JPH0731144B2 - ガス検出装置 - Google Patents
ガス検出装置Info
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- JPH0731144B2 JPH0731144B2 JP61297219A JP29721986A JPH0731144B2 JP H0731144 B2 JPH0731144 B2 JP H0731144B2 JP 61297219 A JP61297219 A JP 61297219A JP 29721986 A JP29721986 A JP 29721986A JP H0731144 B2 JPH0731144 B2 JP H0731144B2
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- gas
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般にガス検出装置に関し、特に例えば、測定
雰囲気中のガス濃度に応じて電気抵抗値が可変するガス
検知素子を備え該ガス検知素子にて測定雰囲気中のメタ
ンやイソブタン、或いはエタノール、水素、一酸化炭素
等の各種ガスのガス濃度値を測定するデイジタルガス検
出装置に関する。
雰囲気中のガス濃度に応じて電気抵抗値が可変するガス
検知素子を備え該ガス検知素子にて測定雰囲気中のメタ
ンやイソブタン、或いはエタノール、水素、一酸化炭素
等の各種ガスのガス濃度値を測定するデイジタルガス検
出装置に関する。
発明の技術的背景とその問題点 周知のように、この種のデイジタルガス検出装置は、ガ
ス検知素子に測定雰囲気中のガス濃度に応じて該素子の
電気抵抗値が可変し電気的出力が得られるものを使用
し、該検知素子の抵抗値可変に応じて該素子から出力さ
れるアナログ電圧信号を増幅器により増幅した後、アナ
ログ／デイジタル変換器（以下「A/D変換器」という）
にてデイジタル信号に変換し、マイクロコンピユータ、
マイクロプロセツサ等のデイジタル電子回路制御機器
（以下単に「マイクロコンピユータ」という）が、前記
デイジタル信号に基づいて前記検知素子によつて検知さ
れた測定雰囲気中のガス濃度値を算出するようになつて
いる。
ス検知素子に測定雰囲気中のガス濃度に応じて該素子の
電気抵抗値が可変し電気的出力が得られるものを使用
し、該検知素子の抵抗値可変に応じて該素子から出力さ
れるアナログ電圧信号を増幅器により増幅した後、アナ
ログ／デイジタル変換器（以下「A/D変換器」という）
にてデイジタル信号に変換し、マイクロコンピユータ、
マイクロプロセツサ等のデイジタル電子回路制御機器
（以下単に「マイクロコンピユータ」という）が、前記
デイジタル信号に基づいて前記検知素子によつて検知さ
れた測定雰囲気中のガス濃度値を算出するようになつて
いる。
ところで上述した内容から明らかなように、従来のデイ
ジタルガス検出装置には、前述した検知素子から出力さ
れたアナログ電圧信号に基づいてマイクロコンピユータ
が測定雰囲気中のガス濃度値を算出するのに、前記検知
素子とマイクロコンピユータとの間に前記検知素子から
出力されたアナログ信号を増幅する増幅器と、該増幅器
から出力されたアナログ信号をデイジタル信号に変換す
るA/D変換器とを接続する必要があつたので、マイクロ
コンピユータを始めとする増幅器、A/D変換器等をも含
めた回路全体を１チツプLSI化することができず、従つ
て小型化、低消費電力化を図るには自ずから限界があ
り、又、低コスト化を図ることも困難であつた。
ジタルガス検出装置には、前述した検知素子から出力さ
れたアナログ電圧信号に基づいてマイクロコンピユータ
が測定雰囲気中のガス濃度値を算出するのに、前記検知
素子とマイクロコンピユータとの間に前記検知素子から
出力されたアナログ信号を増幅する増幅器と、該増幅器
から出力されたアナログ信号をデイジタル信号に変換す
るA/D変換器とを接続する必要があつたので、マイクロ
コンピユータを始めとする増幅器、A/D変換器等をも含
めた回路全体を１チツプLSI化することができず、従つ
て小型化、低消費電力化を図るには自ずから限界があ
り、又、低コスト化を図ることも困難であつた。
そこで上述した事実に鑑みて、本発明者等が研究を重ね
た結果、上記のごときデイジタルガス検出装置において
比較的高価なA/D変換器を使用せず、A/D変換器の機能を
他の技術的手段に補完させることにより回路の部品点数
を低減せしめ、もつて回路全体を１チツプLSI化し得る
ことを見出した。
た結果、上記のごときデイジタルガス検出装置において
比較的高価なA/D変換器を使用せず、A/D変換器の機能を
他の技術的手段に補完させることにより回路の部品点数
を低減せしめ、もつて回路全体を１チツプLSI化し得る
ことを見出した。
本発明は、斯る新規な知見に基づくものである。
目 的 従つて本発明は、上述したごとき経緯によつて創案され
たもので、その目的は、比較的高価なA/D変換器を除去
して回路の部品点数を減少することによつて回路全体の
１チツプLSI化を図り、もつて小型化、低消費電力化、
低コスト化を図ることが可能で、しかも回路内の部品定
数のばらつき、温度特性等による影響を排除した、高精
度のガス検出装置を提供することである。
たもので、その目的は、比較的高価なA/D変換器を除去
して回路の部品点数を減少することによつて回路全体の
１チツプLSI化を図り、もつて小型化、低消費電力化、
低コスト化を図ることが可能で、しかも回路内の部品定
数のばらつき、温度特性等による影響を排除した、高精
度のガス検出装置を提供することである。
問題点を解決するための手段 上記目的は本発明に係るガス検出装置によつて達成され
る。要約すれば本発明は、方形波パルス信号発生器と、
該方形波パルス信号発生器に接続された測定雰囲気中の
ガス濃度に応じて電気抵抗値が可変するガス検知素子
と、該ガス検知素子に対して並列接続された基準抵抗素
子と、前記ガス検知素子側を開／閉する第１のスイツチ
ング素子と、前記基準抵抗素子側を開／閉する第２のス
イツチング素子と、前記方形波パルス信号発生器に接続
され該ガス検知素子の電気抵抗値との間でCR時定数回路
を形成する容量素子と、を備えるとともに、前記第１の
スイツチング素子のみが閉成された時には前記ガス検知
素子の電気抵抗値の可変に応じた方形波パルス信号を出
力し前記第２のスイツチング素子のみが閉成された時に
は前記基準抵抗素子の電気抵抗値の可変に応じた方形波
パルス信号を出力する発振手段と、 前記第１のスイツチング素子のみが閉成されたときの前
記発振手段から出力される方形波パルス信号の発振周波
数と前記第２のスイツチング素子のみが閉成されたとき
の前記発振手段から出力される方形波パルス信号の発振
周波数との比を演算し、該演算結果に基づいて測定雰囲
気中のガス濃度値を求めるデイジタル演算処理手段と、 を有することを特徴とするガス検出装置である。
る。要約すれば本発明は、方形波パルス信号発生器と、
該方形波パルス信号発生器に接続された測定雰囲気中の
ガス濃度に応じて電気抵抗値が可変するガス検知素子
と、該ガス検知素子に対して並列接続された基準抵抗素
子と、前記ガス検知素子側を開／閉する第１のスイツチ
ング素子と、前記基準抵抗素子側を開／閉する第２のス
イツチング素子と、前記方形波パルス信号発生器に接続
され該ガス検知素子の電気抵抗値との間でCR時定数回路
を形成する容量素子と、を備えるとともに、前記第１の
スイツチング素子のみが閉成された時には前記ガス検知
素子の電気抵抗値の可変に応じた方形波パルス信号を出
力し前記第２のスイツチング素子のみが閉成された時に
は前記基準抵抗素子の電気抵抗値の可変に応じた方形波
パルス信号を出力する発振手段と、 前記第１のスイツチング素子のみが閉成されたときの前
記発振手段から出力される方形波パルス信号の発振周波
数と前記第２のスイツチング素子のみが閉成されたとき
の前記発振手段から出力される方形波パルス信号の発振
周波数との比を演算し、該演算結果に基づいて測定雰囲
気中のガス濃度値を求めるデイジタル演算処理手段と、 を有することを特徴とするガス検出装置である。
実施例 以下、図面により本発明に従う実施例について説明す
る。
る。
第１図は、本発明のガス検出装置の基本的な構成を示
す。この概要は、第１図を参照して明らかなように、発
振手段即ち方形波パルス発振器１と、前記方形波パルス
発振器１の出力信号を受けるデイジタル演算処理手段即
ちマイクロコンピユータ９とから成つている。前述した
方形波パルス発振器１は、方形波パルス信号発生器即ち
論理レベル信号たる方形波パルス信号を出力するインバ
ータ素子７と、前記インバータ素子７の帰還回路に接続
されているガス検知素子３と、前記ガス検知素子３の電
気抵抗値との間でCR時定数回路即ちCR発振回路を形成す
る容量素子（以下「コンデンサ」という）５とで構成さ
れている。前記ガス検知素子３には、測定雰囲気中のガ
ス濃度に応じて電気抵抗値が可変するもの、例えば、Sn
Ozを主成分とする焼結体が使用されており、その各種ガ
スのガス濃度に対する標準的な感度特性は、第２図にて
図示されるごとくである。第２図は、測定雰囲気中にあ
るイソブタンガスを始めとするエタノール、水素、一酸
化炭素、メタン及びこれら各種ガスが混入されていない
か或いはその混入量が極めて少ない清浄状態の空気にお
ける異なつたガス濃度値での前記ガス検知素子３の電気
抵抗値特性を示している。第２図縦軸には、上述した各
種ガスの各々の濃度値における前記素子３の電気抵抗値
Ｒとイソブタンガスのガス濃度1000PPmでの前記素子３
の電気抵抗値ROrとの比:R/ROrが設定されており、又、
その横軸にはガス濃度値（PPm）が設定されている。曲
線Ａはエタノールを、曲線Ｂは水素を、曲線Ｃはイソブ
タンガスを、曲線Ｄは一酸化炭素を、曲線Ｅはメタン
を、曲線Ｆは清浄空気を夫々示しており、夫々図示のご
とき変化を呈する。
す。この概要は、第１図を参照して明らかなように、発
振手段即ち方形波パルス発振器１と、前記方形波パルス
発振器１の出力信号を受けるデイジタル演算処理手段即
ちマイクロコンピユータ９とから成つている。前述した
方形波パルス発振器１は、方形波パルス信号発生器即ち
論理レベル信号たる方形波パルス信号を出力するインバ
ータ素子７と、前記インバータ素子７の帰還回路に接続
されているガス検知素子３と、前記ガス検知素子３の電
気抵抗値との間でCR時定数回路即ちCR発振回路を形成す
る容量素子（以下「コンデンサ」という）５とで構成さ
れている。前記ガス検知素子３には、測定雰囲気中のガ
ス濃度に応じて電気抵抗値が可変するもの、例えば、Sn
Ozを主成分とする焼結体が使用されており、その各種ガ
スのガス濃度に対する標準的な感度特性は、第２図にて
図示されるごとくである。第２図は、測定雰囲気中にあ
るイソブタンガスを始めとするエタノール、水素、一酸
化炭素、メタン及びこれら各種ガスが混入されていない
か或いはその混入量が極めて少ない清浄状態の空気にお
ける異なつたガス濃度値での前記ガス検知素子３の電気
抵抗値特性を示している。第２図縦軸には、上述した各
種ガスの各々の濃度値における前記素子３の電気抵抗値
Ｒとイソブタンガスのガス濃度1000PPmでの前記素子３
の電気抵抗値ROrとの比:R/ROrが設定されており、又、
その横軸にはガス濃度値（PPm）が設定されている。曲
線Ａはエタノールを、曲線Ｂは水素を、曲線Ｃはイソブ
タンガスを、曲線Ｄは一酸化炭素を、曲線Ｅはメタン
を、曲線Ｆは清浄空気を夫々示しており、夫々図示のご
とき変化を呈する。
前記インバータ素子７は、前記ガス検知素子３の電気抵
抗値が測定雰囲気中のガス濃度に応じて変化しそれによ
つて該ガス検知素子３の電気抵抗値と前記コンデンサ５
との間で形成されているCR発信回路における発振周波数
が変化すると、該発振周波数に応じた周波数の方形波パ
ルス信号を出力するようになつている。本例において
は、前記インバータ素子７にＣ−MOSシユミツトインバ
ータが用いられており、このようにインバータ素子７に
Ｃ−MOSシユミツトインバータを用いることによつて、
低コスト化、低消費電力化を図るとともに、例えば100K
HZ程度のオーダの周波数に対しても安定した方形波パル
ス信号が得られるようにしている。
抗値が測定雰囲気中のガス濃度に応じて変化しそれによ
つて該ガス検知素子３の電気抵抗値と前記コンデンサ５
との間で形成されているCR発信回路における発振周波数
が変化すると、該発振周波数に応じた周波数の方形波パ
ルス信号を出力するようになつている。本例において
は、前記インバータ素子７にＣ−MOSシユミツトインバ
ータが用いられており、このようにインバータ素子７に
Ｃ−MOSシユミツトインバータを用いることによつて、
低コスト化、低消費電力化を図るとともに、例えば100K
HZ程度のオーダの周波数に対しても安定した方形波パル
ス信号が得られるようにしている。
前述したマイクロコンピユータ９は、算術演算、論理演
算を行なうCPU、前記方形波パルス発振器１から出力さ
れた方形波パルス信号を計数するカウンタ、制御プログ
ラム等を内蔵し又必要データを記憶するメモリ、入出力
ポート等を備えている。前記マイクロコンピユータ９の
メモリに記憶されているデータとしては、例えば前記第
２図にて図示したごときガス検知素子３のガス濃度−R/
ROr値特性データを始め、前記ガス検知素子３の温度補
償値データ、第１図にて図示した方形波パルス発振器１
から出力される方形波パルス信号の発振周波数ｆと前記
ガス検知素子３の電気抵抗値Ｒとの関係を表わす式 但し、VO:前記方形波パルス発振器１の出力電圧 VTH:前記インバータ素子７（即ちＣ−MOSシユミツトイ
ンバータ）のHiレベルスレツシヨルド電圧 VTL:前記インバータ素子７（即ちＣ−MOSシユミツトイ
ンバータ）のLOレベルスレツシヨルド電圧 ｋ ：定数 がある。前記マイクロコンピユータ９のCPUは、前述し
た方形波パルス発振器１から出力される方形波パルス信
号の周波数ｆをカウントし、該カウントした方形波パル
ス信号の発振周波数ｆと前記メモリに記憶されている
式とから前記ガス検知素子３の電気抵抗値Ｒを演算し、
該演算した前記ガス検知素子３の電気抵抗値Ｒと前記メ
モリに記憶されている第２図にて示した前記湿度検知素
子３のガス濃度−R/ROr値特性データとから測定雰囲気
中のガス濃度値を求めることとなる。
算を行なうCPU、前記方形波パルス発振器１から出力さ
れた方形波パルス信号を計数するカウンタ、制御プログ
ラム等を内蔵し又必要データを記憶するメモリ、入出力
ポート等を備えている。前記マイクロコンピユータ９の
メモリに記憶されているデータとしては、例えば前記第
２図にて図示したごときガス検知素子３のガス濃度−R/
ROr値特性データを始め、前記ガス検知素子３の温度補
償値データ、第１図にて図示した方形波パルス発振器１
から出力される方形波パルス信号の発振周波数ｆと前記
ガス検知素子３の電気抵抗値Ｒとの関係を表わす式 但し、VO:前記方形波パルス発振器１の出力電圧 VTH:前記インバータ素子７（即ちＣ−MOSシユミツトイ
ンバータ）のHiレベルスレツシヨルド電圧 VTL:前記インバータ素子７（即ちＣ−MOSシユミツトイ
ンバータ）のLOレベルスレツシヨルド電圧 ｋ ：定数 がある。前記マイクロコンピユータ９のCPUは、前述し
た方形波パルス発振器１から出力される方形波パルス信
号の周波数ｆをカウントし、該カウントした方形波パル
ス信号の発振周波数ｆと前記メモリに記憶されている
式とから前記ガス検知素子３の電気抵抗値Ｒを演算し、
該演算した前記ガス検知素子３の電気抵抗値Ｒと前記メ
モリに記憶されている第２図にて示した前記湿度検知素
子３のガス濃度−R/ROr値特性データとから測定雰囲気
中のガス濃度値を求めることとなる。
以上説明したように、本例によれば、インバータ素子７
に、Ｃ−MOSシユミツトインバータを用いたので、低コ
スト化、低消費電力化を図ることができ、これとともに
例えば100KHZ程度のオーダの周波数に対しても安定した
方形波パルス信号を得ることができる。又、ガス検知素
子３をインバータ素子７の帰還回路に接続し、測定雰囲
気中のガス濃度の変化に応じて可変する該ガス検知素子
３の電気抵抗値とコンデンサ５との間で形成されている
CR発振回路における発振周波数の変化に応じた周波数の
方形波パルス信号が前記インバータ素子７から出力され
該方形波パルス信号をマイクロコンピユータ９によつて
計数することで測定雰囲気中のガス濃度値を求めること
としたので、回路全体の１チツプLSI化が可能となつ
た。
に、Ｃ−MOSシユミツトインバータを用いたので、低コ
スト化、低消費電力化を図ることができ、これとともに
例えば100KHZ程度のオーダの周波数に対しても安定した
方形波パルス信号を得ることができる。又、ガス検知素
子３をインバータ素子７の帰還回路に接続し、測定雰囲
気中のガス濃度の変化に応じて可変する該ガス検知素子
３の電気抵抗値とコンデンサ５との間で形成されている
CR発振回路における発振周波数の変化に応じた周波数の
方形波パルス信号が前記インバータ素子７から出力され
該方形波パルス信号をマイクロコンピユータ９によつて
計数することで測定雰囲気中のガス濃度値を求めること
としたので、回路全体の１チツプLSI化が可能となつ
た。
次に、本発明のガス検出装置について説明する。第３図
は、本発明の第１の実施例に従うガス検出装置を示す。
本発明の第１の実施例に従うガス検出装置の概要は、第
３図を参照して明らかなように、前記第１図にて図示し
た方形波パルス発振器１のインバータ素子７の帰還回路
に接続されているガス検知素子３に対して基準抵抗素子
RO11を並列接続し、前記ガス検知素子３側の帰還回路を
開／閉する第１のスイツチング素子即ちSW1と前記基準
抵抗素子RO11側の帰還回路を開／閉する第２のスイツチ
ング素子即ちSW2とを設け、前記マイクロコンピユータ
９により、前記ガス検知素子３の電気抵抗値Ｒと前記基
準抵抗素子RO11の抵抗値ROとの比:RO/Rに対応する、前
記SW1のみが開成されたときの前記方形波パルス発振器
１から出力される方形波パルス信号の発振周波数fHと前
記SW2のみが閉成したときの前記方形波パルス発振器１
から出力される方形波パルス信号の発振周波数fOとの比
rf≡fH/fOを演算し、rf≡fH/fO＝RO/Rの関係式から、Ｒ
＝RO/rfにてＲの値を求めることによつて、該Ｒの値と
前記第２図にて示したデータとから測定雰囲気中のガス
濃度値を求めることとしたものである。方形波パルス発
振器１を、前述したような構成としたのは、以下に記載
するごとき理由による。即ち、本発明者等が前述した第
１図にて示す方形波パルス発振器１を用いて実験を行な
つた結果、該発振器１の発振周波数ｆは、コンデンサ５
の容量Ｃ、インバータ素子７のHiレベルスレツシヨルド
電圧VTH、同素子７のLOレベルスレツシヨルド電圧VTL、
該発振器１の出力電圧VO及び定数ｋの値のバラツキや温
度特性等によつて多少の影響を受けることが判明した。
そこで、上述したように本発明者等はガス検知素子３に
対して基準抵抗素子RO11を並列接続し、前記SW1、SW2を
夫々設けて一方を閉成させたときには他方を開成させる
ことによつてSW1のみを閉成せしめたときの発振周波数 によつて求まる。）、SW2のみを閉成せしめたときの発
振周波数 によつて求まる。）をマイクロコンピユータ９によつて
カウントさせ然る後にfHとfOとの比をとつて前記VTH、V
TL、VO、ｋ、Ｃを消去させ、RO/Rの値のみで前記発振周
波数ｆの値を決定することによつて、より高精度なガス
濃度測定値データを得ることができた。前述した基準抵
抗素子RO11は、その温度変化等の影響による抵抗値変動
が、前記VTH、VTL、VO、Ｃ、ｋ等の特性値変動に比較し
て殆ど無視できるほど小さいので、前記rfの値即ちfH/O
の値を求めることによつて前記VTH、VTL、VO、Ｃ、ｋ等
の値をキヤンセルせしめて前記rfの値がガス検知素子３
の電気抵抗値の変化のみによつて決まるようにすること
で、より高精度な測定雰囲気中のガス濃度測定が行なえ
るようにしたものである。なお、前述したSW1、SW2に
は、通常のアナログスイツチ又は３ステートバツフア等
が使用されている。
は、本発明の第１の実施例に従うガス検出装置を示す。
本発明の第１の実施例に従うガス検出装置の概要は、第
３図を参照して明らかなように、前記第１図にて図示し
た方形波パルス発振器１のインバータ素子７の帰還回路
に接続されているガス検知素子３に対して基準抵抗素子
RO11を並列接続し、前記ガス検知素子３側の帰還回路を
開／閉する第１のスイツチング素子即ちSW1と前記基準
抵抗素子RO11側の帰還回路を開／閉する第２のスイツチ
ング素子即ちSW2とを設け、前記マイクロコンピユータ
９により、前記ガス検知素子３の電気抵抗値Ｒと前記基
準抵抗素子RO11の抵抗値ROとの比:RO/Rに対応する、前
記SW1のみが開成されたときの前記方形波パルス発振器
１から出力される方形波パルス信号の発振周波数fHと前
記SW2のみが閉成したときの前記方形波パルス発振器１
から出力される方形波パルス信号の発振周波数fOとの比
rf≡fH/fOを演算し、rf≡fH/fO＝RO/Rの関係式から、Ｒ
＝RO/rfにてＲの値を求めることによつて、該Ｒの値と
前記第２図にて示したデータとから測定雰囲気中のガス
濃度値を求めることとしたものである。方形波パルス発
振器１を、前述したような構成としたのは、以下に記載
するごとき理由による。即ち、本発明者等が前述した第
１図にて示す方形波パルス発振器１を用いて実験を行な
つた結果、該発振器１の発振周波数ｆは、コンデンサ５
の容量Ｃ、インバータ素子７のHiレベルスレツシヨルド
電圧VTH、同素子７のLOレベルスレツシヨルド電圧VTL、
該発振器１の出力電圧VO及び定数ｋの値のバラツキや温
度特性等によつて多少の影響を受けることが判明した。
そこで、上述したように本発明者等はガス検知素子３に
対して基準抵抗素子RO11を並列接続し、前記SW1、SW2を
夫々設けて一方を閉成させたときには他方を開成させる
ことによつてSW1のみを閉成せしめたときの発振周波数 によつて求まる。）、SW2のみを閉成せしめたときの発
振周波数 によつて求まる。）をマイクロコンピユータ９によつて
カウントさせ然る後にfHとfOとの比をとつて前記VTH、V
TL、VO、ｋ、Ｃを消去させ、RO/Rの値のみで前記発振周
波数ｆの値を決定することによつて、より高精度なガス
濃度測定値データを得ることができた。前述した基準抵
抗素子RO11は、その温度変化等の影響による抵抗値変動
が、前記VTH、VTL、VO、Ｃ、ｋ等の特性値変動に比較し
て殆ど無視できるほど小さいので、前記rfの値即ちfH/O
の値を求めることによつて前記VTH、VTL、VO、Ｃ、ｋ等
の値をキヤンセルせしめて前記rfの値がガス検知素子３
の電気抵抗値の変化のみによつて決まるようにすること
で、より高精度な測定雰囲気中のガス濃度測定が行なえ
るようにしたものである。なお、前述したSW1、SW2に
は、通常のアナログスイツチ又は３ステートバツフア等
が使用されている。
第４図は、本発明の第２の実施例に従うガス検出装置を
示す。本発明の第２の実施例に従うガス検出装置の概要
は、第４図を参照して明らかなように、前記第３図にて
図示した回路構成の方形波パルス発振器１において、前
記インバータ素子７の帰還回路に接続されているガス検
知素子３に対して第１の保護抵抗素子即ち保護抵抗素子
R1を並列接続するとともに、前記ガス検知素子３と前記
保護抵抗素子R1とが並列接続されて形成される合成抵抗
に対して第２の保護抵抗素子即ち固定抵抗素子Ｒ′２と
可変抵抗素子VR′２との直列体から成る保護抵抗素子R2
を直列接続することとしたものである。方形波パルス発
振器１を、前述したような構成とした理由は、測定雰囲
気中のガス濃度変化に応じて可変する前記ガス検知素子
３の電気抵抗値の可変範囲が予め設定されている一定値
以上或いは一定値以下にならないように規制することに
よつて、方形波パルス発振器１から前述したマイクロコ
ンピユータ９に対して該マイクロコンピユータ９のメモ
リに記憶されている一定の範囲を持つた発振周波数デー
タよりも高い周波数の方形波パルス信号が出力されたり
或いは前記発振周波数データよりも低い周波数の方形波
パルス信号が出力されたりするようなことのないように
するためである。なお、仮りに上記発振周波数の設定範
囲外の周波数の方形波パルス信号が前記方形波パルス発
振器１から出力されたような場合には、CPUは表示部
（図示しない）に対してオーバフロー或いはアンダーフ
ローの表示をするよう指令出力するようになつている。
示す。本発明の第２の実施例に従うガス検出装置の概要
は、第４図を参照して明らかなように、前記第３図にて
図示した回路構成の方形波パルス発振器１において、前
記インバータ素子７の帰還回路に接続されているガス検
知素子３に対して第１の保護抵抗素子即ち保護抵抗素子
R1を並列接続するとともに、前記ガス検知素子３と前記
保護抵抗素子R1とが並列接続されて形成される合成抵抗
に対して第２の保護抵抗素子即ち固定抵抗素子Ｒ′２と
可変抵抗素子VR′２との直列体から成る保護抵抗素子R2
を直列接続することとしたものである。方形波パルス発
振器１を、前述したような構成とした理由は、測定雰囲
気中のガス濃度変化に応じて可変する前記ガス検知素子
３の電気抵抗値の可変範囲が予め設定されている一定値
以上或いは一定値以下にならないように規制することに
よつて、方形波パルス発振器１から前述したマイクロコ
ンピユータ９に対して該マイクロコンピユータ９のメモ
リに記憶されている一定の範囲を持つた発振周波数デー
タよりも高い周波数の方形波パルス信号が出力されたり
或いは前記発振周波数データよりも低い周波数の方形波
パルス信号が出力されたりするようなことのないように
するためである。なお、仮りに上記発振周波数の設定範
囲外の周波数の方形波パルス信号が前記方形波パルス発
振器１から出力されたような場合には、CPUは表示部
（図示しない）に対してオーバフロー或いはアンダーフ
ローの表示をするよう指令出力するようになつている。
ところで、本発明の一実施例に従うガス検知素子３は、
測定雰囲気中のガス濃度を検出する原理が該素子３に対
するガスの化学吸着現象によつているために、測定雰囲
気の温度の影響を少なからず受けることとなりこの温度
の影響を無視することができず、又測定雰囲気中の水蒸
気自身が該素子３の電気抵抗値を可変するガスの一種で
あるために測定雰囲気における湿度の影響も無視するこ
ともできない。そこで、第５図にて図示するごときガス
検知素子３の温湿度依存性データを予め前記マイクロコ
ンピユータ９のメモリに記憶させておき既に公知の手段
にて検知した測定雰囲気における温度値データと前記デ
ータにて前記素子３におけるR/ROrの値を補正すれば、
前記素子３における前述した測定雰囲気中のガス濃度検
出の精度をより一層向上させることができる。
測定雰囲気中のガス濃度を検出する原理が該素子３に対
するガスの化学吸着現象によつているために、測定雰囲
気の温度の影響を少なからず受けることとなりこの温度
の影響を無視することができず、又測定雰囲気中の水蒸
気自身が該素子３の電気抵抗値を可変するガスの一種で
あるために測定雰囲気における湿度の影響も無視するこ
ともできない。そこで、第５図にて図示するごときガス
検知素子３の温湿度依存性データを予め前記マイクロコ
ンピユータ９のメモリに記憶させておき既に公知の手段
にて検知した測定雰囲気における温度値データと前記デ
ータにて前記素子３におけるR/ROrの値を補正すれば、
前記素子３における前述した測定雰囲気中のガス濃度検
出の精度をより一層向上させることができる。
第６図は、本発明の第３の実施例に従うガス検出装置を
示す。本発明の第３の実施例に従うガス検出装置の概要
は、第６図を参照して明らかなように、前記第３図にて
図示したごとき回路構成の方形波パルス発振器１におい
て、前記インバータ素子７の帰還回路に接続されている
ガス検知素子３及び該ガス検出装置３に対して並列接続
されている基準抵抗素子RO11のいずれに対しても並列に
測定雰囲気の温度変化に応じて電気抵抗値が可変するサ
ーミスタのごとき温度検知素子13を接続するとともに、
該温度検知素子13側を開／閉する第３のスイツチング素
子即ちSW30を設け、前記マイクロコンピユータ９によ
り、前記ガス検知素子３の電気抵抗値Ｒと前記基準抵抗
素子RO11の抵抗値ROとの比:RO/Rに対応する前記第１の
スイツチング素子即ちSW10のみが閉成されたときの前記
方形波パルス発振器１から出力される方形波パルス信号
の発振周波数fHと前記第２のスイツチング素子即ちSW20
のみが閉成されたときの前記方形波パルス発振器１から
出力される方形波パルス信号の発振周波数fOとの比rf≡
fH/fOを演算するとともに、前記温度検知素子13の電気
抵抗値RTと前記基準抵抗素子RO11の抵抗値ROとの比:RO/
RTに対応する前記SW30のみが閉成されたときの前記方形
波パルス発振器１から出力される方形波パルス信号の発
振周波数fTと前記SW20のみが閉成されたときの前記方形
波パルス発振器１から出力される方形波パルス信号の発
振周波数fOとの比ｒ′ｆ≡fT/fOをも演算し、rf≡fH/fO
＝RO/Rの関係式からＲ＝RO/rfにてＲの値を求めること
によつて、該Ｒの値と前記第２図にて示したデータとか
ら測定雰囲気中のガス濃度値を求め、又一方、ｒ′ｆ≡
fT/fOの値と前記マイクロコンピユータ９のメモリに記
憶されている第７図にて図示するごとき温度検知素子13
の温度−fT/fO特性値データとから測定雰囲気の温度値
を求めることとしたものである。本発明の第３の実施例
に従うガス検出装置の方形波パルス発振器１の回路構成
を、上述したごときものとした理由は、前記第５図にて
図示したごとき温湿度依存性のあるガス検知素子３のガ
ス濃度検出特性を補正するための測定雰囲気の温度検知
に際しても、前記第１の実施例で説明したガス検知にお
けるのと同様に前述したごとくfT/fOと温度値との関係
を利用することで上記VTH、VTL、VO、ｋ、Ｃの影響を除
去することとしたものである。なお、本実施例において
は、前述したSW10、SW20、SW30には３ステートバツフア
を使用している。
示す。本発明の第３の実施例に従うガス検出装置の概要
は、第６図を参照して明らかなように、前記第３図にて
図示したごとき回路構成の方形波パルス発振器１におい
て、前記インバータ素子７の帰還回路に接続されている
ガス検知素子３及び該ガス検出装置３に対して並列接続
されている基準抵抗素子RO11のいずれに対しても並列に
測定雰囲気の温度変化に応じて電気抵抗値が可変するサ
ーミスタのごとき温度検知素子13を接続するとともに、
該温度検知素子13側を開／閉する第３のスイツチング素
子即ちSW30を設け、前記マイクロコンピユータ９によ
り、前記ガス検知素子３の電気抵抗値Ｒと前記基準抵抗
素子RO11の抵抗値ROとの比:RO/Rに対応する前記第１の
スイツチング素子即ちSW10のみが閉成されたときの前記
方形波パルス発振器１から出力される方形波パルス信号
の発振周波数fHと前記第２のスイツチング素子即ちSW20
のみが閉成されたときの前記方形波パルス発振器１から
出力される方形波パルス信号の発振周波数fOとの比rf≡
fH/fOを演算するとともに、前記温度検知素子13の電気
抵抗値RTと前記基準抵抗素子RO11の抵抗値ROとの比:RO/
RTに対応する前記SW30のみが閉成されたときの前記方形
波パルス発振器１から出力される方形波パルス信号の発
振周波数fTと前記SW20のみが閉成されたときの前記方形
波パルス発振器１から出力される方形波パルス信号の発
振周波数fOとの比ｒ′ｆ≡fT/fOをも演算し、rf≡fH/fO
＝RO/Rの関係式からＲ＝RO/rfにてＲの値を求めること
によつて、該Ｒの値と前記第２図にて示したデータとか
ら測定雰囲気中のガス濃度値を求め、又一方、ｒ′ｆ≡
fT/fOの値と前記マイクロコンピユータ９のメモリに記
憶されている第７図にて図示するごとき温度検知素子13
の温度−fT/fO特性値データとから測定雰囲気の温度値
を求めることとしたものである。本発明の第３の実施例
に従うガス検出装置の方形波パルス発振器１の回路構成
を、上述したごときものとした理由は、前記第５図にて
図示したごとき温湿度依存性のあるガス検知素子３のガ
ス濃度検出特性を補正するための測定雰囲気の温度検知
に際しても、前記第１の実施例で説明したガス検知にお
けるのと同様に前述したごとくfT/fOと温度値との関係
を利用することで上記VTH、VTL、VO、ｋ、Ｃの影響を除
去することとしたものである。なお、本実施例において
は、前述したSW10、SW20、SW30には３ステートバツフア
を使用している。
なお、本発明に従うガス検出装置では、ガス検知素子３
は、インバータ素子７の帰還回路側に接続し、コンデン
サ５については前記インバータ素子７の入力側に接続す
ることとしたが、ガス検知素子３を前記インバータ素子
７の入力側に接続し、又、コンデンサ５を前記インバー
タ素子７の帰還回路側に接続し、又、コンデンサ５を前
記インバータ素子７の帰還回路側に接続することとして
も差支えない。
は、インバータ素子７の帰還回路側に接続し、コンデン
サ５については前記インバータ素子７の入力側に接続す
ることとしたが、ガス検知素子３を前記インバータ素子
７の入力側に接続し、又、コンデンサ５を前記インバー
タ素子７の帰還回路側に接続し、又、コンデンサ５を前
記インバータ素子７の帰還回路側に接続することとして
も差支えない。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、ガス検知素子の
電気抵抗値と基準抵抗素子の抵抗値との比に対応する、
第１のスイツチング素子のみが閉成されたときの前記発
振手段から出力される方形波パルス信号の発振周波数と
前記第２のスイツチング素子のみが閉成されたときの前
記発振手段から出力される方形波パルス信号の発振周波
数との比を演算し、該演算結果に基づいて測定雰囲気中
のガス濃度値を求めることとしたので、比較的高価なA/
D変換器が不要となり回路の部品点数を減少させること
ができるために、回路全体の１チツプLSI化を図ること
が可能となり、もつて小型化低消費電力化、低コスト化
を図ることが可能で、しかも高精度のガス検出装置を提
供することができる。
電気抵抗値と基準抵抗素子の抵抗値との比に対応する、
第１のスイツチング素子のみが閉成されたときの前記発
振手段から出力される方形波パルス信号の発振周波数と
前記第２のスイツチング素子のみが閉成されたときの前
記発振手段から出力される方形波パルス信号の発振周波
数との比を演算し、該演算結果に基づいて測定雰囲気中
のガス濃度値を求めることとしたので、比較的高価なA/
D変換器が不要となり回路の部品点数を減少させること
ができるために、回路全体の１チツプLSI化を図ること
が可能となり、もつて小型化低消費電力化、低コスト化
を図ることが可能で、しかも高精度のガス検出装置を提
供することができる。
第１図は、本発明のガス検出装置の基本的な回路構成図
である。 第２図は、前記第１図にて図示したガス検出装置に使用
されているガス検出装置のガス濃度−R/ROr値特性デー
タを示した図である。 第３図は、本発明の第１の実施例に従うガス検出装置の
回路構成図である。 第４図は、本発明の第２の実施例に従うガス検出装置の
回路構成図である。 第５図は、本発明に従うガス検出装置に用いられるガス
検出素子の温湿度依存性データを示した図である。 第６図は、本発明の第３の実施例に従うガス検出装置の
回路構成図である。 第７図は、前記第６図にて図示したガス検出装置に使用
されている温度検出素子の温度−fT−fO特性図である。 1:方形波パルス信号発信器 3:ガス検知素子 5:コンデンサＣ 7:インバータ素子 9:マイクロコンピユータ 11:基準抵抗素子RO 13:温度検知素子 SW10:3ステートバツフア SW20:3ステートバツフア SW30:3ステートバツフア
である。 第２図は、前記第１図にて図示したガス検出装置に使用
されているガス検出装置のガス濃度−R/ROr値特性デー
タを示した図である。 第３図は、本発明の第１の実施例に従うガス検出装置の
回路構成図である。 第４図は、本発明の第２の実施例に従うガス検出装置の
回路構成図である。 第５図は、本発明に従うガス検出装置に用いられるガス
検出素子の温湿度依存性データを示した図である。 第６図は、本発明の第３の実施例に従うガス検出装置の
回路構成図である。 第７図は、前記第６図にて図示したガス検出装置に使用
されている温度検出素子の温度−fT−fO特性図である。 1:方形波パルス信号発信器 3:ガス検知素子 5:コンデンサＣ 7:インバータ素子 9:マイクロコンピユータ 11:基準抵抗素子RO 13:温度検知素子 SW10:3ステートバツフア SW20:3ステートバツフア SW30:3ステートバツフア
Claims (6)
- 【請求項１】方形波パルス信号発生器と、該方形波パル
ス信号発生器に接続された測定雰囲気中のガス濃度に応
じて電気抵抗値が可変するガス検知素子と、該ガス検知
素子に対して並列接続された基準抵抗素子と、前記ガス
検知素子側を開／閉する第１のスイツチング素子と、前
記基準抵抗素子側を開／閉する第２のスイツチング素子
と、前記方形波パルス信号発生器に接続され該ガス検知
素子の電気抵抗値との間でCR時定数回路を形成する容量
素子と、を備えるとともに、前記第１のスイツチング素
子のみが閉成された時には前記ガス検知素子の電気抵抗
値の可変に応じた方形波パルス信号を出力し前記第２の
スイツチング素子のみが閉成された時には前記基準抵抗
素子の電気抵抗値の可変に応じた方形波パルス信号を出
力する発振手段と、 前記第１のスイツチング素子のみが閉成されたときの前
記発振手段から出力される方形波パルス信号の発振周波
数と前記第２のスイツチング素子のみが閉成されたとき
の前記発振手段から出力される方形波パルス信号の発振
周波数との比を演算し、該演算結果に基づいて測定雰囲
気中のガス濃度値を求めるデイジタル演算処理手段と、 を有することを特徴とするガス検出装置。 - 【請求項２】前記ガス検知素子は、前記方形波パルス信
号発生器の帰還回路に接続されているとともに、前記容
量素子は、前記方形波パルス信号発生器の入力側に接続
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のガス検出装置。 - 【請求項３】前記方形波パルス信号発生器は、インバー
タ素子であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
は第２項に記載のガス検出装置。 - 【請求項４】前記インバータ素子は、Ｃ−MOSシユミツ
トインバータ素子であることを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載のガス検出装置。 - 【請求項５】前記方形波パルス信号発生器の帰還回路の
ガス検知素子に対して第１の保護抵抗素子を並列接続す
るとともに、前記ガス検知素子と前記第１の保護抵抗素
子とが並列接続されて形成される合成抵抗に対して固定
抵抗素子と可変抵抗素子との直列体から成る第２の保護
抵抗素子を直列接続したことを特徴とする特許請求の範
囲第２項、第３項又は第４項に記載のガス検出装置。 - 【請求項６】方形波パルス信号発生器と、該方形波パル
ス信号発生器に接続された測定雰囲気中のガス濃度に応
じて電気抵抗値が可変するガス検知素子と、該ガス検知
素子に対して並列接続された基準抵抗素子と、前記ガス
検知素子及び前記基準抵抗素子に対して夫々並列に接続
された測定雰囲気の温度変化に応じて電気抵抗値が可変
する温度検知素子と、前記ガス検知素子側を開／閉する
第１のスイツチング素子と、前記基準抵抗素子側を開／
閉する第２のスイツチング素子と、前記温度検知素子側
を開／閉する第３のスイツチング素子と、前記方形波パ
ルス信号発生器に接続され前記ガス検知素子の電気抵抗
値又は前記基準抵抗値素子の抵抗値又は前記温度検知素
子の電気抵抗値との間でCR時定数回路を形成する容量素
子と、を備えた、前記第１のスイツチング素子のみが閉
成されたときには前記ガス検知素子の電気抵抗値の可変
に応じた方形波パルス信号を出力し前記第２のスイツチ
ング素子のみが閉成されたときには前記基準抵抗素子の
抵抗値に応じた方形波パルス信号を出力するとともに前
記第３のスイツチング素子のみが閉成されたときには前
記温度検知素子の電気抵抗値の可変に応じた方形波パル
ス信号を出力する発振手段と、 前記第１のスイツチング素子のみが閉成されたときの前
記発振手段から出力される方形波パルス信号の発振周波
数と前記第２のスイツチング素子のみが閉成されたとき
の前記発振手段から出力される方形波パルス信号の発振
周波数との比、又は前記第３のスイツチング素子のみが
閉成されたときの前記発振手段から出力される方形波パ
ルス信号の発振周波数と前記第２のスイツチング素子の
みが閉成されたときの前記発振手段から出力される方形
波パルス信号の発振周波数との比を夫々演算し、該演算
結果に基づいて測定雰囲気中のガス濃度値又は測定雰囲
気の温度値を求めるデイジタル演算処理手段と、 を有することを特徴とするガス検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61297219A JPH0731144B2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | ガス検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61297219A JPH0731144B2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | ガス検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63149552A JPS63149552A (ja) | 1988-06-22 |
| JPH0731144B2 true JPH0731144B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=17843715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61297219A Expired - Lifetime JPH0731144B2 (ja) | 1986-12-12 | 1986-12-12 | ガス検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731144B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009150904A (ja) * | 2009-03-02 | 2009-07-09 | E I Du Pont De Nemours & Co | ガスの混合物の分析装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7039327B2 (ja) * | 2018-02-27 | 2022-03-22 | 新コスモス電機株式会社 | ガスセンサおよびガス検知方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS551507A (en) * | 1978-06-20 | 1980-01-08 | Asahi Glass Co Ltd | Humidity detector |
-
1986
- 1986-12-12 JP JP61297219A patent/JPH0731144B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009150904A (ja) * | 2009-03-02 | 2009-07-09 | E I Du Pont De Nemours & Co | ガスの混合物の分析装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63149552A (ja) | 1988-06-22 |
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