JPH06208421A - ガスセンサの温度制御回路 - Google Patents
ガスセンサの温度制御回路Info
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- JPH06208421A JPH06208421A JP156193A JP156193A JPH06208421A JP H06208421 A JPH06208421 A JP H06208421A JP 156193 A JP156193 A JP 156193A JP 156193 A JP156193 A JP 156193A JP H06208421 A JPH06208421 A JP H06208421A
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- temperature
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発熱温度を一定に保つことができる白金薄膜
ヒータの温度制御回路を提供するものである。 【構成】 直列接続された抵抗Ｒ1 とＲ2 及び抵抗Ｒ3
と白金薄膜等のヒータＨＴがブリッジ回路網を構成し
て、抵抗Ｒ3 とヒータＨＴとの接続点及び抵抗Ｒ1とＲ
2 との接続点がそれぞれ差動増幅回路Ａの正転入力端
子，反転入力端子に接続され、その出力端子が抵抗ＲB
を介してトランジスタＱ1 のベースに接続され、抵抗Ｒ
1 とＲ3 との接続点がトランジスタＱ1 のコレクタに接
続され、トランジスタＱ1 のコレクタ・エミッタ間に抵
抗ＲS が接続され、且つ、ベース・エミッタ間にエミッ
タ抵抗ＲE が接続されたものである。
ヒータの温度制御回路を提供するものである。 【構成】 直列接続された抵抗Ｒ1 とＲ2 及び抵抗Ｒ3
と白金薄膜等のヒータＨＴがブリッジ回路網を構成し
て、抵抗Ｒ3 とヒータＨＴとの接続点及び抵抗Ｒ1とＲ
2 との接続点がそれぞれ差動増幅回路Ａの正転入力端
子，反転入力端子に接続され、その出力端子が抵抗ＲB
を介してトランジスタＱ1 のベースに接続され、抵抗Ｒ
1 とＲ3 との接続点がトランジスタＱ1 のコレクタに接
続され、トランジスタＱ1 のコレクタ・エミッタ間に抵
抗ＲS が接続され、且つ、ベース・エミッタ間にエミッ
タ抵抗ＲE が接続されたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭酸ガスセンサや酸素
検出センサに用いられるガスセンサの温度制御回路に関
するものである。
検出センサに用いられるガスセンサの温度制御回路に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭酸ガスセンサや酸素検出センサ等のガ
スセンサでは、ヒータを用いて触媒等の反応を促進させ
て検出効率を高めるようになされている。通常、ヒータ
には、白金薄膜等のヒータが用いられている。このよう
な炭酸ガスセンサや酸素検出センサでは、検出感度を一
定に保つにためにヒータの温度を外気に影響されること
なく一定に制御する必要がある。温度制御の一つとし
て、ヒータの温度をサーミスタ等によって検出してヒー
タに供給される電流量を温度コントローラによって制御
する方法がある。他には、白金薄膜ヒータの抵抗値とそ
のヒータに供給される電流量によってヒータの電力量を
一定に保つことにより温度を一定に制御する方法とがあ
る。
スセンサでは、ヒータを用いて触媒等の反応を促進させ
て検出効率を高めるようになされている。通常、ヒータ
には、白金薄膜等のヒータが用いられている。このよう
な炭酸ガスセンサや酸素検出センサでは、検出感度を一
定に保つにためにヒータの温度を外気に影響されること
なく一定に制御する必要がある。温度制御の一つとし
て、ヒータの温度をサーミスタ等によって検出してヒー
タに供給される電流量を温度コントローラによって制御
する方法がある。他には、白金薄膜ヒータの抵抗値とそ
のヒータに供給される電流量によってヒータの電力量を
一定に保つことにより温度を一定に制御する方法とがあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前者は、温度コントロ
ーラで温度を制御する方法であるが、発熱体の温度をサ
ーミスタ等で検出してヒータに供給される電流を制御
し、温度を一定に制御しようとするものである。しか
し、熱抵抗等の影響によって温度制御範囲に幅があり、
ヒータの温度が変動してガス濃度に検出誤差が発生し易
い欠点がある。又、温度コントローラはその形状も大き
く、高価である欠点がある。又、後者の温度制御方法に
おいても、熱抵抗や外気温等によってヒータの抵抗値が
変動して正確な制御ができない欠点がある。
ーラで温度を制御する方法であるが、発熱体の温度をサ
ーミスタ等で検出してヒータに供給される電流を制御
し、温度を一定に制御しようとするものである。しか
し、熱抵抗等の影響によって温度制御範囲に幅があり、
ヒータの温度が変動してガス濃度に検出誤差が発生し易
い欠点がある。又、温度コントローラはその形状も大き
く、高価である欠点がある。又、後者の温度制御方法に
おいても、熱抵抗や外気温等によってヒータの抵抗値が
変動して正確な制御ができない欠点がある。
【０００４】本発明は、上述のようにな欠点に鑑みなさ
れたものであって、発熱温度を一定に保つことができる
ガスセンサの温度制御回路に関するものである。
れたものであって、発熱温度を一定に保つことができる
ガスセンサの温度制御回路に関するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述のような課題を解決
するために、本発明のガスセンサの温度制御回路は、第
１と第２の抵抗からなる第１の直列回路と、第３の抵抗
とヒータからなり前記第１の直列回路に並列に接続され
た第２の直列回路と、前記第１と第２の直列回路のそれ
ぞれの接続点の電圧の電位差を出力する差動増幅回路
と、該差動増幅回路の出力によってベース電圧が制御さ
れることによって、前記第１と第２の直列回路に供給さ
れる電流値を制御するトランジスタとからなるものであ
る。
するために、本発明のガスセンサの温度制御回路は、第
１と第２の抵抗からなる第１の直列回路と、第３の抵抗
とヒータからなり前記第１の直列回路に並列に接続され
た第２の直列回路と、前記第１と第２の直列回路のそれ
ぞれの接続点の電圧の電位差を出力する差動増幅回路
と、該差動増幅回路の出力によってベース電圧が制御さ
れることによって、前記第１と第２の直列回路に供給さ
れる電流値を制御するトランジスタとからなるものであ
る。
【０００６】
【作用】本発明のガスセンサの温度制御回路は、第１と
第２の抵抗とヒータがブリッジ抵抗回路網を形成して、
第１と第２の抵抗との接続点と、第３の抵抗とヒータと
の接続点のそれぞれの電圧が一定になるように差動増幅
回路の出力によってトランジスタのベース電圧を制御し
て、前記トランジスタを介してブリッジ抵抗回路網に電
流を供給して温度を一定に制御するものである。
第２の抵抗とヒータがブリッジ抵抗回路網を形成して、
第１と第２の抵抗との接続点と、第３の抵抗とヒータと
の接続点のそれぞれの電圧が一定になるように差動増幅
回路の出力によってトランジスタのベース電圧を制御し
て、前記トランジスタを介してブリッジ抵抗回路網に電
流を供給して温度を一定に制御するものである。
【０００７】
【実施例】以下、本発明のガスセンサの温度制御回路に
ついて図１に基づき説明する。同図に於いて、ＨＴは白
金薄膜等のヒータであり、ヒータＨＴは抵抗Ｒ3 と直列
接続され、直列接続された抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 とによってブ
リッジ回路網を形成している。抵抗Ｒ1 ，Ｒ3 との接続
点が抵抗ＲS の一端とトランジスタＱ1 のコレクタに接
続され、抵抗ＲS の他端がトランジスタＱ1 のエミッタ
に接続されている。抵抗Ｒ3 とヒータＨＴとの接続点Ｐ
1 と、抵抗Ｒ1 とＲ2 との接続点Ｐ2 は、差動増幅回路
Ａの正転入力端子と反転入力端子にそれぞれ接続されて
いる。差動増幅回路Ａの出力端子は、ベース抵抗ＲB を
介してトランジスタＱ1 のベースに接続され、トランジ
スタＱ1 のベース・エミッタ間にはエミッタ抵抗ＲE が
接続されている。ＶB は入力電源である。
ついて図１に基づき説明する。同図に於いて、ＨＴは白
金薄膜等のヒータであり、ヒータＨＴは抵抗Ｒ3 と直列
接続され、直列接続された抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 とによってブ
リッジ回路網を形成している。抵抗Ｒ1 ，Ｒ3 との接続
点が抵抗ＲS の一端とトランジスタＱ1 のコレクタに接
続され、抵抗ＲS の他端がトランジスタＱ1 のエミッタ
に接続されている。抵抗Ｒ3 とヒータＨＴとの接続点Ｐ
1 と、抵抗Ｒ1 とＲ2 との接続点Ｐ2 は、差動増幅回路
Ａの正転入力端子と反転入力端子にそれぞれ接続されて
いる。差動増幅回路Ａの出力端子は、ベース抵抗ＲB を
介してトランジスタＱ1 のベースに接続され、トランジ
スタＱ1 のベース・エミッタ間にはエミッタ抵抗ＲE が
接続されている。ＶB は入力電源である。
【０００８】抵抗ＲS は、電源投入時に、ヒータＨＴに
急速に電流を供給するためのスピードアップ用抵抗であ
り、抵抗ＲB はトランジスタＱ1 のベース電流制限用の
抵抗であり、抵抗ＲE はカットオフ抵抗である。ヒータ
ＨＴの設定温度は、抵抗Ｒ1 とＲ2 の分圧比を所定の値
にすることにより設定することができる。又、温度が上
昇するとヒータＨＴの抵抗値は上昇する特性を有してい
る。従って、温度を一定に保つには、ヒータＨＴの抵抗
値を一定にする必要がある。
急速に電流を供給するためのスピードアップ用抵抗であ
り、抵抗ＲB はトランジスタＱ1 のベース電流制限用の
抵抗であり、抵抗ＲE はカットオフ抵抗である。ヒータ
ＨＴの設定温度は、抵抗Ｒ1 とＲ2 の分圧比を所定の値
にすることにより設定することができる。又、温度が上
昇するとヒータＨＴの抵抗値は上昇する特性を有してい
る。従って、温度を一定に保つには、ヒータＨＴの抵抗
値を一定にする必要がある。
【０００９】次に、本発明のガスセンサの温度制御回路
の動作について説明する。入力電源ＶB を投入すると、
スピードアップ用の抵抗ＲS を介してヒータＨＴ，抵抗
Ｒ1 乃至Ｒ3 からなるブリッジ回路に電流が供給され
る。接続点Ｐ1 ，Ｐ 2 にそれぞれ電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が発生
する。これらの電圧Ｖ1 ，Ｖ2 は、差動増幅回路Ａの正
転入力端子と反転入力端子にそれぞれ印加される。差動
増幅回路Ａは、電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が等しくなるようにトラ
ンジスタＱ1 のベース電圧を制御して、コレクタ電流Ｉ
C を制御している。
の動作について説明する。入力電源ＶB を投入すると、
スピードアップ用の抵抗ＲS を介してヒータＨＴ，抵抗
Ｒ1 乃至Ｒ3 からなるブリッジ回路に電流が供給され
る。接続点Ｐ1 ，Ｐ 2 にそれぞれ電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が発生
する。これらの電圧Ｖ1 ，Ｖ2 は、差動増幅回路Ａの正
転入力端子と反転入力端子にそれぞれ印加される。差動
増幅回路Ａは、電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が等しくなるようにトラ
ンジスタＱ1 のベース電圧を制御して、コレクタ電流Ｉ
C を制御している。
【００１０】差動増幅回路Ａの出力電圧が上昇すれば、
トランジスタＱ1 のベース点Ｐ3 の電位は上昇するの
で、トランジスタＱ1 のバイアス電圧（ベース電圧）は
低下し、トランジスタＱ1 のコレクタ電流ＩC は減少す
る。又、差動増幅回路Ａの出力電圧が低下すれば、トラ
ンジスタＱ1 のベース点Ｐ3 の電位は上昇するので、ト
ランジスタＱ1 のバイアス電圧は増加し、トランジスタ
Ｑ1 のコレクタ電流ＩCは増大する。このようにトラン
ジスタＱ1 のベース電圧が制御されることによってその
コレクタ電流ＩC を制御してブリッジ抵抗回路網の出力
電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が等しくなるように制御するものであ
る。
トランジスタＱ1 のベース点Ｐ3 の電位は上昇するの
で、トランジスタＱ1 のバイアス電圧（ベース電圧）は
低下し、トランジスタＱ1 のコレクタ電流ＩC は減少す
る。又、差動増幅回路Ａの出力電圧が低下すれば、トラ
ンジスタＱ1 のベース点Ｐ3 の電位は上昇するので、ト
ランジスタＱ1 のバイアス電圧は増加し、トランジスタ
Ｑ1 のコレクタ電流ＩCは増大する。このようにトラン
ジスタＱ1 のベース電圧が制御されることによってその
コレクタ電流ＩC を制御してブリッジ抵抗回路網の出力
電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が等しくなるように制御するものであ
る。
【００１１】次に、実施例の温度制御回路に基づいてそ
の温度制御について説明する。電圧Ｖ1 ，Ｖ2 は、次式
のような関係式で表される。 Ｖ1 ＝ＶB ′・〔ＨＴ／（ＨＴ＋Ｒ3 ）〕 ………………（１） Ｖ2 ＝ＶB ′・〔Ｒ2 ／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）〕 ………………（２） （但し、ＶB ′は入力電圧ＶB からトランジスタＱ1 に
よるコレクタ・エミッタ間飽和電圧による電圧降下分
（約０．２ボルト）を差し引いた電圧、ＨＴは白金薄膜
ヒータの抵抗値、Ｒ1 〜Ｒ3 は抵抗値）電圧Ｖ1 ，Ｖ2
を等しくすると、（１），（２）式は次式のような関係
式で表される。 ＨＴ／（ＨＴ＋Ｒ3 ）＝Ｒ2 ／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ） …………（３）
の温度制御について説明する。電圧Ｖ1 ，Ｖ2 は、次式
のような関係式で表される。 Ｖ1 ＝ＶB ′・〔ＨＴ／（ＨＴ＋Ｒ3 ）〕 ………………（１） Ｖ2 ＝ＶB ′・〔Ｒ2 ／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）〕 ………………（２） （但し、ＶB ′は入力電圧ＶB からトランジスタＱ1 に
よるコレクタ・エミッタ間飽和電圧による電圧降下分
（約０．２ボルト）を差し引いた電圧、ＨＴは白金薄膜
ヒータの抵抗値、Ｒ1 〜Ｒ3 は抵抗値）電圧Ｖ1 ，Ｖ2
を等しくすると、（１），（２）式は次式のような関係
式で表される。 ＨＴ／（ＨＴ＋Ｒ3 ）＝Ｒ2 ／（Ｒ1 ＋Ｒ2 ） …………（３）
【００１２】従って、（３）式より、白金薄膜ヒータの
抵抗値は、 ＨＴ＝ Ｒ2 ・Ｒ3 ／Ｒ1 …………………………（４） となり、抵抗値Ｒ1 〜Ｒ3 の抵抗値が一定であれば、ヒ
ータの抵抗値ＨＴを一定である。このように、電圧
Ｖ1 ，Ｖ2 が等しくなるように差動増幅回路でトランジ
スタのベース電圧を制御することにより、外気温による
影響がなく、ヒータＨＴの温度を一定に制御することが
できる。詳しくは、外気温によるヒータＨＴの抵抗値を
基準としてヒータＨＴに電流が供給されて所定の抵抗値
に設定されるもので、外気温を含めてヒータの温度が設
定されるものである。
抵抗値は、 ＨＴ＝ Ｒ2 ・Ｒ3 ／Ｒ1 …………………………（４） となり、抵抗値Ｒ1 〜Ｒ3 の抵抗値が一定であれば、ヒ
ータの抵抗値ＨＴを一定である。このように、電圧
Ｖ1 ，Ｖ2 が等しくなるように差動増幅回路でトランジ
スタのベース電圧を制御することにより、外気温による
影響がなく、ヒータＨＴの温度を一定に制御することが
できる。詳しくは、外気温によるヒータＨＴの抵抗値を
基準としてヒータＨＴに電流が供給されて所定の抵抗値
に設定されるもので、外気温を含めてヒータの温度が設
定されるものである。
【００１３】無論、トランジスタＱ1 は、ＰＮＰトラン
ジスタが用いられているがこの実施例に限定することな
く、ダーリントン回路を用いたものであってもよいこと
は明らかである。又、抵抗Ｒ1 等に可変抵抗器を用い
て、電圧Ｖ2 の値を任意の値に調整することもできる。
その際、その直列回路に抵抗を追加してもよい。
ジスタが用いられているがこの実施例に限定することな
く、ダーリントン回路を用いたものであってもよいこと
は明らかである。又、抵抗Ｒ1 等に可変抵抗器を用い
て、電圧Ｖ2 の値を任意の値に調整することもできる。
その際、その直列回路に抵抗を追加してもよい。
【００１４】
【発明の効果】上述のように、本発明のガスセンサの温
度制御回路によれば、抵抗Ｒ1 〜Ｒ3とヒータがブリッ
ジ抵抗回路網を形成し、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 との接続点と、
抵抗Ｒ 3 とヒータとの接続点のそれぞれの電圧Ｖ1 ，Ｖ
2 が、（３）式に示されるように、等しくなるように差
動増幅回路の出力により、トランジスタＱ1 のベース電
圧を制御して、（４）式に示されるように、ヒータの抵
抗値は抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 の抵抗値が一定であれば、一定に
制御し得る。又、それらの温度係数が等しく、外気温度
等の変化に対して所定の温度係数で変化するので、その
比率は略一定となる。従って、ヒータの抵抗値を外気温
の変化に対して略一定に制御され得る。
度制御回路によれば、抵抗Ｒ1 〜Ｒ3とヒータがブリッ
ジ抵抗回路網を形成し、抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 との接続点と、
抵抗Ｒ 3 とヒータとの接続点のそれぞれの電圧Ｖ1 ，Ｖ
2 が、（３）式に示されるように、等しくなるように差
動増幅回路の出力により、トランジスタＱ1 のベース電
圧を制御して、（４）式に示されるように、ヒータの抵
抗値は抵抗Ｒ1 〜Ｒ3 の抵抗値が一定であれば、一定に
制御し得る。又、それらの温度係数が等しく、外気温度
等の変化に対して所定の温度係数で変化するので、その
比率は略一定となる。従って、ヒータの抵抗値を外気温
の変化に対して略一定に制御され得る。
【００１５】このようにヒータの抵抗値が一定となるよ
うに制御することによって、外気温に影響されることな
く、ヒータの温度を一定に制御することができる利点が
あり、而も、その温度制御回路は極めて簡便なものであ
り、ヒータの温度制御回路を安価に提供し得る利点があ
る。又、ヒータの温度は、ばらつきが少なく極めて安定
した温度制御が可能となり、ガスセンサの検出感度を極
めて安定なものとすることができる極めて効果的であ
る。
うに制御することによって、外気温に影響されることな
く、ヒータの温度を一定に制御することができる利点が
あり、而も、その温度制御回路は極めて簡便なものであ
り、ヒータの温度制御回路を安価に提供し得る利点があ
る。又、ヒータの温度は、ばらつきが少なく極めて安定
した温度制御が可能となり、ガスセンサの検出感度を極
めて安定なものとすることができる極めて効果的であ
る。
【図１】本発明に係るガスセンサの温度制御回路の一実
施例を示す回路図である。
施例を示す回路図である。
Ａ 差動増幅回路 ＨＴ ヒータ Ｒ1 〜Ｒ3 抵抗 Ｑ1 トランジスタ ＲB ベース抵抗 ＲE エミッタ抵抗 ＲS スピードアップ用の抵抗
Claims (1)
- 【請求項１】 第１と第２の抵抗からなる第１の直列回
路と、第３の抵抗とヒータからなり前記第１の直列回路
に並列に接続された第２の直列回路と、前記第１と第２
の直列回路のそれぞれの接続点の電圧の電位差を出力す
る差動増幅回路と、該差動増幅回路の出力によってベー
ス電圧が制御されることによって、前記第１と第２の直
列回路に供給される電流値を制御するトランジスタとか
らなることを特徴とするガスセンサの温度制御回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP156193A JPH06208421A (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | ガスセンサの温度制御回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP156193A JPH06208421A (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | ガスセンサの温度制御回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06208421A true JPH06208421A (ja) | 1994-07-26 |
Family
ID=11504942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP156193A Pending JPH06208421A (ja) | 1993-01-08 | 1993-01-08 | ガスセンサの温度制御回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06208421A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998017994A1 (fr) * | 1996-10-22 | 1998-04-30 | Kabushiki Kaisha Riken | Capteur de type a chauffe |
| CN103414229A (zh) * | 2013-08-20 | 2013-11-27 | 山东润峰电子科技有限公司 | 一种带过温保护功能电动车充电器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154450A (en) * | 1979-05-19 | 1980-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | Air-fuel-ratio detector |
| JPS6048518A (ja) * | 1983-08-25 | 1985-03-16 | Hitachi Ltd | 空燃比センサ用ヒ−タ温度制御回路 |
-
1993
- 1993-01-08 JP JP156193A patent/JPH06208421A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154450A (en) * | 1979-05-19 | 1980-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | Air-fuel-ratio detector |
| JPS6048518A (ja) * | 1983-08-25 | 1985-03-16 | Hitachi Ltd | 空燃比センサ用ヒ−タ温度制御回路 |
Cited By (2)
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| WO1998017994A1 (fr) * | 1996-10-22 | 1998-04-30 | Kabushiki Kaisha Riken | Capteur de type a chauffe |
| CN103414229A (zh) * | 2013-08-20 | 2013-11-27 | 山东润峰电子科技有限公司 | 一种带过温保护功能电动车充电器 |
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