JPH01305349A

JPH01305349A - 定電位電解型ガス測定装置におけるセンサー接続判定回路

Info

Publication number: JPH01305349A
Application number: JP63136817A
Authority: JP
Inventors: Ryozo Uchikoshi; 打越　良三; J Blanchard Eugene Jr; ユージン　ジェイ　ブランチャード，ジュニヤ
Original assignee: GAS TEC Inc; Riken Keiki KK
Current assignee: GAS TEC Inc; Riken Keiki KK
Priority date: 1988-06-02
Filing date: 1988-06-02
Publication date: 1989-12-08
Anticipated expiration: 2012-09-24
Also published as: JP2655533B2

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】（技術分野）本発明は、定電位電解型ガスセンサーが測定回路に接続
されているか、否かを判定する回路に関する。

（従来技術）定電位電解型ガスセンサーは、対電極と作用電極との間
に一定電位を印加し、目的ガスの流入により生じる電解
電流を検出するものであるが、目的ガスが存在しない状
態においては、極めて高いインピーダンスをもつため、
センサーが測定回路から脱離しでいても指示計に変化を
きたさず、センサーの脱離に気付かず測定ミスを生じる
という問題があった。

このような問題を解消するため、本出願人は、定電位電
解型ガスセンサーの作用電極対電極、対電極間にパルス
状の過渡電圧を印加し、これによって生じる対電極と作
用電極対電極との電気化学的変化に基づくセンサー出力
ΔＳ（第１１図）によって接続の有無を判定する装置を
提案した（実開昭５６−１４２３５９号公報）。

この装Ｍ１こよれば、センサーが測定装置に接続されて
いるか否の判定を確実に行なうことができてガス測定装
置の信頼性の向上を図ることができるが、電極自体に電
気化学的な変化を誘起きせる関係よ、定常状態に復帰す
るまで通常３０秒程度の時開Δ丁の待機を余儀なくさせ
られ、このためガス濃度測定期間中においてはセンサー
接続のモニタリングが不可能であるという不都合がある
。

（目的）本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって
、その目的とするところはセンサー自体に影響を与える
ことなく接続状態を常時モニターすることができる定電
位電解型ガス測定装置におけるセンサー接続判定回路を
提供することにある。

（発明の概要）すなわち、本発明が特徴とするところは、定電位電解型
ガスセンサーの対電極、もしくは作用電極の一方を接地
し、また他方の電極をセンサー出力測定回路に接続する
とともに、前記センサー出力測定回路とガスセンサーと
の接続部にパルス発生手段と、電位検出手段を接続して
、パルス信号に起因する電位が主じるが、否かによって
判定するようにした点にある。

（実施例）そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて
説明する。

第１図は本発明の一実施例を示したものであって、図中
符号１は２電極式定電位電解型ガスセンサーで、この実
施例においては作用電極２を後述するりアクタンスコイ
ル５を介してセンサー出力測定回路３に、また対電極４
を接地するとともに、常時、センサー出力測定回路３か
ら一定電圧Ｖｏを作用電極２と対電極４の間に印加して
、目的ガスによる電解電流の変化を検出するように構成
されている。

５は前述のりアクタンスコイルで、２電極式定電位電解
型センサー１の対電極２とセンサー出力測定回路３との
間に直列に接続され、センサー側の端子には、センサー
１の特性、つまり電解電流に変化を与えない程度の時間
巾、例えば４０ｕ秒程度のパルスを発生するパルス発生
器６と、電位検出回路７が接続されている。なお、図中
符号Ｃ１は、フィルタを構成するコンデンサを示す。

第４図は、前述の電位検出回路の一実施例を示すもので
あって、図中符号Ｔ１は、電位検出用トランジスタで、
ベース電極にはりアクタンスコイル５が、エミッタ電極
にはアースが、コレクタ電極には時定数設定用のコンデ
ンサＣの一端と増幅用トランジスタＴ２のベース電極ヲ
接続して構成されている。

次にこのように構成した装置の動作を第２．３図に基づ
いて説明する。

センサー出力測定回路３により一定電位Ｖ。が印加され
た状態においで目的ガスがセンサーに侵入すると、作用
電極２と対電極４の間にガス濃度に比例した電解電流が
流れるから、センサー１の抵抗値がガス濃度に比例して
変化し、ガス濃度が測定されることになる。言うまでも
なく、リアクタンスコイル５の純抵抗弁は小さく、しか
も印加されるパルス信号Ｐのパルス巾も４０Ｌ１秒と電
極めで小さいから（第３図工）、ガス濃度の測定動作に
対してリアクタスコイル５の存在やパルス信号の印加が
影Ｗを与えることはない。

また、センサー１が電解液を介して作用電極２と対電極
４が対向配設されていて交流的にはコンデンサをも形成
することになるから、接続点Ｑに印加されるパルス信号
Ｐは、低いインピーダンスをもってセンサー１を介して
アースに流れ、結果として接続点ＱにはパルスＰによる
検出可能なレベルの電位を生じることはない（ＩＩ）。

他方、何かの事情によりセンサー１がセンサー出力測定
回路３から脱落したり、リード線に断線が生じると、セ
ンサー１の低いインピーダンスによる接続点Ｑとアース
間の接続が断たれるから、パルス発生器６からのパルス
信号は、リアクタンスコイル５からセンサー出力測定回
路３に流入してアースに流れることになる。これにより
、パルスＰは、交流的に高いインピーダンスを示すリア
クタンスコイル５に負荷電圧を発生させ、電位検出回路
７％構成している抵抗、及び容量成分（第４図）により
過渡現象に起因する交番電圧を誘起させることになる（
ＩＩ’）、この交番電圧は、電位検出用トランジスタＴ
１のベースーエミ・ンタ間電圧Ｖｌ’！超えた段階で、
これを導通させてコンデンサＣを充電する。コンデンサ
Ｃは、積分回路を構成しているため、パルスＰの出力が
停止した後もしばらくの時間Ｔの間は電位を保持するこ
とになるから、この時間Ｔ内に警報回路等により判定す
ること（こよりオペレータに注意を促すことが可能とな
る。

以下、このようにしてガス濃度測定期間中、間欠的、例
えば１秒毎にパルス信号Ｐを出力してセンサー１による
ガス濃度検出機能を損なうことなく、センサー−の接続
状態をモニタリングする。

なお、この実施例においては、リアクタンスコイル５の
誘起電圧を積分して検出するようにしているが、第５図
に示したように、クロックの入力により動作可能となる
フリップフロップ、いわゆるＴ型フリップフロップのセ
ット端子にリアクタンスコイル５を、またクロック端子
にパルス発生器６の出力端子を接続することにより、パ
ルスＰの出力タイミングと関連させてリアクタンスコイ
ル５の電圧の有無を検出したり、またマイクロコンピュ
ータによる場合にはパルスＰの前縁や後締と一定の時間
関係で検出することができる。

第６図は、上述の接続状態検出回路を、複数個の定電位
電解型センサーを使用する、いわゆるマルチセンサー型
ガス検出装置に適用したものであって、図中符号１０．
１１は、目的ガスに感度を有する第１、第２の定電位電
解型ガスセンサーで、この実施例においてはそれぞれの
対電極１２．１３をアースに共通接続するとともに、セ
ンサー１０．１１の対電極１５、］６は、それぞれコネ
クタ１７．を．１９を介して本体側回路にプラグイン接
続可能に構成されており、またセンサー１０．１１の対
電極１５．１６に接続されるコネクタ１７、］８は、そ
れぞれリアクタンスコイル２１．２２を介してセンサー
出力測定回路２３．２４を接続し、さらにコネクタ１７
．をとセンサー出力測定回路２３．２４の間にはそれぞ
れパルス発生器２５．２７と、電位検出回路２６．２８
を接続しで構成されでいる。

この実施例によれば、センサー１０．１１がコネクタ１
７．を．１９に正常に接続されている場合には、各パル
ス信号発生器２５．２７からのパルス信号は、インピー
ダンスが低いセンサー１０．１１を介してアース１４に
流れるから、リアクタンスコイル２１．２２には電位が
発生しない。

一方、少なくとも１つのセンサー、例えばセンサー１０
がコネクタ１７．１９から外れると、パルス発生器２５
からのパルス信号がリアクタンスコイル２１に電位差を
生じさせるから、これを電位検出回路？６を検出するこ
とによりセンサーの脱離を検出することができる。

なお、この実施例においでは、定電位電解型センサー！
２つ用いたものに例を採って説明したが、３個以上のセ
ンサーをコモン接続したものに適用しでも同様の作用を
奏することは明らかである。

なお、上述の実施例においては、対電極をアースした状
態でセンサーを作動させるようにしているものであるが
、ガスの種類によっては作用電極側２をアースして使用
するものであっては、対電極２をリアクタンスコイル５
を介してアースするとともに、作用電極２にパスル発生
器６の出力端子、及び電位検出回路７の入力端子を接続
するようにしても同様の作用を奏する。

第７図は、本発明の第３実施例を示すものであって、図
中符号１は２電極式定電位電解型ガスセンサーで、この
実施例においては対電極２１Ｆｒ抵抗素子３０１Ｆ！、
介してセンサー出力測定回路３に、また対電極４を接地
するとともに、常時、センサー出力測定回路３から一定
電圧Ｖｏを対電極２と対電極４の間に印加して、目的ガ
スによる電解電流の変化を検出するように構成されてい
る。

この実施例においで、センサー出力測定回路３により一
定電位Ｖｏが印加された状態において目的ガスがセンサ
ーに侵入すると、作用電極２と対電極４の間にガス濃度
に比例した電解電流が流れるから、センサー１の抵抗値
がガス濃度に比例して変化し、ガス濃度が測定されるこ
とになる。

何かの事情によりセンサー１がセンサー出力測定回路３
から脱落したり、リード線に断線が生じると、交流的に
低いインピーダンスを有するセンサーによる接続点Ｑと
アース間の接続が断たれるから、パルス発生器６からの
パルス信号は、抵抗素子３０からセンサー出力測定回路
３に流入してアースに流れることになる。これにより、
パルスＰは、抵抗素子３０に負荷電圧を発生させること
になり、前述と同様にセンサーの脱Ｍを検出することが
できる。

第８図は、上述の接続状態検出回路を、複数個の定電位
電解型センサーを使用する、いわゆるマルチセンサー型
ガス検出装置に適用したものであって、図中符号１０．
１１は、目的ガスに感度を有する第１、第２の定電位電
解型ガスセンサーで、この実施例においてはそれぞれの
対極１２．１３をアースに共通接続するとともに、セン
サー１０．１１の対電極１５．１６は、それぞれコネク
タ１７．を．１９を介して本体側回路にプラグイン接続
可能に構成されており、またセンサー１０．１１の作用
電極１５、］６に接続されるコネクタ１７．をは、それ
ぞれ抵抗素子３２．３３を介してセンサー出力測定回路
２３．２４を接続し、ざらにコネクタ１７．をとセンサ
ー出力測定回路２３．２４の間にはそれぞれパルス発生
器２５．２７と、電位検出回路２６．２８を接続して構
成されている。

この実施例によれば、センサー１０．１１がコネクタ１
７．を、］９に正常に接続されている場合には、各パル
ス信号発生器２５．２７からのパルス信号は、インピー
ダンスが低いセンサー１０．１１１Ｆｒ介してアースに
流れるから、抵抗素子３２．３３には殆ど電位を発生し
ない。

一方、少なくとも１つのセンサー、例えばセンサー１０
がコネクタ１７、］９から外れると、パルス発生器２５
からのパルス信号が抵抗素子３２に電位差を生じさせ、
これを電位検出回路２６そ検出することによりセンサー
１０の脱離を検出することができる。

第９図は、本発明の第３実施例を示すもので、図中符号
４０は、作用電極４２、対電極４３の外に基準電極４４
を備えた３電極式の定電位電解型ガスセンサーで、この
実施例においでは対電極４４を接地し、また作用電極４
２をセンサー出力測定回路５０に、ざらに基準電極４４
をリアクタンスコイル５１を介して作用電極電位一定値
に設定するポテンショスタット回路５２に接続するとと
もに、リアクタンスコイル５１と基準４４の間にパルス
発生器５４と電位検出回路５５を接続して構成されてい
る。

この実施例において、センサー４０が正常に接続されい
る場合には、パルス信号は、最もインピーダンスが低い
基準電極４４一対電極４３間を経てアースに流れること
になり、リアクタンスコイル５１に負荷電圧を発生させ
ることはない。

一方、センサー４０が外れると、パルス発生器５４から
のパルス信号は、リアクタンスコイル５１及びポテンシ
ョスタット回路５２を介してアースに流れることになる
から、リアクタンスコイル５１に電位が発生し、電位検
出回路５５により検出されることになる。

なお、この実施例においては、３電極式センサーを１つ
使用するものについて説明したが、アースに接続される
電極を共通接続するマルチセンサー型のガス測定製画に
も同様に適用できることは明らかである。

また、この実施例にあいでは、基準電極とポテンショス
タット回路との間にリアクタンスコイルを挿入している
が、第１０図に示したように、センサー出力測定回路５
０に接続される電極、例えば作用電極４２とセンサー出
力測定回路５ｏとの間にリアクタンスコイル５５や抵抗
素子を接続し、これとセンサー間にパルス発生器５７、
及び電位検出回路５８を接続すれば、前述した２電極式
のものと同様の作用を奏することは明らかである。

なお、上述の実施例においては、モニタリングパルスの
時間巾％４０ｕ秒としているが、センサーに電気化学的
影Ｗを与えない程度、−船釣には１０ミリ秒以下であれ
ば同様の作用を奏する。

また、上述の実施例においては、一定時間間隔て常時モ
ニタリングするようにしているが、例えば測定開始時等
、任意の時点で検出してもよいことは明らかである。

（効果）以上、説明したように本発明によれば、定電位電解型ガ
スセンサーの対電極、もしくは作用電極の一方を接地し
、また他方の電極をリアクタンス素子を介してセンサー
出力測定回路に接続するとともに、前記リアクタンス素
子とガスセンサーとの接続部にパルス発生手段と、電位
検出手段を接続したので、可及的に時間巾が小さなパル
スであっても、センサー脱離時に発生するりアクタンス
コイルの起電力により確実に検出することができ、また
、センサーに電気化学的な変化を与えないため、チエツ
ク後の待ち時間を不要とすることができるばかりでなく
、ガス濃度測定期間中であってもセンサー脱落のモニタ
ーが可能となって信頼゛ｉの向上を図ることができる。

また、本発明においでは定電位電解型ガスセンサーの対
電極、もしくは作用電極の一方を接地し、また他方の電
極を抵抗素子を介し、もしくは介さずにセンサー出力測
定回路に接続するとともに、前記抵抗素子とガスセンサ
ーとの接続部にパルス発生手段と、電位検出手段を接続
したので、可及的に時間巾が小さなパルスであっても、
センサー脱離時に発生するりアクタンスコイルの起電力
により確実に検出することができ、また、センサーに電
気化学的な変化を与えないため、チエツク後の待ち時間
ヲ不要とすることができるばかりでなく、ガス濃度測定
期間中であってもセンサー脱落のモニターが可能となっ
て信頼性の向上と、ざらには誘導性リアクタンス素子を
不要として本質安全対策上システム構成の簡素化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す装置の構成図、第２．
３図は同上装置の動作を示す説明図と波形図、第４．５
図は同上装置における電圧検出回路の一実施例を示す回
路図、第６図乃至第１゜図はそれぞれ本発明の他の実施
例を示す構成図、及び第１１図は従来のセンサー接続判
定回路の動作を示す説明図である。１・・・・定電位電解型センサー２・・・・作用電極３・・・・センサー出力測定回路４・・・・対電極５・・・・リアクタンスコイル６・・・・パルス発生器７・・・・電位検出回路３０・・・・抵抗素子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）定電位電解型ガスセンサーの作用電極、もしくは
対電極の一方を接地し、また他方の電極をリアクタンス
素子を介してセンサー出力測定回路に接続するとともに
、前記リアクタンス素子とガスセンサーとの接続部にパ
ルス発生手段と、電位検出手段を接続してなる定電位電
解型ガス測定装置におけるセンサー接続判定回路。
（２）複数の定電位電解型ガスセンサーのそれぞれの作
用電極、もしくは対電極の一方を接地し、また他方の電
極をそれぞれリアクタンス素子を介してセンサー出力測
定回路に接続するとともに、前記リアクタンス素子とセ
ンサーとの接続部にそれぞれパルス発生手段と、電位検
出手段を接続してなる定電位電解型ガス測定装置におけ
るセンサー接続判定回路。
（３）定電位電解型ガスセンサーの作用電極、もしくは
対電極の一方を接地し、また他方の電極を抵抗素子を介
してセンサー出力測定回路に接続するとともに、前記抵
抗素子とガスセンサーとの接続部にパルス発生手段と、
電位検出手段を接続してなる定電位電解型ガス測定装置
におけるセンサー接続判定回路。
（４）複数の定電位電解型ガスセンサーのそれぞれの作
用電極、もしくは対電極の一方を接地し、また他方の電
極をそれぞれ抵抗素子を介してセンサー出力測定回路に
接続するとともに、前記抵抗素子とガスセンサーとの接
続部にそれぞれパルス発生手段と、電位検出手段を接続
してなる定電位電解型ガス測定装置におけるセンサー接
続判定回路。
（５）定電位電解型ガスセンサーの基準電極とポテンシ
ョスタット回路との間にリアクタンス素子、または抵抗
素子を接続するとともに、基準電極と前記リアクタンス
素子、または抵抗素子との接続部にパルス発生手段と電
位検出手段を接続してなるセンサー接続判定回路。