JPH01307655A - 雰囲気検出器制御装置 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、検出部に例えば半導体ガスセンサ・温度セン
サ等を用いた雰囲気検出器の制ｔ１１装置に関する。

（従来の技術） 従来の雰囲気検出器をガス警報器を例にとって説明する
と、ガス警報器に用いられるガス検出部は、最近の半導
体工学の発展により、半導体ガスセンサで構成されてい
るものが多い。この半導体ガスセンサは、半導体からな
る感応体の抵抗値が、被検知物であるガスの吸着度に対
応して起る変化をガスｍ度の検出信号として取出すよう
にしたものである。

このようなガス警報器の制御装置としては、第７に図に
示すようなものが考えられている。同図中、１０１は、
半導体からなる感応体１０２が備えられたガス検出部で
あり、感応体１０２は、所定温度の８’ｌｆＵ下である
ことが感ガス動作の条件であるため、ガス検出部１０１
には、加熱用のヒータコイル１０３が内蔵されている。

感応体１０２と他の３個の抵抗１０４．１０５．１０６
とでブリッジ回路が構成され、このうち、抵抗１０５．
１０６で基準潤度に対応した基準電圧が作り出されてい
る。そして、ガス検出部１０１で検出したガス濃度に対
応した電圧と上記の基準電圧とがコンパレータ１０７で
比較され、検出ガス濃度が基準濃度以上のとき、その］
ンパレータ１０７からの出力により、スピーカ１０８か
ら警報が発せられるようになっている。

上述のようなガス警報器に対し、電源部としてのリンキ
ング・チョーク・コンバータ式スイッチングレギュレー
タ（以下、単にスイッチングレギュレータという）１１
０が、電源電圧制御手段としての比較回路１２０を介し
て接続されている。

スイッチングレギュレータ１１０は、商用交流を、ダイ
オード１１１及びコンデンサ１１２で直流電圧に変換し
、これを発成回路１１３で駆動されるスイッチングトラ
ンジスタＱ１により−Ｈパルス状の電圧とし、さらにこ
のパルス状の電圧を出力チョークコイルを兼ねたトラン
ス１１４を介してダイオード１１５及びフィルタを構成
づるコンデンサ１１６により所要の直流電圧に変換して
出力するようになっている。コンデンサ１１７は、後述
するように、商用電源の投入時に、その充電電流により
スイッチングトランジスタＱ１のベース電流を強制的に
大にするために設けられている。

また、比較回路１２０には、検出部１０１への給電電圧
を２個の抵抗１１８と１１９で分圧した当該給電電圧に
対応した電圧と、基準電圧発生回路１４０で生成した基
準電圧とを比較し、その差電圧を非反転増幅するオペア
ンプ１２１が備えられている。１２２．１２３はそれぞ
れオペアンプ１２１の入力抵抗及びフィードバック抵抗
である。

そして、オペアンプ１２１の出力端子が抵抗１２４を介
して制御用のトランジスタＱ２のベースに接続され、こ
のトランジスタＱ２のコレクタがスイッチングレギュレ
ータ１１０におけるスイッチングトランジスタＱ１のベ
ースに接続されている。

前述のガス検出部１０１は、ヒータコイル１０３への印
加電圧が変化すると、感応体１０２の温度が変化してそ
の抵抗値が変化し、第３図に示すように、検知対象とな
るガスの選択性が変゛化する。

このため、ヒータコイル１０３への印加電圧の変化は、
ガス警報器の誤動作の原因になる。したがって、ヒータ
コイル１０３へは、高精度に制御された定電圧を印加す
る必要があり、制御装置には、この手段として、上述の
ような電源電圧制御手段としての比較回路１２０が配設
されている。

即ち、比較回路１２０では、２個の抵抗１１８．１１９
の分圧点に、ヒータコイル１０３への給電電圧に対応し
た電圧が現われ、オペアンプ１２１で、この電圧と基準
電圧とが比較される。そして、給電電圧に対応した電圧
が基準電圧よりも大の関係であると、オペアンプ１２１
からその差電圧を増幅した出力電圧が得られ、この出力
電圧を抵抗１２４の抵抗値で除した電流がトランジスタ
Ｑ２のベースに流れ、これを増幅した電流がそのコレク
タに流れる。次いで、このトランジスタＱ２のコレクタ
電流が、制御信号出力としてスイッチングレギュレータ
１１０におけるスイッチングトランジスタＱ１のベース
に供給され、そのベース流入電流が小となるように抑制
されてトランス１１４の一次側に流れる電流振幅が抑制
される。このようなフィードバック作用により、ヒータ
コイル１０３への給電電圧は所定値となるように制御さ
れる（第５図）。

第４図は、このようなフィードバック作用により電源部
としてのスイッチングレギュレータ１１０の出力電圧を
抑制すべき領域及び非抑制領域等を示している。

このようにして、電源部としてのスイッチングレギュレ
ータ１１０から一定値に制御された出力電圧が、ガス検
出部１０１におけるヒータコイル１０３及び感応体１０
２、ブリッジ回路、コンパレータ１０７及び比較回路１
２０等に供給されて雰囲気中の被検知物であるガスが精
度よく検出されるようになっている。

ところで、商用電源の投入時や商用電源に停電等が生じ
てその回復直後等には、スイッチングレギュレータ１１
０における発成回路１１３が始動してスイッチングトラ
ンジスタＱ１が活性化され、スイッチングレギュレータ
１１０の出力電圧がゼロ■から立上がる。したがって比
較回路１２０への印加電圧もゼロＶから立上がることに
なる。

一般に、オペアンプは２ｖ以上の電圧が印加されないと
正常動作ができない。このため、比較回路１２０を構成
しているオペアンプ１２１は、正常な比較動作ができな
いまま、電流出力をすることになり（第４図）、トラン
ジスタＱ２は、比較回路１２０のこの誤動作による出力
電流を増幅し、これが制御信号出力としてスイッチング
レギュレータ１１０におけるスイッチングトランジスタ
Ｑ１のベースに供給される。

このため、スイッチングレギュレータ１１０の出力は、
この誤った制御信号出力の供給された時点の電圧で安定
してしまい、第６図に示すように、ヒータコイル１０３
への給電電圧は所定電圧に遼せず、また、比較回路へも
オペアンプ１２１の正常動作に必要な電圧に達しない電
圧が供給されて、ｔ、ＩＩ御動作に不具合が生じること
になる。

そこで、この対策として、スイッチングレギュレータ１
１０には、コンデンサ１１７が接続されており、商用電
源の投入時等には、このコンデンサ１１７の充電電流に
より、スイッチングトランジスタＱ１のベース電流を強
制的に大にして、比較回路１２０からの誤動作に基づく
制御信号出力を受けても、スイッチングトランジスタＱ
１を十分に活性化させて、所定の出力電圧が得られるよ
うになされている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述のガス”警報器の制御装置にあっては、
商用電源の出力インピーダンスのばらつきや、誤動作の
時、比較回路１２０におけるトランジスタＱ２の出力電
流にばらつきのあることから、スイッチングレギュレー
タ１１０におけるコンデンサ１１７の定数決定を行うこ
とが難しい。このため、商用電源の投入時等に、コンデ
ンサ１１７の充電電流がトランジスタＱ１の活性化に必
要なベース電流をはるかに上回ることがあり、このよう
な場合は、その過大電流により、トランジスタＱ１が破
損するおそれがあるという問題があった。

また、商用電源に瞬断が生じ、その瞬断が、コンデンサ
１１７の放電が不十分な６まま復活したようなときは、
コンデンサ１１７の充電によるトランジスタＱ１の活性
化が不十分になり、スイッチングレギュレータ１１０の
出力が所定電圧まで立上らない場合があるという問題が
あった。

本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、電源の
投入時等において：電源電圧制御手段に入力する給電電
圧が低いときは、この電源電圧制御手段からの制御信号
出力を停止させて誤制御動作の発生することを防止し、
定常検出時においては、検出部への給電電圧を所定値に
制御して雰囲気中の被検知物を精度よく検出することの
できる雰囲気検出器制御装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、所要の電圧が給電
された状態で被検知物の作用間に応じて電気的特性が変
化する検出部に当該所要の電圧を給電する電源部と、前
記検出部への給電電圧と基準電圧とを比較し該比較結果
に基づく制御信号により前記電源部の出力電圧を所定値
に制御する電源電圧制御手段と、該電源電圧制御手段に
入力する前記給電電圧の電圧値を検出し該検出結果に基
づいて当該電源電圧制御手段からの制御信号出力を停止
させる制御信号出力停止手段とを有することを要旨とす
る。

（作用） 被検知物の定常検出時においては、電源電圧制御手段に
より、検出部への給電電圧と基準電圧とが比較され、そ
の比較結果に基づいて電源部の出力電圧が所定値に制御
される。

また、電源の投入時等において、電源電圧制御手段に入
力する給電電圧が低いときは、制御信号出力停止手段に
より、電源電圧制御手段からの制御信号出力が停止され
て誤制御動作の生じることが防止される。

（実施例） 以下、本発明の・実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。この実施例は、ガス検出器の制御装置に適用
されている。

まず、雰囲気検出器制御装置の構成を説明すると、感応
体２及びヒータコイル３が備えられたガス検出部１、感
、応体２と他の３個の抵抗４．５．６とで構成されたブ
リッジ回路、コンパレータ７及びスピーカ８等からなる
ガス酋報器の部分と、オペアンプ２１、抵抗１８．１９
．２２．２３．２４、トランジスタＱ２及び基準電圧発
生回路４０等で構成された電源電圧制御手段としての比
較回路２０の部分とは、前記第７図のものとほぼ同様に
構成されている。また、電源部としてのスイッチングレ
ギュレータ１０は、前記第７図に示したものと比べると
、同図におけるコンデンサ１１７が設けられていない点
を除けば、ダイオード１１．１５、コンデンサ１２．１
６、発振回路１３、トランス１４及びスイッチングトラ
ンジスタＱ＋　により、前記第７図のものとほぼ同様に
構成されている。

そして、この実施例では、上述のような各構成に加えて
、さらに、比較回路２０が正常な比較動作を行うのに十
分な給電電圧が、スイッチングレギュレータ１ｏから入
力されていないのを検知したとき、比較回路２０からの
制御信号出力を停止させるため、この比較回路２０に、
次のような構成からなる制御信号出力停止手段としての
電圧検知回路３０が付設されている。

即ち、電圧検知回路３０には、比較回路２０にへカする
給電電圧を、分圧する２個の抵抗２５．２６が接続され
、その分圧点が第１のトランジスタＱ３のベースに接続
されている。この第１のトランジスタＱ３にはコレクタ
抵抗２７が接続され、そのコレクタ出力点が第２のトラ
ンジスタＱ４のベースに接続されている。そして、この
第２のトランジスタＱ４のコレクタが、比較回路２０に
おけるトランジスタＱ２のベースに接続されている。

上記の分圧用抵抗２５．２６の分圧比は、比較回路２０
に入力する給電電圧が、正常な比較動作をづるのに不十
分な低い電圧値であるとき、第１のトランジスタＱ３を
オフ状態とさせるような電圧が生じるように設定されて
いる。そして、第１のトランジスタＱ３がオフのとき、
第２のトランジスタＱ４がオンとなり、比較回路２０に
おけるトランジスタＱ２が非動作状態に設定されるよう
になっている。

次に、上述のように構成された雰囲気検出器制御装置の
動作を説明する。

比較回路２０における２個の抵抗１８．１９の分圧点に
、ヒータコイル３への給電電圧に対応した分圧電圧が現
われ、オペアンプ２１で、この分圧電圧と基準電圧とが
比較される。そして、分圧電圧が基準電圧よりも大の関
係のときには、オペアンプ２１からその差電圧を増幅し
た出力電圧が得られ、この出力電圧を抵抗２４の抵抗値
で除した電流がトランジスタＱ２のベースに流れ、これ
を増幅した電流がそのコレクタに流れる。次いで、この
トランジスタＱ２のコレクタ電流が、制御信号出力とし
てスイッチングレギュレータ１０におけるスイッチング
トランジスタＱ１のベースに供給され、そのベース流入
電流が小となるように抑制されてトランス１４の一次側
に流れる電流振幅が抑制される。そして、このフィード
バック作用により、スイッチングレギュレータ１０の出
力電圧が所定値となるように制御される。

このようにして、電源部としてのスイッチングレギュレ
ータ１０から所定値に制御された出力電圧が、ガス検出
部１におけるヒータコイル３及び感応体２、ブリッジ回
路、コンパレータ７及び比較回路２０等に供給されるこ
とにより、雰囲気中の被検知物であるガスが精度よく検
出される。

次いで、商用電源の投入時等における制御動作を、第２
図を用いて説明する。

商用電源の投入時等に、スイッチングレギュレータ１０
における発振回路１３が始動し、このスイッチングレギ
ュレータ１０の出力電圧がゼロＶから立上り、この過程
で低い電圧が比較回路２０に供給されると（第２図の■
の過程）、この電圧が電圧検知回路３０における分圧用
抵抗２５．２６及び第１のトランジスタＱ３で検出され
、この第１のトランジスタＱ３がオフとなる。次いで、
このオフ動作により、第２のトランジスタＱ４がオンと
なり、比較回路２０におけるトランジスタＱ２のベース
電流が、その第２のトランジスタＱ４側に吸込まれる。

この結果、トランジスタＱ２は、比較回路２０の比較結
果の出力、即ち、オペアンプ２１の出力電流に影響され
ずに強制的に非動作状態に設定され、当該比較回路２０
からの制御信号出力が停止される。したがって、誤った
制御動作の生じることが防止されて、スイッチングレギ
ュレータ１０から、前記第６図で示したような、所定電
圧よりも低い電圧がガス検出部１等に給電されることが
無くなる。

そして、この制！Ｉｌ紡作の停止の間に、スイッチング
レギュレータ１０の出力電圧が十分に立上がり、比較回
路２０に、正常な比較動作を行うのに十分な値の電圧が
給電されるようになると（第２図の■の過程）、電圧検
知回路３０等における各トランジスタは、上記とは逆の
動作をして、第１のトランジスタＱ３がオン、第２のト
ランジスタＱ４がオフとなって、比較回路２０における
トランジスタＱ２が動作状態となり、比較回路２Ｏｈｌ
らの制御信号出力がスイッチングレギュレータ１０に送
られて、その出力電圧が所定値となるように制御される
。

また、比較回路２０への印加電圧が極端に低い領域（第
２図の１の領域）では、各トランジスタＱ２　、Ｑ３　
、Ｑ４は、何れもオフとなって制ｙＩＩ信号出力は停止
される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、被検知物の定常
検出時には、電源電圧制御手段により、検出部への給電
電圧と基準電圧とが比較され、その比較結果に基づいて
電源部の出力電圧が所定値に制御される。また、電源投
入時等において、電源電圧制御手段に入力する給電電圧
が低い場合等、誤制御動作の生じるおそれがあるときは
、制御信号出力停止手段により電源電圧制御手段からの
制御信号出力が停止される。したがって、雰囲気中の被
検知物を、常時、精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る雰囲気検出器制０１１装置の実施
例を示す回路図、第２図は同上実施例の動作を説明する
ためのタイミングチャート、第３図は検出部におけるヒ
ータコイルへの印加電圧による検知対象であるガスの選
択性を示す特性図、第４図はヒータコイルへの給電電圧
に応じた電源部の出力抑制領域及び非抑制領域等を示す
図、第５図は正常制御動作時における電源部の出力電圧
特性を示す図、第６図は誤制御動作時における電源部の
出力電圧特性を示す図、第７図は従来のガス警報器の制
御装置を示す回路図である。 １：ガス検出部、　　２：感応体、 ３：ヒータコイル、 １０：リンギング・ヂョーク・コンバータ式スイッチン
グレギュレータ（電源部）、 ２０：比較回路（電源電圧制御手段）、３０：電圧検知
回路（制御信号出力停止手段）。 代■！人会哩士三　月・作男 ＾　へ　へへハ　ハ ｅｓ−０２０− 一ノ　　　　　−ノ　　　−ノ　　−ノ　　−ノ　　　
　　＼ノヒータコイル・＼、のＥ１１加ｔｌＥ 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所要の電圧が給電された状態で被検知物の作用量に応じ
   て電気的特性が変化する検出部に当該所要の電圧を給電
   する電源部と、前記検出部への給電電圧と基準電圧とを
   比較し該比較結果に基づく制御信号により前記電源部の
   出力電圧を所定値に制御する電源電圧制御手段と、該電
   源電圧制御手段に入力する前記給電電圧の電圧値を検出
   し該検出結果に基づいて当該電源電圧制御手段からの制
   御信号出力を停止させる制御信号出力停止手段とを有す
   ることを特徴とする雰囲気検出器制御装置。