JP6850564B2 - 電流測定回路および微粒子検出回路 - Google Patents
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Description
図1は、第1実施形態に係る微粒子検出装置10を搭載した車両50の概略構成を例示する説明図である。図示するように、実施形態の微粒子検出装置10は、センサ部に相当する微粒子センサ100と、ケーブル20と、センサ駆動部30とを含んで構成され、内燃機関40から排出される排ガスに含まれる煤などの微粒子の量を測定する。内燃機関40とは、車両50の動力源であり、本実施形態では、ディーゼルエンジンである。
・コロナ放電により直接ケース102の導電性の部位に流れる直流電流Idc、
・コロナ放電により発生した陽イオンが、そのままあるいは微粒子に付着してケース102に接することにより流れるトラップ電流Itrp 、
の総和(Idc+Itrp )とが流れる。
(A)ガードパターン200を回路基板170の表裏面に設けて、一次側の回路を囲い、囲繞していること、
(B)このガードパターン200にバッファ32の出力を接続して電位をイオン電流測定回路74のオペアンプ35の入力端子(+)の電位と等しくしていること、
(C)ボルテージフォロワの回路構成を有するバッファ32の出力を接続することでガードパターン200のインピーダンスを低くしていること
によっている。この結果、イオン電流Icを精度良く検出することができ、結果的に微粒子の検出を高精度に行なうことができる。
次に本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態の微粒子検出装置10では、センサ駆動部30の回路構成は、ガードパターンを除いて、第1実施形態と同じである。第2実施形態では、図5、図6に示すように、ガードパターン230を、第1実施形態とは異なり、センサ駆動部30の二次側の回路構成、特にノイズ源となる回路を取り囲むように設けている。即ち、第2実施形態でのガードパターン230は、絶縁トランス72の二次側、整流回路81、二次側電源回路82、コロナ電流測定回路73の一部を取り囲んでいる。そしてこのガードパターン230に、バッファ32の出力を接続している。この結果、第1実施形態とほぼ同様の作用効果を奏する。
以下、本発明の変形例について説明する。
[1]上記実施形態では、ガードパターン200,230に供給する電圧は、イオン電流測定回路74のオペアンプ35の+側の入力に付与する参照電圧と同一としたが、同一である必要はなく、若干(±20%以下)の相違があっても差し支えない。また、参照電圧は、分圧用の抵抗器R3,R4により定まる一定電圧としたが、検出するイオン電流の大きさの範囲に応じて切り替えるものとしてもよい。
14…発振部
15…増幅部
16…比較部
17…フォトカプラ
20…ケーブル
30…センサ駆動部
32,33…バッファ
35,36…オペアンプ
40…内燃機関
41…フィルタ装置
42…車両制御部
44…バッテリ
46…電源回路
50…車両
60…制御部
62…排ガス配管
71…ドライバ
72…絶縁トランス
73…コロナ電流測定回路
74…イオン電流測定回路
81…整流回路
82…二次側電源回路
83…ショート保護用抵抗
100…微粒子センサ
101…電極
102…ケース
200,230…ガードパターン
ADC1,ADC2…アナログ入力ポート
AM1…バッファ
AM2…アンプ
PGL…一次側グランド
PI1,PI2…入力ポート
PO1…出力ポート
R1…シャント抵抗器
R3〜R9…抵抗器
SGL…二次側グランド
SW1…スイッチング素子
r10…シャント抵抗器
Claims (8)
- 帯電させた微粒子の排出に基づいて生じる電流の大きさを測定する電流測定回路であって、
前記電流が変換された電圧信号を一方の入力とし、増幅のための参照電圧を他方の入力とする増幅回路と、
前記電流測定回路のうち、少なくとも前記増幅回路を含む回路部品を搭載する回路基板と、
前記増幅回路の少なくとも一部の回路または前記増幅回路にとってノイズ源となる回路のいずれか一方を、前記回路基板上で取り囲むガードパターンと、
前記ガードパターンに、前記参照電圧に対応した所与の電圧を印加する電圧部と
を備えた電流測定回路。 - 前記ノイズ源となる回路は、前記微粒子を帯電させるための高電圧を生成する高電圧生成部を含む請求項1に記載の電流測定回路。
- 請求項2に記載の電流測定回路であって、
前記高電圧生成部は、昇圧用のトランスを含み、
前記電流測定回路は、前記トランスの一次側に接続された回路と前記トランスの二次側に接続された回路とを電気的に絶縁しており、前記二次側に接続された回路には、前記トランスにより昇圧された高電圧を前記微粒子に帯電させる回路を含み、
前記増幅回路は、前記二次側に接続された回路の一部として構成された回路と、前記一次側に接続された回路の一部として構成された回路とを含む
電流測定回路。 - 前記増幅回路は、少なくとも入力部にオペアンプを用い、前記電圧信号を、前記オペアンプの一方の入力端子に入力し、前記参照電圧を前記オペアンプの他方の入力端子に入力した
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の電流測定回路。 - 前記電圧部は、前記参照電圧を生成する電圧生成部と、該電圧生成部の出力をそれぞれ入力する回路的に等価な2つのバッファと、を備え、
前記2つのバッファのうち、一方のバッファの出力を前記増幅回路の前記他方の入力としての前記参照電圧とし、前記2つのバッファのうち、他方のバッファの出力を前記ガードパターンに印加して前記所与の電圧とする
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電流測定回路。 - 気体中の微粒子を帯電させて、帯電した微粒子である帯電微粒子を生成するセンサ部と、
該センサ部からの前記帯電微粒子の排出に基づいて生じる電流を測定する電流測定回路と、
前記測定した電流の大きさに応じて、前記微粒子を検出する微粒子検出部と
を備えた微粒子検出回路であって、
前記電流測定回路は、
前記電流が変換された電圧信号を一方の入力とし、増幅のための参照電圧を他方の入力とする増幅回路と、
前記電流測定回路のうち、少なくとも前記増幅回路を含む回路部品を搭載する回路基板と、
前記増幅回路の少なくとも一部の回路または前記増幅回路にとってノイズ源となる回路のいずれか一方を、前記回路基板上で取り囲むガードパターンと、
前記ガードパターンに、前記参照電圧に対応した所与の電圧を印加する電圧部と
を備える微粒子測定回路。 - 請求項6に記載の微粒子検出回路であって、
前記センサ部において前記微粒子を帯電させるための高電圧を生成する昇圧用のトランスを含む高電圧生成部を備え、
前記電流測定回路は、前記トランスの一次側に接続された回路と前記トランスの二次側に接続された回路とを電気的に絶縁しており、前記二次側に接続された回路には、前記トランスにより昇圧された高電圧を出力して前記微粒子の帯電に用いる出力回路を含み、
前記増幅回路は、前記二次側に接続された回路の一部として構成された回路と、前記一次側に接続された回路の一部として構成された回路とを含む
微粒子検出回路。 - 請求項7記載の微粒子検出回路であって、
前記センサ部は、
前記気体が流通する測定室と、
前記測定室内または前記測定室に連通する空間に設けられたコロナ放電用電極に、前記高電圧生成部から前記高電圧を印加してコロナ放電を生じさせるコロナ放電部と、
を備え、
前記電流測定回路は、前記コロナ放電によって発生したイオンにより帯電された前記帯電微粒子のうちの前記測定室の外部に排出された当該帯電微粒子の量に応じて、前記一次側に接続された回路から、前記センサ部へと流れる電流をイオン電流として測定する
微粒子検出回路。
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JP2016164270A JP6850564B2 (ja) | 2016-08-25 | 2016-08-25 | 電流測定回路および微粒子検出回路 |
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