JPS63214658A - 酸素濃度警報器 - 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】 産業上の利用分野 本発明は通常の室内のＷ！素濃度を監視し、もし室内の
酸素濃度が低下して規定の濃度を下回るような状態にな
れば表示を出し酸素欠乏による重大な事故に至らないよ
うに監視する酸素濃ｒｆ１警報器の改良に関するもので
ある。

従来の技術 ｖｉ県ｍ＊を検出するセンサとして一般に利用されてい
るものに、ガルバニ電池式のセンサがある。

このセンサの原理は、ガルバニ電池に流れる電流が酸素
濃度に比例することを利用したものであるが、このセン
サには多少の大魚があり、製作時のちょっとした電極反
応面積の違いが出力の違いとなって現れ、同じロットの
製品であっても出力にバラツキを生じる。このため、そ
のままではセンサ同志の互換性はないのが普通である。

また、製作されたセンサは、杼時変化により出力が徐々
に低下していく傾向がある。したがって、センサの出力
を処理する酸素８１度警Ｉｌｌ器の回路の中に、センサ
の特性のバラツキや経時変化を補正するための調整回路
が必ず必要とされる。

センサの出力の違いを更正する調整は製作時にメーカが
行うので特に問題となることはないが、経時変化に対す
る更正は、ユーザの手に渡ってから行わなければならな
いことなので、できるだけｌ！Ｊ単に調整できるように
する必要がある。

このため、このような更正を一般ユーザが簡単に行える
ような回路が色々と考案され実用化されている。

その一つは、自然界のｍ素ｌｌＩ度が約２１％であるこ
とから、新鮮な大気中におけるセンサの出力を記憶保持
し、その記憶した出力の値の何割かを減じた値を基準値
として、もし測定される室内の酸素濃度が低下しセンサ
の出力が基準値よりも小さくなれば警報を発するように
した回路である。

この回路においては、更正のきっかけすなわちセンサの
出力を記憶保持するきっかけは、センサの交換時の運転
再開と同時または、経年変化に対しては任意のタイミン
グにおいてユーザが簡単に外部から接点信号により与え
ることができる。

発明が解決しようとする問題点 従来の回路でもユーザサイドにおいて簡単に更正が行え
るが、更正を行うタイミングが本当に適当な時期である
かという問題がある。つまり、２１％の酸素１１度で更
正したつもりが実際にはそれよりも低い！！素濃度で更
正してしまう恐れがある。

仮に、酸素１１度が１８％以下になれば警報を発するよ
うに回路が組まれているものとすれば、正常な使われ方
では酸素濃度２１％のときにセンサの出力を記憶する。

その記憶保持した値を基準にしてセンサの出力が１８／
２１の割合よりも低下した時に警報を発する。しかし、
誤ってセンサ周辺の酸素１１１度が１９％の時に更正し
てしまったとすると、警報を発するのは、更正を行った
１９％の時の出力を基準として１８／２１の割合、つま
り絶対濃度でいえば１９ｘ　１Ｂ／　２１％よりも低下
した状態になって始めて警報を発することになる。これ
では、予定していた１８％酸素濃度よりもかなり下回ら
ないと警報を発しないことになる。

したがって、せっかくの警報器もその調整方法を誤ると
何の意味もなさな（なり、またその効果を信用している
とかえって危険な目に合う恐れも出て来る。

問題点を解決するための手段 酸素センサの出力を増幅するｍｌ増幅器の、増幅度を決
める帰還抵抗器として、抵抗器とスイッチとを並列接続
したものを直列に複数個接続した抵抗群、あるいは抵抗
器とスイッチとを直列接続したちのを複数個並列に接続
した抵抗群、あるいは複数の抵抗器を直並列に接続した
抵抗ラダーの各出力端子と直列にスイッチを接続した抵
抗群と、することにより、それらのスイッチ鮮の入り切
りの組み合せを変えることによって抵抗群の抵抗値を変
化させ、演算増幅器の増幅度を可変できるようにした。

この演算増幅器の増幅度を可変することによって酸素セ
ンサの出力のバラツキや経時変化による出力の低下の更
正をできるようにした。

そして、それらのスイッチの入り切りの制御は、カウン
タと比較器とで構成し、自動化を図った。

そのｌＩ／制御方法は、演算増幅器の出力と第一の基準
電圧とを比較して、演算増幅器の出力が第一の基準電圧
よりも大きければスイッチを順次変化させて、第一の基
準電圧と等しいかあるいはそれよりも小さくなるまで増
幅度を下げるようにした。

したがって、低い酸素濃度で更正をしても、その侵で酸
素濃度が高濃度になればその時貞で再更正されるので、
一般のユーザが更正する時機を特に意識しなくても更正
をやり直そうと思えばいつでも可能である。

警報出力に対しては、演算増幅器の出力と第二の基準電
圧とを比較し、演算増幅器の出力が第二の基準電圧より
も小さければ情報を発するようにしている。

実施例 本発明では、酸素センサの個体間の出力の違い、あるい
は経時変化による出力の低下を更正するため、演算増幅
器２の増幅度を自動的に可変でさるようにした。

本発明′Ｗ１素濃度警報器の回路の一例を第１図に示す
。酸素センサ１は電流出力なので、まず抵抗器１１にそ
の１！！流を流して酸素センサの出力を電圧出力に変換
する。抵抗器１１の両端に現われる電圧は、酸素濃度に
比例して変化するので、それを演算項１＆Ｉ器２に入力
して増幅する。演算増幅器２の増幅度は抵抗器３と抵抗
群４との抵抗値の比率によって決り、それは次式のよう
に表せる。

増幅度−１＋（４の抵抗値）÷（３の抵抗値）演口増幅
器２の増幅度を可変するには抵抗群４の抵抗値を可変す
るか抵抗器３の抵抗値を可変すればよいので、本発明で
は抵抗群４を、第２図に示すように抵抗器とスイッチを
並列に接続したものを多数個直列に接続したもの、第３
図に示すように抵抗器とスイッチを直列に接続したもの
を多数個並列に接続したもの、第４図に示すように複数
の抵抗器とスイッチを梯子状に組合せたちの、などのよ
うに構成し、複数のスイッチの入り切りの組み合せによ
ってその抵抗値が変るようにした。

抵抗群４のスイッチの入り切りは、その抵抗値が大きな
値から小さな値へ順次変化するようにした。その方法を
第２図を用いて説明すると、抵抗群４は６個の抵抗器＜
Ａ−Ｆ）と６個のスイッチ（Ｓ＋〜Ｓ６）とからなって
おり、６個の抵抗器の関係は、抵抗器Ｂは抵抗器Ａの２
倍の抵抗値、抵抗器Ｃは抵抗ＮＢの２倍の抵抗値という
ように抵抗値の倍率が２で順次大きくなるように選んだ
。

したがって、抵抗ＩＡを１にオームとすると、抵抗器Ｂ
は２にオームとなり、抵抗器Ｃ，Ｄ、Ｅ。

Ｆはそれぞれ４．８．１６．３２にオームとなる。そし
て、それぞれの抵抗器に並列に接続されているスイッチ
８１〜Ｓ６が総て開いていると抵抗群４としての抵抗値
は６３にオームとなる。

最初は、スイッチＳＩ−，−３６が総て開いている状態
から始め、その次に抵抗器Ａと並列に接続されているス
イッチＳ１を閉じると抵抗群４の抵抗値は６２にオーム
となる。その次にスイッチＳ１を開いてスイッチＳ２を
閏じると抵抗群４の抵抗値は６１にオームとなる。その
次にスイッチＳ２は閉じたままでスイッチＳ１を閏じる
と抵抗群４の抵抗値は６０にオームとなる。

つまり、スイッチ８１〜Ｓ６をバイナリ信号に応じて小
さい重みの抵抗器から順次閉じたり開いたりすることに
よって抵抗値を大きい値から小さな値へと順次変化させ
ることができる。

スイッチ８１〜Ｓ６の開閉を制御するスイッチ制御回路
５はバイナリ・カウンタの出力を利用したもので、バイ
ナリ・カウンタと発信回路とゲート回路から構成されて
おり、発信回路の出力のクロックをゲートを介してバイ
ナリ・カウンタへ入力するようにし、クロックを１個入
力する毎にバイナリ信号が一つ変り、それを開閉信号と
したものである。そして、スイッチ制御回路５のもう一
つの機能は発信回路の出力のクロックを比較器６の出力
に応じてゲートを通過させるか阻止するかの制御をし、
バイナリ・カウンタの出力を進めるかそのまま保持する
かを制御する。

演拝増幅器２の出力は、比較器６と比較器７に接続され
ており、比較器６では単に演算増幅器２の出力と基準電
圧８とを比較し、基準電圧８よりも演算増幅器２の出力
が大きいときには演算増幅器２の増幅度を下げるように
スイッチ制御回路５のバイナリ・カウンタのカウント値
を進めるようにスイッチ制御回路のゲートに信号を送り
、逆に演算増幅器２の出力が基準電圧８よりも小さくな
ったときにはスイッチ制御回路５のゲートに信号を送り
、バイナリ・カウンタの値をそのまま保持するように指
示する。比較器７では、演算増幅器２の出力と基準電圧
９とを比較し、ＰＩ４痺増幅器２の出力が基準電圧９よ
りも小さくなった場合に酸素１１度の低下として警報回
路１０に信号を送って警報表示を行うようにしている。

なお、本装訝の構成では演算増幅器２の帰還抵抗器を抵
抗群にして可変するようにしたが、先に示した式から分
るように演算増幅器２の増幅度は抵抗器３を変化させる
ことによっても可能なので、抵抗器３を抵抗群４のよう
な抵抗群にすることによって上記と同様の効果を得るこ
とができる。

発明の効果 本発明！！１１１！１１＠器では、Ｗ１素センサの出力
がいろいろと変化したとき、その中で最大の値が２１％
のｗｉ素濃度として考えて増幅度を調整するので、ユー
ザが誤って２１％よりも低い酸素８１度の時に更正をし
ても、ぞの後酸素８１度が上界して２１％になったとき
に自動的に２１％に再更正が行われて装置としては正常
に動作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明酸素１亀警報器の回路の一例を示す図、
第２〜第４図は本発明に用いる抵抗群の構成例を示す図
である。 １・・・酸素センサ、２・・・演埠増幅器、３・・・抵
抗器、４・・・抵抗群、５・・・スイッチ制御回路、６
，７・・・比較器、８，９・・・基準電圧、１０・・・
警報回路、１１・・・抵抗器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、酸素センサと、該酸素センサの出力を増幅する演算
   増幅器と、該演算増幅器の増幅度を決める帰還抵抗器と
   して、抵抗器とスイッチを並列接続したものを直列に複
   数個接続した抵抗群、あるいは抵抗器とスイッチを直列
   接続したものを複数個並列に接続した抵抗群、あるいは
   複数の抵抗器を直並列に接続した抵抗ラダーの各出力端
   子と直列にスイッチを接続した抵抗群と、該スイッチ群
   の入り切りを制御するスイッチ制御回路と、該演算増幅
   器の出力と第一の基準電圧とを比較して該スイッチ制御
   回路の出力を順次変化させるかどうかを判断する第一の
   比較器と、該演算増幅器の出力と第二の基準電圧とを比
   較し、該演算増幅器の出力が第二の基準電圧よりも小さ
   ければ警報を発する第二の比較器および警報回路とから
   なる酸素濃度警報器。