JPH0627657B2 - センサ駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、パルス電流を利用するセンサの駆動方式に関
し、より詳細には、ガスセンサ、温度センサ、湿度セン
サ又はアルコールセンサ等に適用可能なセンサ駆動方法
に関するものである。

従来技術 従来、電池を電源として用いるセンサの駆動方式におい
ては、消費電力を節約する為に、間欠的にパルス状波形
で電力を印加する方法がよく用いられている。この場
合、定常的に電圧を印加している場合に比して、温度や
湿度等の外部環境条件の変動に対して或いは一般的動作
の安定性においてそれ相応の難点を有している。この傾
向は、電力の節約を促進する為に信号のオンとオフのデ
ューティ比を小さくすればする程、顕著となる。従っ
て、そのような難点を解消するには、高価な補償用素子
を設ける等の回路面での工夫が必要となり、センサのコ
ストアップにつながる。

目 的 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、小さ
い消費電力で信頼度の高い信号を安定して検出可能なセ
ンサ駆動方法を提供することを目的とする。

構 成 本発明は、感応物質を電熱器で所定温度に加熱すると共
に前記感応物質に通電し感応作用に応じた出力信号を検
出するセンサ駆動方法において、通常は前記電熱器及び
前記感応物質に所定間隔で間欠的に通電し、前記出力信
号に異常を検出したら前記電熱器及び前記感応物質に定
常電流を通電して前記出力信号を再検出することを特徴
とするセンサ駆動方法、を提供するものである。

以下、本発明の１実施例に基づき具体的に説明する。第
１図は本発明の１実施例としての駆動方法が実施される
ガス検出装置の構成を示したブロック図である。第１図
において、平行に延在させた一対の検出リード部１ａ，
１ｂ間にガス感応物質から成る検出部２が架橋状に設け
てセンサＳが形成されている。一対の検出リード部１
ａ，１ｂの内の一方の検出リード部１ａは検出部２の一
方の電極として機能すると共に検出部２を加熱するヒー
タとしても機能する。本例の検出部２は、金属酸化物半
導体のＳｎＯ₂から成り熱容量を小さくするため薄膜状
に形成されており、ヒータとしての検出リード部１ａに
より３５０〜４００℃に加熱されると、ガスに対して吸
着・離脱の作用を行う。従って、雰囲気にガスが存在す
る場合はガス分子を吸着してガス感応物質自体の抵抗値
を小さくし、ガスが無くなると離脱させて抵抗値を大き
くする。この抵抗値の異常変化を後述する検出回路より
電流を流して検出し、ガスの存在を知らせる。

ヒータとしての検出リード部１ａの両端は、パルス状及
び定常の双方の電圧を適宜印加可能な電源を備えたヒー
タ駆動回路３に接続されており、これから、通常時は例
えば１．５〜３Ｖのパルス電圧が、目的ガスを検出した
異常時には同程度のレベルの定常電圧が、夫々検出リー
ド部１ａに加えられ、検出リード部１ａを発熱させる。
又、他方の検出リード部１ｂの一端と検出リード部１ａ
の一端が同様なパルス状及び定常の双方の電圧を適宜印
加可能な電源を備えた検出回路４に接続されており、こ
れから、通常時は例えば１．５〜３Ｖのパルス電圧が、
目的ガスを検出した異常時には同程度のレベルの定常電
圧が、夫々検出部２に加えられその抵抗値変化による電
流変化を電圧変動として検出する構成となっている。

而して、上述したヒータ駆動回路３及び検出回路４に
は、夫々の回路における電圧の印加タイミングを指示す
るタイミング回路５が接続されている。タイミング回路
５は、第２図に示す如く、夫々適数個のインバータ５
ａ、抵抗５ｂ、ダイオード５ｃ及びコンデンサ５ｄを組
み合わせて基本となるパルス信号を発生する基本パルス
発生回路ｂを形成し、これからヒータ駆動回路３に至る
回路にはＯＲゲート５ｅを介設してある。又、検出回路
５からＯＲゲート５ｅの他方の入力端に至る回路には第
一モノマルチバイブレータ５ｆが介設されている。この
場合、第一モノマルチバイブレータ５ｆの時定数は定常
駆動と等価な特性が得られる用に設定されている。更
に、検出回路４から後述する警報を発生させる警報部７
へ至る回路には、第二、第三のモノマルチバイブレータ
５ｇ，５ｈが直列に介設されている。

第１図に戻って、検出回路４から目的ガスの存在を知ら
せる警報部７に至る回路には、ＡＮＤゲート６が介設さ
れ、このゲート６の片方の入力端子は上述したタイミン
グ回路５の第三モノマルチバイブレータ５ｈに接続され
ている。

次に、上記の如く構成されたガス検出装置において実施
される本発明方法の１実施例としての駆動動作につい
て、第３図のタイミングチャート図に基づき説明する。
尚、第３図の各信号波形Ｉ〜VIIは、夫々第２図の回路
における主要箇所〜で採取される信号を示してい
る。

目的とするガスが検出部２の雰囲気中に存在しない通常
時においては、電力節約の為、第２図の回路中の基本パ
ルス発生回路ｂ出力部で得られる規則的なパルス波形
の信号波Ｉに基づき、信号波IVで示される如く、所定の
間隔で間欠的に駆動されている。

今、上述の如き駆動状態下において、検出部２の雰囲気
に検出すべき目的ガスが流入したとする。この時、検出
リード１ａにヒータ駆動回路３からパルス電圧が加えら
れ、検出部２が３５０〜４００℃に加熱されると、その
表面にガス分子が吸着して抵抗値が低下する。従って、
これに応じて検出信号波形IIにその検出信号αが現わ
れ、これを受けて第一モノマルチバイブレータ５ｆが起
動され定常的なオン信号βがＯＲゲート５ｅへ供給さ
れ、これに応じた定常駆動信号γがヒータ駆動回路３に
出力され、ヒータとしてのリード部１ａが定常的に駆動
される。検出信号αは、第一モノマルチバイブレータに
送られると同時に第二モノマルチバイブレータ５ｇにも
送られてそれを起動させ、安定した検出信号α′を得る
のに充分な時間間隔ｔをとった後第三モノマルチバイブ
レータ５ｈを起動させ、ゲート６への出力信号δを発生
させる。ゲート６では、第三モノマルチバイブレータ５
ｈからの出力信号δと検出回路４からの安定した検出信
号α′との論理積をとり、成立した時に初めて警報部７
に警報信号εが出力され、目的ガスの存在を知らせる警
報が発っせられる。

以上の如く、通常時においては間欠的にパルス駆動を行
い、検出信号が現われた異常時には定常駆動に近い駆動
方式に切り換えて動作を充分に安定させた後改めて検出
信号を採取して目的ガスの存否を判断する構成とすれ
ば、パルス駆動と定常駆動の双方の長所を利用し、電池
駆動によっても信頼度の高い検出性能を長期に亘って安
定して得ることができる。尚、従来のセンサにおいて
は、検出部２の熱容量が大きく性能が安定するのに数分
から数十分を要していた為、本例の如き駆動方法を採用
することができなかったが、本例の如き架橋構造の薄膜
状検出部２は熱容量が極めて小さく数秒で安定状態とな
るので、上述した如き駆動方法を採用することが可能と
なっている。

効 果 以上、詳述した如く、本発明によれば、通常時は間欠的
に駆動し、異常を検出した時は定常的な駆動に切り換え
た後正式に再検出することにより、低消費電力で外部環
境の変化等に影響されず信頼性の高い検出性能を長期に
亘って安定して発揮させることができる。尚、本発明は
上記の特定の実施例に限定されるものではなく、本発明
の技術的範囲内において種々の変形が可能であることは
勿論である。例えば、検出対象はガスに限らず、例えば
気相中に浮遊する液体粒子等の如くガス感応物質に吸着
・離脱作用を行う種々の物質の検出に本発明を適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例におけるガス検出装置の構成
を示したブロック図、第２図は本発明の１実施例におけ
るタイミング回路を示した回路図、第３図は本発明の１
実施例における動作を説明するタイミングチャート図で
ある。 （符号の説明） １ａ： 検出リード部 ２： 検出部 ３： ヒータ駆動回路 ４： 検出回路 ５： タイミング回路 ６： ゲート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感応物質を電熱器で所定温度に加熱すると
   共に前記感応物質に通電し感応作用に応じた出力信号を
   検出するセンサ駆動方法において、 通常は前記電熱器及び前記感応物質に所定間隔で間欠的
   に通電し、前記出力信号に異常を検出したら前記電熱器
   及び前記感応物質に定常電流を通電して前記出力信号を
   再検出することを特徴とするセンサ駆動方法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記出力
   信号は前記感応物質への感応対象物の吸着・離脱作用に
   応じた前記感応物質の抵抗値の変化に起因する信号であ
   ることを特徴とするセンサ駆動方法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項におい
   て、前記感応対象物は気体であることを特徴とするセン
   サ駆動方法。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項乃至第３項の内のい
   ずれか１項において、前記感応物質は金属酸化物半導体
   であることを特徴とするセンサ駆動方法。