KR20010029523A

KR20010029523A - 공기성질 측정장치

Info

Publication number: KR20010029523A
Application number: KR1019997002332A
Authority: KR
Inventors: 바이골드토마스
Original assignee: 클라우스 포스, 게오르그 뮐러; 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1997-07-26
Publication date: 2001-04-06
Also published as: JP4108131B2; KR100518104B1; WO1998012547A1; DE59712075D1; EP0927351B1; JP2001500618A; AU3937397A; DE19638204C1; EP0927351A1; AU714083B2; US6055848A

Abstract

본 발명은 저항(Rs: 17)이 신호처리부품(13)으로서 출력신호(14)로 변환되는 공기성질 측정장치에 관한 것으로서, 이 출력신호는 저항(Rs: 17)에 따른 주기(T, T1, T2, T3)를 포함한다.

Description

공기성질 측정장치{Air quality measuring device}

본 발명은 공기성질센서에 간단한 신호평가를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 목적은 종속항에 주어진 특징을 통하여 해결될 수 있다.

본 발명은 공기성질 측정장치에 관한 것이다. 본 기술분야는 아날로그신호가 전압에 따른 발전기(VCO)를 제어하는 것이다. 전압제어식 발전기는 디지털 신호를 생성하며, 이때 주파수는 아날로그 신호의 전압을 측정하기 위한 것이다.

도 1은 블록회로도.

도 2는 스위칭배선의 실시예를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 장치의 가능한 출력신호결과를 도시한 도면.

본 발명에 따른 공기성질 측정장치의 실시예로서 센서저항이 공기성질에 의존하는 센서가 제공된다. 이 센서저항은 센서저항이 이 센서저항에 따르는 주기(T)에 의해 출력신호로 변환되는 신호처리부품이다. 출력신호의 주기(T)는 센서저항을 측정하기 위한 것이다. 이 주파수특성의 출력신호는 조사되거나 전도결합된 교란에 대하여 진폭이 유효정보를 포함하는 아날로그 신호의 경우보다 비감각적이다. 또한 온도의 영향에 따라서 교란이 감속될 수 있다. 시간- 및 주파수독립 출력신호는 마이크로-콘트롤러에 의해 아날로그전압으로서 높은 출력이 보장된다. 출력신호로서 가변주기를 갖는 2진 신호가 제시된다면, 디지털기술에서 간단한 신호처리가 가능하다. 이로써 고가의 아날로그 부품을 사용하지 않을 수 있다.

독립항에 기재한 방법을 통하여 바람직한 다른 구조가 가능하다. 신호처리로서 전압/시간- 또는 전압/주파수-변조기가 사용되는 방법이 제공된다. 전압제어식 오실로스코우프로서 구성된 회로는 표준-IC를 포함한다.

합리적인 추가의 개선에서는 전압/시간-변조기로서 RC-부품 및 비교기로 구성된 비안정 스윕회로가 사용된다. 이러한 실시예에 따라서 비교기의 전도 입력에는 콘덴서(C)가 기준전위에 대항하여 스위칭되며 저항(R)이 비교기의 출력과 접속된다. 비교기의 비전도 입력에는 센서저항(Rs)이 기준전위에 대항하여 스위칭되며 제 2 저항(R2)이 비교기의 출력과 접속된다. 비교기의 출력에는 출력신호가 유도된다. 이러한 배선을 통하여, 출력신호의 주기(T)는 센서저항에 대수적으로 의존한다. 주기(T)의 이러한 대수적 과정은 공기성질센서의 센서저항/공기성질-특성선을 통하여 제시되며, 필요한 경우에 대수적 및 지수적으로 표현된다. 이로써 일정 감도가 오랫동안 유지된다. 필요한 경우에 일정 감도가 작용되는 아날로그-로그가 제시될 수 있다. 가변 주기(T)를 갖는 출력신호는 아날로그-로그의 출력신호와 비교하여 교란에 민감하다.

바람직하게는 본 발명은 차량의 공기성질 측정장치에 사용된다. 공기성질에 따라서 환풍시스템이 조절된다.

본 발명을 이하의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

공기성질(10)은 센서(11)에 의해 측정신호(12)로 변환된다. 신호처리(13)는 이 측정신호(12)를 출력신호(14)로 변경한다.

실시예에 따라서 신호처리(13)는 비교기(21)로 구성되며, 이 비교기의 비전도 입력에는 기준전위에 대항하여 센서저항(Rs: 17)이 스위칭되며 제 2 저항(R2: 19)이 비교기(21)의 출력에 접속된다. 비교기(21)의 전도 입력에는 기준전위에 대항하여 콘덴서(C: 18)가 스위칭되며 저항(R: 20)이 비교기(21)의 출력에 접속된다. 비교기(21)의 출력에는 기준전위에 대항하여 출력신호(14)가 유도된다.

도 3a에 따르면 출력신호(14)의 시간상의 진행과정은 지수의 증가와 감소를 통해서 특징지워지며, 이것은 제 1 주기(T1)후에 다시 반복된다. 도 3b에 도시한 2진 출력신호(14)가 제 2 주기(T2)를 통하여 다시 반복된다. 이 제 2 주기(T2)내에서 2진 출력신호(14)는 제 3 주기(T3)동안에 전압(U)에 해당하는 로그값(1)을 수령한다.

공기성질 측정장치는 다음과 같은 기능을 한다: 센서(11)는 공기성질(10)을 결정한다. 공기성질(10)하에서, 특히 예를 들어 일산화탄소나 산화질소에 존재하는 농도와 같은 공기량성분이 제공된다. 센서(11)의 센서저항(Rs: 17)은 유해물질의 농도에 따라서 변화된다. 일반적으로 사용된 CO- 및 NOx-센서들은 지수적 저항-/농도-특성을 갖는다. 센서(11)로서는 또한 저항 센서가 사용될 수 있다. 이러한 모든 센서(11)들은 측정신호(12)로서 공기성질(10)에 따른 센서저항(Rs: 17)을 발생시킨다. 지수적 진행과정으로 인한 특징이 상응하는 값의 대규모 영역을 갖기 때문에, 일정 반응도를 얻기 위하여 로그 출력값이 이상적이다.

공기성질에 따라서, 예를 들어 차량의 환풍시스템이 제어된다. 높은 유해물질의 농도로 인하여, 예를 들어 차량이 터널과 마주할 때, 송풍기를 끄거나 통풍문을 폐쇄한다.

신호처리(13)는 가변 주기(T, T1, T2, T3)를 통하여 측정신호(12)내의 출력신호(14)를 변경시킨다. 신호처리(13)로서는, 예를 들어 전압/시간- 또는 전압/주파수-변환기가 삽입될 수 있다. 이 변환기의 입력전압으로서는, 예를 들어 센서저항(Rs: 17)에 유도되는 전압을 사용하며, 이 전압은 센서저항(Rs: 17)에 비례한다. 결과적으로 아날로그-디지털-변환이 이루어진다.

임펄스폭-변환기에서는 측정하고자 하는 전압은 톱니파전압과 비교된다. 또한 아날로그 전압을 시간에 따라 나타내는 이중경사-아날로그-디지털-변환기가 적합하다. 전압/주파수-변환기는 입력량으로서 변환하고자 하는 전압을 포함하며 방형파임펄스의 결과를 산출한다. 이 임펄스의 주파수는 산출된 전압의 높이에 비례한다. 전압-주파수-변조는 또한 전하총량방법에 따라 형성될 수 있다. 전압-주파수-특성선은 이러한 공지된 방법에 있어서 직선이다.

도 2에 따른 RC-부품으로 구성된 비안정 스윕회로와 비교기는 또한 멀티바이브레이터나 이완오실로스코우프로 알려져 있다. 센서저항(Rs: 17)은 이 회로에서 주파수특성으로 작용한다. 도 2에 도시한 스윕회로의 전원연결시점에 대해서 콘덴서의 전압은 0이다. 비교기(21)는 도 3b에서 볼 수 있는 바와 같이 출력신호(14)로서 포지티브 전압(U)을 산출한다. 이 전압은 저항(R)을 통해서 캐패시턴스(C: 18)에 과부하를 부여한다. 센서저항(Rs: 17)에서 감소된 전압의 한계값은 센서저항(Rs: 17)과 제 2 저항(R2: 19)으로 구성된 전압부품들과 출력신호(14)에 의해 결정된다. 콘덴서(C: 18)의 전압이 이 한계값에 도달하면, 비교기(21)는 스윕하며 출력전압(-U)을 산출한다. 콘덴서(C: 18)의 충전전류는 반대방향으로 흐른다. 콘덴서(C: 18)는 제 1 한계값이 네가티브 값을 갖는 제 2 한계값에 도달할 때까지 오랫동안 방전한다. 비교기(21)의 출력신호(14)는 포지티브 전압(U)에 근접하는 출력의 극성으로 다시 한번 변환된다.

콘덴서(C: 18)의 지수적 충전- 및 방전진행과정에 의하여 주기(T, T1, T2, T3)는 다음 수학식 1과 같이 계산된다.

여기서 비율(2Rs/R2)이 1보다 훨씬 크다면, 수학식 1은 다음과 같이 변형된다.

주기(T)와 센서저항(Rs: 17)의 이러한 로그관계는 도 2에 따른 회로배선에 도시한다. 이러한 회로배선을 위하여 출력신호(14)는 도 3b에 따라 실현된다. 여기에 도시한 제 2 주기(T2)는 수학식 1과 2의 주기(T)와 일치한다. 주기(T)와 센서저항(Rs: 17) 사이의 로그관계는 서두에서 설명한 센서(11)의 특성과 일치한다. 이를 통하여 특히 수십회 이상 일정 반응도에 도달한다.

공기성질 측정장치는 도 2에 도시한 회로의 실시예로서 제한되지 않는다. 그러므로 도 3에 도시한 다른 출력신호진행과정(14)이 고려될 수 있다. 센서저항(Rs: 17)은, 예를 들어 제 1 주기(T1)를 통하여 출력신호(14)로서 변환될 수 있으며, 이것은 제 1 주기(T1)내에 지수적으로 증가하며 그후 다시 감소한다. 제 1 주기(T1)후에 이 지수적 증가 및 감소가 다시 반복된다. 도 3b와의 일치하에서 센서저항(Rs: 17)의 변환은 주기(T, T1, T2, T3)를 형성할 수 있으며, 기본주기를 나타내는 제 2 주기가 일정할 때, 제 3 주기(T3)가 변화된다. 이것은 키잉율의 영향에 따른다. 이외에 기본주기(T2)를 변화시키고 T3동안에 키잉율을 변화시키기 위한 가능성을 갖는다. 이를 위하여 상응하는 모듈화방법이 사용된다.

센서저항(Rs: 17)에 따르는 주기(T, T1, T2, T3)를 결정하기 위해서, 규정에 따른 표준구조부품이 사용된다. 디지털검측과 마찬가지로 아날로그 전압에서도 변환이 가능하다. 마이크로컴퓨터는, 예를 들어 8비트 분석을 통한 아날로그전압과 16비트 분석을 통한 시간에 의해 측정되도록 구성된다.

도 2에 따른 회로배선에서는 공통 기준전위로서 측정된다. 그렇지만, 이것은 반드시 필요한 것은 아니다. 그러므로, 출력신호(14)가 콘덴서(21)에 공급되는 전위와 일치하는 제 2 기준전위에 대항하여 유도될 때, 예를 들면 센서저항(Rs: 17)과 콘덴서(C: 18)가 공통 기준전위상에 머물러야 유효하다. 이를 통해서 유도된 신호가 적용된다.

Claims

내부의 저항(Rs: 17)이 공기성질(10)에 의존하며, 또한 이 저항(Rs: 17)은 저항(Rs: 17)에 따르는 주기(T, T1, T2, T3)를 통하여 저항(Rs: 17)을 출력신호(14)로 전환하는 신호처리부품(13)인 하나 이상의 센서(11)를 구비한 공기성질 측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 신호처리부품(13)으로서는 전압/시간-변환기나 전압/주파수-변환기가 사용되는 것을 특징으로 하는 공기성질 측정장치.
제 2 항에 있어서, 상기 전압/시간변환기로서는 RC-부품으로 구성된 비안정 스윕회로와 비교기(21)가 사용되는 것을 특징으로 하는 공기성질 측정장치.
제 3 항에 있어서, 상기 비교기(21)의 전도 입력에는 콘덴서(C: 18)가 기준전위에 대항하여 스위칭되고 저항(R: 20)은 비교기(21)의 출력과 접속되며, 상기 비교기(21)의 비전도 입력에는 저항(Rs: 17)이 기준전위에 대항하여 스위칭되고 제 2 저항(R2: 19)이 비교기(21)의 출력과 접속되며, 상기 비교기(21)의 출력에는 출력신호(14)가 유도되는 것을 특징으로 하는 공기성질 측정장치.
제 4 항에 있어서, 상기 제 2 저항(R2: 19)은 저항(Rs: 17)보다 훨씬 낮은 것을 특징으로 하는 공기성질 측정장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저항(Rs: 17)으로서는 레지스턴스 저항이 사용되는 것을 특징으로 하는 공기성질 측정장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력신호(14)는 디지털신호인 것을 특징으로 하는 공기성질 측정장치.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력신호(14)의 주기(T, T1, T2, T3)들은 저항(Rs)에 대수(log)적으로 의존하는 것을 특징으로 하는 공기성질 측정장치
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력신호(14)에 따라서 차량의 환기에 영향을 미치는 것을 특징으로 하는 공기성질 측정장치.