JPS61201115A - センサ駆動方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 皮１北見 本発明は、パルス電流を利用するセンサの駆動方式に関
し、より詳細、には、ガスセンサ、温度センサ、湿度セ
ンサ又はアルコールセンサ等゛に適用可能なセンサ駆動
方法に関するものである。

立米１権 従来、電池を電源として用いるセンサの駆動方式におい
ては、消費電力を節約する為に、間欠的にパルス状波形
で電力を印加する方法がよく用いられている。この場合
、定常的に電圧を印加している場合に比して、温度や湿
度等の外部環境条件の変動に対して或いは一般的動作の
安定性においてそれ相応の難点を有している。この傾向
は、電力の節約を促進する為に信号のオンとオフのデユ
ーティ比を小さくすればする程、顕著となる。従って、
そのような難点を解消するには、高価な補償用素子を設
ける等の回路面での工夫が必要となリ、センサのコスト
アップにつながる。

ｐ 本発明は′１以上の点に鑑みなされたものであって、小
さい消費電力で信頼度の高い信号を安定して検出可能な
センサ駆動方法を提供することを目的とする。

璽−戒 本発明は、上記の目的を達成させるため、感応物質を電
熱器で所定温度に加熱すると共に前記感応物質に通電し
感応作用に応じた出力信号を検出するセンサ駆動方法に
おいて、通常は前記電熱器及び前記感応物質に所定間隔
で間欠的に通電し、前記出力信号に異常を検出したら前
記電熱器及び前記感応物質に定常電流を通電し所定時間
後に前記出力信号を再検出することを特徴としたもので
ある。

以下、本発明の１実施例に基づき具体的に説明する。第
１図は本発明の１実施例としての駆動方式が実施される
ガス検出装置の構成を示したブロック図である。第１図
において、平行に延在させた一対の検出リード部１ａ、
ｌｂ間にガス感応物質から成る検出部２が架橋状に設け
てセンサＳが形成されている。一対の検出リード部１ａ
、ｌｂの内の一方の検出リード部１ａは検出部２の一方
の電極として機能すると共に検出部２を加熱するヒータ
としても機能する。本例の検出部２は、金属酸化物半導
体のＳｎＯ□から成り熱容量を小さくするため薄膜状に
形成されており、ヒータとしての検出リード部１ａによ
り３５０〜４００℃に加熱されると、ガスに対して吸着
・離脱の作用を行う。従って、雰囲気にガスが存在する
場合はガス分子を吸着してガス感応物質自体の抵抗値を
小さくし、ガスが無くなると離脱させて抵抗値を大きく
する。この抵抗値の異常変化を後述する検出回路より電
流を流して検出し、ガスの存在を知らせる。

ヒータとしての検出リード部１ａの両端は、パルス状及
び定常の双方の電圧を適宜印加可能な電源を備えたヒー
タ駆動回路３に接続されており、これから１通常時は例
えば１．５〜３ｖのパ／Ｉ／Ｘ電圧が、目的ガスを検出
した異常時には同程度のレベルの定常電圧が、夫々検出
リード部１８↓こ加えられ、検出リード部１ａを発熱さ
せる。又、他方の検出リード部１ｂの一端と検出リード
部１ａの一端が同様なパルス状及び定常の双゛方の電圧
を適宜印加可能な電源を備えた検出回路４に接続されて
おり、これから、通常時は例えば１．５〜３Ｖのパルス
電圧が、目的ガスを検出した異常時には同程度のレベル
の定常電圧が、夫々検出部２に加えられその抵抗値変化
による電流変化を電圧変動として検出する構成となって
いる。

而して、上述したヒータ駆動回路３及び検出回路４には
、夫々の回路における電圧の印加タイミングを指示する
タイミング回路５が接続されている。タイミング回路５
は、第２図に示す如く、夫々適数個のインバータ５ａ、
抵抗５ｂ、ダイオード５ｃ及びコンデンサ５ｄを組み合
わせて基本となるパルス信号を発生する基本パルス発生
回路すを形成し、これからヒータ駆動回路３に至る回路
にはＯＲゲート５ｅを介設しである。又、検出′回路５
からＯＲゲート５ｅの他方の入力端に至る回路には第一
モノマルチバイブレータ５ｆが介設されている。この場
合、第一モノマルチバイブレータ５ｆの時定数は定常駆
動と等価な特性が得られる用に設定されている。更に、
検出回路４から後述する警報を発生させる警報部７へ至
る回路には。

第二、第三のモノマルチバイブレータ５ｇ、５ｈが直列
に介設されている。

第１図に戻って、検出回路４から目的ガスの存在を知ら
せる警報部７に至る回路には、ＡＮＤゲート６が介設さ
れ、このゲート６の片方の入力端子は上述したタイミン
グ回路５の第二七ノマルチバイブレータ５ｈに接続され
ている。

次に、上記の如く構成されたガス検出装置において実施
される本発明方法の１実施例としての駆動動作について
、第３図のタイミングチャート図に基づき説明する。尚
、第３図の各信号波形Ｉ〜■は、夫々第２図の回路にお
ける主要箇所■〜■で採取される信号を示している。

目的とするガスが検出部２の雰囲気中に存在しない通常
時においては、電力節約の為、第２図の回路中の基本パ
ルス発生回路す出力部■で得られる規則的なパルス波形
の信号波Ｉに基づき、信号波■で示される如く、所定の
間隔で間欠的に駆動されている。

今、上述の如き駆動状態下において、検出部２の雰囲気
に検出すべき目的ガスが流入したとする。

この時、検出リード１ａにヒータ駆動回路３からパルス
電圧が加えられ、検出部２が３５０〜４００℃に加熱さ
れると、その表面にガス分子が吸着して抵抗値が低下す
る。従って、これに応じて検出信号波形Ｈにその検出信
号αが呪われ、これを受けて第一モノマルチバイブレー
タ５ｆが起動され定常的なオン信号βがＯＲゲート５ｅ
へ供給され、これに応じた定常駆動信号γがヒータ駆動
回路３に出力され、ヒータとしてのリード部１ａが定常
的に駆動される。検出信号αは、第一モノマルチバイブ
レータに送られると同時に第二モノマルチバイブレータ
５ｇにも送られてそれを起動させ、安定した検出信号α
′を得るのに充分な時間間隔ｔをとった後第三モノマル
チバイブレータ５ｈを起動させ、ゲート６への出力信号
δを発生させる。ゲート６では、第三モノマルチバイブ
レータ５ｈからの出力信号δと検出回路４からの安定し
た検出信号α″との論理積をとり、成立した時に初めて
警報部７に警報信号Ｅが出力され、目的ガスの存在を知
らせる警報が発っせられる。

以上の如く、通常時においては間欠的にパルス駆動を行
い、検出信号が現われた異常時には定常駆動に近い駆動
方式に切り換えて動作を充分に安定させた後改めて検出
信号を採取して目的ガスの存否を判断する構成とすれば
、パルス駆動と定常駆動の双方の長所を利用し、電池駆
動によっても信頼度の高い検出性能を長期に亘って安定
して得ることができる。尚、従来のセンサにおいては、
検出部２の熱容量が大きく性能が安定するのに数分から
数十分を要していた為、本例の如き駆動方法を採用する
ことができなかったが、本例の如き架橋構造の薄膜状検
出部２は熱容量が極めて小さく数秒で安定状態となるで
、上述した如き駆動方法を採用することが可能となって
いる。

勉−退一 以上、詳述した如く１本発明によれば１通常時は間欠的
に駆動し、異常を検出した時は定常的な駆動に切り換え
た後正式に再検出することにより、低消費電力で外部環
境の変化等に影響されず信頼性の高い検出性能を長期に
亘って安定して発揮させることができる。尚、本発明は
上記の特定の実施例に限定されるものではなく１本発明
の技術的範囲内において種々の変形が可能であることは
勿論である。例えば、検出対象はガスに限らず、例えば
気相中に浮遊する液体粒子等の如くガス感応物質に吸着
・離脱作用を行う種々の物質の検出に本発明を適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例におけるガス検出装置の構成
を示したブロック図、第２図は本発明の１実施例におけ
るタイミング回路を示した回路図。 第３図は本発明の１実施例における動作を説明するタイ
ミングチャート図である。 （符号の説明） １ａ：　検出リード部 ２：　検出部 ３：　ヒータ駆動回路 ４：　検出回路 ５：　タイミング回路 ６：　ゲート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．感応物質を電熱器で所定温度に加熱すると共に前記
   感応物質に通電し感応作用に応じた出力信号を検出する
   センサ駆動方法において、通常は前記電熱器及び前記感
   応物質に所定間隔で間欠的に通電し、前記出力信号に異
   常を検出したら前記電熱器及び前記感応物質に定常電流
   を通電し所定時間後に前記出力信号を再検出することを
   特徴とするセンサ駆動方法。
2. ２．上記第１項において、前記出力信号は前記感応物質
   への感応対象物の吸着・離脱作用に応じた前記感応物質
   の抵抗値の変化に起因する信号であることを特徴とする
   センサ駆動方法。
3. ３．上記第１項又は第２項において、前記感応対象物は
   気体であることを特徴とするセンサ駆動方法。
4. ４．上記第１項乃至第３項において、前記感応物質は金
   属酸化物半導体であることを特徴とするセンサ駆動方法
   。