JPH10332615A - Detection circuit for carbon dioxide gas sensor and detecting apparatus for carbon dioxide gas concentration - Google Patents

Detection circuit for carbon dioxide gas sensor and detecting apparatus for carbon dioxide gas concentration

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JPH10332615A
JPH10332615A JP9141925A JP14192597A JPH10332615A JP H10332615 A JPH10332615 A JP H10332615A JP 9141925 A JP9141925 A JP 9141925A JP 14192597 A JP14192597 A JP 14192597A JP H10332615 A JPH10332615 A JP H10332615A
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JP
Japan
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carbon dioxide
sensor
impedance
concentration
output
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Application number
JP9141925A
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Japanese (ja)
Inventor
Shogo Matsubara
正吾 松原
Shinichiro Kaneko
信一郎 金子
Shoichi Shimizu
章一 志水
Shinji Morimoto
信司 森本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically calibrate a concentration reference value without depending on a measuring atmosphere and to detect a concentration over a wide range by a method wherein a second impedance measuring means by which the impedance of a carbon dioxide gas sensor is measured at a frequency for calibration is installed and the concentration reference value is computed at a prescribed timing so as to be updated. SOLUTION: First, when a calibration-timing judgment means 303 judges the passage of, e.g. 30 minutes, an impedance measuring means 306 measures the impedance of a carbon dioxide gas sensor 302 at 1 MHz. Then, a reference-value storage means 307 computes a reference value up to 100 kHz on the basis of a measured value so as to be stored. Then, an impedance measuring means 304 measures a sensor output value at 100 kHz so as to be stored on a sensor-output-value storage means 305. Then, on the basis of the reference value which is stored on the means 307 and on the basis of the sensor output value which is stored on the means 305, a concentration computing means 308 computes the concentration of carbon dioxide in a measuring atmosphere so as to be output. After that, the elapse state of a prescribed time is judged by the means 303. When the time has elapsed, it is calibrated, and the reference value is updated. When the time has not elapsed, the reference value is not calibrated so as to continue a measurement.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、室内空調用、環境
衛生用、生鮮品保存用、植物栽培用、防災用、工業用な
どとして炭酸ガス濃度を計測し制御する場合に使用する
炭酸ガスセンサを用いた炭酸ガス濃度検知技術に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon dioxide sensor used for measuring and controlling carbon dioxide concentration for indoor air conditioning, environmental hygiene, fresh food preservation, plant cultivation, disaster prevention, industrial use, and the like. The present invention relates to a technology for detecting the concentration of carbon dioxide used.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭酸ガスセンサのひとつとして、セラミ
ック素子に電極を形成したコンデンサ構造を有するイン
ピーダンス変化型炭酸ガスセンサがある。この炭酸ガス
センサは、たとえば特開平9−15179号公報に開示
されているように、焼成ディスクと、前記焼成ディスク
の表面もしくは内部に設けられた一対以上の電極と、前
記電極に信号の出し入れをするリード線とを有するもの
であって、焼成ディスクがアルカリ土類金属、遷移金
属、ランタノイド元素から選ばれる1種以上の酸化物、
アルカリ土類金属の炭酸塩1種以上からなる組成物の構
成を有する。
2. Description of the Related Art As one type of carbon dioxide sensor, there is an impedance-variable carbon dioxide sensor having a capacitor structure in which electrodes are formed on a ceramic element. As disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-15179, this carbon dioxide gas sensor transmits and receives signals to and from the firing disk, one or more electrodes provided on or on the surface of the firing disk. Wherein the fired disk has at least one oxide selected from the group consisting of alkaline earth metals, transition metals, and lanthanoid elements;
It has the composition of a composition comprising at least one alkaline earth metal carbonate.

【0003】この炭酸ガスセンサはインピーダンスある
いは静電容量の変化量で炭酸ガス濃度の変化量を検知す
るものであり、炭酸ガス濃度の絶対値を測定するために
は基準となる炭酸ガス濃度でのインピーダンス値が既知
でなければならい。そこで、一般的には既知の炭酸ガス
濃度中に炭酸ガスセンサを曝して初期のインピーダンス
値を校正する手法が取られる。
This carbon dioxide sensor detects a change in carbon dioxide concentration based on a change in impedance or capacitance. In order to measure the absolute value of the carbon dioxide concentration, the impedance at the carbon dioxide concentration as a reference is measured. The value must be known. Therefore, generally, a technique of exposing the carbon dioxide sensor to a known concentration of carbon dioxide to calibrate the initial impedance value is adopted.

【0004】しかしながら、このような炭酸ガスセンサ
にあっては、より正確な炭酸ガス濃度を測定する場合や
炭酸ガスセンサの容量値が経時変化する場合には上記し
た校正作業を頻繁に行わなければならず、その為のコス
トと作業時間がかかるという問題があった。
However, in such a carbon dioxide gas sensor, when the carbon dioxide gas concentration is measured more accurately or when the capacitance value of the carbon dioxide gas sensor changes with time, the above-mentioned calibration work must be frequently performed. However, there is a problem that the cost and the working time for that are taken.

【0005】そこで、校正の問題を解決する手段とし
て、清浄な大気中の炭酸ガス濃度が一定(約350pp
m)であることを利用して経時変化の補正を行う技術が
特開平5−249073号公報に開示されている。この
技術では、固体電解質型炭酸ガスセンサの起電力が経時
変化によって常に減少することを利用し、一定時間内で
の炭酸ガスセンサの最大値を順次記憶し、この記憶した
値を炭酸ガス濃度が350ppmにおける基準値とする
ことによって、検出中の炭酸ガス濃度における炭酸ガス
センサの信号と前記基準値との差を求めることで、炭酸
ガス濃度を算出するものである。
Therefore, as a means for solving the calibration problem, the concentration of carbon dioxide in the clean atmosphere is constant (about 350 pp).
Japanese Patent Application Laid-Open No. H5-249073 discloses a technique for correcting a change with time by utilizing the fact that m). This technology utilizes the fact that the electromotive force of the solid electrolyte type carbon dioxide sensor always decreases with the passage of time, and sequentially stores the maximum value of the carbon dioxide sensor within a certain period of time, and stores this stored value when the carbon dioxide concentration is 350 ppm. By using the reference value, the difference between the signal of the carbon dioxide sensor at the concentration of carbon dioxide being detected and the reference value is calculated to calculate the carbon dioxide concentration.

【0006】図10に従来の炭酸ガス濃度検知装置の構
造を示すブロック図を示す。図10において、従来の炭
酸ガス濃度検知装置では、炭酸ガスセンサ1001の信
号の所定時間aにおける最大値が最大出力値記憶手段a
1002に記憶され、その最大値が所定時間bだけ最大
出力値記憶手段b1003に記憶される。そして、最大
出力記憶手段b1003に記憶された最大値群のそれぞ
れに対しその分散による重み付け、基準値との差による
重み付けが付与され、基準値算出手段1004で精度を
向上した基準値が算出されて基準値記憶手段1005に
記憶される。そして、炭酸ガスセンサ1001の出力値
とこの記憶された基準値により濃度演算手段1006で
炭酸ガス濃度が算出され、濃度出力手段1007によっ
て外部へ出力される。
FIG. 10 is a block diagram showing the structure of a conventional carbon dioxide concentration detecting device. In FIG. 10, in the conventional carbon dioxide concentration detecting device, the maximum value of the signal of the carbon dioxide sensor 1001 during a predetermined time a is stored in the maximum output value storage means a.
The maximum value is stored in the maximum output value storage means b1003 for a predetermined time b. Each of the maximum value groups stored in the maximum output storage means b1003 is weighted by its variance and weighted by the difference with the reference value, and the reference value calculation means 1004 calculates a reference value with improved accuracy. It is stored in the reference value storage means 1005. Then, the concentration calculator 1006 calculates the concentration of carbon dioxide based on the output value of the carbon dioxide sensor 1001 and the stored reference value, and outputs the concentration to the outside by the concentration output unit 1007.

【0007】なお、上記発明は起電力で検知する固体電
解質型炭酸ガスセンサを用いたものであるが、経時変化
により出力が低濃度側へシフトする傾向を有するインピ
ーダンス変化型炭酸ガスセンサに対しても適用すること
が原理的に可能である。
Although the above-mentioned invention uses a solid electrolyte type carbon dioxide gas sensor which detects by electromotive force, the invention is also applied to an impedance change type carbon dioxide gas sensor whose output tends to shift to a low concentration side with the passage of time. It is possible in principle.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
炭酸ガス濃度検知装置では、炭酸ガス濃度の変化に対す
る炭酸ガスセンサのインピーダンス変化が微少なセンサ
出力でしか得られないために、正確な炭酸ガス濃度の測
定が困難となることがあった。
However, in the conventional carbon dioxide concentration detecting device, the change in the impedance of the carbon dioxide sensor with respect to the change in the carbon dioxide concentration can be obtained with only a small sensor output. The measurement was sometimes difficult.

【0009】また、従来の炭酸ガス濃度検知装置では、
清浄な大気を利用してセンサ出力を補正しているため
に、基準となる清浄な大気が得られる場所でしか使用す
ることができないという問題があった。すなわち、気密
性の高いビルや住宅など自然換気によって清浄な大気を
得ることが難しい環境下ではセンサ出力を適正値に補正
することができないので、該炭酸ガス濃度検知装置を使
用することができなかった。
In the conventional carbon dioxide concentration detecting device,
Since the sensor output is corrected using the clean air, there is a problem that the sensor output can be used only in a place where a clean air as a reference can be obtained. That is, in an environment where it is difficult to obtain a clean atmosphere by natural ventilation such as a highly airtight building or house, the sensor output cannot be corrected to an appropriate value, so that the carbon dioxide concentration detecting device cannot be used. Was.

【0010】さらに、従来の炭酸ガス濃度検知装置で
は、清浄な大気中の炭酸ガス濃度を基準としてそれ以上
の炭酸ガス濃度を検出するようにしているので、350
ppm以下の炭酸ガス濃度を検知する必要のある用途に
は適用できないという問題があった。
Furthermore, in the conventional carbon dioxide concentration detecting device, since the carbon dioxide concentration in the clean atmosphere is set to be higher than the standard, the carbon dioxide concentration is higher than 350%.
There is a problem that the method cannot be applied to an application that needs to detect a carbon dioxide gas concentration of ppm or less.

【0011】そこで、本発明は、炭酸ガスセンサのイン
ピーダンス変化を増幅して高いSN比で検出することの
できる炭酸ガス濃度測定技術を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a carbon dioxide gas concentration measuring technique capable of amplifying a change in impedance of a carbon dioxide gas sensor and detecting it with a high SN ratio.

【0012】また、本発明は、清浄な大気など測定雰囲
気に依存することなく炭酸ガス濃度の基準値を校正する
ことのできる炭酸ガス濃度測定技術を提供することを目
的とする。
Another object of the present invention is to provide a carbon dioxide concentration measuring technique capable of calibrating a reference value of the carbon dioxide concentration without depending on a measurement atmosphere such as a clean atmosphere.

【0013】そして、本発明は、炭酸ガス濃度を広範囲
にわたって検出することのできる炭酸ガス濃度測定技術
を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a carbon dioxide concentration measuring technique capable of detecting a carbon dioxide concentration over a wide range.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の炭酸ガスセンサ検知回路は、第1のインバ
ータと、この第1のインバータの出力部から第1のイン
バータの入力部へ順次電気的に直列接続された、抵抗成
分を有するコンデンサからなる炭酸ガスセンサおよび抵
抗と、炭酸ガスセンサと抵抗との間から第1のインバー
タの入力部に対して配置され、出力部が第1のインバー
タの入力部と電気的に接続された第2のインバータと、
第1のインバータの出力部と電気的に接続され、第1の
インバータから出力される発振周波数を計測する周波数
計数手段とを有し、炭酸ガス濃度に依存する炭酸ガスセ
ンサのインピーダンスを周波数計数手段に計測された発
振周波数から測定するように構成したものであり、これ
により、炭酸ガスセンサのインピーダンス変化を増幅し
て高いSN比で検知することができる。
In order to solve this problem, a carbon dioxide sensor detection circuit according to the present invention comprises a first inverter, and an output from the first inverter to an input to the first inverter. A carbon dioxide gas sensor and a resistor, which are electrically connected in series and have a resistance component, and are disposed between the carbon dioxide gas sensor and the resistor with respect to an input of the first inverter, and an output of the first inverter is provided; A second inverter electrically connected to the input unit;
Frequency counting means for electrically measuring the oscillation frequency output from the first inverter, wherein the frequency counting means measures the oscillation frequency output from the first inverter. It is configured to measure from the measured oscillation frequency, whereby it is possible to amplify the impedance change of the carbon dioxide sensor and detect it with a high SN ratio.

【0015】この炭酸ガスセンサ検知回路において、第
1のインバータの出力部と炭酸ガスセンサとの間に補償
用コンデンサを接続することにより、安定して炭酸ガス
センサの容量値を検知することができる。また、抵抗を
固定抵抗と可変抵抗とで構成し、可変抵抗の抵抗値を変
化させて第1のインバータから出力される発振周波数が
調整することにより、炭酸ガスセンサのインピーダンス
特性のバラツキを補正することができる。
In this carbon dioxide sensor detection circuit, by connecting a compensating capacitor between the output of the first inverter and the carbon dioxide sensor, it is possible to stably detect the capacitance value of the carbon dioxide sensor. In addition, the resistance is constituted by a fixed resistance and a variable resistance, and the oscillation frequency output from the first inverter is adjusted by changing the resistance value of the variable resistance, thereby correcting the variation in the impedance characteristic of the carbon dioxide sensor. Can be.

【0016】本発明の炭酸ガス濃度検知装置は、炭酸ガ
ス濃度を検知する炭酸ガスセンサと、この炭酸ガスセン
サを動作温度に加熱する加熱手段と、炭酸ガスセンサの
校正のタイミングを判定する校正タイミング判定手段
と、校正タイミング判定手段が校正しないと判定した場
合に、炭酸ガスセンサのインピーダンスを計測用周波数
で測定する第1のインピーダンス測定手段と、第1のイ
ンピーダンス測定手段からの出力値を記憶するセンサ出
力値記憶手段と、校正タイミング判定手段が校正すると
判定した場合に、炭酸ガスセンサのインピーダンスを校
正用周波数で測定する第2のインピーダンス測定手段
と、第2のインピーダンス測定手段からの出力値を受け
て基準値を算出、記憶する基準値記憶手段と、センサ出
力値記憶手段に記憶されたセンサ出力値と基準値記憶手
段に記憶された基準値とから炭酸ガス濃度を演算する濃
度演算手段と、濃度演算手段により得られた炭酸ガス濃
度を出力する濃度出力手段とで構成されたものであり、
清浄な大気など測定雰囲気に依存することなく炭酸ガス
濃度の基準値を自動的に校正することができ、また、測
定雰囲気に関係なく炭酸ガス濃度を広範囲にわたって検
出することができる。
A carbon dioxide gas concentration detecting device according to the present invention comprises a carbon dioxide gas sensor for detecting a carbon dioxide concentration, a heating means for heating the carbon dioxide gas sensor to an operating temperature, and a calibration timing judging means for judging a calibration timing of the carbon dioxide gas sensor. A first impedance measuring means for measuring the impedance of the carbon dioxide gas sensor at a measurement frequency when the calibration timing determining means determines not to calibrate, and a sensor output value storage for storing an output value from the first impedance measuring means Means, a second impedance measuring means for measuring the impedance of the carbon dioxide sensor at the frequency for calibration when the calibration timing judging means judges to calibrate, and receiving a reference value by receiving an output value from the second impedance measuring means. The reference value storage means for calculating and storing and the sensor output value storage means A concentration calculating means for calculating the carbon dioxide concentration from the sensor output value obtained and the reference value stored in the reference value storing means, and a concentration outputting means for outputting the carbon dioxide concentration obtained by the concentration calculating means. And
The reference value of the carbon dioxide concentration can be automatically calibrated without depending on the measurement atmosphere such as a clean atmosphere, and the carbon dioxide concentration can be detected over a wide range regardless of the measurement atmosphere.

【0017】この炭酸ガス濃度検知装置において、第1
および第2のインピーダンス測定手段を、1個の炭酸ガ
スセンサが回路切り換え手段により切り換えられて相互
に共有化されたそれぞれ前述の炭酸ガスセンサ検知回路
で構成することにより、炭酸ガスセンサのインピーダン
ス変化を増幅して高いSN比で検出することが可能にな
る。また、第1および第2のインピーダンス測定手段
を、抵抗が少なくとも2個以上設けられるとともにこれ
らの抵抗のいずれか1個が抵抗切り換え手段によって選
択的に電気的に接続されるように一体化された前述の炭
酸ガスセンサ回路で構成することにより、装置の小型化
および低コスト化を実現することができる。
In this carbon dioxide concentration detecting device, the first
And the second impedance measuring means are constituted by the above-described carbon dioxide sensor detection circuits in which one carbon dioxide sensor is switched by the circuit switching means and mutually shared, thereby amplifying the impedance change of the carbon dioxide sensor. It becomes possible to detect with a high SN ratio. Further, the first and second impedance measuring means are integrated such that at least two or more resistances are provided and any one of these resistances is selectively electrically connected by the resistance switching means. By using the above-described carbon dioxide sensor circuit, it is possible to reduce the size and cost of the device.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、第1のインバータと、この第1のインバータの出力
部から第1のインバータの入力部へ順次電気的に直列接
続された、抵抗成分を有するコンデンサからなる炭酸ガ
スセンサおよび抵抗と、炭酸ガスセンサと抵抗との間か
ら第1のインバータの入力部に対して配置され、出力部
が第1のインバータの入力部と電気的に接続された第2
のインバータと、第1のインバータの出力部と電気的に
接続され、第1のインバータから出力される発振周波数
を計測する周波数計数手段とを有し、炭酸ガス濃度に依
存する炭酸ガスセンサのインピーダンスを周波数計数手
段に計測された発振周波数から測定する炭酸ガスセンサ
検知回路であり、炭酸ガスセンサのインピーダンス変化
を増幅して高いSN比で検知できるという作用を有す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the first aspect of the present invention, a first inverter and an output section of the first inverter are electrically connected in series to an input section of the first inverter. A carbon dioxide sensor comprising a capacitor having a resistance component, a resistor, and an input portion of the first inverter disposed between the carbon dioxide sensor and the resistor, and an output portion electrically connected to the input portion of the first inverter. The second
And an frequency converter that is electrically connected to the output of the first inverter and measures an oscillation frequency output from the first inverter. The impedance of the carbon dioxide sensor depends on the carbon dioxide concentration. This is a carbon dioxide sensor detection circuit that measures from the oscillation frequency measured by the frequency counting means, and has the effect of amplifying the impedance change of the carbon dioxide sensor and detecting it at a high SN ratio.

【0019】本発明の請求項2に記載の発明は、請求項
1に記載の発明において、第1のインバータの出力部と
炭酸ガスセンサとの間に補償用コンデンサが接続されて
いる炭酸ガスセンサ検知回路であり、炭酸ガスセンサの
抵抗成分と抵抗との抵抗値の大小に関係なく回路が発振
するので、安定して炭酸ガスセンサの容量値を検知する
ことができるという作用を有する。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, there is provided a carbon dioxide sensor detection circuit in which a compensation capacitor is connected between the output of the first inverter and the carbon dioxide sensor. Since the circuit oscillates regardless of the magnitude of the resistance between the resistance component and the resistance of the carbon dioxide gas sensor, the capacitance value of the carbon dioxide gas sensor can be stably detected.

【0020】本発明の請求項3に記載の発明は、請求項
1または2に記載の発明において、抵抗を固定抵抗と可
変抵抗とで構成し、可変抵抗の抵抗値を変化させて第1
のインバータから出力される発振周波数が調整し得るよ
うにした炭酸ガスセンサ検知回路であり、可変抵抗によ
って発振周波数を調整することができるので、炭酸ガス
センサのインピーダンス特性のバラツキを補正できると
いう作用を有する。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the resistor is constituted by a fixed resistor and a variable resistor, and the first resistor is changed by changing the resistance value of the variable resistor.
This is a carbon dioxide gas sensor detection circuit in which the oscillation frequency output from the inverter can be adjusted. Since the oscillation frequency can be adjusted by a variable resistor, it has the effect of correcting variations in the impedance characteristics of the carbon dioxide gas sensor.

【0021】本発明の請求項4に記載の発明は、炭酸ガ
ス濃度を検知する炭酸ガスセンサと、この炭酸ガスセン
サを動作温度に加熱する加熱手段と、炭酸ガスセンサの
校正のタイミングを判定する校正タイミング判定手段
と、校正タイミング判定手段が校正しないと判定した場
合に、炭酸ガスセンサのインピーダンスを計測用周波数
で測定する第1のインピーダンス測定手段と、第1のイ
ンピーダンス測定手段からの出力値を記憶するセンサ出
力値記憶手段と、校正タイミング判定手段が校正すると
判定した場合に、炭酸ガスセンサのインピーダンスを校
正用周波数で測定する第2のインピーダンス測定手段
と、第2のインピーダンス測定手段からの出力値を受け
て基準値を算出、記憶する基準値記憶手段と、センサ出
力値記憶手段に記憶されたセンサ出力値と基準値記憶手
段に記憶された基準値とから炭酸ガス濃度を演算する濃
度演算手段と、濃度演算手段により得られた炭酸ガス濃
度を出力する濃度出力手段とを有する炭酸ガス濃度検知
装置であり、清浄な大気など測定雰囲気に依存すること
なく炭酸ガス濃度の基準値を自動的に校正することがで
き、また、測定雰囲気に関係なく炭酸ガス濃度を広範囲
にわたって検出することができるという作用を有する。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a carbon dioxide sensor for detecting a carbon dioxide concentration, heating means for heating the carbon dioxide sensor to an operating temperature, and a calibration timing determination for determining a calibration timing of the carbon dioxide sensor. Means, first impedance measuring means for measuring the impedance of the carbon dioxide gas sensor at a measuring frequency when the calibration timing judging means judges not to calibrate, and a sensor output for storing an output value from the first impedance measuring means. Value storage means, second impedance measurement means for measuring the impedance of the carbon dioxide gas sensor at the calibration frequency when the calibration timing determination means determines that calibration is to be performed, and a reference receiving the output value from the second impedance measurement means. The reference value storage means for calculating and storing the value, and the value stored in the sensor output value storage means. A concentration calculating means for calculating the carbon dioxide concentration from the sensor output value obtained and the reference value stored in the reference value storing means, and a concentration output means for outputting the carbon dioxide concentration obtained by the concentration calculating means. A detection device that can automatically calibrate the reference value of carbon dioxide concentration without depending on the measurement atmosphere such as clean air, and can detect the carbon dioxide concentration over a wide range regardless of the measurement atmosphere It has the action of:

【0022】本発明の請求項5に記載の発明は、請求項
4に記載の発明において、第1および第2のインピーダ
ンス測定手段を、1個の炭酸ガスセンサが回路切り換え
手段により切り換えられて相互に共有化されたそれぞれ
請求項1、2または3記載の炭酸ガスセンサ検知回路で
構成した炭酸ガス濃度検知装置であり、抵抗成分を有す
るコンデンサを炭酸ガスセンサとして用いているので、
炭酸ガスセンサのインピーダンス変化を増幅して高いS
N比で検出することが可能になるという作用を有する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention of the fourth aspect, the first and second impedance measuring means are mutually switched by switching one carbon dioxide sensor by the circuit switching means. A carbon dioxide gas concentration detecting device comprising the shared carbon dioxide gas sensor detecting circuit according to claim 1, 2 or 3, wherein a capacitor having a resistance component is used as the carbon dioxide gas sensor.
High S by amplifying the impedance change of carbon dioxide sensor
This has the effect that detection can be performed at the N ratio.

【0023】本発明の請求項6に記載の発明は、請求項
4に記載の発明において、第1および第2のインピーダ
ンス測定手段を、抵抗が少なくとも2個以上設けられる
とともにこれらの抵抗のいずれか1個が抵抗切り換え手
段によって選択的に電気的に接続されるように一体化さ
れた請求項1、2または3記載の炭酸ガスセンサ回路で
構成した炭酸ガス濃度検知装置であり、単一の回路で校
正されたインピーダンスと校正されないインピーダンス
とが測定できるので、装置の小型化および低コスト化を
実現することができるという作用を有する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, the first and second impedance measuring means are provided with at least two or more resistors and one of these resistors is provided. 4. A carbon dioxide gas concentration detecting device comprising a carbon dioxide gas sensor circuit according to claim 1, wherein one is integrated so as to be selectively electrically connected by resistance switching means. Since the calibrated impedance and the uncalibrated impedance can be measured, it has an effect that the size and cost of the device can be reduced.

【0024】以下、本発明の実施の形態について、図1
から図9を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の機能を有する部材には同一の符号を付してお
り、重複した説明は省略されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. In these drawings, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

【0025】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1における炭酸ガスセンサ検知回路を示すブロック図
である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing a carbon dioxide sensor detection circuit according to Embodiment 1 of the present invention.

【0026】図1に示すように、本実施の形態における
炭酸ガスセンサ検知回路は、非安定マルチバイブレータ
回路102とこの非安定マルチバイブレータ回路102
からの発振周波数を計測する周波数計数手段109とか
ら構成されている。
As shown in FIG. 1, a carbon dioxide sensor detection circuit according to the present embodiment comprises an unstable multivibrator circuit 102 and this unstable multivibrator circuit 102.
And a frequency counting means 109 for measuring the oscillation frequency from the input.

【0027】非安定マルチバイブレータ回路102は、
インバータ(第1のインバータ)106と、このインバ
ータ106の出力部P4から入力部P3へ順次電気的に
直列接続された炭酸ガスセンサ101および抵抗104
を有している。また、炭酸ガスセンサ101と抵抗10
4との間からインバータの入力部P3へは、抵抗103
と、入力部P1がこの抵抗103に接続されたインバー
タ(第2のインバータ)105が順次電気的に直列接続
されている。さらに、入力部がインバータ106の出力
部P4と電気的に接続されてインバータ107が設けら
れており、このインバータ107の出力部が周波数計数
手段109と電気的に接続されている。したがって、イ
ンバータ106の出力部はインバータ107を介して周
波数計数手段109と電気的に接続されている。なお、
インバータ107の出力部と周波数計数手段109との
間には、一方がグランドに接続されたコンデンサ108
が接続されている。
The astable multivibrator circuit 102
An inverter (first inverter) 106; a carbon dioxide gas sensor 101 and a resistor 104 which are electrically connected in series from an output portion P4 to an input portion P3 of the inverter 106
have. Also, the carbon dioxide sensor 101 and the resistor 10
4 to the input P3 of the inverter.
And an inverter (second inverter) 105 whose input part P1 is connected to the resistor 103 is electrically connected in series. Further, an input unit is electrically connected to an output unit P4 of the inverter 106 to provide an inverter 107, and an output unit of the inverter 107 is electrically connected to the frequency counting unit 109. Therefore, the output of the inverter 106 is electrically connected to the frequency counting means 109 via the inverter 107. In addition,
Between the output of the inverter 107 and the frequency counting means 109, a capacitor 108, one of which is connected to the ground,
Is connected.

【0028】ここで、抵抗103はインバータ105を
電気的に保護する機能を、また、コンデンサ108は発
生したノイズを除去する機能をそれぞれ有している。な
お、炭酸ガスセンサ101は抵抗成分を有するコンデン
サからなる。
Here, the resistor 103 has a function of electrically protecting the inverter 105, and the capacitor 108 has a function of removing generated noise. Note that the carbon dioxide sensor 101 is composed of a capacitor having a resistance component.

【0029】このような構造を有する炭酸ガスセンサ検
知回路において、炭酸ガスセンサ101のインピーダン
ス変化は次のようにして検出される。
In the carbon dioxide sensor detection circuit having such a structure, a change in impedance of the carbon dioxide sensor 101 is detected as follows.

【0030】図1において電源を投入すると、炭酸ガス
センサ101には電荷が蓄積されていないのでインバー
タ106の出力部P4はHIGH電位(以下、単に
「H」という。)となる。すると炭酸ガスセンサ101
から抵抗104を通して充電電流が流れる。なお、イン
バータ106の出力部P4がHであることから、インバ
ータ105の入力部P1は、このときにはまだHとなっ
ている。
In FIG. 1, when the power is turned on, the output portion P4 of the inverter 106 becomes a HIGH potential (hereinafter, simply referred to as "H") because no electric charge is stored in the carbon dioxide sensor 101. Then, the carbon dioxide sensor 101
, A charging current flows through the resistor 104. Since the output P4 of the inverter 106 is H, the input P1 of the inverter 105 is still H at this time.

【0031】電流が炭酸ガスセンサ101と抵抗104
との時定数CRで流れると、炭酸ガスセンサ101は充
電されて入力部P1の電圧は低下し始める。そして、入
力部P1の電位が1/2VDD(VDDは電源電圧)以下に
なると、入力部P1はHからLOW電位(以下、単に
「L」という。)に反転する。インバータ105の入力
部P1がLになるとその出力部P2つまりインバータ1
06の入力部はHとなり、出力部P4はLに反転する。
The current is supplied to the carbon dioxide sensor 101 and the resistor 104.
, The carbon dioxide gas sensor 101 is charged, and the voltage of the input unit P1 starts to decrease. When the potential of the input section P1 falls below 1/2 VDD (VDD is the power supply voltage) or less, the input section P1 is inverted from H to a LOW potential (hereinafter simply referred to as "L"). When the input P1 of the inverter 105 becomes L, its output P2, that is, the inverter 1
The input of 06 becomes H, and the output P4 is inverted to L.

【0032】これにより、今度は逆に反転した電流が流
れ出して炭酸ガスセンサ101は逆方向に充電される。
そして、所定時間が経過すると、今度は入力部P1の電
位が1/2VDD以上となってこの入力部P1がHに反転
し、これにより出力部P2および入力部P3がL、出力
部P4がHに反転する。そして、このような動作を交互
に繰り返すことにより、非安定マルチバイブレータ回路
102が発振する。
As a result, the reverse current flows out, and the carbon dioxide sensor 101 is charged in the reverse direction.
Then, after a lapse of a predetermined time, the potential of the input section P1 becomes 1/2 VDD or more and the input section P1 is inverted to H, whereby the output section P2 and the input section P3 are set to L, and the output section P4 is set to H. Flip to By repeating such operations alternately, the unstable multivibrator circuit 102 oscillates.

【0033】この発振周波数は、インバータ107をバ
ッファにして周波数計数手段109で測定される。ここ
で、発振周波数は、炭酸ガスセンサ101の容量値Cと
抵抗104の抵抗値Rの積に比例し、おおよそ(数1)
の関係を満たす。
This oscillation frequency is measured by the frequency counting means 109 using the inverter 107 as a buffer. Here, the oscillation frequency is proportional to the product of the capacitance value C of the carbon dioxide sensor 101 and the resistance value R of the resistor 104, and is approximately (Equation 1).
Satisfy the relationship.

【0034】[0034]

【数1】 (Equation 1)

【0035】ここでkは比例定数である。(数1)から
わかるように、比例定数kと抵抗値Rが一定であるの
で、発振周波数は炭酸ガスセンサの容量値Cに依存する
ことになる。したがって、周波数計数手段109で非安
定マルチバイブレータ回路102の発信周波数を測定す
ることにより、炭酸ガスセンサ101の容量値Cを検知
することができる。
Here, k is a proportional constant. As can be seen from (Equation 1), since the proportional constant k and the resistance value R are constant, the oscillation frequency depends on the capacitance value C of the carbon dioxide sensor. Therefore, the capacitance value C of the carbon dioxide sensor 101 can be detected by measuring the transmission frequency of the unstable multivibrator circuit 102 by the frequency counting means 109.

【0036】なお、抵抗104は固定抵抗と可変抵抗の
組み合わせで構成してもよい。その場合には、可変抵抗
によって非安定マルチバイブレータ回路の発振周波数を
調整することができる(数1参照)。これにより、たと
えば、量産時に炭酸ガスセンサ101のインピーダンス
特性にバラツキがあってもその影響を低減することがで
きる。
The resistor 104 may be constituted by a combination of a fixed resistor and a variable resistor. In that case, the oscillation frequency of the unstable multivibrator circuit can be adjusted by the variable resistor (see Equation 1). Thereby, for example, even if there is a variation in the impedance characteristic of the carbon dioxide sensor 101 during mass production, the influence can be reduced.

【0037】このようにコンデンサからなる炭酸ガスセ
ンサ101を上述のようにして非安定マルチバイブレー
タ回路102に配置し、自励式発振回路である該非安定
マルチバイブレータ回路102の発信周波数を測定する
ことにより、炭酸ガス濃度により変化する炭酸ガスセン
サ101の容量値Cを検知することができる。
As described above, the carbon dioxide gas sensor 101 composed of a capacitor is disposed in the unstable multivibrator circuit 102 as described above, and the oscillation frequency of the unstable multivibrator circuit 102, which is a self-excited oscillation circuit, is measured to obtain the carbon dioxide gas. It is possible to detect the capacitance value C of the carbon dioxide sensor 101 that changes according to the gas concentration.

【0038】ここで、炭酸ガスセンサ101のインピー
ダンス変化を増幅して検知できる理由について説明す
る。
Here, the reason why the impedance change of the carbon dioxide sensor 101 can be amplified and detected will be described.

【0039】前述のようなインピーダンス変化型炭酸ガ
スセンサは容量成分Cと抵抗成分Rとが並列あるいは直
列に接続された等価回路を有する。HP4194Aイン
ピーダンスアナライザで回路解析をすると、インピーダ
ンス変化型炭酸ガスセンサ101は容量Cpと抵抗(抵
抗成分)Rpが並列に接続された等価回路に単純化でき
る。したがって、インピーダンス変化型の炭酸ガスセン
サは理想的なコンデンサではないので、図1の炭酸ガス
センサ検知回路は実際には複雑な動作を行う。
The above-described impedance change type carbon dioxide sensor has an equivalent circuit in which a capacitance component C and a resistance component R are connected in parallel or in series. When a circuit analysis is performed by the HP4194A impedance analyzer, the impedance change type carbon dioxide sensor 101 can be simplified to an equivalent circuit in which the capacitance Cp and the resistance (resistance component) Rp are connected in parallel. Therefore, since the impedance change type carbon dioxide sensor is not an ideal capacitor, the carbon dioxide sensor detection circuit of FIG. 1 actually performs a complicated operation.

【0040】すなわち、図1において炭酸ガスセンサ1
01が充電される場合、炭酸ガスセンサ101の内部の
抵抗Rpを通して電流が流れるため、理想的なコンデン
サの場合と比べて炭酸ガスセンサ101の電圧が1/2
VDDに達するまでの時間は長くなり発振周波数は低くな
る。つまり、炭酸ガスセンサ101が炭酸ガスを検知し
て抵抗Rpが増減すると、これに伴うリーク電流の増減
で発振周波数が変化する。さらに容量Cpの変化による
式1に従った発振周波数の変化が加わるので、非安定マ
ルチバイブレータ回路102の発振周波数の変化率はイ
ンピーダンスアナライザで測定した炭酸ガスセンサ10
1のインピーダンス変化率よりも大きくなる。
That is, in FIG.
01 is charged, a current flows through the resistance Rp inside the carbon dioxide gas sensor 101, so that the voltage of the carbon dioxide gas sensor 101 becomes 1 / compared to the case of an ideal capacitor.
The time required to reach VDD becomes longer and the oscillation frequency becomes lower. That is, when the carbon dioxide gas sensor 101 detects the carbon dioxide gas and the resistance Rp increases or decreases, the oscillation frequency changes due to the increase or decrease of the leak current accompanying this. Further, since the change in the oscillation frequency according to Equation 1 due to the change in the capacitance Cp is added, the change rate of the oscillation frequency of the astable multivibrator circuit 102 is determined by the CO 2 gas sensor 10 measured by the impedance analyzer.
It becomes larger than the impedance change rate of 1.

【0041】同一の炭酸ガスセンサを用いた炭酸ガス濃
度に対するセンサ出力の変化率の測定結果を、本発明の
炭酸ガスセンサ検知回路における場合とインピーダンス
アナライザで測定した場合とに分けて(表1)に示す。
なお、(表1)においては、350ppmにおける出力
を基準とした変化率でまとめられている。
The results of measuring the rate of change of the sensor output with respect to the concentration of carbon dioxide using the same carbon dioxide sensor are shown in Table 1 separately for the case of the carbon dioxide sensor detection circuit of the present invention and the case of measurement by the impedance analyzer. .
In addition, in (Table 1), the changes are summarized based on the output at 350 ppm.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】(表1)に示すように、本発明の炭酸ガス
センサ検知回路によれば、通常のインピーダンス測定し
た場合の2倍以上の出力が得られる。つまり、炭酸ガス
センサ101のインピーダンス変化が2倍に増幅されて
いる。たとえば、炭酸ガス濃度が350ppmから30
00ppmになるとき、本発明のセンサ出力は97%変
化するのに対し、インピーダンス測定した従来のセンサ
出力は47%の変化に留まっている。
As shown in (Table 1), according to the carbon dioxide sensor detection circuit of the present invention, an output more than twice as large as that in a normal impedance measurement can be obtained. That is, the change in the impedance of the carbon dioxide sensor 101 is doubled. For example, if the concentration of carbon dioxide is
At 00 ppm, the sensor output of the present invention changes by 97%, while the impedance measured conventional sensor output changes by only 47%.

【0044】このように、本実施の形態の炭酸ガスセン
サ検知回路によれば、抵抗成分を有するコンデンサから
なる炭酸ガスセンサ101を非安定マルチバイブレータ
回路102に配置しているので、炭酸ガスセンサ101
のインピーダンス変化を増幅して高いSN比で検出する
ことが可能になる。
As described above, according to the carbon dioxide sensor detection circuit of the present embodiment, since the carbon dioxide sensor 101 composed of a capacitor having a resistance component is arranged in the unstable multivibrator circuit 102, the carbon dioxide sensor 101
Can be amplified and detected at a high SN ratio.

【0045】なお、抵抗Rpが抵抗104の抵抗値より
も小さくなると炭酸ガスセンサ101は1/2VDD以上
には充電されないため、図1の回路は発振しない。した
がって、炭酸ガスセンサ101の内部抵抗Rpは抵抗1
04の抵抗値よりも大きくなくてはならない。
When the resistance Rp becomes smaller than the resistance value of the resistor 104, the carbon dioxide sensor 101 is not charged to more than 1/2 VDD, so that the circuit of FIG. 1 does not oscillate. Therefore, the internal resistance Rp of the carbon dioxide sensor 101 is
04 must be greater than the resistance.

【0046】(実施の形態2)図2は本発明の実施の形
態2における炭酸ガスセンサ検知回路を示すブロック図
である。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a block diagram showing a carbon dioxide sensor detection circuit according to Embodiment 2 of the present invention.

【0047】本実施の形態による炭酸ガスセンサ検知回
路は、補償用コンデンサ201がインバータ106の出
力と炭酸ガスセンサ101との間に直列に接続されてい
る点で、実施の形態1に示す炭酸ガス検知回路と異なっ
ている。その他の点では実施の形態1に示すものと同一
であり、したがって、基本的には実施の形態1の回路と
略同一の動作を行う。
The carbon dioxide sensor detection circuit according to the present embodiment is different from the carbon dioxide gas detection circuit according to the first embodiment in that the compensation capacitor 201 is connected in series between the output of the inverter 106 and the carbon dioxide sensor 101. Is different. In other respects, it is the same as that shown in the first embodiment, and therefore basically performs substantially the same operation as the circuit in the first embodiment.

【0048】しかしながら、本実施の形態においては、
補償用コンデンサ201が前述のように配置されている
ので、安定した発振動作することが可能となっている。
すなわち、実施の形態1に示す回路と異なり、炭酸ガス
センサ101の内部の抵抗Rpが抵抗104の抵抗値よ
り小さくなった場合には補償用コンデンサ201が電流
を遮断するので、非安定マルチバイブレータ回路102
が発振を停止することはない。
However, in the present embodiment,
Since the compensating capacitor 201 is arranged as described above, a stable oscillating operation can be performed.
That is, unlike the circuit shown in the first embodiment, when the resistance Rp inside the carbon dioxide sensor 101 becomes smaller than the resistance value of the resistor 104, the compensation capacitor 201 cuts off the current, so that the unstable multivibrator circuit 102
Does not stop oscillation.

【0049】したがって、本実施の形態の炭酸ガスセン
サ検知回路によれば、炭酸ガスセンサ101の内部抵抗
Rpと抵抗104の抵抗値との大小に関係なく非安定マ
ルチバイブレータ回路102が発振するので、安定して
炭酸ガスセンサ101の容量値Cを検知することができ
る。
Therefore, according to the carbon dioxide gas sensor detection circuit of the present embodiment, the unstable multivibrator circuit 102 oscillates regardless of the magnitude of the internal resistance Rp of the carbon dioxide gas sensor 101 and the resistance value of the resistance 104, so that it is stable. Thus, the capacitance value C of the carbon dioxide sensor 101 can be detected.

【0050】なお、本実施の形態においても、抵抗10
4は固定抵抗と可変抵抗の組み合わせでもよい。その場
合には可変抵抗によって非安定マルチバイブレータ回路
102の発振周波数を調整することができるので、たと
えば、量産時に炭酸ガスセンサ101のインピーダンス
特性にバラツキがあってもその影響を低減することがで
きる。
In this embodiment, the resistance 10
4 may be a combination of a fixed resistor and a variable resistor. In this case, since the oscillation frequency of the unstable multivibrator circuit 102 can be adjusted by the variable resistor, even if the impedance characteristics of the carbon dioxide sensor 101 vary during mass production, the influence can be reduced.

【0051】(実施の形態3)図3は本発明の実施の形
態3における炭酸ガス濃度検知装置の構成を示すブロッ
ク図である。
(Embodiment 3) FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a carbon dioxide concentration detecting apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.

【0052】図示するように、本実施の形態の炭酸ガス
濃度検知装置では、炭酸ガス濃度を検知する炭酸ガスセ
ンサ302を動作温度にまで昇温させるための加熱手段
301、炭酸ガスセンサ302の校正のタイミングを判
定する校正タイミング判定手段303、炭酸ガスセンサ
302のインピーダンスを計測用周波数で測定するイン
ピーダンス測定手段(第1のインピーダンス測定手段)
304およびその測定値を記憶するセンサ出力値記憶手
段305、炭酸ガスセンサ302のインピーダンスを校
正用周波数で測定するインピーダンス測定手段(第2の
インピーダンス測定手段)306およびその測定値を記
憶する基準値記憶手段307を有している。さらに、セ
ンサ出力値記憶手段305および基準値記憶手段307
に記憶された基準値から炭酸ガスの濃度を演算する濃度
演算手段308、ならびに得られた炭酸ガス濃度を出力
する濃度出力手段309を有している。
As shown in the figure, in the carbon dioxide concentration detecting apparatus according to the present embodiment, the heating means 301 for raising the temperature of the carbon dioxide sensor 302 for detecting the carbon dioxide concentration to the operating temperature, and the calibration timing of the carbon dioxide sensor 302 Measuring means 303 for measuring the impedance of the carbon dioxide sensor 302 at the measurement frequency (first impedance measuring means)
304, a sensor output value storage unit 305 for storing the measured value, an impedance measuring unit (second impedance measuring unit) 306 for measuring the impedance of the carbon dioxide sensor 302 at a calibration frequency, and a reference value storing unit for storing the measured value 307. Further, the sensor output value storage means 305 and the reference value storage means 307
Has a concentration calculating means 308 for calculating the concentration of carbon dioxide gas from the reference value stored in the storage section, and a concentration output means 309 for outputting the obtained carbon dioxide gas concentration.

【0053】このように、本実施の形態における炭酸ガ
ス濃度検知装置では、炭酸ガスセンサ302のインピー
ダンスを、インピーダンス測定手段304により計測用
周波数で測定し、また、インピーダンス測定手段306
により校正用周波数で測定するようになっている。
As described above, in the carbon dioxide concentration detecting device according to the present embodiment, the impedance of the carbon dioxide sensor 302 is measured by the impedance measuring means 304 at the measurement frequency, and the impedance measuring means 306 is measured.
To measure at the calibration frequency.

【0054】このような本実施の形態による炭酸ガス濃
度検知装置の動作原理について、以下において詳細に説
明する。
The operation principle of the carbon dioxide concentration detecting apparatus according to the present embodiment will be described in detail below.

【0055】インピーダンス変化型炭酸ガスセンサのイ
ンピーダンス変化率は、(数2)で表される。
The impedance change rate of the impedance change type carbon dioxide sensor is expressed by (Equation 2).

【0056】[0056]

【数2】 (Equation 2)

【0057】で表される。ここで、Sxはインピーダン
ス変化率、Zxは任意の炭酸ガス濃度におけるインピー
ダンス値、Z0は基準濃度におけるインピーダンス値で
ある。
Is represented by Here, Sx is an impedance change rate, Zx is an impedance value at an arbitrary carbon dioxide gas concentration, and Z0 is an impedance value at a reference concentration.

【0058】したがって、炭酸ガス濃度とインピーダン
ス変化率との関係が予めわかっていれば、Zxを測定す
ることにより既知のZ0を用いて炭酸ガス濃度を一義的
に求めることができる。しかしながら、一般の炭酸ガス
センサに共通する問題として、Z0が経時的に変化して
しまうということがある。そこで、本実施の形態では、
炭酸ガスセンサのインピーダンスおよびインピーダンス
変化率の周波数依存性を利用してZ0を適時校正するも
のである。
Therefore, if the relationship between the concentration of carbon dioxide and the rate of change in impedance is known in advance, the concentration of carbon dioxide can be uniquely determined by measuring Zx and using the known Z0. However, a problem common to general carbon dioxide gas sensors is that Z0 changes with time. Therefore, in the present embodiment,
This is to timely calibrate Z0 using the frequency dependence of the impedance of the carbon dioxide sensor and the rate of change in impedance.

【0059】その測定原理を図4に示す。図4は図3の
炭酸ガス濃度検知装置に用いられた炭酸ガスセンサにお
ける炭酸ガス濃度検知の周波数依存性を表すグラフであ
る。図示する場合においては、350ppmを基準とし
て1000ppmにおける炭酸ガスセンサのインピーダ
ンス変化率をYHP社製HP4194Aインピーダンス
アナライザを用いて測定し、インピーダンス変化率と測
定周波数の関係を表したものである。
FIG. 4 shows the measurement principle. FIG. 4 is a graph showing the frequency dependency of carbon dioxide concentration detection in the carbon dioxide sensor used in the carbon dioxide concentration detecting device of FIG. In the case shown in the drawing, the impedance change rate of the carbon dioxide sensor at 1000 ppm based on 350 ppm is measured using an HP4194A impedance analyzer manufactured by YHP, and the relationship between the impedance change rate and the measurement frequency is shown.

【0060】図4に示すように、インピーダンス変化率
は測定周波数が100kHz以上になると次第に小さく
なり、たとえば1MHzではインピーダンス変化率はほ
ぼ1となる。このことは1MHz以上の周波数では炭酸
ガスセンサのインピーダンスはもはや炭酸ガス濃度に感
応しないことを意味する。したがって、たとえば100
kHzにおけるインピーダンス値をZxとして測定する
場合、1MHzにおけるインピーダンス値を測定して既
知のインピーダンスの周波数依存性から100kHzに
おける基準値Z0を演算することにより周囲の炭酸ガス
濃度に依存せずに基準値Z0が得られる。
As shown in FIG. 4, the rate of change in impedance gradually decreases when the measurement frequency becomes 100 kHz or higher. For example, the rate of change in impedance becomes substantially 1 at 1 MHz. This means that at frequencies above 1 MHz, the impedance of the carbon dioxide sensor is no longer sensitive to the carbon dioxide concentration. Thus, for example, 100
When the impedance value at kHz is measured as Zx, the impedance value at 1 MHz is measured, and the reference value Z0 at 100 kHz is calculated from the frequency dependence of the known impedance, so that the reference value Z0 is independent of the surrounding carbon dioxide concentration. Is obtained.

【0061】炭酸ガスセンサの濃度350ppmにおけ
るインピーダンスの周波数特性の経時変化を図5に表
す。図5は図3の炭酸ガス濃度検知装置に用いられた炭
酸ガスセンサにおける経時変化前後のインピーダンスの
周波数特性を表すグラフである。
FIG. 5 shows the change over time in the frequency characteristic of the impedance at a concentration of 350 ppm of the carbon dioxide sensor. FIG. 5 is a graph showing a frequency characteristic of impedance before and after a change over time in the carbon dioxide sensor used in the carbon dioxide concentration detecting device of FIG.

【0062】図示するように、インピーダンスが経時変
化した場合でも、それは同一周波数に対して全体が上下
にシフトするだけで、インピーダンスの周波数依存性は
変化しない。したがって、炭酸ガスセンサが経時変化し
ても、経時変化前の初期の周波数依存性を用いて上記の
1MHzのインピーダンス値から100kHzにおける
基準値Z0を演算することができる。あるいは、基準値
Z0を演算することなく、炭酸ガスセンサの100kH
zにおけるインピーダンスをZa、1MHzにおけるイ
ンピーダンスをZbとし、両者の比であるZa/Zbを
用いて炭酸ガス濃度を算出することができる。
As shown in the figure, even when the impedance changes with time, the impedance only shifts up and down with respect to the same frequency, and the frequency dependence of the impedance does not change. Therefore, even if the carbon dioxide sensor changes over time, the reference value Z0 at 100 kHz can be calculated from the above-mentioned 1 MHz impedance value using the initial frequency dependence before the change over time. Alternatively, without calculating the reference value Z0, the 100 kH
The impedance at z is Za, the impedance at 1 MHz is Zb, and the carbon dioxide concentration can be calculated using the ratio Za / Zb.

【0063】ここで、炭酸ガス濃度を変化させた場合の
Za/Zbの変化を図6に示す。図6は図3の炭酸ガス
濃度検知装置に用いられた本発明における炭酸ガスセン
サの出力と炭酸ガス濃度との関係を表すグラフである。
図示するように、炭酸ガス濃度に対してZa/Zbの値
は連続的に変化しているので、この値は炭酸ガス濃度の
計測値の基準となり得ることがわかる。
FIG. 6 shows a change in Za / Zb when the carbon dioxide gas concentration is changed. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the output of the carbon dioxide sensor according to the present invention used in the carbon dioxide concentration detector of FIG. 3 and the carbon dioxide concentration.
As shown in the figure, since the value of Za / Zb continuously changes with respect to the carbon dioxide concentration, it is understood that this value can be a reference for the measured value of the carbon dioxide concentration.

【0064】次に、本実施の形態による炭酸ガス濃度検
知装置における炭酸ガス濃度の検出動作を図7を用いて
説明する。
Next, the operation of detecting the concentration of carbon dioxide in the carbon dioxide concentration detector according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0065】炭酸ガス検知装置の電源を入れ、加熱手段
301で炭酸ガスセンサ302を所定の温度にまで加熱
して暖機運転をする。そして、通常の計測雰囲気内にこ
の炭酸ガス検知装置を設置する。すると、以下の動作が
電源が断たれるまで繰り返される。
The carbon dioxide gas detector is turned on, and the heating means 301 heats the carbon dioxide gas sensor 302 to a predetermined temperature to perform a warm-up operation. Then, the carbon dioxide gas detection device is installed in a normal measurement atmosphere. Then, the following operation is repeated until the power is turned off.

【0066】先ず、校正タイミング判定手段303にお
いて所定時間(たとえば30分間程度)が経過したかど
うかを判定する(401)。そして、所定時間経過して
いれば、インピーダンス測定手段306により1MHz
での炭酸ガスセンサ302のインピーダンス値が測定さ
れる(402)。次に、基準値記憶手段307におい
て、ステップ402で測定されたインピーダンス値から
100kHzにおける基準値が算出され、記憶される
(403)。
First, the calibration timing determining means 303 determines whether a predetermined time (for example, about 30 minutes) has elapsed (401). If the predetermined time has elapsed, the impedance measuring means 306 sets the frequency to 1 MHz.
Is measured (402). Next, a reference value at 100 kHz is calculated from the impedance value measured in step 402 and stored in the reference value storage means 307 (403).

【0067】そして、インピーダンス測定手段304に
より100kHzでの炭酸ガスセンサ302のセンサ出
力値が測定され、その値がセンサ出力値記憶手段305
に記憶される(404)。
Then, the sensor output value of the carbon dioxide sensor 302 at 100 kHz is measured by the impedance measuring means 304, and the value is stored in the sensor output value storing means 305.
(404).

【0068】次に、基準値記憶手段307に記憶された
基準値とセンサ出力値記憶手段305に記憶されたセン
サ出力値とから濃度演算手段308によって計測雰囲気
の炭酸ガス濃度が算出され(405)、濃度出力手段3
09によって炭酸ガス濃度が外部へ出力される(40
6)。
Next, from the reference value stored in the reference value storage means 307 and the sensor output value stored in the sensor output value storage means 305, the carbon dioxide concentration in the measurement atmosphere is calculated by the concentration calculation means 308 (405). , Concentration output means 3
09, the carbon dioxide concentration is output to the outside (40
6).

【0069】その後、校正タイミング手段303で所定
時間(たとえば24時間程度)が経過しているかどうか
が判定され(407)、経過していればステップ402
に戻って校正して基準値の更新を行った後、403以下
の動作が実行される。また、所定時間経過していなけれ
ば404に戻り、校正をすることなくインピーダンスが
計測され、その後、405以下の動作が実行される。
Thereafter, the calibration timing means 303 determines whether or not a predetermined time (for example, about 24 hours) has elapsed (407).
After the calibration is performed and the reference value is updated, the operations of 403 and below are executed. If the predetermined time has not elapsed, the process returns to 404, the impedance is measured without calibration, and thereafter, the operation of 405 and below is executed.

【0070】このように、本実施の形態の炭酸ガス濃度
検知装置によれば、通常の測定時にはインピーダンス測
定手段304で、校正時にはインピーダンス測定手段3
04よりも測定周波数が高いインピーダンス測定手段3
06で、炭酸ガスセンサ302のインピーダンスを測定
して基準値を算出しているので、清浄な大気など測定雰
囲気の炭酸ガス濃度によらず基準値の校正を行うことが
できる。
As described above, according to the carbon dioxide concentration detecting apparatus of the present embodiment, the impedance measuring means 304 is used for normal measurement, and the impedance measuring means 3 is used for calibration.
Impedance measurement means 3 whose measurement frequency is higher than 04
In step 06, the reference value is calculated by measuring the impedance of the carbon dioxide sensor 302, so that the reference value can be calibrated irrespective of the concentration of carbon dioxide in the measurement atmosphere such as clean air.

【0071】また、測定雰囲気の炭酸ガス濃度に関係な
く測定が可能になるので、炭酸ガス濃度を広範囲にわた
って検出することができる。
Since the measurement can be performed regardless of the carbon dioxide concentration in the measurement atmosphere, the carbon dioxide concentration can be detected over a wide range.

【0072】なお、本実施の形態ではインピーダンス測
定手段304の計測用周波数を100kHz、インピー
ダンス測定手段306の校正用周波数を1MHzとした
場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、任意の周波数を設定することができ
る。
In this embodiment, the case where the measuring frequency of the impedance measuring means 304 is 100 kHz and the calibration frequency of the impedance measuring means 306 is 1 MHz has been described as an example, but the present invention is not limited to this. Instead, an arbitrary frequency can be set.

【0073】(実施の形態4)図8は本発明の実施の形
態4における炭酸ガス濃度検知装置を示すブロック図で
ある。
(Embodiment 4) FIG. 8 is a block diagram showing a carbon dioxide concentration detecting apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.

【0074】図8において、本実施の形態の炭酸ガス濃
度検知装置は、前述した実施の形態2に示すものと略同
一のインピーダンス測定手段(第1のインピーダンス測
定手段)304およびインピーダンス測定手段(第2の
インピーダンス測定手段)306が設けられている。但
し、インピーダンス測定手段304およびインピーダン
ス測定手段306においては、回路切り換え手段505
を介して炭酸ガスセンサ302が共有されている。そし
て、炭酸ガスセンサ302のインピーダンスは、インピ
ーダンス測定手段304では計測用周波数で測定され、
インピーダンス測定手段306では校正用周波数で測定
されるようになっている。なお、インピーダンス測定手
段304およびインピーダンス測定手段306は実施の
形態1に示す構成のものを用いることができ、抵抗50
2および抵抗504は、固定抵抗と可変抵抗とで構成す
ることができる。
In FIG. 8, the carbon dioxide concentration detecting apparatus of the present embodiment has substantially the same impedance measuring means (first impedance measuring means) 304 and impedance measuring means (first impedance measuring means) as those described in the second embodiment. 2 impedance measuring means) 306 is provided. However, in the impedance measuring means 304 and the impedance measuring means 306, the circuit switching means 505
The carbon dioxide sensor 302 is shared via the. Then, the impedance of the carbon dioxide sensor 302 is measured by the impedance measuring unit 304 at the measurement frequency,
The impedance measuring means 306 measures at the calibration frequency. Note that the impedance measuring means 304 and the impedance measuring means 306 having the configuration shown in Embodiment 1 can be used.
2 and the resistor 504 can be composed of a fixed resistor and a variable resistor.

【0075】また、本炭酸ガス濃度検知装置では、炭酸
ガスセンサ302のインピーダンス値の校正の要否を判
断する校正タイミング判定手段303が設けられてお
り、炭酸ガスセンサ302はこの校正タイミング判定手
段303の判定に従って回路切り換え手段505により
いずれかのインピーダンス測定手段304,306に接
続される。なお、炭酸ガス濃度をインピーダンス値の変
化で検出する炭酸ガスセンサ302を所定温度まで加熱
するため、加熱手段301が配置されている。
Further, the present carbon dioxide concentration detecting apparatus is provided with a calibration timing determining means 303 for determining whether or not it is necessary to calibrate the impedance value of the carbon dioxide sensor 302. Is connected to one of the impedance measuring means 304 and 306 by the circuit switching means 505 according to the following. A heating unit 301 is provided to heat the carbon dioxide sensor 302 that detects the carbon dioxide concentration by a change in the impedance value to a predetermined temperature.

【0076】インピーダンス測定手段304にはこのイ
ンピーダンス測定手段304の測定値を記憶するセンサ
出力値記憶手段305が、インピーダンス測定手段30
6にはインピーダンス測定手段306の測定値を記憶す
る基準値記憶手段307がそれぞれ電気的に接続されて
いる。そして、センサ出力値記憶手段305と基準値記
憶手段307とは、これらの基準値から炭酸ガス濃度を
算出する濃度演算手段308に接続されいる。さらに、
濃度演算手段308には濃度出力手段309が接続され
ており、得られた炭酸ガス濃度はこの濃度出力手段30
9で外部に出力される。
The impedance measuring means 304 is provided with a sensor output value storing means 305 for storing the measured value of the impedance measuring means 304.
Reference numeral 6 is electrically connected to reference value storage means 307 for storing the measured value of impedance measurement means 306. The sensor output value storage unit 305 and the reference value storage unit 307 are connected to a concentration calculation unit 308 that calculates the carbon dioxide concentration from these reference values. further,
A concentration output means 309 is connected to the concentration calculation means 308, and the obtained carbon dioxide gas concentration is calculated by the concentration output means 30.
At 9 the signal is output to the outside.

【0077】このように、本実施の形態の炭酸ガス濃度
検知装置では、インピーダンス測定手段304を構成す
る非安定マルチバイブレータ回路(第1の非安定マルチ
バイブレータ回路)501とインピーダンス測定手段3
06を構成する非安定マルチバイブレータ回路(第2の
非安定マルチバイブレータ回路)503とが設けられ、
回路切り換え手段505で切り換えていずれかを炭酸ガ
スセンサ302と電気的に接続することにより、炭酸ガ
スセンサ302のインピーダンスが2つの非安定マルチ
バイブレータ回路501,503で測定されるようにな
っている。
As described above, in the carbon dioxide concentration detecting apparatus according to the present embodiment, the unstable multivibrator circuit (first unstable multivibrator circuit) 501 and the impedance measuring means 3 constituting the impedance measuring means 304 are provided.
06 and a non-stable multivibrator circuit (second non-stable multivibrator circuit) 503 constituting
By switching by the circuit switching means 505 and electrically connecting one of them to the carbon dioxide sensor 302, the impedance of the carbon dioxide sensor 302 is measured by the two unstable multivibrator circuits 501 and 503.

【0078】なお、たとえば清浄空気の350ppm炭
酸ガス濃度において、非安定マルチバイブレータ回路5
01の抵抗502は発振周波数が100kHzになるよ
うに設定され、非安定マルチバイブレータ回路503の
抵抗504は1MHzになるように設定される。そし
て、実施の形態3で説明したように、インピーダンス測
定手段306で測定する場合には、炭酸ガス濃度に対す
る発振周波数変化が小さいために校正用の測定手段とし
て用いることができる。
For example, at a concentration of 350 ppm carbon dioxide in clean air, the unstable multivibrator circuit 5
The resistor 502 of 01 is set so that the oscillation frequency becomes 100 kHz, and the resistor 504 of the astable multivibrator circuit 503 is set so as to become 1 MHz. Then, as described in the third embodiment, when the impedance is measured by the impedance measuring unit 306, the change in the oscillation frequency with respect to the carbon dioxide concentration is small, so that it can be used as a measuring unit for calibration.

【0079】次に本実施の形態による炭酸ガス濃度検知
装置の動作について説明する。この装置は、実施の形態
3において示す図7のフローチャートと同じ動作を行っ
てステップ401〜407が繰り返される。
Next, the operation of the carbon dioxide concentration detecting device according to the present embodiment will be described. This apparatus performs the same operation as the flowchart of FIG. 7 shown in the third embodiment, and steps 401 to 407 are repeated.

【0080】つまり、図8において、校正タイミング判
定手段303により校正が必要と判断されると、回路切
り替え手段505により炭酸ガスセンサ302の出力端
子はインピーダンス測定手段306に接続される。これ
により炭酸ガスセンサ302のインピーダンスはインピ
ーダンス測定手段306によって測定され、測定値は基
準値記憶手段307へ送られる。また、校正タイミング
判定手段303により校正が必要ないと判断されると、
回路切り替え手段505により炭酸ガスセンサ302の
出力端子はインピーダンス測定手段304に接続され
る。これにより炭酸ガスセンサ302のインピーダンス
はインピーダンス測定手段304によって測定され、測
定値はセンサ出力値記憶手段307へ送られる。
That is, in FIG. 8, when the calibration timing determining means 303 determines that calibration is necessary, the output terminal of the carbon dioxide sensor 302 is connected to the impedance measuring means 306 by the circuit switching means 505. Thereby, the impedance of the carbon dioxide sensor 302 is measured by the impedance measuring means 306, and the measured value is sent to the reference value storing means 307. When the calibration timing determination unit 303 determines that calibration is not necessary,
The output terminal of the carbon dioxide sensor 302 is connected to the impedance measuring means 304 by the circuit switching means 505. Thereby, the impedance of the carbon dioxide sensor 302 is measured by the impedance measuring means 304, and the measured value is sent to the sensor output value storing means 307.

【0081】次に、センサ出力値記憶手段305と基準
値記憶手段307とに記憶された測定値は濃度演算手段
308に送られて計測雰囲気の炭酸ガス濃度が算出さ
れ、濃度出力手段309によって外部へ出力される。
Next, the measured values stored in the sensor output value storing means 305 and the reference value storing means 307 are sent to the concentration calculating means 308 to calculate the carbon dioxide gas concentration in the measurement atmosphere. Output to

【0082】その後、所定時間経過していれば、基準値
の更新を行った後、以降の動作が実行される。また、経
過していなければ、校正をすることなくインピーダンス
が計測され、以降の動作が実行される。
Thereafter, if the predetermined time has elapsed, the reference value is updated, and the subsequent operations are executed. If the time has not elapsed, the impedance is measured without performing calibration, and the subsequent operation is executed.

【0083】ここで、インピーダンス測定手段304と
インピーダンス測定手段306の発振周波数の調整は、
図8に示すように、補償用コンデンサ201を配置する
ことのほかに、抵抗502および抵抗504の抵抗値を
所定レベルに設定したり、調整用のコンデンサを炭酸ガ
スセンサ302に並列に接続したりすることによって行
うことができる。但し、補償用コンデンサ201を用い
たり調整用コンデンサを接続した場合には、設定可能な
発振周波数範囲が狭く炭酸ガスセンサの検知感度も低下
するので、抵抗502および抵抗504の抵抗値の調整
により行うことが望ましい。なお、これらのことは、次
の実施の形態5においても同様である。
Here, the oscillation frequency of the impedance measuring means 304 and the impedance measuring means 306 is adjusted.
As shown in FIG. 8, in addition to arranging the compensating capacitor 201, the resistance values of the resistors 502 and 504 are set to a predetermined level, and the adjusting capacitor is connected in parallel to the carbon dioxide sensor 302. Can be done by However, when the compensating capacitor 201 is used or an adjusting capacitor is connected, the settable oscillation frequency range is narrow and the detection sensitivity of the carbon dioxide gas sensor is reduced. Therefore, the adjustment is performed by adjusting the resistance values of the resistors 502 and 504. Is desirable. The same applies to the following fifth embodiment.

【0084】このように、本実施の形態の炭酸ガス濃度
検知装置によれば、計測用のインピーダンス測定手段3
04と校正用のインピーダンス測定手段306とを設け
て、炭酸ガスセンサ302のインピーダンス値を切り換
えて測定し、これを適宜校正するようにしているので、
清浄な大気など測定雰囲気に依存することなく炭酸ガス
濃度の基準値を校正することができる。
As described above, according to the carbon dioxide concentration detecting apparatus of the present embodiment, the impedance measuring means 3 for measurement is used.
04 and an impedance measuring means 306 for calibration are provided, the impedance value of the carbon dioxide sensor 302 is switched and measured, and this is appropriately calibrated.
The reference value of the carbon dioxide concentration can be calibrated without depending on the measurement atmosphere such as the clean atmosphere.

【0085】また、測定雰囲気の炭酸ガス濃度に関係な
く測定が可能になるので、炭酸ガス濃度を広範囲にわた
って検出することができる。
Since the measurement can be performed regardless of the carbon dioxide concentration in the measurement atmosphere, the carbon dioxide concentration can be detected over a wide range.

【0086】さらに、抵抗成分を有するコンデンサを炭
酸ガスセンサ302として用いているので、炭酸ガスセ
ンサ302のインピーダンス変化を増幅して高いSN比
で検出することが可能になる。
Further, since a capacitor having a resistance component is used as the carbon dioxide sensor 302, it is possible to amplify the impedance change of the carbon dioxide sensor 302 and detect it with a high SN ratio.

【0087】(実施の形態5)図9は本発明の実施の形
態5における炭酸ガス濃度検知装置を示すブロック図で
ある。
(Embodiment 5) FIG. 9 is a block diagram showing a carbon dioxide concentration detecting apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.

【0088】本実施の形態に示す炭酸ガス濃度検知装置
は、炭酸ガスセンサ302とインバータ106の出力部
との間に設けられた抵抗502と抵抗504とを抵抗切
り替え手段601で切り替えることによって、校正され
た場合とされない場合とのインピーダンスが測定される
ようになっている。したがって、本炭酸ガス濃度検知装
置は、実施の形態4における第1および第2の非安定マ
ルチバイブレータ回路501,503が一体化されて1
つの非安定マルチバイブレータ回路603に構成された
もの、換言すれば、実施の形態4における第1および第
2のインピーダンス測定手段304,306が一体化さ
れて1つのインピーダンス測定手段に構成されたもので
ある。なお、抵抗は3個以上設けられていてもよい。
The carbon dioxide concentration detecting device shown in the present embodiment is calibrated by switching the resistance 502 and the resistance 504 provided between the carbon dioxide sensor 302 and the output section of the inverter 106 by the resistance switching means 601. The impedance of the case where it is set and the case where it is not set are measured. Therefore, the present carbon dioxide concentration detecting apparatus has a structure in which the first and second unstable multivibrator circuits 501 and 503 in the fourth embodiment are integrated.
The first and second impedance measuring units 304 and 306 in the fourth embodiment are integrated into one impedance measuring unit, that is, one assembling into one astable multivibrator circuit 603. is there. Note that three or more resistors may be provided.

【0089】また、このように単一の非安定マルチバイ
ブレータ回路603で2種類のインピーダンスを測定す
るようにしていることから、測定されたインピーダンス
に対応した計数値をセンサ出力値記憶手段305または
基準値記憶手段307のいずれかに送るため、校正タイ
ミング判定手段303によって出力先が切り換えられる
出力切り換え手段602が周波数計数手段109からセ
ンサ出力値記憶手段305および基準値記憶手段307
に至るデータ経路上に設けられている。
Since two kinds of impedances are measured by the single astable multivibrator circuit 603, the count value corresponding to the measured impedance is stored in the sensor output value storage means 305 or the reference value. The output switching means 602, whose output destination is switched by the calibration timing determining means 303, is sent from the frequency counting means 109 to the sensor output value storing means 305 and the reference value storing means 307 in order to send to any of the value storing means 307.
Is provided on the data path leading to.

【0090】その他の点においては、前記した実施の形
態4に示す炭酸ガス濃度検知装置と略同一の構成を有し
ている。
In other respects, the structure is substantially the same as that of the carbon dioxide concentration detecting device shown in the fourth embodiment.

【0091】次に本実施の形態における炭酸ガス濃度検
知装置の動作について説明する。この装置も、実施の形
態3において示す図7のフローチャートと同じ動作を行
ってステップ401〜407が繰り返される。
Next, the operation of the carbon dioxide concentration detecting device according to the present embodiment will be described. This device also performs the same operation as the flowchart of FIG. 7 shown in the third embodiment, and steps 401 to 407 are repeated.

【0092】つまり、図9において、校正タイミング判
定手段303により校正を必要と判断されると、抵抗切
り替え手段601により抵抗502が非安定マルチバイ
ブレータ回路603に接続され、この非安定マルチバイ
ブレータ回路603は校正されたインピーダンスを測定
するように動作する。また、校正タイミング判定手段3
03の出力を受けて、出力切り替え手段602は周波数
計数手段109の出力を基準値記憶手段307へ接続す
る。これらにより、炭酸ガスセンサ302の校正された
インピーダンスによる測定値は基準値記憶手段307へ
送られる。
That is, in FIG. 9, when the calibration timing determination means 303 determines that calibration is necessary, the resistance switching means 601 connects the resistor 502 to the unstable multivibrator circuit 603, and this unstable multivibrator circuit 603 Operate to measure the calibrated impedance. Also, the calibration timing determination means 3
In response to the output of the number 03, the output switching means 602 connects the output of the frequency counting means 109 to the reference value storage means 307. As a result, the measured value based on the calibrated impedance of the carbon dioxide sensor 302 is sent to the reference value storage unit 307.

【0093】一方、校正タイミング判定手段303によ
り校正が必要ないと判断されると、抵抗切り替え手段6
01は抵抗504を非安定マルチバイブレータ回路60
3に接続し、この非安定マルチバイブレータ回路603
は校正されないインピーダンスを測定するように動作す
る。また、校正タイミング判定手段303の出力を受け
て、出力切り替え手段602は周波数計数手段109の
出力をセンサ出力値記憶手段305へ接続する。これら
により、炭酸ガスセンサ302の校正されないインピー
ダンスによる測定値はセンサ出力値記憶手段305へ送
られる。
On the other hand, when the calibration timing determining means 303 determines that calibration is not necessary, the resistance switching means 6
01 designates a resistor 504 as an unstable multivibrator circuit 60;
3 and the non-stable multivibrator circuit 603
Operates to measure the uncalibrated impedance. Further, in response to the output of the calibration timing determining means 303, the output switching means 602 connects the output of the frequency counting means 109 to the sensor output value storing means 305. As a result, the measured value of the uncalibrated impedance of the carbon dioxide sensor 302 is sent to the sensor output value storage means 305.

【0094】次に、センサ出力値記憶手段305と基準
値記憶手段307とに記憶された測定値は濃度演算手段
308に送られて計測雰囲気の炭酸ガス濃度が算出さ
れ、濃度出力手段309によって外部へ出力される。そ
して、所定時間経過していれば基準値の更新を行った
後、経過していなければ校正をすることなく、以降の動
作が実行される。
Next, the measured values stored in the sensor output value storage means 305 and the reference value storage means 307 are sent to the concentration calculation means 308 to calculate the concentration of carbon dioxide in the measurement atmosphere. Output to If the predetermined time has elapsed, the reference value is updated, and if not, the subsequent operation is executed without calibration.

【0095】このように、本実施の形態の炭酸ガス濃度
検知装置によれば、抵抗502と抵抗504とを抵抗切
り替え手段601で切り替えることによって炭酸ガスセ
ンサ302のインピーダンス値を切り換えて測定するよ
うにしているので、清浄な大気など測定雰囲気に依存す
ることなく炭酸ガス濃度の基準値を校正することができ
る。
As described above, according to the carbon dioxide concentration detecting device of the present embodiment, the resistance value of the carbon dioxide gas sensor 302 is switched and measured by switching between the resistance 502 and the resistance 504 by the resistance switching means 601. Therefore, the reference value of the carbon dioxide concentration can be calibrated without depending on the measurement atmosphere such as the clean atmosphere.

【0096】また、測定雰囲気の炭酸ガス濃度に関係な
く測定が可能になるので、炭酸ガス濃度を広範囲にわた
って検出することができる。
Further, since the measurement can be performed regardless of the carbon dioxide concentration in the measurement atmosphere, the carbon dioxide concentration can be detected over a wide range.

【0097】さらに、抵抗成分を有するコンデンサを炭
酸ガスセンサ302として用いているので、炭酸ガスセ
ンサ302のインピーダンス変化を増幅して高いSN比
で検出することが可能になる。
Further, since a capacitor having a resistance component is used as the carbon dioxide gas sensor 302, it is possible to amplify the impedance change of the carbon dioxide gas sensor 302 and detect it with a high SN ratio.

【0098】そして、1つの非安定マルチバイブレータ
回路603で校正されたインピーダンスと校正されない
インピーダンスとが測定できるので、装置の小型化およ
び低コスト化を実現することができる。
Since the impedance calibrated by one non-stable multivibrator circuit 603 and the uncalibrated impedance can be measured, the size and cost of the device can be reduced.

【0099】[0099]

【発明の効果】以上のように、本発明の炭酸ガスセンサ
検知回路によれば、抵抗成分を有するコンデンサからな
る炭酸ガスセンサを配置しているので、炭酸ガスセンサ
のインピーダンス変化を増幅して高いSN比で検出する
ことができるという有効な効果が得られる。
As described above, according to the carbon dioxide gas sensor detection circuit of the present invention, since the carbon dioxide gas sensor comprising the capacitor having the resistance component is arranged, the impedance change of the carbon dioxide gas sensor is amplified to achieve a high SN ratio. An effective effect of being able to detect is obtained.

【0100】また、本発明の炭酸ガスセンサ検知回路に
よれば、第1のインバータの出力部と炭酸ガスセンサと
の間に補償用コンデンサを接続することにより、炭酸ガ
スセンサの抵抗成分と抵抗との抵抗値の大小に関係なく
回路が発振するので、安定して炭酸ガスセンサの容量値
を検知することができるという有効な効果が得られる。
Further, according to the carbon dioxide sensor detection circuit of the present invention, by connecting a compensating capacitor between the output of the first inverter and the carbon dioxide sensor, the resistance value of the resistance component and the resistance of the carbon dioxide sensor is obtained. The circuit oscillates irrespective of the magnitude of the above, an effective effect that the capacitance value of the carbon dioxide sensor can be stably detected.

【0101】本発明の炭酸ガスセンサ検知回路によれ
ば、抵抗を固定抵抗と可変抵抗とで構成することによ
り、この可変抵抗によって発振周波数を調整することが
できるので、炭酸ガスセンサのインピーダンス特性のバ
ラツキを補正できるという有効な効果が得られる。
According to the carbon dioxide gas sensor detection circuit of the present invention, the oscillation frequency can be adjusted by the variable resistance because the resistance is composed of the fixed resistance and the variable resistance, so that the variation of the impedance characteristic of the carbon dioxide gas sensor can be reduced. An effective effect of being able to correct is obtained.

【0102】本発明の炭酸ガス濃度検知装置によれば、
通常の測定時には第1のインピーダンス測定手段で、校
正時には第2のインピーダンス測定手段で、炭酸ガスセ
ンサのインピーダンスを測定して基準値を算出している
ので、清浄な大気など測定雰囲気の炭酸ガス濃度によら
ず基準値の校正を行うことができるという有効な効果が
得られる。また、校正は自動的に且つ短時間で容易に実
行されるため、この校正作業を必要に応じて随時行うこ
とができるという有効な効果が得られる。さらに、測定
値が急激に変化した場合でも、濃度変化によるものか故
障によるものかを判定することができるという有効な効
果が得られる。そして、測定雰囲気の炭酸ガス濃度に関
係なく測定が可能になるので、炭酸ガス濃度を広範囲に
わたって検出することができるという有効な効果が得ら
れる。
According to the carbon dioxide concentration detecting device of the present invention,
During normal measurement, the first impedance measuring means measures the impedance of the carbon dioxide gas sensor during calibration, and the second impedance measuring means measures the reference value to calculate the reference value. An effective effect that the reference value can be calibrated regardless of the above is obtained. In addition, since the calibration is performed automatically and easily in a short time, an effective effect that this calibration work can be performed as needed can be obtained. Furthermore, even when the measured value changes suddenly, an effective effect of being able to determine whether the change is due to a concentration change or a failure is obtained. Since the measurement can be performed irrespective of the concentration of carbon dioxide in the measurement atmosphere, an effective effect that the concentration of carbon dioxide can be detected over a wide range can be obtained.

【0103】本発明の炭酸ガス濃度検知装置によれば、
第1および第2のインピーダンス測定手段を、1個の炭
酸ガスセンサが回路切り換え手段により切り換えられて
相互に共有化された前述の炭酸ガスセンサ検知回路で構
成して抵抗成分を有するコンデンサを炭酸ガスセンサと
して用いることにより、炭酸ガスセンサのインピーダン
ス変化を増幅して高いSN比で検出することが可能にな
るという有効な効果が得られる。
According to the carbon dioxide concentration detecting device of the present invention,
The first and second impedance measuring means are constituted by the above-described carbon dioxide sensor detection circuit in which one carbon dioxide sensor is switched by the circuit switching means and shared with each other, and a capacitor having a resistance component is used as the carbon dioxide sensor. As a result, there is obtained an effective effect that it is possible to amplify the impedance change of the carbon dioxide gas sensor and detect it with a high SN ratio.

【0104】本発明の炭酸ガス濃度検知装置によれば、
第1および第2のインピーダンス測定手段を、抵抗が少
なくとも2個以上設けられるとともにこれらの抵抗のい
ずれか1個が抵抗切り換え手段によって選択的に電気的
に接続されるように一体化された前述の炭酸ガスセンサ
回路で構成することにより、単一の回路で校正されたイ
ンピーダンスと校正されないインピーダンスとが測定で
きるので、装置の小型化および低コスト化を実現するこ
とができるという有効な効果が得られる。
According to the carbon dioxide concentration detecting device of the present invention,
The above-mentioned first and second impedance measuring means are integrated such that at least two or more resistors are provided and any one of these resistors is selectively electrically connected by the resistance switching means. With the configuration using the carbon dioxide gas sensor circuit, the impedance that is calibrated and the impedance that is not calibrated by a single circuit can be measured. Therefore, an effective effect that the size and cost of the apparatus can be reduced can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1における炭酸ガスセンサ
検知回路を示すブロック図
FIG. 1 is a block diagram showing a carbon dioxide sensor detection circuit according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態2における炭酸ガスセンサ
検知回路を示すブロック図
FIG. 2 is a block diagram showing a carbon dioxide sensor detection circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態3における炭酸ガス濃度検
知装置の構成を示すブロック図
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a carbon dioxide concentration detecting device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】図3の炭酸ガス濃度検知装置に用いられた炭酸
ガスセンサにおける炭酸ガス濃度検知の周波数依存性を
表すグラフ
FIG. 4 is a graph showing frequency dependency of carbon dioxide concentration detection in a carbon dioxide sensor used in the carbon dioxide concentration detecting device of FIG. 3;

【図5】図3の炭酸ガス濃度検知装置に用いられた炭酸
ガスセンサにおける経時変化前後のインピーダンスの周
波数特性を表すグラフ
FIG. 5 is a graph showing frequency characteristics of impedance before and after a change over time in a carbon dioxide sensor used in the carbon dioxide concentration detecting device of FIG. 3;

【図6】図3の炭酸ガス濃度検知装置に用いられた炭酸
ガスセンサの出力と炭酸ガス濃度との関係を表すグラフ
6 is a graph showing the relationship between the output of a carbon dioxide sensor used in the carbon dioxide concentration detecting device of FIG. 3 and the carbon dioxide concentration.

【図7】図3の炭酸ガス濃度検知装置における炭酸ガス
濃度の検出動作を示すフローチャート
FIG. 7 is a flowchart showing an operation of detecting the concentration of carbon dioxide in the carbon dioxide concentration detector of FIG. 3;

【図8】本発明の実施の形態4における炭酸ガス濃度検
知装置を示すブロック図
FIG. 8 is a block diagram showing a carbon dioxide concentration detecting device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態5における炭酸ガス濃度検
知装置を示すブロック図
FIG. 9 is a block diagram showing a carbon dioxide concentration detecting device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】従来の炭酸ガス濃度検知装置の構造を示すブ
ロック図
FIG. 10 is a block diagram showing the structure of a conventional carbon dioxide concentration detecting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 炭酸ガスセンサ 104 抵抗 105 インバータ(第2のインバータ) 106 インバータ(第1のインバータ) 109 周波数計数手段 201 補償用コンデンサ 301 加熱手段 302 炭酸ガスセンサ 303 校正タイミング判定手段 304 インピーダンス測定手段(第1のインピーダン
ス測定手段) 305 センサ出力値記憶手段 306 インピーダンス測定手段(第2のインピーダン
ス測定手段) 307 基準値記憶手段 308 濃度演算手段 309 濃度出力手段 505 回路切り換え手段 601 抵抗切り換え手段
Reference Signs List 101 Carbon dioxide sensor 104 Resistance 105 Inverter (second inverter) 106 Inverter (first inverter) 109 Frequency counting means 201 Compensation capacitor 301 Heating means 302 Carbon dioxide sensor 303 Calibration timing determination means 304 Impedance measurement means (First impedance measurement) Means) 305 Sensor output value storage means 306 Impedance measurement means (second impedance measurement means) 307 Reference value storage means 308 Density calculation means 309 Density output means 505 Circuit switching means 601 Resistance switching means

フロントページの続き (72)発明者 森本 信司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Shinji Morimoto 1006 Kazuma Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1のインバータと、 前記第1のインバータの出力部からこの第1のインバー
タの入力部へ順次電気的に直列接続された、抵抗成分を
有するコンデンサからなる炭酸ガスセンサおよび抵抗
と、 前記炭酸ガスセンサと前記抵抗との間から第1のインバ
ータの入力部に対して配置され、出力部が前記第1のイ
ンバータの入力部と電気的に接続された第2のインバー
タと、 前記第1のインバータの出力部と電気的に接続され、前
記第1のインバータから出力される発振周波数を計測す
る周波数計数手段とを有し、 炭酸ガス濃度に依存する前記炭酸ガスセンサのインピー
ダンスを前記周波数計数手段に計測された発振周波数か
ら測定することを特徴とする炭酸ガスセンサ検知回路。
A first inverter; a carbon dioxide gas sensor comprising a capacitor having a resistance component and a resistor electrically connected in series from an output of the first inverter to an input of the first inverter; A second inverter disposed between the carbon dioxide sensor and the resistor with respect to an input unit of the first inverter, and an output unit electrically connected to an input unit of the first inverter; Frequency counting means for electrically measuring the oscillation frequency output from the first inverter, the frequency counting means being configured to measure the impedance of the carbon dioxide sensor depending on the carbon dioxide concentration. A carbon dioxide sensor detection circuit, wherein the measurement is performed from the oscillation frequency measured by the means.
【請求項2】前記第1のインバータの出力部と前記炭酸
ガスセンサとの間には、補償用コンデンサが接続されて
いることを特徴とする請求項1記載の炭酸ガスセンサ検
知回路。
2. The carbon dioxide gas sensor detecting circuit according to claim 1, wherein a compensating capacitor is connected between an output of said first inverter and said carbon dioxide gas sensor.
【請求項3】前記抵抗は固定抵抗と可変抵抗とから構成
され、前記可変抵抗の抵抗値を変化させて前記第1のイ
ンバータから出力される発振周波数が調整し得るように
なっていることを特徴とする請求項1または2記載の炭
酸ガスセンサ検知回路。
3. The method according to claim 1, wherein said resistor comprises a fixed resistor and a variable resistor, and the oscillation frequency output from said first inverter can be adjusted by changing the resistance value of said variable resistor. The carbon dioxide sensor detection circuit according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】炭酸ガス濃度を検知する炭酸ガスセンサ
と、 前記炭酸ガスセンサを動作温度に加熱する加熱手段と、 前記炭酸ガスセンサの校正のタイミングを判定する校正
タイミング判定手段と、 前記校正タイミング判定手段が校正しないと判定した場
合に、前記炭酸ガスセンサのインピーダンスを計測用周
波数で測定する第1のインピーダンス測定手段と、 前記第1のインピーダンス測定手段からの出力値を記憶
するセンサ出力値記憶手段と、 前記校正タイミング判定手段が校正すると判定した場合
に、前記炭酸ガスセンサのインピーダンスを校正用周波
数で測定する第2のインピーダンス測定手段と、 前記第2のインピーダンス測定手段からの出力値を受け
て基準値を算出、記憶する基準値記憶手段と、 前記センサ出力値記憶手段に記憶されたセンサ出力値と
前記基準値記憶手段に記憶された基準値とから炭酸ガス
濃度を演算する濃度演算手段と、 前記濃度演算手段により得られた炭酸ガス濃度を出力す
る濃度出力手段とを有することを特徴とする炭酸ガス濃
度検知装置。
4. A carbon dioxide sensor for detecting a carbon dioxide concentration, a heating unit for heating the carbon dioxide sensor to an operating temperature, a calibration timing determining unit for determining a calibration timing of the carbon dioxide sensor, and the calibration timing determining unit. A first impedance measuring unit that measures the impedance of the carbon dioxide gas sensor at a measurement frequency when it is determined that calibration is not to be performed; a sensor output value storing unit that stores an output value from the first impedance measuring unit; A second impedance measuring means for measuring the impedance of the carbon dioxide sensor at a calibration frequency when the calibration timing judging means judges to calibrate, and calculating a reference value by receiving an output value from the second impedance measuring means The reference value storage means for storing, and the sensor output value storage means. Concentration calculation means for calculating a carbon dioxide concentration from the stored sensor output value and the reference value stored in the reference value storage means; and concentration output means for outputting the carbon dioxide concentration obtained by the concentration calculation means. A carbon dioxide concentration detecting device, comprising:
【請求項5】前記第1および第2のインピーダンス測定
手段は、1個の前記炭酸ガスセンサが回路切り換え手段
により切り換えられて相互に共有化されたそれぞれ請求
項1、2または3記載の炭酸ガスセンサ検知回路である
ことを特徴とする請求項4記載の炭酸ガス濃度検知装
置。
5. The carbon dioxide sensor according to claim 1, wherein said first and second impedance measuring means are each shared by one of said carbon dioxide sensors being switched by circuit switching means. The carbon dioxide concentration detecting device according to claim 4, wherein the device is a circuit.
【請求項6】前記第1および第2のインピーダンス測定
手段は、前記抵抗が少なくとも2個以上設けられるとと
もにこれらの抵抗のいずれか1個が抵抗切り換え手段に
よって選択的に電気的に接続されるように一体化された
請求項1、2または3記載の炭酸ガスセンサ回路である
ことを特徴とする請求項4記載の炭酸ガス濃度検知装
置。
6. The first and second impedance measuring means are provided such that at least two or more of the resistances are provided and any one of these resistances is selectively electrically connected by resistance switching means. The carbon dioxide gas sensor according to claim 4, wherein the carbon dioxide gas sensor circuit is integrated with the carbon dioxide gas sensor circuit according to claim 1, 2 or 3.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1114583A (en) * 1997-06-18 1999-01-22 Yamatake Honeywell Co Ltd Smoothing device when changing reference value
JPH1114590A (en) * 1997-06-18 1999-01-22 Figaro Eng Inc Detecting apparatus for carbon dioxide
JPH1123527A (en) * 1997-07-02 1999-01-29 Figaro Eng Inc Carbon dioxide detecting device
JP2014115175A (en) * 2012-12-10 2014-06-26 Azbil Corp Automatic adjustment device, and method for co2 sensor
JP2019120672A (en) * 2018-01-04 2019-07-22 シャンハイ レイユー グゥンチューメイ ホワンバオ ユウクジー ヨウシェンゴンスー Gas detection sensor device
CN117806394A (en) * 2024-02-29 2024-04-02 四川参盘供应链科技有限公司 Temperature aging control system based on fresh cold chain transportation

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1114583A (en) * 1997-06-18 1999-01-22 Yamatake Honeywell Co Ltd Smoothing device when changing reference value
JPH1114590A (en) * 1997-06-18 1999-01-22 Figaro Eng Inc Detecting apparatus for carbon dioxide
JPH1123527A (en) * 1997-07-02 1999-01-29 Figaro Eng Inc Carbon dioxide detecting device
JP2014115175A (en) * 2012-12-10 2014-06-26 Azbil Corp Automatic adjustment device, and method for co2 sensor
JP2019120672A (en) * 2018-01-04 2019-07-22 シャンハイ レイユー グゥンチューメイ ホワンバオ ユウクジー ヨウシェンゴンスー Gas detection sensor device
CN117806394A (en) * 2024-02-29 2024-04-02 四川参盘供应链科技有限公司 Temperature aging control system based on fresh cold chain transportation

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