JPH01199145A

JPH01199145A - ガス検出装置

Info

Publication number: JPH01199145A
Application number: JP2530488A
Authority: JP
Inventors: Susumu Yasunaga; 安永　進
Original assignee: Figaro Engineering Inc
Current assignee: Figaro Engineering Inc
Priority date: 1988-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1989-08-10
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JP2645563B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の利用分野］この発明はガスの検出に関し、特に低濃度のガスの検出
に対するノイズの除去に関する。

［従来技術］発明者らは、低濃度のガスの検出に付いて検討した。こ
の場合センサ出力の信頼性は低く、センサ出力の一時的
変動により°誤検出が生じる。この問題に対し、遅延回
路によりセンサ出力を処理し、一定の時間持続する信号
のみを取り出すことも知られている。しかし遅延回路を
用いると、ガスの検出が遅れることになる。

なおここで他の公知技術を示す。特公昭５９−４３．３
２７号公報は、センサ出力の最小値、（センサ出力がガ
ス濃度と共に増加する場合の、最も清浄な雰囲気に対す
るセンサ出力）、を基準値としてサンプリングし、これ
からの変化によりガスを検出することを提案している。

また特開昭６０−２７．８４９号公報は、６時間の範囲
でのセンサ出力の最小値を、基準値とすることを提案し
ている。これらの技術は、センサの経時変化や周囲の温
度や湿度等の誤差要素を除けるため、低濃度のガスを検
出する場合に有効である。即ちこれらの技術は、センサ
の出力から基準値をサンプリングし、これを基準にガス
を検出するものである。

しかし、遅延をもたらさずに、ノイズと意味のある信号
とを区別する技術は知られていない。

［発明の課題］この発明の課題は、ノイズと意味の有る検出信号とを識
別して基準値を変更し、ノイズによる誤検出を防止する
点に有る。

［発明の構成］この発明では、センサ出力を基準値と比較し、ガスを検
出する。ここでガスの検出信号の持続時間が所定値以下
の場合、ノイズと判断する。そしてノイズを検出した場
合、基準値を変更し、次回の誤検出を防止する。このよ
う、な信号はガス濃度の局所的分布により生じた可能性
もあるが、通常このような信号は検出目的には入ってい
ない。

装置の動作原理を第２図に示す。今センサの出力Ｖ　ｏ
ｕｔが図のように変化したとする。また基準値を図の鎖
線のように定めたとする。時刻Ｐにセンサ出力は基準値
を上回る。しかしこの信号は短時間しか続かない。この
ような信号は、装置の使用者の側からはノイズとしての
意味しかない。

そこでガスの検出信号が所定の時間Ｔ１例えば５秒〜ｌ
Ｏ分、より好ましくは２０秒〜３分の間持続するか否か
を検出する。そして持続時間がＴ以下の場合ノイズと判
断し、基準値を変更する。

基準値の変更幅は、例えば次のように定める。

ノイズ信号の最大値を記憶し、新たな基準値をこの値以
上とする。このようにすれば同じノイズが次に生じた場
合、誤検出を防止できる。基準値の変更幅を機械的に一
律としても良いが、この場合基準値を妥当な値に変更す
るまでに長時間を要する。従って特に限定するものでは
ないが、ノイズ信号の最大値に応じて基準値を修正する
のが好ましい。

なおここでセンサ出力は検出対象ガスにより増加するも
のとして示したが、出力が対象ガスにより減少すること
も有る。この場合は、センサ出力が基準値以下に低下し
た場合に、検出信号を発生させ、またノイズの検出によ
り基準値を減少させる。

基準値は外部から設定して設けて、これをノイズの検出
により変更して妥当な基準値に近付けても良い。しかし
好ましくは過去のセンサ出力を基に基準値を自動的に設
定し、これをノイズの検出で修正した方がより容易に妥
当な基準値が得られる。過去のセンサ出力を利用する場
合、例えば適当な区間（５分〜１２時間程度）でのセン
サ出力の平均値あるいは最小値、を基に定め、あるいは
無制限の区間でのセンサ出力の平均値や最小値等を基に
定めるようにすれば良い。（センサ出力が検出対象ガス
により増加する場合、なお以下ではセンサ出力は検出対
象ガスにより増加するものとして示す。）検出信号の持続時間の判定には、例えば時間Ｔに対応し
たタイマを設け、この間常時センサ出力が基準値以上で
あることを用いれば良い。より簡単には、時間Ｔが経過
した時点でセンサ出力が基準値以上か否かを判別しても
良い。

この発明は、例えばセンサ出力の時間微分値等を用いる
場合にも適用できる。この場合の信号は、センサ出力の
勾配である。そこで微分出力の持続時間が所定時間以下
の場合、次回の微分値への勾配をより急しゅんなものに
変更すれば良い。

なお基準値の変更を無制限に続けると、基準値が無制限
に変化する恐れがある。そこで基準値の上限を限定する
、あるいは適当な時間毎に基準値を減少させる、等の処
理が好ましい。この処理はまた、適当な時間、例えば３
０分〜６時間でのノイズによる誤検出の回数を計数し、
誤検出の回数が少なすぎる場合に、基準値が高過ぎるも
のとして、基準値を減少させることで行っても良い。

この発明のガス検出装置は、空調制御や臭いの検出等の
、低濃度のガスを対象とする分野に特に適している。

［実施例］第１図に実施例の基本的構成を示す。図において、２は
適宜の電源、４は金属酸化物半導体６の抵抗値の変化を
用いたガスセンサ、８はそのヒータである。ここではセ
ンサ４に、Ｓｎｏｗの抵抗値の変化を用いたものを用い
た。ｌＯはセンサ４の負荷抵抗である。負荷抵抗ｌＯへ
の電圧Ｖｏｕｔ等をセンサ４の出力とする。

１２は信号処理用のマイクロコンピュータで、例えば４
ビツト〜８ビツトのワンチップ・マイクロコンピュータ
を用いる。１４は負荷抵抗菫０への印加電圧Ｖｏｕｔを
Ａ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄコンバータ、１６は、過去
のセンサ出力を記憶するための記憶手段で、センサ出力
の平均値や最小値等を、５分〜２０分程度の所定の区間
、あるいは無制限の区間に対して記憶する。１８は基準
値設定手段で、記憶手段１６の記憶値を用いてガスの検
出閾値を設定する。２０は比較手段で、通常はマイクロ
コンピュータの演算手段を利用する。

比較手段２０では、Ａ／Ｄ変換したセンサの出力と基準
値設定手段１８とを比較し、センサ出力が基準値以上で
ガスの検出信号を発生させる。２２は持続時間判定手段
で、ガス検出信号が所定の時間、例えば５秒〜１０分、
より好ましくは２０秒〜３分程度、持続したか否かを判
定する。そして信号の持続時間がこれよりも短い場合、
ノイズとして、基準値を修正する。比較手段２０からの
ガス検出信号を出力とし、出力ボート０．から取り出す
。

第３図に、空気清浄機３０の制御を目的とした実施例を
示す。図において、１３は新たなマイクロコンピュータ
、１７は、過去１０分間でのセンサ出力の平均値を記憶
するための平均値記憶手段で、センサ出力を１分毎にサ
ンプリングし、１０点の平均値をＡとする。！９は基準
値設定手段で、空気清浄機３０の動作強度に対応して、
Ａ＋ｘ、１．２Ａ、１．３Ａの３つの基準値を設定する
。またＸの初期値は例えば０．０５とする。２１は演算
手段で基準値とセンサ出力との比較からガス検出信号を
発生させ、また基準値の修正幅の決定等を行う。２３は
タイマで、平均値Ａのサンプリングのための１分毎の信
号と、真の増加幅を制限するための３時間毎の信号とを
発生させる。なおタイマ２３の１分毎の信号は、検出信
号の持続時間の判定にも利用する。２４はこれ以外の種
々のデータを記憶するためのデータＲＡＭ、２６は検出
信号を記憶するためのＲＡＭである。

表１に、実施例の動作条件を示す。

表　１　動作条件平均値Ａ　　　　　　　：　　１０分間でのセンサ出力
の平均値（１分毎にサンプリング）ＩＪ、隻亀：　　Ａ＋Ｘ（空気清浄機の動作弱）１．２
Ａ（空気清浄機の動作中）１．３Ａ（空気清浄機の動作強）邑隻隨へＫ１：　　検出信号の持続時間が１分以下でノ
イズと判定、変更幅はノイズレベルの最大値以上とする
、Ｅｘ二　　ノイズ出力の最大値と基準値Ａ＋ｘの差をノ
イズレベルｍとし、Ｘをに−ｍだけ増加させる。（Ｋ≧
１）Ｘの上限は０．１５Ａで、３時間毎に割合ｂ（ｂ＜
１）でＸをｂｘに減少させる。

第４図に、実施例のフローチャートを示す。電源を投入
すると、例えば２分待機した後、初期化を行う。先ずセ
ンサ出力Ｖｏｕｔを読込、平均値Ａの初期値をＶｏｕｔ
とし、またＸの初期値を０．０５とする（ステップ１０
０）。

初期化の後に、センサ出力の１０分間平均Ａを算出しく
ステップ１０４）、これを基準に基準値を設定する。な
お基準値の設定には、過去のセンサ出力の最小値等を用
いても良く、また外部設定の固定レベルとしても良い。

また３時間毎にＸの値をｂｘ（ｂ＜１）　　に変更し、
Ｘの増加を抑制する（ステップ１０６）。実施例の空気
清浄機３０の制御の場合、空気清浄機３０が長時間連続
使用されることは少なく、ステップ１０６でのＸの変更
は省略しても良い。このようにして求めたＡ、ｘを用い
、基準値Ａ＋ｘ、！、２Ａ、１．３Ａを設定する。

汚染の検出はセンサ出力と基準値との比較で行う（ステ
ップ１０２）。センサ出力Ｖｏｕｔが最小の基準値Ａ十
ｘを越えると、汚染の検出ループＪに移行する。このル
ープでは汚染の検出信号が１分間持続したか否かを判定
する（ステップ１０８，１１２．１１８）。またこの間
のＶｏｕｔの最大値ｊを算出しくステップ１１０）、こ
れに応じてＸの値を変更する（ステップ１２０，１２２
）。ここにｍはノイズ時の出力の最大値ｊと基準値Ａ＋
ｘとの差であり、Ｘをｍに応じた割合に−ｍだけ増加さ
せることで次回のノイズを除去する。なおＫは好ましく
は１以上の定数とし、ノイズに対する許容の程度から決
定する。更にＸには上限０　、　ｌ　５　、Ａを設け、
Ｘの発散を防止する（ステップ１２４）。なおここでは
Ｘをｍに応じ変更したが、変更幅を一定値に固定しても
良い。しかしこの場合は、ノイズへの対応が遅れること
になる。　　、第２図に戻り、ノイズレベルに付いて再度説明する。空
気清浄機３０の制御のように空気の微かな汚染を検出す
る場合、基準値Ａ＋Ｘは空気中でのＶｏｕｔに極く接近
した位置に置かねばならない。

一方発明者らの実験によると、空気中でのＶ　ｏｕｔに
は、持続時間２〜３０秒程度の原因不明のノイズが含ま
れている。ノイズの大きさや持続時間等は使用条件によ
り異なり、−律には対応できない。

そこでノイズレベルを記憶し、基準値Ａ＋ｘを変更する
のである。なお基準値１．２Ａや１，３Ａを上回るノイ
ズは少なく、これらの基準値は変更する必要に乏しい。

第４図に戻り、Ｖｏｕｔと各基準値との比較がら空気清
浄機３０の動作条件を決定し、Ｖ、ｏｕｔが基準値以下
に低下するまで空気清浄機３ｏを動作させる（ステップ
１１２，１１４，１１６）。Ｖｏｕｔが基準値以下に低
下すると、検出信号を解除し、結合子Ｆからメインルー
プに戻る。

なお実施例では特定の数値条件等に付いて説明したが、
重要なことは、短期間しか持続しない検出信号をノイズ
と判定し、基準値を変更することである。他の点、例え
ば基準値の設定手法、空気清浄機３０の制御モードやチ
ャタリングの防止等の他の処理等は、公知技術を参照し
自由に変更できる。また例えばセンサ出力をＶｏｕｔが
らその時間微分値等に変更しても良い。ここでは空気清
浄機３０の制御を例としたが、低濃度のガスが所定の時
間以上持続して存在することを検出する用途であれば、
任意のものに適用できる。

［発明の効果］この発明では、センサ出力のノイズレベルに応じて、ガ
スの検出のための基準値を自動的に修正することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は基本的実施例のブロック図、第２図はその特性
図、第３図は他の実施例の回路図、第４図はその動作フ
ローチャートである。図において、　　　　４　ガスセンサ、１２．１３　　
マイクロコンピュータ、１６　記憶手段、　　１８　基
準値設定手段、２０　比較手段、　２２　持続時間判定
手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガスセンサの出力と基準値とを比較して、ガスの
検出信号を得るようにしたガス検出装置において、検出信号の持続時間が所定値以下の場合に、前記基準値
をより高濃度のガスに対応した側に変更するための、持
続時間判定手段を設けたことを特徴とする、ガス検出装
置。
（２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
基準値には過去のガスセンサ出力の平均値を用いたこと
を特徴とする、ガス検出装置。
（３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
基準値には過去のガスセンサ出力の最小値を用いたこと
を特徴とする、ガス検出装置。
（４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
持続時間判定手段には、ガスセンサの出力の基準値から
の変化の最大値を検出する手段を設けて、この最大値に
応じて基準値を変更するようにしたことを特徴とする、
ガス検出装置。
（５）特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記
持続時間判定手段による基準値の変更幅を一定としたこ
とを特徴とする、ガス検出装置。