JPH0152692B2 - - Google Patents

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JPH0152692B2
JPH0152692B2 JP56047272A JP4727281A JPH0152692B2 JP H0152692 B2 JPH0152692 B2 JP H0152692B2 JP 56047272 A JP56047272 A JP 56047272A JP 4727281 A JP4727281 A JP 4727281A JP H0152692 B2 JPH0152692 B2 JP H0152692B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sensor
output
switching element
circuit
oxygen concentration
Prior art date
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JP56047272A
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English (en)
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JPS57163862A (en
Inventor
Hiroshi Mano
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication of JPS57163862A publication Critical patent/JPS57163862A/ja
Publication of JPH0152692B2 publication Critical patent/JPH0152692B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4065Circuit arrangements specially adapted therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、、酸素濃度センサの活性化判断を
した上で、酸濃度センサの出力を検出する酸素濃
度センサの検出回路に関するものである。
自動車用排気ガス酸素濃度センサ(以下O2
ンサと記す)は、その特性上、300℃ないし400℃
以上の温度にならないと正常な動作が保証されな
い。そこで、O2センサの検出回路としては、O2
センサが上記温度になつたこと(これを活性化と
いう)を検出した上で、O2センサの出力を検出
する必要がある。
第1図は従来のO2センサの検出回路を示す。
この図において、1はO2センサ入力端子であり、
図示しないO2センサの出力が接続される。この
O2センサ入力端子1は高入力インピーダンスバ
ツフア回路2を介してレベルコンパレータ3に接
続され、レベルコンパレータ3の出力は出力端子
4に接続される。5は温度センサ入力端子であ
る。この入力端子5には、O2センサの温度を検
出する図示しない温度センサの出力が接続され
る。そして、入力端子5は高入力インピーダンス
バツフア回路6を介してレベルコンパレータ7に
接続されており、レベルコンパレータ7の出力は
O2センサ活性化出力端子8に接続される。
このように構成された検出回路においては、温
度センサの出力レベルをバツフア回路6を介して
レベルコンパレータ7で基準レベルと比較測定す
ることにより、O2センサの活性化を検出でき、
検出信号は出力端子8に出力される。また、O2
センサの出力レベルをバツフア回路2を介してレ
ベルコンパレータ3で基準レベルと比較測定する
ことにより、O2濃度の大小を検出でき、検出信
号は出力端子4に出力される。
したがつて、上記検出回路によれば、温度セン
サの出力によりO2センサの活性化を検出した後
に、O2センサの出力によりO2濃度を検出するこ
とにより、O2濃度の検出が正確になる。
しかるに、上記検出回路では、O2センサの活
性化判断のために、O2センサとは別に温度セン
サおよびそのケーブル(温度センサと入力端子5
を接続する)が必要となり、高価なものとなつて
しまう欠点がある。また、温度センサをO2セン
サに取付けなければならず、面倒な作業が伴う欠
点がある。
第2図はO2センサの温度とO2センサ内部抵抗
の関係を示す特性図である。この図の曲線aから
明らかなように、O2センサの内部抵抗は、O2
ンサの温度、換言すればO2センサの活性化状態
と不活性状態とで大きく変わる。
そこで、この発明は、O2センサの内部抵抗を、
O2センス起電力の変動に係わらず正確に測定し、
内部抵抗値からO2センサの活性化判断を行うよ
うにしたものである。
そして、それにより、従来の温度センサおよび
そのケーブルを不要とし、従来の欠点を解決した
酸素濃度センサの検出回路を提供することを目的
とするものである。
以下この発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
第3図はこの発明の第1の実施例を示す回路図
である。この図において、11は検出O2濃度に
応じて起電力を発生するO2センサで、内部抵抗
12とO2センス起電力13の直列回路で等価的
に表わすことができる。14はO2センサ入力端
子で、O2センサ11の出力が接続される。この
O2センサ入力端子14と電源15間には、スイ
ツチング素子(ここではラテラルスイツチ)16
と負荷抵抗17が直列に接続される。また、O2
センサ入力端子14は高入力インピーダンスバツ
フア回路18の入力に接続される。このバツフア
回路18の出力はサンプルホールド回路19の入
力に接続され、サンプルホールド回路19の出力
端子20はレベルコンパレータ21の入力に接続
される。このレベルコンパレータ21は基準電圧
22を備え、かつ出力がO2濃度検出信号出力端
子23に接続される。サンプルホールド回路19
の出力端子20と電源15間には、判定基準抵抗
24と負荷抵抗25が直列に接続される。この一
対の抵抗24,25のうち、判定基準抵抗24
は、O2センサ11の不活性状態と活性化状態の
境に対応するO2センサ11の内部抵抗値(第2
図b点)に等しい抵抗値を有する。このような判
定基準抵抗24と負荷抵抗25の相互接続点2
6、および上記スイツチング素子16と上記負荷
抵抗17の相互接続点27は、レベルコンパレー
タ28の互いに異なる入力に接続される。そし
て、レベルコンパレータ28の出力は出力ロジツ
ク回路29の入力に接続され、出力ロジツク回路
29の出力はO2センサ活性化検出信号出力端子
30に接続される。31はクロツク信号入力端子
で、出力ロジツク回路29のトリガ入力に接続さ
れる。さらに、クロツク信号入力端子31は上記
スイツチング素子16のトリガ入力に接続される
とともに、インバータ32を介して上記サンプル
ホールド回路19のトリガ入力に接続される。
このように構成された検出回路においては、
O2センサ11の出力電圧をバツフア回路18を
介してサンプルホールド回路19でサンプルホー
ルドし、そのサンプルホールドされた電圧をレベ
ルコンパレータ21で基準電圧22と比較するこ
とにより、O2濃度の大小が検出され、検出信号
が出力端子23に出力される。
上記検出回路においては、このようにしてO2
濃度の大小が検出されるが、以下のようにして
O2センサ11の内部抵抗値からO2センサ11の
活性化を判断し、活性化が確認されたならばレベ
ルコンパレータ21が作動し、検出信号を出力端
子23に出力する。
以下、活性化判断の動作について述べる。
上記検出回路においては、クロツク信号入力端
子31からのクロツク信号がスイツチング素子1
6のトリガ入力にそのまま供給されるとともに、
インバータ32で反転されてサンプルホールド回
路19のトリガ入力に供給されている。したがつ
て、スイツチング素子16とサンプルホールド回
路19は交互に動作し、たとえばスイツチング素
子16がオフしている時にサンプルホールド回路
19によるサンプルホールドが行われる。
このサンプルホールド動作時は、バツフア回路
18によりO2センサ入力端子14が充分に高入
力インピーダンスとなるから、O2センサ11よ
りO2センサ入力端子14へは電流は流れず、し
たがつてO2センサ内部抵抗12に電圧降下が生
じないため、O2センサ入力端子14には、O2
ンサ開放電圧に等しいO2センス起電力13が表
われる。そして、このO2センス起電力13がバ
ツフア回路18を介してサンプルホールド回路1
9でサンプルホールドされることになるから、サ
ンプルホールド回路19の出力端子20は、O2
センス起電力13に等しい電圧となる。これは、
サンプルホールド回路19の出力端子20に、
O2センス起電力13と等しい起電力33が接続
されたと考えることができる。
次に、クロツク信号が反転すると、サンプルホ
ールド回路19はサンプリングをやめ、スイツチ
ング素子16はオンする。この時の回路構成をみ
ると、負荷抵抗17、内部抵抗12およびO2
ンス起電力13からなるブロツク34と、負荷抵
抗25、判定基準抵抗24および起電力33から
なるブロツク35は全く同様な構成となる。ここ
で、負荷抵抗17と負荷抵抗25の抵抗値を等し
い値に選んでおけば、接続点27および26の電
圧レベル差は、O2センサ内部抵抗12と判定基
準抵抗24の抵抗値の差に全て依存する。したが
つて、接続点27および26の電圧をレベルコン
パレータ28に入力し、接続点26の電圧を基準
として接続点27の電圧の大小を比較測定すれ
ば、判定基準抵抗24に対する内部抵抗12の大
小関係、つまり、O2センサ11が不活性状態で
あるか、活性化状態であるかがロジツクレベルで
出力され、判定基準抵抗24に対して内部抵抗1
2が小の時、つまり、O2センサ11が活性化状
態の時、出力ロジツク回路29を介して活性化検
出信号が出力端子30に出力される。
上記検出回路においては、クロツク信号により
周期的にサンプリングすることにより、サンプル
ホールド回路19の出力端子20の起電力33
は、O2センス起電力13の変化に対応して逐時
校正される。したがつて、O2センサ内部抵抗1
2は、O2センス起電力13の変化に無関係に上
記のようにして測定できるものである。
以上のように、上記検出回路では、O2センス
起電力13に無関係にO2センサ内部抵抗12を
測定でき、この内部抵抗値よりO2センサ11の
活性化判断を正確に行い得る。したがつて、従来
の温度センサおよびそのケーブルを不要とし、廉
価になるとともに、面倒な作業も不要となる。
第4図はこの発明の第2の実施例を示す回路図
である。この第2の実施例においては、O2セン
サ入力端子14と接地間に抵抗36を接続して、
入力端インピーダンスを適度に低下させてある。
すなわち、たとえばライン雑音などが多い装置で
は、O2センサ11が不活性状態で内部抵抗12
が非常に高抵抗の時、あるいはO2センサ11が
外れた状態である時、ランダムなノイズ電圧をサ
ンプリングして誤動作する恐れがある。そこで、
第2の実施例では、上記抵抗36を接続し、入力
端インピーダンスを適度に下げることにより、ノ
イズ電圧のサンプリングを防止し誤動作を防止し
ている。これに伴ない、判定基準抵抗24側にお
いても、入力側と等価にするため、抵抗37を判
定基準抵抗24と並列に接続してある。ここで、
抵抗36と37が同じ値の抵抗であることはいう
までもない。
さらに、第2の実施例においては、判定基準抵
抗24(および抵抗37)と並列にスイツチング
素子38を接続して、このスイツチング素子38
を、インバータ32出力のクロツク信号でオン、
オフ制御している。すなわち、サンプリング時に
スイツチング素子38をオンさせ、判定基準抵抗
24(および抵抗37)を零オームとすることに
より、サンプリング時はレベルコンパレータ28
の出力が1方向(不活性状態を示す出力)となる
ようにして、サンプリング時の誤動作を防止して
いる。
以上が第2の実施例の特徴点であるが、その他
の基本的な点は第3図の第1の実施例と同一であ
る。したがつて、第2の実施例においても第1の
実施例と同様に動作し、同様の効果を得ることが
できる。
以上詳述したように、この発明の酸素濃度セン
サの検出回路においては、O2センサの内部抵抗
値からO2センサの活性化判断を行うようにした
ので、従来の温度センサおよびそのケーブルを不
要とし得る。したがつて、廉価になるとともに、
面倒な作業もなくなる。また、この発明の回路に
おいては、O2センサの内部抵抗をO2センス起電
力に無関係に測定でき、O2センサの活性化を正
確に判断できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の酸素濃度センサの検出回路を示
すブロツク図、第2図はO2センサの温度とO2
ンサ内部抵抗の関係を示す特性図、第3図はこの
発明の酸素濃度センサの検出回路の第1の実施例
を示す回路図、第4図はこの発明の第2の実施例
を示す回路図である。 11…O2センサ、15…電源、16…スイツ
チ素子、17…負荷抵抗、19…サンプルホール
ド回路、21…レベルコンパレータ、24…判定
基準抵抗、25…負荷抵抗、26,27…接続
点、28…レベルコンパレータ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 検出O2濃度に応じて起電力を発生する酸素
    濃度センサの出力と電源間に直列に接続されたス
    イツチング素子および負荷抵抗と、上記スイツチ
    素子がオフ状態で、酸素濃度センサの出力電圧を
    サンプルホールドし、さらに比較測定する手段
    と、上記サンプルホールド出力と電源間に直列に
    接続された判定基準抵抗および負荷抵抗と、この
    一対の抵抗の接続点の電圧が供給されるととも
    に、上記スイツチング素子がオンした状態で、こ
    のスイツチング素子と上記負荷抵抗の接続点の電
    圧が供給され、判定基準抵抗に対する酸素濃度セ
    ンサ内部抵抗の大小関係を測定するレベルコンパ
    レータとを具備してなる酸素濃度センサの検出回
    路。
JP56047272A 1981-04-01 1981-04-01 Detecting circuit of oxygen concentration sensor Granted JPS57163862A (en)

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JPS57163862A JPS57163862A (en) 1982-10-08
JPH0152692B2 true JPH0152692B2 (ja) 1989-11-09

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59230155A (ja) * 1983-06-13 1984-12-24 Nippon Denso Co Ltd 酸素濃度検出装置
US4622844A (en) * 1985-04-22 1986-11-18 Allied Corporation Oxygen sensor monitor
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JP4572735B2 (ja) * 2004-09-07 2010-11-04 株式会社デンソー ガス濃度検出装置

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