JPS58102140A - ガス検出回路 - Google Patents
ガス検出回路Info
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- JPS58102140A JPS58102140A JP20094981A JP20094981A JPS58102140A JP S58102140 A JPS58102140 A JP S58102140A JP 20094981 A JP20094981 A JP 20094981A JP 20094981 A JP20094981 A JP 20094981A JP S58102140 A JPS58102140 A JP S58102140A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
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- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
この発明はガス選択性の為いガス検出器、警報器の検出
回路に関する。
回路に関する。
従来技術とその問題点
金属酸化物半導体は被検ガスＫＩＩ＋触するとその抵抗
値が変化する。これを利用し九ガス検出素子及びガス検
出器等は従来から数多く提案されている。例えば＃Ｉ１
図に示す如き回路が一般に用いられている。この回路で
はガス検出素子（１）と固定抵抗（２）、電源（３）が
直列に接続され、ガス検出素子の抵抗が変化すると前記
固定抵抗の両端の電圧が変化するのを利用してガスの検
出を行う。従ってこの検出器のガス選択性鉱ガス検出素
子の選択性と同一になる。一般に金属酸化物半導体を用
い九ガス検出素子は動作温度、半導体材料、添加物、触
媒によってガス選択性が変化するが、各種還元性ガスに
対しては、大きな選択性を得る事は離しく、従って検出
器自身のガス選択性も充分とは言えなかった。これを改
良し、検出器のガス選択性を向上させるために第２図に
示される如きブリッジ回路が使用される。この場合第２
１１ｉ１に示す如き測定回路が用いられ、検知素子（４
）と参照素子（５）が共通に抵抗変化を起こすガスに対
しては出力が低く、一方の素子のみが応答すると高い出
力が出ることにより前述の検知回路に比べて選択性を向
上させることが出来る。＃Ｉ２図の回路の場合、２つの
検出素子の抵抗変化の差が出力電圧として現れる。
値が変化する。これを利用し九ガス検出素子及びガス検
出器等は従来から数多く提案されている。例えば＃Ｉ１
図に示す如き回路が一般に用いられている。この回路で
はガス検出素子（１）と固定抵抗（２）、電源（３）が
直列に接続され、ガス検出素子の抵抗が変化すると前記
固定抵抗の両端の電圧が変化するのを利用してガスの検
出を行う。従ってこの検出器のガス選択性鉱ガス検出素
子の選択性と同一になる。一般に金属酸化物半導体を用
い九ガス検出素子は動作温度、半導体材料、添加物、触
媒によってガス選択性が変化するが、各種還元性ガスに
対しては、大きな選択性を得る事は離しく、従って検出
器自身のガス選択性も充分とは言えなかった。これを改
良し、検出器のガス選択性を向上させるために第２図に
示される如きブリッジ回路が使用される。この場合第２
１１ｉ１に示す如き測定回路が用いられ、検知素子（４
）と参照素子（５）が共通に抵抗変化を起こすガスに対
しては出力が低く、一方の素子のみが応答すると高い出
力が出ることにより前述の検知回路に比べて選択性を向
上させることが出来る。＃Ｉ２図の回路の場合、２つの
検出素子の抵抗変化の差が出力電圧として現れる。
しかし乍らこの方法も次のような弱点をもつ。一般に酸
化物を用い死生導体の抵抗値変化はガス貴度に対し非直
１的に変化する。−例として第３因Ｋｎ型酸化物半導体
を用い圧検出素子に還元性ガスを接触させた場合のガス
１ａ度と素子抵抗の関係を示す。同図に示しえ如く、ガ
ス論度が小さいときは抵抗変化は急であるがガス濃度が
高くなるにつれ傾きはゆるやかになる。この傾向は２種
類以上の１食ガスについても同様である。１九還元性雑
ガス中に被検ガスを導入した場合、空気中で同一量の被
検ガスを導入し九場合に比べて検出素子の抵抗変化は小
さい。すなわち雰囲気中の還元性雑ガスの濃度が高まる
につれ、素子の一定量被検ガスに対する抵抗変化は小さ
くなる。半導体ガス検知素子はこのようなガス濃度特性
をもつので、単に選択性の異る２個の検知素子を組合せ
九のみでは問題を生ずる。例えば空気雰囲気中の還元性
ガスを検出する場合を考えると、検出素子（４）、参照
素子（５）をプリジッジに組み固み、空気中で固定−抵
抗を調節してブリッジ出力電圧を適当な値（多くの場合
０■）に設定する。このブリッジ出力端子を適当な警報
回路に接続し、一定＊ｔｏ被検ガスを同時に２つの素子
Ｋｍ！触させ、そのときの出力電圧で警報回路が作動す
るように調節する。このような構成をとる検出、警報回
路に雑ガスが接した場合、２つの素子は同様な抵抗変化
を示すのでｍ−には至らないが、雑ガス一度が高い雰囲
気中で被検ガスがｆＪＩ報に値する濃度に遣しても、検
知素子側が前述の如！還元性ガス濃度が高いと抵抗変化
率が小さくなる特性の九め警報を出すに至らない。この
状態で警報を出すには更に多量の被検ガスが接触しなく
てはならず場合によシ大変危険な状態となる。
化物を用い死生導体の抵抗値変化はガス貴度に対し非直
１的に変化する。−例として第３因Ｋｎ型酸化物半導体
を用い圧検出素子に還元性ガスを接触させた場合のガス
１ａ度と素子抵抗の関係を示す。同図に示しえ如く、ガ
ス論度が小さいときは抵抗変化は急であるがガス濃度が
高くなるにつれ傾きはゆるやかになる。この傾向は２種
類以上の１食ガスについても同様である。１九還元性雑
ガス中に被検ガスを導入した場合、空気中で同一量の被
検ガスを導入し九場合に比べて検出素子の抵抗変化は小
さい。すなわち雰囲気中の還元性雑ガスの濃度が高まる
につれ、素子の一定量被検ガスに対する抵抗変化は小さ
くなる。半導体ガス検知素子はこのようなガス濃度特性
をもつので、単に選択性の異る２個の検知素子を組合せ
九のみでは問題を生ずる。例えば空気雰囲気中の還元性
ガスを検出する場合を考えると、検出素子（４）、参照
素子（５）をプリジッジに組み固み、空気中で固定−抵
抗を調節してブリッジ出力電圧を適当な値（多くの場合
０■）に設定する。このブリッジ出力端子を適当な警報
回路に接続し、一定＊ｔｏ被検ガスを同時に２つの素子
Ｋｍ！触させ、そのときの出力電圧で警報回路が作動す
るように調節する。このような構成をとる検出、警報回
路に雑ガスが接した場合、２つの素子は同様な抵抗変化
を示すのでｍ−には至らないが、雑ガス一度が高い雰囲
気中で被検ガスがｆＪＩ報に値する濃度に遣しても、検
知素子側が前述の如！還元性ガス濃度が高いと抵抗変化
率が小さくなる特性の九め警報を出すに至らない。この
状態で警報を出すには更に多量の被検ガスが接触しなく
てはならず場合によシ大変危険な状態となる。
壕九逆にはじめ被検ガスが規定濃度以上存在し、警報を
発している状態に雑ガスが導入されると、参ｗＩＡ素子
も抵抗変化を起こすため、ブリッジ出力が低下し、被検
ガスが規定以上存在するにもかかわらず警報が停止する
といった難点がある。
発している状態に雑ガスが導入されると、参ｗＩＡ素子
も抵抗変化を起こすため、ブリッジ出力が低下し、被検
ガスが規定以上存在するにもかかわらず警報が停止する
といった難点がある。
発明の目的
本発明は上記の事情に鑑み、雑ガス共存下に於ても被検
ガスに接触し九場倉、確実に蕾報し、雑ガスのみでは警
報を発しない信頼性の高いガス検出回路を提供する事を
目的とする。
ガスに接触し九場倉、確実に蕾報し、雑ガスのみでは警
報を発しない信頼性の高いガス検出回路を提供する事を
目的とする。
発明の概要
本発明は被検ガスと雑ガスに対して感度を有する検出素
子と被検ガスには事夾上感度を有せず、雑ガスのみ感度
を有する参照用素子とを用い、第４１１１にプロ、クダ
イヤグラムで示し九如き構成の回路ＫＪＩ合わせて用い
る事を特徴とする。
子と被検ガスには事夾上感度を有せず、雑ガスのみ感度
を有する参照用素子とを用い、第４１１１にプロ、クダ
イヤグラムで示し九如き構成の回路ＫＪＩ合わせて用い
る事を特徴とする。
以下のｉＳ！嘴では簡単の丸め検知素子、参照素子とも
Ｋｆｌｌｌ１１半導体を用いた亀のとし、被検ガス、雑
ガスは主として還元性ガスであるとして行うが、半導体
がｐａｌであっても抵抗変化の方向が異るのみで同様々
堆扱いが可能である。
Ｋｆｌｌｌ１１半導体を用いた亀のとし、被検ガス、雑
ガスは主として還元性ガスであるとして行うが、半導体
がｐａｌであっても抵抗変化の方向が異るのみで同様々
堆扱いが可能である。
壕九蒙化性ガスが対象である場合も同様な龜扱いが可能
である。
である。
本発明では雰囲気中の雑ガスを参照素子（８）で測定し
、その抵抗変化を電圧出力に変換し、警報レベル設定回
路αＩＫ入力し、この警報レベル設定回路ａＯでは後記
する如く入力電圧に応じ九出力を出し、電圧比較回路ａ
υに入れる。この警報レベル設定回路α・の出力電圧が
、警報しきい値となる。
、その抵抗変化を電圧出力に変換し、警報レベル設定回
路αＩＫ入力し、この警報レベル設定回路ａＯでは後記
する如く入力電圧に応じ九出力を出し、電圧比較回路ａ
υに入れる。この警報レベル設定回路α・の出力電圧が
、警報しきい値となる。
電圧比較回路αυは上述の警報しきい値電圧と検知素子
（６）から電圧に変換され九入力を比較し、検知素子（
６）からの信号入力が、前の警報し龜い値電圧を越えた
とき警報同一α通を駆動し警報を出す。
（６）から電圧に変換され九入力を比較し、検知素子（
６）からの信号入力が、前の警報し龜い値電圧を越えた
とき警報同一α通を駆動し警報を出す。
なお第４図中（７） （９）は抵抗−電圧変換回路を示
す。
す。
この場合検知素子（６）も参照素子（９）も細ガスのみ
には同様に応動して抵抗ｆ化するので第１図の如き回路
で測定すると１ｓ５図の一１１ｍの如き特性となる。こ
のような素子に一定量の被検ガスを導入すると検知素子
は曲線すの如き特性を示す。従って画−ａと＊＊ｂの差
の電圧が、被検ガスによる信号であるが、同図で見られ
る如く、被検ガス量は一定で４雑ｊスの多少によシー纏
ｌと―纏すとの葺の電圧は大暑〈異る。
には同様に応動して抵抗ｆ化するので第１図の如き回路
で測定すると１ｓ５図の一１１ｍの如き特性となる。こ
のような素子に一定量の被検ガスを導入すると検知素子
は曲線すの如き特性を示す。従って画−ａと＊＊ｂの差
の電圧が、被検ガスによる信号であるが、同図で見られ
る如く、被検ガス量は一定で４雑ｊスの多少によシー纏
ｌと―纏すとの葺の電圧は大暑〈異る。
従来例では雑ガス濃度０のときに被検ガスのある出力値
Ｃ＜ｅ報しきい値電圧）で警報設定を行う。すなわち参
照素子の出力にＢｅ間に相幽する電圧を単に加えて雑ガ
ス時の設定を行っていたため、−−ｄで示す如く設定値
が曲線１で示す検知素子の出力を上まわってしまう。
Ｃ＜ｅ報しきい値電圧）で警報設定を行う。すなわち参
照素子の出力にＢｅ間に相幽する電圧を単に加えて雑ガ
ス時の設定を行っていたため、−−ｄで示す如く設定値
が曲線１で示す検知素子の出力を上まわってしまう。
これに対し本発明においては測定時における参照素子の
出力に基づき警報レベル設定四路の出力である警報しき
い値電圧を曲線ｅの如く変化させる事により、俸ガス１
１１ＩＩｉｔの変化に起因した誤動作をなくす◆ができ
る。
出力に基づき警報レベル設定四路の出力である警報しき
い値電圧を曲線ｅの如く変化させる事により、俸ガス１
１１ＩＩｉｔの変化に起因した誤動作をなくす◆ができ
る。
次に本発明回路の動作を説明する。
まず１１４１１１のブロックダイヤグラムに於て検知素
子（６）と参ａｇ子（８）はそれぞれ８ｎ０２系半導体
ＫＰｄ触媒を用いた素子、ＺｎＯ系半導体ＫＰｔ触媒を
用いた素子を用い九。
子（６）と参ａｇ子（８）はそれぞれ８ｎ０２系半導体
ＫＰｄ触媒を用いた素子、ＺｎＯ系半導体ＫＰｔ触媒を
用いた素子を用い九。
オ九抵拭電圧変換回路（７）、 （９）ｉｆ検出素子（
６）と参畷素子（３）に各々直列Ｋ １００ＫΩの固定
抵抗を接続し、各々そＯ両端６ｃｉｏｖの直流電圧を印
加する１ｓ１図の如き回路構成とし、この固定抵抗内端
の電圧をそれぞれ検出素子（６）、参照素子（８）の電
圧出力とするＯ この参照素子（８）の出力を＃１４図のαＱの警報レベ
ル設定回路に入力し、縞５図曲−・の如き警報設定レベ
ルを得る丸め警報レベル設定回路は参照素子の出力電圧
に応じて警報レベル設定回路の利得を変化させる機能と
出力電圧の零点を移動させる機能とが必要で、通常の演
算増巾器と基準電圧発生回路を用いて構成した。つまｐ
警報レベル設定回路においては、参照素子からの出力（
ｍガス崇度−電圧）を予じめ設定された関数により雑ガ
スと被検ガスとの混合ガスにおける出力に変換するとい
うものである。すなわち、検出素子を警報を出すべ１濃
度の被検ガス中に設置し、これに徐々に雑ガスを導入し
て、第１Ｆｇの如き回路を用いて絡５図の１に示した如
き曲線を得る。
６）と参畷素子（３）に各々直列Ｋ １００ＫΩの固定
抵抗を接続し、各々そＯ両端６ｃｉｏｖの直流電圧を印
加する１ｓ１図の如き回路構成とし、この固定抵抗内端
の電圧をそれぞれ検出素子（６）、参照素子（８）の電
圧出力とするＯ この参照素子（８）の出力を＃１４図のαＱの警報レベ
ル設定回路に入力し、縞５図曲−・の如き警報設定レベ
ルを得る丸め警報レベル設定回路は参照素子の出力電圧
に応じて警報レベル設定回路の利得を変化させる機能と
出力電圧の零点を移動させる機能とが必要で、通常の演
算増巾器と基準電圧発生回路を用いて構成した。つまｐ
警報レベル設定回路においては、参照素子からの出力（
ｍガス崇度−電圧）を予じめ設定された関数により雑ガ
スと被検ガスとの混合ガスにおける出力に変換するとい
うものである。すなわち、検出素子を警報を出すべ１濃
度の被検ガス中に設置し、これに徐々に雑ガスを導入し
て、第１Ｆｇの如き回路を用いて絡５図の１に示した如
き曲線を得る。
次Ｋｌｉ定槽中の参照素子を籐４図の９．１０ Ｋ接続
し、徐々に雑ガスのみを導入して第す図のｂの如き曲線
を得る。このとき各雑ガス濃度において、亀４図１０の
可変抵抗などを調節して１０の増巾器のその雑ガスレベ
ルに於ける利得を調整し、その雑ガスａｍ近傍に於てｌ
Ｏの出力勾配が同じ雑ガス濃度時のｊＩｓ図ａの接続の
勾配に等しくなるべく設定し、さらに忙の雑ガス濃度に
おける１０の出力がＪＩｇ５図星の同じ鑵ガスレベルに
おける動作点と一款するべく直流バイアスを加える。
し、徐々に雑ガスのみを導入して第す図のｂの如き曲線
を得る。このとき各雑ガス濃度において、亀４図１０の
可変抵抗などを調節して１０の増巾器のその雑ガスレベ
ルに於ける利得を調整し、その雑ガスａｍ近傍に於てｌ
Ｏの出力勾配が同じ雑ガス濃度時のｊＩｓ図ａの接続の
勾配に等しくなるべく設定し、さらに忙の雑ガス濃度に
おける１０の出力がＪＩｇ５図星の同じ鑵ガスレベルに
おける動作点と一款するべく直流バイアスを加える。
この操作を必要な各雑ガスレベルに於て順次くり返し、
雑ガスのみＫよる第４図１０の出力が第５１＠ｌｓのｍ
−と一叙するべく一整を行う。第４図の髄υは検出素子
（６）からの信号入力と参照素子（８）からの雑ガスレ
ベルによって設定値を変化させ九入力を比較する電圧比
較回路であり、働はブザー、ＬＥＤなどで構成される警
報回路である。
雑ガスのみＫよる第４図１０の出力が第５１＠ｌｓのｍ
−と一叙するべく一整を行う。第４図の髄υは検出素子
（６）からの信号入力と参照素子（８）からの雑ガスレ
ベルによって設定値を変化させ九入力を比較する電圧比
較回路であり、働はブザー、ＬＥＤなどで構成される警
報回路である。
発明の実施例
前記ＪＩ４図のような回路構成をとっ九本発明と従来例
の中から例えば第２図の如きブリッジを用いて構成し九
回路を用い、各雑ガスレベルにおける被検ガスの警報濃
度を調べた。
の中から例えば第２図の如きブリッジを用いて構成し九
回路を用い、各雑ガスレベルにおける被検ガスの警報濃
度を調べた。
雑ガスとしてはアルコールを用い被検ガスとしてはＣＯ
を用い、２つの回路は藺述の二種のセンナを組み込んだ
。なおここでは同一のセンナを本発明の場合と従来例の
回路に用い、回路構成の差を明確にし九。その結果を第
１表に示す。
を用い、２つの回路は藺述の二種のセンナを組み込んだ
。なおここでは同一のセンナを本発明の場合と従来例の
回路に用い、回路構成の差を明確にし九。その結果を第
１表に示す。
測定は壕ず空気中にＣＯガスのみを２００ｐ９ｍ導入し
、この値で警報出す如く、回路を設定し、次に雑ガス下
での警報時のＣＯ濃度を調べた。
、この値で警報出す如く、回路を設定し、次に雑ガス下
での警報時のＣＯ濃度を調べた。
発明の効果
この結果から明らかな如く、本発明は従来例に比してア
ルコール等の雑ガス一度による影響がほとんどない警報
濃度が正確であり、きわめて有用なものといえる。
ルコール等の雑ガス一度による影響がほとんどない警報
濃度が正確であり、きわめて有用なものといえる。
第１図及び第２図は従来のガス検出回路例を示す図
１Ｉ３図はガス濃度に対する検知素子の抵抗変化を示す
画一図 第４＃Ａは本発明に係るガス検出回路のブロックダイヤ
グラム 第５図は本妬明に係るガス検出回路の動作を説―する画
一園 ６・・・検知素子、８・・・参照素子、ｌＯ・・・警報
レベル設定−路、１１・・・電圧比較回踏 代理人 弁履士 層 近 憲 佑 （鑞か１名） 第 １ 図 第３図 第４図 第５図 報ガ又［（ＰＰＭ）
画一図 第４＃Ａは本発明に係るガス検出回路のブロックダイヤ
グラム 第５図は本妬明に係るガス検出回路の動作を説―する画
一園 ６・・・検知素子、８・・・参照素子、ｌＯ・・・警報
レベル設定−路、１１・・・電圧比較回踏 代理人 弁履士 層 近 憲 佑 （鑞か１名） 第 １ 図 第３図 第４図 第５図 報ガ又［（ＰＰＭ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 被検ガス及び雑ガスに対し電気抵抗値が変化する検知素
子と、 被検ガスに対し実質的に電気抵抗値が変化せず、雑ガス
に対し電気抵抗値が変化する参照素子と、前記検知素子
及び参照素子の電気抵抗値をそれぞれ電圧値に変換する
抵抗−電圧変換回路と、前記参照素子からの出力電圧に
より、雑ガス澁度に起因し九被検ｊス一度の変化分をＩ
ＩＩＩＬ九警報しきい値電圧を設定する警報レベル設定
回路と、前記警報レベル設定回路からの出力電圧と、機
知素子からの出力電圧とを比較し警報回路を動作せしめ
る電圧比較回路とを具備した事を特徴とするガス検出回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20094981A JPS58102140A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | ガス検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20094981A JPS58102140A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | ガス検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58102140A true JPS58102140A (ja) | 1983-06-17 |
| JPH0311424B2 JPH0311424B2 (ja) | 1991-02-15 |
Family
ID=16432981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20094981A Granted JPS58102140A (ja) | 1981-12-15 | 1981-12-15 | ガス検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58102140A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730935A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-19 | Matsushita Electric Works Ltd | Alarming device for gas leakage |
| JPS5788356A (en) * | 1980-11-21 | 1982-06-02 | Matsushita Electric Works Ltd | Alarm device for gas leakage |
-
1981
- 1981-12-15 JP JP20094981A patent/JPS58102140A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730935A (en) * | 1980-07-31 | 1982-02-19 | Matsushita Electric Works Ltd | Alarming device for gas leakage |
| JPS5788356A (en) * | 1980-11-21 | 1982-06-02 | Matsushita Electric Works Ltd | Alarm device for gas leakage |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0311424B2 (ja) | 1991-02-15 |
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