JPH0587761A - Gas detector - Google Patents

Gas detector

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JPH0587761A
JPH0587761A JP25956791A JP25956791A JPH0587761A JP H0587761 A JPH0587761 A JP H0587761A JP 25956791 A JP25956791 A JP 25956791A JP 25956791 A JP25956791 A JP 25956791A JP H0587761 A JPH0587761 A JP H0587761A
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gas
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led
pulse
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隆司 山口
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Abstract

PURPOSE:To obtain a gas alarm device operated over one year by a dry battery. CONSTITUTION:A standby mode is provided to a control integrated circuit and, after the completion of a control job, a clock is stopped to allow the circuit to stand by and the circuit is started at every sec by the signal of a multivibrator. The LED 8 for the display of a power supply is subjected to pulse driving at a cycle of 10msec/sec to suppress the power consumption of the LED 8. Further, a buzzer BUZ is driven at cycle of 100msec/sec and the frequency of a buzzer driving signal is swept around resonance frequency to be resonated at any point.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の利用分野】この発明は、ガス漏れや不完全燃
焼、初期火災の検出等に用いる、ガス検出装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas detector used for detecting gas leakage, incomplete combustion, early fire and the like.

【0002】[0002]

【従来技術】発明者は、金属酸化物半導体ガスセンサを
10m秒/秒等の動作周期でパルス的に駆動することを
提案した(特開平1−316,652号)。また発明者
は、パルス駆動型のガスセンサの構造として、絶縁基板
上に断熱ガラス層を設け、断熱ガラス層上に、ヒータと
金属酸化物半導体膜とを積層した構造を提案した(特開
平1−206,252号)。更にこれ以外に、特公昭6
2−2438号等に記載の、シリコンのアンダーカット
エッチングを利用したガスセンサも、パルス駆動に適し
たものである。
2. Description of the Related Art The inventor has proposed to drive a metal oxide semiconductor gas sensor in a pulsed manner with an operating cycle of 10 msec / sec or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 316/652). The inventor has also proposed a structure of a pulse drive type gas sensor in which a heat insulating glass layer is provided on an insulating substrate and a heater and a metal oxide semiconductor film are laminated on the heat insulating glass layer (Japanese Patent Laid-Open No. 1-1999). 206, 252). Furthermore, in addition to this,
The gas sensor using undercut etching of silicon described in No. 2-2438 and the like is also suitable for pulse driving.

【0003】発明者はガスセンサのパルス駆動を利用
し、電池電源型のガス漏れ警報機を開発中である。ガス
センサをパルス駆動すると、例えば消費電力を1mW程
度にすることができる。例えば単3の乾電池を4本用い
てガス漏れ警報機を動作させる場合、実効消費電力を2
mW程度とすると、1年間以上ガス漏れ警報機を動作さ
せることができる。しかしながらガスセンサの制御に用
いるマイクロコンピュータ、(4ビットワンチップマイ
クロコンピュータ)、の消費電力は20mW程度であ
る。また電源表示に用いるLED(発光ダイオード)の
消費電力は、10mW程度である。このためガスセンサ
の消費電力を1mW程度にしても、マイクロコンピュー
タやLEDの消費電力を小さくしない限り、電池電源型
のガス漏れ警報機は実現できない。
The inventor is developing a battery-powered gas leak alarm using pulse driving of a gas sensor. When the gas sensor is pulse-driven, the power consumption can be reduced to, for example, about 1 mW. For example, when operating a gas leak alarm with four AA batteries, the effective power consumption is 2
If it is set to about mW, the gas leak alarm can be operated for one year or more. However, the power consumption of the microcomputer (4 bit one-chip microcomputer) used for controlling the gas sensor is about 20 mW. The power consumption of the LED (light emitting diode) used for power supply display is about 10 mW. Therefore, even if the power consumption of the gas sensor is about 1 mW, a battery-powered gas leak alarm cannot be realized unless the power consumption of the microcomputer and the LED is reduced.

【0004】[0004]

【発明の課題】この発明の課題は、ガスセンサの制御用
集積回路や電源表示LEDの消費電力を抑制し、電池電
源型のガス検出装置を実現することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize a battery-powered gas detection device by suppressing the power consumption of a control integrated circuit of a gas sensor and a power supply display LED.

【0005】[0005]

【発明の構成】この発明は、ガスセンサをパルス駆動す
るとともに、ガスセンサの信号を処理するための集積回
路を設け、この集積回路にはガス検出装置の制御プログ
ラムを記憶させるとともに、集積回路には集積回路内部
でのクロックを停止させるスタンバイモードと、クロッ
クにより通常に動作する通常動作モードとを設け、ガス
検出装置の制御プログラムの終了後に、前記の集積回路
をスタンバイモードに移行させるようにし、発振回路を
設けて、発振回路の信号で、前記の集積回路をスタンバ
イモードから通常動作モードに移行させ、更に電源表示
LEDを設けて、このLEDをLED駆動デューテイ比
でパルス的に点灯させるようにしたことを特徴とする。
According to the present invention, an integrated circuit for pulse-driving a gas sensor and processing a signal of the gas sensor is provided. The integrated circuit stores a control program for a gas detection device and is integrated in the integrated circuit. A standby mode in which the clock inside the circuit is stopped and a normal operation mode in which the clock normally operates are provided, and the integrated circuit is shifted to the standby mode after the control program of the gas detection device is completed. Is provided to shift the integrated circuit from the standby mode to the normal operation mode by the signal of the oscillation circuit, and further, a power supply display LED is provided and the LED is turned on in a pulsed manner at the LED drive duty ratio. Is characterized by.

【0006】ここに集積回路としては、マイクロコンピ
ュータの他に、ゲートアレイ等のASIC等を用いれば
良い。またスタンバイモードは、例えばマイクロコンピ
ュータの場合、CPUクロックを停止させるものであれ
ば良い。マイクロコンピュータによっては、スタンバイ
モードとしてCPUクロックのみを停止させるHALT
モードと、マイクロコンピュータ全体でクロックを停止
させるSTOPモードの2種を備えているが、いずれの
モードでも良い。
As the integrated circuit, an ASIC such as a gate array or the like may be used in addition to the microcomputer. In the case of a microcomputer, for example, the standby mode may be one that stops the CPU clock. Some microcomputers have a HALT that stops only the CPU clock in standby mode.
Two modes are provided, a mode and a STOP mode in which the clock is stopped in the entire microcomputer, but either mode may be used.

【0007】[0007]

【発明の作用】ガスセンサをパルス駆動する場合、集積
回路の処理時間は僅かであり、大部分の時間、集積回路
は遊んでいる。集積回路にはスタンバイモードを設けた
ものがあり、スタンバイモードでの消費電力は極わずか
である。そこで必要な時間だけ集積回路を起こし、他の
時間はスタンバイモードで集積回路を眠らせることによ
り、集積回路の消費電力を小さくできる。例えば通常動
作モードで20mWの消費電力の集積回路を、20m秒
/秒等の動作周期で起こして使えば、消費電力は0.4
mWとなる。
When the gas sensor is pulse-driven, the processing time of the integrated circuit is short and most of the time the integrated circuit is idle. Some integrated circuits have a standby mode, and the power consumption in the standby mode is extremely small. Therefore, the power consumption of the integrated circuit can be reduced by waking up the integrated circuit for a necessary time and sleeping the integrated circuit in the standby mode at other times. For example, if an integrated circuit with a power consumption of 20 mW in the normal operation mode is woken up at an operation cycle of 20 msec / sec, the power consumption will be 0.4
It becomes mW.

【0008】LEDの消費電力は10mW程度である
が、発明者は例えば10m秒程度のパルス幅でLEDを
瞬間的に点灯させても、見えることを確認した。そこで
LEDを10m秒/10秒程度の周期で駆動すれば、消
費電力は10μW強となる。
Although the power consumption of the LED is about 10 mW, the inventor has confirmed that it can be seen even when the LED is momentarily turned on with a pulse width of about 10 msec. Therefore, if the LED is driven at a cycle of about 10 msec / 10 sec, the power consumption becomes a little over 10 μW.

【0009】そこでこのようにすれば、集積回路やLE
Dでの消費電力を例えば0.5mW以下にし、ガス検出
装置全体の消費電力を電池駆動に適した値まで小さくす
ることができる。
Therefore, if this is done, the integrated circuit and LE are
The power consumption at D can be reduced to, for example, 0.5 mW or less, and the power consumption of the entire gas detection device can be reduced to a value suitable for battery driving.

【0010】[0010]

【実施例】LPG用のガス漏れ警報機を例に、実施例を
示す。図1において、2はマイクロコンピュータで、こ
こでは4ビットワンチップマイクロコンピュータ、(東
芝株式会社製のTMP47C440,TMP47C44
0は商品名)の、OTP版(一度だけ書き込み可能なR
OMを備えたもの)を用いた。OTP版を用いたのは、
ROMマスクを不要にしてコストを低減させるためであ
る。4は金属酸化物半導体ガスセンサで、6は単3乾電
池×4本の6V電源、8は例えば赤色の電源表示LE
D、10はマイクロコンピュータ2のWAKE・UP用
のマルチバイブレータからなる発振回路で、ここでは1
Hzのマルチバイブレータとした。T1,T2はトランジ
スタ、Z1は例えば4.5Vのツェナーダイオード、1
2は4MHzのセラミック発振子である。BUZはガス
洩れ警報用のピエゾブザーで、ここでは安価な2端子他
励振ブザーを用いた。図の抵抗にはΩ単位で抵抗値を示
し、コンデンサには容量を記入した。R1はガスセンサ
4の負荷抵抗、R2は電源電圧の検出用の抵抗、R3はL
ED8への電流制限用抵抗、R4はブザーBUZの制御
抵抗である。14は例えば10mHの昇圧コイルで、ブ
ザーBUZに加わる電圧をコイル14がない場合の数V
程度から数十V程度に昇圧させ、音量を増加させる。マ
イクロコンピュータ2のK00〜R43の端子はモード
決定用の入力ポートで、K00〜K02は学習で定めた
基準値SやAに対する警報レベルのマージンN,Pの決
定用のポート、K03〜R81はセンサ信号のサンプリ
ングポイントの決定用のポート、R82,83はガスセ
ンサの駆動パルス幅の決定用のポートである。またR4
2,R43は基準値S,Aの学習周期の決定用のポート
である。実施例の動作条件は、これらのポートへの入力
で異なるが、ここでは標準入力の場合を例に条件を示
す。図2に、マイクロコンピュータ2のブロック図を示
す。図のプログラムメモリー(ROM)の部分に、ガス
検出装置の制御プログラムを収容した。
EXAMPLE An example will be described by taking a gas leak alarm for LPG as an example. In FIG. 1, reference numeral 2 is a microcomputer, here a 4-bit one-chip microcomputer (TMP47C440, TMP47C44 manufactured by Toshiba Corporation).
0 is the product name, OTP version (write once R
(Equipped with OM) was used. The OTP version was used
This is because the ROM mask is unnecessary and the cost is reduced. Reference numeral 4 is a metal oxide semiconductor gas sensor, 6 is an AA dry battery × 4 6V power source, and 8 is, for example, a red power source display LE.
D and 10 are oscillation circuits composed of a multi-vibrator for WAKE / UP of the microcomputer 2, and here, 1
The multi-vibrator of Hz was used. T1 and T2 are transistors, Z1 is a 4.5V Zener diode, 1
2 is a 4 MHz ceramic oscillator. BUZ is a piezo buzzer for alarm of gas leak, and here an inexpensive two-terminal separately excited buzzer was used. The resistance in the figure shows the resistance value in Ω unit, and the capacity is entered in the capacitor. R1 is the load resistance of the gas sensor 4, R2 is the resistance for detecting the power supply voltage, and R3 is L
A current limiting resistor for ED8, R4 is a control resistor for buzzer BUZ. 14 is, for example, a booster coil of 10 mH, and the voltage applied to the buzzer BUZ is several V when the coil 14 is not provided.
The voltage is increased from about 10 to several tens of volts to increase the volume. The terminals K00 to R43 of the microcomputer 2 are input ports for mode determination, K00 to K02 are ports for determining margins N and P of alarm levels with respect to reference values S and A defined in learning, and K03 to R81 are sensors. Ports for determining signal sampling points, R82 and R83 are ports for determining the drive pulse width of the gas sensor. Also R4
2 and R43 are ports for determining the learning cycle of the reference values S and A. The operating conditions of the embodiment differ depending on the input to these ports, but the conditions are shown here using the case of standard input as an example. FIG. 2 shows a block diagram of the microcomputer 2. A control program for the gas detection device is stored in the program memory (ROM) portion of the figure.

【0011】図3にガスセンサ4の断面を、図4にガス
センサ4の平面を示す。図において、20はアルミナ等
の絶縁基板、21は断熱ガラス層でここでは膜厚100
μmとし、22は酸化イリジウム膜(膜厚0.5μm,
0.2×0.2mm角)を用いたヒータ膜、23は膜厚
例えば10μmの酸化錫膜(0.2×0.2mm角)、
24は絶縁用のアルミナ膜(膜厚1μm)である。2
5,25はガスセンサの電極、26,26はヒータの電
極である。なおガスセンサの種類はこれに限らず、例え
ば特公昭62−2438号のものを用いても良い。
FIG. 3 shows a cross section of the gas sensor 4, and FIG. 4 shows a plane of the gas sensor 4. In the figure, 20 is an insulating substrate made of alumina or the like, 21 is a heat insulating glass layer, and here a film thickness of 100
μm, 22 is an iridium oxide film (film thickness 0.5 μm,
0.2 × 0.2 mm square), a heater film 23 is a tin oxide film (0.2 × 0.2 mm square) having a thickness of 10 μm,
24 is an insulating alumina film (film thickness 1 μm). Two
Reference numerals 5 and 25 are gas sensor electrodes, and 26 and 26 are heater electrodes. The type of gas sensor is not limited to this, and, for example, a Japanese Patent Publication No. 62-2438 may be used.

【0012】図9〜図13により、実施例の動作を説明
する。ガスセンサ4は、例えば毎秒1回8m秒だけ駆動
する(ガスセンサの駆動デューテイ比8/1000)。
するとセンサ温度は図9の実線のように変化し、LPG
に対するセンサ出力は、センサ温度と類似の波形で、図
9の鎖線のように変化する。センサ出力のサンプリング
ポイントは、マイクロコンピュータ2のポートK03,
R80,R81への入力の3ビット信号で定め、LPG
やメタンの場合には例えば8m秒の最後の1m秒にサン
プリングする。センサ4のガスへの応答波形はガスの種
類で異なり、例えば不完全燃焼や初期火災の検出のため
にCOを検出する場合は、8m秒の最初の1〜2m秒の
出力をサンプリングする。8m秒/秒のパルス駆動での
センサ4の消費電力は、約1mWである。パルスの幅
は、例えば0.5m秒〜1秒程度とし、パルスの周期は
例えば0.1秒〜20秒程度とする。ガスセンサ4の駆
動デューテイ比は、例えば1/20〜1/2000とす
る。これらの条件は、消費電力と検出までの待ち時間の
許容範囲とで定め、ガスセンサの特性面からはメタンの
検出の場合はパルス幅を例えば1秒程度と長くし、LP
GやCO,アルコール等の検出の場合は8m秒程度の短
いパルス幅でも充分である。
The operation of the embodiment will be described with reference to FIGS. The gas sensor 4 is driven, for example, once every second for 8 ms (the driving duty ratio of the gas sensor is 8/1000).
Then, the sensor temperature changes as shown by the solid line in FIG.
The sensor output with respect to has a waveform similar to the sensor temperature, and changes like the chain line in FIG. The sampling point of the sensor output is the port K03 of the microcomputer 2,
Determined by the 3-bit signal input to R80 and R81, LPG
In the case of or methane, sampling is performed at the last 1 msec of 8 msec, for example. The response waveform of the sensor 4 to gas differs depending on the type of gas. For example, when CO is detected for detecting incomplete combustion or initial fire, the output of the first 1-2 msec of 8 msec is sampled. The power consumption of the sensor 4 in the pulse drive of 8 msec / sec is about 1 mW. The pulse width is, for example, about 0.5 ms to 1 second, and the pulse period is, for example, about 0.1 seconds to 20 seconds. The drive duty ratio of the gas sensor 4 is, for example, 1/20 to 1/2000. These conditions are determined by the power consumption and the allowable range of waiting time until detection. From the characteristic of the gas sensor, in the case of methane detection, the pulse width is set to be long, for example, about 1 second, and the LP
When detecting G, CO, alcohol, etc., a short pulse width of about 8 ms is sufficient.

【0013】電池電源6の電圧低下に対応し、センサ4
の駆動パルス幅を可変とする。このため4.5Vのツェ
ナーダイオードZ1に直列に接続した、抵抗R2に流れる
電流から電圧変動を検出し、それに応じてマイクロコン
ピュータ2の出力ポートP10からのパルス幅を変え
て、トランジスタT1を制御する。即ち電源電圧の変動
を抵抗R2の電流から検出し、センサ4の駆動パルス幅
をトランジスタT1で変えて、センサ出力のサンプリン
グ時のセンサ温度を一定にする。
The sensor 4 responds to the voltage drop of the battery power source 6.
The drive pulse width of is variable. Therefore, the voltage fluctuation is detected from the current flowing through the resistor R2 connected in series with the 4.5V Zener diode Z1, and the pulse width from the output port P10 of the microcomputer 2 is changed accordingly to control the transistor T1. .. That is, the fluctuation of the power supply voltage is detected from the current of the resistor R2, the driving pulse width of the sensor 4 is changed by the transistor T1, and the sensor temperature at the time of sampling the sensor output is made constant.

【0014】トランジスタT1の出力電圧をポートVA
REFから入力して、抵抗ラダー回路に加え、A/D変
換の基準電圧(フルスケール)とする。サンプリングし
たセンサ出力は、マイクロコンピュータ2のAIN0端
子から入力して、8ビットにA/D変換する。A/D変
換のフルスケールは、トランジスタT1の出力電圧で定
まるので、電源電圧の変動によらず、センサ抵抗の変化
をA/D変換できる。なお抵抗ラダー回路へのVARE
F端子からの入力は入力電流が大きいが、この入力は8
m秒/秒しか生じない。これはガスセンサ4を駆動して
いない時は、VAREFへの入力電圧も0となるからで
ある。
The output voltage of the transistor T1 is set to the port VA.
It is input from REF and used as the reference voltage (full scale) for A / D conversion in addition to the resistance ladder circuit. The sampled sensor output is input from the AIN0 terminal of the microcomputer 2 and A / D converted into 8 bits. Since the full scale of the A / D conversion is determined by the output voltage of the transistor T1, the change in the sensor resistance can be A / D converted regardless of the fluctuation of the power supply voltage. VARE to the resistance ladder circuit
The input current from the F terminal is large, but this input is 8
Only msec / sec occurs. This is because the input voltage to VAREF also becomes 0 when the gas sensor 4 is not driven.

【0015】図10にLED8の駆動波形を示す。LE
D8の消費電力は、抵抗R3の分も含めると、連続点灯
で10mW程度である。LED8は、例えば10m秒程
度のパルス幅で瞬間的に点灯させても、点灯を見ること
ができる。そこでLED8をパルス駆動し、電力を節減
する。好ましい駆動条件は、パルス幅が5〜100m
秒、パルス周期が1秒〜1分程度で、ここでは10m秒
/10秒で駆動した(LED駆動デューテイ比1/10
00)。なおLED8の輝度を増すため、駆動時の消費
電力を増加させたので、電源表示部のLED8や抵抗R
3での消費電力は10μW強となった。
FIG. 10 shows the drive waveform of the LED 8. LE
The power consumption of D8 is about 10 mW in continuous lighting including the resistance R3. The LED 8 can be seen to be illuminated even if it is momentarily illuminated with a pulse width of, for example, about 10 msec. Therefore, the LED 8 is pulse-driven to save power. A preferable driving condition is a pulse width of 5 to 100 m.
Second, the pulse cycle is about 1 second to 1 minute, and here, it is driven at 10 msec / 10 sec (LED driving duty ratio 1/10).
00). Since the power consumption during driving is increased to increase the brightness of the LED 8, the LED 8 and the resistor R of the power display unit
The power consumption in 3 was a little over 10 μW.

【0016】図11〜13に、ピエゾブザーBUZの駆
動波形を示す。ブザーBUZとその周辺回路の消費電力
は連続駆動の場合で、約15mWである。そこでガス洩
れ警報時には、図12のように、例えば100m秒/秒
の周期で駆動し、電源電圧の低下時には、図13のよう
に、例えば10m秒/秒の周期で駆動する。駆動パルス
の幅を変えることにより、ガス洩れと電源電圧の低下と
を区別し、パルス駆動により消費電力を節減する。ここ
でより重要な信号であるガス漏れ信号には大きなデュー
テイ比を割当て、重要度が低くかつ電池の交換まで長時
間報知しなければならない電源電圧の低下信号には小さ
なデューテイ比を割り当てる。またガス漏れ信号に対す
る報知は、ブザーBUZをデューテイ比1で連続鳴動さ
せて行っても良い。
11 to 13 show drive waveforms of the piezo buzzer BUZ. The power consumption of the buzzer BUZ and its peripheral circuits is about 15 mW in the case of continuous driving. Therefore, when a gas leak alarm is issued, it is driven at a cycle of, for example, 100 msec / sec as shown in FIG. 12, and when the power supply voltage drops, it is driven at a period of, for example, 10 msec / sec as shown in FIG. By changing the width of the driving pulse, it is possible to distinguish between gas leakage and decrease in the power supply voltage, and pulse driving saves power consumption. Here, a large duty ratio is assigned to the gas leak signal, which is a more important signal, and a small duty ratio is assigned to a power supply voltage drop signal that is of low importance and must be notified for a long time until the battery is replaced. The notification of the gas leak signal may be performed by continuously ringing the buzzer BUZ at a duty ratio of 1.

【0017】ブザーBUZには、安価な他励振ピエゾブ
ザーを用いたので、共振周波数(ここでは約4KHz)
の駆動パルスを送る必要がある。この共振周波数は温度
等で変化する。そこで図11のように、例えば10m秒
周期で、マイクロコンピュータ2の出力ポートP12か
らの駆動周波数fを、4KHz±0.2KHzの範囲で
スイープし、共振周波数を通過させるようにする。ブザ
ーBUZの前方1mの点での音圧は、共振時に85dB
で非共振時よりも約20dB増加した。
Since an inexpensive separately excited piezo buzzer was used for the buzzer BUZ, the resonance frequency (here, about 4 KHz) was used.
Drive pulse must be sent. This resonance frequency changes with temperature and the like. Therefore, as shown in FIG. 11, the drive frequency f from the output port P12 of the microcomputer 2 is swept in the range of 4 KHz ± 0.2 KHz to pass the resonance frequency, for example, at a cycle of 10 msec. The sound pressure at a point 1 m in front of the buzzer BUZ is 85 dB at resonance.
Therefore, it increased by about 20 dB as compared with the non-resonance state.

【0018】図5〜図8により、実施例の動作アルゴリ
ズムを説明する。実施例は、図5のアルゴリズムで動作
する。ここで図5の右側に示したジョブを処理するのに
要する時間は、通常は20m秒程度である。そこでジョ
ブの終了後に、プログラムでスタンバイ命令(スリープ
命令)を起動させるようにし、マイクロコンピュータ2
をスタンバイ状態に移行させる。この状態では、消費電
力は通常動作モードの20mWから3μW程度に減少す
る。マイクロコンピュータ2はスタンバイモードではク
ロックが停止し、RAMにはスタティックRAMを用い
るので、クロックが停止してもデータは失われない。実
施例ではガスセンサ4を8m秒/秒でパルス駆動するの
で、1秒毎にマイクロコンピュータ2を起動する。この
ためにマルチバイブレータ10を用い、1秒周期のパル
スのエッジでトリガーし、マイクロコンピュータ2を起
動する。この結果、マイクロコンピュータ2の実効消費
電力は約0.4mWとなる。また発振回路10の消費電
力は80μW程度である。これらのためガス検出装置の
実効消費電力は、約1.5mWとなる。
The operation algorithm of the embodiment will be described with reference to FIGS. The embodiment works with the algorithm of FIG. Here, the time required to process the job shown on the right side of FIG. 5 is usually about 20 msec. Therefore, after the job is finished, the program activates a standby instruction (sleep instruction), and the microcomputer 2
To the standby state. In this state, the power consumption is reduced from 20 mW in the normal operation mode to about 3 μW. Since the clock of the microcomputer 2 is stopped in the standby mode and the static RAM is used as the RAM, no data is lost even if the clock is stopped. In the embodiment, since the gas sensor 4 is pulse-driven at 8 msec / sec, the microcomputer 2 is activated every second. For this purpose, the multivibrator 10 is used to trigger the microcomputer 2 by the edge of a pulse having a cycle of 1 second. As a result, the effective power consumption of the microcomputer 2 is about 0.4 mW. The power consumption of the oscillator circuit 10 is about 80 μW. For these reasons, the effective power consumption of the gas detection device is about 1.5 mW.

【0019】図5に示すように、実施例では、ガス漏れ
の警報レベルを学習で定めた基準値から定め、相対値検
出を行う。もちろん外付けの抵抗等により、警報レベル
を設定しても良い。基準値としては、ガスセンサ出力の
定常値とガスセンサ出力の平均値の2種を用い、これを
1カ月程度の期間に渡って統計化処理を施し、基準値と
する。センサ出力の定常値をS、平均値をAとすると、
これに定数N,Pをかけたものを警報レベルとし、セン
サ出力がN・S,P・Aのいずれかを越えると警報す
る。
As shown in FIG. 5, in the embodiment, the alarm level of gas leak is determined from the reference value determined by learning, and the relative value is detected. Of course, the alarm level may be set by an external resistor or the like. As the reference value, two kinds of a steady value of the gas sensor output and an average value of the gas sensor output are used, and this is subjected to statistical processing over a period of about one month to obtain the reference value. When the steady value of the sensor output is S and the average value is A,
An alarm level is obtained by multiplying this by a constant N or P, and an alarm is issued when the sensor output exceeds any one of N · S and P · A.

【0020】定常値Sのサンプリングプログラムは例え
ば5分周期で動作し、平均値Aのサンプリングプログラ
ムは例えば5時間周期で動作する。図6に定常値Sのサ
ンプリングプログラムを、図7に平均値Aのサンプリン
グプログラムを示す。定常値Sは、例えば夜間等にガス
を用いず、センサ出力が安定している状態の出力を基準
値とするためのもので、図6のように5分間でのセンサ
出力の変化率が5%以下の状態が6時間続き、かつ5時
間でのセンサ出力の変化が±30%以下の状態で定常値
S1をサンプリングする。サンプリングした定常値S1を
統計化し、定常値Sとする。使用開始初期の統計化を速
めるため初期学習モードを設け、使用開始から1週間は
S1からSへの積算速度を速める。平均値Aのサンプリ
ングプログラム(図7)では、5時間毎にランダムにガ
スセンサ出力を読み込み、これを統計化して、平均値A
を算出する。
The sampling program of the steady value S operates, for example, in a 5-minute cycle, and the sampling program of the average value A operates in a 5-hour cycle, for example. FIG. 6 shows a sampling program for the steady value S, and FIG. 7 shows a sampling program for the average value A. The steady value S is used as a reference value when the sensor output is stable, for example, at night without using gas, and the rate of change of the sensor output in 5 minutes is 5 as shown in FIG. The steady state value S1 is sampled under the condition that the state of less than% continues for 6 hours and the change of the sensor output within 5 hours is within ± 30%. The sampled steady value S1 is statisticized to be a steady value S. An initial learning mode is provided in order to speed up the statistic at the beginning of use, and the integration speed from S1 to S is increased for one week from the start of use. In the sampling program of the average value A (Fig. 7), the gas sensor output is randomly read every 5 hours, and this is statistically analyzed to obtain the average value A.
To calculate.

【0021】図8に電源電圧の低下に対するプログラム
を示す。このプログラムは、図5のジョブに挿入し毎秒
1回実行するものとする。抵抗R2を流れる電流から電
源電圧の低下を検出し、これに応じてガスセンサ4のパ
ルス駆動に用いるパルス幅を変更する。このために出力
ポートP10を用いる。電源電圧が更に低下し、例えば
4.5V以下となると、ブザーBUZを10m秒/秒の
周期で駆動し、電池の交換を求める。なおここでのマイ
クロコンピュータ2の動作下限電圧は4Vである。電源
電圧低下時の処理は、例えば次のように変更しても良
い。ツェナーダイオードZ1の電圧を4Vとし、電源電
圧がマイクロコンピュータ2の動作下限に近づくと、ブ
ザーBUZを10m秒/秒の周期で駆動し、電池の交換
を求める。この時電源電圧は動作下限近くまで低下して
いるので、トランジスタT1を停止させ、ガスセンサ4
を停止させる。また電源表示LED8も停止させる。即
ちブザーBUZによる電源電圧の低下信号のみを発生さ
せ、ガスの検出や電源表示を打ち切って電池の交換を求
める。これは電池電源6を、限界まで使用しようとする
ものである。一方前記の処理は、余裕をもって電池6の
交換を求め、電池6が交換されるまで、正常にガス漏れ
警報機を駆動しようとするものである。
FIG. 8 shows a program for reducing the power supply voltage. This program is inserted into the job shown in FIG. 5 and executed once per second. The decrease in the power supply voltage is detected from the current flowing through the resistor R2, and the pulse width used for pulse driving of the gas sensor 4 is changed accordingly. For this purpose, the output port P10 is used. When the power supply voltage further drops to, for example, 4.5 V or less, the buzzer BUZ is driven at a cycle of 10 msec / sec to request battery replacement. The operating lower limit voltage of the microcomputer 2 here is 4V. The processing when the power supply voltage drops may be changed as follows, for example. When the voltage of the Zener diode Z1 is set to 4 V and the power supply voltage approaches the operation lower limit of the microcomputer 2, the buzzer BUZ is driven at a cycle of 10 msec / sec to request battery replacement. At this time, the power supply voltage has dropped to near the lower limit of operation, so the transistor T1 is stopped and the gas sensor 4
To stop. Further, the power supply display LED 8 is also stopped. That is, only a signal for lowering the power supply voltage is generated by the buzzer BUZ, gas detection and power supply display are terminated, and battery replacement is requested. This intends to use the battery power source 6 to the limit. On the other hand, the above-mentioned processing is to seek replacement of the battery 6 with a margin and normally try to drive the gas leak alarm until the battery 6 is replaced.

【0022】ここでは特定のプログラムや特定の数値に
ついて示したが、これに限るものではない。
Although a specific program and a specific numerical value are shown here, the present invention is not limited to this.

【0023】[0023]

【発明の効果】この発明では、集積回路や電源表示LE
Dの消費電力を抑え、電池によるガス検出装置の駆動を
可能にする。
According to the present invention, an integrated circuit and a power source display LE are provided.
The power consumption of D is suppressed, and the gas detection device can be driven by the battery.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例のガス検出装置の回路図FIG. 1 is a circuit diagram of a gas detection device according to an embodiment.

【図2】 実施例に用いたマイクロコンピュータのブ
ロック図
FIG. 2 is a block diagram of a microcomputer used in an embodiment.

【図3】 実施例に用いたガスセンサの断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a gas sensor used in an example.

【図4】 実施例に用いたガスセンサの平面図FIG. 4 is a plan view of a gas sensor used in an example.

【図5】 実施例の動作フローチャートFIG. 5 is an operation flowchart of the embodiment.

【図6】 実施例での、ガスセンサ信号の定常値の検
出と統計化処理を示すフローチャート
FIG. 6 is a flow chart showing detection of a steady value of a gas sensor signal and statistic processing in the embodiment.

【図7】 実施例での、ガスセンサ信号の平均値の検
出と統計化処理を示すフローチャート
FIG. 7 is a flowchart showing detection and statistic processing of an average value of a gas sensor signal in the embodiment.

【図8】 実施例での、電源電圧変動に対する処理を
示すフローチャート
FIG. 8 is a flowchart showing a process for a power supply voltage change in the embodiment.

【図9】 実施例でのガスセンサのパルス駆動波形を
示す波形図
FIG. 9 is a waveform diagram showing a pulse drive waveform of the gas sensor in the example.

【図10】 実施例でのLEDの点灯波形を示す波形図FIG. 10 is a waveform diagram showing a lighting waveform of an LED in the example.

【図11】 実施例でのブザーの駆動波形を示す波形図FIG. 11 is a waveform diagram showing a drive waveform of the buzzer in the example.

【図12】 実施例でのガス漏れ時のブザーの駆動波形
を示す波形図
FIG. 12 is a waveform diagram showing a drive waveform of a buzzer when gas leaks in the example.

【図13】 実施例での電源電圧低下警告時のブザーの
駆動波形を示す波形図
FIG. 13 is a waveform diagram showing a drive waveform of a buzzer when a power supply voltage drop warning is issued in the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 マイクロコンピュータ 4 ガスセンサ 6 電池電源 8 電源表示LED 10 マルチバイブレータ 2 Microcomputer 4 Gas sensor 6 Battery power 8 Power indicator LED 10 Multivibrator

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ヒータを備えた金属酸化物半導体ガスセ
ンサを、電池電源により、ガスセンサ駆動デューテイ比
で、パルス駆動し、ガスを検出するようにしたガス検出
装置において、 ガスセンサをパルス駆動するとともに、ガスセンサの信
号を処理するための集積回路を設け、 この集積回路にはガス検出装置の制御プログラムを記憶
させるとともに、集積回路には集積回路内部でのクロッ
クを停止させるスタンバイモードと、クロックにより通
常に動作する通常動作モードとを設け、 ガス検出装置の制御プログラムの終了後に、前記の集積
回路をスタンバイモードに移行させるようにし、 発振回路を設けて、発振回路の信号で、前記の集積回路
をスタンバイモードから通常動作モードに移行させ、 更に電源表示LEDを設けて、このLEDを、LED駆
動デューテイ比で、パルス的に点灯させるようにしたこ
とを特徴とする、ガス検出装置。
1. A gas detection device in which a metal oxide semiconductor gas sensor equipped with a heater is pulse-driven by a battery power source at a gas sensor drive duty ratio to detect gas, and the gas sensor is pulse-driven and the gas sensor is also used. An integrated circuit for processing the signal of is provided, the control program of the gas detection device is stored in this integrated circuit, and the integrated circuit operates normally by the standby mode in which the clock inside the integrated circuit is stopped. A normal operation mode is provided, and after the control program of the gas detection device is completed, the integrated circuit is shifted to the standby mode.An oscillation circuit is provided and the integrated circuit is set to the standby mode by the signal of the oscillation circuit. To the normal operation mode, and a power supply display LED is further provided. , The LED driving duty ratio, characterized in that so as to pulsed manner lighting, gas detection device.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11248661A (en) * 1998-03-04 1999-09-17 Fuji Electric Co Ltd Gas detecting alarm
JP2002318215A (en) * 2001-02-16 2002-10-31 Figaro Eng Inc Gas detecting method and device therefor
CN102841181A (en) * 2012-08-31 2012-12-26 哈尔滨东方报警设备开发有限公司 Gas detector for two-wire system displaying through digital tube

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