JPH1019816A - センサの温度調節装置 - Google Patents

センサの温度調節装置

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JPH1019816A
JPH1019816A JP17910496A JP17910496A JPH1019816A JP H1019816 A JPH1019816 A JP H1019816A JP 17910496 A JP17910496 A JP 17910496A JP 17910496 A JP17910496 A JP 17910496A JP H1019816 A JPH1019816 A JP H1019816A
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JP
Japan
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sensor
impedance
voltage
control device
temperature control
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JP17910496A
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Inventor
Masumi Tanaka
真澄 田中
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Resonac Corp
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ温度を一定に保つセンサの温度調節装
置を提供する。 【解決手段】 ヒータ7により加熱制御するセンサの温
度調節装置において、第一のインピーダンス手段8、第
二のインピーダンス手段9、第三のインピーダンス手段
10、センサ1、電圧発生手段3、電圧比較手段5及び
ヒータ駆動手段6とから構成されるセンサの温度調節装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はヒータ等により加熱
制御されるセンサの温度調節装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ヒータにより加熱制御するセンサとして
は、安定化ジルコニアを用いたセンサがあり、劣化が少
ないなどの特徴を持つため、COセンサとして広く用い
られている。参考文献としては特開昭57−22101
9号公報がある。ところで、このような安定化ジルコニ
アを用いたCOセンサは安定したガス感度を得るため、
400℃程度の温度に保つ必要がある。図4は安定化ジ
ルコニア素子の温度に対するインピーダンスの変化を示
すグラフ及び図5は従来のセンサの温度調節装置の概略
図であり、COセンサの温度を400℃に保つため従来
は、図4に示すように安定化ジルコニア素子のインピー
ダンスが温度が高くなるとともに小さくなることを利用
し、図5に示すように、COセンサ1と抵抗2を直列に
接続した回路に電圧発生手段3から電圧を印加し、CO
センサ1と抵抗2とによる分圧電圧を電圧比較手段5を
用いて基準電圧源4からの基準電圧と比較し、両者の差
に応じた出力電圧がヒータ駆動手段6に供給され、ヒー
タ7を駆動することにより、センサ温度を一定に保つセ
ンサの温度調節装置があった。
【0003】図4に示すインピーダンスの変化は、イン
ピーダンスアナライザー(日本ヒューレット・パッカー
ド(株)製)にCOセンサの出力・温度交流信号入出力線
を接続し、COセンサのヒータによりCOセンサの温度
を変化させながら330〜470℃まで各々10℃毎の
値をそれぞれ求めた。なおCOセンサの温度は、COセ
ンサの触媒中に埋め込んだK型熱電対で計測した。
【0004】しかしながら、図5に示す従来技術では気
温の変化等何らかの理由により、電圧発生手段3の出力
電圧が変化した場合、センサ温度が一定であるにもかか
わらず、前記した分圧電圧も変化してしまい、誤ったセ
ンサ温度を検出してしまうという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】請求項1、2及び3記
載の発明は、センサ温度を一定に保つセンサの温度調節
装置を提供するものである。請求項4記載の発明は、請
求項2又は3記載の発明に加えて、部品数が少なく安価
なセンサの温度調節装置を提供するものである。請求項
5記載の発明は、請求項2又は3記載の発明に加えて、
特に精度よくセンサの温度を一定に保つセンサの温度調
節装置を提供するものである。請求項6記載の発明は、
請求項1、2、3、4又は5記載の発明に加えて、寿命
の長いセンサの温度調節装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ヒータにより
加熱制御するセンサの温度調節装置において、第一のイ
ンピーダンス手段、第二のインピーダンス手段、第三の
インピーダンス手段、センサ、電圧発生手段、電圧比較
手段及びヒータ駆動手段とから構成されるセンサの温度
調節装置に関する。また、本発明は、上記のセンサの温
度調節装置において、第一のインピーダンス手段とセン
サが直列に接続され、また第二のインピーダンス手段と
第三のインピーダンス手段が直列に接続され、これらの
両端が各々交流電圧発生手段の出力端子間に接続され、
さらに第一のインピーダンス手段とセンサ間及び第二の
インピーダンス手段と第三のインピーダンス手段間から
電圧比較手段の各入力端子に各々交流−直流変換手段を
介して接続された、センサの温度調節装置に関する。
【0007】また、本発明は、上記のセンサの温度調節
装置において、第一のインピーダンス手段とセンサが直
列に接続され、また第一の交流−直流変換手段と第二の
インピーダンス手段と第三のインピーダンス手段が直列
に接続され、これらの両端が各々交流電圧発生手段の出
力端子間に接続され、第一のインピーダンス手段とセン
サ間から第二の交流−直流変換手段を通した部分及び第
二のインピーダンス手段と第三のインピーダンス手段間
から電圧比較手段の各入力端子に接続されたセンサの温
度調節装置に関する。
【0008】また、本発明は、上記のセンサの温度調節
装置において、交流−直流変換手段が半波整流を行うダ
イオードと波高値保持を行うキャパシタを用いて変換し
てなるセンサの温度調節装置に関する。また、本発明
は、上記のセンサの温度調節装置において、交流−直流
変換手段が半波整流を行うトランジスタと波高値保持を
行うキャパシタを用いて変換してなるセンサの温度調節
装置に関する。さらに、本発明は、上記のセンサの温度
調節装置において、センサが安定化ジルコニアを用いた
COセンサであるセンサの温度調節装置に関する。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明において、第一、第二及び
第三のインピーダンス手段としては、例えば、抵抗、キ
ャパシタ等が挙げられる。電圧発生手段としては、例え
ば、直流電源、正弦波発信器等が挙げられる。電圧比較
手段としては、例えば、入力端子間に印加された電圧の
差に比例した直流電圧を出力する装置がある。また、ヒ
ータ駆動手段としては、例えば、電圧比較手段の出力電
圧に応じた駆動電流をヒータに供給する装置がある。
【0010】本発明の温度調節装置に交流−直流変換手
段を複数有する場合は、全て同じ方式で変換することが
好ましい。例えば、半波整流を行うダイオードと波高値
保持を行うキャパシタを用いる場合は全てこの方式で変
換するか又は半波整流を行うトランジスタと波高値保持
を行うキャパシタを用いる場合は全てこの方式で変換す
れば、上記の異なる方式を組み合わせて変換するよりも
センサの温度のばらつきの差が少ないので好ましい。
【0011】次に図1及び図2によりセンサの温度調節
装置の動作方法について説明する。図1は、本発明のセ
ンサの温度調節装置の回路ブロック図であり、第一のイ
ンピーダンス手段〔抵抗(R1)〕と安定化ジルコニア
を用いたCOセンサ1が直列に接続され、また第二のイ
ンピーダンス手段〔抵抗(R2)〕と第三のインピーダ
ンス手段〔抵抗(R3)〕が直列に接続され、これらの
両端が各々交流電圧発生手段3の出力端子間に接続さ
れ、さらに第一のインピーダンス手段(R1)とCOセ
ンサ1との間のA点及び第二のインピーダンス手段(R
2)と第三のインピーダンス手段(R3)との間のB点
はそれぞれ電圧比較手段5としての差動増幅器の各入力
端子に、各々交流−直流変換手段のダイオード(D2)
とキャパシタ(C2)及びダイオード(D1)とキャパ
シタ(C1)を介して接続されている。さらにヒータ駆
動手段として、電圧比較手段5からの出力電圧に応じた
駆動電流及び直流電源(E)からの電流をトランジスタ
(Q1)で調整してヒータ7に供給している。
【0012】本発明のセンサの温度調節装置は上記のよ
うに構成され、図1のA点及びB点の電圧を上記に示す
交流−直流変換手段を使用して交流電圧を直流電圧に変
換することにより、電圧比較手段5として一般的な差動
増幅器を使用することが可能となる。この際、前記にお
いても説明したが、用いる各交流−直流変換手段に同じ
方式を採用して電圧比較手段5である差動増幅器のそれ
ぞれの入力端子に接続することにより、交流−直流変換
手段で生じた出力電圧変化の差は相殺され、ヒータ7に
与える影響をごく小さくすることが可能となり、センサ
温度を一定に保つことができる。
【0013】図2は、本発明の他のセンサの温度調節装
置の回路ブロック図であり、第一のインピーダンス手段
〔抵抗(R1)〕と安定化ジルコニアを用いたCOセン
サ1が直列に接続され、また第一の交流−直流変換手段
のトランジスタ(Q1)と抵抗(R4)及びキャパシタ
(C1)を介した部分と第二のインピーダンス手段〔抵
抗(R2)〕と第三のインピーダンス手段〔抵抗(R
3)〕が直列に接続され、これらの両端が各々交流電圧
発生手段3の出力端子間に接続され、さらに第一のイン
ピーダンス手段(R1)とCOセンサ1との間のA点の
延長部から第二の交流−直流変換手段として、トランジ
スタ(Q2)と抵抗(R5)及びキャパシタ(C2)を
介した部分並びに第二のインピーダンス手段(R2)と
第三のインピーダンス手段(R3)との間のB点はそれ
ぞれ電圧比較手段5としての差動増幅器の各入力端子に
接続されている。以下上記と同様にヒータ駆動手段とし
て、電圧比較手段5からの出力電圧に応じた駆動電流及
び直流電源(E)からの電流をトランジスタ(Q3)で
調整してヒータ7に供給している。
【0014】本発明の他のセンサの温度調節装置は上記
のように構成され、以下実施例1と同様の動作により、
センサ温度を一定に保つことができる。
【0015】図3は本発明のセンサの温度調節装置の概
略図の一例を示すものであり、本発明は、第一のインピ
ーダンス手段である第一の抵抗8とCOセンサ1が直列
に接続され、また第二のインピーダンス手段である第二
の抵抗9と第三のインピーダンス手段である第三の抵抗
10が直列に接続され、これらの両端が各々交流電圧発
生手段3の出力端子間に接続され、さらに第一の抵抗8
とCOセンサ1との間のA点及び第二の抵抗9と第三の
抵抗10との間の点Bがそれぞれ電圧比較手段5の各入
力端子に各々交流−直流変換手段11及び12を介して
接続され、該電圧比較手段5の出力がヒータ駆動手段6
の入力に接続され、ヒータ7を駆動するようにしたもの
である。このような構成にすることにより、COセンサ
1の温度が一定で交流電圧発生手段3の出力電圧が変化
した場合、A点の電圧が変化するが、同様にB点の電圧
も変化するため、両者は相殺され、電圧比較手段5の出
力に際しては交流電圧発生手段3からの出力電圧の変化
に対する影響が殆どないため、センサ温度を一定に保つ
ことができる。
【0016】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明するが、本発
明はこれに制限されるものではない。実施例で用いたC
Oセンサは、セラミック円筒内の長手方向をジルコニア
92モル%に対し、安定化剤としてイットリア8モル%
を含有するジルコニア素子で仕切り、該セラミック円筒
内を2部屋に分け、一方の部屋には白金・アルミナ触媒
を、他方の部屋には酸化スズ触媒を充填し、セラミック
円筒の両端を多孔質のセラミック板で封着し、またジル
コニア素子の両側に設けた一対の電極からCOセンサの
出力・温度交流信号入出力線を多孔質のセラミック板の
孔から外部に引き出し、次いでセラミック円筒の外周に
ヒータとしてニクロム線を巻き付けたものを用いた。
【0017】本発明の実施例においては、上記のCOセ
ンサを図1及び図2のブロック図に示す回路に組み込
み、センサの温度調節装置として使用した。また、本発
明の実施例においては、直流−交流変換手段として図1
では、半波整流を行うダイオードと波高値保持を行うキ
ャパシタを用いて交換を行い、一方図2では、半波整流
を行うトランジスタと波高値保持を行うキャパシタを用
いて交換を行った。
【0018】実施例において、COセンサは円筒型のC
Oセンサを用いた例で示したが、本発明においては、平
板型のCOセンサも用いることができる。
【0019】
【発明の効果】請求項1、2及び3記載のセンサの温度
調節装置は、センサ温度を一定に保つことができる。請
求項4記載のセンサの温度調節装置は、請求項2又は3
記載のセンサの温度調節装置の効果を奏し、さらに部品
数が少なく安価に製作することができる。請求項5記載
のセンサの温度調節装置は、請求項2又は3記載のセン
サの温度調節装置の効果を奏し、特に精度よくセンサ温
度を一定に保つことができる。請求項6記載のセンサの
温度調節装置は、請求項1、2、3、4又は5記載のセ
ンサの温度調節装置の効果を奏し、さらに寿命の長いセ
ンサの温度調節装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例になるセンサの温度調節装置の
回路ブロック図である。
【図2】本発明の他の一実施例になるセンサの温度調節
装置の回路ブロック図である。
【図3】本発明のセンサの温度調節装置の概略図の一例
である。
【図4】安定化ジルコニア素子の温度に対するインピー
ダンスの変化を示すグラフである。
【図5】従来のセンサの温度調節装置の概略図である。
【符号の説明】
1 COセンサ 2 抵抗 3 電圧発生手段 4 基準電圧源 5 電圧比較手段 6 ヒータ駆動手段 7 ヒータ 8 第一の抵抗 9 第二の抵抗 10 第三の抵抗

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヒータにより加熱制御するセンサの温度
    調節装置において、第一のインピーダンス手段、第二の
    インピーダンス手段、第三のインピーダンス手段、セン
    サ、電圧発生手段、電圧比較手段及びヒータ駆動手段と
    から構成されるセンサの温度調節装置。
  2. 【請求項2】 第一のインピーダンス手段とセンサが直
    列に接続され、また第二のインピーダンス手段と第三の
    インピーダンス手段が直列に接続され、これらの両端が
    各々交流電圧発生手段の出力端子間に接続され、さらに
    第一のインピーダンス手段とセンサ間及び第二のインピ
    ーダンス手段と第三のインピーダンス手段間から電圧比
    較手段の各入力端子に各々交流−直流変換手段を介して
    接続された請求項1記載のセンサの温度調節装置。
  3. 【請求項3】 第一のインピーダンス手段とセンサが直
    列に接続され、また第一の交流−直流変換手段と第二の
    インピーダンス手段と第三のインピーダンスが直列に接
    続され、これらの両端が各々交流電圧発生手段の出力端
    子間に接続され、第一のインピーダンス手段とセンサ間
    から第二の交流−直流変換手段を通した部分及び第二の
    インピーダンス手段と第三のインピーダンス手段間から
    電圧比較手段の各入力端子に接続された、請求項1記載
    のセンサの温度調節装置。
  4. 【請求項4】 交流−直流変換手段が半波整流を行うダ
    イオードと波高値保持を行うキャパシタを用いて変換し
    てなる請求項2又は3記載のセンサの温度調節装置。
  5. 【請求項5】 交流−直流変換手段が半波整流を行うト
    ランジスタと波高値保持を行うキャパシタを用いて変換
    してなる請求項2又は3記載のセンサの温度調節装置。
  6. 【請求項6】 センサが安定化ジルコニアを用いたCO
    センサである請求項1、2、3、4又は5記載のセンサ
    の温度調節装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006349513A (ja) * 2005-06-16 2006-12-28 Honda Motor Co Ltd ガスセンサ
US8043567B2 (en) 2005-04-04 2011-10-25 Honda Motor Co., Ltd. Gas sensor

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US8043567B2 (en) 2005-04-04 2011-10-25 Honda Motor Co., Ltd. Gas sensor
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