JPS61201149A - センサ駆動装置 - Google Patents

センサ駆動装置

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JPS61201149A
JPS61201149A JP4120885A JP4120885A JPS61201149A JP S61201149 A JPS61201149 A JP S61201149A JP 4120885 A JP4120885 A JP 4120885A JP 4120885 A JP4120885 A JP 4120885A JP S61201149 A JPS61201149 A JP S61201149A
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JP
Japan
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gas
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current
heater
timing
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JP4120885A
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Toshiaki Mizuta
水田 利昭
Junji Manaka
順二 間中
Minoru Miyoshi
実 三好
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Ricoh Seiki Co Ltd
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Seiki Co Ltd
Ricoh Co Ltd
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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】 薮皇分互 本発明は、感応物質の電気抵抗値変化を利用するセンサ
の駆動方法に関し、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。
盗】U1揉 従来、ガス検出装置として、金属酸化物半導体から成る
ガス感応物質の内部にその電極を兼ねたヒータコイルを
内蔵し、ヒータコイルにより所定温度に加熱した金属酸
化物半導体の抵抗値が表面でのガス吸着によって低下す
ることを利用したものがある。この場合、乾電池駆動に
適した低消費電力とする為、通常、ヒータに間欠パルス
電圧を印加して発熱させ、そのタイミングに同期してガ
ス感応物質が加熱されている時間内にそれからの出力を
検出する構成となっている。
然るに、上記方式においては、ヒータを発熱させる為の
電流がガス感応物質にリークし、そのリーク電流でセン
サの信号出力が見かけ上小さくなるという欠点があった
。例えば、ガス感応物質の抵抗が通常状態でIMΩでガ
スに感応して500にΩに低下する場合、これに対して
2μAの検出用定電流を流すと出力が2vから1vに変
化する信号が得られる。ところが、上述のリーク電流が
在ると、等価的にその電流に相当する例えば500にΩ
の抵抗をガス感応物質に並列に接続した場合と同等とな
り、全抵抗が通常時は333にΩで感応時で250にΩ
と差が小さくなり、同じ2μAの検出電流に対して0.
67Vから0.5Vに変化する小さい信号しか得られな
いことになる。
1−蝮 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SN比の大き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。
璽−戒 本発明は、上記の目的を達成させるため、感応物質を電
熱器で所定温度に加熱し感応対象物の吸着離脱現象に応
じた前記感応物質の抵抗値の変化を利用するセンサの駆
動方法において、前記電熱器に通電しないタイミングに
前記感応物質の抵抗値を検出し前記感応対象物の存在を
検知することを特徴としたものである。
以下1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式が実施される
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リード部1a、lb
間に金属酸化物半導体から成るガス感応物質部2が架橋
状に設けられてセンサSが形成されている。一対のリー
ド部1a、lbの内の一方のリード部1aはガス感応物
質部2の一方の電極として機能すると共にガス感応物質
部2を加熱するヒータとしても機能する。
本例のガス感応物質部2は、SnO2から成り熱容量を
小さくすべく微小薄膜状に形成されており、ヒータとし
てのリード部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
させて抵抗値が増し元の値となる。この抵抗値の変化を
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。
ヒータとしてのリード部(ヒータ)laの両端は、ヒー
タ駆動回路3に接続されており、これから例えば1.5
〜3vのパルス電圧がヒータ1aに加えられ、ヒータ1
aを発熱させる。又、他方のリード部1bの一端とヒー
タ1aの一端が検出回路4に接続されており、検出回路
4内に備えられている同じく1.5〜3vの検出用パル
ス電源からガス感応物質部2に電流が流され、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。尚、検出用電源はパルス電源に限らず、通
常の直流電源でも良い。
この場合、前述した如く、ヒータ駆動回路3からの加熱
電流がガス感応物質部2内にリークし、このリーク電流
によりセンサSのガス検出時の信号出力が低下するとい
う不都合が生じるが、本発明においては次の様にしてそ
の不都合を回避する。
本願発明者等は、ガス感応物質部2の温度とガス吸着・
離脱作用の関係について以下に示す如き知見を得た。第
3図はヒータ1aに間欠的にパルス電圧を印加した場合
におけるガス感応物質部2表面への空気分子Aとガス分
子Gの吸着・離脱状態の経時的変化を第1〜第■の段階
に分けて模式的に示したものである。雰囲気にガスが存
在しない空気だけの状態でヒータ1aにパルス電圧を印
加した第■段階ではガス感応物質部2表面に空気分子A
が吸着する0次いで、ヒータがオフされた第■段階では
、ガス感応物質部2は熱容量が小さい為温度が速やかに
低下し、l m s以内で平衡温度に達する。この場合
、ガス感応物質部2が低温になっても第1段階の状態が
保持される。次に、ガス分子Gが流入してきてもガス感
応物質部2は低温であるからその表面状態は変らない(
第■段階)、この後、電圧が印加されヒータ1aがオン
されると、ガス感応物質部2表面の空気分子Aが離脱し
代りにガス分子Gが吸着する(第■段階)。
この場合、ガス感応物質部2が微小且つ薄膜に形成され
ているからガスとガス感応物質部2裏面との吸着離脱作
用が極めて鋭敏に行われる。次いで、ヒータ1aがオフ
されても速やかにガス感応物質部2が低温になるので第
■段階の表面状態が保持される(第V段階)。この状態
は雰囲気状態が変化しても保持され(第■段階)、ヒー
タ1aが次にオンされてガス分子Gの離脱と空気分子A
の吸着が起る(第■段階)。
以上の如く、加熱された高温状態で得られたガス感応物
質部表面の各分子の吸着状態は、ガス感応物質部表面の
温度が低下すると次に加熱されて所定の温度に上昇する
まで保持される。この場合、パルス電圧の印加間隔T2
、即ち、ガス感応物質部2が低温である時間が例えば1
00m1n間程度の長期に亘っても、同様に保持される
。又、金属酸化物半導体から成り微小薄膜状の熱容量の
小さいガス感応物質部2を用いるセンサSによれば、ヒ
ータ1aのオン・オフに対する気体の吸着・脱離作用の
応答性が良いから、パルス電圧オン時間T、は1ms〜
1s、オフ時間T2は0.1s〜100m1nの好適範
囲の時間を組み合わせて用途に応じた種々の印加タイミ
ングパターンを設定することができる。
叙上の如き知見にもとすき、本例では、第4図に示す如
く、ヒータ駆動回路3へのパルス電圧の印加が終了した
後にガス吸着状態が保持されたガス感応物質部2に検出
用パルス電圧を加えて検出信号を得る駆動方式とする。
これにより、ヒータ駆動パルス電圧によるリーク電流に
応じた信号Pと別個のガスの吸着状態を示す明確な信号
tを得ることができる。
上述の如き駆動方式を実現する為に、本例では。
第1図に示す如く、ヒータ駆動回路3と検出回路4に夫
々におけるパルス電圧の印加タイミングを指示する信号
を送るタイミング回路5が接続されている。タイミング
回路5においては、第2図に示す如く、夫々適数個のイ
ンバータ5a、抵抗5b、ダイオード5c及びコンデン
サ5dからパルス発生回路Pを形成し、これからヒータ
駆動回路3へはイタンバータ5aを介して接続され、検
出回路4には本例では2個のモノマルチバイブレータ5
eを介して接続されている。これにより、パルス発生回
路Pでヒータ駆動回路3へ送るデユーティ比の小さいパ
ルス信号を発生させ、これに対して所望のタイミングだ
けずらせたパルスをモノマルチバイブレータ5eで発生
させて検出回路4に送ることができる。
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4図のタイミングチャート図に基づき説明する。今
、ガス感応物質部2の雰囲気に検出すべきガスが流入し
たとする。この状態で、ヒータ駆動回路3にパルス電圧
を加えると、ガス感応物質部2が所定温度に加熱されそ
の表面にガス分子が吸着して抵抗値が低下する。この時
点では、ヒータ駆動電流のガス感応物質部2へのリーク
電流に対応した信号出力rが検出回路4に現われる。然
し、検出用パルス電圧は印加されていないから、この信
号は警報を発つすべき信号レベル以下であり警報は発っ
せられない。
所定のヒータ駆動パルス電圧の印加時間が終了したらマ
ルチバイブレータ5eから所定時間ずれたタイミングで
検出回路4に信号が送られ、これに応じて検出回路4か
らガス感応物質部2に検出用パルス電圧が印加される。
この場合、ガス感応物質部2の表面状態は、ヒータ駆動
パルスが印加された時点の表面状態、即ちガスを吸着し
た低抵抗値の状態に保持されているから検出用パルス電
圧に応じて高レベルの信号出力t1が得られガスの存在
を知らせる警報が発つせられる。
やがて、ガス感応物質部2の雰囲気からガスが消失する
が、ヒータ駆動パルス電圧が印加されるまでガス感応物
質部2の表面はガスが吸着された状態が保持される。そ
して、所定間隔をおいてヒータ駆動パルス電圧が印加さ
れると、直ちにガス感応物質部2が所定温度に加熱され
てガスがその表面から離脱すると共に空気が吸着し、ガ
ス感応物質部2の抵抗値が上昇して元の値となる。尚。
この場合も、同様にリーク電流による出力信号rが現わ
れる。そして、同様にヒータ駆動パルス電圧をオフした
後の所定時間ずれたタイミングで検出パルス電圧を印加
すると、これに応じて検出信号t2が得られる。この場
合、ガス感応物質部2の抵抗値は高くなっているから得
られる信号レベルは相応して低く、警報は発っせられな
い。
紘−来 以上、詳述した如く、本発明によれば、ヒータに間欠的
に通電すると共に通電していないタイミングにおいて感
応物質の抵抗値を検出することにより、低消費電力でヒ
ータ電流からのリーク電流等に影響されないSN比の大
きい正確な信号を安定して得ることができる。尚1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
実施例の動作原理を示した説明図、第4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:  ヒータ(リード部) 2: ガス感応物質部 3: ヒータ駆動回路 4: 検出回路 5: タイミング回路 特許出願人    株式会社 リ コ −リコー精器 
株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、感応物質を電熱器で所定温度に加熱し感応対象物の
    吸着離脱現象に応じた前記感応物質の抵抗値の変化を利
    用するセンサの駆動方法において、前記電熱器に通電し
    ないタイミングでの前記感応物質の抵抗値を検出し前記
    感応対象物の存在を検知することを特徴とするセンサ駆
    動方法。 2、上記第1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。 3、上記第1項又は第2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
    。
JP4120885A 1985-03-04 1985-03-04 センサ駆動装置 Expired - Lifetime JPH0675049B2 (ja)

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JP4120885A JPH0675049B2 (ja) 1985-03-04 1985-03-04 センサ駆動装置
CA000503176A CA1272779A (en) 1985-03-04 1986-03-03 Sensor with periodic heating
US06/836,151 US4775838A (en) 1985-03-04 1986-03-04 Sensor with periodic heating
DE19863607065 DE3607065A1 (de) 1985-03-04 1986-03-04 Fuehleinrichtung

Applications Claiming Priority (1)

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JPS61201149A true JPS61201149A (ja) 1986-09-05
JPH0675049B2 JPH0675049B2 (ja) 1994-09-21

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ID=12601987

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01206252A (ja) * 1988-02-12 1989-08-18 Figaro Eng Inc ガス検出方法及びその装置
JPH01206249A (ja) * 1988-02-12 1989-08-18 Figaro Eng Inc 火災検出方法及びその装置
JPH01299452A (ja) * 1988-05-27 1989-12-04 Ricoh Co Ltd 4端子検出型ガス検出装置
JPH0225857U (ja) * 1988-08-05 1990-02-20

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JPH0675049B2 (ja) 1994-09-21

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