JPH0519945B2 - - Google Patents
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- JPH0519945B2 JPH0519945B2 JP60108340A JP10834085A JPH0519945B2 JP H0519945 B2 JPH0519945 B2 JP H0519945B2 JP 60108340 A JP60108340 A JP 60108340A JP 10834085 A JP10834085 A JP 10834085A JP H0519945 B2 JPH0519945 B2 JP H0519945B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ガスセンサに熱線型半導体センサ
を用してCOガスの検出を行う熱線型半導体セン
サを用いたCOガス検出装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a CO gas detection device using a hot wire type semiconductor sensor as a gas sensor to detect CO gas.
従来からガス検知のための種々のガスセンサが
提案されている。このうち、よく使用されるもの
に接触燃焼式と半導体式とがある。前者は白金コ
イルに触媒を焼結したもので、可燃性ガスを含ん
だ空気が触媒活性な表面(約300℃に保たれてい
る)に接触すると、爆発下限界以下の濃度であつ
ても可燃性ガスと酸素が反応し、反応熱が発生す
るため、白金コイルの温度が上昇し、その抵抗値
が増大するので、この抵抗値変化をブリツジ回路
等で検出ガスを検知するものである。
Conventionally, various gas sensors for gas detection have been proposed. Among these, the catalytic combustion type and semiconductor type are commonly used. The former is a platinum coil with a sintered catalyst, and when air containing flammable gas comes into contact with the catalytically active surface (maintained at approximately 300°C), it becomes flammable even at concentrations below the lower explosive limit. The reactive gas and oxygen react and generate heat of reaction, which raises the temperature of the platinum coil and increases its resistance value. This change in resistance value is detected by a bridge circuit or the like.
この接触燃焼式のガス検知素子は、感度特性に
直線性を有すが、長期安定性の点では半導体式の
ガスセンサに劣つている。 Although this catalytic combustion type gas sensing element has linear sensitivity characteristics, it is inferior to semiconductor type gas sensors in terms of long-term stability.
一方、半導体式のガスセンサは金属酸化物半導
体、例えSnO2、ZnOなどを一対の電極間に亘つ
て焼結したもので、一方の電極をコイル状に形成
してヒータ兼用電極として通常用いる。 On the other hand, a semiconductor gas sensor is made by sintering a metal oxide semiconductor, such as SnO 2 or ZnO, between a pair of electrodes, one of which is formed into a coil shape and is usually used as a heater electrode.
そして、ヒータ兼用電極により300℃〜400℃の
温度に保つておき、ガス吸着により半導体の電導
度が増大し、両電極間の抵抗値が低くなるのを検
出することでガス検知を行う。 Then, the temperature is maintained at 300° C. to 400° C. using an electrode that also serves as a heater, and gas detection is performed by detecting that the conductivity of the semiconductor increases due to gas adsorption and the resistance value between both electrodes decreases.
この半導体式のガスセンサは、接触燃焼式に比
べ長寿命で長期安定性に優れており、しかも被毒
に対し接触燃焼式より優れているが、消費電力が
大きいため電源トランスなど電源部の容量が大き
くなり、コストが高くなる。 This semiconductor type gas sensor has a longer lifespan and superior long-term stability than the catalytic combustion type, and is also better against poisoning than the catalytic combustion type, but it consumes a lot of power, so the capacity of the power supply part such as the power transformer is limited. It gets bigger and costs more.
さらに、半導体式のガスセンサは、一般に低温
度加熱時に特定のガスを捕えることができるが、
ガスの蓄積による誤報が出る欠点がある。 Additionally, semiconductor-type gas sensors are generally capable of capturing specific gases during low-temperature heating;
The drawback is that false alarms occur due to gas accumulation.
これを除去するため、ガス測定前に半導体式の
ガスセンサを一時的に高温にしてガスパージを行
うことが行われている(例え特公昭53−43320号
公報参照)。 In order to remove this, a semiconductor type gas sensor is temporarily heated to a high temperature and gas purge is performed before gas measurement (for example, see Japanese Patent Publication No. 53-43320).
このような公知例においては、高温度と低温度
とにパルス的に交互に加熱するようにしたもので
あり、パルス的電圧印加のためマルチバイブレー
タのような短形波発生器を用いて波高値が大、小
のパルスを半導体式のガスセンサに印加してい
る。 In such a known example, heating is performed alternately in pulses to high and low temperatures, and a rectangular wave generator such as a multivibrator is used to apply pulsed voltage to adjust the peak value. applies large and small pulses to a semiconductor gas sensor.
したがつて、パルスの発生のための機構が大型
になるばかりでなく、パルス的であるためガスセ
ンサに急激に熱歪みが発生し、クラツクを生ずる
という問題点があつた。 Therefore, not only does the mechanism for generating pulses become large-sized, but the pulse-like nature causes sudden thermal distortion in the gas sensor, leading to problems such as cracks.
この発明は、上記の問題点を解決するためにな
されたもので、構成がきわめて簡易で、かつガス
センサのクラツクの発生を防止できるCOガス検
出装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a CO gas detection device that has an extremely simple configuration and can prevent the occurrence of cracks in the gas sensor.
この発明にかかる熱線型半導体センサを用いた
COガス検出装置は、熱線型半導体センサに、正
弦波電圧を印加する正弦波印加手段と、正弦波電
圧のゼロクロス点近傍の電圧時に熱線型半導体セ
ンサの抵抗値を検知する測定手段とを備えたもの
である。
Using the hot wire type semiconductor sensor according to this invention
The CO gas detection device includes a sine wave applying means for applying a sine wave voltage to the hot wire type semiconductor sensor, and a measuring means for detecting the resistance value of the hot wire type semiconductor sensor when the voltage is near the zero crossing point of the sine wave voltage. It is something.
また、この発明の第2番目の発明は、さらに、
熱線型半導体センサを低温に保持するための直流
印加手段を備えたものである。 Moreover, the second invention of this invention further includes:
It is equipped with a direct current applying means for keeping the hot wire type semiconductor sensor at a low temperature.
この発明においては、熱線型半導体センサに正
弦波電圧が印加され、この正弦波電圧の波高値に
近い高い電圧の部分でガスのパージが行われ、ゼ
ロクロス点の近傍の低い電圧の部分で熱線型半導
体センサの抵抗値が測定され、この値によりガス
濃度の検出がなされる。
In this invention, a sine wave voltage is applied to a hot wire type semiconductor sensor, gas purge is performed at a high voltage part near the peak value of this sine wave voltage, and a hot wire type semiconductor sensor is applied to a hot wire type semiconductor sensor at a low voltage part near the zero cross point. The resistance value of the semiconductor sensor is measured, and the gas concentration is detected based on this value.
また、この発明の2番目の発明では、熱線型半
導体センサは直流印加手段により常時一定の低温
に保持される。 Further, in the second aspect of the present invention, the hot wire type semiconductor sensor is always maintained at a constant low temperature by the direct current applying means.
まず、この発明に用いる熱線型半導体センサ
(以下単にセンサという)について説明する。
First, a hot wire type semiconductor sensor (hereinafter simply referred to as a sensor) used in the present invention will be explained.
第2図はこの発明に用いるセンサの構成を示す
もので、1は加熱用ヒータ兼電気抵抗値変化検出
用電極となる。例えば15μmφの白金線からなる
コイル状の金属線、2は前記金属線1に密着させ
たSnO2、ZnO等の金属酸化物半導体であり、こ
れらでセンサ3が構成される。4はリードと支柱
兼用の金属ピンで、これに金属線1の両端が溶着
され支持されている。 FIG. 2 shows the configuration of the sensor used in the present invention, where 1 serves as a heater and an electrode for detecting changes in electrical resistance. For example, a coiled metal wire made of platinum wire with a diameter of 15 μm, and 2 are metal oxide semiconductors such as SnO 2 and ZnO that are brought into close contact with the metal wire 1, and the sensor 3 is constituted by these. Reference numeral 4 denotes a metal pin that serves both as a lead and as a support, to which both ends of the metal wire 1 are welded and supported.
このセンサ3は、応答速度が極めて速く、初期
安定時間が極めて短い。また、消費電力が少な
く、感度が高く、かつ触媒劣化がない等の特長を
有している。 This sensor 3 has an extremely fast response speed and an extremely short initial stabilization time. It also has features such as low power consumption, high sensitivity, and no catalyst deterioration.
第2図に示すセンサ3を用いて構成したこの発
明の一実施例を第1図に示す。 An embodiment of the present invention constructed using the sensor 3 shown in FIG. 2 is shown in FIG.
第1図において、Rbは抵抗器、3Aは補償素
子であり、センサ3とともにブリツジ回路を構成
している。なお、補償素子3Aは第2図のセンサ
3と同じ形状であるが、ガスとは反応しないよう
に表面をガラス等で被覆している。Eは電池のよ
うな電源、Rlは信号検出用の可変抵抗器であり、
これらで抵抗値変化の検知回路10が構成され
る。11はトランスで、1次側に可変交流電源1
2が接続され、2次側はセンサ3の両端に接続さ
れ、これらのトランス11と可変交流電源12と
で交流電圧印加手段が構成されている。13はゼ
ロクロス点検出器で、可変交流電源12の出力が
ゼロ点近傍になつたかどうかを検出するものであ
る。14は電子スイツチで、ゼロクロス点検出器
13から出力が出たとき、その立上りから所定時
間だけ閉成する。15は抵抗値測定手段である電
圧計で、電子スイツチ14の閉成により出力電
圧、つまりガス濃度を指示する。 In FIG. 1, R b is a resistor and 3A is a compensation element, which together with the sensor 3 constitute a bridge circuit. The compensating element 3A has the same shape as the sensor 3 shown in FIG. 2, but its surface is covered with glass or the like so that it does not react with gas. E is a power source such as a battery, R l is a variable resistor for signal detection,
These components constitute a resistance value change detection circuit 10. 11 is a transformer, with variable AC power supply 1 on the primary side.
2 are connected, and the secondary side is connected to both ends of the sensor 3, and these transformers 11 and the variable AC power supply 12 constitute an AC voltage applying means. Reference numeral 13 denotes a zero cross point detector, which detects whether the output of the variable AC power supply 12 has reached the vicinity of the zero point. Reference numeral 14 denotes an electronic switch, which is closed for a predetermined period of time after the output from the zero-crossing point detector 13 rises. Reference numeral 15 denotes a voltmeter as a resistance value measuring means, which indicates the output voltage, that is, the gas concentration, when the electronic switch 14 is closed.
次に動作について第3図の波形図を参照して説
明する。 Next, the operation will be explained with reference to the waveform diagram in FIG.
第3図のaに示す曲線Aのような正弦波の交流
電圧を、可変交流電源12からトランス11を介
してセンサ3に印加すると、その発熱状態は第3
図のbの曲線Bのようになる。 When a sinusoidal AC voltage as shown by curve A shown in FIG.
It will look like curve B in figure b.
すなわち、第3図のaで波高値Epのように高
い電圧のときには第3図のbのように発熱も高く
なり、ガスのパージが行われる。 That is, when the voltage is as high as the peak value E p in a of FIG. 3, the heat generation also becomes high as in b of FIG. 3, and the gas is purged.
そして、電圧が次第に低くなつてゼロクロス点
近傍、例え第3図のaのしきい値L1とL2の間に
入つてガス検出に適した温度、つまり第3図のb
の温度レベル線L3に温度が低下したときゼロク
ロス点検出器13は出力を出して電子スイツチ1
4を閉成する。これによりその時点の検知回路1
0の出力を測定する。この出力はとりも直さずセ
ンサ3の内部抵抗を示し、この内部抵抗はガス濃
度に依存するので、結局、ガス濃度が測定された
ことになる。 Then, the voltage gradually decreases until it reaches a temperature near the zero-crossing point, for example, between the thresholds L1 and L2 of a in Figure 3, and reaches a temperature suitable for gas detection, that is, b in Figure 3.
When the temperature drops to the temperature level line L3 , the zero cross point detector 13 outputs an output and switches the electronic switch 1.
Close 4. As a result, the detection circuit 1 at that time
Measure the output of 0. This output essentially indicates the internal resistance of the sensor 3, and since this internal resistance depends on the gas concentration, it means that the gas concentration is measured after all.
第4図はこの発明の第2番目の発明の実施例を
示すものである。第1図の実施例との相違は直流
電源16および抵抗値17とにより直流印加手段
を構成し、センサ3に常時一定電流を流し、ガス
濃度測定温度よりわずかに低い温度にセンサ3を
加熱するようにした点であり、その他は第1図と
同じである。 FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that a DC power source 16 and a resistance value 17 constitute a DC applying means, and a constant current is constantly applied to the sensor 3 to heat the sensor 3 to a temperature slightly lower than the gas concentration measurement temperature. The other points are the same as in Fig. 1.
この実施例の場合には、第5図のa,bのよう
な波形、つまり電圧、温度とも0点が0′点までず
れたことになる。これは常に直流電源16からセ
ンサ3に電流が流れて一定の低い温度に加熱され
ているからであり、そのためにセンサ3に与える
熱シヨツクがさらに緩和される。 In the case of this embodiment, the waveforms a and b in FIG. 5, that is, the 0 point for both voltage and temperature has shifted to the 0' point. This is because a current always flows from the DC power supply 16 to the sensor 3, and the sensor 3 is heated to a constant low temperature, so that the thermal shock applied to the sensor 3 is further alleviated.
この発明は上記のように、センサに交流電圧を
印加するようにしたので、センサには滑らかに変
化する電圧が印加されるために、与える熱シヨツ
クが少なくなり、クラツクの発生を防止できる。
しかも、交流電圧の波高値の部分でガスのパージ
が行われた後、センサの抵抗値の測定が行われる
ので誤差のない測定ができる。
In the present invention, as described above, since an alternating current voltage is applied to the sensor, a smoothly changing voltage is applied to the sensor, which reduces the amount of thermal shock and prevents the occurrence of cracks.
Moreover, since the resistance value of the sensor is measured after the gas is purged at the peak value of the AC voltage, error-free measurement can be performed.
また、この発明の2番目の発明は、直流印加手
段によりセンサに常時電流を流して所定の低い温
度に加熱しておくようにしたので交流電圧を印加
したときの熱シヨツクをさらに低減できる利点が
ある。 In addition, the second aspect of the present invention has the advantage that the sensor is heated to a predetermined low temperature by constantly passing current through the sensor using the direct current applying means, which further reduces thermal shock when an alternating current voltage is applied. be.
第1図はこの発明の一実施例を示す回路図、第
2図はこの発明に用いるセンサ3の構成例を示す
図、第3図a,bは第1図の実施例の動作説明の
ための電圧波形および発熱波形を示す図、第4図
はこの発明の第2番目の発明の一実施例を示す回
路図、第5図a,bは第4図の実施例の動作説明
のための電圧波形および発熱波形を示す図であ
る。
図中、1は金属線、2は金属酸化物半導体、3
はセンサ、3Aは補償素子、4は金属ピン、10
は検知回路、11はトランス、12は可変交流電
源、13はゼロクロス点検出器、14は電子スイ
ツチ、15は電圧計、16は直流電源、17,
Rbは抵抗器、Rlは可変抵抗器、Eは電源である。
Fig. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a sensor 3 used in the invention, and Figs. 3a and b are for explaining the operation of the embodiment of Fig. 1. 4 is a circuit diagram showing an embodiment of the second invention of the present invention, and FIGS. 5a and 5b are diagrams for explaining the operation of the embodiment of FIG. 4. It is a figure which shows a voltage waveform and a heat generation waveform. In the figure, 1 is a metal line, 2 is a metal oxide semiconductor, and 3
is a sensor, 3A is a compensation element, 4 is a metal pin, 10
is a detection circuit, 11 is a transformer, 12 is a variable AC power supply, 13 is a zero cross point detector, 14 is an electronic switch, 15 is a voltmeter, 16 is a DC power supply, 17,
R b is a resistor, R l is a variable resistor, and E is a power supply.
Claims (1)
する熱線型半導体センサと、この熱線型半導体セ
ンサに所要の波高値の正弦波電圧を印加する正弦
波印加手段と、前記正弦波電圧のゼロクロス点近
傍の電圧時に前記熱線型半導体センサの抵抗値を
検知する測定手段とからなることを特徴とする熱
線型半導体センサを用いたCOガス検出装置。 2 ガスを吸着することによつて電気抵抗が変化
する熱線型半導体センサと、この熱線型半導体セ
ンサを常時所定の温度に保持するための直流電圧
を印加する直流印加手段と、この熱線型半導体セ
ンサに所要の波高値の正弦波電圧を印加する正弦
波印加手段と、前記正弦波電圧のゼロクロス点近
傍の電圧時に前記熱線型半導体センサの抵抗値を
検知する測定手段とからなることを特徴とする熱
線型半導体センサを用いたCOガス検出装置。[Scope of Claims] 1. A hot wire type semiconductor sensor whose electrical resistance changes by adsorbing gas; a sine wave applying means for applying a sine wave voltage of a required peak value to the hot wire type semiconductor sensor; 1. A CO gas detection device using a hot wire type semiconductor sensor, comprising a measuring means for detecting a resistance value of the hot wire type semiconductor sensor when the voltage is near the zero crossing point of a sine wave voltage. 2. A hot wire type semiconductor sensor whose electrical resistance changes by adsorbing gas, a direct current applying means for applying a DC voltage to constantly maintain this hot wire type semiconductor sensor at a predetermined temperature, and this hot wire type semiconductor sensor. and a measuring means for detecting the resistance value of the hot wire semiconductor sensor when the voltage is near the zero-crossing point of the sine wave voltage. CO gas detection device using a hot wire semiconductor sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10834085A JPS61266949A (en) | 1985-05-22 | 1985-05-22 | Gaseous co detector using heat ray type semiconductor sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10834085A JPS61266949A (en) | 1985-05-22 | 1985-05-22 | Gaseous co detector using heat ray type semiconductor sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61266949A JPS61266949A (en) | 1986-11-26 |
| JPH0519945B2 true JPH0519945B2 (en) | 1993-03-18 |
Family
ID=14482206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10834085A Granted JPS61266949A (en) | 1985-05-22 | 1985-05-22 | Gaseous co detector using heat ray type semiconductor sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61266949A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63159482U (en) * | 1987-04-03 | 1988-10-19 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61104367U (en) * | 1984-12-14 | 1986-07-02 |
-
1985
- 1985-05-22 JP JP10834085A patent/JPS61266949A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61266949A (en) | 1986-11-26 |
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