JPH0666749A

JPH0666749A - ガス検出装置

Info

Publication number: JPH0666749A
Application number: JP23900592A
Authority: JP
Inventors: Akira Shioiri; 明塩入; Shigeyo Sonoda; 茂代園田; Kazuo Okinaga; 一夫翁長; Toru Nomura; 徹野村
Original assignee: Figaro Engineering Inc
Current assignee: Figaro Engineering Inc
Priority date: 1992-08-14
Filing date: 1992-08-14
Publication date: 1994-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】ガスセンサ１の微分の時定数を自由に調整可
能にする。【構成】ガスセンサ１の信号を微分回路２で微分し、
ノイズフィルタ３でガスセンサ信号のノイズを評価す
る。微分信号がガス検出条件を充す場合カウンタ４を加
算し、充さない場合減算する。ノイズフィルタ３の信号
でカウンタ４へのいき値を定め、カウンタ４の信号がい
き値を越える場合にガス検出信号を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明はガスセンサ信号の微分を
用いたガス検出装置に関し、例えば空調の制御等に適し
たものである。

【０００２】

【用語法】この明細書では、ガスセンサの信号は検出対
象ガスの濃度の増加により増加するものとして示した
が、これは説明の便宜のために過ぎず、ガス濃度の増加
によって減少する信号を用いても良い。

【０００３】

【従来技術】ガスセンサの信号を時間微分しガスを検出
することは、周知である。また実開平１−１１７，５５
７号公報は、長い時定数の微分回路で緩慢な変化を検出
し、短い時定数の微分回路で急激な変化を検出すること
を提案している。しかし微分回路を多数設けることは回
路設計上のネックとなるし、微分の時定数を広範囲にか
つ実効的に滑らかに変化させることは容易ではない。

【０００４】微分信号の問題点は、ノイズを受け易い点
にある。これに対して発明者らは、ノイズの影響が大き
い場合には微分の時定数を延長し、ノイズを避けること
を考慮した。またガスセンサ信号のノイズを評価するフ
ィルタを開発した（特願平４−１４３，５８７号）。こ
れらのことを有効に行うためには微分の時定数、即ち微
分において考慮する過去のガスセンサ信号の時間幅を可
変にせねばならない。これが可能であれば、ノイズが激
しい場合には長い間単調に続く微分信号のみを取り出し
てノイズを避け、ノイズが小さい場合には短時間の微分
を行い検出を速めることができる。しかしながらこのよ
うな微分回路は提案されていない。

【０００５】

【発明の課題】この発明の課題は、ガス検出装置でのガ
スセンサ信号の微分の時定数を自由に修正できるように
することにある。

【０００６】

【発明の構成】この発明のガス検出装置は、ガスセンサ
信号の時間微分からガスを検出するようにしたガス検出
装置において、ガスセンサ信号の時間微分がガスの検出
条件を充す場合に加算され、ガスの検出条件を充さない
場合に減算されるカウント手段を設けるとともに、カウ
ント手段に可変の目標値を入力するための手段を設け、
かつカウント手段の出力が目標値以上でガスを検出する
ようにしたことを特徴とする。カウント手段は純粋のカ
ウンタでも良く、あるいはタイマを用いても同じ結果が
得られる。時間微分は、１階微分の他に２階微分等を用
いても良い。時間微分に対する検出条件は固定でも良
く、あるいは時間的に変化する可変のものでも良い。加
算，減算の内容は任意である。

【０００７】

【発明の作用】この発明で用いるカウント手段は、ガス
センサ信号の時間微分がガスの検出条件を充せば加算さ
れ、充さなければ減算される。次にカウント手段の目標
値は可変で、目標値を変えることにより微分の時定数を
制御できる。目標値は実効的に微分の時定数に対応し、
時定数は目標値の増加関数となる。この結果１つの微分
手段で、様々な時定数での微分ができる。

【０００８】

【実施例】図１において、１はガスセンサで、金属酸化
物半導体ガスセンサや，プロトン導電体ガスセンサ，固
体電解質ガスセンサ，定電位電解法ガスセンサ等を用い
る。２は微分回路で、３はノイズフィルタである。ノイ
ズフィルタ３には、実施例ではガスセンサ信号の２階微
分の畳み込み積分を用いたが、これ以外にガスセンサ信
号の減少分のみを畳み込むものや、ガスセンサ信号の長
期平均と現在のガスセンサ信号とを比較し、これから大
域的な雰囲気の状態を検出するようにしたもの等も用い
得る。またノイズフィルタ３に替えて、ガス検出装置の
高感度や低感度等のマニュアルスイッチを利用し、マニ
ュアルスイッチからの信号を用いても良い。あるいは補
償用のセンサを設けて、その信号を用いても良い。４は
カウンタで、微分回路２の信号がガス検出条件を充す場
合には加算し、検出条件を充さない場合には減算するよ
うにする。微分回路２，ノイズフィルタ３，カウンタ４
は例えばマイクロコンピュータで実現し、ソフトウェア
を用いて構成する。カウンタ４の出力側には、空気清浄
機やブザー等の負荷を接続する。

【０００９】図２に自動車用の空気清浄機の場合を例
に、ガスセンサ１の特性を示す。自動車のドアを開ける
と、ガスセンサ１の信号は一般に減少し、激しいランダ
ムなノイズが生じる。このことは窓を開けて自動車を走
行させた場合にも同様である。ドアや窓を閉じると、ガ
スセンサ１の信号にはドリフトが生じ、信号が徐々に増
加する。ここで喫煙を行うと、ガスセンサ１の信号はド
リフトよりも急激に増加する。

【００１０】

【表１】プログラムの要部 READ RS センサ抵抗Ｒｓを読む（１秒毎） R3=R2: R2=R1: R1=RS 最新の抵抗値をＲ１に２つ前をＲ３に入力 D1=(R1-R2)/R1 １階微分（時定数１秒） D2=(R1-2*R2+R3)/R1 ２階微分（時定数１秒） IF D2≧0 THEN F=F*(1-P)+D2 ELSE F=F*(1-P) ノイズフィルタでノイズを評価、正の２階微分をたたみ込み IF D1≦-J THEN C=C+1 ELSE C=C-2 ガスの検出いき値（微分）のＪを越えると、カウンタ４を加算検出条件を充さない場合、２減算 IF C≦0 THEN C=0 M=INT(F)*K+2 カウンタ４の目標値を２を最小値に、ノイズフィルタ３の信号と定数Ｋで増加 IF C≧M THEN X=1 目標値にカウンタ４の信号が達すると、空気清浄機を駆動

【００１１】表１を用いて、この場合のガス検出装置の
動作を示す。喫煙の検出を速めるため、ガスセンサ１の
信号を微分回路２で微分して、ガスを検出する。ノイズ
フィルタ３では、ガスセンサ１の信号を２階微分し、２
階微分が正，即ちガスセンサ信号が減少する向きのエッ
ジの場合のみ、ノイズフィルタ３の値を加算する。加算
は畳み込み積分で行い、時定数はＰで定め、例えば３０
秒〜１２０秒程度の時定数とする。図２のドアノイズの
領域では、ガスセンサ１の信号が激しく変動するので、
ノイズを示す変数Ｆは増加する。これに対してドリフト
の領域や喫煙の領域では、ガスセンサ１の信号は滑らか
に直線的に変化するので、ノイズフィルタ３の出力は減
少する。１階微分を表す信号Ｄ1の絶対値（Ｄ1＜０）が
ガスの検出いき値Ｊを越えると、カウンタ４を１加算す
る。検出いき値Ｊに達しない場合にはカウンタ４を２減
算し、カウンタ４の出力は最小を０とする。なおカウン
タ４の減算は、−Ｄ1がＪ未満の状態が２回続くと、１
回目は例えば２減算し、２回目でカウンタ４をリセット
する等の変形を施しても良い。ノイズフィルタ３の出力
Ｆに応じて、カウンタ４の目標値を設定する。目標値の
最小値は２とする。これは微分に要するメモリを減少さ
せるためで、常法に従いガスセンサ１の信号を平均化し
てから微分を行うと、微分回路２に大きなメモリが必要
となる。これに対して実施例では、ガスセンサ１の信号
を平均化せずに微分を行い、カウンタ４の目標値の最小
値を２とした。これは結局、ガスセンサ信号を２点で平
均化して微分を行っていることと同じである。カウンタ
４の目標値は、ノイズフィルタ３の信号に応じて変化さ
せ、ノイズフィルタ３の信号が大きいほど、長い時間単
調に続く微分信号のみを取り出すことになる。このため
ノイズが小さく微分信号の信頼性が高い条件では、最短
の場合ガスセンサ信号に変化が生じてから２秒でガスを
検出する。これに対してノイズが激しい領域では、長い
時間、例えば２０〜５０秒、続く微分信号のみを取り出
し、ドアノイズや窓からのノイズによる一時的な激しい
センサ信号の変動の影響を除去する。ノイズフィルタ３
がセンサ信号のランダムな変化を取り出すものであれ
ば、同じ結果が得られる。またノイズフィルタ３で過去
のセンサ信号の長時間の平均値（例えば３０分〜４時
間）を求めるようにし、これと現在のセンサ信号とを比
較すると、図２でドアノイズ／ドリフト／その後の安定
期を識別できる。これに応じてカウンタ４の目標値を変
えてやれば良い。

【００１２】図３に、カウンタ４の動作を示す。カウン
タ４の目標値はノイズフィルタ３の信号で与えられ、ノ
イズが激しいほど目標値は増加する。これはノイズフィ
ルタ３の信号で、微分回路２の微分信号にフィルタを掛
けることと等価であり、ノイズが激しいほど微分信号の
透過率を減少させることと同じである。

【００１３】図４に、ガスの発生のガスセンサ信号への
伝達関数を示す。図の破線のようにガス濃度が変化した
としても、ガスセンサ１の応答波形は様々である。これ
はガスの発生源とガスセンサ１との距離や、ガスセンサ
１の応答特性などに依存する。ここでカウンタ４で、ガ
スセンサ信号の１階微分から微分のいき値を引算したも
のを加算すると、図４の鎖線のスロープとの差Ｄがカウ
ンタ４の出力となる。そしてカウンタ４の目標値を、ノ
イズフィルタ３の信号や外部からのマニュアル入力等で
修正すれば、微分回路２を用いながらガスセンサ１の信
号の絶対値を利用しているのと類似の結果が得られる。
このように実施例のガス検出装置は、単純な微分回路と
絶対値検出との間で自由に動作を変更することができ
る。

【００１４】

【実施例２】図５に、第２の実施例を示す。第１の実施
例との違いは、参照表５を設け、これから微分のいき値
Ｊを読み込む点である。ガスの発生に対するセンサ抵抗
Ｒｓの変化は例えば図６のようになり、時間と共に微分
信号は徐々に減少する。そこでカウンタ４により図６の
破線のような検出いき値を発生させれば、図６の破線よ
りも下側にある変化のみを検出することができる。

【００１５】図５の検出装置のプログラムの要部を表２
に示す。表１との相違点は、カウンタ４の信号をアドレ
スとして、参照表５から次の微分のいき値Ｊを読み込む
ことにある。このようにすればカウンタ４の値によりい
き値Ｊが可変となり、図６の破線のようないき値の特性
を実現できる。なお微分のいき値Ｊをカウンタ４の信号
で定める替わりにノイズフィルタ３の信号で定めれば、
ノイズが激しいほど強い微分係数を持つ信号のみを取り
出すことができる。

【００１６】

【表２】プログラムの要部 READ RS センサ抵抗Ｒｓを読む（１秒毎） R3=R2: R2=R1: R1=RS 最新の抵抗値をＲ１に２つ前をＲ３に入力 D1=(R1-R2)/R1 １階微分（時定数１秒） D2=(R1-2*R2+R3)/R1 ２階微分（時定数１秒） IF D2≧0 THEN F=F*(1-P)+D2 ELSE F=F*(1-P) ノイズフィルタでノイズを評価、正の２階微分をたたみ込み IF D1≦-J THEN C=C+1 ELSE C=C-2 ガスの検出いき値（微分）のＪを越えると、カウンタ４を加算検出条件を充さない場合、２減算 IF C≦0 THEN C=0 READ J FROM TABLED 5 BY ADDRESS C カウンタ４の信号をアドレスとして、参照表５から次の微分のいき値Ｊを読む M=INT(F)*K+2 カウンタ４の目標値を２を最小値に、ノイズフィルタ３の信号と定数Ｋで増加 IF C≧M THEN X=1 目標値にカウンタ４の信号が達すると、空気清浄機を駆動

【００１７】

【発明の効果】この発明では微分の時定数を可変にし、
長い微分と短い微分とを１つの微分回路で使い分けるこ
とができる。この結果例えば、センサ信号へのノイズが
大きい領域では単調に長時間続く微分信号のみを取り出
し、ノイズの少ない領域ではガスへの検出装置の応答を
速めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のガス検出装置のブロック図

【図２】ガスセンサ信号へのドアのノイズとドリフ
ト、喫煙の影響を示す特性図

【図３】実施例のガス検出装置での、微分の時定数
の変化を示す特性図

【図４】ガスセンサ信号へのガス発生の影響の伝達
特性を示す特性図

【図５】第２の実施例のブロック図

【図６】第２の実施例の微分いき値を示す特性図

【符号の説明】

１ガスセンサ２微分回路３ノイズフィルタ４カウンタ５参照表

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野村徹箕面市船場西１丁目５番３号フィガロ技研株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスセンサ信号の時間微分からガスを検
出するようにしたガス検出装置において、ガスセンサ信号の時間微分がガスの検出条件を充す場合
に加算され、ガスの検出条件を充さない場合に減算され
るカウント手段を設けるとともに、カウント手段に可変の目標値を入力するための手段を設
け、かつカウント手段の出力が目標値以上でガスを検出
するようにしたことを特徴とする、ガス検出装置。