JPS59218945A - Detector of gas component and humidity - Google Patents

Detector of gas component and humidity

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JPS59218945A
JPS59218945A JP9233583A JP9233583A JPS59218945A JP S59218945 A JPS59218945 A JP S59218945A JP 9233583 A JP9233583 A JP 9233583A JP 9233583 A JP9233583 A JP 9233583A JP S59218945 A JPS59218945 A JP S59218945A
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humidity
gas
sensor
circuit
detection
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JP9233583A
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Minoru Yamamoto
稔 山元
Tadashi Hattori
正 服部
Shinichi Konakano
信一 向中野
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Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating 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
    • G01N27/121Investigating 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 for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid

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Abstract

PURPOSE:To detect simultaneously humidity in atmosphere and the density of a gas component and to correct the influence of the atmospheric humidity exerting upon the detection of gas density by using only one sensor. CONSTITUTION:A gas component and humidity detecting sensor 1 consists of a gas sensitive/humidity sensitive element 11, heater 12, and a thermistor 13, etc. The gas sensitive/humidity sensitive element 11 is an element changing its resistance value in accordance with the humidity in the atmosphere and the concentration of the gas component and consists of a metallic oxide semiconductor such as SnO2. A sensor output (a) from the element 11 is guided to a reference voltage operation setting circuit 4, a humidity detecting circuit 5 and a gas detecting circuit 6 respectively. The heater 12 and the thermistor 13 are connected to a heater control circuit 2 respectively and the circuit 2 controls the temperature of the sensor 1 so that time interval between the detection of humidity and the detection of gas is alternately switched. Consequently, the humidity in the atmosphere and the density of the gas component can be simultaneously detected and the influence of the atmospheric humidity exerting upon the detection of the gas density can be corrected.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は雰囲気中のガス成分および湿度の検出装置に関
する。本発明による検出装置は1例えば自動車車室内に
おいて喫煙により発生させられる有害ガス成分の検出を
行う場合などに用いられる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an apparatus for detecting gas components and humidity in an atmosphere. The detection device according to the present invention is used, for example, when detecting harmful gas components generated by smoking in the interior of an automobile.

〔従来技術〕[Prior art]

一般に金属酸化物半導体によるセンサは、雰囲気に接す
ると該雰囲気中の湿度およびガス成分濃度に感応してそ
の電気的伝導性すなわち抵抗値が変化する性質を有して
おり、該センサの温度音度えることによジ雰囲気中の湿
度、あるいは目的成分のガス濃度を選択的に検出するこ
とができる。
In general, sensors made of metal oxide semiconductors have the property that when they come into contact with the atmosphere, their electrical conductivity, that is, their resistance value changes in response to the humidity and gas component concentration in the atmosphere, and the sensor's temperature and sound The humidity in the atmosphere or the gas concentration of the target component can be selectively detected.

この↓うなセンサは、ガス1灸出時におけるセンサ温度
(例えば150℃〜400℃)においても雰囲気中の湿
度の影響を受けてその抵抗値が変化してし壕うので、ガ
ス濃度のみを正確VC@出するためにはこの湿度の影響
全補正しなければならない。この補正を行うためには、
湿度センサとガスセンサとを別別に設けて、湿度センサ
出力によりガスセンサ出力における湿度の影響を補正す
れば良いのであるが、これではセンサの製作工程が多く
なり、またセンサの組付は等が複雑とfr、ジ、コスト
も高くなるという問題点がある。
This ↓ Una sensor is sensitive to the humidity in the atmosphere and its resistance value changes even at the sensor temperature (for example, 150°C to 400°C) when a single moxibustion gas is discharged, so only the gas concentration can be accurately measured. In order to output VC@, all effects of humidity must be corrected. To make this correction,
It would be possible to provide a humidity sensor and a gas sensor separately and use the humidity sensor output to correct the influence of humidity on the gas sensor output, but this would require many sensor manufacturing steps and would complicate sensor assembly. There is a problem that the cost also increases.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、1つのセンサ全
用いて雰囲気中の湿度とガス成分の濃度とを同時に検出
するとともに、該雰囲気湿度がガス濃度検出に及ぼす悪
影響を補正できる。ガス成分および湿度の検出装置?得
ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to simultaneously detect the humidity in an atmosphere and the concentration of a gas component using all of one sensor, and to correct the adverse effects of the atmospheric humidity on gas concentration detection. Gas component and humidity detection device? It's about getting.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

本発明においては、金属酸化物半導体からなるセンサが
設けられ、該センサに取り付けられたヒータがヒータ制
御回路により制御され、該センサの温度が所定の時間間
隔で湿度測定温にと少くとも1段階のガス測定温度とに
切り替えられることによりガスa度と雰囲気湿度とが1
個のセンサで検出され、該センサの湿度検出時の出力に
よりガス検出時の比較基準レベルが演算設定され、それ
により雰囲気湿度の影響が補正されたガス濃度が検出さ
れるようにされたガス成分および湿度の検出装置が提供
される。
In the present invention, a sensor made of a metal oxide semiconductor is provided, a heater attached to the sensor is controlled by a heater control circuit, and the temperature of the sensor is adjusted to the humidity measurement temperature by at least one step at predetermined time intervals. By switching to the gas measurement temperature of
A gas component detected by a sensor, and a reference level for comparison at the time of gas detection is calculated and set based on the output of the sensor at the time of humidity detection, so that a gas concentration corrected for the influence of atmospheric humidity is detected. and a humidity detection device.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例の検出装置を示すブロック図
であり、この装置j11は自動車車室内の雰囲気の湿度
およびCO等のガス濃度を検出し、これらが所定値以上
になったときに該雰囲気の湿度調整またはガス浄化処理
を行わせるためのものである。第1図において、1は感
ガス・感湿素子11、ヒータ12.サーミスタ13等か
らなるガス成分および湿度検出用のセンサである。感ガ
ス・感湿素子11は雰囲気中の湿度とガス成分濃度に感
応してその抵抗値が変わる素子で、 5no2等の金属
酸化物半導体からなる。この感ガス・感湿素子11から
のセンサ出力(a)は、基準電圧演算設定回路4.湿度
検出回路5.およびガス検出回路6にそれぞれ導かれる
。ヒータ12およびサーミスタ13はヒータ制御回路2
にそれぞれ接続されており、このヒータ制御回路2は、
センサ1の温度を湿度検出時の温度とガス検出時の温度
とにある時間間隔で交互に切ジ換える制御を行う。この
温度としては例えば湿度検出時にid’30℃、ガス検
出時には対象ガスに対する感度が最も良い@度。
FIG. 1 is a block diagram showing a detection device according to an embodiment of the present invention. This device j11 detects the humidity and concentration of gases such as CO in the atmosphere inside an automobile, and when these become higher than a predetermined value. This is for controlling the humidity of the atmosphere or performing a gas purification process. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a gas/humidity sensing element 11, a heater 12. This is a sensor for detecting gas components and humidity, which includes a thermistor 13 and the like. The gas/humidity sensing element 11 is an element whose resistance value changes in response to the humidity and gas component concentration in the atmosphere, and is made of a metal oxide semiconductor such as 5NO2. The sensor output (a) from this gas/humidity sensing element 11 is output from the reference voltage calculation setting circuit 4. Humidity detection circuit 5. and gas detection circuit 6, respectively. The heater 12 and thermistor 13 are connected to the heater control circuit 2
This heater control circuit 2 is connected to
Control is performed to alternately switch the temperature of the sensor 1 between the temperature at the time of humidity detection and the temperature at the time of gas detection at certain time intervals. This temperature is, for example, id'30 degrees Celsius when detecting humidity, and @degrees which has the best sensitivity to the target gas when detecting gas.

例えばCOガスについて200℃が選ばれる。ヒータ制
御回路2はまた検出タイミング演算回路3に接続されて
おり、この検出タイミング演算回路3は、センサ1の温
度が湿度検出時であること奮示すタイミング出力(C)
とガス検出時であることを示すタイミング出力(d)と
全発生し、タイミング出力(c) k基準電圧設定演算
回路4および湿度検出回路5に、タイミング出力(d)
 ffiガス検出回路6にそれぞれ送る。
For example, 200° C. is chosen for CO gas. The heater control circuit 2 is also connected to a detection timing calculation circuit 3, which outputs a timing output (C) indicating that the temperature of the sensor 1 is at the time of humidity detection.
and timing output (d) indicating that gas is being detected.
The signals are sent to the ffi gas detection circuit 6, respectively.

湿度検出回路5においては、感ガス・感湿素子11から
のセンサ出力(a)は2分岐されて、それぞれアナログ
比較回路51.52の各一方の入力端子に導かれる。ア
ナログ比較回路51の他方の入力端子には下限湿度設定
用の基準電H−設定回路53が接続され、アナログ比較
回路52の他力の入力端子には上限湿度設定用の基準電
圧設定回路54が接続される。このアナログ比較回路5
1゜52の各出力はそれぞれアンド回路55.56の一
方の入力端子に尋かれ、該アンド回路55+56の各他
方の入力端子には前記のタイミング出力(c)がそれぞ
れ導かれる。さらに該アンド回路55゜56の各出力は
それぞれ湿度制御用のアクチーエータ7に導かれる。こ
のアクチュエータ7としては1例えばエアーコンディシ
ョナー、加湿器等がある。
In the humidity detection circuit 5, the sensor output (a) from the gas/humidity sensing element 11 is branched into two branches, each of which is guided to one input terminal of an analog comparison circuit 51, 52. A reference voltage H setting circuit 53 for setting the lower limit humidity is connected to the other input terminal of the analog comparison circuit 51, and a reference voltage setting circuit 54 for setting the upper limit humidity is connected to the other input terminal of the analog comparison circuit 52. Connected. This analog comparison circuit 5
Each of the outputs of 1°52 is sent to one input terminal of AND circuits 55 and 56, and the timing output (c) is led to the other input terminal of AND circuits 55+56, respectively. Furthermore, each output of the AND circuits 55 and 56 is led to an actuator 7 for humidity control. Examples of the actuator 7 include an air conditioner, a humidifier, and the like.

基準電圧演算設定回路4においては、感ガス・感湿素子
11からのセンサ出力(a)はサンプルホールド回路4
1に導かれる。このサンプルホールド回路41には検出
タイミング演算回路3がらのタイミング出力(c)がホ
ールドタイミング用の信号として導かれ、該サンプルホ
ールド回路41の出力は演詩ニ回路42に尋かれる。該
演算回路42の出力は比較基準レベル出力(f)として
ガス検出回路6に送出される。
In the reference voltage calculation setting circuit 4, the sensor output (a) from the gas/humidity sensing element 11 is sent to the sample hold circuit 4.
I am guided by 1. The timing output (c) from the detection timing calculation circuit 3 is guided to this sample and hold circuit 41 as a hold timing signal, and the output of this sample and hold circuit 41 is sent to a rendition circuit 42. The output of the arithmetic circuit 42 is sent to the gas detection circuit 6 as a comparison reference level output (f).

ガス検出回路6においては、アナログ比較回路61の一
方の入力端子にセンサ出力(a)が導かれ。
In the gas detection circuit 6, the sensor output (a) is led to one input terminal of an analog comparison circuit 61.

他方の入力端子に基準′「(L圧演算設定回路4からの
比較基準レベル出力(f)が導かれる。このアナログ比
較回路61の出力はアンド回路62の一方の入力端子に
導かれ、該アンド回路62の他方の入力端子には検出タ
イミング演算回路3からのタイミング出力(d)が導か
詐る。さらにアンド回路62の出力はガス浄化用のアク
チュエータ8に導かれる。このアクチュエータ8として
は1例えばガス清浄器、ガス排出ブロア等がある。
The comparison reference level output (f) from the L pressure calculation setting circuit 4 is led to the other input terminal.The output of this analog comparison circuit 61 is led to one input terminal of the AND circuit 62, and the The timing output (d) from the detection timing calculation circuit 3 is led to the other input terminal of the circuit 62. Furthermore, the output of the AND circuit 62 is led to the actuator 8 for gas purification. There are gas purifiers, gas exhaust blowers, etc.

第2図、第3図、第4図は第1図中のセンサ1の具体的
な構成を示す図であり、第2図は該センサ1の平面図、
第3図は側面図、第4図は裏面図である。このセンサ1
は、アルミナ等の絶縁性セラミックセンサ基板14の表
面に金、白金、アルミ等の電極15a、15b、15c
k、また裏面に同様の電極15d、15gを設け、この
電極15aと15bの間には5n02を主体とした金城
酸化′吻半導体からなる感ガス・感湿素子11を、電極
15bと15cの間にはセンサ基板温度検出用のサーミ
スタ13全、−極15dと15eの間にはRuO2,P
TO,カーボン等のセンサ加熱用のヒータ12をそれぞ
れ設け′fc構成であり、これらの各部材はスクリーン
印刷やスパッタ、蒸着等にJ:り製作される。また、各
電極15aないし15eからはアルミボンディング等に
より接続されたリード線16aないし16eがそれぞれ
引き出される。
2, 3, and 4 are diagrams showing the specific configuration of the sensor 1 in FIG. 1, and FIG. 2 is a plan view of the sensor 1,
FIG. 3 is a side view, and FIG. 4 is a back view. This sensor 1
Electrodes 15a, 15b, 15c made of gold, platinum, aluminum, etc. are formed on the surface of an insulating ceramic sensor substrate 14 made of alumina, etc.
Also, similar electrodes 15d and 15g are provided on the back surface, and between these electrodes 15a and 15b is a gas/moisture sensing element 11 made of a Kinjo oxide semiconductor mainly composed of 5N02, and between electrodes 15b and 15c. All the thermistors 13 are used to detect the temperature of the sensor board, and RuO2 and P are placed between the negative poles 15d and 15e.
The heaters 12 for heating sensors such as TO and carbon are respectively provided in a 'fc' configuration, and each of these members is manufactured by screen printing, sputtering, vapor deposition, etc. Further, lead wires 16a to 16e connected by aluminum bonding or the like are drawn out from each electrode 15a to 15e, respectively.

第5図は第1図中のヒータ制御回路2の詳細な回路図で
ある。同図において、21は発振回路であり、その出力
はカウンタ22に入力され、さらに該カウンタ22のカ
ウンタ出力(e)はアナログスイッチ230制御入力端
子に導かれる。アナログスイッチ2302つの固定接片
には高電圧Vhと低電圧V℃とがそれぞれ導かれており
、その可動接片はシリース抵抗24.お工びセ/す1の
サーミスタ13を介して接地される。この可動接片はカ
ウンタ出力(e)に応じて2つの固定接点に交互に切り
替わる。サーミスタ13の1端は演算増幅器25の非反
転入力端子に接続され、この演算増幅器25の出力は、
そのエミッタ回路に1端が接続されたセンサ1中のヒー
タ12に動作電流を供給するためのノ(ワートランジス
タ26のベースに導かれる。ヒータ12の他端はヒータ
電流制御用抵抗27を介して接地されるとともに、演算
増幅器25の反転入力端子に接続される。
FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the heater control circuit 2 in FIG. 1. In the figure, 21 is an oscillation circuit, the output of which is input to a counter 22, and the counter output (e) of the counter 22 is led to an analog switch 230 control input terminal. A high voltage Vh and a low voltage V°C are respectively guided to two fixed contact pieces of the analog switch 230, and the movable contact pieces are connected to a series resistor 24. It is grounded via the thermistor 13 of the work center 1. This movable contact piece is alternately switched to two fixed contacts according to the counter output (e). One end of the thermistor 13 is connected to the non-inverting input terminal of an operational amplifier 25, and the output of this operational amplifier 25 is
A current is supplied to the base of a power transistor 26 for supplying an operating current to the heater 12 in the sensor 1, one end of which is connected to the emitter circuit. It is grounded and connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 25.

このヒータ制御回路2は、第6図に示すようなセンサ加
熱パターンでセンサ1を加熱する回路でおり、その動作
は、サーミスタ13によりセンサ1の温度全検出し、そ
の検出出力によジノくワートランジスタ26を制御して
ヒータ12に流し71 ml流を調整して該センサ1の
温度を一定とするものである。そして、カウンタ22か
らのカウンタ出力(e)によってアナログスイッチ23
の可動接片がVA側に接続されるかVh側に接続される
カムによp、センサ1の平衡温度を湿度検出時の温度(
例えば20℃〜30℃)とガス検出時の温度(例えば2
00℃〜300℃)とに切り替える。
This heater control circuit 2 is a circuit that heats the sensor 1 using a sensor heating pattern as shown in FIG. The temperature of the sensor 1 is kept constant by controlling the transistor 26 to adjust the flow of 71 ml to the heater 12. Then, the counter output (e) from the counter 22 causes the analog switch 23 to
The movable contact piece is connected to the VA side or the cam connected to the Vh side, and the equilibrium temperature of sensor 1 is determined by the temperature at the time of humidity detection (
For example, 20°C to 30°C) and the temperature at the time of gas detection (for example, 20°C to 30°C).
00°C to 300°C).

第7図は第1図中の検出タイミング演算回路3の詳細な
回路図である。同図において、第2図に示したカウンタ
22からのカウンタ出力(e)の一部はこの検出タイミ
ング演算回路3にも入力されて2分岐され、一方は直接
に積分回路31に、他方はインバータ34を介して積分
回路35に入力される。積分回路31の出力はバッファ
32を介してワンショット・マルチバイブレータ33に
入力され、このワンショット・マルチバイブレーク33
から湿度検出タイミングを示すタイミング出力(C)と
して出力される。同様に、積分回路35ノ出カババツフ
ア36.ワンショット・マルチノ(イブレータ37を介
してガス検出タイミングを示すタイミング出力(d)と
して出力される。
FIG. 7 is a detailed circuit diagram of the detection timing calculation circuit 3 in FIG. 1. In the same figure, a part of the counter output (e) from the counter 22 shown in FIG. The signal is input to the integrating circuit 35 via 34. The output of the integrating circuit 31 is input to the one-shot multivibrator 33 via the buffer 32, and this one-shot multivibrator 33
It is output as a timing output (C) indicating the humidity detection timing. Similarly, the output cover buffer 36 of the integrating circuit 35. It is output as a timing output (d) indicating the gas detection timing via the one-shot Martino (ibrator 37).

次に、上記のようにして構成された本実施例装置の動作
を説明する。
Next, the operation of the apparatus of this embodiment configured as described above will be explained.

まず、ヒータ12によるセンサ1の温度制御動作につい
て説明すると、センサ1の温度が第6図のような加熱パ
ターンとなるように、ヒータ制御回路2のカウンタ22
によりアナログスイッチ23を交互に切り替えるように
制御し、これによりサーミスタ13に印加する電圧を切
り替える。
First, to explain the temperature control operation of the sensor 1 by the heater 12, the counter 22 of the heater control circuit 2
The analog switch 23 is controlled to be switched alternately, thereby switching the voltage applied to the thermistor 13.

このサーミスタ13の端子電圧を演算増幅器25を介し
てパワートランジスタ26のペースに与え−(gパワー
トランジスタ26にエフヒータ12に流れる電流全制御
し、センサ1の温度が湿度検出時もしくはガス検出時の
一定温度となるように制御する。温度加熱パターンの時
間間隔は発振回路21とカウンタ22の出力ビットとに
より決められるが、センサ温度の追従を考えると、少な
くとも20秒程贋が必要である。
The terminal voltage of this thermistor 13 is applied to the pace of the power transistor 26 via the operational amplifier 25. The time interval of the temperature heating pattern is determined by the oscillation circuit 21 and the output bit of the counter 22, but in consideration of tracking the sensor temperature, at least 20 seconds of counterfeiting is required.

次に、検出タイミング演算回路3での動作を第8図の各
部信号波形図を用すて説明する。アナログスイッチ23
をコントロールするカウンタ22のカウンタ出力(e)
は、センサ1の温度情報として検出タイミング演算回路
3Vcも入力し、ここで処理される。このカウンタ出力
(e)は矩形波状の出力であり、これは2分岐されて、
一方は積分回路31に、他方はインバータ34を介して
積分回路35に入力される。この積分回路31.35は
入力された信号を積分することで一定時間遅らせる遅延
回路を形成するものである。このような遅延回路は、セ
ンナ温度変更時にはヒータ制御回路2のヒータ制御出力
(b)に対してセンサ出力(a)がすぐには安定しない
ために必要なものであり。
Next, the operation of the detection timing calculation circuit 3 will be explained using the signal waveform diagram of each part shown in FIG. analog switch 23
Counter output (e) of counter 22 that controls
is also input to the detection timing calculation circuit 3Vc as temperature information of the sensor 1, and is processed there. This counter output (e) is a rectangular waveform output, which is branched into two,
One is input to the integrating circuit 31 and the other is input to the integrating circuit 35 via the inverter 34. The integrating circuits 31 and 35 form a delay circuit that delays the input signal by a certain period of time by integrating the input signal. Such a delay circuit is necessary because the sensor output (a) is not immediately stable with respect to the heater control output (b) of the heater control circuit 2 when the senna temperature is changed.

第8図に示すように、ガス検出時および湿度検出時にお
いてセンサ出力(a)が安定する位置でタイミング検出
を行わせるためのものである。次に。
As shown in FIG. 8, timing detection is performed at a position where the sensor output (a) is stable during gas detection and humidity detection. next.

積分回路31.35の出力をそれぞれバッファ32.3
6に介することによりその波形を矩形波にもどし、さら
にワンショット・マルチバイブレータ33.37で検出
時間幅を決めて、湿度検出タイミングを決めるタイミン
ク出力(c)とガス検出タイミンク出力めるタイミング
出力(d)とを出力する。
The outputs of the integrator circuits 31 and 35 are sent to buffers 32 and 3, respectively.
6, the waveform is returned to a rectangular wave, and the one-shot multivibrator 33.37 determines the detection time width, and outputs a timing output (c) that determines the humidity detection timing and a timing output (c) that determines the gas detection timing output. d) output.

次に、センサ出力(a)の処理動作について説明する。Next, the processing operation of the sensor output (a) will be explained.

まず、ガス検出動作においては、湿度検出用のタイミン
グ出力(c)が検出タイミング演算回路3から基準電圧
演算設定回路4に人力される。この基準電圧演算設定回
路4はセンサ1にJ:クガス検出を行うときにその直前
の湿度を検出し、その湿度がガス濃度検出に与える影響
を補正するためのものであり、第9図のフローチャート
に示すような動作を行う。すなわち、センサ出力(a)
 ’にタイミンク出力(c)のタイミングで、サンプル
ホールド回路41によりサンプリングし、演算回路42
によ、!7該サンプルホールド回路41でザンプルした
センサ出力(a)の値から雰囲気の湿度を割り出す。さ
らに、この割り出した湿度に基づいて雰囲気中の所定の
ガス濃度(例えばCOガスが50ppm)に対する該湿
度の影響ケ演算し、該ガス濃度についての湿度補正のさ
れた比較基準電圧レベル(f)を演算して出力する。こ
れを図を用いてさらに詳しく説明すると、第10図はセ
ンサ出力(a)の雰囲気湿度依存性を示す1例の特性図
であり、i黄Mは湿度、縦軸はセンサ出力(a)である
。図中の■はセンサ温度20℃でのセンサ出力湿度依存
性を示し、■はセンサ温度200℃での、ガスが存在し
ない場合のセンサ出力湿度依存性であり、■はセンサ温
度200℃での、COガスが50ppm存在する場合の
センサ出力の湿度依存性を示す。ガス濃度検出vr−際
しての湿度の影響の補正は、湿度検出時のセンサ出力(
a)により雰囲気中の湿匠ヲ■のグンフにより求め1次
に■のクランを用いてガス濃度50 ppmについての
、該湿度でのセンサ出力を求めることにより行い、この
求めた出力全比較基準電圧レベル(f)として比較回路
61に出力する。
First, in the gas detection operation, a timing output (c) for humidity detection is manually inputted from the detection timing calculation circuit 3 to the reference voltage calculation setting circuit 4. This reference voltage calculation setting circuit 4 is for detecting the humidity immediately before gas detection is performed on the sensor 1, and for correcting the influence of the humidity on gas concentration detection, as shown in the flowchart of FIG. Perform the actions shown in . That is, the sensor output (a)
' at the timing of the timing output (c), the sample and hold circuit 41 samples it, and the arithmetic circuit 42
Yo! 7 Determine the humidity of the atmosphere from the value of the sensor output (a) sampled by the sample hold circuit 41. Furthermore, based on the determined humidity, the influence of the humidity on a predetermined gas concentration in the atmosphere (for example, 50 ppm of CO gas) is calculated, and the humidity-corrected comparison reference voltage level (f) for the gas concentration is calculated. Calculate and output. To explain this in more detail using figures, Fig. 10 is an example characteristic diagram showing the dependence of sensor output (a) on atmospheric humidity, where i yellow M is humidity and the vertical axis is sensor output (a). be. In the figure, ■ indicates the sensor output humidity dependence at a sensor temperature of 20°C, ■ indicates the sensor output humidity dependence at a sensor temperature of 200°C in the absence of gas, and ■ indicates the sensor output humidity dependence at a sensor temperature of 200°C. , shows the humidity dependence of the sensor output when 50 ppm of CO gas is present. To correct the influence of humidity during gas concentration detection vr, the sensor output at the time of humidity detection (
A) is obtained by using the gunf of the wet craftsman in the atmosphere, and the sensor output at the gas concentration of 50 ppm is determined using the Clan, and the reference voltage for all comparisons is It is output to the comparator circuit 61 as level (f).

比較回路61はセ/す出力(a)と比較基準電圧レベル
(f)と全比較し、その比較結果をアンド回路62に与
える。アンド回路62はクイミンク出力(d)によりセ
ンサ1のガス検出タイミングに同期して該比較結果全ガ
ス浄化用アクチュエータ8に出力する。したがって、セ
ンサ出力(a)が基準電圧レベル(f)よりも太さいと
、アンド回路62の出力はハイレベルとなり、センサ1
により検出されたガス濃度が所定の基準値より高くなっ
たことが検知され、必要なガス浄化動作がアクチーエー
タ8によりなされる。
Comparison circuit 61 completely compares the output (a) with comparison reference voltage level (f), and provides the comparison result to AND circuit 62. The AND circuit 62 outputs the comparison result to the total gas purification actuator 8 in synchronization with the gas detection timing of the sensor 1 using the Quiminck output (d). Therefore, when the sensor output (a) is thicker than the reference voltage level (f), the output of the AND circuit 62 becomes high level, and the sensor 1
It is detected that the detected gas concentration has become higher than a predetermined reference value, and the actuator 8 performs the necessary gas purification operation.

次に、湿度検出動作について述べると、センサ1からの
センサ出力(a)fl、アナログ比較回路51.52に
それぞれ入力される。アナログ比較回路51ではこのセ
/す出力(、)と、基準電圧設定回路53からの例えば
50チの下限湿度に対応する下限基準電圧とを比較し、
アナログ比較回路52では該センサ出力(、)と、基準
電圧設定回路54からの例えば60%の上限湿度に対応
する上限基準電圧とを比較する。これら各アナログ比較
回路51.52の比較結果出力はそれぞれアンド回路5
5.56に送られ、さらに、湿度検出用のタイミング出
力(c)に同期して各アンド回路55゜56から湿度制
御用のアクチュエータ7に送られる。アクチュエータ7
は、これらの入力した信号に基づいて、雰囲気の相対湿
度が50チないし60%の範囲内に保たれるように制御
全行う。
Next, referring to the humidity detection operation, the sensor output (a) fl from the sensor 1 is input to the analog comparison circuits 51 and 52, respectively. The analog comparison circuit 51 compares this output (,) with the lower limit reference voltage corresponding to the lower limit humidity of, for example, 50 inches from the reference voltage setting circuit 53.
The analog comparison circuit 52 compares the sensor output (,) with the upper limit reference voltage from the reference voltage setting circuit 54, which corresponds to the upper limit humidity of, for example, 60%. The comparison result output of each of these analog comparison circuits 51 and 52 is outputted to an AND circuit 5.
Further, in synchronization with the timing output (c) for humidity detection, it is sent from each AND circuit 55 and 56 to the actuator 7 for humidity control. Actuator 7
Based on these input signals, all controls are carried out so that the relative humidity of the atmosphere is maintained within a range of 50% to 60%.

本発明の実施にあたっては、前述の実施例のは′かに種
々の変形形態が可能である。例えば1本実施例では感ガ
ス・感湿素子として5no2を主体とした金属酸化物半
導体を用いたが、これに限らず。
Many variations of the embodiments described above are possible in carrying out the invention. For example, in this embodiment, a metal oxide semiconductor mainly composed of 5no2 was used as the gas/humidity sensitive element, but the present invention is not limited to this.

例えばMPOr 20a + Fe0r 20a + 
Ni Cr z 04 *Mn0r204 HoUar
204 g C60r204 + Zn c、、 04
 ror203  等を主体としたものを用いることが
できる。
For example, MPOr 20a + Fe0r 20a +
Ni Cr z 04 *Mn0r204 HoUar
204 g C60r204 + Zn c,, 04
It is possible to use one mainly based on ror203 or the like.

また、前述の実施例ではセンサ1の加熱パターンとして
湿度検出温度とガス検出温度の2段形のものを用いたが
、これに限らず1例えば第13図に示すような3段形の
加熱パターンを用いることもできる。これはガス検出時
のセンサ温度を2段階にして各温度で最も感度が良くな
るガス成分を選択的に検出するためであり1図中、0で
は湿度全検出し、0では低い温度で感度が高い00. 
H2等のガス音生に検出し、0では高い温度で感度が高
いプロパン、ブタン等の炭化水素全土に検出する。この
場合にも、湿度の影響は前記実施例と同様に補正してガ
ス検出を行う。
In addition, in the above embodiment, a two-stage heating pattern for the humidity detection temperature and a gas detection temperature was used as the heating pattern for the sensor 1, but the present invention is not limited to this.For example, a three-stage heating pattern as shown in FIG. You can also use This is done in order to selectively detect the gas component that has the best sensitivity at each temperature by setting the sensor temperature at two levels during gas detection. High 00.
It detects gas sounds such as H2, and at 0 it detects all hydrocarbons such as propane and butane, which have high sensitivity at high temperatures. In this case as well, the influence of humidity is corrected and gas detection is performed in the same manner as in the previous embodiment.

さらに、前述の実施例で用いた湿度検出回路5の代わ勺
に、その比較回路全一方のみにして湿度の上限もしくは
下限のみを検出し、アクチュエータ7による制御を行う
ようにした変形例も可能である。
Furthermore, instead of the humidity detection circuit 5 used in the above-mentioned embodiment, it is also possible to make a modification in which only one of the comparison circuits is used to detect only the upper or lower limit of humidity, and control is performed by the actuator 7. be.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上に説明したように1本発明によれば、1つのセンサ
により雰囲気中の湿度とガス濃度とを同時に検出し、し
かも該雰囲気湿度がガス濃度検出に及ぼす悪影響を補正
して精度の高いガス濃度の検出を行えるという効果が得
られる。また、センサは1つで足りるから涛を償の構成
が簡琲になり、小型化、低廉化を図れる。
As explained above, according to the present invention, the humidity and gas concentration in the atmosphere can be detected simultaneously with one sensor, and the negative effect of the atmospheric humidity on the gas concentration detection can be corrected, so that the gas concentration can be detected with high accuracy. This has the advantage of being able to detect. In addition, since only one sensor is required, the structure for compensating for waves becomes simple, making it possible to reduce the size and cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例装置のブロック図、第2図ないし
第4図は第1図装置におけるセンサの構成の一例?示す
図であって、それ−ぞれ平面図、 a面図、裏面図を示
し、第5図は第1図装置におけるヒータ制御回路の詳細
な回筋図、第6図は第5図のヒータ制御回路によるセン
サ加熱パターン金示す図、第7図は第1図装置における
検出タイミング演算回路の回路図、第8図は第7図の検
出タイミング演算回路での検出タイミングを説明する図
、第9図は第1図し置に2ける基LW電圧設定演算回路
の演算流れ図、第10図は第1図装置における雰囲気湿
間依存性を示す因、概11図は加熱パターンが3段形と
なる変形例を示す図である。 1・・・センサ、2 ヒータ制御回路、3・・検出タイ
ミング演算回路、4・・基準電圧濱J(設定回路、5・
・・湿度検出回路、6・・・ガス検出回路、7.8・・
・アクチュエータ、11・・・感ガス・感湿素子、12
・・・ヒータ、13・・サーミスタ、41・・・サンプ
ルホールド回路、42・・・演算回路、51,52.6
1・・・アナログ比較回路、53 + 54・・・J、
1.H準電圧設定回路。 特許出願人 株式会社 日本自動車部品ヤ忽合研究所特許出願代理人 弁理士  青  木     朗 弁理士  西  知  和  之 弁理士 小  林  隆  夫 弁理士  山  口  昭  之 第7図 第10図 あ
FIG. 1 is a block diagram of an apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are examples of the sensor configuration in the apparatus shown in FIG. 1. FIG. 5 is a detailed circuit diagram of the heater control circuit in the device shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a diagram showing the heater control circuit in the device shown in FIG. 7 is a circuit diagram of the detection timing calculation circuit in the device shown in FIG. 1; FIG. 8 is a diagram explaining the detection timing in the detection timing calculation circuit of FIG. 7; FIG. 9 The figure is a calculation flowchart of the basic LW voltage setting calculation circuit in Figure 1 and 2, Figure 10 shows the atmospheric humidity dependence in the apparatus shown in Figure 1, and Figure 11 shows a three-stage heating pattern. It is a figure showing a modification. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Sensor, 2.Heater control circuit, 3..Detection timing calculation circuit, 4..Reference voltage Hama J (setting circuit, 5..
...Humidity detection circuit, 6...Gas detection circuit, 7.8...
・Actuator, 11...Gas/moisture sensing element, 12
... Heater, 13 ... Thermistor, 41 ... Sample hold circuit, 42 ... Arithmetic circuit, 51, 52.6
1...Analog comparison circuit, 53+54...J,
1. H quasi voltage setting circuit. Patent Applicant Co., Ltd. Japan Auto Parts Co., Ltd. Patent Application Representative Patent Attorney Akira Aoki Patent Attorney Kazuyuki Nishi Patent Attorney Takashi Kobayashi Patent Attorney Akira Yamaguchi Figure 7 Figure 10 A

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.1ノ 金属酸化物半導体からなるセンサが設けられ
、該センサに取り付けられたヒータがヒータ制御回路に
よシ制御され、該センナの温U[が所定の時間間隔で湿
度測定温度と少くとも1段階のガス測定温度とに切り替
えられることによりガス濃度と雰囲気湿度とが1個のセ
ンサで検出され、該センサの湿度検出時の出力によりガ
ス検出時の比+1?i基準レベルが演算設定され、それ
により雰囲気湿度の影響が補正されたガス濃度が検出さ
れるようにされた。ガス成分および湿度の検出装置。 (,2: 該センサの温度が切り替えられるガス測定温
度が2段階に選定される特許請求の範囲第(1)項に記
載の装置ri0
1.1. A sensor made of a metal oxide semiconductor is provided, a heater attached to the sensor is controlled by a heater control circuit, and the temperature U of the sensor is at least equal to the humidity measurement temperature at predetermined time intervals. By switching to one stage of gas measurement temperature, gas concentration and atmospheric humidity are detected by one sensor, and the output of this sensor when detecting humidity increases the ratio when detecting gas +1? The i reference level was calculated and set, so that the gas concentration corrected for the influence of atmospheric humidity was detected. Gas component and humidity detection device. (,2: The device ri0 according to claim (1), in which the gas measurement temperature at which the temperature of the sensor is switched is selected in two stages.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6148756A (en) * 1984-08-17 1986-03-10 Mitsubishi Electric Corp Gas detecting device
KR100497991B1 (en) * 2002-07-29 2005-07-01 세주엔지니어링주식회사 Portable gas detector and re-calibration method thereof

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