JPH0666755A - ガス検出装置 - Google Patents
ガス検出装置Info
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- JPH0666755A JPH0666755A JP23900692A JP23900692A JPH0666755A JP H0666755 A JPH0666755 A JP H0666755A JP 23900692 A JP23900692 A JP 23900692A JP 23900692 A JP23900692 A JP 23900692A JP H0666755 A JPH0666755 A JP H0666755A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属酸化物半導体ガスセンサの信号を、セン
サ信号の学習で得た基準値で規格化するガスの検出で、
ガス濃度に比例するリニアな出力を得る。 【構成】 ガスセンサの信号をｎ乗し、短い時定数の基
準値のｎ乗で引算する。この値を長い時定数の基準値の
ｎ乗で除算する。センサ信号のｎ乗はガス濃度に比例
し、短い時定数の基準値のｎ乗との差はガス濃度に比例
する。これを長い時定数の基準値で除算し、規格化す
る。
サ信号の学習で得た基準値で規格化するガスの検出で、
ガス濃度に比例するリニアな出力を得る。 【構成】 ガスセンサの信号をｎ乗し、短い時定数の基
準値のｎ乗で引算する。この値を長い時定数の基準値の
ｎ乗で除算する。センサ信号のｎ乗はガス濃度に比例
し、短い時定数の基準値のｎ乗との差はガス濃度に比例
する。これを長い時定数の基準値で除算し、規格化す
る。
Description
【０００１】
【発明の利用分野】この発明は基準値を用いたガスの検
出装置に関し、特に空気清浄器の制御や自動車の外気導
入制御、口臭の検出、オゾン発生機の制御等に適したも
のである。
出装置に関し、特に空気清浄器の制御や自動車の外気導
入制御、口臭の検出、オゾン発生機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。
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】金属酸化物半導体ガスセンサの信号から基
準値を学習し、センサの信号を基準値で規格化してガス
を検出することが知られている。このようにすると、
(1) 個別のセンサ毎の設定が不要になり、(2) バック
グラウンドの湿度や気温、バックグラウンドのガス濃
度、等の影響を基準値での規格化で除去できる。基準値
での規格化は、空気清浄器の制御や自動車の外気導入制
御、口臭の検出、オゾン発生機の制御等に用いられてい
る。例えば口臭の検出では、呼気の吹き込み前のセンサ
信号を基準値とし、オゾン発生機の制御ではオゾン発生
前の信号を基準値とする。
準値を学習し、センサの信号を基準値で規格化してガス
を検出することが知られている。このようにすると、
(1) 個別のセンサ毎の設定が不要になり、(2) バック
グラウンドの湿度や気温、バックグラウンドのガス濃
度、等の影響を基準値での規格化で除去できる。基準値
での規格化は、空気清浄器の制御や自動車の外気導入制
御、口臭の検出、オゾン発生機の制御等に用いられてい
る。例えば口臭の検出では、呼気の吹き込み前のセンサ
信号を基準値とし、オゾン発生機の制御ではオゾン発生
前の信号を基準値とする。
【０００４】基準値を用いたガスの検出は空調の制御で
最も集中的に研究され、基準値のサンプリングには以下
のようなものが知られている。 (1) センサ信号の包絡線を求め、基準値とする。包絡
線の検出では、センサ信号が基準値よりも大きければ基
準値を増加させ、センサ信号が基準値よりも小さければ
基準値を小さくする（特公平３−１４，１３３号公
報）。 (2) 単純に所定の時間毎にセンサ信号をサンプリング
し、そのまま基準値とする。例えば１分毎にセンサ信号
を基準値に読み込む（実公昭５８−３９，２１９号公
報）。 (3) 所定の区間、例えば８分間や２０分間での、セン
サ信号の最小値を基準値とする（特開昭６３−２２９，
１１７号公報）。 (4) センサ信号のヒストグラムを求め、ヒストグラム
のピークを基準値とする（特開平１−２９２，２４２号
公報）。 (5) 夜間等のセンサ信号の定常値を、ガスの無い清浄
空気での基準値とする（特開平４−１６４，２９２号公
報）。 またこれ以外に、区間という概念を設けず、ガスセンサ
信号の最小値をそのまま基準値とすることも公知であ
る。さらに金属酸化物半導体ガスセンサの信号が、ガス
濃度の１／ｎ乗に、（ｎの絶対値は一般に１よりも大き
い。）、近似的に比例することも公知である。
最も集中的に研究され、基準値のサンプリングには以下
のようなものが知られている。 (1) センサ信号の包絡線を求め、基準値とする。包絡
線の検出では、センサ信号が基準値よりも大きければ基
準値を増加させ、センサ信号が基準値よりも小さければ
基準値を小さくする（特公平３−１４，１３３号公
報）。 (2) 単純に所定の時間毎にセンサ信号をサンプリング
し、そのまま基準値とする。例えば１分毎にセンサ信号
を基準値に読み込む（実公昭５８−３９，２１９号公
報）。 (3) 所定の区間、例えば８分間や２０分間での、セン
サ信号の最小値を基準値とする（特開昭６３−２２９，
１１７号公報）。 (4) センサ信号のヒストグラムを求め、ヒストグラム
のピークを基準値とする（特開平１−２９２，２４２号
公報）。 (5) 夜間等のセンサ信号の定常値を、ガスの無い清浄
空気での基準値とする（特開平４−１６４，２９２号公
報）。 またこれ以外に、区間という概念を設けず、ガスセンサ
信号の最小値をそのまま基準値とすることも公知であ
る。さらに金属酸化物半導体ガスセンサの信号が、ガス
濃度の１／ｎ乗に、（ｎの絶対値は一般に１よりも大き
い。）、近似的に比例することも公知である。
【０００５】基準値を用いたガスの検出では、ガス濃度
に比例した、言い替えるとガス濃度にリニアな信号が得
られない。ガスセンサの信号はガス濃度の１／ｎ乗に比
例するので、元々リニアではない。これを基準値で規格
化した信号もガス濃度にリニアではなく、バックグラウ
ンドのガス濃度等の影響を受け、バックグラウンドのガ
ス濃度が高い程、小さな出力となる。例えば口臭の場
合、歯科医院等で溶剤等のためにバックグラウンドのガ
ス濃度が増加すると、検出信号が減少する。またオゾン
発生機の制御の場合、空気中の自然オゾンやＮＯｘのた
めに、オゾンの検出信号が減少する。空調の場合には問
題はさらに深刻である。例えば喫煙による煙の除去を目
的とした空気清浄器の制御の場合、喫煙を繰り返すと室
内にガスが蓄積し、２本目，３本目と喫煙本数が増える
程、喫煙への検出感度が低下する。自動車の外気導入制
御の場合、市街地の高速道路等の空気の汚れた区間で
は、検出感度が低下する。
に比例した、言い替えるとガス濃度にリニアな信号が得
られない。ガスセンサの信号はガス濃度の１／ｎ乗に比
例するので、元々リニアではない。これを基準値で規格
化した信号もガス濃度にリニアではなく、バックグラウ
ンドのガス濃度等の影響を受け、バックグラウンドのガ
ス濃度が高い程、小さな出力となる。例えば口臭の場
合、歯科医院等で溶剤等のためにバックグラウンドのガ
ス濃度が増加すると、検出信号が減少する。またオゾン
発生機の制御の場合、空気中の自然オゾンやＮＯｘのた
めに、オゾンの検出信号が減少する。空調の場合には問
題はさらに深刻である。例えば喫煙による煙の除去を目
的とした空気清浄器の制御の場合、喫煙を繰り返すと室
内にガスが蓄積し、２本目，３本目と喫煙本数が増える
程、喫煙への検出感度が低下する。自動車の外気導入制
御の場合、市街地の高速道路等の空気の汚れた区間で
は、検出感度が低下する。
【０００６】空気清浄機や自動車の外気導入制御等の空
調制御の場合、これ以外に検出速度を速めたいという要
求がある。また煙の除去用の空気清浄器の制御の場合、
ガスセンサでは煙の除去を検出できないので、煙が無く
なったことに対する空気清浄器のフィードバック制御が
できないという問題がある。
調制御の場合、これ以外に検出速度を速めたいという要
求がある。また煙の除去用の空気清浄器の制御の場合、
ガスセンサでは煙の除去を検出できないので、煙が無く
なったことに対する空気清浄器のフィードバック制御が
できないという問題がある。
【０００７】
【発明の課題】この発明の基本的課題は、ガス濃度に比
例した信号を得ることにある（請求項１，２）。またこ
の発明の他の課題は、ガスの検出までの時間を短縮する
ことにある（請求項２）。
例した信号を得ることにある（請求項１，２）。またこ
の発明の他の課題は、ガスの検出までの時間を短縮する
ことにある（請求項２）。
【０００８】
【発明の構成】この発明のガス検出装置は、金属酸化物
半導体ガスセンサの信号を、該ガスセンサの信号を学習
して定めた基準値で規格化して、ガスを検出するように
したガス検出装置において、長い時定数の基準値を学習
するための手段と、短い時定数の基準値を学習するため
の手段とを設けるとともに、ガスセンサ信号を長い時定
数の基準値で規格化してｎ乗した信号と、短い時定数の
基準値を長い時定数の基準値で規格化してｎ乗した信号
とを求め、（｜ｎ｜＞１）、これらの信号の差からガス
を検出するための手段を設けたことを特徴とする。
半導体ガスセンサの信号を、該ガスセンサの信号を学習
して定めた基準値で規格化して、ガスを検出するように
したガス検出装置において、長い時定数の基準値を学習
するための手段と、短い時定数の基準値を学習するため
の手段とを設けるとともに、ガスセンサ信号を長い時定
数の基準値で規格化してｎ乗した信号と、短い時定数の
基準値を長い時定数の基準値で規格化してｎ乗した信号
とを求め、（｜ｎ｜＞１）、これらの信号の差からガス
を検出するための手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】またこの発明のガス検出装置は、金属酸化
物半導体ガスセンサの信号を、該ガスセンサの信号を学
習して定めた基準値で規格化して、ガスを検出するよう
にしたガス検出装置において、ガスセンサ信号を基準値
で規格化してｎ乗し、ガス濃度にほぼ比例した信号を求
めるための手段と、（｜ｎ｜＞１）、この信号の時間微
分からガスを検出するための手段を設けたことを特徴と
する。ここに微分は１階微分に限らず、例えば２階微分
によるエッジ検出でも良い。
物半導体ガスセンサの信号を、該ガスセンサの信号を学
習して定めた基準値で規格化して、ガスを検出するよう
にしたガス検出装置において、ガスセンサ信号を基準値
で規格化してｎ乗し、ガス濃度にほぼ比例した信号を求
めるための手段と、（｜ｎ｜＞１）、この信号の時間微
分からガスを検出するための手段を設けたことを特徴と
する。ここに微分は１階微分に限らず、例えば２階微分
によるエッジ検出でも良い。
【００１０】
【発明の作用】ガスセンサの信号はガス濃度の１／ｎ乗
に比例するので、これをｎ乗すればほぼガス濃度に比例
した信号が得られる。ここでほぼ比例というのは、ｎの
値自体が僅かにガス濃度に比例する、あるいはセンサ毎
にｎの値が異なるためである。短い時定数の基準値を求
めこれをｎ乗して、センサ信号の現在値のｎ乗から引く
と、短い時定数の基準値をサンプリングした時点から現
在までの、ガス濃度の変化に比例した信号となる。これ
でガス濃度にリニアな信号が得られる。次にこれを規格
化するため、長い時定数の基準値を求め、これをｎ乗し
て前記の信号を除算する。ここで長い時定数を用いるの
は、バックグラウンドのガス濃度の影響をなるべく小さ
くするためである。得られる信号は、短い時定数の基準
値が表すバックグラウンドのガス濃度を原点とするガス
濃度の変化である。
に比例するので、これをｎ乗すればほぼガス濃度に比例
した信号が得られる。ここでほぼ比例というのは、ｎの
値自体が僅かにガス濃度に比例する、あるいはセンサ毎
にｎの値が異なるためである。短い時定数の基準値を求
めこれをｎ乗して、センサ信号の現在値のｎ乗から引く
と、短い時定数の基準値をサンプリングした時点から現
在までの、ガス濃度の変化に比例した信号となる。これ
でガス濃度にリニアな信号が得られる。次にこれを規格
化するため、長い時定数の基準値を求め、これをｎ乗し
て前記の信号を除算する。ここで長い時定数を用いるの
は、バックグラウンドのガス濃度の影響をなるべく小さ
くするためである。得られる信号は、短い時定数の基準
値が表すバックグラウンドのガス濃度を原点とするガス
濃度の変化である。
【００１１】短い時定数の基準値を用いる代わりに、ガ
スセンサ信号と長い時定数の基準値との比をｎ乗し、時
間微分しても良い。この場合には、喫煙や前方を走行す
る車両からの排ガス等による、ガス濃度の急激な変化や
ガス濃度の変化のエッジ等のみを検出し、速やかに、か
つ緩慢なセンサ信号のドリフトと区別してガスを検出で
きる。
スセンサ信号と長い時定数の基準値との比をｎ乗し、時
間微分しても良い。この場合には、喫煙や前方を走行す
る車両からの排ガス等による、ガス濃度の急激な変化や
ガス濃度の変化のエッジ等のみを検出し、速やかに、か
つ緩慢なセンサ信号のドリフトと区別してガスを検出で
きる。
【００１２】
【発明の効果】この発明では、ガス濃度に比例した信号
が得られ、検出に定量性を持たせることができる（請求
項１，２）。この結果、バックグラウンドの汚染にかか
わらず、同じ感度でガスを検出できる。このことは空気
清浄器の制御の場合、１本目の喫煙も、２本目以降の喫
煙も、同じ感度で検出できることを意味する。また検出
に定量性が得られることは、空気清浄器の制御の場合、
発生したガスの量から発生した煙の量を検出し、発生し
た煙の量に応じた空気清浄器の制御ができることを意味
する。またこの発明では、ガスの検出までの時間を短縮
する（請求項２）。このことは空気清浄器の制御の場
合、喫煙開始後から空気清浄器の動作までの時間を短縮
できることを意味する。
が得られ、検出に定量性を持たせることができる（請求
項１，２）。この結果、バックグラウンドの汚染にかか
わらず、同じ感度でガスを検出できる。このことは空気
清浄器の制御の場合、１本目の喫煙も、２本目以降の喫
煙も、同じ感度で検出できることを意味する。また検出
に定量性が得られることは、空気清浄器の制御の場合、
発生したガスの量から発生した煙の量を検出し、発生し
た煙の量に応じた空気清浄器の制御ができることを意味
する。またこの発明では、ガスの検出までの時間を短縮
する（請求項２）。このことは空気清浄器の制御の場
合、喫煙開始後から空気清浄器の動作までの時間を短縮
できることを意味する。
【００１３】
【実施例】図１に、自動車用の空気清浄器の制御装置に
ついて、実施例の要部を示す。図において２は金属酸化
物半導体ガスセンサで、４はそのヒータ、６はその金属
酸化物半導体である。金属酸化物半導体６には、例えば
ＳｎＯ2，ＷＯ3，Ｉｎ2Ｏ3等のものを用いれば良い。８
は負荷抵抗、１０はバッテリー等の電源である。１２は
信号処理用のマイクロコンピュータ、１４はＡＤコンバ
ータ、１６はセンサ信号の現在値を記憶するためのメモ
リ、１８は長い時定数の基準値Ｖｌを記憶するためのメ
モリ、２０は短い時定数の基準値Ｖｓを記憶するための
メモリ、２１はタイマである。
ついて、実施例の要部を示す。図において２は金属酸化
物半導体ガスセンサで、４はそのヒータ、６はその金属
酸化物半導体である。金属酸化物半導体６には、例えば
ＳｎＯ2，ＷＯ3，Ｉｎ2Ｏ3等のものを用いれば良い。８
は負荷抵抗、１０はバッテリー等の電源である。１２は
信号処理用のマイクロコンピュータ、１４はＡＤコンバ
ータ、１６はセンサ信号の現在値を記憶するためのメモ
リ、１８は長い時定数の基準値Ｖｌを記憶するためのメ
モリ、２０は短い時定数の基準値Ｖｓを記憶するための
メモリ、２１はタイマである。
【００１４】２２は空気清浄器で、喫煙に伴う煙を除去
するが、ガスを除去する能力はないものとする。２４は
データの保持用の補助電源で電池等を用い、電源１０が
オフすると、マイクロコンピュータ１２をデータ保持モ
ードに置き、メモリ１８のデータを保持するものとす
る。
するが、ガスを除去する能力はないものとする。２４は
データの保持用の補助電源で電池等を用い、電源１０が
オフすると、マイクロコンピュータ１２をデータ保持モ
ードに置き、メモリ１８のデータを保持するものとす
る。
【００１５】実施例では、例えば５秒毎にセンサ信号の
現在値Ｖをメモリ１６に読み込むものとする。このため
に例えば１秒毎にセンサ信号をサンプリングし、これを
５回平均化して、現在値Ｖとする。次に短い時定数の基
準値Ｖｓは、例えば過去３０秒〜１０分程度の間のセン
サ信号を反映したものとする。また長い基準値Ｖｌは、
例えば過去２０分以上のセンサ信号を反映したものと
し、長い時間の間のセンサ信号を反映したものであれば
あるほど好ましい。実施例のように補助電源２４を設け
る場合には、長い時定数の基準値Ｖｌは例えば１０日や
１年等の極めて長い期間のセンサ信号から学習して求め
ることもできる。基準値Ｖｓ，Ｖｌの学習の手法は任意
であるが、ここではセンサ信号Ｖが基準値Ｖｓ，Ｖｌよ
りも高ければ、基準値Ｖｓ，Ｖｌを高めに修正し、セン
サ信号Ｖが基準値Ｖｓ，Ｖｌよりも低ければ基準値Ｖ
ｓ，Ｖｌを低めに修正する。また基準値ＶｓとＶｌとの
修正速度を変え、長い時定数の基準値Ｖｌはゆっくりと
修正するようにした。短い時定数の基準値Ｖｓの学習に
好ましいものには、実施例で用いたもの以外に、例えば
３０秒や１分等の区間毎にセンサ信号Ｖをそのまま読み
込み基準値Ｖｓとする、あるいは過去３０秒あるいは１
分等の区間でのセンサ信号Ｖの最小値を基準値Ｖｓとす
るもの等がある。また長い時定数の基準値Ｖｌのサンプ
リングに好ましいものには、実施例で示したもの以外
に、例えばセンサ信号Ｖのヒストグラムを求め、ヒスト
グラムのピークを長い時定数の基準値Ｖｌとするもの、
あるいは夜間等にはガスの発生がなく、清浄空気中に対
するガスセンサ信号が得られることを利用し、数時間程
度の時間でのセンサ信号の定常値を基準値Ｖｌとするも
の等がある。
現在値Ｖをメモリ１６に読み込むものとする。このため
に例えば１秒毎にセンサ信号をサンプリングし、これを
５回平均化して、現在値Ｖとする。次に短い時定数の基
準値Ｖｓは、例えば過去３０秒〜１０分程度の間のセン
サ信号を反映したものとする。また長い基準値Ｖｌは、
例えば過去２０分以上のセンサ信号を反映したものと
し、長い時間の間のセンサ信号を反映したものであれば
あるほど好ましい。実施例のように補助電源２４を設け
る場合には、長い時定数の基準値Ｖｌは例えば１０日や
１年等の極めて長い期間のセンサ信号から学習して求め
ることもできる。基準値Ｖｓ，Ｖｌの学習の手法は任意
であるが、ここではセンサ信号Ｖが基準値Ｖｓ，Ｖｌよ
りも高ければ、基準値Ｖｓ，Ｖｌを高めに修正し、セン
サ信号Ｖが基準値Ｖｓ，Ｖｌよりも低ければ基準値Ｖ
ｓ，Ｖｌを低めに修正する。また基準値ＶｓとＶｌとの
修正速度を変え、長い時定数の基準値Ｖｌはゆっくりと
修正するようにした。短い時定数の基準値Ｖｓの学習に
好ましいものには、実施例で用いたもの以外に、例えば
３０秒や１分等の区間毎にセンサ信号Ｖをそのまま読み
込み基準値Ｖｓとする、あるいは過去３０秒あるいは１
分等の区間でのセンサ信号Ｖの最小値を基準値Ｖｓとす
るもの等がある。また長い時定数の基準値Ｖｌのサンプ
リングに好ましいものには、実施例で示したもの以外
に、例えばセンサ信号Ｖのヒストグラムを求め、ヒスト
グラムのピークを長い時定数の基準値Ｖｌとするもの、
あるいは夜間等にはガスの発生がなく、清浄空気中に対
するガスセンサ信号が得られることを利用し、数時間程
度の時間でのセンサ信号の定常値を基準値Ｖｌとするも
の等がある。
【００１６】図２に、実施例の動作を示す。電源１０を
投入すると、例えば２分間待機し、センサ信号Ｖを読み
込む。読み込んだセンサ信号Ｖを基準値Ｖｌ，Ｖｓの初
期値とする。
投入すると、例えば２分間待機し、センサ信号Ｖを読み
込む。読み込んだセンサ信号Ｖを基準値Ｖｌ，Ｖｓの初
期値とする。
【００１７】初期化が終了すると、５秒毎にセンサ信号
Ｖを読み込み、メモリ１６に記憶させる。次に（Ｖ3−
Ｖｓ3）／Ｖｌ3を演算し、これをＦとする。Ｆは短い時
定数の基準値Ｖｓのサンプリング時点に対するガス濃度
の増加に比例し、長い時定数の基準値Ｖｌで規格化した
ものである。喫煙を検出する場合、一本の煙草を吸い終
る毎に、Ｆの値は例えば１．７〜１．９程度となるの
で、煙草の１／３本を吸い終った時点を検出の目標とす
る。このためＦが０．６以上で喫煙があるものとし、空
気清浄器２２を動作させる。喫煙がない場合、例えば３
０秒毎に短い基準値Ｖｓを修正する。修正は、センサ信
号Ｖが基準値Ｖｓよりも大きい場合、基準値Ｖｓを３．
１２５％加算する。逆にセンサ信号Ｖが基準値Ｖｓより
も小さい場合、基準値Ｖｓを３．１２５％減算する。Ｖ
ｓのサンプリングは、喫煙直前での平均的なガス濃度を
求めるためのものであり、センサ信号のピークやボトム
でなく、センサ信号の平均的な値を反映するようにし
た。長い時定数の基準値Ｖｌは例えば１５分毎に修正
し、センサ信号Ｖが基準値Ｖｌよりも大きい場合、０．
８％基準値Ｖｌを増加させ、センサ信号Ｖが基準値Ｖｌ
よりも小さい場合、３．１２５％基準値Ｖｌを減算す
る。これはセンサ信号Ｖの過去の挙動の底を這うよう
に、言い替えれば過去のセンサ信号の挙動の内で、ガス
濃度が低い部分の値を中心にサンプリングするようにし
たものである。
Ｖを読み込み、メモリ１６に記憶させる。次に（Ｖ3−
Ｖｓ3）／Ｖｌ3を演算し、これをＦとする。Ｆは短い時
定数の基準値Ｖｓのサンプリング時点に対するガス濃度
の増加に比例し、長い時定数の基準値Ｖｌで規格化した
ものである。喫煙を検出する場合、一本の煙草を吸い終
る毎に、Ｆの値は例えば１．７〜１．９程度となるの
で、煙草の１／３本を吸い終った時点を検出の目標とす
る。このためＦが０．６以上で喫煙があるものとし、空
気清浄器２２を動作させる。喫煙がない場合、例えば３
０秒毎に短い基準値Ｖｓを修正する。修正は、センサ信
号Ｖが基準値Ｖｓよりも大きい場合、基準値Ｖｓを３．
１２５％加算する。逆にセンサ信号Ｖが基準値Ｖｓより
も小さい場合、基準値Ｖｓを３．１２５％減算する。Ｖ
ｓのサンプリングは、喫煙直前での平均的なガス濃度を
求めるためのものであり、センサ信号のピークやボトム
でなく、センサ信号の平均的な値を反映するようにし
た。長い時定数の基準値Ｖｌは例えば１５分毎に修正
し、センサ信号Ｖが基準値Ｖｌよりも大きい場合、０．
８％基準値Ｖｌを増加させ、センサ信号Ｖが基準値Ｖｌ
よりも小さい場合、３．１２５％基準値Ｖｌを減算す
る。これはセンサ信号Ｖの過去の挙動の底を這うよう
に、言い替えれば過去のセンサ信号の挙動の内で、ガス
濃度が低い部分の値を中心にサンプリングするようにし
たものである。
【００１８】喫煙を検出すると空気清浄器２２を動作さ
せ、タイマ２１を信号Ｆに比例した時間だけ駆動させ
る。空気清浄器２２の動作後も、センサ信号Ｖのサンプ
リングを続け、（Ｖ3−Ｖｓ3）／Ｖｌ3の値が増加する
と、これに応じてタイマ２１の動作時間を延長する。こ
の結果空気清浄器２２の動作時間は、信号Ｆの最大値で
定まる。信号Ｆの最大値は、発生したガス濃度に比例
し、これは発生した煙濃度に比例する。そこでガスセン
サ２により、喫煙により発生した煙濃度に比例する時間
の間、空気清浄器２２を動作させる。タイマで定めた空
気清浄器２２の動作時間が経過すると、空気清浄器２２
を停止させ、短い基準値Ｖｓにとりあえずその時点での
センサ信号Ｖを代入する。
せ、タイマ２１を信号Ｆに比例した時間だけ駆動させ
る。空気清浄器２２の動作後も、センサ信号Ｖのサンプ
リングを続け、（Ｖ3−Ｖｓ3）／Ｖｌ3の値が増加する
と、これに応じてタイマ２１の動作時間を延長する。こ
の結果空気清浄器２２の動作時間は、信号Ｆの最大値で
定まる。信号Ｆの最大値は、発生したガス濃度に比例
し、これは発生した煙濃度に比例する。そこでガスセン
サ２により、喫煙により発生した煙濃度に比例する時間
の間、空気清浄器２２を動作させる。タイマで定めた空
気清浄器２２の動作時間が経過すると、空気清浄器２２
を停止させ、短い基準値Ｖｓにとりあえずその時点での
センサ信号Ｖを代入する。
【００１９】実施例の特性を、図５に示す。喫煙時のガ
ス濃度を、図の○印で示す。喫煙によるセンサ信号は、
喫煙の本数に比例せず、３〜１２ｐｐｍ（１〜４本の範
囲で、濃度はＨ2換算）では、ガス濃度の約１／４乗に
比例する。そこで単純に喫煙の前後でのセンサ抵抗の比
を用いると、２本目、３本目と本数が重なるにつれて喫
煙に対する感度が低下する。これは空気清浄器２２がガ
スを除去する能力を持たず、また空気清浄器２２は一般
に窓を閉じた室内で使用されるためである。これに対し
て実施例では、センサ信号Ｖや基準値Ｖｓ，Ｖｌを例え
ば３乗して用いる。その場合の結果を、表１に示す。喫
煙の前後でのセンサ抵抗の比Ｒ／Ｒ’は、１本目の喫煙
では０．７であるのに対して、２本目では０．８６に減
少し、３本目では０．９に減少する。これに対して（Ｖ
3−Ｖｓ3）／Ｖｌ3に対応する△Ｒ-3は、１本目の喫煙
では１．９２であり、２本目〜３本目の喫煙では１．７
２で、バックグラウンドのガス濃度に依存せず、ほぼ一
定となる。このためバックグラウンドが汚染されると喫
煙に対する感度が低下するという問題が解消する。
ス濃度を、図の○印で示す。喫煙によるセンサ信号は、
喫煙の本数に比例せず、３〜１２ｐｐｍ（１〜４本の範
囲で、濃度はＨ2換算）では、ガス濃度の約１／４乗に
比例する。そこで単純に喫煙の前後でのセンサ抵抗の比
を用いると、２本目、３本目と本数が重なるにつれて喫
煙に対する感度が低下する。これは空気清浄器２２がガ
スを除去する能力を持たず、また空気清浄器２２は一般
に窓を閉じた室内で使用されるためである。これに対し
て実施例では、センサ信号Ｖや基準値Ｖｓ，Ｖｌを例え
ば３乗して用いる。その場合の結果を、表１に示す。喫
煙の前後でのセンサ抵抗の比Ｒ／Ｒ’は、１本目の喫煙
では０．７であるのに対して、２本目では０．８６に減
少し、３本目では０．９に減少する。これに対して（Ｖ
3−Ｖｓ3）／Ｖｌ3に対応する△Ｒ-3は、１本目の喫煙
では１．９２であり、２本目〜３本目の喫煙では１．７
２で、バックグラウンドのガス濃度に依存せず、ほぼ一
定となる。このためバックグラウンドが汚染されると喫
煙に対する感度が低下するという問題が解消する。
【００２０】
【表１】 センサ信号の例 喫煙の本数 Ｒ／Ｒ’ センサ抵抗Ｒ Ｒ-3 △Ｒ-3 １本目 ０.７ ０.７ ２.９２ １.９２ ２本目 ０.８６ ０.６ ４.６３ １.７２ ３本目 ０.９ ０.５４ ６.３５ １.７２ ＊ データは図５より算出し、喫煙は２５ｍ3の部屋で
換気無しに喫煙， ＊ Ｒ’は１本前のセンサ抵抗を示す， ＊ 図５の破線より求めたｎは約４。
換気無しに喫煙， ＊ Ｒ’は１本前のセンサ抵抗を示す， ＊ 図５の破線より求めたｎは約４。
【００２１】喫煙により発生したガス濃度に比例する信
号が得られると、発生した煙の量に比例した時間の間空
気清浄器２２を動作させることができる。このことを図
６により説明する。図６の○印の点で、喫煙により発生
したガスによりセンサ２の出力が変化し始めたとする。
実施例ではタイマ２１を用いて、図の△Ｆmaxに比例し
た時間の間空気清浄器２２を駆動する。この△Ｆmax
は、喫煙により発生したガス濃度に比例する。この結果
発生した煙の量に比例した空気清浄器２２の運転時間が
得られる。
号が得られると、発生した煙の量に比例した時間の間空
気清浄器２２を動作させることができる。このことを図
６により説明する。図６の○印の点で、喫煙により発生
したガスによりセンサ２の出力が変化し始めたとする。
実施例ではタイマ２１を用いて、図の△Ｆmaxに比例し
た時間の間空気清浄器２２を駆動する。この△Ｆmax
は、喫煙により発生したガス濃度に比例する。この結果
発生した煙の量に比例した空気清浄器２２の運転時間が
得られる。
【００２２】図３，図４に、Ｖ3／Ｖｌ3の時間微分を用
いた実施例を示す。この実施例では時間微分を用いるの
で、短い時定数の基準値Ｖｓは用いず、長い時定数の基
準値Ｖｌを用いる。また検出を速めるため時間微分を用
いる。他の点は、図１，図２の実施例と同様である。図
３において、３２は新たなマイクロコンピュータ、３４
は微分回路で、Ｖ3／Ｖｌ3の時間微分（実際にはＶ3の
時間微分）を求める。
いた実施例を示す。この実施例では時間微分を用いるの
で、短い時定数の基準値Ｖｓは用いず、長い時定数の基
準値Ｖｌを用いる。また検出を速めるため時間微分を用
いる。他の点は、図１，図２の実施例と同様である。図
３において、３２は新たなマイクロコンピュータ、３４
は微分回路で、Ｖ3／Ｖｌ3の時間微分（実際にはＶ3の
時間微分）を求める。
【００２３】図４に、実施例の動作を示す。センサ信号
Ｖの読み込みや長い時定数の基準値Ｖｌのサンプリング
は、図１の実施例と同様である。Ｖ3／Ｖｌ3をＦとする
と、Ｆの時間微分（１０秒間での変化）が０．１以上で
喫煙があるものとする。図２のフローチャートでは、Ｆ
が０．６以上で喫煙とした。これに対して１０秒間での
Ｆの変化が０．１以上で喫煙とすることは、喫煙により
センサ信号Ｖの変化が始まった後検出までの時間を数分
の１に短縮することを意味する。例えば図１の実施例で
は、喫煙によって生じたガスがセンサ２に到着してセン
サ信号Ｖが変化し始めてから、喫煙の検出までには３０
秒程度の時間を要する。このような時間を要するのは、
センサ信号Ｖのゆっくりとしたドリフトと喫煙とを区別
するためである。これに対して図３の実施例では、喫煙
に伴う鋭いセンサ信号の増加のみを検出するので、セン
サ信号が動き出して５〜１０秒程度で検出を行うことが
できる。実施例ではセンサ信号Ｖに変化が生じた後の検
出までの時間を５秒に短縮しても余り意味はないので、
ノイズを避けるためセンサ信号Ｖを１０秒毎に読み込
み、センサ信号Ｖが変化し始めて後、１０秒程度で検出
するようにした。
Ｖの読み込みや長い時定数の基準値Ｖｌのサンプリング
は、図１の実施例と同様である。Ｖ3／Ｖｌ3をＦとする
と、Ｆの時間微分（１０秒間での変化）が０．１以上で
喫煙があるものとする。図２のフローチャートでは、Ｆ
が０．６以上で喫煙とした。これに対して１０秒間での
Ｆの変化が０．１以上で喫煙とすることは、喫煙により
センサ信号Ｖの変化が始まった後検出までの時間を数分
の１に短縮することを意味する。例えば図１の実施例で
は、喫煙によって生じたガスがセンサ２に到着してセン
サ信号Ｖが変化し始めてから、喫煙の検出までには３０
秒程度の時間を要する。このような時間を要するのは、
センサ信号Ｖのゆっくりとしたドリフトと喫煙とを区別
するためである。これに対して図３の実施例では、喫煙
に伴う鋭いセンサ信号の増加のみを検出するので、セン
サ信号が動き出して５〜１０秒程度で検出を行うことが
できる。実施例ではセンサ信号Ｖに変化が生じた後の検
出までの時間を５秒に短縮しても余り意味はないので、
ノイズを避けるためセンサ信号Ｖを１０秒毎に読み込
み、センサ信号Ｖが変化し始めて後、１０秒程度で検出
するようにした。
【００２４】喫煙の検出後の処置は図２のフローチャー
トと同様で、信号Ｆの最大値を求め、この値に比例した
時間の間空気清浄器２２を動作させる。このことは、図
６の場合次のことを意味する。喫煙を検出した時点で
は、センサ信号Ｖの変化は小さく、図６の○印のポイン
トで喫煙を検出したことになる。そこでとりあえずタイ
マ２１で１分間空気清浄器２２を動作させるものとし、
その後のセンサ信号Ｖの増加に応じてタイマ２１を延長
し、結局図６の△Ｆmaxに比例した時間だけ、空気清浄
器２２を動作させる。
トと同様で、信号Ｆの最大値を求め、この値に比例した
時間の間空気清浄器２２を動作させる。このことは、図
６の場合次のことを意味する。喫煙を検出した時点で
は、センサ信号Ｖの変化は小さく、図６の○印のポイン
トで喫煙を検出したことになる。そこでとりあえずタイ
マ２１で１分間空気清浄器２２を動作させるものとし、
その後のセンサ信号Ｖの増加に応じてタイマ２１を延長
し、結局図６の△Ｆmaxに比例した時間だけ、空気清浄
器２２を動作させる。
【００２５】実施例では空気清浄器２２の制御を例に説
明したが、これに限るものではない。例えば先行する車
両からの排ガスを検出し、自動車への外気導入の制御を
行っても良い。この場合主たる検出目標は、ディーゼル
車からのＮＯｘとなるので、センサ信号Ｖは、ＮＯｘに
より減少することになる。そこでＶ3やＶｓ3，Ｖｌ3に
替えて、Ｖ-3やＶｓ-3，Ｖｌ-3等を用いることが好まし
い。また口臭の検出等に用いる場合には、補助電源２４
を用いて、メモリ１８のデータを絶えず保持し、１０日
〜１年程度の極めて長い期間でのセンサ信号Ｖの平均値
等をメモリ１８に保持する。そして呼気の吹き込み前の
センサ信号Ｖを短い時定数の基準値Ｖｓとし、図１の実
施例と同様にして口臭を検出する。この場合（Ｖ3−Ｖ
ｓ3）／Ｖｌ3等で、呼気中の口臭成分に比例した出力を
得る。オゾン発生機の制御の場合も同様で、極めて長い
時定数の基準値Ｖｌをサンプリングし、オゾン発生機を
動作させる直前のセンサ信号Ｖを短い時定数の基準値Ｖ
ｓとし、オゾン発生機動作時のセンサ信号Ｖをセンサ信
号Ｖとする。べき乗の乗数はここでは３としたが、セン
サの特性に応じて変えれば良く、一般には絶対値で１よ
りも大で、乗数を１．５以上とする場合に特に効果が大
きい。
明したが、これに限るものではない。例えば先行する車
両からの排ガスを検出し、自動車への外気導入の制御を
行っても良い。この場合主たる検出目標は、ディーゼル
車からのＮＯｘとなるので、センサ信号Ｖは、ＮＯｘに
より減少することになる。そこでＶ3やＶｓ3，Ｖｌ3に
替えて、Ｖ-3やＶｓ-3，Ｖｌ-3等を用いることが好まし
い。また口臭の検出等に用いる場合には、補助電源２４
を用いて、メモリ１８のデータを絶えず保持し、１０日
〜１年程度の極めて長い期間でのセンサ信号Ｖの平均値
等をメモリ１８に保持する。そして呼気の吹き込み前の
センサ信号Ｖを短い時定数の基準値Ｖｓとし、図１の実
施例と同様にして口臭を検出する。この場合（Ｖ3−Ｖ
ｓ3）／Ｖｌ3等で、呼気中の口臭成分に比例した出力を
得る。オゾン発生機の制御の場合も同様で、極めて長い
時定数の基準値Ｖｌをサンプリングし、オゾン発生機を
動作させる直前のセンサ信号Ｖを短い時定数の基準値Ｖ
ｓとし、オゾン発生機動作時のセンサ信号Ｖをセンサ信
号Ｖとする。べき乗の乗数はここでは３としたが、セン
サの特性に応じて変えれば良く、一般には絶対値で１よ
りも大で、乗数を１．５以上とする場合に特に効果が大
きい。
【図１】 実施例のガス検出装置のブロック図
【図２】 図１の実施例の動作を示すフローチャート
【図３】 第２の実施例のガス検出装置のブロック図
【図４】 第２の実施例の動作を示すフローチャート
【図５】 ガスセンサの特性図
【図６】 実施例の特性図
２ ガスセンサ ４ ヒータ ６ 金属酸化物半導体 ８ 負荷抵抗 １０ 電源 １２ マイクロコンピュータ １４ ＡＤコンバータ １６ センサ信号の現在値を記憶するためのメモリ １８ 長い時定数の基準値を記憶するためのメモリ ２０ 短い時定数の基準値を記憶するためのメモリ ２１ タイマ ２２ 空気清浄器 ２４ 補助電源 ３２ マイクロコンピュータ ３４ 微分回路
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 (2)
- 【請求項１】 金属酸化物半導体ガスセンサの信号を、
該ガスセンサの信号を学習して定めた基準値で規格化し
て、ガスを検出するようにしたガス検出装置において、 長い時定数の基準値を学習するための手段と、 短い時定数の基準値を学習するための手段とを設けると
ともに、 ガスセンサ信号を長い時定数の基準値で規格化してｎ乗
した信号と、短い時定数の基準値を長い時定数の基準値
で規格化してｎ乗した信号とを求め、（｜ｎ｜＞１）、 これらの信号の差からガスを検出するための手段を設け
たことを特徴とする、ガス検出装置。 - 【請求項２】 金属酸化物半導体ガスセンサの信号を、
該ガスセンサの信号を学習して定めた基準値で規格化し
て、ガスを検出するようにしたガス検出装置において、 ガスセンサ信号を基準値で規格化してｎ乗し、ガス濃度
にほぼ比例した信号を求めるための手段と、（｜ｎ｜＞
１）、 この信号の１階以上の時間微分から、ガスを検出するた
めの手段を設けたことを特徴とする、ガス検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23900692A JP3196943B2 (ja) | 1992-08-14 | 1992-08-14 | ガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23900692A JP3196943B2 (ja) | 1992-08-14 | 1992-08-14 | ガス検出装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001116275A Division JP3249504B2 (ja) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | ガス検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0666755A true JPH0666755A (ja) | 1994-03-11 |
| JP3196943B2 JP3196943B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=17038497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23900692A Expired - Fee Related JP3196943B2 (ja) | 1992-08-14 | 1992-08-14 | ガス検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3196943B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008083002A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Doshisha | アルコール検出装置、および、アルコール検出方法 |
| JP2016137818A (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | 株式会社デンソー | 車室内空気向上システム |
| JP2017534063A (ja) * | 2014-11-14 | 2017-11-16 | アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー | 較正回路及び較正技術を有する磁界センサ |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2763468B1 (en) * | 2013-01-31 | 2017-08-30 | Sensirion AG | Portable sensor device with a gas sensor and method for operating the same |
-
1992
- 1992-08-14 JP JP23900692A patent/JP3196943B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008083002A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-10 | Doshisha | アルコール検出装置、および、アルコール検出方法 |
| JP2017534063A (ja) * | 2014-11-14 | 2017-11-16 | アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー | 較正回路及び較正技術を有する磁界センサ |
| JP2016137818A (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | 株式会社デンソー | 車室内空気向上システム |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3196943B2 (ja) | 2001-08-06 |
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