JP7287344B2 - gas sensor - Google Patents
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Description
本発明は、雰囲気中に含まれる検出対象ガスの濃度を測定するガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor that measures the concentration of a detection target gas contained in an atmosphere.
雰囲気中に含まれる検出対象ガスの濃度を測定するガスセンサは、経年劣化によって測定誤差が生じることが知られている。特許文献1には、経年劣化を自己診断することが可能なガスセンサが開示されている。
It is known that a gas sensor that measures the concentration of a detection target gas contained in an atmosphere causes a measurement error due to deterioration over time.
しかしながら、特許文献1に記載されたガスセンサは、雰囲気中に検出対象ガスが存在すると自己診断の結果自体に誤差が生じるため、検出対象ガスが存在しないことが保証された環境下でなければ自己診断を行うことができないという問題があった。
However, the gas sensor described in
したがって、本発明は、雰囲気中に検出対象ガスが存在する環境下においても経年劣化を自己診断することが可能なガスセンサを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a gas sensor capable of self-diagnosing deterioration over time even in an environment where a gas to be detected exists in the atmosphere.
本発明によるガスセンサは、検出対象ガスの濃度に応じて抵抗値が変化する第1乃至第4の検知素子と、第1乃至第4の検知素子を加熱するヒータと、第1乃至第4の検知素子の有効又は無効を切り替えるスイッチと、接続ノードの電位に基づいて検出対象ガスの濃度を示す出力信号を生成するとともに、ヒータ及びスイッチを制御する制御回路とを備え、第1及び第4の検知素子と第2及び第3の検知素子は互いに異なる特性を有し、第1及び第2の検知素子は、第1の電源と接続ノードの間に直列又は並列に接続され、第3及び第4の検知素子は、第2の電源と接続ノードの間に直列又は並列に接続され、制御回路は、スイッチを制御することにより、第1の期間においては第2及び第4の検知素子を有効化するとともに第1の検知素子を無効化し、第2の期間においては第1及び第3の検知素子を有効化するとともに第4の検知素子を無効化し、第3の期間においては第2及び第3の検知素子を有効化するとともに第1及び第4の検知素子を無効化し、第4の期間においては第1及び第4の検知素子を有効化することを特徴とする。 A gas sensor according to the present invention includes first to fourth sensing elements whose resistance values change according to the concentration of a gas to be detected, heaters for heating the first to fourth sensing elements, and first to fourth sensing elements. a switch for switching between enabling and disabling the element; and a control circuit for generating an output signal indicating the concentration of the gas to be detected based on the potential of the connection node and for controlling the heater and the switch; The element and the second and third sensing elements have characteristics different from each other, the first and second sensing elements are connected in series or in parallel between the first power supply and the connection node, and the third and fourth are connected in series or parallel between the second power supply and the connection node, and the control circuit enables the second and fourth sensing elements during the first time period by controlling the switches. At the same time, the first sensing element is disabled, the first and third sensing elements are enabled and the fourth sensing element is disabled during the second period, and the second and third sensing elements are disabled during the third period. is enabled, the first and fourth detection elements are disabled, and the first and fourth detection elements are enabled during the fourth period.
本発明によれば、第1及び第2の期間に検出対象ガスの濃度を測定することができるとともに、第3及び第4の期間に自己診断することができる。しかも、検出対象ガスが存在しても自己診断の結果に影響が及ばないことから、任意のタイミングで自己診断することが可能となる。 According to the present invention, the concentration of the gas to be detected can be measured during the first and second periods, and self-diagnosis can be performed during the third and fourth periods. Moreover, since the presence of the gas to be detected does not affect the results of self-diagnosis, self-diagnosis can be performed at any timing.
本発明において、第1及び第2の検知素子は第1の電源と接続ノードの間に直列に接続され、第3及び第4の検知素子は第2の電源と接続ノードの間に直列に接続され、スイッチは、第1の検知素子に並列に接続された第1のスイッチと、第4の検知素子に並列に接続された第2のスイッチとを含んでいても構わない。これによれば、第1のスイッチをオンさせることによって第1の検知素子を無効化することができ、第2のスイッチをオンさせることによって第4の検知素子を無効化することができる。 In the present invention, the first and second sensing elements are connected in series between the first power supply and the connection node, and the third and fourth sensing elements are connected in series between the second power supply and the connection node. and the switches may include a first switch connected in parallel with the first sensing element and a second switch connected in parallel with the fourth sensing element. According to this, the first sensing element can be disabled by turning on the first switch, and the fourth sensing element can be disabled by turning on the second switch.
本発明において、制御回路は、第1の期間においては第1のスイッチをオンさせることによって第1の検知素子を無効化するとともに、ヒータによって第2及び第4の検知素子をそれぞれ第1及び第2の温度に加熱し、第2の期間においては第2のスイッチをオンさせることによって第4の検知素子を無効化するとともに、ヒータによって第1及び第3の検知素子をそれぞれ第2及び第1の温度に加熱し、第3の期間においては第1及び第2のスイッチをオンさせることによって第1及び第4の検知素子を無効化するとともに、ヒータによって第2及び第3の検知素子をいずれも第1の温度に加熱し、第4の期間においては第1及び第2のスイッチをオフさせるとともに、ヒータによって第1及び第4の検知素子をいずれも第2の温度に加熱しても構わない。これによれば、自己診断が可能な熱伝導式のガスセンサを提供することが可能となる。 In the present invention, the control circuit disables the first sensing element by turning on the first switch during the first period, and turns on the second and fourth sensing elements by the heater. 2 temperature and turning on the second switch for a second period of time to disable the fourth sensing element, while the heater energizes the first and third sensing elements to the second and first respectively. and during the third period the first and second switches are turned on to disable the first and fourth sensing elements, and the heater either turns off the second or third sensing elements. may also be heated to the first temperature, the first and second switches may be turned off during the fourth period, and both the first and fourth sensing elements may be heated to the second temperature by the heater. do not have. According to this, it is possible to provide a thermal conduction type gas sensor capable of self-diagnosis.
本発明において、制御回路は、第1の期間においてはヒータによって第3の検知素子を第2の温度に加熱し、第2の期間においてはヒータによって第2の検知素子を第2の温度に加熱し、第4の期間においてはヒータによって第2及び第3の検知素子をいずれも第2の温度に加熱しても構わない。これによれば、回路構成を簡素化することが可能となる。 In the present invention, the control circuit heats the third sensing element to the second temperature by the heater during the first period, and heats the second sensing element to the second temperature by the heater during the second period. However, both the second and third sensing elements may be heated to the second temperature by the heater during the fourth period. This makes it possible to simplify the circuit configuration.
本発明において、制御回路は、第1の期間においてはヒータによって第1の検知素子を第1の温度に加熱し、第2の期間においてはヒータによって第4の検知素子を第1の温度に加熱しても構わない。これによれば、第1乃至第4の検知素子に加わる熱履歴が一致することから、経年劣化による測定誤差を減少させることが可能となる。 In the present invention, the control circuit heats the first sensing element to the first temperature by the heater during the first period, and heats the fourth sensing element to the first temperature by the heater during the second period. I don't mind. According to this, since the thermal histories applied to the first to fourth sensing elements are the same, it is possible to reduce measurement errors due to aged deterioration.
本発明において、ヒータは、それぞれ第1乃至第4の検知素子を加熱する第1乃至第4のヒータを含み、制御回路は、第1の期間においては第2、第3及び第4のヒータによって第2、第3及び第4の検知素子をそれぞれ第1、第2及び第2の温度に加熱するとともに第1のヒータによる加熱を停止し、第2の期間においては第1、第2及び第3のヒータによって第1、第2及び第3の検知素子をそれぞれ第2、第2及び第1の温度に加熱するとともに第4のヒータによる加熱を停止し、第3の期間においては第2及び第3のヒータによって第2及び第3の検知素子をいずれも第1の温度に加熱するとともに第1及び第4のヒータによる加熱を停止しても構わない。これによれば、消費電力を低減することが可能となる。 In the present invention, the heaters include first to fourth heaters that heat the first to fourth sensing elements, respectively, and the control circuit controls the heating by the second, third, and fourth heaters during the first period. The second, third, and fourth sensing elements are heated to the first, second, and second temperatures, respectively, the heating by the first heater is stopped, and in the second period, the first, second, and fourth sensing elements are No. 3 heaters heat the first, second and third sensing elements to the second, second and first temperatures, respectively, while the fourth heater stops heating, and during the third period, the second and third sensing elements are The third heater may heat both the second and third sensing elements to the first temperature, and the heating by the first and fourth heaters may be stopped. According to this, power consumption can be reduced.
本発明において、スイッチは、第2の検知素子に並列に接続された第3のスイッチと、第3の検知素子に並列に接続された第4のスイッチとをさらに含み、制御回路は、第1の期間においては第1及び第4のスイッチをオンさせることによって第1及び第3の検知素子を無効化し、第2の期間においては第2及び第3のスイッチをオンさせることによって第2及び第4の検知素子を無効化し、第4の期間においては第3及び第4のスイッチをオンさせることによって第2及び第3の検知素子を無効化しても構わない。これによれば、第1乃至第4の検知素子の抵抗値の設計が容易となる。 In the present invention, the switch further includes a third switch connected in parallel with the second sensing element and a fourth switch connected in parallel with the third sensing element, and the control circuit comprises the first During the period of , the first and third sensing elements are disabled by turning on the first and fourth switches, and during the second period of time, the second and third switches are turned on by turning on the second and third switches. 4 sensing elements may be disabled, and the second and third sensing elements may be disabled by turning on the third and fourth switches during a fourth period. This makes it easy to design the resistance values of the first to fourth sensing elements.
本発明において、ヒータは、それぞれ第1乃至第4の検知素子を加熱する第1乃至第4のヒータを含み、制御回路は、第1の期間においては第2及び第4のヒータによって第2及び第4の検知素子をそれぞれ第1及び第2の温度に加熱するとともに第1及び第3のヒータによる加熱を停止し、第2の期間においては第1及び第3のヒータによって第1及び第3の検知素子をそれぞれ第2及び第1の温度に加熱するとともに第2及び第4のヒータによる加熱を停止し、第3の期間においては第2及び第3のヒータによって第2及び第3の検知素子をいずれも第1の温度に加熱するとともに第1及び第4のヒータによる加熱を停止し、第4の期間においては第1及び第4のヒータによって第1及び第4の検知素子をいずれも第2の温度に加熱するとともに第2及び第3のヒータによる加熱を停止しても構わない。これによれば、消費電力を低減することが可能となる。 In the present invention, the heater includes first to fourth heaters that heat the first to fourth sensing elements, respectively, and the control circuit controls the second and fourth heaters to heat the second and fourth heaters during the first period. The fourth sensing element is heated to the first and second temperatures, respectively, the heating by the first and third heaters is stopped, and in the second period, the first and third heaters are heated to the first and third temperatures. are heated to the second and first temperatures, respectively, the heating by the second and fourth heaters is stopped, and in the third period, the second and third detections are performed by the second and third heaters Both the elements are heated to the first temperature, the heating by the first and fourth heaters is stopped, and in the fourth period, both the first and fourth sensing elements are heated by the first and fourth heaters. Heating by the second and third heaters may be stopped while heating to the second temperature. According to this, power consumption can be reduced.
本発明において、第2及び第3の検知素子が第1の温度に加熱されている場合における検出対象ガスに対する感度と、第1及び第4の検知素子が第2の温度に加熱されている場合における検出対象ガスに対する感度が互いに異なっていても構わない。これによれば、CO2ガスのように温度によって熱伝導率が変化するガスを検出することが可能となる。 In the present invention, the sensitivity to the detection target gas when the second and third sensing elements are heated to the first temperature and the sensitivity when the first and fourth sensing elements are heated to the second temperature may differ from each other in sensitivity to the gas to be detected. This makes it possible to detect a gas such as CO 2 gas whose thermal conductivity changes with temperature.
本発明において、第1及び第2の検知素子は第1の電源と接続ノードの間に並列に接続され、第3及び第4の検知素子は第2の電源と接続ノードの間に並列に接続され、スイッチは、第1乃至第4の検知素子に対してそれぞれ直列に接続された第1乃至第4のスイッチを含んでいても構わない。これによれば、第1乃至第4のスイッチをオフさせることによってそれぞれ第1乃至第4の検知素子を無効化することができる。 In the present invention, the first and second sensing elements are connected in parallel between the first power supply and the connection node, and the third and fourth sensing elements are connected in parallel between the second power supply and the connection node. and the switches may include first through fourth switches connected in series with the first through fourth sensing elements, respectively. According to this, the first to fourth sensing elements can be disabled by turning off the first to fourth switches.
本発明において、制御回路は、第3及び第4の期間における接続ノードの電位に基づいてエラー信号を生成しても構わない。これによれば、経年劣化の発生を報知することが可能となる。 In the present invention, the control circuit may generate an error signal based on the potential of the connection node during the third and fourth periods. According to this, it becomes possible to alert|report generation|occurrence|production of aged deterioration.
このように、本発明によれば、雰囲気中に検出対象ガスが存在する環境下においても経年劣化を自己診断することが可能なガスセンサを提供することが可能となる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide a gas sensor capable of self-diagnosing deterioration over time even in an environment in which a gas to be detected exists in the atmosphere.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。 Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態によるガスセンサ1Aの構成を示す回路図である。
<First embodiment>
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a
図1に示すように、第1の実施形態によるガスセンサ1Aは、センサ部Sと制御回路20を備えている。特に限定されるものではないが、本実施形態によるガスセンサ1Aは、雰囲気中におけるCO2ガスの濃度を検出するものである。
As shown in FIG. 1, the
センサ部Sは、検出対象ガスであるCO2ガスの濃度を検出するための熱伝導式のガスセンサであり、4つのセンサ部S1~S4を有している。センサ部S1~S4は、それぞれ検知素子であるサーミスタRd1~Rd4とこれらを加熱するヒータ抵抗Mh1~Mh4によって構成されている。図1に示すように、サーミスタRd1,Rd2は、第1の電源である電源電位Vccが供給される配線と、接続ノードNの間に直列に接続されている。サーミスタRd3,Rd4は、第2の電源である接地電位Gndが供給される配線と、接続ノードNの間に直列に接続されている。接続ノードNの電位である検出信号Vout1は、制御回路20に供給される。Rd1~Rd4は、例えば、複合金属酸化物、アモルファスシリコン、ポリシリコン、ゲルマニウムなどの負の抵抗温度係数を持つ材料からなる。
The sensor section S is a thermal conduction type gas sensor for detecting the concentration of CO 2 gas, which is the gas to be detected, and has four sensor sections S1 to S4. The sensor units S1 to S4 are respectively composed of thermistors Rd1 to Rd4 as detection elements and heater resistors Mh1 to Mh4 for heating them. As shown in FIG. 1, the thermistors Rd1 and Rd2 are connected in series between a connection node N and a wiring supplied with a power supply potential Vcc, which is a first power supply. The thermistors Rd3 and Rd4 are connected in series between a connection node N and a wiring supplied with the ground potential Gnd, which is the second power supply. A detection signal Vout1 that is the potential of the connection node N is supplied to the
ヒータ抵抗Mh1,Mh2には制御電圧Vmh1が印加され、ヒータ抵抗Mh3,Mh4には制御電圧Vmh2が印加される。制御電圧Vmh1,Vmh2は、後述するガス検知動作時及び自己診断動作時において、第1のレベル又は第2のレベルに設定される。制御電圧Vmh1,Vmh2が第1のレベルに設定されると、サーミスタRd1~Rd4はヒータ抵抗Mh1~Mh4によって第1の温度に加熱される。制御電圧Vmh1,Vmh2が第2のレベルに設定されると、サーミスタRd1~Rd4はヒータ抵抗Mh1~Mh4によって第2の温度に加熱される。第1の温度は例えば150℃であり、第2の温度は例えば300℃である。サーミスタRd2,Rd3は、150℃に加熱された場合に所定の抵抗値となるよう設計されている一方、サーミスタRd1,Rd4は、300℃に加熱された場合に所定の抵抗値となるよう設計されている。 A control voltage Vmh1 is applied to the heater resistors Mh1 and Mh2, and a control voltage Vmh2 is applied to the heater resistors Mh3 and Mh4. The control voltages Vmh1 and Vmh2 are set to the first level or the second level during gas detection operation and self-diagnosis operation, which will be described later. When control voltages Vmh1 and Vmh2 are set to a first level, thermistors Rd1-Rd4 are heated to a first temperature by heater resistors Mh1-Mh4. When control voltages Vmh1 and Vmh2 are set to the second level, thermistors Rd1-Rd4 are heated to a second temperature by heater resistors Mh1-Mh4. The first temperature is for example 150°C and the second temperature is for example 300°C. The thermistors Rd2 and Rd3 are designed to have a predetermined resistance value when heated to 150°C, while the thermistors Rd1 and Rd4 are designed to have a predetermined resistance value when heated to 300°C. ing.
サーミスタRd2,Rd3を150℃に加熱した状態で測定雰囲気中にCO2ガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタRd2,Rd3の放熱特性が変化する。かかる変化は、サーミスタRd2,R3の抵抗値の変化となって現れる。一方、サーミスタRd1,Rd4を300℃に加熱した状態で測定雰囲気中にCO2ガスが存在しても、その濃度に応じてサーミスタRd1,Rd4の放熱特性はほとんど変化しない。このため、CO2ガスの濃度によるサーミスタRd1,Rd4の抵抗値の変化はほとんど生じない。本実施形態においては、雰囲気中にCO2ガスが(ほとんど)存在しない場合、150℃に加熱されたサーミスタRd2の抵抗値と300℃に加熱されたサーミスタRd3,Rd4の合計抵抗値が一致するよう設計され、150℃に加熱されたサーミスタRd3の抵抗値と300℃に加熱されたサーミスタRd1,Rd2の合計抵抗値が一致するよう設計される。これは、サーミスタRd1,Rd4が互いに同じ特性を有し、サーミスタRd2,Rd3が互いに同じ特性を有し、サーミスタRd1,Rd4とサーミスタRd2,Rd3が互いに異なる特性を有するよう設計することにより実現できる。 If CO 2 gas exists in the measurement atmosphere while the thermistors Rd2 and Rd3 are heated to 150° C., the heat dissipation characteristics of the thermistors Rd2 and Rd3 change according to the concentration. Such changes appear as changes in the resistance values of the thermistors Rd2 and R3. On the other hand, even if CO 2 gas exists in the measurement atmosphere while the thermistors Rd1 and Rd4 are heated to 300° C., the heat dissipation characteristics of the thermistors Rd1 and Rd4 hardly change according to the concentration. Therefore, the resistance values of the thermistors Rd1 and Rd4 hardly change due to the concentration of CO 2 gas. In this embodiment, when there is (almost) no CO 2 gas in the atmosphere, the resistance value of the thermistor Rd2 heated to 150° C. and the total resistance value of the thermistors Rd3 and Rd4 heated to 300° C. It is designed so that the resistance value of the thermistor Rd3 heated to 150.degree. C. and the total resistance value of the thermistors Rd1 and Rd2 heated to 300.degree. This can be realized by designing thermistors Rd1 and Rd4 to have the same characteristics, thermistors Rd2 and Rd3 to have the same characteristics, and thermistors Rd1 and Rd4 and thermistors Rd2 and Rd3 to have different characteristics.
本実施形態によるガスセンサ1Aは、サーミスタRd1に対して並列に接続されたスイッチSw1と、サーミスタRd4に対して並列に接続されたスイッチSw4をさらに有している。スイッチSw1がオンするとサーミスタRd1は無効化され、スイッチSw4がオンするとサーミスタRd4は無効化される。言い換えれば、スイッチSw1がオンするとサーミスタRd1は検出信号Vout1のレベル変化に寄与しなくなり、スイッチSw4がオンするとサーミスタRd4は検出信号Vout1のレベル変化に寄与しなくなる。
The
制御回路20は、差動アンプ21~23、ADコンバータ(ADC)24、DAコンバータ(DAC)25、信号処理部26及び抵抗R1~R3を備えている。差動アンプ21は、検出信号Vout1とリファレンス電圧Vrefを比較し、その差を増幅する回路である。差動アンプ21のゲインは、抵抗R1~R3によって任意に調整される。差動アンプ21から出力される増幅信号Vampは、ADコンバータ24に入力される。
The
ADコンバータ24は増幅信号Vampをデジタル変換し、その値を信号処理部26に供給する。一方、DAコンバータ25は、信号処理部26から供給されるリファレンス信号をアナログ変換することによってリファレンス電圧Vrefを生成するとともに、ヒータ抵抗Mh1~Mh4に供給する制御電圧Vmh1,Vmh2を生成する役割を果たす。制御電圧Vmh1は、ボルテージフォロアである差動アンプ22を介してヒータ抵抗Mh1,Mh2に印加される。同様に、制御電圧Vmh2は、ボルテージフォロアである差動アンプ23を介してヒータ抵抗Mh3,Mh4に印加される。さらに、信号処理部26は、スイッチSw1,Sw4を制御する切り替え信号Vsw1,Vsw4を生成する。
The
図2は、本実施形態によるガスセンサ1Aの動作波形図である。
FIG. 2 is an operation waveform diagram of the
図2に示すように、本実施形態によるガスセンサ1Aの動作は、動作1~動作4を含む。動作1と動作2はガス検知動作であり、所定のインターバル(例えば1分に1回)で交互に実行される。一方、動作3と動作4は自己診断動作であり、ガス検知動作よりも長いインターバル(例えば1日に1回)で実行される。動作1~動作4を実行する期間は、いずれも1秒以下で足りる。
As shown in FIG. 2, the operation of the
動作1を実行する期間T1においては、制御電圧Vmh1,Vmh2をそれぞれ第1及び第2のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw4をそれぞれハイレベル及びローレベルに設定する。これにより、図3(a)に示すように、スイッチSw1がオン、スイッチSw4がオフすることから、サーミスタRd1が無効化され、有効化されたサーミスタRd2~Rd4が電源VccとグランドGnd間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタRd1,Rd2はヒータ抵抗Mh1,Mh2によって第1の温度(150℃)に加熱され、サーミスタRd3,Rd4はヒータ抵抗Mh3,Mh4によって第2の温度(300℃)に加熱される。
During the period T1 during which
この状態において、雰囲気中にCO2ガスが(ほとんど)存在しない場合、上述の通り、150℃に加熱されたサーミスタRd2の抵抗値と300℃に加熱されたサーミスタRd3,Rd4の合計抵抗値が一致するよう設計されていることから、検出信号Vout1はVcc/2となる。一方、環境中にCO2ガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタRd2の放熱特性が変化し、サーミスタRd2の抵抗値が変化する。これに対し、サーミスタRd4を300℃に加熱した状態で測定雰囲気中にCO2ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。これにより、CO2ガスの濃度に応じて検出信号Vout1のレベルが変化する。CO2ガスは空気よりも放熱性が低いため、CO2ガスの濃度が高いほどサーミスタRd2の温度が上昇し、その結果、サーミスタRd2の抵抗値が低下することから、検出信号Vout1のレベルは上昇する。 In this state, when there is (almost) no CO 2 gas in the atmosphere, as described above, the resistance value of the thermistor Rd2 heated to 150° C. and the total resistance value of the thermistors Rd3 and Rd4 heated to 300° C. match. Therefore, the detection signal Vout1 is Vcc/2. On the other hand, if CO 2 gas exists in the environment, the heat radiation characteristic of the thermistor Rd2 changes according to its concentration, and the resistance value of the thermistor Rd2 changes. On the other hand, even if CO 2 gas exists in the measurement atmosphere while the thermistor Rd4 is heated to 300° C., the resistance hardly changes according to its concentration. As a result, the level of the detection signal Vout1 changes according to the concentration of CO 2 gas. Since CO 2 gas has lower heat dissipation than air, the higher the concentration of CO 2 gas, the higher the temperature of the thermistor Rd2. As a result, the resistance value of the thermistor Rd2 decreases, so the level of the detection signal Vout1 increases do.
尚、150℃用に設計されたサーミスタRd3を300℃に加熱した状態で測定雰囲気中にCO2ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。しかも、サーミスタRd3を300℃に加熱した際の抵抗値は、150℃に加熱したサーミスタRd2の抵抗値や、300℃に加熱したサーミスタRd4の抵抗値よりも大幅に低い(例えば1/10程度)。このため、300℃に加熱されたサーミスタRd3は、検出信号Vout1の変化にはほとんど寄与しない。 Even if the thermistor Rd3 designed for 150° C. is heated to 300° C. and CO 2 gas is present in the measurement atmosphere, the resistance hardly changes according to its concentration. Moreover, the resistance value when the thermistor Rd3 is heated to 300° C. is significantly lower than the resistance value of the thermistor Rd2 heated to 150° C. and the resistance value of the thermistor Rd4 heated to 300° C. (for example, about 1/10). . Therefore, the thermistor Rd3 heated to 300° C. hardly contributes to the change in the detection signal Vout1.
このようにして得られた検出信号Vout1は、差動アンプ21及びADコンバータ24を介して信号処理部26に供給され、信号処理部26はこれに基づいてCO2ガスの濃度を示す出力信号OUTを生成する。
The detection signal Vout1 obtained in this manner is supplied to the
動作2を実行する期間T2においては、制御電圧Vmh1,Vmh2をそれぞれ第2及び第1のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw4をそれぞれローレベル及びハイレベルに設定する。これにより、図3(b)に示すように、スイッチSw1がオフ、スイッチSw4がオンすることから、サーミスタRd4が無効化され、有効化されたサーミスタRd1~Rd3が電源VccとグランドGnd間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタRd1,Rd2はヒータ抵抗Mh1,Mh2によって第2の温度(300℃)に加熱され、サーミスタRd3,Rd4はヒータ抵抗Mh3,Mh4によって第1の温度(150℃)に加熱される。
During the period T2 during which
この状態において、雰囲気中にCO2ガスが(ほとんど)存在しない場合、上述の通り、150℃に加熱されたサーミスタRd3の抵抗値と300℃に加熱されたサーミスタRd1,Rd2の合計抵抗値が一致するよう設計されていることから、検出信号Vout1はVcc/2となる。一方、環境中にCO2ガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタRd3の放熱特性が変化し、サーミスタRd3の抵抗値が変化する。これに対し、サーミスタRd1を300℃に加熱した状態で測定雰囲気中にCO2ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。これにより、CO2ガスの濃度に応じて検出信号Vout1のレベルが変化する。CO2ガスは空気よりも放熱性が低いため、CO2ガスの濃度が高いほどサーミスタRd3の温度が上昇し、その結果、サーミスタRd3の抵抗値が低下することから、検出信号Vout1のレベルが低下する。 In this state, when there is (almost) no CO 2 gas in the atmosphere, as described above, the resistance value of the thermistor Rd3 heated to 150° C. and the total resistance value of the thermistors Rd1 and Rd2 heated to 300° C. match. Therefore, the detection signal Vout1 is Vcc/2. On the other hand, if CO 2 gas exists in the environment, the heat radiation characteristic of the thermistor Rd3 changes according to its concentration, and the resistance value of the thermistor Rd3 changes. On the other hand, even if CO 2 gas exists in the measurement atmosphere while the thermistor Rd1 is heated to 300° C., the resistance value hardly changes according to its concentration. As a result, the level of the detection signal Vout1 changes according to the concentration of CO 2 gas. Since CO 2 gas has lower heat dissipation than air, the higher the concentration of CO 2 gas, the higher the temperature of the thermistor Rd3. As a result, the resistance value of the thermistor Rd3 decreases, and the level of the detection signal Vout1 decreases do.
尚、150℃用に設計されたサーミスタRd2を300℃に加熱した状態で測定雰囲気中にCO2ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。しかも、サーミスタRd2を300℃に加熱した際の抵抗値は、150℃に加熱したサーミスタRd3の抵抗値や、300℃に加熱したサーミスタRd1の抵抗値よりも大幅に低い(例えば1/10程度)。このため、300℃に加熱されたサーミスタRd2は、検出信号Vout1の変化にはほとんど寄与しない。 Even if the thermistor Rd2 designed for 150° C. is heated to 300° C. and CO 2 gas is present in the measurement atmosphere, the resistance hardly changes according to its concentration. Moreover, the resistance value when the thermistor Rd2 is heated to 300° C. is significantly lower than the resistance value of the thermistor Rd3 heated to 150° C. and the resistance value of the thermistor Rd1 heated to 300° C. (for example, about 1/10). . Therefore, the thermistor Rd2 heated to 300° C. hardly contributes to the change in the detection signal Vout1.
このようにして得られた検出信号Vout1は、差動アンプ21及びADコンバータ24を介して信号処理部26に供給され、信号処理部26はこれに基づいてCO2ガスの濃度を示す出力信号OUTを生成する。動作2における検出信号Vout1の変化は、動作1における検出信号Vout1の変化とは逆方向となるため、信号処理部26はこれを考慮して出力信号OUTを算出する。
The detection signal Vout1 obtained in this manner is supplied to the
このように、本実施形態によるガスセンサ1Aにおいては、ガス検知動作において動作1と動作2を交互に実行していることから、サーミスタRd1~Rd4に加わる熱履歴が一致する。これにより、経年劣化による測定誤差を減少させることが可能となる。
As described above, in the
動作3を実行する期間T3においては、制御電圧Vmh1,Vmh2をいずれも第1のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw4をいずれもハイレベルに設定する。これにより、図4(a)に示すように、スイッチSw1,Sw4がいずれもオンすることから、サーミスタRd1,Rd4が無効化され、有効化されたサーミスタRd2,Rd3が電源VccとグランドGnd間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタRd1,Rd2はヒータ抵抗Mh1,Mh2によって第1の温度(150℃)に加熱され、サーミスタRd3,Rd4はヒータ抵抗Mh3,Mh4によって第1の温度(150℃)に加熱される。 During the period T3 in which operation 3 is performed, both the control voltages Vmh1 and Vmh2 are set to the first level, and the switching signals Vsw1 and Vsw4 are both set to high level. As a result, as shown in FIG. 4A, the switches Sw1 and Sw4 are both turned on, so that the thermistors Rd1 and Rd4 are disabled, and the enabled thermistors Rd2 and Rd3 are connected between the power supply Vcc and the ground Gnd. They are connected in series. Thermistors Rd1 and Rd2 are heated to a first temperature (150° C.) by heater resistors Mh1 and Mh2, and thermistors Rd3 and Rd4 are heated to a first temperature (150° C.) by heater resistors Mh3 and Mh4.
上述の通り、150℃に加熱されたサーミスタRd2,Rd3は、CO2ガスが存在すると、その濃度に応じて抵抗値が変化するが、サーミスタRd2,Rd3に特性差が生じていない限り、抵抗値の変化はサーミスタRd2,Rd3に対して等しく生じる。このため、サーミスタRd2,Rd3に特性差が生じていない限り、環境中におけるCO2ガスの濃度にかかわらず検出信号Vout1はVcc/2レベルに維持される。 As described above, the resistance of the thermistors Rd2 and Rd3 heated to 150° C. changes depending on the concentration of CO 2 gas. changes occur equally for thermistors Rd2 and Rd3. Therefore, as long as there is no characteristic difference between thermistors Rd2 and Rd3, the detection signal Vout1 is maintained at the Vcc/2 level regardless of the concentration of CO 2 gas in the environment.
このようにして得られた検出信号Vout1は、差動アンプ21及びADコンバータ24を介して信号処理部26に供給され、信号処理部26はこれに基づいてサーミスタRd2,Rd3に特性差が生じているか否かを判定する。
The detection signal Vout1 thus obtained is supplied to the
動作4を実行する期間T4においては、制御電圧Vmh1,Vmh2をいずれも第2のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw4をいずれもローレベルに設定する。これにより、図4(b)に示すように、スイッチSw1,Sw4がいずれもオフすることから、サーミスタRd1~Rd4が全て有効化される。また、サーミスタRd1,Rd2はヒータ抵抗Mh1,Mh2によって第2の温度(300℃)に加熱され、サーミスタRd3,Rd4はヒータ抵抗Mh3,Mh4によって第2の温度(300℃)に加熱される。
During period T4 in which
上述の通り、300℃に加熱されたサーミスタRd1,Rd4は、CO2ガスが存在しても抵抗値がほとんど変化しないため、サーミスタRd1,Rd4に特性差が生じていない限り、検出信号Vout1はVcc/2レベルとなる。尚、150℃用に設計されたサーミスタRd2,Rd3を300℃に加熱した状態で測定雰囲気中にCO2ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。しかも、サーミスタRd2,Rd3を300℃に加熱した際の抵抗値は、300℃に加熱したサーミスタRd1,Rd4の抵抗値よりも大幅に低い(例えば1/10程度)。このため、300℃に加熱されたサーミスタRd2,Rd3は、検出信号Vout1の変化にはほとんど寄与しない。 As described above, the resistance values of the thermistors Rd1 and Rd4 heated to 300° C. hardly change even in the presence of CO 2 gas. /2 level. When the thermistors Rd2 and Rd3 designed for 150° C. are heated to 300° C., even if CO 2 gas exists in the measurement atmosphere, the resistance hardly changes according to its concentration. Moreover, the resistance values when the thermistors Rd2 and Rd3 are heated to 300.degree. C. are significantly lower than the resistance values of the thermistors Rd1 and Rd4 heated to 300.degree. Therefore, thermistors Rd2 and Rd3 heated to 300° C. hardly contribute to the change in the detection signal Vout1.
このようにして得られた検出信号Vout1は、差動アンプ21及びADコンバータ24を介して信号処理部26に供給され、信号処理部26はこれに基づいてサーミスタRd1,Rd4に特性差が生じているか否かを判定する。
The detection signal Vout1 thus obtained is supplied to the
そして、信号処理部26は、自己診断動作である動作3,4において検出信号Vout1がVcc/2レベルからのオフセット量が所定値を超えている場合、エラー信号ERRを発生させる。これにより、ガスセンサ1Aの使用者又は管理者は、経年劣化によってガスセンサ1Aに測定誤差が生じていることを知覚することができる。エラー信号ERRが発生した場合、例えばガスセンサ1Aの交換が行われる。
In
図5~図8は具体的な検出信号Vout1の変化を示す波形図であり、図5はサーミスタRd1~Rd4が正常な場合を示し、図6~図8はサーミスタRd3,Rd4の抵抗値又はB定数が正常値から変化した場合を示している。図5~図8において、破線はCO2ガスが存在しない状態を示しており、実線はCO2ガスが存在する状態を示している。また、電源Vccは3Vに設定されている。 5 to 8 are waveform diagrams specifically showing changes in the detection signal Vout1, FIG. 5 shows the case where thermistors Rd1 to Rd4 are normal, and FIGS. It shows the case where the constant changes from the normal value. 5 to 8, dashed lines indicate the absence of CO 2 gas, and solid lines indicate the presence of CO 2 gas. Also, the power supply Vcc is set to 3V.
図5に示すように、サーミスタRd1~Rd4が正常な場合、CO2ガスが存在しない状態においては動作1~4の全てにおいて検出信号Vout1は1.5Vとなる。また、CO2ガスが存在する状態においては、動作1における検出信号Vout1の変化方向と動作2における検出信号Vout1の変化方向が互いに逆となり、動作3,4における検出信号Vout1は1.5Vとなる。
As shown in FIG. 5, when the thermistors Rd1 to Rd4 are normal, the detection signal Vout1 is 1.5 V in all of
これに対し、サーミスタRd3,Rd4の抵抗値が正常値から増加した場合、図6に示すように、中心レベルがオフセットする(図6に示す例では約1.57V)が、動作3における検出信号Vout1のレベルと動作4における検出信号Vout1のレベルは一致する。また、サーミスタRd3,Rd4のB定数が正常値から減少した場合、図7に示すように、中心レベルは1.5Vに保たれるものの、動作1,2における検出信号Vout1の変化方向が同方向となり、動作3,4における検出信号Vout1にレベル差が生じる。さらに、サーミスタRd3,Rd4の抵抗値が正常値から増加し、且つ、B定数が正常値から減少した場合、図8に示すように、中心レベルがオフセットする(図8に示す例では約1.54V)とともに、動作1,2における検出信号Vout1の変化方向が同方向となり、動作3,4における検出信号Vout1にレベル差が生じる。
On the other hand, when the resistance values of thermistors Rd3 and Rd4 increase from their normal values, as shown in FIG. The level of Vout1 and the level of the detection signal Vout1 in
したがって、信号処理部26は、動作3,4における検出信号Vout1に所定値を超えるオフセットが生じたり、動作3における検出信号Vout1のレベルと動作4における検出信号Vout1のレベルに所定値を超える差が生じたりした場合、エラー信号ERRを発生させればよい。
Therefore, in the
以上説明したように、本実施形態によるガスセンサ1Aによれば、検出対象ガスが存在する環境下においても自己診断動作を行うことが可能となる。しかも、サーミスタRd1~Rd4に加わる熱履歴に差が生じないことから、経年劣化による測定誤差も低減する。
As described above, according to the
<第2の実施形態>
図9は、本発明の第2の実施形態によるガスセンサ1Bの構成を示す回路図である。
<Second embodiment>
FIG. 9 is a circuit diagram showing the configuration of a
図9に示すように、第2の実施形態によるガスセンサ1Bは、サーミスタRd2に対して並列に接続されたスイッチSw2と、サーミスタRd3に対して並列に接続されたスイッチSw3が追加され、信号処理部26から出力される切り替え信号Vsw2,Vsw3によってスイッチSw2,Sw3のオンオフが制御される点において、第1の実施形態によるガスセンサ1Aと相違する。その他の基本的な構成は第1の実施形態によるガスセンサ1Aと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 9, the
本実施形態においては、雰囲気中にCO2ガスが(ほとんど)存在しない場合、150℃に加熱されたサーミスタRd2の抵抗値と300℃に加熱されたサーミスタRd4の抵抗値が一致するよう設計され、150℃に加熱されたサーミスタRd3の抵抗値と300℃に加熱されたサーミスタRd1の抵抗値が一致するよう設計される。これは、サーミスタRd1,Rd4が互いに同じ特性を有し、サーミスタRd2,Rd3が互いに同じ特性を有し、サーミスタRd1,Rd4とサーミスタRd2,Rd3が互いに異なる特性を有するよう設計することにより実現できる。 In this embodiment, when there is (almost) no CO 2 gas in the atmosphere, the resistance value of the thermistor Rd2 heated to 150° C. is designed to match the resistance value of the thermistor Rd4 heated to 300° C. It is designed so that the resistance value of the thermistor Rd3 heated to 150.degree. C. and the resistance value of the thermistor Rd1 heated to 300.degree. This can be realized by designing thermistors Rd1 and Rd4 to have the same characteristics, thermistors Rd2 and Rd3 to have the same characteristics, and thermistors Rd1 and Rd4 and thermistors Rd2 and Rd3 to have different characteristics.
図10は、本実施形態によるガスセンサ1Bの動作波形図である。
FIG. 10 is an operation waveform diagram of the
図10に示すように、本実施形態によるガスセンサ1Bにおいても、ガス検知動作である動作1と動作2が交互に実行されるとともに、所定のタイミングで自己診断動作である動作3,4が実行される。
As shown in FIG. 10, in the
動作1を実行する期間T1においては、制御電圧Vmh1,Vmh2をそれぞれ第1及び第2のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw3をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw2,Vsw4をローレベルに設定する。これにより、図11(a)に示すように、スイッチSw1,Sw3がオン、スイッチSw2,Sw4がオフすることから、サーミスタRd1,Rd3が無効化され、有効化されたサーミスタRd2,Rd4が電源VccとグランドGnd間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタRd1,Rd2はヒータ抵抗Mh1,Mh2によって第1の温度(150℃)に加熱され、サーミスタRd3,Rd4はヒータ抵抗Mh3,Mh4によって第2の温度(300℃)に加熱される。
During the period T1 during which
この状態において、雰囲気中にCO2ガスが(ほとんど)存在しない場合、上述の通り、150℃に加熱されたサーミスタRd2の抵抗値と300℃に加熱されたサーミスタRd4の抵抗値が一致するよう設計されていることから、検出信号Vout1はVcc/2となる。一方、環境中にCO2ガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタRd2の放熱特性が変化し、サーミスタRd2の抵抗値が変化する。これに対し、サーミスタRd4を300℃に加熱した状態で測定雰囲気中にCO2ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。これにより、CO2ガスの濃度が高いほど検出信号Vout1のレベルが高くなる。 In this state, when there is (almost) no CO 2 gas in the atmosphere, as described above, the resistance value of the thermistor Rd2 heated to 150° C. and the resistance value of the thermistor Rd4 heated to 300° C. are designed to match. Therefore, the detection signal Vout1 becomes Vcc/2. On the other hand, if CO 2 gas exists in the environment, the heat radiation characteristic of the thermistor Rd2 changes according to its concentration, and the resistance value of the thermistor Rd2 changes. On the other hand, even if CO 2 gas exists in the measurement atmosphere while the thermistor Rd4 is heated to 300° C., the resistance hardly changes according to its concentration. As a result, the higher the concentration of CO 2 gas, the higher the level of the detection signal Vout1.
動作2を実行する期間T2においては、制御電圧Vmh1,Vmh2をそれぞれ第2及び第1のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw2,Vsw4をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw1,Vsw3をローレベルに設定する。これにより、図11(b)に示すように、スイッチSw2,Sw4がオン、スイッチSw1,Sw3がオフすることから、サーミスタRd2,Rd4が無効化され、有効化されたサーミスタRd1,Rd3が電源VccとグランドGnd間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタRd1,Rd2はヒータ抵抗Mh1,Mh2によって第2の温度(300℃)に加熱され、サーミスタRd3,Rd4はヒータ抵抗Mh3,Mh4によって第1の温度(150℃)に加熱される。
During the period T2 during which
この状態において、雰囲気中にCO2ガスが(ほとんど)存在しない場合、上述の通り、150℃に加熱されたサーミスタRd3の抵抗値と300℃に加熱されたサーミスタRd1の抵抗値が一致するよう設計されていることから、検出信号Vout1はVcc/2となる。一方、環境中にCO2ガスが存在すると、その濃度に応じてサーミスタRd3の放熱特性が変化し、サーミスタRd3の抵抗値が変化する。これに対し、サーミスタRd1を300℃に加熱した状態で測定雰囲気中にCO2ガスが存在しても、その濃度に応じた抵抗値の変化はほとんど生じない。これにより、CO2ガスの濃度が高いほど検出信号Vout1のレベルが低くなる。 In this state, when there is (almost) no CO 2 gas in the atmosphere, as described above, the resistance value of the thermistor Rd3 heated to 150° C. and the resistance value of the thermistor Rd1 heated to 300° C. are designed to match. Therefore, the detection signal Vout1 becomes Vcc/2. On the other hand, if CO 2 gas exists in the environment, the heat radiation characteristic of the thermistor Rd3 changes according to its concentration, and the resistance value of the thermistor Rd3 changes. On the other hand, even if CO 2 gas exists in the measurement atmosphere while the thermistor Rd1 is heated to 300° C., the resistance value hardly changes according to its concentration. As a result, the higher the concentration of CO 2 gas, the lower the level of the detection signal Vout1.
動作3を実行する期間T3においては、制御電圧Vmh1,Vmh2をいずれも第1のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw4をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw2,Vsw3をローレベルに設定する。これにより、図12(a)に示すように、スイッチSw1,Sw4がオン、スイッチSw2,Sw3がオフすることから、サーミスタRd1,Rd4が無効化され、有効化されたサーミスタRd2,Rd3が電源VccとグランドGnd間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタRd1,Rd2はヒータ抵抗Mh1,Mh2によって第1の温度(150℃)に加熱され、サーミスタRd3,Rd4はヒータ抵抗Mh3,Mh4によって第1の温度(150℃)に加熱される。 In the period T3 during which operation 3 is performed, both the control voltages Vmh1 and Vmh2 are set to the first level, the switching signals Vsw1 and Vsw4 are set to high level, and the switching signals Vsw2 and Vsw3 are set to low level. . As a result, the switches Sw1 and Sw4 are turned on and the switches Sw2 and Sw3 are turned off as shown in FIG. and the ground Gnd. Thermistors Rd1 and Rd2 are heated to a first temperature (150° C.) by heater resistors Mh1 and Mh2, and thermistors Rd3 and Rd4 are heated to a first temperature (150° C.) by heater resistors Mh3 and Mh4.
動作4を実行する期間T4においては、制御電圧Vmh1,Vmh2をいずれも第2のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw2,Vsw3をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw1,Vsw4をローレベルに設定する。これにより、図12(b)に示すように、スイッチSw2,Sw3がオン、スイッチSw1,Sw4がオフすることから、サーミスタRd2,Rd3が無効化され、有効化されたサーミスタRd1,Rd4が電源VccとグランドGnd間に直列に接続された状態となる。また、サーミスタRd1,Rd2はヒータ抵抗Mh1,Mh2によって第2の温度(300℃)に加熱され、サーミスタRd3,Rd4はヒータ抵抗Mh3,Mh4によって第2の温度(300℃)に加熱される。
In the period T4 during which
このように、本実施形態によるガスセンサ1Bは、スイッチSw2,Sw3が追加されていることから、動作1~4のいずれにおいても2つのサーミスタを有効化し、2つのサーミスタを無効化することができる。これにより、第1の実施形態によるガスセンサ1Aの効果に加え、サーミスタRd1~Rd4の抵抗値の設計が容易となる。また、本実施形態によるガスセンサ1Bにおいては、サーミスタRd1,Rd2の接続位置を逆にしたり、サーミスタRd3,Rd4の接続位置を逆にしたりすることも可能であり、設計自由度が高められる。
Thus, since the
<第3の実施形態>
図13は、本発明の第3の実施形態によるガスセンサ1Cの構成を示す回路図である。
<Third Embodiment>
FIG. 13 is a circuit diagram showing the configuration of a
図13に示すように、第3の実施形態によるガスセンサ1Cは、サーミスタRd1,Rd2の接続位置が逆であるとともに、サーミスタRd3,Rd4の接続位置が逆である点において、第1の実施形態によるガスセンサ1Aと相違する。その他の基本的な構成は第1の実施形態によるガスセンサ1Aと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 13, in the
本実施形態が例示するように、スイッチが2個であってもサーミスタRd1,Rd2の接続位置やサーミスタRd3,Rd4の接続位置は入れ替え可能である。 As illustrated in this embodiment, even if there are two switches, the connection positions of thermistors Rd1 and Rd2 and the connection positions of thermistors Rd3 and Rd4 can be exchanged.
<第4の実施形態>
図14は、本発明の第4の実施形態によるガスセンサ2Aの構成を示す回路図である。
<Fourth Embodiment>
FIG. 14 is a circuit diagram showing the configuration of a
図14に示すように、第4の実施形態によるガスセンサ2Aは、ヒータ抵抗Mh1,Mh2がヒータ抵抗Mh5に置き換えられ、ヒータ抵抗Mh3,Mh4がヒータ抵抗Mh6に置き換えられている点において、第1の実施形態によるガスセンサ1Aと相違する。その他の基本的な構成は第1の実施形態によるガスセンサ1Aと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 14, in the
ヒータ抵抗Mh5はサーミスタRd1,Rd2に対して共通に割り当てられており、制御電圧Vmh1が印加される。ヒータ抵抗Mh6はサーミスタRd3,Rd4に対して共通に割り当てられており、制御電圧Vmh2が印加される。 Heater resistor Mh5 is commonly assigned to thermistors Rd1 and Rd2, and is applied with control voltage Vmh1. Heater resistor Mh6 is commonly assigned to thermistors Rd3 and Rd4, and is applied with control voltage Vmh2.
<第5の実施形態>
図15は、本発明の第5の実施形態によるガスセンサ2Bの構成を示す回路図である。
<Fifth Embodiment>
FIG. 15 is a circuit diagram showing the configuration of a
図15に示すように、第5の実施形態によるガスセンサ2Bは、ヒータ抵抗Mh1,Mh2がヒータ抵抗Mh5に置き換えられ、ヒータ抵抗Mh3,Mh4がヒータ抵抗Mh6に置き換えられている点において、第2の実施形態によるガスセンサ1Bと相違する。その他の基本的な構成は第2の実施形態によるガスセンサ1Bと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 15, the
ヒータ抵抗Mh5はサーミスタRd1,Rd2に対して共通に割り当てられており、制御電圧Vmh1が印加される。ヒータ抵抗Mh6はサーミスタRd3,Rd4に対して共通に割り当てられており、制御電圧Vmh2が印加される。 Heater resistor Mh5 is commonly assigned to thermistors Rd1 and Rd2, and is applied with control voltage Vmh1. Heater resistor Mh6 is commonly assigned to thermistors Rd3 and Rd4, and is applied with control voltage Vmh2.
第4及び第5の実施形態が例示するように、サーミスタRd1,Rd2やサーミスタRd3,Rd4に対しては、共通のヒータ抵抗を割り当てても構わない。 As illustrated in the fourth and fifth embodiments, a common heater resistance may be assigned to thermistors Rd1 and Rd2 and thermistors Rd3 and Rd4.
<第6の実施形態>
図16は、本発明の第6の実施形態によるガスセンサ3Aの構成を示す回路図である。
<Sixth embodiment>
FIG. 16 is a circuit diagram showing the configuration of a
図16に示すように、第6の実施形態によるガスセンサ3Aにおいては、制御回路20にボルテージフォロアである差動アンプ27,28が追加されている。DAコンバータ25からは、差動アンプ22,23,27,28に対してそれぞれ制御電圧Vmh1~Vmh4が供給され、制御電圧Vmh1~Vmh4はそれぞれ差動アンプ22,23,27,28を介してヒータ抵抗Mh1~Mh4に印加される。その他の基本的な構成は第1の実施形態によるガスセンサ1Aと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 16, in the
図17は、本実施形態によるガスセンサ3Aの動作波形図である。
FIG. 17 is an operation waveform diagram of the
図17に示すように、本実施形態によるガスセンサ3Aにおいても、ガス検知動作である動作1と動作2が交互に実行されるとともに、所定のタイミングで自己診断動作である動作3,4が実行される。
As shown in FIG. 17, in the
動作1を実行する期間T1においては、制御電圧Vmh2,Vmh3,Vmh4をそれぞれ第1、第2及び第2のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw4をローレベルに設定する。制御電圧Vmh1についてはグランドGndレベルとする。これにより、サーミスタRd2はヒータ抵抗Mh2によって第1の温度(150℃)に加熱され、サーミスタRd3,Rd4はヒータ抵抗Mh3,Mh4によって第2の温度(300℃)に加熱される。一方、サーミスタRd1については、ヒータ抵抗Mh1による加熱が停止される。
In the period T1 during which
動作2を実行する期間T2においては、制御電圧Vmh1,Vmh2,Vmh3をそれぞれ第2、第2及び第1のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw4をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw1をローレベルに設定する。制御電圧Vmh4についてはグランドGndレベルとする。これにより、サーミスタRd3はヒータ抵抗Mh3によって第1の温度(150℃)に加熱され、サーミスタRd1,Rd2はヒータ抵抗Mh1,Mh2によって第2の温度(300℃)に加熱される。一方、サーミスタRd4については、ヒータ抵抗Mh4による加熱が停止される。
In the period T2 during which
動作3を実行する期間T3においては、制御電圧Vmh2,Vmh3をいずれも第1のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw4をハイレベルに設定する。これにより、サーミスタRd2,Rd3はヒータ抵抗Mh2,Mh3によって第1の温度(150℃)に加熱される。サーミスタRd1,Rd4については、ヒータ抵抗Mh1,Mh4による加熱が停止される。 In the period T3 in which the operation 3 is performed, both the control voltages Vmh2 and Vmh3 are set to the first level, and the switching signals Vsw1 and Vsw4 are set to high level. As a result, thermistors Rd2 and Rd3 are heated to a first temperature (150° C.) by heater resistors Mh2 and Mh3. Heating by heater resistors Mh1 and Mh4 is stopped for thermistors Rd1 and Rd4.
動作4を実行する期間T4においては、制御電圧Vmh1~Vmh4をいずれも第2のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw4をローレベルに設定する。これにより、サーミスタRd1~Rd4はヒータ抵抗Mh1~Mh4によって第2の温度(300℃)に加熱される。
During the period T4 in which
このように、本実施形態によるガスセンサ3Aは、ヒータ抵抗Mh1~Mh4をそれぞれ独立して制御していることから、無効化されたサーミスタRd1,Rd4の加熱を停止することができる。これにより、第1の実施形態によるガスセンサ1Aと比べて、消費電力を削減することが可能となる。
As described above, the
<第7の実施形態>
図18は、本発明の第8の実施形態によるガスセンサ3Bの構成を示す回路図である。
<Seventh embodiment>
FIG. 18 is a circuit diagram showing the configuration of a
図18に示すように、第7の実施形態によるガスセンサ3Bは、第6の実施形態によるガスセンサ3Aと同様、制御回路20にボルテージフォロアである差動アンプ27,28が追加されている。その他の基本的な構成は第2の実施形態によるガスセンサ1B又は第6の実施形態によるガスセンサ3Aと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 18, in the
図19は、本実施形態によるガスセンサ3Bの動作波形図である。
FIG. 19 is an operation waveform diagram of the
図19に示すように、本実施形態によるガスセンサ3Bにおいても、ガス検知動作である動作1と動作2が交互に実行されるとともに、所定のタイミングで自己診断動作である動作3,4が実行される。
As shown in FIG. 19, in the
動作1を実行する期間T1においては、制御電圧Vmh2,Vmh4をそれぞれ第1及び第2のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw3をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw2,Vsw4をローレベルに設定する。制御電圧Vmh1,Vmh3についてはグランドGndレベルとする。これにより、サーミスタRd2はヒータ抵抗Mh2によって第1の温度(150℃)に加熱され、サーミスタRd4はヒータ抵抗Mh4によって第2の温度(300℃)に加熱される。一方、サーミスタRd1,Rd3については、ヒータ抵抗Mh1,Mh3による加熱が停止される。
During the period T1 during which
動作2を実行する期間T2においては、制御電圧Vmh1,Vmh3をそれぞれ第2及び第1のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw2,Vsw4をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw1,Vsw3をローレベルに設定する。制御電圧Vmh2,Vmh4についてはグランドGndレベルとする。これにより、サーミスタRd3はヒータ抵抗Mh3によって第1の温度(150℃)に加熱され、サーミスタRd1はヒータ抵抗Mh1によって第2の温度(300℃)に加熱される。一方、サーミスタRd2,Rd4については、ヒータ抵抗Mh2,Mh4による加熱が停止される。
During the period T2 during which
動作3を実行する期間T3においては、制御電圧Vmh2,Vmh3をいずれも第1のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw4をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw2,Vsw3をローレベルに設定する。これにより、サーミスタRd2,Rd3はヒータ抵抗Mh2,Mh3によって第1の温度(150℃)に加熱される。サーミスタRd1,Rd4については、ヒータ抵抗Mh1,Mh4による加熱が停止される。 In the period T3 during which operation 3 is performed, both the control voltages Vmh2 and Vmh3 are set to the first level, the switching signals Vsw1 and Vsw4 are set to high level, and the switching signals Vsw2 and Vsw3 are set to low level. . As a result, thermistors Rd2 and Rd3 are heated to a first temperature (150° C.) by heater resistors Mh2 and Mh3. Heating by heater resistors Mh1 and Mh4 is stopped for thermistors Rd1 and Rd4.
動作4を実行する期間T4においては、制御電圧Vmh1,Vmh4をいずれも第2のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw2,Vsw3をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw1,Vsw4をローレベルに設定する。これにより、サーミスタRd1,Rd4はヒータ抵抗Mh1,Mh4によって第2の温度(300℃)に加熱される。サーミスタRd2,Rd3については、ヒータ抵抗Mh2,Mh3による加熱が停止される。
In the period T4 during which
このように、本実施形態によるガスセンサ3Bは、ヒータ抵抗Mh1~Mh4をそれぞれ独立して制御していることから、無効化されたサーミスタRd1~Rd4の加熱を停止することができる。これにより、第6の実施形態によるガスセンサ3Aよりもさらに消費電力を削減することが可能となる。
As described above, the
<第8の実施形態>
図20は、本発明の第8の実施形態によるガスセンサ4の構成を示す回路図である。
<Eighth embodiment>
FIG. 20 is a circuit diagram showing the configuration of the
図20に示すように、第8の実施形態によるガスセンサ4は、第1の電源である電源Vccと接続ノードNの間にサーミスタRd1,Rd2が並列に接続され、第2の電源であるグランドGndと接続ノードNの間にサーミスタRd3,Rd4が並列に接続されているとともに、スイッチSw1~Sw4がサーミスタRd1~Rd4に対して直列に接続されている点において、第7の実施形態によるガスセンサ3Bと相違する。その他の基本的な構成は第7の実施形態によるガスセンサ3Bと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 20, in the
本実施形態においては、サーミスタRd1~Rd4を有効化する場合には対応するスイッチSw1~Sw4をオンさせ、サーミスタRd1~Rd4を無効化する場合には対応するスイッチSw1~Sw4をオフさせる。 In this embodiment, when thermistors Rd1 to Rd4 are to be enabled, the corresponding switches Sw1 to Sw4 are turned on, and when the thermistors Rd1 to Rd4 are to be disabled, the corresponding switches Sw1 to Sw4 are turned off.
図21は、本実施形態によるガスセンサ4の動作波形図である。
FIG. 21 is an operation waveform diagram of the
図21に示すように、本実施形態によるガスセンサ4においても、ガス検知動作である動作1と動作2が交互に実行されるとともに、所定のタイミングで自己診断動作である動作3,4が実行される。
As shown in FIG. 21, in the
動作1を実行する期間T1においては、制御電圧Vmh2,Vmh4をそれぞれ第1及び第2のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw2,Vsw4をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw1,Vsw3をローレベルに設定する。制御電圧Vmh1,Vmh3についてはグランドGndレベルとする。これにより、サーミスタRd2はヒータ抵抗Mh2によって第1の温度(150℃)に加熱され、サーミスタRd4はヒータ抵抗Mh4によって第2の温度(300℃)に加熱される。一方、サーミスタRd1,Rd3については、ヒータ抵抗Mh1,Mh3による加熱が停止される。また、スイッチSw2,Sw4がオンし、スイッチSw1,Sw3がオフすることから、サーミスタRd1,Rd3は接続ノードNから切り離される。
In the period T1 during which
動作2を実行する期間T2においては、制御電圧Vmh1,Vmh3をそれぞれ第2及び第1のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw3をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw2,Vsw4をローレベルに設定する。制御電圧Vmh2,Vmh4についてはグランドGndレベルとする。これにより、サーミスタRd3はヒータ抵抗Mh3によって第1の温度(150℃)に加熱され、サーミスタRd1はヒータ抵抗Mh1によって第2の温度(300℃)に加熱される。一方、サーミスタRd2,Rd4については、ヒータ抵抗Mh2,Mh4による加熱が停止される。また、スイッチSw1,Sw3がオンし、スイッチSw2,Sw4がオフすることから、サーミスタRd2,Rd4は接続ノードNから切り離される。
During the period T2 during which
動作3を実行する期間T3においては、制御電圧Vmh2,Vmh3をいずれも第1のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw2,Vsw3をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw1,Vsw4をローレベルに設定する。これにより、サーミスタRd2,Rd3はヒータ抵抗Mh2,Mh3によって第1の温度(150℃)に加熱される。サーミスタRd1,Rd4については、ヒータ抵抗Mh1,Mh4による加熱が停止される。また、スイッチSw2,Sw3がオンし、スイッチSw1,Sw4がオフすることから、サーミスタRd1,Rd4は接続ノードNから切り離される。 In the period T3 during which operation 3 is performed, both the control voltages Vmh2 and Vmh3 are set to the first level, the switching signals Vsw2 and Vsw3 are set to high level, and the switching signals Vsw1 and Vsw4 are set to low level. . As a result, thermistors Rd2 and Rd3 are heated to a first temperature (150° C.) by heater resistors Mh2 and Mh3. Heating by heater resistors Mh1 and Mh4 is stopped for thermistors Rd1 and Rd4. Also, the thermistors Rd1 and Rd4 are disconnected from the connection node N because the switches Sw2 and Sw3 are turned on and the switches Sw1 and Sw4 are turned off.
動作4を実行する期間T4においては、制御電圧Vmh1,Vmh4をいずれも第2のレベルに設定するとともに、切り替え信号Vsw1,Vsw4をハイレベルに設定し、切り替え信号Vsw2,Vsw3をローレベルに設定する。これにより、サーミスタRd1,Rd4はヒータ抵抗Mh1,Mh4によって第2の温度(300℃)に加熱される。サーミスタRd2,Rd3については、ヒータ抵抗Mh2,Mh3による加熱が停止される。また、スイッチSw1,Sw4がオンし、スイッチSw2,Sw3がオフすることから、サーミスタRd2,Rd3は接続ノードNから切り離される。
In the period T4 during which
本実施形態が例示するように、サーミスタRd1,Rd2は電源Vccと接続ノードNの間に並列接続しても構わないし、サーミスタRd3,Rd4はグランドGndと接続ノードNの間に並列接続しても構わない。尚、サーミスタとスイッチの接続位置は図20とは逆であっても構わない。 As illustrated in this embodiment, thermistors Rd1 and Rd2 may be connected in parallel between the power supply Vcc and the connection node N, and the thermistors Rd3 and Rd4 may be connected in parallel between the ground Gnd and the connection node N. I do not care. Incidentally, the connecting positions of the thermistor and the switch may be reversed from those in FIG.
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Needless to say, it is included within the scope.
例えば、上記各実施形態では、ガス検知動作において動作1と動作2を交互に行っているが、本発明においてこの点は必須ではなく、動作1を複数回実行した後、動作2を複数回実行しても構わない。
For example, in each of the above-described embodiments, the gas detection operation alternately performs the
また、上記各実施形態においては、雰囲気中におけるCO2ガスの濃度を検出するガスセンサを例に説明したが、本発明において検出対象ガスがこれに限定されるものではない。また、本発明の対象が熱伝導式のガスセンサに限定されるものではなく、接触燃焼式など他の方式のガスセンサに応用することも可能である。 Further, in each of the above embodiments, the gas sensor for detecting the concentration of CO 2 gas in the atmosphere was described as an example, but the gas to be detected in the present invention is not limited to this. Further, the object of the present invention is not limited to the heat conduction type gas sensor, but can be applied to other types of gas sensors such as a catalytic combustion type gas sensor.
1A~1C,2A,2B,3A,3B,4 ガスセンサ
20 制御回路
21~23,27,28 差動アンプ
24 ADコンバータ
25 DAコンバータ
26 信号処理部
Mh1~Mh6 ヒータ抵抗
N 接続ノード
R1~R3 抵抗
Rd1~Rd4 サーミスタ
S,S1~S4 センサ部
Sw1~Sw4 スイッチ
Vmh1~Vmh4 制御電圧
Vsw1~Vsw4 切り替え信号
1A to 1C, 2A, 2B, 3A, 3B, 4
Claims (12)
前記第1乃至第4の検知素子を加熱するヒータと、
前記第1乃至第4の検知素子の有効又は無効を切り替えるスイッチと、
接続ノードの電位に基づいて前記検出対象ガスの濃度を示す出力信号を生成するとともに、前記ヒータ及び前記スイッチを制御する制御回路と、を備え、
前記第1及び第4の検知素子と前記第2及び第3の検知素子は、互いに異なる特性を有し、
前記第1及び第2の検知素子は、第1の電源と前記接続ノードの間に直列又は並列に接続され、
前記第3及び第4の検知素子は、第2の電源と前記接続ノードの間に直列又は並列に接続され、
前記制御回路は、前記スイッチを制御することにより、
第1の期間においては前記第2及び第4の検知素子を有効化するとともに前記第1の検知素子を無効化し、
第2の期間においては前記第1及び第3の検知素子を有効化するとともに前記第4の検知素子を無効化し、
第3の期間においては前記第2及び第3の検知素子を有効化するとともに前記第1及び第4の検知素子を無効化し、
第4の期間においては前記第1及び第4の検知素子を有効化し、
前記制御回路は、前記第1及び第2の期間における前記接続ノードの電位に基づいて前記出力信号を生成し、前記第3及び第4の期間における前記接続ノードの電位に基づいて前記第1乃至第4の検知素子の自己診断を行うことを特徴とするガスセンサ。 first to fourth sensing elements whose resistance values change according to the concentration of the detection target gas;
a heater for heating the first to fourth sensing elements;
a switch that switches between enabling and disabling the first to fourth sensing elements;
a control circuit that generates an output signal indicating the concentration of the detection target gas based on the potential of the connection node and controls the heater and the switch;
the first and fourth sensing elements and the second and third sensing elements have different properties from each other;
the first and second sensing elements are connected in series or in parallel between a first power supply and the connection node;
the third and fourth sensing elements are connected in series or in parallel between a second power supply and the connection node;
The control circuit controls the switch to
enabling the second and fourth sensing elements and disabling the first sensing element during a first period;
enabling the first and third sensing elements and disabling the fourth sensing element during a second period;
enabling the second and third sensing elements and disabling the first and fourth sensing elements during a third period;
activating the first and fourth sensing elements during a fourth period ;
The control circuit generates the output signal based on the potential of the connection node in the first and second periods, and generates the first to the potential of the connection node in the third and fourth periods. 4. A gas sensor, characterized in that self-diagnosis of the sensing element is performed .
前記第3及び第4の検知素子は、前記第2の電源と前記接続ノードの間に直列に接続され、
前記スイッチは、前記第1の検知素子に並列に接続された第1のスイッチと、前記第4の検知素子に並列に接続された第2のスイッチとを含むことを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。 the first and second sensing elements are connected in series between the first power supply and the connection node;
the third and fourth sensing elements are connected in series between the second power supply and the connection node;
2. The method according to claim 1, wherein said switch comprises a first switch connected in parallel with said first sensing element and a second switch connected in parallel with said fourth sensing element. Gas sensor as described.
前記第1の期間においては、前記第1のスイッチをオンさせることによって前記第1の検知素子を無効化するとともに、前記ヒータによって前記第2及び第4の検知素子をそれぞれ第1及び第2の温度に加熱し、
前記第2の期間においては、前記第2のスイッチをオンさせることによって前記第4の検知素子を無効化するとともに、前記ヒータによって前記第1及び第3の検知素子をそれぞれ前記第2及び第1の温度に加熱し、
前記第3の期間においては、前記第1及び第2のスイッチをオンさせることによって前記第1及び第4の検知素子を無効化するとともに、前記ヒータによって前記第2及び第3の検知素子をいずれも前記第1の温度に加熱し、
前記第4の期間においては、前記第1及び第2のスイッチをオフさせるとともに、前記ヒータによって前記第1及び第4の検知素子をいずれも前記第2の温度に加熱することを特徴とする請求項2に記載のガスセンサ。 The control circuit is
In the first period, the first switch is turned on to disable the first sensing element, and the second and fourth sensing elements are turned on by the heater. heat to temperature,
In the second period, the second switch is turned on to disable the fourth sensing element, and the heater turns the first and third sensing elements to the second and first sensing elements, respectively. heated to a temperature of
In the third period, the first and the second switches are turned on to disable the first and the fourth sensing elements, and the heater either turns on the second or the third sensing elements. is also heated to the first temperature,
In the fourth period, the first and second switches are turned off, and the heater heats both the first and fourth sensing elements to the second temperature. Item 3. The gas sensor according to item 2.
前記第1の期間においては、前記ヒータによって前記第3の検知素子を前記第2の温度に加熱し、
前記第2の期間においては、前記ヒータによって前記第2の検知素子を前記第2の温度に加熱し、
前記第4の期間においては、前記ヒータによって前記第2及び第3の検知素子をいずれも前記第2の温度に加熱することを特徴とする請求項3に記載のガスセンサ。 The control circuit is
in the first period, the heater heats the third sensing element to the second temperature;
during the second period, the heater heats the second sensing element to the second temperature;
4. The gas sensor according to claim 3, wherein both the second and third sensing elements are heated to the second temperature by the heater during the fourth period.
前記第1の期間においては、前記ヒータによって前記第1の検知素子を前記第1の温度に加熱し、
前記第2の期間においては、前記ヒータによって前記第4の検知素子を前記第1の温度に加熱することを特徴とする請求項4に記載のガスセンサ。 The control circuit is
In the first period, the heater heats the first sensing element to the first temperature,
5. The gas sensor according to claim 4, wherein the heater heats the fourth sensing element to the first temperature during the second period.
前記制御回路は、
前記第1の期間においては、前記第2、第3及び第4のヒータによって前記第2、第3及び第4の検知素子をそれぞれ前記第1、第2及び第2の温度に加熱するとともに、前記第1のヒータによる加熱を停止し、
前記第2の期間においては、前記第1、第2及び第3のヒータによって前記第1、第2及び第3の検知素子をそれぞれ前記第2、第2及び第1の温度に加熱するとともに、前記第4のヒータによる加熱を停止し、
前記第3の期間においては、前記第2及び第3のヒータによって前記第2及び第3の検知素子をいずれも前記第1の温度に加熱するとともに、前記第1及び第4のヒータによる加熱を停止することを特徴とする請求項4に記載のガスセンサ。 the heater includes first to fourth heaters for heating the first to fourth sensing elements, respectively;
The control circuit is
In the first period, the second, third and fourth heaters heat the second, third and fourth sensing elements to the first, second and second temperatures, respectively, and Stopping heating by the first heater,
In the second period, the first, second and third heaters heat the first, second and third sensing elements to the second, second and first temperatures, respectively, and Stopping heating by the fourth heater,
In the third period, both the second and third sensing elements are heated to the first temperature by the second and third heaters, and heating by the first and fourth heaters is performed. 5. The gas sensor according to claim 4, which stops.
前記制御回路は、
前記第1の期間においては、前記第1及び第4のスイッチをオンさせることによって前記第1及び第3の検知素子を無効化し、
前記第2の期間においては、前記第2及び第3のスイッチをオンさせることによって前記第2及び第4の検知素子を無効化し、
前記第4の期間においては、前記第3及び第4のスイッチをオンさせることによって前記第2及び第3の検知素子を無効化することを特徴とする請求項3に記載のガスセンサ。 said switch further comprising a third switch connected in parallel with said second sensing element and a fourth switch connected in parallel with said third sensing element;
The control circuit is
during the first period, disabling the first and third sensing elements by turning on the first and fourth switches;
during the second period, disabling the second and fourth sensing elements by turning on the second and third switches;
4. The gas sensor according to claim 3, wherein during the fourth period, the second and third sensing elements are disabled by turning on the third and fourth switches.
前記制御回路は、
前記第1の期間においては、前記第2及び第4のヒータによって前記第2及び第4の検知素子をそれぞれ前記第1及び第2の温度に加熱するとともに、前記第1及び第3のヒータによる加熱を停止し、
前記第2の期間においては、前記第1及び第3のヒータによって前記第1及び第3の検知素子をそれぞれ前記第2及び第1の温度に加熱するとともに、前記第2及び第4のヒータによる加熱を停止し、
前記第3の期間においては、前記第2及び第3のヒータによって前記第2及び第3の検知素子をいずれも前記第1の温度に加熱するとともに、前記第1及び第4のヒータによる加熱を停止し、
前記第4の期間においては、前記第1及び第4のヒータによって前記第1及び第4の検知素子をいずれも前記第2の温度に加熱するとともに、前記第2及び第3のヒータによる加熱を停止することを特徴とする請求項7に記載のガスセンサ。 the heater includes first to fourth heaters for heating the first to fourth sensing elements, respectively;
The control circuit is
In the first period, the second and fourth heaters heat the second and fourth sensing elements to the first and second temperatures, respectively, and the first and third heaters stop heating,
In the second period, the first and third heaters heat the first and third sensing elements to the second and first temperatures, respectively, and the second and fourth heaters stop heating,
In the third period, both the second and third sensing elements are heated to the first temperature by the second and third heaters, and heating by the first and fourth heaters is performed. stop and
In the fourth period, both the first and fourth sensing elements are heated to the second temperature by the first and fourth heaters, and heating by the second and third heaters is performed. 8. The gas sensor according to claim 7, which stops.
前記第3及び第4の検知素子は、前記第2の電源と前記接続ノードの間に並列に接続され、
前記スイッチは、前記第1乃至第4の検知素子に対してそれぞれ直列に接続された第1乃至第4のスイッチを含むことを特徴とする請求項1に記載のガスセンサ。 the first and second sensing elements are connected in parallel between the first power supply and the connection node;
the third and fourth sensing elements are connected in parallel between the second power supply and the connection node;
2. The gas sensor according to claim 1, wherein said switch includes first to fourth switches connected in series with said first to fourth sensing elements, respectively.
前記第1乃至第4の検知素子を加熱するヒータと、
第1及び第2のスイッチと、
接続ノードの電位に基づいて前記検出対象ガスの濃度を示す出力信号を生成するとともに、前記ヒータ及び前記スイッチを制御する制御回路と、を備え、
前記第1及び第4の検知素子と前記第2及び第3の検知素子は、互いに異なる特性を有し、
前記第1及び第2の検知素子は、第1の電源と接続ノードの間に直列に接続され、
前記第3及び第4の検知素子は、第2の電源と前記接続ノードの間に直列に接続され、
前記第1のスイッチは、前記第1の検知素子に並列に接続され、
前記第2のスイッチは、前記第4の検知素子に並列に接続され、
前記制御回路は、前記第1及び第2のスイッチの一方がオンし、他方がオフしている期間における前記接続ノードの電位に基づいて前記出力信号を生成し、前記第1及び第2のスイッチの両方がオン又はオフしている期間における前記接続ノードの電位に基づいて前記第1乃至第4の検知素子の自己診断を行うことを特徴とするガスセンサ。 first to fourth sensing elements whose resistance values change according to the concentration of the detection target gas;
a heater for heating the first to fourth sensing elements;
first and second switches;
a control circuit that generates an output signal indicating the concentration of the detection target gas based on the potential of the connection node and controls the heater and the switch;
the first and fourth sensing elements and the second and third sensing elements have different properties from each other;
the first and second sensing elements are connected in series between a first power supply and a connection node;
the third and fourth sensing elements are connected in series between a second power supply and the connection node;
the first switch is connected in parallel to the first sensing element;
the second switch is connected in parallel to the fourth sensing element ;
The control circuit generates the output signal based on the potential of the connection node during a period in which one of the first and second switches is on and the other is off, and controls the first and second switches. is on or off, and performs self-diagnosis of the first to fourth sensing elements based on the potential of the connection node.
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