、ブリッジ回路41に流れる電流、言い換えると、発熱抵抗体12において発生する熱量を減少させる。このようにして、増幅回路42および電流調整回路43は、発熱抵抗体12の抵抗値、言い換えると発熱抵抗体12の温度を一定の値に近づけるフィードバック制御を行う。
When the resistance value of the
そして、接続点P1+の電圧V1を測定することにより、発熱抵抗体12に流れる電流の大きさを検出することができる。この電流の大きさは、発熱抵抗体12の温度(言い換えると抵抗値)を一定に保つために必要な熱量、つまり、発熱抵抗体12から可燃性ガスへ奪われる熱量に対応する。そして、発熱抵抗体12から可燃性ガスへ奪われる熱量は、可燃性ガスの濃度に依存する。このため、電圧V1を測定することにより、可燃性ガスの濃度を検出することができる。
The magnitude of the current flowing through the
なお、発熱抵抗体12が第1設定温度(本実施形態では、400℃)になるように制御されている場合における電圧V1を高温時電圧VHという。また、発熱抵抗体12が第2設定温度(本実施形態では、300℃)になるように制御されている場合における電圧V1を低温時電圧VLという。
The voltage V1 when the
次に温度調整回路32は、ブリッジ回路91と増幅回路92とを備える。
ブリッジ回路91は、測温抵抗体17と、固定抵抗101,102,103とを備えるホイートストンブリッジ回路である。
Next, the
The
測温抵抗体17は、一端が固定抵抗103に接続され、他端が接地される。以下、測温抵抗体17と固定抵抗101との接続点を接続点P2−という。
固定抵抗101は、一端が固定抵抗102に接続され、他端が接地される。以下、固定抵抗101と固定抵抗102との接続点を接続点P2+という。
The
The fixed
固定抵抗102は、固定抵抗101に接続されていない側の端部が、直流電源Vccを供給する電源ラインに接続される。
固定抵抗103は、測温抵抗体17に接続されていない側の端部が、直流電源Vccを供給する電源ラインに接続される。
The fixed
増幅回路92は、差動増幅回路であって、演算増幅器111と、固定抵抗112,113,114と、コンデンサ115とを備える。
固定抵抗112は、演算増幅器111の非反転入力端子と接続点P2+との間に接続される。固定抵抗113は、演算増幅器111の反転入力端子と接続点P2−との間に接続される。固定抵抗114およびコンデンサ115は、演算増幅器111の反転入力端子と出力端子との間に並列接続される。
The
The fixed
そして増幅回路92は、接続点P2+と接続点P2−との電圧差を増幅して増幅電圧差VTを演算部4へ出力する。以下、増幅電圧差VTを温度電圧VTという。また、発熱抵抗体12が第1設定温度(本実施形態では、400℃)になるように制御されている場合における温度電圧VTを高温時温度電圧VTHという。また、発熱抵抗体12が第2設定温度(本実施形態では、300℃)になるように制御されている場合における温度電圧VTを低温時温度電圧VTLという。
The
演算部4は、演算処理装置(CPUなど)、記憶部(RAM、ROMなど)および入出力部などを備える周知のマイクロコンピュータを備えている。
演算部4の記憶部は、温度換算データと、湿度換算データと、濃度換算データを記憶する。
The arithmetic unit 4 includes a known microcomputer including an arithmetic processing device (CPU and the like), a storage unit (RAM and ROM and the like), an input / output unit, and the like.
The storage unit of the calculation unit 4 stores temperature conversion data, humidity conversion data, and concentration conversion data.
温度換算データは、被検出雰囲気の環境温度Tと温度電圧VTとの相関関係を示す。湿度換算データは、被検出雰囲気内の湿度Hと、高温時電圧VHと、低温時電圧VLと、温度電圧VTとの相関関係を示す。濃度換算データは、高温時電圧VHまたは低温時電圧VLと、可燃性ガスのガス濃度Xとの相関関係を示す。なお各換算データは、換算用マップデータおよび換算用計算式などからなるものであり、実験などにより得られたデータに基づいて予め作成される。 The temperature conversion data indicates the correlation between the environmental temperature T of the atmosphere to be detected and the temperature voltage VT. The humidity conversion data indicates the correlation among the humidity H in the atmosphere to be detected, the high-temperature voltage VH, the low-temperature voltage VL, and the temperature voltage VT. The concentration conversion data indicates a correlation between the high temperature voltage VH or the low temperature voltage VL and the gas concentration X of the combustible gas. Each conversion data includes conversion map data, a conversion calculation formula, and the like, and is created in advance based on data obtained through experiments or the like.
湿度換算データには、電圧比換算用マップデータと、湿度換算用マップデータとが含まれている。電圧比換算用マップデータは、環境温度T(ひいては温度電圧VT)と、後述する電圧比VC(0)との相関関係を示す。湿度換算用マップデータは、後述する電圧比差ΔVCと、湿度Hとの相関関係を示す。 The humidity conversion data includes voltage ratio conversion map data and humidity conversion map data. The voltage ratio conversion map data indicates a correlation between the environmental temperature T (and thus the temperature voltage VT) and a voltage ratio VC (0) described later. The humidity conversion map data indicates a correlation between a voltage ratio difference ΔVC described later and the humidity H.
濃度換算データには、高温時電圧換算用マップデータと、湿度電圧変化換算用マップデータと、ガス感度換算用マップデータとが含まれている。高温時電圧換算用マップデータは、温度電圧VTと、後述する高温時電圧VH(0)との相関関係を示す。湿度電圧変化換算用マップデータは、高温時電圧VHおよび湿度Hと、後述する高温時電圧変化ΔVH(H)との相関関係を示す。ガス感度換算用マップデータは、温度電圧VTおよび高温時電圧VHと、後述するガス感度G(VT)との相関関係を示す。 The concentration conversion data includes high temperature voltage conversion map data, humidity voltage change conversion map data, and gas sensitivity conversion map data. The high-temperature voltage conversion map data indicates a correlation between the temperature voltage VT and a high-temperature voltage VH (0) described later. The humidity voltage change conversion map data shows a correlation between the high temperature voltage VH and the humidity H and a high temperature voltage change ΔVH (H) described later. The map data for gas sensitivity conversion indicates a correlation between the temperature voltage VT and the high temperature voltage VH and a gas sensitivity G (VT) described later.
演算部4は、直流電源5から給電が開始されると起動し、演算部4の各部を初期化した後に、後述する演算データ取得処理、ガス濃度演算処理および回路異常検出処理を開始する。
The calculation unit 4 is activated when power supply from the
まず、演算データ取得処理の手順を説明する。
演算データ取得処理が開始されると、演算部4の演算処理装置は、図4に示すように、まずS10にて、発熱抵抗体12を第1設定温度に保持する制御と、測温抵抗体17に通電する制御を開始する。なお、発熱抵抗体12を第1設定温度に保持する制御は、接続端子71と接続端子72との接続を指示する切替信号CG1を出力するとともに、発熱抵抗体12に通電することにより開始される。
First, the calculation data acquisition process will be described.
When the calculation data acquisition process is started, as shown in FIG. 4, the calculation processing device of the calculation unit 4 first performs control for holding the
さらにS20にて、取得判定タイマのインクリメントを開始する。この取得判定タイマは、例えば1msごとにインクリメント(1加算)するタイマであり、ある時点でその値が0に設定されると、その時点で再び0からインクリメントする。以下、取得判定タイマの値をタイマ値T1という。 Further, in S20, the acquisition determination timer is incremented. This acquisition determination timer is a timer that increments (adds 1) every 1 ms, for example. If the value is set to 0 at a certain time, it is incremented from 0 again at that time. Hereinafter, the value of the acquisition determination timer is referred to as timer value T1.
またS30にて、取得数カウンタをリセットする。これにより、取得数カウンタの値が0に設定される。以下、取得数カウンタの値を、取得数Nという。
次にS40にて、タイマ値T1が予め設定された取得判定値(本実施形態では例えば10msに相当する値)以上であるか否かを判断する。ここで、タイマ値T1が取得判定値未満である場合には(S40:NO)、S40の処理を繰り返すことにより、タイマ値T1が取得判定値以上になるまで待機する。そして、タイマ値T1が取得判定値以上である場合には(S40:YES)、S50にて、取得判定タイマをリセット(0に設定)するとともに、取得数カウンタをインクリメント(1加算)する。
In S30, the acquisition number counter is reset. Thereby, the value of the acquisition number counter is set to 0. Hereinafter, the value of the acquisition number counter is referred to as an acquisition number N.
Next, in S40, it is determined whether or not the timer value T1 is equal to or greater than a preset acquisition determination value (in this embodiment, for example, a value corresponding to 10 ms). Here, if the timer value T1 is less than the acquisition determination value (S40: NO), the process of S40 is repeated to wait until the timer value T1 becomes equal to or greater than the acquisition determination value. If the timer value T1 is equal to or greater than the acquisition determination value (S40: YES), the acquisition determination timer is reset (set to 0) and the acquisition number counter is incremented (added by 1) in S50.
その後S60にて、取得数Nが予め設定された高温データ取得判定値(本実施形態では11)以上であるか否かを判断する。ここで、取得数Nが高温データ取得判定値未満である場合には(S60:NO)、S70にて、温度調整回路32から温度電圧VT(すなわち、高温時温度電圧VTH)を取得し、演算部4の記憶部に記憶する。
Thereafter, in S60, it is determined whether or not the acquisition number N is equal to or higher than a preset high-temperature data acquisition determination value (11 in the present embodiment). If the acquisition number N is less than the high temperature data acquisition determination value (S60: NO), the temperature voltage VT (that is, the high temperature temperature voltage VTH) is acquired from the
そしてS80にて、取得数Nが(高温データ取得判定値−1)と等しいか否かを判断する。ここで、取得数Nが(高温データ取得判定値−1)と等しくない場合には(S80:NO)、S40に移行して、上述の処理を繰り返す。 In S80, it is determined whether or not the acquisition number N is equal to (high temperature data acquisition determination value -1). Here, when the acquisition number N is not equal to (high temperature data acquisition determination value-1) (S80: NO), the process proceeds to S40 and the above-described processing is repeated.
一方、取得数Nが(高温データ取得判定値−1)と等しい場合には(S80:YES)、S90にて、取得数Nが1になってから(高温データ取得判定値−1)になるまでに取得された温度電圧VT(すなわち、高温時温度電圧VTH)の平均値を算出し、この平均値を温度電圧平均値VTHavとして、演算部4の記憶部に記憶する。そしてS90の処理が終了すると、S40に移行して、上述の処理を繰り返す。 On the other hand, when the acquisition number N is equal to (high temperature data acquisition determination value-1) (S80: YES), after the acquisition number N becomes 1 (high temperature data acquisition determination value-1) in S90. The average value of the temperature voltage VT (that is, the high temperature temperature voltage VTH) acquired so far is calculated, and this average value is stored in the storage unit of the calculation unit 4 as the temperature voltage average value VTHav. When the process of S90 ends, the process proceeds to S40 and the above process is repeated.
またS60にて、取得数Nが高温データ取得判定値以上である場合には(S60:YES)、S100にて、通電制御回路31から電圧V1(すなわち、高温時電圧VH)を取得し、演算部4の記憶部に記憶する。 If the acquisition number N is equal to or higher than the high temperature data acquisition determination value in S60 (S60: YES), the voltage V1 (that is, the high temperature voltage VH) is acquired from the energization control circuit 31 in S100, and the calculation is performed. Store in the storage unit of unit 4.
そしてS110にて、取得数Nが予め設定された低温切替判定値(本実施形態では20)と等しいか否かを判断する。ここで、取得数Nが低温切替判定値と等しくない場合には(S110:NO)、S40に移行して、上述の処理を繰り返す。 In S110, it is determined whether or not the acquisition number N is equal to a preset low temperature switching determination value (20 in the present embodiment). Here, when the acquisition number N is not equal to the low temperature switching determination value (S110: NO), the process proceeds to S40 and the above process is repeated.
一方、取得数Nが低温切替判定値と等しい場合には(S110:YES)、S120にて、取得数Nが高温データ取得判定値(本実施形態では11)になってから低温切替判定値(本実施形態では20)になるまでに取得された高温時電圧VHの平均値を算出し、この平均値を高温時電圧平均値VHavとして、演算部4の記憶部に記憶する。 On the other hand, if the acquisition number N is equal to the low temperature switching determination value (S110: YES), the low temperature switching determination value (in this embodiment, 11) after the acquisition number N becomes the high temperature data acquisition determination value (11 in this embodiment). In this embodiment, the average value of the high-temperature voltage VH acquired until 20) is calculated, and this average value is stored in the storage unit of the calculation unit 4 as the high-temperature voltage average value VHav.
その後S130にて、取得数カウンタをリセットする。またS140にて、発熱抵抗体12を第1設定温度に保持する制御を終了し、発熱抵抗体12を第2設定温度に保持する制御を開始する。なお、発熱抵抗体12を第2設定温度に保持する制御は、接続端子71と接続端子73との接続を指示する切替信号CG1を出力することにより開始される。
Thereafter, in S130, the acquisition number counter is reset. In S140, the control for holding the
そして図5に示すように、S150にて、タイマ値T1が予め設定された取得判定値以上であるか否かを判断する。ここで、タイマ値T1が取得判定値未満である場合には(S150:NO)、S150の処理を繰り返すことにより、タイマ値T1が取得判定値以上になるまで待機する。そして、タイマ値T1が取得判定値以上である場合には(S150:YES)、S160にて、取得判定タイマをリセットするとともに、取得数カウンタをインクリメントする。 Then, as shown in FIG. 5, in S150, it is determined whether or not the timer value T1 is equal to or greater than a preset acquisition determination value. Here, when the timer value T1 is less than the acquisition determination value (S150: NO), the process of S150 is repeated to wait until the timer value T1 becomes equal to or greater than the acquisition determination value. If the timer value T1 is greater than or equal to the acquisition determination value (S150: YES), the acquisition determination timer is reset and the acquisition number counter is incremented in S160.
次にS170にて、取得数Nが予め設定された低温データ取得判定値(本実施形態では11)以上であるか否かを判断する。ここで、取得数Nが低温データ取得判定値未満である場合には(S170:NO)、S180にて、温度調整回路32から温度電圧VT(すなわち、低温時温度電圧VTL)を取得し、演算部4の記憶部に記憶する。
Next, in S170, it is determined whether or not the acquisition number N is equal to or higher than a preset low-temperature data acquisition determination value (11 in the present embodiment). If the acquisition number N is less than the low-temperature data acquisition determination value (S170: NO), the temperature voltage VT (that is, the low-temperature temperature voltage VTL) is acquired from the
そしてS190にて、取得数Nが(低温データ取得判定値−1)と等しいか否かを判断する。ここで、取得数Nが(低温データ取得判定値−1)と等しくない場合には(S190:NO)、S150に移行して、上述の処理を繰り返す。 In S190, it is determined whether or not the acquisition number N is equal to (low temperature data acquisition determination value -1). If the acquisition number N is not equal to (low-temperature data acquisition determination value-1) (S190: NO), the process proceeds to S150 and the above-described process is repeated.
一方、取得数Nが(低温データ取得判定値−1)と等しい場合には(S190:YES)、S200にて、取得数Nが1になってから(低温データ取得判定値−1)になるまでに取得された温度電圧VTの平均値を算出し、この平均値を温度電圧平均値VTLavとして、演算部4の記憶部に記憶する。そしてS200の処理が終了すると、S150に移行して、上述の処理を繰り返す。 On the other hand, when the acquisition number N is equal to (low temperature data acquisition determination value-1) (S190: YES), after the acquisition number N becomes 1 (low temperature data acquisition determination value-1) in S200. The average value of the temperature voltage VT acquired so far is calculated, and this average value is stored in the storage unit of the calculation unit 4 as the temperature voltage average value VTLav. When the process of S200 is completed, the process proceeds to S150 and the above process is repeated.
またS170にて、取得数Nが低温データ取得判定値以上である場合には(S170:YES)、S210にて、通電制御回路31から電圧V1(すなわち、低温時電圧VL)を取得し、演算部4の記憶部に記憶する。 If the acquisition number N is equal to or higher than the low-temperature data acquisition determination value in S170 (S170: YES), the voltage V1 (that is, the low-temperature voltage VL) is acquired from the energization control circuit 31 in S210, and the calculation Store in the storage unit of unit 4.
そしてS220にて、取得数Nが予め設定された高温切替判定値(本実施形態では20)と等しいか否かを判断する。ここで、取得数Nが高温切替判定値と等しくない場合には(S220:NO)、S150に移行して、上述の処理を繰り返す。 In S220, it is determined whether or not the acquisition number N is equal to a preset high-temperature switching determination value (20 in this embodiment). Here, when the acquisition number N is not equal to the high temperature switching determination value (S220: NO), the process proceeds to S150 and the above process is repeated.
一方、取得数Nが高温切替判定値と等しい場合には(S220:YES)、S230にて、取得数Nが低温データ取得判定値(本実施形態では11)になってから高温切替判定値(本実施形態では20)になるまでに取得された低温時電圧VLの平均値を算出し、この平均値を低温時電圧平均値VLavとして、演算部4の記憶部に記憶する。 On the other hand, when the acquisition number N is equal to the high temperature switching determination value (S220: YES), in S230, after the acquisition number N becomes the low temperature data acquisition determination value (11 in this embodiment), the high temperature switching determination value ( In this embodiment, the average value of the low-temperature voltage VL acquired until 20) is calculated, and this average value is stored in the storage unit of the calculation unit 4 as the low-temperature voltage average value VLav.
その後S240にて、取得数カウンタをリセットする。またS250にて、発熱抵抗体12を第2設定温度に保持する制御を終了し、発熱抵抗体12を第1設定温度に保持する制御を開始する。なお、発熱抵抗体12を第1設定温度に保持する制御は、接続端子71と接続端子72との接続を指示する切替信号CG1を出力することにより開始される。
Thereafter, in S240, the acquisition number counter is reset. In S250, the control for holding the
そしてS250の処理が終了すると、S40に移行して、上述の処理を繰り返す。
次に、ガス濃度演算処理の手順を説明する。
ガス濃度演算処理が開始されると、演算部4の演算処理装置は、図6に示すように、まずS310にて、演算部4の記憶部から、最新の高温時電圧平均値VHav、低温時電圧平均値VLavおよび温度電圧平均値VTLavを取得する。
When the process of S250 is completed, the process proceeds to S40 and the above process is repeated.
Next, the procedure of the gas concentration calculation process will be described.
When the gas concentration calculation process is started, as shown in FIG. 6, the calculation processing device of the calculation unit 4 first stores the latest high-temperature voltage average value VHav, low-temperature value from the storage unit of the calculation unit 4 in S310. The voltage average value VLav and the temperature voltage average value VTLav are acquired.
そしてS320にて、下式(1)により電圧比VCを算出する。
VC = VHav/VLav ・・・(1)
またS330にて、温度電圧平均値VTLavと、電圧比換算用マップデータとに基づいて、温度電圧平均値VTLav(すなわち、環境温度T)においてガス濃度Xがゼロであり且つ湿度Hがゼロであるときの電圧比VC(0)を算出する。
In S320, the voltage ratio VC is calculated by the following equation (1).
VC = VHav / VLav (1)
In S330, based on the temperature voltage average value VTLav and the voltage ratio conversion map data, the gas concentration X is zero and the humidity H is zero at the temperature voltage average value VTLav (that is, the environmental temperature T). The voltage ratio VC (0) is calculated.
さらにS340にて、S320で算出した電圧比VCと、S330で算出した電圧比VC(0)とを用いて、下式(2)により、温度電圧平均値VTLavにおける電圧比差ΔVCを算出する。 Further, in S340, voltage ratio difference ΔVC in temperature voltage average value VTlav is calculated by the following equation (2) using voltage ratio VC calculated in S320 and voltage ratio VC (0) calculated in S330.
ΔVC = VC−VC(0) ・・・(2)
そしてS350にて、S340で算出した電圧比差ΔVCと、湿度換算用マップデータとに基づいて、電圧比差ΔVCにおける湿度Hを算出する。
ΔVC = VC−VC (0) (2)
In S350, the humidity H at the voltage ratio difference ΔVC is calculated based on the voltage ratio difference ΔVC calculated in S340 and the humidity conversion map data.
またS360にて、高温時電圧平均値VHavおよび温度電圧平均値VTLavと、高温時電圧換算用マップデータとに基づいて、温度電圧平均値VTLav(すなわち、環境温度T)においてガス濃度Xがゼロであり且つ湿度Hがゼロであるときの高温時電圧VH(0)を算出する。 In S360, based on the high-temperature voltage average value VHav, the high-temperature voltage average value VTLav, and the high-temperature voltage conversion map data, the gas concentration X is zero at the temperature-voltage average value VTLav (that is, the environmental temperature T). A high-temperature voltage VH (0) when the humidity H is zero is calculated.
さらにS370にて、S310で取得した高温時電圧平均値VHavと、S350で算出した湿度Hと、湿度電圧変化換算用マップデータとに基づいて、高温時電圧平均値VHavのうちの湿度Hに起因する電圧変化分を示す高温時電圧変化ΔVH(H)を算出する。 Further, in S370, based on the high-temperature voltage average value VHav obtained in S310, the humidity H calculated in S350, and the humidity voltage change conversion map data, it is caused by the humidity H of the high-temperature voltage average value VHav. A high temperature voltage change ΔVH (H) indicating the voltage change to be calculated is calculated.
次にS380にて、S310で取得した高温時電圧平均値VHavと、S360で算出した高温時電圧VH(0)と、S370で算出した高温時電圧変化ΔVH(H)とを用いて、下式(3)により、高温時電圧平均値VHavのうちの可燃性ガスに起因する電圧変化分を示す高温時電圧変化ΔVH(G)を算出する。 Next, in S380, the high-temperature voltage average value VHav acquired in S310, the high-temperature voltage VH (0) calculated in S360, and the high-temperature voltage change ΔVH (H) calculated in S370 are From (3), the high temperature voltage change ΔVH (G) indicating the voltage change caused by the combustible gas in the high temperature voltage average value VHav is calculated.
ΔVH(G)= VHav−VH(0)−ΔVH(H) ・・・(3)
またS390にて、S410で取得した高温時電圧平均値VHavおよび温度電圧平均値VTLavと、ガス感度換算用マップデータとに基づいて、高温時電圧平均値VHavについて、温度電圧平均値VTLav毎に予め設定された可燃性ガスに対する感度(単位はガス濃度Xの逆数)を示すガス感度G(VT)を算出する。
ΔVH (G) = VHav−VH (0) −ΔVH (H) (3)
In S390, the high-temperature voltage average value VHav is previously determined for each temperature-voltage average value VTLav based on the high-temperature voltage average value VHav and the temperature-voltage average value VTLav acquired in S410 and the gas sensitivity conversion map data. A gas sensitivity G (VT) indicating sensitivity (unit is reciprocal of gas concentration X) for the set combustible gas is calculated.
そしてS400にて、S380で算出した高温時電圧変化ΔVH(G)と、S390で算出したガス感度G(VT)とを用いて、下式(4)により、可燃性ガス(水素)のガス濃度Xを算出する。 In S400, the gas concentration of the combustible gas (hydrogen) is calculated by the following equation (4) using the high-temperature voltage change ΔVH (G) calculated in S380 and the gas sensitivity G (VT) calculated in S390. X is calculated.
X = ΔVH(G)/G(VT) ・・・(4)
そしてS400の処理が終了すると、S310に移行して、上述の処理を繰り返す。
次に、回路異常検出処理の手順を説明する。
X = ΔVH (G) / G (VT) (4)
When the process of S400 is completed, the process proceeds to S310 and the above-described process is repeated.
Next, the procedure of the circuit abnormality detection process will be described.
回路異常検出処理が開始されると、演算部4の演算処理装置は、図7に示すように、まずS510にて、異常判定タイマのインクリメントを開始する。この異常判定タイマは、例えば1msごとにインクリメントするタイマであり、ある時点でその値が0に設定されると、その時点で再び0からインクリメントする。以下、異常判定タイマの値をタイマ値T2という。 When the circuit abnormality detection process is started, the arithmetic processing unit of the arithmetic unit 4 first starts incrementing the abnormality determination timer in S510 as shown in FIG. This abnormality determination timer is a timer that is incremented, for example, every 1 ms. When the value is set to 0 at a certain time, the abnormality determination timer is incremented from 0 again at that time. Hereinafter, the value of the abnormality determination timer is referred to as timer value T2.
またS520にて、異常検出フラグをクリアする。そしてS530にて、演算部4の記憶部から、最新の温度電圧平均値VTHav,VTLavを取得する。
その後S540にて、予め設定された異常検出条件が成立したか否かを判断する。本実施形態の異常検出条件は、温度電圧平均値VTHavと温度電圧平均値VTLavとの差が、予め設定された異常判定電圧(本実施形態では、例えば0.1V)未満であることである。
In S520, the abnormality detection flag is cleared. In S530, the latest temperature voltage average values VTHav and VTLav are acquired from the storage unit of the calculation unit 4.
Thereafter, in S540, it is determined whether or not a preset abnormality detection condition is satisfied. The abnormality detection condition of the present embodiment is that the difference between the temperature voltage average value VTHav and the temperature voltage average value VTLav is less than a preset abnormality determination voltage (for example, 0.1 V in this embodiment).
ここで、異常検出条件が成立していない場合には(S540:NO)、S550にて、異常判定タイマをリセットし、S530に移行する。一方、異常検出条件が成立した場合には(S540:YES)、S560にて、タイマ値T2が予め設定された異常確定値(本実施形態では例えば2sに相当する値)以上であるか否かを判断する。ここで、タイマ値T2が異常確定値未満である場合には(S560:NO)、S530に移行する。 If the abnormality detection condition is not satisfied (S540: NO), the abnormality determination timer is reset in S550, and the process proceeds to S530. On the other hand, if the abnormality detection condition is satisfied (S540: YES), whether or not the timer value T2 is equal to or greater than a preset abnormality confirmation value (a value corresponding to, for example, 2 s) in S560. Judging. Here, when the timer value T2 is less than the abnormality determined value (S560: NO), the process proceeds to S530.
一方、タイマ値T2が異常確定値以上である場合には(S560:YES)、S570にて、異常検出フラグをセットし、回路異常検出処理を終了する。
このように構成された可燃性ガス検出装置1は、発熱抵抗体12への通電状態を100msで切り替える制御を行うことにより、発熱抵抗体12の温度を、予め設定された第1設定温度と、第1設定温度よりも低くなるように設定された第2設定温度との間で交互に切り替える(S10,S140,S250)。温度調整回路32は、測温抵抗体17を用いて、環境温度に対応した電圧値を示す温度電圧VTを出力する。
On the other hand, if the timer value T2 is equal to or greater than the abnormality confirmed value (S560: YES), an abnormality detection flag is set in S570, and the circuit abnormality detection process is terminated.
The combustible
また可燃性ガス検出装置1は、高温時電圧平均値VHavと、低温時電圧平均値VLavと、温度電圧平均値VTLavとを用いて、被検出雰囲気に含まれる水素の濃度を算出するための演算を行う(S310〜S400)。
The combustible
そして可燃性ガス検出装置1は、温度電圧平均値VTHavと温度電圧平均値VTLavとの差が予め設定された異常判定電圧未満である場合に、温度調整回路32に異常が発生していると判断する(S510〜S570)。
The combustible
このように可燃性ガス検出装置1は、温度調整回路32の異常時において温度調整回路32から出力される高温時温度電圧VTHおよび低温時温度電圧VTLが、正常時において取り得る値であったとしても、高温時温度電圧VTHと低温時温度電圧VTLとの差が小さいことを示す上記の異常検出条件に基づいて、温度調整回路32に異常が発生していると判断することができる。すなわち可燃性ガス検出装置1は、温度調整回路32の正常時と異常時とで、高温時温度電圧VTHと低温時温度電圧VTLとの差に違いがあることを利用して、温度調整回路32が正常であるか異常であるかの判断を行う。
As described above, the combustible
さらに可燃性ガス検出装置1は、温度調整回路32に異常が発生していることの判断のために、新たに、温度調整回路32の異常を検出するための手段を追加する必要がない。
また可燃性ガス検出装置1では、異常検出条件が、温度電圧平均値VTHavと温度電圧平均値VTLavとの差が予め設定された異常判定電圧未満であることである。これにより可燃性ガス検出装置1は、温度電圧平均値VTHavと温度電圧平均値VTLavとの差と、異常判定電圧とを比較するという簡便な方法で、温度調整回路32が正常であるか異常であるかを判断することができ、可燃性ガス検出装置1の演算負荷を低減することができる。
Further, the combustible
In the combustible
また可燃性ガス検出装置1では、温度電圧平均値VTHavと温度電圧平均値VTLavとの差が予め設定された異常判定電圧未満である状態が、予め設定された異常確定値に対応する時間継続した場合に(S560:YES)、温度調整回路32に異常が発生していると判断する。これにより可燃性ガス検出装置1は、温度調整回路32から出力される温度電圧VTがノイズにより変動することに起因して誤判定する事態の発生を抑制し、判定精度を向上させることができる。
Further, in the combustible
また可燃性ガス検出装置1は、発熱抵抗体12の温度が第1設定温度になるように制御されている期間(以下、第1通電制御期間という)において温度調整回路32から温度電圧VTを10回取得し、第1通電制御期間に取得した10個の温度電圧VTの平均値である温度電圧平均値VTHavを算出する(S40〜S90)。
Further, the combustible
また可燃性ガス検出装置1は、発熱抵抗体12の温度が第2設定温度になるように制御されている期間(以下、第2通電制御期間という)において温度調整回路32から温度電圧VTを10回取得し、第2通電制御期間に取得した10個の温度電圧VTの平均値である温度電圧平均値VTLavを算出する(S150〜S200)。
Further, the combustible
そして可燃性ガス検出装置1は、温度電圧平均値VTHavと温度電圧平均値VTLavとの差が予め設定された異常判定電圧未満である場合に、異常検出条件が成立したと判断する。
The combustible
これにより可燃性ガス検出装置1は、取得した10個の温度電圧VTの一部にノイズが含まれている場合であっても、10個の温度電圧VTの平均値を用いて、異常検出条件が成立したか否かを判断することにより、ノイズの影響を低減することができ、判定精度を向上させることができる。
Thereby, even if combustible
以上説明した実施形態において、基部11は本発明における基体、S10,S140,S250の処理は本発明における通電制御手段、温度調整回路32は本発明における温度電圧出力回路、S510〜S570の処理は本発明における異常判断手段である。
In the embodiment described above, the
また、S40〜S90の処理は本発明における第1平均値算出手段、S150〜S200の処理は本発明における第2平均値算出手段である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
Moreover, the process of S40-S90 is the 1st average value calculation means in this invention, and the process of S150-S200 is the 2nd average value calculation means in this invention.
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, As long as it belongs to the technical scope of this invention, a various form can be taken.
例えば上記実施形態では、異常検出条件が、温度電圧平均値VTHavと温度電圧平均値VTLavとの差が予め設定された異常判定電圧未満であることであるものを示した。しかし、異常検出条件は、高温時温度電圧VTHと低温時温度電圧VTLとの差が小さいことを示すものであれば、これに限定されるものではない。例えば、温度電圧平均値VTHavに対する低温時温度電圧VTLの比が、1付近の値であることを異常検出条件としてもよい。例えば、温度電圧平均値VTHavに対する低温時温度電圧VTLの比が、予め設定された異常判定電圧比(例えば、0.9)より大きいことを異常検出条件とするとよい。 For example, in the above-described embodiment, the abnormality detection condition is that the difference between the temperature voltage average value VTHav and the temperature voltage average value VTLav is less than a preset abnormality determination voltage. However, the abnormality detection condition is not limited to this as long as it indicates that the difference between the high temperature voltage VTH and the low temperature voltage VTL is small. For example, the abnormality detection condition may be that the ratio of the low temperature temperature voltage VTL to the temperature voltage average value VTHav is a value near 1. For example, the abnormality detection condition may be that the ratio of the low temperature temperature voltage VTL to the temperature voltage average value VTHav is larger than a preset abnormality determination voltage ratio (for example, 0.9).
1…可燃性ガス検出装置、2…ガス検出素子、3…制御部、4…演算部、5…直流電源、11…基部、12…発熱抵抗体、17…測温抵抗体、31…通電制御回路、32…温度調整回路、41…ブリッジ回路、42…増幅回路、43…電流調整回路、91…ブリッジ回路、92…増幅回路
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記発熱抵抗体への通電状態を予め設定された通電周期で切り替える制御を行うことにより、前記発熱抵抗体の温度を、予め設定された第1設定温度と、前記第1設定温度よりも低くなるように設定された第2設定温度との間で交互に切り替える通電制御手段と、
前記発熱抵抗体と同一の前記基体に設けられ、前記被検出雰囲気の温度である環境温度の変化により抵抗値が変化する測温抵抗体と、
前記測温抵抗体を用いて、前記環境温度に対応した電圧値を示す温度電圧を出力する温度電圧出力回路とを備える可燃性ガス検出装置であって、
前記発熱抵抗体の温度が前記第1設定温度になるように制御されているときにおける前記温度電圧である第1温度電圧と、前記発熱抵抗体の温度が前記第2設定温度になるように制御されているときにおける前記温度電圧である第2温度電圧との関係が予め設定された温度電圧異常判定条件を満たすと、前記温度電圧出力回路に異常が発生していると判断する異常判断手段を備える
ことを特徴とする可燃性ガス検出装置。 A heating resistor which is provided on the substrate and is arranged in the atmosphere to be detected and whose resistance value changes due to its own temperature change;
By performing control to switch the energization state to the heating resistor at a preset energization cycle, the temperature of the heating resistor becomes lower than the preset first set temperature and the first set temperature. Energization control means for switching alternately between the second set temperature set as described above,
A resistance temperature detector provided on the same base as the heating resistor, the resistance value of which varies with a change in environmental temperature that is the temperature of the atmosphere to be detected;
A combustible gas detection device comprising a temperature voltage output circuit that outputs a temperature voltage indicating a voltage value corresponding to the environmental temperature using the resistance temperature detector,
Control is performed so that the temperature of the heating resistor is the first set temperature and the first temperature voltage, which is the temperature voltage when the temperature is controlled to be the first set temperature, and the temperature of the heating resistor is the second set temperature. An abnormality determining means for determining that an abnormality has occurred in the temperature voltage output circuit when a relationship with the second temperature voltage that is the temperature voltage when the condition is satisfied satisfies a preset temperature voltage abnormality determination condition; A combustible gas detection device.
前記第1温度電圧と前記第2温度電圧との差が、予め設定された異常判定電圧差よりも小さいことである
ことを特徴とする請求項1に記載の可燃性ガス検出装置。 The temperature voltage abnormality determination condition is:
The combustible gas detection device according to claim 1, wherein a difference between the first temperature voltage and the second temperature voltage is smaller than a preset abnormality determination voltage difference.
前記第1温度電圧と前記第2温度電圧との差が予め設定された異常判定電圧差よりも小さい状態が、予め設定された異常確定時間継続することである
ことを特徴とする請求項2に記載の可燃性ガス検出装置。 The temperature voltage abnormality determination condition is:
The state in which the difference between the first temperature voltage and the second temperature voltage is smaller than a preset abnormality determination voltage difference is that a preset abnormality determination time continues. The combustible gas detection apparatus as described.
前記第1温度電圧に対する前記第2温度電圧の比が、予め設定された異常判定電圧比よりも大きいことである
ことを特徴とする請求項1に記載の可燃性ガス検出装置。 The temperature voltage abnormality determination condition is:
The combustible gas detection device according to claim 1, wherein a ratio of the second temperature voltage to the first temperature voltage is larger than a preset abnormality determination voltage ratio.
前記第1温度電圧に対する前記第2温度電圧の比が前記異常判定電圧比よりも大きい状態が、予め設定された異常確定時間継続することである
ことを特徴とする請求項4に記載の可燃性ガス検出装置。 The temperature voltage abnormality determination condition is:
The combustibility according to claim 4, wherein a state in which a ratio of the second temperature voltage to the first temperature voltage is larger than the abnormality determination voltage ratio is continued for a preset abnormality confirmation time. Gas detection device.
前記発熱抵抗体の温度が前記第2設定温度になるように制御されている期間である第2通電制御期間において前記温度電圧出力回路から前記温度電圧を複数回取得し、前記第2通電制御期間に取得した複数個の前記温度電圧の平均値である第2温度電圧平均値を算出する第2平均値算出手段とを備え、
前記異常判断手段は、前記第1平均値算出手段が算出した前記第1温度電圧平均値を前記第1温度電圧とし、前記第2平均値算出手段が算出した前記第2温度電圧平均値を前記第2温度電圧として、前記温度電圧異常判定条件が成立したか否かを判断する
ことを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の可燃性ガス検出装置。 In the first energization control period in which the temperature of the heating resistor is controlled to become the first set temperature, the temperature voltage is acquired a plurality of times from the temperature voltage output circuit, and the first energization control period A first average value calculating means for calculating a first temperature voltage average value that is an average value of the plurality of temperature voltages acquired in
In the second energization control period in which the temperature of the heating resistor is controlled to be the second set temperature, the temperature voltage is acquired a plurality of times from the temperature voltage output circuit, and the second energization control period A second average value calculating means for calculating a second temperature voltage average value which is an average value of the plurality of temperature voltages acquired in
The abnormality determining means uses the first temperature voltage average value calculated by the first average value calculating means as the first temperature voltage, and uses the second temperature voltage average value calculated by the second average value calculating means as the first temperature voltage. The combustible gas detection device according to any one of claims 1 to 5, wherein whether or not the temperature voltage abnormality determination condition is satisfied is determined as the second temperature voltage.
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