JPS61278749A - 電池式ガス検知器 - Google Patents
電池式ガス検知器Info
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- JPS61278749A JPS61278749A JP12087885A JP12087885A JPS61278749A JP S61278749 A JPS61278749 A JP S61278749A JP 12087885 A JP12087885 A JP 12087885A JP 12087885 A JP12087885 A JP 12087885A JP S61278749 A JPS61278749 A JP S61278749A
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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
この発明は、可燃性ガスのガス漏れを接触燃焼方式によ
って検知し、その旨を警報するための、とくに家庭用に
電池で作動するようにした電池式ガス検知器に関する。
って検知し、その旨を警報するための、とくに家庭用に
電池で作動するようにした電池式ガス検知器に関する。
家庭用のガス検知器の対象ガスは、その大部分が都市ガ
スとLPGとである。これらのガスを検知するガスセン
サには種々あるが、接触燃焼方式によるものと半導体を
用いたものとが主流である。 前者の接触燃焼方式は比較的古くから使用されているも
ので、家庭用商品として、安価、取扱の簡単さ、信頼性
、安定性、保守不要などの点で優れている。 この接触燃焼方式のガスセンサは、触媒を塗った白金線
ヒータからなる非常に簡単な構造をもつものである。こ
の素子に一定の電流を流し、適当な温度に予熱する。こ
れに対象ガス、すなわち可燃性ガスが接触すると触媒表
面で燃焼し、燃焼熱を発生する。このため、白金線の温
度が上昇し電気抵抗が増加する。この抵抗変化をブリフ
ジ回路の不平衡電圧として取り出す、この電圧は対象ガ
スの濃度に比例するのでガス検知ができる。 したがって、ガス検知器は、上述したようなセンサの予
熱や電子回路の動作や警報などのために普通IW円内外
電力を消費する。そのため従来、商用電源のコンセント
から配線して使用してきた。 この電源コンセントからの配線は、工事の面倒さもさる
ことながら、配線そのものにより台所ないしは部屋の美
観を損なうという理由で嫌われてきた。また、配線処理
が不完全だったために接続が外れ、肝心の検知器が動作
しなかったというようなことも起こった。これらのこと
は、家庭で使用される商品として軽視できない問題であ
る。 そのため、これまでも電池で動作するガス検知器が企画
されてきたが、つぎのような技術的問題点のため満足で
きる部品の実現が困難であった。 すなわち、■ IW前後の電力を消費するため電池の寿
命が短く、電池交換の頻度が多く保守上の不便さがある
、■ 電池の電圧が使用の初めと終わりとで大幅に変わ
るため、適切な保守なしでは安定した性能が保証されな
い□である。これらのことは家庭で使用する商品にとっ
て致命的な欠点である。
スとLPGとである。これらのガスを検知するガスセン
サには種々あるが、接触燃焼方式によるものと半導体を
用いたものとが主流である。 前者の接触燃焼方式は比較的古くから使用されているも
ので、家庭用商品として、安価、取扱の簡単さ、信頼性
、安定性、保守不要などの点で優れている。 この接触燃焼方式のガスセンサは、触媒を塗った白金線
ヒータからなる非常に簡単な構造をもつものである。こ
の素子に一定の電流を流し、適当な温度に予熱する。こ
れに対象ガス、すなわち可燃性ガスが接触すると触媒表
面で燃焼し、燃焼熱を発生する。このため、白金線の温
度が上昇し電気抵抗が増加する。この抵抗変化をブリフ
ジ回路の不平衡電圧として取り出す、この電圧は対象ガ
スの濃度に比例するのでガス検知ができる。 したがって、ガス検知器は、上述したようなセンサの予
熱や電子回路の動作や警報などのために普通IW円内外
電力を消費する。そのため従来、商用電源のコンセント
から配線して使用してきた。 この電源コンセントからの配線は、工事の面倒さもさる
ことながら、配線そのものにより台所ないしは部屋の美
観を損なうという理由で嫌われてきた。また、配線処理
が不完全だったために接続が外れ、肝心の検知器が動作
しなかったというようなことも起こった。これらのこと
は、家庭で使用される商品として軽視できない問題であ
る。 そのため、これまでも電池で動作するガス検知器が企画
されてきたが、つぎのような技術的問題点のため満足で
きる部品の実現が困難であった。 すなわち、■ IW前後の電力を消費するため電池の寿
命が短く、電池交換の頻度が多く保守上の不便さがある
、■ 電池の電圧が使用の初めと終わりとで大幅に変わ
るため、適切な保守なしでは安定した性能が保証されな
い□である。これらのことは家庭で使用する商品にとっ
て致命的な欠点である。
この発明の目的は、従来から懸案になっていた以上の問
題点を解消し、電力消費が少なくかつ性能の安定した、
とくに電池で動作するガス検知器を提供することにある
。
題点を解消し、電力消費が少なくかつ性能の安定した、
とくに電池で動作するガス検知器を提供することにある
。
上述の目的を達成するための本発明の要点は、つぎのよ
うな構成にしたところにある。 すなわち、まず電池の寿命を伸ばすために、できるだけ
エネルギーを消費しないように工夫する。 そのため、このガス検知器を常時動作させないで間欠的
に動作させる。つまり、ある一定周期T、例えば2〜3
分ごとに短時間ΔT、例えば10秒間だけガスの検知を
させるようにする。もちろん、この周期の選び方につい
ては目的に応じて慎重にしなくてはならない、そしてま
た、上述した検知の時間ΔT中もたえず通電するのでは
なく、間欠通電させる。さらに、検知期間ΔTを2つの
部分に分ける。つまり、第1の部分は検知素子を予熱す
るもの(予熱期間ΔTp)であり、第2の部分は実際に
測定し、設定値と比較して必要に応じてガス検知信号を
出力するもの(測定期間ΔT4)である、この第1の部
分は間欠通電で目的を達成することができる。そして、
第2部分は比較的短時間ではあるが、連続通電にする必
要がある。 つぎに、電池の電圧が使用期間中に大幅に低下すること
による、検出精度にたいする悪影響を除去するためには
、ある周期で、例えば1〜2時間ごとに電池電圧を測定
し、その値に応じて検知素子の予熱通電の仕方を変える
。すなわち、間欠通電のON時間を調整するようにする
わけである。 以上述べたような間欠検知や間欠通電の微妙な調整は、
すべてマイクロコンピュータによりおこなわせる、つま
り、マイコン制御によりおこなう。
うな構成にしたところにある。 すなわち、まず電池の寿命を伸ばすために、できるだけ
エネルギーを消費しないように工夫する。 そのため、このガス検知器を常時動作させないで間欠的
に動作させる。つまり、ある一定周期T、例えば2〜3
分ごとに短時間ΔT、例えば10秒間だけガスの検知を
させるようにする。もちろん、この周期の選び方につい
ては目的に応じて慎重にしなくてはならない、そしてま
た、上述した検知の時間ΔT中もたえず通電するのでは
なく、間欠通電させる。さらに、検知期間ΔTを2つの
部分に分ける。つまり、第1の部分は検知素子を予熱す
るもの(予熱期間ΔTp)であり、第2の部分は実際に
測定し、設定値と比較して必要に応じてガス検知信号を
出力するもの(測定期間ΔT4)である、この第1の部
分は間欠通電で目的を達成することができる。そして、
第2部分は比較的短時間ではあるが、連続通電にする必
要がある。 つぎに、電池の電圧が使用期間中に大幅に低下すること
による、検出精度にたいする悪影響を除去するためには
、ある周期で、例えば1〜2時間ごとに電池電圧を測定
し、その値に応じて検知素子の予熱通電の仕方を変える
。すなわち、間欠通電のON時間を調整するようにする
わけである。 以上述べたような間欠検知や間欠通電の微妙な調整は、
すべてマイクロコンピュータによりおこなわせる、つま
り、マイコン制御によりおこなう。
この発明の基本構成を第1図に示す、構成は2つの部分
、つまり、ガス検知動作のブロックと、この検知動作を
制御するためのブロックとからなっている。 50は直流電源で、この装置全体を動作させるためのエ
ネルギー源である。57は間欠操作手段で、直流電源5
0のエネルギーを常時消費させないで、間欠的に使用し
て必要最低限度にとどめるためのスイッチの機能をもつ
ものである。すなわち、間欠操作手段57によって、第
1段階としである一定周期でガス検知をするようにし、
第2段階としてこのガス検知のときにもガス検知素子を
ある温度に加熱するのを連続通電によらず間欠通電によ
っておこなうようにする。ついで、ガス検出手段5Bに
よって本来の目的であるガス検出をおこない、比較手段
59で、基準値設定手段60によつてあらかじめ設定さ
れた基準値より、検出ガスの濃度が大きいかどうかが判
断される。大きい場合には検知信号を出力する9以上が
、検知動作及しての基本的なブロックである。 つぎに、この間欠操作を制御するためのブロックについ
て述べる。制御動作の主役は間欠制御手段56で、この
間欠制御手段56も常時稼動しているのではなく、必要
なときにのみ間欠的に動作する。 つまり、間欠制御手段起動回路55からの起動信号によ
って、あらかじめ定められたタイミングで起動される。 そして、この間欠制御手段起動回路55は、常時、直流
電源50からエネルギーの供給を受けるとともに、同様
に直流電源50から常時給電されて動作している基準ク
ロック回路54からの信号によって作動される。また、
間欠制御手段56は、つぎの3つの検出手段からの検出
信号を受けるようになっている。すなわち、直流電源電
圧にたいする電圧検出手段511周囲温度検出器521
周囲湿度検出器53からのものである。これら3つの検
出手段は、後述するように直流電源電圧2周囲温度。 周囲湿度の変化を勘案してガス検出精度をより向上させ
るための補正機能を但当するものである。 間欠制御手段56からの制御信号によって、前記間欠操
作手段57.ガス検出手段58.比較手段59.電圧検
出手段511周囲温度検出器521周囲湿度検出器53
が作動する。なお、第1図において、2重線で示したも
のは直流電源からのエネルギーの流れを、単線は信号の
流れをそれぞれ示している。 なお、基準クロンク回路54と間欠制御手段起動回路5
5とは検知指令手段70として統合表現することができ
る。また、間欠制御手段56と間欠操作手段57とは間
欠通電制御手段80として、同様に電圧検出手段519
周囲温度検出器52.および周囲湿度検出器53は変動
要素検出手段90としてそれぞれ統合して表現できる。 この発明の1実施例を第2図の、1部をブロックで表し
た回路図を参照しながら説明する。 1は電池で、1次電池でも、2次電池でも、または充電
用アダプタを設は商用電源から充電できるようにした電
池でもよい、2はガス検知素子で、例えば触媒を塗つた
白金線ヒータからなるもの、3は補償用素子で、前記ガ
ス検知素子2が周囲温度変化などの影響を受けやすいた
め、この影響を打ち消す目的でこのガス検知素子2と組
み合わせてブリフジ回路を構成する、ガスとの反応性の
低い素子である。4.5はブリッジ回路を構成する他の
ブリッジ抵抗である。6は前記ガス検知素子2への通電
を0N−OPFIII 1BするPNP )ランジス
タロaで、a述するマイクロコンピュータ9からの指令
信号によって作動する。 7aは信号反転をおこなうイ
ンバータである。8はA/Dコンバータで、ガス検出電
圧などアナログ信号をディジタル信号に変換するもので
あるm 6b、6cは前記6aとおなじPNP )ラン
ジスタでインバータ7b、7cとともにマイクロコンピ
ュータ9の指令信号に基づき後述するような制御をおこ
なうものである0周知のマイクロコンビエータ9は、基
本的にはCPU、 RAM、 ROM、入力ポート、出
力ポートより構成されている。 ROMにはCPUを制
御するプログラムが書き込まれており、CPUはこのプ
ログラムに従つて入力ポートから必要とされる外部デー
タを取り込んだり、あるいはまたRAMとの間でデータ
の授受をおこなったりしながら演算処理し、必要に応じ
て処理したデータを出カボートへ出力する。出力ポート
はラッチ回路から構成されており、出力ボート指定信号
を受けて、そのポートにデータを一時記憶するとともに
外部へ出力する。10は温度検出素子、例えばサーミス
タで、12は湿度検出素子、例えば塩化リチウムを用い
たものである。 11.13は前記温度検出素子10、
湿度検出素子12の抵抗変化を、これに応じた電圧出力
としてそれぞれ取り出すための抵抗である。 また、14は基準クロック回路で、周知の水晶を主要構
成要素とする基準周波数発振回路であり、15は間欠制
御手段起動回路で、基本的にはカウンタであって、前記
基準クロック回路からの基準クロンク信号に基づき、あ
らかじめ設定された周期でマイクロコンピュータ9を起
動するための起動信号を出力するものである。なお、こ
の起動信号には2種類あって、ただ起動するだけのもの
と、後述するように通電率の再設定を指令するための通
電率再設定信号を含むものとがある。おわりに、21は
発光ダイオード、22はブザーでいずれもガス漏れの警
報手段である。 つぎに、第1図の各手段要素と第2図の各要素との対応
について述べる。 直流電源50は電池1に、間欠操作手段57はトランジ
スタ6a、6b、6cに、ガス検出手段58はガス検知
素子2.補償用素子3.ブリッジ抵抗4,5からなるブ
リフジ回路とA/Dコンバータ8とマイクロコンピュー
タ9に、比較手段59.基準値設定手段60はマイクロ
コンピュータ9にそれぞれ相当する。 また、電圧検出手段511周囲周囲部出手段529周囲
湿度検出手段53は、電池電圧取出し点P、温度検出素
子たとえばサーミスタ10.湿度検出素子12゜抵抗1
1.13. A/Dコンバータ8の対応した組み合わせ
のものにそれぞれ相当する。おわりに、基準クロ7り回
路541間欠制御手段起動回路55は、それぞれ同名称
の14.15に、間欠制御手段56は、マイクロコンビ
エータ9にそれぞれ対応する0以上の説明で述べたよう
に、マイクロコンビエータ9は当然ながら、複数の機能
手段として働くものである。 つぎに、この回路の作用について述べる。 まず、ガス検知素子2としての、触媒を塗った白金ヒー
タに一定電流を流し、あらかじめ定められた適当な温度
に加熱する。これに可燃性ガスが接触すると触媒表面で
燃焼し、燃焼熱を発生する。 このため白金線の温度が上昇して電気抵抗が増加する。 この抵抗変化をブリッジ回路によって検出する。つまり
、前記ガス検知素子2.補償用素子3゜ブリッジ抵抗4
,5からなるブリッジ回路の不平衡電圧として検出する
。この電圧はガス濃度に比例するのでガス検知ができる
わけである。また、この電圧はA/Dコンバータ8によ
ってディジタル信号に変換されたのち、マイクロコンピ
ュータ9の入力ポートに入力される。 トランジスタ6 a 、6 b + 6 cの機能はス
イッチング作用である。すなわちトランジスタ6aは、
ガス検出回路としてのプリフジ回路への通電をON−O
PFIIIIm御するもので、第1段階でのガス検知素
子2の予熱と第2段階でのブリッジ回路からの測定電圧
としての不平衡電圧の取り出しをおこなう、またトラン
ジスタ6bは、A/Dコンバータ8に、トランジスタ6
cは、温度検出素子10を含む回路、湿度検出素子12
を含む回路にそれぞれ電圧をかけ、前記ブリッジ回路か
らの測定電圧のディジタル信号化をおこなうとともに、
つぎに述べるように電池電圧1周囲部度1周囲湿度の3
つの要素を入力し、ディジタル信号化してマイクロコン
ピュータ9に入カスる機能をもつものである。すなわち
、電池電圧は回路上のP点から取り出される。また温度
検出器10゜湿度検出器12はそれぞれ温度、湿度によ
って 変化する抵抗体であるから、それぞれの抵抗値の
変化に応じて電流の大きさが変わる。したがって、直列
に接続された抵抗11.13の両端電圧が温度。 湿度に対応した値を示すことになる。l:のトランジス
タ6a、6b、6cのスイッチング動作のタイミングは
後述するようにマイクロコンピュータ9の出力によって
制御される。なお、インバータ7 a + 7 b 1
7 cは、それぞれトランジスタ6a、6b、6cに対
応するもので、マイクロコンピュータ9の出力を反転し
て各トランジスタのエミッタ・ベース間の入力電圧にす
る働きをもつ。 ガス検知は、既に述べたように常時検知動作をさせてい
るのではなく、例えば2〜3分ごとに約10秒間だけお
こなわれるものである。この検知動作期間の大部分は、
ガス検知素子2をある適当な一定温度に加熱する期間、
つまり予熱期間であるが、これは間欠通電によつておこ
なわれる。第3図は上述した間欠検知と間欠通電の概念
図で、タイムチャートで表したものである。 また、第4図は間欠通電の通電率の選び方について説明
した概念図を示す。 第3図は、前記第2図のブロック回路図におけるガス検
出回路としてのブリッジ回路にどのように通電するかを
示したものである。第3図(alのように、ガス検知周
期がT、そのなかでの検知期間がΔTで、これはさらに
予熱期間ΔT、と測定期間ΔT1とからなっている。そ
して、この通電の状況をさらに詳細に見たものが、同図
(d)である。 あらかじめ定められた通電周期
、つまり、ガス検知動作のブロックと、この検知動作を
制御するためのブロックとからなっている。 50は直流電源で、この装置全体を動作させるためのエ
ネルギー源である。57は間欠操作手段で、直流電源5
0のエネルギーを常時消費させないで、間欠的に使用し
て必要最低限度にとどめるためのスイッチの機能をもつ
ものである。すなわち、間欠操作手段57によって、第
1段階としである一定周期でガス検知をするようにし、
第2段階としてこのガス検知のときにもガス検知素子を
ある温度に加熱するのを連続通電によらず間欠通電によ
っておこなうようにする。ついで、ガス検出手段5Bに
よって本来の目的であるガス検出をおこない、比較手段
59で、基準値設定手段60によつてあらかじめ設定さ
れた基準値より、検出ガスの濃度が大きいかどうかが判
断される。大きい場合には検知信号を出力する9以上が
、検知動作及しての基本的なブロックである。 つぎに、この間欠操作を制御するためのブロックについ
て述べる。制御動作の主役は間欠制御手段56で、この
間欠制御手段56も常時稼動しているのではなく、必要
なときにのみ間欠的に動作する。 つまり、間欠制御手段起動回路55からの起動信号によ
って、あらかじめ定められたタイミングで起動される。 そして、この間欠制御手段起動回路55は、常時、直流
電源50からエネルギーの供給を受けるとともに、同様
に直流電源50から常時給電されて動作している基準ク
ロック回路54からの信号によって作動される。また、
間欠制御手段56は、つぎの3つの検出手段からの検出
信号を受けるようになっている。すなわち、直流電源電
圧にたいする電圧検出手段511周囲温度検出器521
周囲湿度検出器53からのものである。これら3つの検
出手段は、後述するように直流電源電圧2周囲温度。 周囲湿度の変化を勘案してガス検出精度をより向上させ
るための補正機能を但当するものである。 間欠制御手段56からの制御信号によって、前記間欠操
作手段57.ガス検出手段58.比較手段59.電圧検
出手段511周囲温度検出器521周囲湿度検出器53
が作動する。なお、第1図において、2重線で示したも
のは直流電源からのエネルギーの流れを、単線は信号の
流れをそれぞれ示している。 なお、基準クロンク回路54と間欠制御手段起動回路5
5とは検知指令手段70として統合表現することができ
る。また、間欠制御手段56と間欠操作手段57とは間
欠通電制御手段80として、同様に電圧検出手段519
周囲温度検出器52.および周囲湿度検出器53は変動
要素検出手段90としてそれぞれ統合して表現できる。 この発明の1実施例を第2図の、1部をブロックで表し
た回路図を参照しながら説明する。 1は電池で、1次電池でも、2次電池でも、または充電
用アダプタを設は商用電源から充電できるようにした電
池でもよい、2はガス検知素子で、例えば触媒を塗つた
白金線ヒータからなるもの、3は補償用素子で、前記ガ
ス検知素子2が周囲温度変化などの影響を受けやすいた
め、この影響を打ち消す目的でこのガス検知素子2と組
み合わせてブリフジ回路を構成する、ガスとの反応性の
低い素子である。4.5はブリッジ回路を構成する他の
ブリッジ抵抗である。6は前記ガス検知素子2への通電
を0N−OPFIII 1BするPNP )ランジス
タロaで、a述するマイクロコンピュータ9からの指令
信号によって作動する。 7aは信号反転をおこなうイ
ンバータである。8はA/Dコンバータで、ガス検出電
圧などアナログ信号をディジタル信号に変換するもので
あるm 6b、6cは前記6aとおなじPNP )ラン
ジスタでインバータ7b、7cとともにマイクロコンピ
ュータ9の指令信号に基づき後述するような制御をおこ
なうものである0周知のマイクロコンビエータ9は、基
本的にはCPU、 RAM、 ROM、入力ポート、出
力ポートより構成されている。 ROMにはCPUを制
御するプログラムが書き込まれており、CPUはこのプ
ログラムに従つて入力ポートから必要とされる外部デー
タを取り込んだり、あるいはまたRAMとの間でデータ
の授受をおこなったりしながら演算処理し、必要に応じ
て処理したデータを出カボートへ出力する。出力ポート
はラッチ回路から構成されており、出力ボート指定信号
を受けて、そのポートにデータを一時記憶するとともに
外部へ出力する。10は温度検出素子、例えばサーミス
タで、12は湿度検出素子、例えば塩化リチウムを用い
たものである。 11.13は前記温度検出素子10、
湿度検出素子12の抵抗変化を、これに応じた電圧出力
としてそれぞれ取り出すための抵抗である。 また、14は基準クロック回路で、周知の水晶を主要構
成要素とする基準周波数発振回路であり、15は間欠制
御手段起動回路で、基本的にはカウンタであって、前記
基準クロック回路からの基準クロンク信号に基づき、あ
らかじめ設定された周期でマイクロコンピュータ9を起
動するための起動信号を出力するものである。なお、こ
の起動信号には2種類あって、ただ起動するだけのもの
と、後述するように通電率の再設定を指令するための通
電率再設定信号を含むものとがある。おわりに、21は
発光ダイオード、22はブザーでいずれもガス漏れの警
報手段である。 つぎに、第1図の各手段要素と第2図の各要素との対応
について述べる。 直流電源50は電池1に、間欠操作手段57はトランジ
スタ6a、6b、6cに、ガス検出手段58はガス検知
素子2.補償用素子3.ブリッジ抵抗4,5からなるブ
リフジ回路とA/Dコンバータ8とマイクロコンピュー
タ9に、比較手段59.基準値設定手段60はマイクロ
コンピュータ9にそれぞれ相当する。 また、電圧検出手段511周囲周囲部出手段529周囲
湿度検出手段53は、電池電圧取出し点P、温度検出素
子たとえばサーミスタ10.湿度検出素子12゜抵抗1
1.13. A/Dコンバータ8の対応した組み合わせ
のものにそれぞれ相当する。おわりに、基準クロ7り回
路541間欠制御手段起動回路55は、それぞれ同名称
の14.15に、間欠制御手段56は、マイクロコンビ
エータ9にそれぞれ対応する0以上の説明で述べたよう
に、マイクロコンビエータ9は当然ながら、複数の機能
手段として働くものである。 つぎに、この回路の作用について述べる。 まず、ガス検知素子2としての、触媒を塗った白金ヒー
タに一定電流を流し、あらかじめ定められた適当な温度
に加熱する。これに可燃性ガスが接触すると触媒表面で
燃焼し、燃焼熱を発生する。 このため白金線の温度が上昇して電気抵抗が増加する。 この抵抗変化をブリッジ回路によって検出する。つまり
、前記ガス検知素子2.補償用素子3゜ブリッジ抵抗4
,5からなるブリッジ回路の不平衡電圧として検出する
。この電圧はガス濃度に比例するのでガス検知ができる
わけである。また、この電圧はA/Dコンバータ8によ
ってディジタル信号に変換されたのち、マイクロコンピ
ュータ9の入力ポートに入力される。 トランジスタ6 a 、6 b + 6 cの機能はス
イッチング作用である。すなわちトランジスタ6aは、
ガス検出回路としてのプリフジ回路への通電をON−O
PFIIIIm御するもので、第1段階でのガス検知素
子2の予熱と第2段階でのブリッジ回路からの測定電圧
としての不平衡電圧の取り出しをおこなう、またトラン
ジスタ6bは、A/Dコンバータ8に、トランジスタ6
cは、温度検出素子10を含む回路、湿度検出素子12
を含む回路にそれぞれ電圧をかけ、前記ブリッジ回路か
らの測定電圧のディジタル信号化をおこなうとともに、
つぎに述べるように電池電圧1周囲部度1周囲湿度の3
つの要素を入力し、ディジタル信号化してマイクロコン
ピュータ9に入カスる機能をもつものである。すなわち
、電池電圧は回路上のP点から取り出される。また温度
検出器10゜湿度検出器12はそれぞれ温度、湿度によ
って 変化する抵抗体であるから、それぞれの抵抗値の
変化に応じて電流の大きさが変わる。したがって、直列
に接続された抵抗11.13の両端電圧が温度。 湿度に対応した値を示すことになる。l:のトランジス
タ6a、6b、6cのスイッチング動作のタイミングは
後述するようにマイクロコンピュータ9の出力によって
制御される。なお、インバータ7 a + 7 b 1
7 cは、それぞれトランジスタ6a、6b、6cに対
応するもので、マイクロコンピュータ9の出力を反転し
て各トランジスタのエミッタ・ベース間の入力電圧にす
る働きをもつ。 ガス検知は、既に述べたように常時検知動作をさせてい
るのではなく、例えば2〜3分ごとに約10秒間だけお
こなわれるものである。この検知動作期間の大部分は、
ガス検知素子2をある適当な一定温度に加熱する期間、
つまり予熱期間であるが、これは間欠通電によつておこ
なわれる。第3図は上述した間欠検知と間欠通電の概念
図で、タイムチャートで表したものである。 また、第4図は間欠通電の通電率の選び方について説明
した概念図を示す。 第3図は、前記第2図のブロック回路図におけるガス検
出回路としてのブリッジ回路にどのように通電するかを
示したものである。第3図(alのように、ガス検知周
期がT、そのなかでの検知期間がΔTで、これはさらに
予熱期間ΔT、と測定期間ΔT1とからなっている。そ
して、この通電の状況をさらに詳細に見たものが、同図
(d)である。 あらかじめ定められた通電周期
【のなかで、実際に通電
される時間はΔtである。この通電時間Δtは後述する
ように、3つの要素によって調整されるものである。つ
ぎに、この間欠通電によるガス検知素子の温度の変化の
状況を同図伽)に示す、同図(c1は、測定された結果
のガス検出信号としての出力電圧の状況である。 第4図(alは、通電時間Δtと通電周期tとの比、つ
まり通電率 χ−Δ1/1 を示し、同図(b)は、
電池電圧eにたいして、ガス検知素子を決められた時間
内に決められた予熱温度にするために、さきの通電率χ
をどのように決めるべきかについての両要素の関係図で
ある。つまり、電池電圧eは使用中に相当大幅に変化す
るものであり、例えば普通の1次電池の場合1.6〜0
.9 Vの程度である。 したがって、例えば1〜2時間ごとに電池電圧eを測定
し、その値に応じて通電時間を制御してやらなければ、
あらかじめ定められた予熱温度に達せず、ガス検出に誤
差を生じることになる。そして、基準曲線Aは、周囲温
度と周囲湿度とが基準状態のときの関係図で、これにた
いして、修正曲線^1は、温度が基準のときより高いか
、湿度が基準より低いか、または両方の場合かのもの、
修正曲線^2は、温度、が基準のときより低いか、温度
が基準より高いか、または両方の場合かのものをそれぞ
れ示している。つまり、ガス検知素子の加熱は、周囲温
度が高いほど、または周囲温度が低いほど楽であり、逆
な場合はやりにくいことをそれぞれ示している。つまり
、これらの修正曲線を用いて周囲温度と周囲湿度との影
響を勘案しながら、電池電圧の変化により間欠通電の時
間比つまり通電率を決めていくわけである。この決定の
手続きは、経験的ないしは実験的に得られた関数関係に
基づいて、後述するようにマイクロコンピュータのプロ
グラムによりおこなう。 つぎに、マイクロコンビエータ9の動作について、第5
図のフローチャートに基づき詳細に説明する。 まず、使用している記号の説明をする。 TSは通電率
再設定信号で、ガス検知周w!JTのある回数ごとに電
池電圧e1周囲温度θ9周囲湿度Wに対応して予熱する
ための通電時間Δtの再設定をするよう指令するための
信号、1はガス検知期間ΔTを決めるためのカウンタ、
iは通電時間Δtを決めるためのカウンタ、jは通電周
期tから通電時間Δtを引いた値、すなわち通電休止時
間を決めるためのカウンタである。また、Nは■の、n
はlの、mはjのそれぞれの初期値を示し、aはガス濃
度の測定開始を指示するlに対するカウンタ値である。 また、Cはガス濃度の測定値、C6は電池電圧の補正を
したガス濃度、Csはガス濃度の設定基準値であり、A
Lは警報信号でガス濃度が設定基準値を越えたときに出
力されるものである。 丁Ra、TRh、TRcはトランジスタ6a、6b、6
c (第2図参照)のそれぞれの略号である。 ステップSOにおいて、通電率再設定信号TSの有無が
判断され、YESであれば、ステップS1で、TR。 TRcを起動する。ついで、ステップs2で電池電圧e
、周囲温度θ、周囲湿度Wをそれぞれ入力し、ステップ
S3において演冨 Δt=f (e、 θ、w)つ
まり前記3つの要素によって経験的ないしは実験的に得
られた計算式からガス検知素子を予熱するための通電時
間Δtを求める。ついで、ステップs4でTRh、TR
cを停止させる。ここまでは、間欠通電時間Δtの決定
のための領域である。なお、ステップSOで、NOであ
れば、以下に述べるステップS5に移る。 つぎに、ステップS5において、■を初期化し、ステッ
プS6において、i、jをそれぞれ初期化し、ステップ
S7において、TRaを起動してブリッジ回路、ひいて
はガス検知素子に通電する。ステップS8において、i
をデクリメントし、ステップS9において、iが限界値
0になったかどうかが判断され、YESであればステッ
プ510において、TRaを停止させる、つまり、ガス
検知素子の通電を切る。つぎに、ステップ311 N5
12において、通電停止時間を決め、ステップS13.
〜314において、以上の通電とその停止とをあらかじ
め定められた回数だけ繰り返したのち、つぎのステップ
、すなわち測定段階に移る。ここまでは、ガス検知素子
に間欠通電する、つまり、予熱の期間を指定する領域で
ある。 つぎに、ステップS15でTRa、TRbをともに起動
し、ステップ516でガス濃度の測定値Cを入力し、ス
テップSITてこの測定値Cの電圧補正値であるC1を
計算する。つまり、電池電圧の減少影響をうち消すため
に、ガス濃度測定値を、もっとも近い時期に測定した電
池電圧eに基づいて補正してやるわけである。ステップ
518において、C1を設定基準値C1と比較し、YE
Sであれば、ステップ319において、警報信号ALを
出力する。ここまでは測定・警報の領域である。もちろ
ん、ステップ51BにおいてNOであれば、警報信号A
Lを出力する必要がないので、そのままつぎのステップ
に移る。 ステップ520で、TRa、TRhをともに切ったのち
終了する。この段階からつぎの間欠制御起動信号がある
までは検知休止期間である。 第6図は主要回路要素への通電・停止の状況、つまり電
池の消費パターンを種類別に見たものである。 同図(alは、前述したようなガス検知周期T、ガス検
知期間ΔTを表す、同図伽)のように、常時電池の電気
エネルギーを消費しているものは、基準クロック回路1
4とマイクロコンビエータ起動回路15(第2図参照)
だけである、同図(c)のように、ガス検知期間ΔT中
だけ動作しているものは、マイクロコンピュータ9であ
る。つぎに、同図(d)のように、ガス検知素子2の間
欠通電による予熱とそれに続く短時間の測定期間だけ動
作するものは、トランジスタ6aが0N−OFFllJ
ilするブリッジ回路に関連するものである。おわりに
、同図(1りのように短時間の測定時間中だけ動作する
ものは、トランジスタ6bが0N−OFF@御するA)
Dコンバータである。 なお、図示はしてないが、ガス検知素子の何回かに一度
おこなわれる、間欠通電時間ΔTの決定のための電池消
費パターンがある。つまり、トランジスタ6cの制御I
t 8!域のみが作動することによるものである。これ
により消費される電力は、頻度からみて極めて小さいも
のである。 以上のことで、この発明に係る実施例が、いかに電池の
消費について細かい配慮をしているかが明らかである。 、【発明の効果】 この発明は、以上のような構成と作用をもつものである
から、つぎのようなすぐれた効果がある。 (司 電池の寿命が著しく伸びる。 これは、検知動作自体が間欠的である、つまり2〜3分
ごとに10秒間の検知動作しかしないわけで、エネルギ
ーの消費が少なくてすむからである。また、上記の検知
動作の大部分を占めるガス検知素子予熱のための通電も
間欠通電によるものであるから、正味の電力消費は著し
く少なくてすむわけである。また、間欠使用により電池
能力が回復する余裕があることも、寿命を伸ばす要素で
ある。 −) ガス検知が使用中を通じて正確である。 電池電圧が使用中・に次第に低下しても、電圧を周期的
に測定し、この値に基づいてガス検知素子の予熱温度を
一定にする制御をおこな°うがらである。また、ガス検
知の精度を阻害する要因である周囲温度や湿度について
もこの影響を補償する工夫がなされている。 +01 制御が状況の変化に応じて柔軟におこなわれ
る。 マイコン制御によっているから、各種要素の定数を変更
したり、演算式の修正をしたりする操作が非常に簡単に
かつ素早くやれる。このことは、上述の正確なガス検知
を支援するものである。 (di 経済性が高い。 実現するための回路構成が比較的簡単で、かつ回路素子
も特殊なものを使用してないから低コストで実現できる
。
される時間はΔtである。この通電時間Δtは後述する
ように、3つの要素によって調整されるものである。つ
ぎに、この間欠通電によるガス検知素子の温度の変化の
状況を同図伽)に示す、同図(c1は、測定された結果
のガス検出信号としての出力電圧の状況である。 第4図(alは、通電時間Δtと通電周期tとの比、つ
まり通電率 χ−Δ1/1 を示し、同図(b)は、
電池電圧eにたいして、ガス検知素子を決められた時間
内に決められた予熱温度にするために、さきの通電率χ
をどのように決めるべきかについての両要素の関係図で
ある。つまり、電池電圧eは使用中に相当大幅に変化す
るものであり、例えば普通の1次電池の場合1.6〜0
.9 Vの程度である。 したがって、例えば1〜2時間ごとに電池電圧eを測定
し、その値に応じて通電時間を制御してやらなければ、
あらかじめ定められた予熱温度に達せず、ガス検出に誤
差を生じることになる。そして、基準曲線Aは、周囲温
度と周囲湿度とが基準状態のときの関係図で、これにた
いして、修正曲線^1は、温度が基準のときより高いか
、湿度が基準より低いか、または両方の場合かのもの、
修正曲線^2は、温度、が基準のときより低いか、温度
が基準より高いか、または両方の場合かのものをそれぞ
れ示している。つまり、ガス検知素子の加熱は、周囲温
度が高いほど、または周囲温度が低いほど楽であり、逆
な場合はやりにくいことをそれぞれ示している。つまり
、これらの修正曲線を用いて周囲温度と周囲湿度との影
響を勘案しながら、電池電圧の変化により間欠通電の時
間比つまり通電率を決めていくわけである。この決定の
手続きは、経験的ないしは実験的に得られた関数関係に
基づいて、後述するようにマイクロコンピュータのプロ
グラムによりおこなう。 つぎに、マイクロコンビエータ9の動作について、第5
図のフローチャートに基づき詳細に説明する。 まず、使用している記号の説明をする。 TSは通電率
再設定信号で、ガス検知周w!JTのある回数ごとに電
池電圧e1周囲温度θ9周囲湿度Wに対応して予熱する
ための通電時間Δtの再設定をするよう指令するための
信号、1はガス検知期間ΔTを決めるためのカウンタ、
iは通電時間Δtを決めるためのカウンタ、jは通電周
期tから通電時間Δtを引いた値、すなわち通電休止時
間を決めるためのカウンタである。また、Nは■の、n
はlの、mはjのそれぞれの初期値を示し、aはガス濃
度の測定開始を指示するlに対するカウンタ値である。 また、Cはガス濃度の測定値、C6は電池電圧の補正を
したガス濃度、Csはガス濃度の設定基準値であり、A
Lは警報信号でガス濃度が設定基準値を越えたときに出
力されるものである。 丁Ra、TRh、TRcはトランジスタ6a、6b、6
c (第2図参照)のそれぞれの略号である。 ステップSOにおいて、通電率再設定信号TSの有無が
判断され、YESであれば、ステップS1で、TR。 TRcを起動する。ついで、ステップs2で電池電圧e
、周囲温度θ、周囲湿度Wをそれぞれ入力し、ステップ
S3において演冨 Δt=f (e、 θ、w)つ
まり前記3つの要素によって経験的ないしは実験的に得
られた計算式からガス検知素子を予熱するための通電時
間Δtを求める。ついで、ステップs4でTRh、TR
cを停止させる。ここまでは、間欠通電時間Δtの決定
のための領域である。なお、ステップSOで、NOであ
れば、以下に述べるステップS5に移る。 つぎに、ステップS5において、■を初期化し、ステッ
プS6において、i、jをそれぞれ初期化し、ステップ
S7において、TRaを起動してブリッジ回路、ひいて
はガス検知素子に通電する。ステップS8において、i
をデクリメントし、ステップS9において、iが限界値
0になったかどうかが判断され、YESであればステッ
プ510において、TRaを停止させる、つまり、ガス
検知素子の通電を切る。つぎに、ステップ311 N5
12において、通電停止時間を決め、ステップS13.
〜314において、以上の通電とその停止とをあらかじ
め定められた回数だけ繰り返したのち、つぎのステップ
、すなわち測定段階に移る。ここまでは、ガス検知素子
に間欠通電する、つまり、予熱の期間を指定する領域で
ある。 つぎに、ステップS15でTRa、TRbをともに起動
し、ステップ516でガス濃度の測定値Cを入力し、ス
テップSITてこの測定値Cの電圧補正値であるC1を
計算する。つまり、電池電圧の減少影響をうち消すため
に、ガス濃度測定値を、もっとも近い時期に測定した電
池電圧eに基づいて補正してやるわけである。ステップ
518において、C1を設定基準値C1と比較し、YE
Sであれば、ステップ319において、警報信号ALを
出力する。ここまでは測定・警報の領域である。もちろ
ん、ステップ51BにおいてNOであれば、警報信号A
Lを出力する必要がないので、そのままつぎのステップ
に移る。 ステップ520で、TRa、TRhをともに切ったのち
終了する。この段階からつぎの間欠制御起動信号がある
までは検知休止期間である。 第6図は主要回路要素への通電・停止の状況、つまり電
池の消費パターンを種類別に見たものである。 同図(alは、前述したようなガス検知周期T、ガス検
知期間ΔTを表す、同図伽)のように、常時電池の電気
エネルギーを消費しているものは、基準クロック回路1
4とマイクロコンビエータ起動回路15(第2図参照)
だけである、同図(c)のように、ガス検知期間ΔT中
だけ動作しているものは、マイクロコンピュータ9であ
る。つぎに、同図(d)のように、ガス検知素子2の間
欠通電による予熱とそれに続く短時間の測定期間だけ動
作するものは、トランジスタ6aが0N−OFFllJ
ilするブリッジ回路に関連するものである。おわりに
、同図(1りのように短時間の測定時間中だけ動作する
ものは、トランジスタ6bが0N−OFF@御するA)
Dコンバータである。 なお、図示はしてないが、ガス検知素子の何回かに一度
おこなわれる、間欠通電時間ΔTの決定のための電池消
費パターンがある。つまり、トランジスタ6cの制御I
t 8!域のみが作動することによるものである。これ
により消費される電力は、頻度からみて極めて小さいも
のである。 以上のことで、この発明に係る実施例が、いかに電池の
消費について細かい配慮をしているかが明らかである。 、【発明の効果】 この発明は、以上のような構成と作用をもつものである
から、つぎのようなすぐれた効果がある。 (司 電池の寿命が著しく伸びる。 これは、検知動作自体が間欠的である、つまり2〜3分
ごとに10秒間の検知動作しかしないわけで、エネルギ
ーの消費が少なくてすむからである。また、上記の検知
動作の大部分を占めるガス検知素子予熱のための通電も
間欠通電によるものであるから、正味の電力消費は著し
く少なくてすむわけである。また、間欠使用により電池
能力が回復する余裕があることも、寿命を伸ばす要素で
ある。 −) ガス検知が使用中を通じて正確である。 電池電圧が使用中・に次第に低下しても、電圧を周期的
に測定し、この値に基づいてガス検知素子の予熱温度を
一定にする制御をおこな°うがらである。また、ガス検
知の精度を阻害する要因である周囲温度や湿度について
もこの影響を補償する工夫がなされている。 +01 制御が状況の変化に応じて柔軟におこなわれ
る。 マイコン制御によっているから、各種要素の定数を変更
したり、演算式の修正をしたりする操作が非常に簡単に
かつ素早くやれる。このことは、上述の正確なガス検知
を支援するものである。 (di 経済性が高い。 実現するための回路構成が比較的簡単で、かつ回路素子
も特殊なものを使用してないから低コストで実現できる
。
第1図:本発明の基本構成を示す機能ブロック図第2図
:本発明に係る実施例を示すブロック回路図 第3図:間欠通電の状況を示す説明図 第4図二通電率に関する説明図 第5図:マイクロコンピュータの動作を示すフローチャ
ート 第6図;電池の消費パターンに関する説明図1:電池、
2:ガス検知素子、 3:補償用素子、4,5ニブリツジ抵抗、6 a +
5 b 、6 c : Fランジスタ、7a + 7b
* 7c :インバータ、8:A/Dコンバータ、9
:マイクロコンピュータ、10:温度検出素子、12F
m度検出素子、11.13 :出力用抵抗、14二基
準クロック回路、15:マイクロコンピュータ起動回路
、21:発光ダイオード、228ブザー、5〇二直流電
源、51:電圧検出手段、52:周囲温度検出器、53
:周囲湿度検出器、54:基準クロック回路、55:間
欠制御手段起動回路、56:間欠制御手段、57:間欠
制御手段、58:ガス検出手段、59:比較手段、60
:基準値設定手段、70:検知指令手段、80:間欠通
電制御手段、90:変動要素検出手段。 @ 1 ■ 第 2 閉
:本発明に係る実施例を示すブロック回路図 第3図:間欠通電の状況を示す説明図 第4図二通電率に関する説明図 第5図:マイクロコンピュータの動作を示すフローチャ
ート 第6図;電池の消費パターンに関する説明図1:電池、
2:ガス検知素子、 3:補償用素子、4,5ニブリツジ抵抗、6 a +
5 b 、6 c : Fランジスタ、7a + 7b
* 7c :インバータ、8:A/Dコンバータ、9
:マイクロコンピュータ、10:温度検出素子、12F
m度検出素子、11.13 :出力用抵抗、14二基
準クロック回路、15:マイクロコンピュータ起動回路
、21:発光ダイオード、228ブザー、5〇二直流電
源、51:電圧検出手段、52:周囲温度検出器、53
:周囲湿度検出器、54:基準クロック回路、55:間
欠制御手段起動回路、56:間欠制御手段、57:間欠
制御手段、58:ガス検出手段、59:比較手段、60
:基準値設定手段、70:検知指令手段、80:間欠通
電制御手段、90:変動要素検出手段。 @ 1 ■ 第 2 閉
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)可燃性ガスとガス検知素子との接触燃焼に基づいて
、前記ガス検知をするものにおいて、(a)電気的予熱
手段により被検ガスとの接触燃焼面が所定温度に予熱さ
れるガス検知素子と、(b)少なくとも該ガス検知素子
に予熱電力を供給する電池と、 (c)あらかじめ定められた周期でガス検知動作の指令
信号を出力する検知指令手段と、 (d)該検知指令手段からの指令信号に基づき、前記電
池から、ガス検知素子に予熱電流を間欠的に給電し、所
定時間予熱した後に測定動作指令と、該測定値と基準値
との比較動作指令とを出力する間欠通電制御手段と、 (e)前記ガス検知素子への予熱電流の通電率に影響を
与える変動要素を検出する変動要素検出手段と を備えてなり、該変動要素検出信号に基づいて、前記間
欠通電制御手段が、前記ガス検知素子への予熱電流の通
電率を決定するようにした電池式ガス検知器。 2)特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、検知指
令手段からの指令信号が、前記間欠通電制御手段を起動
するための起動信号と、変動要素検出手段を作動するた
めの通電率再設定信号とからなることを特徴とする電池
式ガス検知器。 3)特許請求の範囲第2項記載のものにおいて、通電率
再設定信号が、前記指令信号の複数回目ごとにだけ出力
されるものであることを特徴とする電池式ガス検知器。 4)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかの項
に記載のものにおいて、変動要素検出手段が、電池電圧
検出手段であることを特徴とする電池式ガス検知器。 5)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかの項
に記載のものにおいて、変動要素検出手段が、電池電圧
検出手段と周囲温度検出手段と周囲湿度検出手段とであ
ることを特徴とする電池式ガス検知器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12087885A JPS61278749A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | 電池式ガス検知器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12087885A JPS61278749A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | 電池式ガス検知器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61278749A true JPS61278749A (ja) | 1986-12-09 |
Family
ID=14797197
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12087885A Pending JPS61278749A (ja) | 1985-06-04 | 1985-06-04 | 電池式ガス検知器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61278749A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021089155A (ja) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | Tdk株式会社 | ガスセンサ |
JP2021089156A (ja) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | Tdk株式会社 | ガスセンサ |
-
1985
- 1985-06-04 JP JP12087885A patent/JPS61278749A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021089155A (ja) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | Tdk株式会社 | ガスセンサ |
JP2021089156A (ja) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | Tdk株式会社 | ガスセンサ |
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