JPS6242364Y2 - - Google Patents

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JPS6242364Y2
JPS6242364Y2 JP4092081U JP4092081U JPS6242364Y2 JP S6242364 Y2 JPS6242364 Y2 JP S6242364Y2 JP 4092081 U JP4092081 U JP 4092081U JP 4092081 U JP4092081 U JP 4092081U JP S6242364 Y2 JPS6242364 Y2 JP S6242364Y2
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voltage
output
gas
amplifier
operational amplifier
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【考案の詳細な説明】 本考案はガス検知装置に関する。[Detailed explanation of the idea] The present invention relates to a gas detection device.

都市ガスの漏れ、冷房機の冷媒ガスの漏れ、そ
の他諸ガスの発生があつた場合、それらのガスを
定量的に検知するガス警報装置には諸形式のもの
があり、既に市販されている。これらのガス警報
装置はガス濃度が所定のレベルに達すると警報を
発するものであるが、ガスを定期的に測定する関
係上所定のレベルに達しない微少なガスは測定範
囲外のものとして無視するか測定不可能なものと
して取扱われているのが現状である。
BACKGROUND ART There are various types of gas alarm devices that quantitatively detect the occurrence of city gas leaks, refrigerant gas leaks from air conditioners, and other gases, which are already commercially available. These gas alarm devices issue an alarm when the gas concentration reaches a predetermined level, but because gas is measured regularly, minute amounts of gas that do not reach the predetermined level are ignored as being outside the measurement range. Currently, it is treated as something that cannot be measured.

しかし、ガスパイプのジヨイントバルブのよう
なところから数PPM乃至数十PPMのオーダの微
少なガスでもガス漏れがないかどうかを検知する
必要性がしばしばある。このような場合、ガスを
定量的に測定しようとするならば測定位置の雰囲
気の影響を受け、現実にはガス漏れがないのにガ
スを検知しているような表示を与えたり、その逆
に微少なガスがあるにもかかわらず検知できない
事態が生ずる。
However, there is often a need to detect whether or not there is a gas leak from a joint valve of a gas pipe, even if it is a minute amount of gas on the order of several PPM to several tens of PPM. In such cases, if you try to measure gas quantitatively, it will be affected by the atmosphere at the measurement location, and the display may give the impression that gas is being detected when there is actually no gas leak, or vice versa. A situation may occur in which a small amount of gas cannot be detected even though it is present.

本考案はこのような問題を解決するためになさ
れたものであり、ガス検出場所の雰囲気の条件に
追随してガス検出の基準点となるゼロレベルを浮
動させ微少なガスの存在を検知すると共にガス濃
度を概要的に表示するガス検知装置を提供するも
のである。
This invention was developed to solve these problems, and it detects the presence of minute amounts of gas by floating the zero level, which is the reference point for gas detection, according to the atmospheric conditions at the gas detection location. The present invention provides a gas detection device that schematically displays gas concentration.

以下本考案を図面に示した一実施例について説
明する。
An embodiment of the present invention shown in the drawings will be described below.

第1図は本考案に係るガス検知装置の一実施例
をブロツク図で示す。ガス検知装置は半導体ガス
センサのようなガスセンサ10を含み、このガス
センサには定電圧回路11を通して電源電池12
より電力が供給される。
FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of the gas detection device according to the present invention. The gas detection device includes a gas sensor 10 such as a semiconductor gas sensor, and the gas sensor is connected to a power source battery 12 through a constant voltage circuit 11.
More power is supplied.

ガスセンサ10は、周知のようにまた第2図に
関連して述べる如く、ガスが接触すると、センサ
抵抗が減少し、その出力電圧が上昇する。従つ
て、ガスセンサの出力電圧はガス濃度の関数であ
り、その上昇電圧は微分回路13に与えられる。
微分回路13は上昇電圧の変化分を検出し、これ
を出力信号として電圧増幅器14に与えて電圧増
幅する。増幅された出力信号は電圧比較器15に
印加される。
When gas sensor 10 is contacted by a gas, as is well known and discussed in connection with FIG. 2, the sensor resistance decreases and its output voltage increases. Therefore, the output voltage of the gas sensor is a function of the gas concentration, and the increased voltage is given to the differentiating circuit 13.
The differentiating circuit 13 detects the amount of change in the rising voltage and supplies this as an output signal to the voltage amplifier 14 for voltage amplification. The amplified output signal is applied to voltage comparator 15.

電圧比較器15には定電圧回路11から定電圧
が供給されており、この定電圧から基準電圧を発
生して、その基準電圧と、電圧増幅器14から入
力された電圧信号とを比較する。そして、電圧信
号が基準電圧と等しいかそれを越える場合には、
電圧比較器15より出力を発生しこれを表示器1
6に印加する。
The voltage comparator 15 is supplied with a constant voltage from the constant voltage circuit 11, generates a reference voltage from this constant voltage, and compares the reference voltage with the voltage signal input from the voltage amplifier 14. And if the voltage signal is equal to or exceeds the reference voltage, then
An output is generated from the voltage comparator 15 and displayed on the display 1.
6.

表示器16は電圧比較器15からの信号に応動
してガスセンサがガスを検知したことを表示す
る。表示器16はいかなる形式の表示装置でもよ
い。実施例では表示器を複数のLED素子により
構成し、視覚表示を与えるようになつているが、
これについては第2図に関連して説明する。
Indicator 16 responds to the signal from voltage comparator 15 to indicate that the gas sensor has detected gas. Display 16 may be any type of display device. In the embodiment, the display device is configured with a plurality of LED elements to provide a visual display.
This will be explained in connection with FIG.

本考案によると、前述の如く、ガスセンサ10
でガスを検出すると出力電圧を発生し、その出力
電圧は微分回路13で時間に関して微分される。
従つて、出力信号は直流電圧成分を含んでおら
ず、常に直流電圧ゼロレベルからの応答が得られ
る。従つて、ガス検出位置の雰囲気が時間的に変
化しても雰囲気の条件に追随したガスの検知が行
え、ガス漏れが発生している個所に検知装置を近
づけたときはガス濃度が微量でも変化が急激にな
りゼロレベルとは明確に区別でき、ガスの検知が
行える。
According to the present invention, as described above, the gas sensor 10
When gas is detected, an output voltage is generated, and the output voltage is differentiated with respect to time by a differentiating circuit 13.
Therefore, the output signal does not include a DC voltage component, and a response from the DC voltage zero level is always obtained. Therefore, even if the atmosphere at the gas detection position changes over time, the gas can be detected in accordance with the atmospheric conditions, and when the detection device is brought close to the location where a gas leak is occurring, even a small amount of change in gas concentration will be detected. The value increases rapidly and can be clearly distinguished from the zero level, allowing gas detection.

第1図に示した本考案の装置の実施例を一部回
路化したものを第2図に示す。第2図の構成部分
が第1図のものと同一の場合には同一符号を用い
て示されている。
FIG. 2 shows a partial circuit of the embodiment of the device of the present invention shown in FIG. Components in FIG. 2 that are the same as those in FIG. 1 are designated using the same reference numerals.

第1図に関して述べた如く、電源電池12から
定電圧回路11を通して定電圧がガスガスセンサ
10に供給される。定電圧回路11は周知の回路
を用いることができ、ガスセンサ10の両端子に
定電圧を加えている。
As described with reference to FIG. 1, a constant voltage is supplied from the power supply battery 12 to the gas sensor 10 through the constant voltage circuit 11. A well-known circuit can be used as the constant voltage circuit 11, and a constant voltage is applied to both terminals of the gas sensor 10.

ガスセンサ10は酸化物半導体ガスセンサより
なるものとして図示されており、これはガスの吸
脱着に従い抵抗が変化する半導体素子Sと、この
半導体素子を加熱するヒータHからなつている。
そして、ヒータHには定電圧回路11から定電圧
が印加されており、ヒータを一定に加熱するよう
になつている。また、半導体素子Sには定電圧回
路11からバイアス電圧が与えられている。
The gas sensor 10 is illustrated as an oxide semiconductor gas sensor, and includes a semiconductor element S whose resistance changes as gas is adsorbed and desorbed, and a heater H that heats the semiconductor element.
A constant voltage is applied to the heater H from a constant voltage circuit 11, so that the heater H is heated at a constant rate. Further, a bias voltage is applied to the semiconductor element S from a constant voltage circuit 11.

いま、ガスセンサ10の半導体素子Sにガスが
接触すると、その抵抗が減少して、半導体素子に
接続された負荷抵抗RLの電圧が上昇する。この
上昇電圧は第1図に関して説明した如く微分回路
13により時間に関して微分される。
Now, when gas comes into contact with the semiconductor element S of the gas sensor 10, its resistance decreases and the voltage of the load resistor R L connected to the semiconductor element increases. This increased voltage is differentiated with respect to time by the differentiating circuit 13 as described with respect to FIG.

微分回路13はコンデンサCTと抵抗RTよりな
り、これらに逆流阻止用のダイオードD1とD2
結合されている。かかる微分回路で負荷抵抗RL
の上昇電圧を微分することによつて上昇電圧の変
化分を検出することになる。この微分出力はボル
テージホロワを構成する演算増幅器A1に加えら
れる。
The differentiating circuit 13 consists of a capacitor C T and a resistor R T , to which backflow blocking diodes D 1 and D 2 are coupled. In such a differentiating circuit, the load resistance R L
By differentiating the increased voltage, the amount of change in the increased voltage is detected. This differential output is applied to an operational amplifier A1 constituting a voltage follower.

演算増幅器A1の出力は電圧増幅器(第1図の
14)に加えられる。この電圧増幅器は演算増幅
器A2を含み、その非反転入力端子に入力抵抗R5
を介して微分回路13の出力信号が与えられる。
一方、定電圧回路11より供給された電圧をゼロ
電圧調整用可変抵抗VR1で分圧し、抵抗R1と抵抗
R2の抵抗比によつて得られるゼロ補償電圧を演
算増幅器A2の反転入力端子に供給する。かかる
構成によつて演算増幅器A1のオフセツト電圧と
バイアス電流による抵抗RTの電圧降下分を補償
している。
The output of operational amplifier A1 is applied to a voltage amplifier (14 in Figure 1). This voltage amplifier contains an operational amplifier A 2 with an input resistor R 5 at its non-inverting input terminal.
The output signal of the differentiating circuit 13 is applied through the differential circuit 13.
On the other hand, the voltage supplied from the constant voltage circuit 11 is divided by the zero voltage adjustment variable resistor VR 1 , and the voltage supplied from the constant voltage circuit 11 is divided by the variable resistor VR 1 for zero voltage adjustment.
The zero compensation voltage obtained by the resistance ratio of R2 is supplied to the inverting input terminal of the operational amplifier A2 . This configuration compensates for the voltage drop across resistor R T due to the offset voltage and bias current of operational amplifier A1 .

また、演算増幅器A2の出力電圧をスパン調整
用可変抵抗VR2と抵抗R6で分圧し、その電圧を抵
抗R4を介して反転入力端子に負帰還する。この
ようにすると、可変抵抗VR2でスパン調整して
も、出力電圧は常に演算増幅器A2のオフセツト
電圧のみでゼロ補償することが、従つて電圧増幅
器では微分信号電圧のみ増幅することができる。
In addition, the output voltage of the operational amplifier A2 is divided by the span adjustment variable resistor VR2 and the resistor R6 , and the resulting voltage is negatively fed back to the inverting input terminal via the resistor R4 . In this way, even if the span is adjusted by the variable resistor VR2 , the output voltage can always be compensated for zero using only the offset voltage of the operational amplifier A2 , and therefore only the differential signal voltage can be amplified by the voltage amplifier.

電圧増幅器14の出力電圧信号は電圧比較器1
5に入力される。一方、この電圧比較器15には
抵抗R7,R8を通して定電圧回路11より安定化
した電圧が加えられている。電圧比較器15では
この電圧を複数のステツプ、図示の実施例では10
ステツプにステツプ化して10の基準電圧を発生し
ている。これらのステツプ化した各基準電圧と、
電圧増幅器14から入力された電圧信号とが比較
され、入力電圧信号が各基準電圧以上であると、
それらの基準電圧のレベルに対応する出力端子1
〜10に出力信号を生ずる。そして、それらの出
力信号は表示器16の対応した入力端子1〜10
に印加される。
The output voltage signal of the voltage amplifier 14 is sent to the voltage comparator 1.
5 is input. On the other hand, a voltage stabilized by the constant voltage circuit 11 is applied to the voltage comparator 15 through resistors R 7 and R 8 . A voltage comparator 15 converts this voltage into several steps, in the illustrated example 10
It generates 10 reference voltages in steps. Each of these stepped reference voltages,
The voltage signal input from the voltage amplifier 14 is compared, and if the input voltage signal is higher than each reference voltage,
Output terminal 1 corresponding to the level of those reference voltages
Produces an output signal at ~10. Then, those output signals are sent to the corresponding input terminals 1 to 10 of the display 16.
is applied to

表示器16は、図示されていないけれども実施
例では10個の発光ダイオード(LED)を縦列に
配置し、各LEDが入力端子1〜10に夫々接続
され、LEDによるレベルメータの形式をとつて
いる。例えば、電圧比較器15の出力端子1〜6
に出力信号が生ずると、表示器16の入力端子1
〜6に接続された6個のLEDが発光し、相応の
ガスが検出されたことを表示する。勿論、ガスセ
ンサ10が濃度の高いガスを検出すると、表示器
16の全LEDが発光するから、その場合ガス濃
度を正確に知ることは出来ないが、本考案の装置
はガスを定量的に測定するというよりも微少なガ
ス漏れの存在を検知することにあるからその目的
は能く達成できるものである。
Although not shown in the drawings, the display device 16 has 10 light emitting diodes (LEDs) arranged in tandem in this embodiment, and each LED is connected to input terminals 1 to 10, respectively, in the form of an LED level meter. . For example, output terminals 1 to 6 of the voltage comparator 15
When an output signal is generated at input terminal 1 of display 16,
6 LEDs connected to ~6 will light up to indicate that the corresponding gas has been detected. Of course, when the gas sensor 10 detects a gas with a high concentration, all the LEDs of the display 16 will emit light, so in that case, the gas concentration cannot be known accurately, but the device of the present invention can quantitatively measure the gas. Rather, its purpose is to detect the presence of minute gas leaks, so its purpose can be easily achieved.

以上述べたように、本考案によるとガスセンサ
の検出出力は微分回路によつて時間で微分される
から、ガス検出場所の雰囲気の条件に追随して検
出基準点となるゼロレベルが設定されることにな
り、ガス検出の不安定要素を除去することがで
き、雰囲気の条件が変動しても常にゼロレベルか
らの応答が得られる。従つて、微少なガスの存在
を検知するのに好適である。
As described above, according to the present invention, the detection output of the gas sensor is differentiated with respect to time by the differential circuit, so that the zero level, which serves as the detection reference point, is set in accordance with the atmospheric conditions at the gas detection location. This eliminates unstable elements in gas detection, and even if the atmospheric conditions change, a response from zero level can always be obtained. Therefore, it is suitable for detecting the presence of minute amounts of gas.

更に、本考案の装置は携帯に便利なように小型
に製作することができ、所望の場所に携えて検知
対象に近づけることによりガスの存在を容易に検
出することができる。
Furthermore, the device of the present invention can be manufactured in a small size for convenient portability, and the presence of gas can be easily detected by carrying it to a desired location and bringing it close to a detection target.

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

第1図は本考案のガス検知装置の一実施例を示
すブロツク図、第2図は第1図の実施例を具体化
した要部回路図である。 主要部分の符号の説明、10……ガスセンサ、
13……微分回路、15……電圧比較器、16…
…表示器。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the gas detection device of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a main part embodying the embodiment of FIG. Explanation of symbols of main parts, 10...Gas sensor,
13...Differential circuit, 15...Voltage comparator, 16...
…display.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 1 ガスが接触すると抵抗が変化する半導体ガス
センサと、該半導体ガスセンサの抵抗変化によ
り発生する電圧を微分する微分回路と、該微分
回路の微分出力を増幅する電圧増幅器と、該電
圧増幅器の出力電圧を基準電圧と比較する電圧
比較器と、該電圧比較器の出力信号によつてガ
スが検出されたことを表示する表示器と、を備
えたことを特徴とするガス検知装置。 2 実用新案登録請求の範囲第1項記載の装置に
おいて、 電圧比較器は電圧増幅器の出力電圧を所定の
電圧ステツプにステツプ化した複数の基準電圧
と比較して電圧増幅器の出力電圧が基準電圧以
上となる各基準電圧に関連した出力端子に出力
信号を発生することを特徴とするガス検知装
置。 3 実用新案登録請求の範囲第2項記載の装置に
おいて、表示器は複数の発光素子を一列に配列
してなり、電圧比較器の出力端子に生じた出力
信号に応じて対応する発光素子をレベルメータ
形式で発光させることを特徴とするガス検知装
置。 4 実用新案登録請求の範囲第1項記載の装置に
おいて、 電圧増幅器は微分回路からの微分出力を入力
するボルテージホロワとしての第1の演算増幅
器と、該第1の演算増幅器からの信号を増幅す
る一方、前記第1の演算増幅器の出力のゼロ浮
動レベルを調整可能にすると共に微分信号のス
パン調整を可能にした第2の演算増幅器とより
なることを特徴とするガス検知装置。
[Claims for Utility Model Registration] 1. A semiconductor gas sensor whose resistance changes when gas comes into contact with it, a differentiation circuit that differentiates the voltage generated by the change in resistance of the semiconductor gas sensor, and a voltage amplifier that amplifies the differential output of the differentiation circuit. , a voltage comparator that compares the output voltage of the voltage amplifier with a reference voltage; and an indicator that indicates that gas has been detected based on the output signal of the voltage comparator. Detection device. 2. In the device according to claim 1 of the utility model registration claim, the voltage comparator compares the output voltage of the voltage amplifier with a plurality of reference voltages obtained by stepping the output voltage of the voltage amplifier into predetermined voltage steps, and compares the output voltage of the voltage amplifier with a plurality of reference voltages to determine whether the output voltage of the voltage amplifier is equal to or higher than the reference voltage. A gas detection device characterized in that it generates an output signal at an output terminal associated with each reference voltage. 3. In the device according to claim 2 of the utility model registration, the display device is formed by arranging a plurality of light emitting elements in a line, and the level of the corresponding light emitting element is adjusted according to the output signal generated at the output terminal of the voltage comparator. A gas detection device characterized by emitting light in a meter format. 4 Utility Model Registration In the device according to claim 1, the voltage amplifier includes a first operational amplifier as a voltage follower that inputs the differentiated output from the differentiating circuit, and amplifies the signal from the first operational amplifier. and a second operational amplifier that allows adjustment of the zero floating level of the output of the first operational amplifier and adjustment of the span of the differential signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004333479A (en) * 2003-04-11 2004-11-25 Therm-O-Disc Inc Method and system for detecting response of sensing device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004333479A (en) * 2003-04-11 2004-11-25 Therm-O-Disc Inc Method and system for detecting response of sensing device

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