JPH0213965Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0213965Y2 JPH0213965Y2 JP18793881U JP18793881U JPH0213965Y2 JP H0213965 Y2 JPH0213965 Y2 JP H0213965Y2 JP 18793881 U JP18793881 U JP 18793881U JP 18793881 U JP18793881 U JP 18793881U JP H0213965 Y2 JPH0213965 Y2 JP H0213965Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas sensor
- semiconductor gas
- series
- series resistor
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 32
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 50
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
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- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案は、半導体ガスセンサの抵抗値変化に
応じて、直列抵抗体の抵抗値が変化するようにし
たセンサ回路に関するものである。
応じて、直列抵抗体の抵抗値が変化するようにし
たセンサ回路に関するものである。
第１図は抵抗値の変化を利用してガスを検知す
るセンサ回路の基本回路構成を示す。
るセンサ回路の基本回路構成を示す。
第１図において、Ｓはガス吸着により抵抗値Ｒ
が変化する半導体ガスセンサ、RSは直列抵抗体、
Ｅは印加電圧、Ｖは出力電圧である。
が変化する半導体ガスセンサ、RSは直列抵抗体、
Ｅは印加電圧、Ｖは出力電圧である。
次に動作について説明する。
直列抵抗体RSはその抵抗値は一定であるが、
半導体ガスセンサＳは検知対象の状態に応じその
抵抗値Ｒを変化するので、出力電圧Ｖの変化から
検知対象の変化を検出することができる。ところ
が、使用目的により半導体ガスセンサＳの抵抗値
Ｒの変化に応じて直列抵抗体RSの値も変化させ
たい場合がある。以下、その理由について述べ
る。
半導体ガスセンサＳは検知対象の状態に応じその
抵抗値Ｒを変化するので、出力電圧Ｖの変化から
検知対象の変化を検出することができる。ところ
が、使用目的により半導体ガスセンサＳの抵抗値
Ｒの変化に応じて直列抵抗体RSの値も変化させ
たい場合がある。以下、その理由について述べ
る。
一般に、半導体ガスセンサＳは300〜400℃の高
温で使用されるのが通例であり、いかなる温度で
使用されているかは半導体ガスセンサＳの性能を
大きく支配する。
温で使用されるのが通例であり、いかなる温度で
使用されているかは半導体ガスセンサＳの性能を
大きく支配する。
ところで、半導体ガスセンサＳは使用される時
間の大部分がガス待ち状態、すなわち、対象ガス
が存在しない状態で過すため、このガス待ち状態
の温度が半導体ガスセンサＳの感度などの長期的
な安定性を決定する。特に、温度が高すぎると抵
抗値Ｒの経時的な低下をもたらし、長期性能保証
を難しくするので、ガス待ち状態でのガスセンサ
温度を設計上決められた値より上げない配慮が重
要となる。一方、ガスに対する半導体ガスセンサ
Ｓの感度（抵抗変化率）は温度に大きく依存し、
通常はガス待ち状態の温度に比べて十分高い必要
がある。
間の大部分がガス待ち状態、すなわち、対象ガス
が存在しない状態で過すため、このガス待ち状態
の温度が半導体ガスセンサＳの感度などの長期的
な安定性を決定する。特に、温度が高すぎると抵
抗値Ｒの経時的な低下をもたらし、長期性能保証
を難しくするので、ガス待ち状態でのガスセンサ
温度を設計上決められた値より上げない配慮が重
要となる。一方、ガスに対する半導体ガスセンサ
Ｓの感度（抵抗変化率）は温度に大きく依存し、
通常はガス待ち状態の温度に比べて十分高い必要
がある。
以上のような２つの要請により、半導体ガスセ
ンサの一般的な加熱方法としては、第２図のよう
な２系統の電気的加熱方法がとられている。
ンサの一般的な加熱方法としては、第２図のよう
な２系統の電気的加熱方法がとられている。
第２図において、ESは電源電圧、EHはヒータ
電圧、Ｈはヒータ、RSは直列抵抗体、Ｖは出力
電圧である。
電圧、Ｈはヒータ、RSは直列抵抗体、Ｖは出力
電圧である。
この構成においては、(a)ヒータＨをヒータ電圧
EHにより加熱するものと、(b)電源電圧ESによつ
て半導体ガスセンサＳを流れる電流のジユール発
熱によるもの、の２系統の加熱が行われる。(a)の
加熱は半導体ガスセンサＳの抵抗によらず一定で
あるが、(b)の加熱は雰囲気に検知対象ガスがある
場合、半導体ガスセンサＳの抵抗値が低下し、ジ
ユール発熱量が増すため増加する。
EHにより加熱するものと、(b)電源電圧ESによつ
て半導体ガスセンサＳを流れる電流のジユール発
熱によるもの、の２系統の加熱が行われる。(a)の
加熱は半導体ガスセンサＳの抵抗によらず一定で
あるが、(b)の加熱は雰囲気に検知対象ガスがある
場合、半導体ガスセンサＳの抵抗値が低下し、ジ
ユール発熱量が増すため増加する。
上記第２図の構成によれば、ガス待ち状態では
一定温度を越えず、ガス雰囲気では比較的高温に
なるということが達成されるので、半導体ガスセ
ンサＳはガス警報器として実用化されている。
一定温度を越えず、ガス雰囲気では比較的高温に
なるということが達成されるので、半導体ガスセ
ンサＳはガス警報器として実用化されている。
ところが、警報器の普及に伴い、業務用の厨房
など燃焼排ガスや高温度の水蒸気のような検知目
的以外のガスが、微量ではあるが常時存在する環
境が使用環境として増加しつつあり、そのような
環境ではガス待ち状態において微量雰囲気ガスに
よる半導体ガスセンサＳの抵抗値の低下が起り、
ジユール発熱が増加し、結局、センサ温度が制限
された範囲を超えて上昇して経時的に半導体ガス
センサＳの感度変化（鋭敏化）がおこる。
など燃焼排ガスや高温度の水蒸気のような検知目
的以外のガスが、微量ではあるが常時存在する環
境が使用環境として増加しつつあり、そのような
環境ではガス待ち状態において微量雰囲気ガスに
よる半導体ガスセンサＳの抵抗値の低下が起り、
ジユール発熱が増加し、結局、センサ温度が制限
された範囲を超えて上昇して経時的に半導体ガス
センサＳの感度変化（鋭敏化）がおこる。
このような感度の鋭敏化を避けるうえで、直列
抵抗体RSの値を大きくすることによつてジユー
ル発熱を抑えることが一つの有効な方法である
が、直列抵抗体RSが固定であれば、雰囲気の検
知対象ガス濃度が検知すべき十分な濃度になつて
も直列抵抗体RSの抵抗値が大きな値であるため、
ジユール発熱が小さく温度が低く押えられ、必要
なガス感度が得られ難くなる。したがつて、ガス
待ち状態では直列抵抗体RSの値を適当に大きく
し、検知すべきガス雰囲気中では適当に小さくす
ることが、排ガスなどの微量ガスが含まれる雰囲
気中での長期安定性と高感度性との両者を同時に
満足させるうえで必要な条件となる。
抵抗体RSの値を大きくすることによつてジユー
ル発熱を抑えることが一つの有効な方法である
が、直列抵抗体RSが固定であれば、雰囲気の検
知対象ガス濃度が検知すべき十分な濃度になつて
も直列抵抗体RSの抵抗値が大きな値であるため、
ジユール発熱が小さく温度が低く押えられ、必要
なガス感度が得られ難くなる。したがつて、ガス
待ち状態では直列抵抗体RSの値を適当に大きく
し、検知すべきガス雰囲気中では適当に小さくす
ることが、排ガスなどの微量ガスが含まれる雰囲
気中での長期安定性と高感度性との両者を同時に
満足させるうえで必要な条件となる。
この考案は、上記の点にかんがみなされたもの
で、固定抵抗器を組み合わせることにより自動的
に直列抵抗体の抵抗値を線形に変化させるような
センサ回路を提供するものである。以下、この考
案について説明する。
で、固定抵抗器を組み合わせることにより自動的
に直列抵抗体の抵抗値を線形に変化させるような
センサ回路を提供するものである。以下、この考
案について説明する。
第３図はこの考案の一実施例を示すもので、
R1，R2，R3，R4は固定抵抗器であり、これらで
等価的に第１図、第２図の直列抵抗体RSを構成
しているとみなす。そして、便宜上固定抵抗器
R1を直列抵抗体という。その他は第１図と同じ
である。固定抵抗器R2とR3は直列接続され、半
導体ガスセンサＳと直列抵抗体R1との直列体に
並列に接続され、また、半導体ガスセンサＳと直
列抵抗体R1の接続点と、固定抵抗器R2とR3の接
続点との間に固定抵抗器R4が接続される。なお、
当然のことながら、各抵抗器の抵抗値はR1≠０、
R2≠０、R3≠∞、R4≠∞である。ただし、R1＝
R3＝∞は除く。
R1，R2，R3，R4は固定抵抗器であり、これらで
等価的に第１図、第２図の直列抵抗体RSを構成
しているとみなす。そして、便宜上固定抵抗器
R1を直列抵抗体という。その他は第１図と同じ
である。固定抵抗器R2とR3は直列接続され、半
導体ガスセンサＳと直列抵抗体R1との直列体に
並列に接続され、また、半導体ガスセンサＳと直
列抵抗体R1の接続点と、固定抵抗器R2とR3の接
続点との間に固定抵抗器R4が接続される。なお、
当然のことながら、各抵抗器の抵抗値はR1≠０、
R2≠０、R3≠∞、R4≠∞である。ただし、R1＝
R3＝∞は除く。
次に動作について説明する。
第３図の回路において、実効的な直列抵抗RS
は第４図の等価回路で表すことができ、 S＝Ｖ／Ｉ ……(1) ここで、ＩはセンサＳを流れる電流である。第
３図によりＩ，Ｖを解いて第(1)式に代入すれば、 S＝aR＋ｂ ……(2) ただし、a.b＞０ ここで、ａ，ｂは下記の式で表される。
は第４図の等価回路で表すことができ、 S＝Ｖ／Ｉ ……(1) ここで、ＩはセンサＳを流れる電流である。第
３図によりＩ，Ｖを解いて第(1)式に代入すれば、 S＝aR＋ｂ ……(2) ただし、a.b＞０ ここで、ａ，ｂは下記の式で表される。
ａ＝R1・R2／R1・R2＋R2・R3＋R3・R4＋R4・R2
ｂ＝（R2・R3＋R3・R4＋R4・R2）R1／R1・R2＋R2・R3＋
R3・R4＋R4・R2 第(2)式より実効的な直列抵抗Sは半導体ガス
センサＳの抵抗値Ｒとともに直線的に変化するこ
とがわかる。そして、ａ，ｂの値は固定抵抗器
R2〜R4の値を適当に選ぶことによつて任意に決
めることができる。この場合、直列抵抗体R1の
値も変えてよいことはもちろんである。
R3・R4＋R4・R2 第(2)式より実効的な直列抵抗Sは半導体ガス
センサＳの抵抗値Ｒとともに直線的に変化するこ
とがわかる。そして、ａ，ｂの値は固定抵抗器
R2〜R4の値を適当に選ぶことによつて任意に決
めることができる。この場合、直列抵抗体R1の
値も変えてよいことはもちろんである。
以上詳細に説明したように、この考案は、直列
抵抗体からなるセンサ回路において、半導体ガス
センサと直列抵抗体との直列体と並列に、２個の
固定抵抗器を直列にして接続し、さらに、それぞ
れの接続点間に固定抵抗器を接続した構成を採用
したので、半導体ガスセンサの待ち状態および動
作状態でのセンサ抵抗値の増減に応じて実効的な
直列抵抗を線形に増減することができる。したが
つて、半導体ガスセンサを用いたセンサ回路に用
いて、きわめて有効である利点を有する。
抵抗体からなるセンサ回路において、半導体ガス
センサと直列抵抗体との直列体と並列に、２個の
固定抵抗器を直列にして接続し、さらに、それぞ
れの接続点間に固定抵抗器を接続した構成を採用
したので、半導体ガスセンサの待ち状態および動
作状態でのセンサ抵抗値の増減に応じて実効的な
直列抵抗を線形に増減することができる。したが
つて、半導体ガスセンサを用いたセンサ回路に用
いて、きわめて有効である利点を有する。
第１図は従来の半導体ガスセンサを使用したセ
ンサ回路の基本回路構成を示す図、第２図は半導
体ガスセンサの一般的な加熱の構成を示す回路
図、第３図はこの考案の一実施例を示す回路図、
第４図は、第３図の等価回路を示す図である。 図中、Ｓは半導体ガスセンサ、R1は直列抵抗
体、R2，R3，R4は固定抵抗器、Ｒは半導体ガス
センサの抵抗値、Ｉは半導体ガスセンサを流れる
電流、Ｅは印加電圧、Ｖは出力電圧である。
ンサ回路の基本回路構成を示す図、第２図は半導
体ガスセンサの一般的な加熱の構成を示す回路
図、第３図はこの考案の一実施例を示す回路図、
第４図は、第３図の等価回路を示す図である。 図中、Ｓは半導体ガスセンサ、R1は直列抵抗
体、R2，R3，R4は固定抵抗器、Ｒは半導体ガス
センサの抵抗値、Ｉは半導体ガスセンサを流れる
電流、Ｅは印加電圧、Ｖは出力電圧である。
Claims (1)
- 検知対象の状態に応じて抵抗値が変化する半導
体ガスセンサと、この半導体ガスセンサと直列に
接続された直列低抗体とからなり、前記半導体ガ
スセンサと直列抵抗体の両端に電圧を印加し、前
記直列抵抗体の両端から出力電圧を得るセンサ回
路において、前記半導体ガスセンサと直列抵抗体
との直列体に並列に２個の固定抵抗器を直列にし
て接続し、さらに前記半導体ガスセンサと直列抵
抗体の接続点と前記２個の固定抵抗器の接続点と
の間に固定抵抗器を接続したことを特徴とするセ
ンサ回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18793881U JPS5892609U (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18793881U JPS5892609U (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | センサ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5892609U JPS5892609U (ja) | 1983-06-23 |
| JPH0213965Y2 true JPH0213965Y2 (ja) | 1990-04-17 |
Family
ID=29991146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18793881U Granted JPS5892609U (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | センサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5892609U (ja) |
-
1981
- 1981-12-18 JP JP18793881U patent/JPS5892609U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5892609U (ja) | 1983-06-23 |
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