JPH10123085A - 加熱型センサの加熱制御回路 - Google Patents
加熱型センサの加熱制御回路Info
- Publication number
- JPH10123085A JPH10123085A JP8298267A JP29826796A JPH10123085A JP H10123085 A JPH10123085 A JP H10123085A JP 8298267 A JP8298267 A JP 8298267A JP 29826796 A JP29826796 A JP 29826796A JP H10123085 A JPH10123085 A JP H10123085A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heater
- resistor
- heating
- auxiliary heater
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】感知部の温度を主ヒータ及び補助ヒータで高温
に一定に維持する。 【解決手段】例えば４００度Ｃの高温に維持され得る感
知部３、主ヒータ３０及び補助ヒータ３２が近接配置さ
れた熱伝導性絶縁板又は膜２を含む。ブリッジ回路１８
は一辺に補助ヒータ３２及び残りの三辺に第１抵抗１
２、第２抵抗１４及び第３抵抗１６を各々有する。給電
回路は、主ヒータ３０に電圧を供給する電圧フォロア２
０と、第１抵抗１２及び補助ヒータ３２の直列接続点に
反転入力端が接続され、第２抵抗１４及び第３抵抗１５
の直列接続点に非反転入力端が接続され、出力端が電圧
フォロア２０の制御入力端に接続される増幅器２４とを
備える。
に一定に維持する。 【解決手段】例えば４００度Ｃの高温に維持され得る感
知部３、主ヒータ３０及び補助ヒータ３２が近接配置さ
れた熱伝導性絶縁板又は膜２を含む。ブリッジ回路１８
は一辺に補助ヒータ３２及び残りの三辺に第１抵抗１
２、第２抵抗１４及び第３抵抗１６を各々有する。給電
回路は、主ヒータ３０に電圧を供給する電圧フォロア２
０と、第１抵抗１２及び補助ヒータ３２の直列接続点に
反転入力端が接続され、第２抵抗１４及び第３抵抗１５
の直列接続点に非反転入力端が接続され、出力端が電圧
フォロア２０の制御入力端に接続される増幅器２４とを
備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｏ２ガスセンサやＮＯ
ｘガスセンサ等の加熱型センサの加熱制御回路に関す
る。
ｘガスセンサ等の加熱型センサの加熱制御回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】酸素センサ及びＮＯｘセンサ等の感知部
をヒータで加熱する加熱型センサにおいては、加熱用ヒ
ータ自身の温度変動或は環境の温度変化によるヒータの
温度変化によってもセンサの特性が変わってしまう。こ
のヒータ温度を例えば３００〜４００度Ｃの所定値に保
持させる従来のヒータ温度制御方法が特開昭６０−１１
４７５８号公報に記載されている。
をヒータで加熱する加熱型センサにおいては、加熱用ヒ
ータ自身の温度変動或は環境の温度変化によるヒータの
温度変化によってもセンサの特性が変わってしまう。こ
のヒータ温度を例えば３００〜４００度Ｃの所定値に保
持させる従来のヒータ温度制御方法が特開昭６０−１１
４７５８号公報に記載されている。
【０００３】この温度制御方法は、加熱型センサの空間
を隔てた近傍に測温体を配置して環境温度を測定し、こ
の測定結果を基づいてヒータの給電を制御することによ
ってセンサの温度を一定に保持している。この方法は、
周囲温度を測定する測温体を必要とし、また加熱型セン
サ自身の構造及び加熱制御回路の仕組みも複雑になりコ
ストアップに繋がる。
を隔てた近傍に測温体を配置して環境温度を測定し、こ
の測定結果を基づいてヒータの給電を制御することによ
ってセンサの温度を一定に保持している。この方法は、
周囲温度を測定する測温体を必要とし、また加熱型セン
サ自身の構造及び加熱制御回路の仕組みも複雑になりコ
ストアップに繋がる。
【０００４】更にセンサの間接温度測定は、空間を流れ
るガスの状態でセンサの温度が正確に伝達せず高精度が
期待できず、温度の伝播速度で制御系に位相遅れが生
じ、センサの温度が目標値と異なる値に収束し、又は発
散して制御不能になる恐れがある。
るガスの状態でセンサの温度が正確に伝達せず高精度が
期待できず、温度の伝播速度で制御系に位相遅れが生
じ、センサの温度が目標値と異なる値に収束し、又は発
散して制御不能になる恐れがある。
【０００５】また補助ヒータを設けていない従来例とし
て、１９９２年１月２０日号の日経エレクトロニクスの
１１１頁には、中が抉られたシリコン基板チップの角か
ら内方に突出した二酸化シリコン薄膜突起基板を４つ形
成し、各突起基板の一面に酸化錫薄膜のガス感知部及び
加熱用の白金電極とを蒸着した酸化錫薄膜ガス・センサ
が開示されている。本発明者は、特願平７−３２８３９
５号において、上記方法の改良策を提案している。
て、１９９２年１月２０日号の日経エレクトロニクスの
１１１頁には、中が抉られたシリコン基板チップの角か
ら内方に突出した二酸化シリコン薄膜突起基板を４つ形
成し、各突起基板の一面に酸化錫薄膜のガス感知部及び
加熱用の白金電極とを蒸着した酸化錫薄膜ガス・センサ
が開示されている。本発明者は、特願平７−３２８３９
５号において、上記方法の改良策を提案している。
【０００６】図１は、これまでに知られているブリッジ
型加熱制御回路の例を示す。この回路は、一辺に例えば
白金薄膜ヒータ１０及び残りの三辺に抵抗１２、１４及
び１６を各々有するブリッジ回路１８と、このブリッジ
回路１８に電圧を供給するエミッタフォロア２０と、こ
れら抵抗１２及びヒータ１０の直列接続点１３に反転入
力端が接続され、抵抗１４及び１６の直列接続点１７に
非反転入力端が接続され、出力端が抵抗２２を介してエ
ミッタフォロア２０のベースに接続される増幅器２４と
を備える。
型加熱制御回路の例を示す。この回路は、一辺に例えば
白金薄膜ヒータ１０及び残りの三辺に抵抗１２、１４及
び１６を各々有するブリッジ回路１８と、このブリッジ
回路１８に電圧を供給するエミッタフォロア２０と、こ
れら抵抗１２及びヒータ１０の直列接続点１３に反転入
力端が接続され、抵抗１４及び１６の直列接続点１７に
非反転入力端が接続され、出力端が抵抗２２を介してエ
ミッタフォロア２０のベースに接続される増幅器２４と
を備える。
【０００７】白金薄膜ヒータ１０は、抵抗値が温度に対
して図２の温度Ｔ−抵抗Ｒ特性図のように変化する。ま
た、直列接続点１３の電位をｅ１、直列接続点１７の電
位をｅ２とすると、電位ｅ１は、電位ｅ２に等しくなる
ように、即ち抵抗１２対ヒータ１０の抵抗値比率が抵抗
１４対抵抗１６のそれと等しくなるように、増幅器２４
及びエミッタフォロア接続のトランジスタ２０が動作し
て、ヒータ１０の温度を所定値に保持している。
して図２の温度Ｔ−抵抗Ｒ特性図のように変化する。ま
た、直列接続点１３の電位をｅ１、直列接続点１７の電
位をｅ２とすると、電位ｅ１は、電位ｅ２に等しくなる
ように、即ち抵抗１２対ヒータ１０の抵抗値比率が抵抗
１４対抵抗１６のそれと等しくなるように、増幅器２４
及びエミッタフォロア接続のトランジスタ２０が動作し
て、ヒータ１０の温度を所定値に保持している。
【０００８】従って、ヒータ１０が所定温度より低い時
には、ｅ１＜ｅ２で増幅器２４及びエミッタフォロア２
０の出力電圧が上昇してヒータ１０がより加熱される。
ヒータ１０が所定温度より高い時には、ｅ１＞ｅ２で増
幅器２４及びエミッタフォロア２０の出力電圧が減少し
てヒータ１０への給電が減少させられる。
には、ｅ１＜ｅ２で増幅器２４及びエミッタフォロア２
０の出力電圧が上昇してヒータ１０がより加熱される。
ヒータ１０が所定温度より高い時には、ｅ１＞ｅ２で増
幅器２４及びエミッタフォロア２０の出力電圧が減少し
てヒータ１０への給電が減少させられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のことから、図１
のブリッジ型加熱制御回路は、次のような問題があるこ
とが明白である。温度変化を正確に促えるためにヒータ
１０の抵抗値変化を検出し易くするためには、抵抗１２
の値をヒータ１０の値に対して十分大きくすればよい。
しかしながら抵抗１２における発熱量もヒータ１０に比
べて大きくなり、エネルギ損失が増すと同時に抵抗１２
の温度上昇が過大となり危険である。
のブリッジ型加熱制御回路は、次のような問題があるこ
とが明白である。温度変化を正確に促えるためにヒータ
１０の抵抗値変化を検出し易くするためには、抵抗１２
の値をヒータ１０の値に対して十分大きくすればよい。
しかしながら抵抗１２における発熱量もヒータ１０に比
べて大きくなり、エネルギ損失が増すと同時に抵抗１２
の温度上昇が過大となり危険である。
【００１０】変化率が最も大きい抵抗１２の値がヒータ
１０の値と等しい場合、抵抗１２での発熱量はヒータ１
０での発熱量と等しくなる。従って、ｅ１の変化量を大
きくするには限度があり、抵抗１２における発熱量はあ
る程度許容せざるを得ない。一方抵抗１４及び抵抗１６
は比較抵抗であり、発熱量が極めて少なく設定すること
ができる。
１０の値と等しい場合、抵抗１２での発熱量はヒータ１
０での発熱量と等しくなる。従って、ｅ１の変化量を大
きくするには限度があり、抵抗１２における発熱量はあ
る程度許容せざるを得ない。一方抵抗１４及び抵抗１６
は比較抵抗であり、発熱量が極めて少なく設定すること
ができる。
【００１１】抵抗１２は、発熱すると、その抵抗値がそ
の抵抗温度係数に従って変動即ち基準抵抗値が変動する
ため、適切なヒータ温度を得ることが難しくなる。ま
た、抵抗の温度係数が正の場合には、ヒータ１０が加熱
されると共に抵抗１２も温度上昇し、抵抗１２の抵抗値
は増加する。従って、ｅ１＝ｅ２に収束するまでの時間
が延長される。
の抵抗温度係数に従って変動即ち基準抵抗値が変動する
ため、適切なヒータ温度を得ることが難しくなる。ま
た、抵抗の温度係数が正の場合には、ヒータ１０が加熱
されると共に抵抗１２も温度上昇し、抵抗１２の抵抗値
は増加する。従って、ｅ１＝ｅ２に収束するまでの時間
が延長される。
【００１２】本発明は、前述の問題に鑑み、主ヒータ及
び補助ヒータを用いて環境温度の変化に対しても一定の
ヒータ温度が保持され、発熱を極力抑えた高信頼性の加
熱制御回路を提供することを目的とする。勿論、感知部
と主ヒータ及び補助ヒータとの間に設けられる絶縁板
は、熱伝導率が良くまたその値が変動しないものが用い
られる。
び補助ヒータを用いて環境温度の変化に対しても一定の
ヒータ温度が保持され、発熱を極力抑えた高信頼性の加
熱制御回路を提供することを目的とする。勿論、感知部
と主ヒータ及び補助ヒータとの間に設けられる絶縁板
は、熱伝導率が良くまたその値が変動しないものが用い
られる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の加熱型センサの
加熱制御回路は、感知部を主ヒータ及び補助ヒータによ
って所定温度に加熱する加熱型センサにおいて、前記補
助ヒータをブリッジ回路の一辺とし、このブリッジ回路
及び前記主ヒータを並列接続して、前記ブリッジ回路の
出力に基づいて前記ブリッジ回路及び前記主ヒータを給
電する給電回路を備える。
加熱制御回路は、感知部を主ヒータ及び補助ヒータによ
って所定温度に加熱する加熱型センサにおいて、前記補
助ヒータをブリッジ回路の一辺とし、このブリッジ回路
及び前記主ヒータを並列接続して、前記ブリッジ回路の
出力に基づいて前記ブリッジ回路及び前記主ヒータを給
電する給電回路を備える。
【００１４】本発明の実施態様によれば、前記感知部、
主ヒータ及び補助ヒータが近接配置された絶縁板を含
み、前記ブリッジ回路は一辺に前記補助ヒータ及び残り
の三辺に第１抵抗、第２抵抗及び第３抵抗を各々有し、
前記給電回路は、前記主ヒータに電圧を供給する電圧フ
ォロアと、前記第１抵抗及び前記補助ヒータの直列接続
点に反転入力端が接続され、前記第２抵抗及び第３抵抗
の直列接続点に非反転入力端が接続され、出力端が前記
電圧フォロアの制御入力端に接続される増幅器とを備え
る。
主ヒータ及び補助ヒータが近接配置された絶縁板を含
み、前記ブリッジ回路は一辺に前記補助ヒータ及び残り
の三辺に第１抵抗、第２抵抗及び第３抵抗を各々有し、
前記給電回路は、前記主ヒータに電圧を供給する電圧フ
ォロアと、前記第１抵抗及び前記補助ヒータの直列接続
点に反転入力端が接続され、前記第２抵抗及び第３抵抗
の直列接続点に非反転入力端が接続され、出力端が前記
電圧フォロアの制御入力端に接続される増幅器とを備え
る。
【００１５】前記絶縁板は熱伝導性を有すると共に、一
面に前記感知部及び他面に同感知部の領域と位置合わせ
された主ヒータが各々固定され、この絶縁板の他面の主
ヒータの回りには前記補助ヒータが配置され、また前記
ブリッジ回路は起動抵抗によって初期給電される。
面に前記感知部及び他面に同感知部の領域と位置合わせ
された主ヒータが各々固定され、この絶縁板の他面の主
ヒータの回りには前記補助ヒータが配置され、また前記
ブリッジ回路は起動抵抗によって初期給電される。
【００１６】この絶縁板は、感知部の支持板として用い
られる窒化アルミニウム、シリコンカーバイド等の熱伝
導率が金属に近いセラミック基板、二酸化シリコン層、
或は断熱支持体にプリント配線された略長方形又は楕円
の断面形状を有する線形又は蛇行ヒータ上に形成される
蒸着膜或は塗布膜である。
られる窒化アルミニウム、シリコンカーバイド等の熱伝
導率が金属に近いセラミック基板、二酸化シリコン層、
或は断熱支持体にプリント配線された略長方形又は楕円
の断面形状を有する線形又は蛇行ヒータ上に形成される
蒸着膜或は塗布膜である。
【００１７】従って、補助ヒータはブリッジ回路の一辺
となり、主に温度の感知作用を受け持つ。主ヒータはブ
リッジ回路と並列接続され、ブリッジ回路が平衡するよ
うに感知部の加熱を行う。補助ヒータの発熱量は主ヒー
タのそれに比べて格段に少ないので図１の第１抵抗部に
相当する抵抗での発熱を小さくできるため、正確、且つ
迅速な温度制御が可能となる。
となり、主に温度の感知作用を受け持つ。主ヒータはブ
リッジ回路と並列接続され、ブリッジ回路が平衡するよ
うに感知部の加熱を行う。補助ヒータの発熱量は主ヒー
タのそれに比べて格段に少ないので図１の第１抵抗部に
相当する抵抗での発熱を小さくできるため、正確、且つ
迅速な温度制御が可能となる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
説明する。
【００１９】まず、本発明の加熱型センサは、特願平７
−３２８３９５号の図２に示されたものに補助ヒータを
追加している。例えばガス感知部は２つの多孔性電極基
板間に挟まれ、一電極基板が検査されるべきガスと接触
し、他の電極基板が大気に接触している。各多孔性電極
基板上には、白金薄膜又はワイヤの主ヒータが敷設さ
れ、この主ヒータに等間隔を保って白金薄膜又はワイヤ
の補助ヒータも敷設される。
−３２８３９５号の図２に示されたものに補助ヒータを
追加している。例えばガス感知部は２つの多孔性電極基
板間に挟まれ、一電極基板が検査されるべきガスと接触
し、他の電極基板が大気に接触している。各多孔性電極
基板上には、白金薄膜又はワイヤの主ヒータが敷設さ
れ、この主ヒータに等間隔を保って白金薄膜又はワイヤ
の補助ヒータも敷設される。
【００２０】その上には、耐熱性好ましくは熱伝導性絶
縁膜が塗布され、更にその上に電極が形成される。この
ように形成された２つの多孔性基板は、電極を内側にし
て対向して組立てられ内部にガス濃度を感知する物質例
えば酸化錫又は酸化鉛の多孔性焼結体が充填される。
縁膜が塗布され、更にその上に電極が形成される。この
ように形成された２つの多孔性基板は、電極を内側にし
て対向して組立てられ内部にガス濃度を感知する物質例
えば酸化錫又は酸化鉛の多孔性焼結体が充填される。
【００２１】従って、主ヒータ及び補助ヒータは、例え
ば４１０度Ｃに加熱されて、ガス感知部全体を４００度
Ｃに維持している。上記絶縁膜は、薄ければ薄いほど熱
抵抗が低くまた熱伝導率の良いものが用いられて、測定
誤差を最小にすることができる。
ば４１０度Ｃに加熱されて、ガス感知部全体を４００度
Ｃに維持している。上記絶縁膜は、薄ければ薄いほど熱
抵抗が低くまた熱伝導率の良いものが用いられて、測定
誤差を最小にすることができる。
【００２２】別の実施例の加熱型センサは、図３に示さ
れるように、高温に加熱されるガス感知部（図示略）が
熱伝導性絶縁板２の表側に形成され、両端に２つの電極
（図示略）が形成されている。この絶縁板２の裏面に
は、加熱領域がガス感知部の感知領域より僅かに広いよ
うに、感知領域と位置合わせされて白金薄膜主ヒータ３
０が固定され、この主ヒータ３０の回りに例えば４１０
度Ｃで目標抵抗値を持つ白金薄膜補助ヒータ３２が配置
される。
れるように、高温に加熱されるガス感知部（図示略）が
熱伝導性絶縁板２の表側に形成され、両端に２つの電極
（図示略）が形成されている。この絶縁板２の裏面に
は、加熱領域がガス感知部の感知領域より僅かに広いよ
うに、感知領域と位置合わせされて白金薄膜主ヒータ３
０が固定され、この主ヒータ３０の回りに例えば４１０
度Ｃで目標抵抗値を持つ白金薄膜補助ヒータ３２が配置
される。
【００２３】従って図３の傾斜部分が加熱領域を示す。
これら主ヒータ３０及び補助ヒータ３２は、同一材料又
は同一温度係数を持つ金属即ちニクロム合金、白金又は
白金合金が好ましい。この場合、主ヒータ３０は、温度
変化が補助ヒータ３２のそれと同じになり、抵抗値変化
も補助ヒータ３２のそれと同じになる。また、主ヒータ
及び補助ヒータは、蛇行させ或は同心円状の白金薄膜又
は白金線で配置されてもよい。
これら主ヒータ３０及び補助ヒータ３２は、同一材料又
は同一温度係数を持つ金属即ちニクロム合金、白金又は
白金合金が好ましい。この場合、主ヒータ３０は、温度
変化が補助ヒータ３２のそれと同じになり、抵抗値変化
も補助ヒータ３２のそれと同じになる。また、主ヒータ
及び補助ヒータは、蛇行させ或は同心円状の白金薄膜又
は白金線で配置されてもよい。
【００２４】図４は、本発明による加熱型センサの加熱
制御回路の一実施例を示す回路図である。この図４にお
いて、図１に示す部品と類似するものには同じ符号を付
してある。本発明の加熱制御回路が図１の従来のそれと
異なる点は、主ヒータ３０がブリッジ回路１８に並列接
続され、ブリッジ回路１８における従来のヒータの接続
位置に本発明の補助ヒータ３２が接続されて、分圧され
ない電圧が直接主ヒータ３０に供給される点である。
制御回路の一実施例を示す回路図である。この図４にお
いて、図１に示す部品と類似するものには同じ符号を付
してある。本発明の加熱制御回路が図１の従来のそれと
異なる点は、主ヒータ３０がブリッジ回路１８に並列接
続され、ブリッジ回路１８における従来のヒータの接続
位置に本発明の補助ヒータ３２が接続されて、分圧され
ない電圧が直接主ヒータ３０に供給される点である。
【００２５】即ち、エミッタフォロア接続のトランジス
タ２０は、コレクタが正電源電圧＋Ｖｃラインに接続さ
れ、エミッタがブリッジ回路１８及び主ヒータ３０に接
続される。この主ヒータ３０が接地される。一方ブリッ
ジ回路１８は、第１抵抗１２がトランジスタ２０のエミ
ッタ及び直列接続点１３間に接続され、この直列接続点
１３及び接地間に補助ヒータ３２が接続される。
タ２０は、コレクタが正電源電圧＋Ｖｃラインに接続さ
れ、エミッタがブリッジ回路１８及び主ヒータ３０に接
続される。この主ヒータ３０が接地される。一方ブリッ
ジ回路１８は、第１抵抗１２がトランジスタ２０のエミ
ッタ及び直列接続点１３間に接続され、この直列接続点
１３及び接地間に補助ヒータ３２が接続される。
【００２６】また、第２抵抗１４がトランジスタ２０の
エミッタ及び直列接続点１７間に接続され、この直列接
続点１７及び接地間に第３抵抗１６が可変抵抗３４を経
て接続される。これら直列接続点１３及び１７は、入力
電流が無視できるＦＥＴ又はバイポーラトランジスタ入
力の演算増幅器２４の反転及び非反転入力端に各々接続
される。この増幅器２４は、出力端が保護抵抗２２を経
てトランジスタ２０のベースに接続される。また、トラ
ンジスタ２０のコレクタ・エミッタ間には、エミッタフ
ォロア２０がオフ状態の起動時に初期電圧をブリッジ回
路１８に供給するプルアップ抵抗３６が接続される。
エミッタ及び直列接続点１７間に接続され、この直列接
続点１７及び接地間に第３抵抗１６が可変抵抗３４を経
て接続される。これら直列接続点１３及び１７は、入力
電流が無視できるＦＥＴ又はバイポーラトランジスタ入
力の演算増幅器２４の反転及び非反転入力端に各々接続
される。この増幅器２４は、出力端が保護抵抗２２を経
てトランジスタ２０のベースに接続される。また、トラ
ンジスタ２０のコレクタ・エミッタ間には、エミッタフ
ォロア２０がオフ状態の起動時に初期電圧をブリッジ回
路１８に供給するプルアップ抵抗３６が接続される。
【００２７】この回路の基本動作において、電源投入時
には、ブリッジ回路１８に不平衡出力電圧が発生しない
ので、例えば１ボルトの起動用の電圧をブリッジ回路に
供給する抵抗３６が必要となる。この起動抵抗３６は、
主ヒータ３０への電流が主にエミッタフォロア２０から
供給されるので、かなり高い抵抗値が用いられ、その消
費電力が殆ど無視できる。また、主ヒータ３０及び補助
ヒータ３２の抵抗値は各々未通電時に低く、通電すると
徐々に高くなって例えば４００度Ｃに目標抵抗値に到達
する。従って、ブリッジ回路１８、増幅器２４及びエミ
ッタフォロア２０は、補助ヒータ３２の抵抗値の上昇に
起因するブリッジ回路１８の不平衡出力電圧によって、
給電電圧を上昇させ、平衡給電電圧に到達させる。
には、ブリッジ回路１８に不平衡出力電圧が発生しない
ので、例えば１ボルトの起動用の電圧をブリッジ回路に
供給する抵抗３６が必要となる。この起動抵抗３６は、
主ヒータ３０への電流が主にエミッタフォロア２０から
供給されるので、かなり高い抵抗値が用いられ、その消
費電力が殆ど無視できる。また、主ヒータ３０及び補助
ヒータ３２の抵抗値は各々未通電時に低く、通電すると
徐々に高くなって例えば４００度Ｃに目標抵抗値に到達
する。従って、ブリッジ回路１８、増幅器２４及びエミ
ッタフォロア２０は、補助ヒータ３２の抵抗値の上昇に
起因するブリッジ回路１８の不平衡出力電圧によって、
給電電圧を上昇させ、平衡給電電圧に到達させる。
【００２８】補助ヒータ又は主ヒータの温度が所定値よ
り低い時には、ｅ１＜ｅ２で増幅器２４の出力即ちトラ
ンジスタ２０のエミッタ電圧が上昇する。これによっ
て、主ヒータへの給電が増加される。また、補助ヒータ
によっても若干加熱される。補助ヒータ又は主ヒータの
温度が所定値より高い時には、ｅ１＞ｅ２で増幅器２４
の出力は低くなり、主ヒータ及び補助ヒータへの給電は
減少する。
り低い時には、ｅ１＜ｅ２で増幅器２４の出力即ちトラ
ンジスタ２０のエミッタ電圧が上昇する。これによっ
て、主ヒータへの給電が増加される。また、補助ヒータ
によっても若干加熱される。補助ヒータ又は主ヒータの
温度が所定値より高い時には、ｅ１＞ｅ２で増幅器２４
の出力は低くなり、主ヒータ及び補助ヒータへの給電は
減少する。
【００２９】可変抵抗３４は、ヒータ温度を所望値に調
整するポテンショメータ又は可変抵抗器である。図４の
回路において、主及び補助ヒータの目標温度は、第１抵
抗１２対補助ヒータの抵抗値比率が第２抵抗１４対（第
３抵抗１６＋可変抵抗３４）の抵抗値比率と等しくなる
ように、設定される。
整するポテンショメータ又は可変抵抗器である。図４の
回路において、主及び補助ヒータの目標温度は、第１抵
抗１２対補助ヒータの抵抗値比率が第２抵抗１４対（第
３抵抗１６＋可変抵抗３４）の抵抗値比率と等しくなる
ように、設定される。
【００３０】従って、補助ヒータ３２が４００度Ｃにな
った時には目標給電電圧が主ヒータ３０にも供給され、
同時に主ヒータ３０も４００度Ｃになっている。主ヒー
タ３０の温度変化は、補助ヒータ３２にも伝わり、この
温度変化を元に戻すように給電電圧を増減させて、目標
の温度に戻させる。また目標の温度は、例えばガス感知
部との間に介挿される基板又は膜の熱抵抗による損失を
考慮して４１０度Ｃに加熱制御されてもよい。
った時には目標給電電圧が主ヒータ３０にも供給され、
同時に主ヒータ３０も４００度Ｃになっている。主ヒー
タ３０の温度変化は、補助ヒータ３２にも伝わり、この
温度変化を元に戻すように給電電圧を増減させて、目標
の温度に戻させる。また目標の温度は、例えばガス感知
部との間に介挿される基板又は膜の熱抵抗による損失を
考慮して４１０度Ｃに加熱制御されてもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の加熱型セ
ンサの加熱制御回路は、従来のブリッジ型加熱制御回路
に比べて、第１抵抗の抵抗値を十分大きくしながら、そ
の発熱量を極めて少なくすることができるため、主ヒー
タ結果的に補助ヒータの温度即ち抵抗値変化による出力
電圧の変化（ｅ１の変化）を大きくすることができて、
より正確な温度制御が可能となる。
ンサの加熱制御回路は、従来のブリッジ型加熱制御回路
に比べて、第１抵抗の抵抗値を十分大きくしながら、そ
の発熱量を極めて少なくすることができるため、主ヒー
タ結果的に補助ヒータの温度即ち抵抗値変化による出力
電圧の変化（ｅ１の変化）を大きくすることができて、
より正確な温度制御が可能となる。
【００３２】また、エネルギ損失が少なくなり、加熱制
御回路内の温度上昇も抑えられて安全である。更に基準
抵抗となる第１抵抗の抵抗値変動が極めて小さくなるた
め、正確な温度制御機能を得ると共に、所定温度への収
束時間が短縮される。
御回路内の温度上昇も抑えられて安全である。更に基準
抵抗となる第１抵抗の抵抗値変動が極めて小さくなるた
め、正確な温度制御機能を得ると共に、所定温度への収
束時間が短縮される。
【００３３】従って、ヒータの発熱或は周囲温度変動下
の感知部を例えば４００度Ｃの高温に一定に維持し、信
頼性を高めると共に、構造が簡単で安価に構成すること
ができる。また、感知部及びヒータ間に設けられる基板
又は膜は、気体の対流伝熱と異なり固体中を伝播する熱
伝導率が金属に近く一定である。このため、ガス感知部
又はヒータ自身の発熱変動或は周囲温度の変化によるガ
ス感知部又はヒータの温度変化が補償され、ガス感知部
の感度特性が安定する。
の感知部を例えば４００度Ｃの高温に一定に維持し、信
頼性を高めると共に、構造が簡単で安価に構成すること
ができる。また、感知部及びヒータ間に設けられる基板
又は膜は、気体の対流伝熱と異なり固体中を伝播する熱
伝導率が金属に近く一定である。このため、ガス感知部
又はヒータ自身の発熱変動或は周囲温度の変化によるガ
ス感知部又はヒータの温度変化が補償され、ガス感知部
の感度特性が安定する。
【図１】従来のブリッジ型加熱制御回路図である。
【図２】白金薄膜ヒータの温度（Ｔ）−抵抗（Ｒ）特性
図である。
図である。
【図３】本発明によるガスセンサの一実施例を示し、見
えない表側に感知部を配置し、見えている裏側に主ヒー
タ及び補助ヒータを配置した概略平面図である。
えない表側に感知部を配置し、見えている裏側に主ヒー
タ及び補助ヒータを配置した概略平面図である。
【図４】本発明による加熱制御回路の実施例を示す回路
図である。
図である。
１２ 第１抵抗 １４ 第２抵抗 １６ 第３抵抗 ２０ 電圧フォロア ２４ 増幅器 ３０ 主ヒータ ３２ 補助ヒータ
Claims (4)
- 【請求項１】感知部を主ヒータ及び補助ヒータによって
所定温度に加熱する加熱型センサにおいて、 前記補助ヒータをブリッジ回路の一辺とし、このブリッ
ジ回路及び前記主ヒータを並列接続して、前記ブリッジ
回路の出力に基づいて前記ブリッジ回路及び前記主ヒー
タに給電する給電回路を備えた加熱型センサの加熱制御
回路。 - 【請求項２】前記感知部、主ヒータ及び補助ヒータが近
接配置された絶縁板を含み、 前記ブリッジ回路は一辺に前記補助ヒータ及び残りの三
辺に第１抵抗、第２抵抗及び第３抵抗を各々有し、 前記給電回路は、前記主ヒータに電圧を供給する電圧フ
ォロアと、 前記第１抵抗及び前記補助ヒータの直列接続点に反転入
力端が接続され、前記第２抵抗及び第３抵抗の直列接続
点に非反転入力端が接続され、出力端が前記電圧フォロ
アの制御入力端に接続される増幅器とを備えた請求項１
に記載の加熱制御回路。 - 【請求項３】前記絶縁板は、熱伝導性を有すると共に一
面に前記感知部及び他面に同感知部の領域と位置合わせ
された主ヒータが各々固定され、この絶縁板の他面の主
ヒータの回りには前記補助ヒータが配置された請求項２
に記載の加熱制御回路。 - 【請求項４】前記ブリッジ回路は、起動抵抗によって初
期給電される請求項２又は３に記載の加熱制御回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29826796A JP3705875B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 加熱型センサの加熱制御回路 |
| PCT/JP1997/003813 WO1998017994A1 (fr) | 1996-10-22 | 1997-10-22 | Capteur de type a chauffe |
| EP97909578A EP0878707A4 (en) | 1996-10-22 | 1997-10-22 | SENSOR WITH HEATING |
| US09/091,564 US6190039B1 (en) | 1996-10-22 | 1997-10-22 | Heated type sensor with auxiliary heater in bridge circuit for maintaining constant sensor temperature |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29826796A JP3705875B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 加熱型センサの加熱制御回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10123085A true JPH10123085A (ja) | 1998-05-15 |
| JP3705875B2 JP3705875B2 (ja) | 2005-10-12 |
Family
ID=17857431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29826796A Expired - Fee Related JP3705875B2 (ja) | 1996-10-22 | 1996-10-22 | 加熱型センサの加熱制御回路 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3705875B2 (ja) |
| WO (1) | WO1998017994A1 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60114758A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-21 | Fujikura Ltd | 加熱型センサの温度制御方法 |
| JP2949898B2 (ja) * | 1991-04-15 | 1999-09-20 | 富士電機株式会社 | ガス漏れ警報器 |
| JPH06208421A (ja) * | 1993-01-08 | 1994-07-26 | Yazaki Corp | ガスセンサの温度制御回路 |
| JPH09145654A (ja) * | 1995-11-22 | 1997-06-06 | Riken Corp | 高温環境で使用されるセンサの温度制御装置 |
-
1996
- 1996-10-22 JP JP29826796A patent/JP3705875B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-10-22 WO PCT/JP1997/003813 patent/WO1998017994A1/ja not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1998017994A1 (fr) | 1998-04-30 |
| JP3705875B2 (ja) | 2005-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6190039B1 (en) | Heated type sensor with auxiliary heater in bridge circuit for maintaining constant sensor temperature | |
| KR100230079B1 (ko) | 습도 센서 | |
| JPH08184576A (ja) | 湿度センサ | |
| KR100398492B1 (ko) | 공기유량계및공기유량검출방법 | |
| JPH04216452A (ja) | 混合気の組成とガス速度を同時に検出するためのセンサ | |
| US5465618A (en) | Thermal flow sensor and heat-sensitive resistor therefor | |
| JPH0690062B2 (ja) | 熱式流速検出装置 | |
| JPS61194317A (ja) | 直熱型流量センサ | |
| US6270638B1 (en) | Pyro-sensor and pyro-control circuit | |
| JP2010197285A (ja) | 湿度センサ | |
| JP3705875B2 (ja) | 加熱型センサの加熱制御回路 | |
| JPH11118566A (ja) | 流量センサー | |
| JPH11311559A (ja) | センサー回路系 | |
| JP3764800B2 (ja) | 加熱制御回路 | |
| JPH08184575A (ja) | 湿度センサ | |
| US6153861A (en) | Heating element for lambda sensors | |
| JPH09145654A (ja) | 高温環境で使用されるセンサの温度制御装置 | |
| JPH10239265A (ja) | 加熱型センサ用ヒータ及び加熱制御回路 | |
| JPH02216421A (ja) | 熱式センサ | |
| JPH0674803A (ja) | 感熱式流量センサ | |
| JP2646846B2 (ja) | 感温抵抗素子 | |
| JPH02147916A (ja) | センサの発熱部構造 | |
| JPH0438425A (ja) | 熱式流量センサ | |
| JPS58102144A (ja) | ガスセンサ | |
| JPH06242051A (ja) | 奪熱雰囲気検出装置および奪熱雰囲気検出装置用の雰囲気センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050701 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050727 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110805 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120805 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |