JPH05209852A - 自己診断回路 - Google Patents
自己診断回路Info
- Publication number
- JPH05209852A JPH05209852A JP3156704A JP15670491A JPH05209852A JP H05209852 A JPH05209852 A JP H05209852A JP 3156704 A JP3156704 A JP 3156704A JP 15670491 A JP15670491 A JP 15670491A JP H05209852 A JPH05209852 A JP H05209852A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capacitor
- sensor
- self
- switches
- processing unit
- 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.)
- Granted
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高価な校正ガスを必要とせず、しかも実ガス測
定に悪影響を与えることなくセンサの自己診断ができる
自己診断回路を提供する。 【構成】基準抵抗と、基準電源と、キャパシタと、第１
〜第５のスイッチと、演算増幅器と、Ａ／Ｄ変換器と、
中央処理装置と、演算処理部などを備え、キャパシタを
放電して一定時間だけ接続し、その接続前後の電圧値と
キャパシタの容量値などを用いて演算でセンサの内部抵
抗値を求めるようにしたもの。
定に悪影響を与えることなくセンサの自己診断ができる
自己診断回路を提供する。 【構成】基準抵抗と、基準電源と、キャパシタと、第１
〜第５のスイッチと、演算増幅器と、Ａ／Ｄ変換器と、
中央処理装置と、演算処理部などを備え、キャパシタを
放電して一定時間だけ接続し、その接続前後の電圧値と
キャパシタの容量値などを用いて演算でセンサの内部抵
抗値を求めるようにしたもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自己診断回路に係わ
り、特に、センサの内部抵抗値を測定する方法を改善し
た自己診断回路に関する。
り、特に、センサの内部抵抗値を測定する方法を改善し
た自己診断回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】ジルコニア酸素分析計のジルコニセンサ
―などのようなセンサにおける内部抵抗測定は、抵抗シ
ャント法によって行われていた。即ち、抵抗シャント法
は、センサの等価回路が電圧源と内部抵抗で表されると
仮定し、外部に抵抗既知のいわゆるシャント抵抗を接続
し、該接続前後の電圧値から計算によって内部抵抗値を
求めるものであり、この抵抗シャント法によってセンサ
の内部抵抗測定が行われていた。
―などのようなセンサにおける内部抵抗測定は、抵抗シ
ャント法によって行われていた。即ち、抵抗シャント法
は、センサの等価回路が電圧源と内部抵抗で表されると
仮定し、外部に抵抗既知のいわゆるシャント抵抗を接続
し、該接続前後の電圧値から計算によって内部抵抗値を
求めるものであり、この抵抗シャント法によってセンサ
の内部抵抗測定が行われていた。
【０００３】然しながら、上記従来例においては、実際
上、内部抵抗が抵抗（Ｒ）とコンデンサ容量（Ｃ）の複
合インピ―ダンスの形となっており、シャント抵抗の接
続前後における電圧波形が一次遅れ的波形となり、シャ
ント後の電圧測定まで時間がかかるという欠点があっ
た。
上、内部抵抗が抵抗（Ｒ）とコンデンサ容量（Ｃ）の複
合インピ―ダンスの形となっており、シャント抵抗の接
続前後における電圧波形が一次遅れ的波形となり、シャ
ント後の電圧測定まで時間がかかるという欠点があっ
た。
【０００４】また、センサが劣化してくると、測定まで
時間がかかると共に、シャント抵抗を解放後元の電圧
（即ち、シャント抵抗接続前の電圧）Ｅ0 まで復帰する
時間が長くなり、実際の測定に悪影響が出るという欠点
もあった。更に、シャント抵抗接続前の電圧Ｅ0 とシャ
ント抵抗接続後の電圧Ｅ0 ´を測定している間、電圧Ｅ
0 を一定に保つ必要があり、センサに校正ガスを流して
おかなければならなかった。従って、校正ガスを流して
いる間、実ガス測定を中断しなければならず、実ガスの
連続測定が不可欠とされるプロセル分析では好ましくな
いという欠点もあった。
時間がかかると共に、シャント抵抗を解放後元の電圧
（即ち、シャント抵抗接続前の電圧）Ｅ0 まで復帰する
時間が長くなり、実際の測定に悪影響が出るという欠点
もあった。更に、シャント抵抗接続前の電圧Ｅ0 とシャ
ント抵抗接続後の電圧Ｅ0 ´を測定している間、電圧Ｅ
0 を一定に保つ必要があり、センサに校正ガスを流して
おかなければならなかった。従って、校正ガスを流して
いる間、実ガス測定を中断しなければならず、実ガスの
連続測定が不可欠とされるプロセル分析では好ましくな
いという欠点もあった。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】本発明は、かかる従
来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その課題は、
高価な校正ガスを必要とせず、しかも実ガス測定に悪影
響を与えることなくセンサの自己診断ができる自己診断
回路を提供することにある。
来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その課題は、
高価な校正ガスを必要とせず、しかも実ガス測定に悪影
響を与えることなくセンサの自己診断ができる自己診断
回路を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、自己診断回路
において、センサと、基準抵抗と、基準電源と、キャパ
シタと、第１〜第５のスイッチと、演算増幅器と、Ａ／
Ｄ変換器と、中央処理装置と、前記第１〜第５のスイッ
チを駆動させるための入出力ポ―トと、メモリと、演算
処理部を備え、前記キャパシタを放電し一定時間だけ接
続し、該接続前後の電圧値と前記キャパシタの容量値な
どを用いて前記演算処理部における演算で前記センサの
内部抵抗値を求めることより前記課題を解決したもので
ある。
において、センサと、基準抵抗と、基準電源と、キャパ
シタと、第１〜第５のスイッチと、演算増幅器と、Ａ／
Ｄ変換器と、中央処理装置と、前記第１〜第５のスイッ
チを駆動させるための入出力ポ―トと、メモリと、演算
処理部を備え、前記キャパシタを放電し一定時間だけ接
続し、該接続前後の電圧値と前記キャパシタの容量値な
どを用いて前記演算処理部における演算で前記センサの
内部抵抗値を求めることより前記課題を解決したもので
ある。
【０００７】
【作用】本発明は、次のように作用する。即ち、スイッ
チ６ａ，６ｂ，６ｄが閉、スイッチ６ｃ，６ｅが開の状
態で、センサの起電力をＡ／Ｄ変換器に取り込み、ＣＰ
Ｕを介してメモリにデ―タを保存する。その後、スイッ
チ６ｄを開にすると同時にスイッチ６ｃを閉にし、一定
時間の間だけキャパシタの容量による電荷をチャ―ジ
し、一定時間経過後スイッチ６ａ，６ｂを開にし、キャ
パシタの両端電圧をＡ／Ｄ変換器で取り込み、そのデ―
タをＣＰＵを介してメモリに保存する。その後、スイッ
チ６ｃを開にすると共にスイッチ６ｃ〜６ｅを閉にし、
シャント抵抗接続前の電圧とシャント抵抗接続後の電圧
のＡ／Ｄ変換器の出力，時間Ｔ，キャパシタの容量の各
値に基づき、ＣＰＵで演算によってセンサの内部抵抗値
を求める。その後、スイッチ６ｅはキャパシタの容量値
を明確にするため、基準電源と基準抵抗に接続し上記操
作より演算でキャパシタの容量を求める。
チ６ａ，６ｂ，６ｄが閉、スイッチ６ｃ，６ｅが開の状
態で、センサの起電力をＡ／Ｄ変換器に取り込み、ＣＰ
Ｕを介してメモリにデ―タを保存する。その後、スイッ
チ６ｄを開にすると同時にスイッチ６ｃを閉にし、一定
時間の間だけキャパシタの容量による電荷をチャ―ジ
し、一定時間経過後スイッチ６ａ，６ｂを開にし、キャ
パシタの両端電圧をＡ／Ｄ変換器で取り込み、そのデ―
タをＣＰＵを介してメモリに保存する。その後、スイッ
チ６ｃを開にすると共にスイッチ６ｃ〜６ｅを閉にし、
シャント抵抗接続前の電圧とシャント抵抗接続後の電圧
のＡ／Ｄ変換器の出力，時間Ｔ，キャパシタの容量の各
値に基づき、ＣＰＵで演算によってセンサの内部抵抗値
を求める。その後、スイッチ６ｅはキャパシタの容量値
を明確にするため、基準電源と基準抵抗に接続し上記操
作より演算でキャパシタの容量を求める。
【０００８】
【実施例】以下、本発明について図を用いて詳細に説明
する。図１は本発明実施例の構成説明図であり、図中、
１はセンサの内部抵抗、２はセンサの起電力、３は基準
抵抗、４は基準電源、５はキャパシタ、６ａ〜６ｅはス
イッチ、７は演算増幅器、８ａはＡ／Ｄ変換器、８ｂは
中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）、８ｃはメモ
リ、８ｄはスイッチ６ａ〜６ｅを駆動させるための入出
力ポ―ト（以下、「Ｉ／Ｏ」という）、８は演算処理部
である。
する。図１は本発明実施例の構成説明図であり、図中、
１はセンサの内部抵抗、２はセンサの起電力、３は基準
抵抗、４は基準電源、５はキャパシタ、６ａ〜６ｅはス
イッチ、７は演算増幅器、８ａはＡ／Ｄ変換器、８ｂは
中央処理装置（以下、「ＣＰＵ」という）、８ｃはメモ
リ、８ｄはスイッチ６ａ〜６ｅを駆動させるための入出
力ポ―ト（以下、「Ｉ／Ｏ」という）、８は演算処理部
である。
【０００９】図２は、本発明実施例の動作を説明するた
めのタイムチャ―トであり横軸は時間（ｔ）を示してい
る。以下、図１と図２を用いて本発明実施例の動作説明
を行なう。図１及び図２において、最初、スイッチ６
ａ，６ｂ，６ｄが閉、スイッチ６ｃ，６ｅが開の状態
で、センサの起電力をＡ／Ｄ変換器８ａに取り込み、Ｃ
ＰＵ８ｂを介してメモリ８ｃにデ―タを保存する。次
に、スイッチ６ｄを開にすると同時にスイッチ６ｃを閉
にし、一定時間（Ｔ）の間だけキャパシタ５の容量（Ｃ
s ）による電荷をチャ―ジする。
めのタイムチャ―トであり横軸は時間（ｔ）を示してい
る。以下、図１と図２を用いて本発明実施例の動作説明
を行なう。図１及び図２において、最初、スイッチ６
ａ，６ｂ，６ｄが閉、スイッチ６ｃ，６ｅが開の状態
で、センサの起電力をＡ／Ｄ変換器８ａに取り込み、Ｃ
ＰＵ８ｂを介してメモリ８ｃにデ―タを保存する。次
に、スイッチ６ｄを開にすると同時にスイッチ６ｃを閉
にし、一定時間（Ｔ）の間だけキャパシタ５の容量（Ｃ
s ）による電荷をチャ―ジする。
【００１０】その後、一定時間（Ｔ）経過後スイッチ６
ａ，６ｂを開にし、キャパシタ５の両端電圧をＡ／Ｄ変
換器８ａで取り込み、そのデ―タをＣＰＵ８ｂを介して
メモリ８ｃに保存する。次いで、スイッチ６ｃを開にす
ると共にスイッチ６ｃ〜６ｅを閉にする。その後、シャ
ント抵抗接続前の電圧Ｅ0 とシャント抵抗接続後の電圧
Ｅ0 ´のＡ／Ｄ変換器８ａの出力，時間Ｔ，キャパシタ
５の容量の各値に基づき、ＣＰＵ８ｂで後述の（１）〜
（４）式に示すような演算によってセンサの内部抵抗値
（Ｒx)を求める。
ａ，６ｂを開にし、キャパシタ５の両端電圧をＡ／Ｄ変
換器８ａで取り込み、そのデ―タをＣＰＵ８ｂを介して
メモリ８ｃに保存する。次いで、スイッチ６ｃを開にす
ると共にスイッチ６ｃ〜６ｅを閉にする。その後、シャ
ント抵抗接続前の電圧Ｅ0 とシャント抵抗接続後の電圧
Ｅ0 ´のＡ／Ｄ変換器８ａの出力，時間Ｔ，キャパシタ
５の容量の各値に基づき、ＣＰＵ８ｂで後述の（１）〜
（４）式に示すような演算によってセンサの内部抵抗値
（Ｒx)を求める。
【００１１】最後に、スイッチ６ｅはキャパシタ５の容
量値を明確にするため、基準電源４と基準抵抗３に接続
し上記〜と同様の操作で演算によってキャパシタ５
の容量（Ｃs ）を求める。即ち、Ｅ0 ´＝｛１−ｅ-
（Ｔ／τ）｝・Ｅ0 …………（１） τ＝Ｃs ・Ｒx …………………………………（２） （１）式から得られるτ＝−Ｔ／ｌｎ｛１−（Ｅ0 ´／
Ｅ0 ）｝と、（２）式から下式（３）が得られる。ま
た、この（３）式から下式（４）が導かれる。 Ｃs ・Ｒx ＝−Ｔ／ｌｎ｛１−（Ｅ0 ´／Ｅ0 ）｝……
……………………（３） Ｒx ＝（１／Ｃs ）・［−Ｔ
／ｌｎ｛１−（Ｅ0 ´／Ｅ0 ）｝］…………（４）
尚、（１）〜（４）式において、Ｒx は測定すべきセン
サなどの内部抵抗、Ｃs はキャパシタの容量値、Ｔはキ
ャパシタの充電時間、Ｅ0 はセンサの起電力、Ｅ0 ´は
キャパシタの両端電圧をそれぞれ表している。尚、本発
明は上述の実施例に限定されることなく種々の変形が可
能である。
量値を明確にするため、基準電源４と基準抵抗３に接続
し上記〜と同様の操作で演算によってキャパシタ５
の容量（Ｃs ）を求める。即ち、Ｅ0 ´＝｛１−ｅ-
（Ｔ／τ）｝・Ｅ0 …………（１） τ＝Ｃs ・Ｒx …………………………………（２） （１）式から得られるτ＝−Ｔ／ｌｎ｛１−（Ｅ0 ´／
Ｅ0 ）｝と、（２）式から下式（３）が得られる。ま
た、この（３）式から下式（４）が導かれる。 Ｃs ・Ｒx ＝−Ｔ／ｌｎ｛１−（Ｅ0 ´／Ｅ0 ）｝……
……………………（３） Ｒx ＝（１／Ｃs ）・［−Ｔ
／ｌｎ｛１−（Ｅ0 ´／Ｅ0 ）｝］…………（４）
尚、（１）〜（４）式において、Ｒx は測定すべきセン
サなどの内部抵抗、Ｃs はキャパシタの容量値、Ｔはキ
ャパシタの充電時間、Ｅ0 はセンサの起電力、Ｅ0 ´は
キャパシタの両端電圧をそれぞれ表している。尚、本発
明は上述の実施例に限定されることなく種々の変形が可
能である。
【００１２】
【発明の効果】以上詳しく説明したような本発明によれ
ば、測定時間が例えば数ｍｓｅｃ．〜数１００ｍｓｅ
ｃ．以下というように極短くて済むため、実際のガス濃
度測定に実用上全く影響なく自己診断を行なえる自己診
断回路が実現する。また、このように測定時間が極短い
ため、実際のガスによる変化も少なく、校正ガスを使用
しなくともセンサの校正ができる利点もある。従って、
本発明によれば、センサの内部抵抗値を測定する方法を
改善した自己診断回路が実現する。
ば、測定時間が例えば数ｍｓｅｃ．〜数１００ｍｓｅ
ｃ．以下というように極短くて済むため、実際のガス濃
度測定に実用上全く影響なく自己診断を行なえる自己診
断回路が実現する。また、このように測定時間が極短い
ため、実際のガスによる変化も少なく、校正ガスを使用
しなくともセンサの校正ができる利点もある。従って、
本発明によれば、センサの内部抵抗値を測定する方法を
改善した自己診断回路が実現する。
【図１】本発明実施例の構成回路図である。
【図２】本発明実施例の動作を説明するためのタイムチ
ャ―トである。 １ センサの内部抵抗 ２ センサの起電力 ３ 基準抵抗 ４ 基準電源 ５ キャパシタ ６ａ〜６ｃ スイッチ ７ 演算増幅器 ８ａ Ａ／Ｄ変換器 ８ｂ 中央処理装置 ８ｃ メモリ ８ｄ 入出力ポ―ト ８ 演算処理部
ャ―トである。 １ センサの内部抵抗 ２ センサの起電力 ３ 基準抵抗 ４ 基準電源 ５ キャパシタ ６ａ〜６ｃ スイッチ ７ 演算増幅器 ８ａ Ａ／Ｄ変換器 ８ｂ 中央処理装置 ８ｃ メモリ ８ｄ 入出力ポ―ト ８ 演算処理部
Claims (1)
- 【請求項１】センサと、基準抵抗と、基準電源と、キャ
パシタと、第１〜第５のスイッチと、演算増幅器と、Ａ
／Ｄ変換器と、中央処理装置と、前記第１〜第５のスイ
ッチを駆動させるための入出力ポ―トと、メモリと、演
算処理部とを具備し、前記キャパシタを放電して一定時
間だけ接続し、該接続前後の電圧値と前記キャパシタの
容量値などを用いて前記演算処理部における演算で前記
センサの内部抵抗値を求めることを特徴とする自己診断
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3156704A JP3003056B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 自己診断回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3156704A JP3003056B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 自己診断回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05209852A true JPH05209852A (ja) | 1993-08-20 |
| JP3003056B2 JP3003056B2 (ja) | 2000-01-24 |
Family
ID=15633517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3156704A Expired - Lifetime JP3003056B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 自己診断回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3003056B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1251357A1 (de) * | 2001-04-19 | 2002-10-23 | Acam-messelectronic GmbH | Widerstandsmessung |
| JP2013142683A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ処理装置 |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP3156704A patent/JP3003056B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1251357A1 (de) * | 2001-04-19 | 2002-10-23 | Acam-messelectronic GmbH | Widerstandsmessung |
| JP2013142683A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-22 | Ngk Spark Plug Co Ltd | ガスセンサ処理装置 |
| US9068934B2 (en) | 2012-01-13 | 2015-06-30 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor processing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3003056B2 (ja) | 2000-01-24 |
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