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JP2005337873A - Gas sensor device - Google Patents

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JP2005337873A
JP2005337873A JP2004156819A JP2004156819A JP2005337873A JP 2005337873 A JP2005337873 A JP 2005337873A JP 2004156819 A JP2004156819 A JP 2004156819A JP 2004156819 A JP2004156819 A JP 2004156819A JP 2005337873 A JP2005337873 A JP 2005337873A
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JP
Japan
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light source
lighting
time
gas
control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2004156819A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikiko Yagi
光喜子 八木
Makoto Nishikawa
誠 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2004156819A priority Critical patent/JP2005337873A/en
Publication of JP2005337873A publication Critical patent/JP2005337873A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas sensor device capable of elongating a sensor lifetime, and performing simply light source control processing for elongation of the lifetime. <P>SOLUTION: When taking a reference signal from a light receiving element 32, a signal processing part 6 increases the count value of a timer 9, and determines whether the count value is registered in a table stored in a storage part 7 or not. When the count value of the timer 9 is registered in the table in the storage part 7, namely, when the accumulated value of a lighting time of a light source 2 shows elapse of a fixed time, the signal processing part 6 determines that adjustment of the light source 2 is necessary, reads out as a control value a light source application voltage registered in the table corresponding to the count value, and gives a new control instruction based on the light source application voltage value to a light source control part 8, to thereby control lighting of the light source 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、検出対象ガスが特定の波長の赤外線を吸収することを利用して雰囲気中の検出対象ガスを検出するガスセンサ装置に関するものである。   The present invention relates to a gas sensor device that detects a detection target gas in an atmosphere by utilizing that the detection target gas absorbs infrared rays having a specific wavelength.

この種のガスセンサ装置には、検出対象ガスを透過しないフィルタを介して光源からの赤外線を受光し、その受光した赤外線量に基づいて光源の印加電圧を制御して光源からの赤外線量を一定に保つものが提供されている(例えば特許文献1)。
特開昭61−223633号公報
This type of gas sensor device receives infrared light from a light source through a filter that does not transmit the gas to be detected, and controls the applied voltage of the light source based on the amount of received infrared light to make the amount of infrared light from the light source constant. What is kept is provided (for example, patent document 1).
JP 61-223633 A

ところで、上記特許文献1に記載されたものでは、光源の経時劣化による出力低下によってもたらせるセンサ寿命の延命化が図れることができても、検出対象ガスを透過しないフィルタを介して光源からの赤外線を受光し、その受光した赤外線量に基づいて光源の印加電圧をフィードバック制御するものであるため、目標の赤外線量と受光赤外線量との差から制御量の演算を行う必要があるため、演算処理の負担が大きいという問題があった。   By the way, with what was described in the said patent document 1, even if the lifetime of a sensor which can be brought about by the output fall by deterioration with time of a light source can be aimed at, it can extend from a light source through the filter which does not permeate | transmit detection object gas. Since the infrared light is received and the applied voltage of the light source is feedback controlled based on the amount of received infrared light, it is necessary to calculate the control amount from the difference between the target infrared light amount and the received infrared light amount. There was a problem that the burden of processing was heavy.

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、その目的とするところはセンサ寿命の長寿命化が図れ且つ長寿命化のための光源制御処理が簡単に行えるガスセンサ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a gas sensor device capable of extending the life of the sensor and easily performing light source control processing for extending the life. It is in.

上記目的を達成するために、請求項1の発明では、点灯時に赤外線を出力する光源と、
該光源から出力される赤外線の内、検出対象ガスが吸収する波長の赤外線のみを通過させる選択用フィルタを介して赤外線を受光して該受光した赤外線量に対応した電気量レベルのガス検出信号を出力する受光素子と前記波長をほぼ除いた波長域の赤外線を通過させる基準用フィルタを介して赤外線を受光して該受光した赤外線量に対応した電気レベルの基準信号を出力する受光素子とからなる受光部と、光源の経時劣化に対応して低下する光源出力を所定レベル以上確保する期間を延命するための制御値のデータを格納した記憶部と、前記ガス検出信号及び基準信号の少なくとも何れか一方の信号に基づいて前記データから制御値を読み出し、当該制御値により光源の経時劣化によるセンサ寿命の到達時期が延長されるように光源の点灯を制御する制御手段と、前記受光部から出力される少なくともガス検出信号に基づいて検出対象ガスの空気中の濃度を計測するガス濃度計測手段とを備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the invention of claim 1, a light source that outputs infrared rays when lit,
Among the infrared rays output from the light source, the infrared rays are received through a selection filter that passes only the infrared rays having a wavelength absorbed by the detection target gas, and a gas detection signal having an electric quantity level corresponding to the received infrared ray amount is obtained. A light receiving element for outputting and a light receiving element for receiving an infrared ray through a reference filter that allows passage of infrared rays in a wavelength range substantially excluding the wavelength and outputting a reference signal having an electrical level corresponding to the amount of the received infrared ray. At least one of a light receiving unit, a storage unit storing data of control values for prolonging a period of securing a light source output that decreases in response to deterioration of the light source over time, and a period of time, and the gas detection signal and the reference signal A control value is read from the data based on one signal, and the light source is turned on so that the arrival time of the sensor life due to the deterioration of the light source over time is extended by the control value. And Gosuru control means, characterized in that it includes a gas concentration measuring means for measuring the concentration in the air of the detection target gas on the basis of at least the gas detection signal output from the light receiving portion.

請求項1の発明によれば、光源の経時劣化によるセンサ寿命の到達時期を長くすることができて長寿命化が図れ、しかも記憶部のデータから制御値を読み出すため、制御値を演算する処理が必要なく、そのため制御手段の負担が少ない。   According to the first aspect of the present invention, it is possible to extend the life of the sensor due to the deterioration of the light source over time, thereby extending the service life, and to read out the control value from the data stored in the storage unit. Therefore, the burden on the control means is small.

請求項2の発明では、請求項1の発明において、前記記憶部に格納された前記データが、累積点灯時間と、初期時の定格点灯での光源出力よりも低い所定の光源出力が得られる光源印加電圧との関係を示すデータからなり、前記制御手段は、光源の累積点灯時間を前記基準信号に基づいて計測する計測機能を有し、計測された累積点灯時間に対応する光源に印加する電圧を前記記憶部のデータから制御値として読み出し、該電圧により光源の点灯を制御することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the data stored in the storage unit can obtain a predetermined light source output that is lower than the cumulative lighting time and the light source output at the rated lighting at the initial stage. It consists of data indicating the relationship with the applied voltage, and the control means has a measuring function for measuring the cumulative lighting time of the light source based on the reference signal, and the voltage applied to the light source corresponding to the measured cumulative lighting time As a control value from the data in the storage unit, and lighting of the light source is controlled by the voltage.

請求項2の発明によれば、光源の経時劣化による光源の寿命到達時期を長くすることができ、その結果としてセンサ寿命の長寿命化が図れる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to extend the lifetime of the light source due to the deterioration of the light source with time, and as a result, it is possible to extend the lifetime of the sensor.

請求項3の発明では、請求項1の発明において、前記記憶部に格納された前記データが、初期時の定格点灯での光源出力よりも低い所定の光源出力に対応した前記基準信号の電気量レベルが得られる光源に印加する電圧を光源に対する制御処理回数に対応付けてあるデータからなり、前記制御手段は、前記光源に対する制御回数を計数する機能を備え、該計数された制御回数に対応した光源の印加電圧を前記データから制御値として読み出し、該電圧により光源の点灯を制御することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the data stored in the storage unit is an electric quantity of the reference signal corresponding to a predetermined light source output lower than a light source output at an initial rated lighting. The voltage applied to the light source for obtaining the level is made up of data associated with the number of times of control processing for the light source, and the control means has a function of counting the number of times of control for the light source, and corresponds to the counted number of times of control. A voltage applied to the light source is read out from the data as a control value, and lighting of the light source is controlled by the voltage.

請求項3の発明によれば、光源の経時劣化による光源の寿命到達時期を長くすることができ、その結果としてセンサ寿命の長寿命化が図れる。   According to the third aspect of the present invention, it is possible to extend the lifetime of the light source due to the deterioration of the light source with time, and as a result, it is possible to extend the lifetime of the sensor.

請求項4の発明では、請求項1の発明において、前記記憶部に格納された前記データが、計測されるガス濃度と、光源の点灯時間及び消灯時間との関係を示すデータからなり、
前記制御手段は、前記光源を間歇点灯させる機能を有し、前記ガス濃度計測手段で計測される検出対象ガスの濃度に対応する前記光源の点灯時間及び消灯時間を前記データより制御値として読み出し、該点灯時間及び消灯時間に基づいて光源の点灯を制御することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the data stored in the storage unit includes data indicating a relationship between a measured gas concentration and a light source turn-on time and a light turn-off time.
The control means has a function of intermittently lighting the light source, and reads the lighting time and extinguishing time of the light source corresponding to the concentration of the detection target gas measured by the gas concentration measuring means as control values from the data, The lighting of the light source is controlled based on the lighting time and the lighting time.

請求項4の発明によれば、雰囲気中の検出対象ガスの濃度が低いときなど一定時間当たりの計測回数が少なくても良い場合に、一定時間当たりの光源の点灯回数を減らすことが可能となり、そのため光源の経時劣化による光源寿命の到達時期を遅らせることができ、その結果としてセンサ寿命の長寿命化が図れる。   According to the invention of claim 4, when the number of times of measurement per fixed time may be small, such as when the concentration of the detection target gas in the atmosphere is low, it is possible to reduce the number of times of lighting of the light source per fixed time, For this reason, the arrival time of the light source lifetime due to deterioration of the light source with time can be delayed, and as a result, the sensor lifetime can be extended.

請求項5の発明では、請求項1の発明において、前記記憶部に格納された前記データが、前回の計測と今回の計測との間における検出対象ガスのガス濃度の変化量が閾値内に収まっている状態が連続して計測された計測回数と、光源の点灯時間及び消灯時間との関係を示すデータからなり、前記制御手段は、前記光源を間歇点灯させる機能と前記変化量が前記閾値内に連続して計測される回数を計数する計数機能とを有し、該計数機能の計測回数に基づいて前記データから対応する前記光源の点灯時間及び消灯時間を制御値として前記関係データから読み出し、該点灯時間及び消灯時間に基づいて光源の点灯を制御することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the data stored in the storage unit is such that the amount of change in the gas concentration of the detection target gas between the previous measurement and the current measurement falls within the threshold value. The control means includes a function for intermittently lighting the light source and the amount of change within the threshold value. A counting function that counts the number of times continuously measured, and reads from the related data as control values the lighting time and extinguishing time of the corresponding light source from the data based on the number of measurements of the counting function, The lighting of the light source is controlled based on the lighting time and the lighting time.

請求項5の発明によれば、検出対象ガスのガス濃度の変化が小さく、計測回数を減らしても良い場合に、一定時間当たりの光源の点灯回数を減らすことが可能となり、そのため光源の経時劣化による光源寿命の到達時期を遅らせることができ、その結果としてセンサ寿命の長寿命化が図れる。   According to the invention of claim 5, when the change in the gas concentration of the detection target gas is small and the number of times of measurement may be reduced, it is possible to reduce the number of times the light source is turned on per certain time, and therefore the deterioration of the light source over time. As a result, the sensor life can be extended.

請求項6の発明では、請求項2又は3の発明において、少なくとも前記基準信号の電気量レベルの変化と、光源出力との関係により前記寿命到達を予測して報知する手段を備えていることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the invention, in the second or third aspect of the invention, there is provided means for predicting and notifying the arrival of the lifetime based on a relationship between at least a change in the electric quantity level of the reference signal and a light source output. Features.

請求項6の発明によれば、ユーザーにとってセンサ寿命を把握することが可能となり、交換等の対処が容易となる。   According to the invention of claim 6, it is possible for the user to grasp the sensor life, and it is easy to deal with replacement and the like.

本発明は、光源の経時劣化によるセンサ寿命の到達時期を長くすることができて長寿命化が図れ、しかも記憶部のデータから制御値を読み出すため、制御値を演算する処理が必要なく、そのため制御手段の負担が少ないという効果がある。   The present invention can extend the life of the sensor due to the deterioration of the light source over time, thereby prolonging the service life. In addition, since the control value is read from the data stored in the storage unit, there is no need to calculate the control value. There is an effect that the burden of the control means is small.

以下本発明を実施形態により説明する。
(実施形態1)
図1は本実施形態のガスセンサ装置Aの全体構成を示しており、このガスセンサ装置Aのセンサヘッド部1は、赤外線発光用の光源2と、検出対象ガス(本実施形態ではCO)が吸収する波長(4.2μm〜4.3μm)の赤外線のみを通過させる選択用フィルタ31aを介して赤外線を検出する焦電素子からなる受光素子31及び検出対象ガスがほぼ吸収しない波長の赤外線を通過させる基準用フィルタ31bを介して赤外線を検出する焦電素子からなる受光素子31により構成される受光部3とで構成され、光源2と受光部3との間には検出対象ガスを含む雰囲気中の空気Xが流入するようになっている。尚
光源2は赤外線の強度の微分に応答する焦電素子からなる受光素子31,32で赤外線を検出するために、例えば1Hz〜10Hzの周期で間歇的に電圧が印加されて図2(a)に示すように点灯するもので、例えば赤外線のほぼ全波長領域(〜5000μm)に亘る赤外光を含む光を発光する例えば白熱電球により構成され、点灯時の光源出力(赤外線量)は印加電圧を変えることで制御できるようになっている。尚図1では光源2に電圧印加するための電源及び各部の動作電源部の図示は省略している。
Embodiments of the present invention will be described below.
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the overall configuration of a gas sensor device A of the present embodiment. The sensor head portion 1 of the gas sensor device A absorbs a light source 2 for emitting infrared light and a detection target gas (CO 2 in the present embodiment). A light receiving element 31 composed of a pyroelectric element that detects infrared rays and an infrared ray having a wavelength that is not substantially absorbed by the detection target gas, through a filter 31a for selection that allows only infrared rays having a wavelength (4.2 μm to 4.3 μm) to pass through. The light receiving unit 3 includes a light receiving element 31 including a pyroelectric element that detects infrared rays through a reference filter 31b. Between the light source 2 and the light receiving unit 3, an atmosphere including a detection target gas is provided. Air X flows in. The light source 2 is applied with a voltage intermittently at a period of, for example, 1 Hz to 10 Hz in order to detect infrared rays with the light receiving elements 31 and 32 made of pyroelectric elements that respond to the differentiation of the intensity of infrared rays. For example, an incandescent bulb that emits light including infrared light over almost the entire wavelength region (up to 5000 μm) of infrared rays, and the light source output (infrared amount) at the time of lighting is applied voltage. It can be controlled by changing. In FIG. 1, the power supply for applying a voltage to the light source 2 and the operation power supply unit of each unit are not shown.

さて焦電素子からなる各受光素子31、32は間歇的に受光される赤外線量を電圧レベルに変換して出力するもので、その出力信号は、増幅回路4によりそれぞれ増幅された後、A/D変換器5によってA/D変換され、CPUなどからなる信号処理部6に取り込まれる。   Each of the light receiving elements 31 and 32 composed of pyroelectric elements converts the amount of infrared light received intermittently into a voltage level and outputs the voltage level. The signal is A / D converted by the D converter 5 and taken into a signal processing unit 6 including a CPU.

信号処理部6は後述する光源制御部8とで装置全体の制御手段を構成するもので、受光素子31の出力信号、つまり検出対象ガスで吸収された残りの波長(4.2μm〜4.3μm)の赤外線量に対応したガス検出信号のレベルに基づいて雰囲気中の検出対象ガスの濃度を計測するガス濃度計測機能を備えている。尚本実施形態の選択用フィルタ31aとしては上記波長(4.2μm〜4.3μm)の内の例えば4.26μmの波長を通過させるものが使用されるが、CO が吸収する波長に対応するものであれば良い。 The signal processing unit 6 constitutes a control unit for the entire apparatus together with a light source control unit 8 to be described later. The output signal of the light receiving element 31, that is, the remaining wavelength (4.2 μm to 4.3 μm) absorbed by the detection target gas. ) Is provided with a gas concentration measurement function for measuring the concentration of the gas to be detected in the atmosphere based on the level of the gas detection signal corresponding to the amount of infrared rays. As the selection filter 31a of the present embodiment, a filter that passes a wavelength of, for example, 4.26 μm among the above wavelengths (4.2 μm to 4.3 μm) is used, and corresponds to a wavelength that CO 2 absorbs. Anything is fine.

つまりガス濃度計測のために、予め雰囲気中の標準となる検出対象ガスの濃度と、当該検出対象ガスで吸収される波長の赤外線量の変化とを標準となるセンサヘッド部1を用いて実測し、その実測データに基づいて作成した検出対象ガスの濃度とガス検出信号の電圧レベルとの関係を示すデータを記憶部7に登録しており、信号処理部6は受光素子31から出力されるガス検出信号の電圧レベルに対応した検出対象ガス濃度を記憶部7のデータベースから読み出して当該検出ガス濃度を計測結果として出力するのである。   That is, in order to measure the gas concentration, the standard concentration of the detection target gas in the atmosphere and the change in the amount of infrared rays absorbed by the detection target gas are measured using the standard sensor head unit 1. Data indicating the relationship between the concentration of the detection target gas and the voltage level of the gas detection signal created based on the actual measurement data is registered in the storage unit 7, and the signal processing unit 6 outputs the gas output from the light receiving element 31. The detection target gas concentration corresponding to the voltage level of the detection signal is read from the database in the storage unit 7 and the detected gas concentration is output as a measurement result.

この計測処理において一定以上の精度を確保するためには、光源2からの赤外線量が常に一定量以上必要であるが 光源2からの赤外線量(光源出力)は図2(b)に示すように経時的な劣化によって低下するため、赤外線量が一定量より低くなると精度が確保できなくなってガスセンサ装置Aとしての寿命がくることになる。   In order to ensure a certain level of accuracy in this measurement process, the amount of infrared rays from the light source 2 must always be above a certain amount, but the amount of infrared rays from the light source 2 (light source output) is as shown in FIG. Since it decreases due to deterioration over time, if the amount of infrared rays is lower than a certain amount, accuracy cannot be ensured and the life of the gas sensor device A will be shortened.

図2(c)は初期点灯時において光源出力が100%となるように光源2を定格電圧で点灯させた場合(イ)と、初期点灯時から定格の70%の赤外線量が得られるように光源2を点灯させた場合(ロ)の光源出力の経時的な変化(劣化特定)を計測した結果を示しており、この図からわかるように100%の場合に比べて70%の方が光源2の劣化特性が良くなるのである。   In FIG. 2C, when the light source 2 is turned on at a rated voltage so that the light source output is 100% at the time of initial lighting (A), an infrared amount of 70% of the rated value can be obtained from the time of initial lighting. The result of measuring the temporal change (deterioration identification) of the light source output when the light source 2 is turned on (b) is shown. As can be seen from this figure, 70% is a light source compared to 100%. The deterioration characteristic of 2 is improved.

そこで、本実施形態では、光源2に定格電圧を印加した初期時の赤外線量を100%とし、これに対して目標とする精度が出せる光源出力を例えば定格の70%とし、この70%の赤外線量を維持できるように受光素子32の信号レベル(基準信号レベル)を基に光源2の印加電圧を制御して光源出力を70%とするようにしたものであって、光源出力の経時的な低下を見込んで累積点灯時間と、当該累積点灯時間における70%なる光源出力が得られる光源印加電圧との関係を示したテーブル(データ)を記憶部7に予め登録してある。   Therefore, in the present embodiment, the amount of infrared rays at the initial time when the rated voltage is applied to the light source 2 is set to 100%, and the light source output capable of achieving the target accuracy is set to 70% of the rated value, for example, and this 70% of infrared rays. The voltage applied to the light source 2 is controlled based on the signal level (reference signal level) of the light receiving element 32 so that the amount can be maintained, and the light source output is set to 70%. A table (data) showing the relationship between the cumulative lighting time and the light source applied voltage at which a light source output of 70% in the cumulative lighting time is obtained in anticipation of a decrease is registered in the storage unit 7 in advance.

このテーブル作成に用いるセンサヘッド部1の光源2は、特性ばらつきが許容できる範囲内に収まったものが用いられる。   As the light source 2 of the sensor head unit 1 used for creating the table, a light source 2 that falls within an allowable range of characteristic variations is used.

ここで累積点灯時間を計測するために、本実施形態の信号処理部6には、雰囲気中の検出対象ガスの濃度に影響を受けることがなく、光源2の点灯に応じて受光素子32から出力する基準信号の数をタイマ9によりカウントさせ、そのカウント値に基づいて光源の点灯時間の累積計測を行う機能を備えている。つまり1回当たりの光源2の点灯時間は信号処理部6の制御の下で予め設定されているため、点灯に同期して得られる基準信号の計数値から光源2の点灯時間の累積計測ができるのである。表1はカウント値(累積点灯時間)と光源2の印加電圧との関係を示す上記テーブルの一例を示す。   Here, in order to measure the cumulative lighting time, the signal processing unit 6 of the present embodiment is not affected by the concentration of the detection target gas in the atmosphere, and outputs from the light receiving element 32 according to the lighting of the light source 2. The number of reference signals to be counted is counted by the timer 9, and a function for accumulating the lighting time of the light source based on the count value is provided. That is, since the lighting time of the light source 2 per one time is set in advance under the control of the signal processing unit 6, the cumulative measurement of the lighting time of the light source 2 can be performed from the count value of the reference signal obtained in synchronization with the lighting. It is. Table 1 shows an example of the above table showing the relationship between the count value (cumulative lighting time) and the applied voltage of the light source 2.

Figure 2005337873
Figure 2005337873

尚光源2の種類等によってテーブルの光源印加電圧が異なるのは勿論であって、表1のテーブルで示す値は一例に過ぎない。   Of course, the light source application voltage of the table varies depending on the type of the light source 2 and the like, and the values shown in the table of Table 1 are merely examples.

次に本実施形態のガスセンサ装置Aは動作を図3(a)のフローチャートにより説明する。まずセンサ装置Aを初期スタートさせると、信号処理部6からの制御指令に基づいて光源制御部8から電圧が光源2に印加され、光源2が点灯される(ステップS1)。ここで初期スタート時ではタイマ9のカウント値が0であるため、信号処理部6から光源制御部8に与える制御指令は、記憶部7に登録されているテーブルのカウント値”0”に対応した光源2の印加電圧を制御値として作成された電圧指令となる。   Next, the operation of the gas sensor device A of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when the sensor device A is initially started, a voltage is applied from the light source control unit 8 to the light source 2 based on a control command from the signal processing unit 6, and the light source 2 is turned on (step S1). Here, since the count value of the timer 9 is 0 at the initial start, the control command given from the signal processing unit 6 to the light source control unit 8 corresponds to the count value “0” of the table registered in the storage unit 7. The voltage command is created using the applied voltage of the light source 2 as a control value.

さて光源2の点灯によって光源2から放射された赤外線は、受光部3の各受光素子31,32でフィルタ31a、31bを介して受光され、受光素子31,32からは受光した赤外線量を電圧レベルに変換したガス検出信号、基準信号がそれぞれ出力される。   The infrared light emitted from the light source 2 by turning on the light source 2 is received by the light receiving elements 31 and 32 of the light receiving unit 3 through the filters 31a and 31b, and the amount of infrared light received from the light receiving elements 31 and 32 is set to a voltage level. The gas detection signal and the reference signal converted into are respectively output.

これら信号は増幅回路4で増幅され(ステップS2)、更にA/D変換器5でA/D変換され(ステップS3)、信号処理部6に取り込まれる。   These signals are amplified by the amplifier circuit 4 (step S2), further A / D converted by the A / D converter 5 (step S3), and taken into the signal processing unit 6.

信号処理部6は基準信号を取り込むとタイマ9のカウント値をアップさせ、そのカウント値、つまり累積点灯時間がテーブルに登録されているか否かを判定する。つまり光源2の印加電圧の調整を必要とするか否かを判定する(ステップ3)
ここで光源2の印加電圧の調整が不要と判定された場合には、信号処理部6はガス検出信号のレベルに対応するガス濃度を記憶部7のデータから読み出して計測ガス濃度を決定し、その計測ガス濃度を外部へセンサ出力として出力し、例えばLCD等にガス濃度を表示させる(ステップS5)。そして基準信号及びガス検出信号の各電圧レベルのデータを記憶部7に保存し(ステップS6)、光源制御部8はステップS1にて前回と同様の電圧で光源2を点灯させる。
When the signal processing unit 6 captures the reference signal, the signal processing unit 6 increases the count value of the timer 9, and determines whether or not the count value, that is, the cumulative lighting time is registered in the table. That is, it is determined whether or not adjustment of the applied voltage of the light source 2 is necessary (step 3).
If it is determined that adjustment of the voltage applied to the light source 2 is unnecessary, the signal processing unit 6 reads the gas concentration corresponding to the level of the gas detection signal from the data in the storage unit 7 and determines the measurement gas concentration. The measured gas concentration is output to the outside as a sensor output, and the gas concentration is displayed on, for example, an LCD (step S5). And the data of each voltage level of a reference signal and a gas detection signal are preserve | saved in the memory | storage part 7 (step S6), and the light source control part 8 turns on the light source 2 with the same voltage as last time in step S1.

一方ステップS4でタイマ9のカウント値が記憶部7のテーブルに登録されている場合、つまり光源2の点灯時間の累積値が一定時間経過を示していると、光源2の調整が必要であると信号処理部6は判定し、当該カウント値に対応して登録されている光源印加電圧を制御値として読み出し、この光源印加電圧値に基づいた新たな制御指令を光源制御部8に対して与える。   On the other hand, if the count value of the timer 9 is registered in the table of the storage unit 7 in step S4, that is, if the accumulated value of the lighting time of the light source 2 indicates that a certain time has elapsed, the light source 2 needs to be adjusted. The signal processing unit 6 makes a determination, reads the light source application voltage registered corresponding to the count value as a control value, and gives a new control command based on the light source application voltage value to the light source control unit 8.

光源制御部8はこの制御指令に基づいて光源2に印加する電圧を設定して光源2の出力が初期定格点灯時の70%となるように光源2をステップS1で点灯させる。   The light source control unit 8 sets a voltage to be applied to the light source 2 based on this control command, and turns on the light source 2 in step S1 so that the output of the light source 2 becomes 70% of the initial rated lighting.

このようにして本実施形態では、光源2の累積点灯時間に応じて光源2に印加する電圧を制御することで、光源出力、つまり赤外線量を初期定格点灯時の70%に維持して所定のガス検出精度を長期間に亘って確保し、センサ寿命を延ばすのである。   In this way, in the present embodiment, by controlling the voltage applied to the light source 2 according to the cumulative lighting time of the light source 2, the light source output, that is, the amount of infrared rays is maintained at 70% of the initial rated lighting and a predetermined value is maintained. The gas detection accuracy is ensured over a long period of time, and the sensor life is extended.

尚図3(b)はステップS4での信号処理部6の処理動作を詳細に示したものであって、ます基準信号をステップ40で取り込んで、タイマ9でカウントさせ(ステップS41)、そのカウント値Xiがテーブルに登録されているカウント値か否かの判定を行うのである(ステップS42)。
(実施形態2)
上記実施形態1では、光源2の累積点灯時間をタイマ9で計測し、その累積点灯時間に対応して光源2に印加する電圧を設定して光源2を点灯することで、光源出力を初期定格点灯時の70%に維持するものであるが、本実施形態では、基準信号の電圧レベルを、初期定格点灯時の70%の光源出力に対応する基準信号の電圧レベルに維持されるように光源2の印加電圧を設定することで、光源出力を70%に維持するものであって、図4に示すように図1におけるタイマ9を設けず、また記憶部2には、次のようなテーブルを格納してある点で実施形態1と相違する。
FIG. 3B shows the processing operation of the signal processing unit 6 in step S4 in detail. The reference signal is fetched in step 40 and counted by the timer 9 (step S41). It is determined whether or not the value Xi is a count value registered in the table (step S42).
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the cumulative lighting time of the light source 2 is measured by the timer 9, the voltage applied to the light source 2 is set corresponding to the cumulative lighting time, and the light source 2 is turned on, whereby the light source output is initially rated. In this embodiment, the voltage level of the reference signal is maintained at the voltage level of the reference signal corresponding to the light source output of 70% at the time of initial rated lighting. By setting the applied voltage of 2, the light source output is maintained at 70%. As shown in FIG. 4, the timer 9 in FIG. 1 is not provided, and the storage unit 2 has the following table. Is different from the first embodiment.

つまり、初期点灯時(光源制御部8に対して光源出力が上述の70%となるように電圧指令を与えた回数、つまり光源制御回数が0のとき)に定格電圧で光源2を点灯させたときの受光素子32から出力される基準信号の電圧レベルと、この基準信号の電圧レベルに対応して初期定格点灯時の光源出力に対して70%の出力となる光源印加電圧との関係を標準となるセンサヘッド部1を用いた実測データに基づいて作成した初期点灯時のテーブル(表2)を記憶部7に格納するとともに、光源制御回数毎に基準信号の電圧レベルが例えば4.0(V)となる光源印加電圧を実測データに基づいて作成したテーブル(表3)を格納してある。   That is, the light source 2 is turned on at the rated voltage at the time of initial lighting (the number of times the voltage command is given to the light source control unit 8 so that the light source output becomes 70% as described above, that is, the number of times of light source control is 0). The relationship between the voltage level of the reference signal output from the light receiving element 32 at the time and the light source applied voltage corresponding to the voltage level of the reference signal, which is 70% of the light source output at the time of initial rated lighting, is standard The table at the time of initial lighting (Table 2) created based on the actual measurement data using the sensor head unit 1 is stored in the storage unit 7 and the voltage level of the reference signal is 4.0 (for example, 4.0) for each light source control count. The table (Table 3) which created the light source applied voltage used as V) based on the actual measurement data is stored.

一方信号処理部6には光源制御部8に制御指令を与えた回数、つまり光源制御回数をカウントする機能と、そのカウント値に対応する光源印加電圧値を記憶部7のテーブルより制御値として読み出し、その光源印加電圧に基づいて光源制御部8に制御指令を与える制御機能とを、上述したガス濃度の計測機能以外に備えている。   On the other hand, the signal processing unit 6 reads the number of times the control command is given to the light source control unit 8, that is, the function of counting the number of light source control times, and reads the light source applied voltage value corresponding to the count value from the table of the storage unit 7 as a control value. In addition to the above-described gas concentration measurement function, a control function for giving a control command to the light source controller 8 based on the light source applied voltage is provided.

Figure 2005337873
Figure 2005337873

Figure 2005337873
Figure 2005337873

尚表2で示すテーブルは三例のみを挙げているが光源2の初期ばらつきに対応して三例以上のテーブルを準備しておくことで、個々のセンサヘッド1のばらつきに柔軟に対応させることができる。   The table shown in Table 2 shows only three examples. However, by preparing three or more tables corresponding to the initial variation of the light source 2, it is possible to flexibly cope with variations of individual sensor heads 1. Can do.

また表3で示すテーブルでは光源制御カウント値が”1”〜”6”までしか挙げていないが、”7”以上についても同様なテーブルが準備されるのは言うまでもない。また光源2の種類等によってテーブルの基準信号のレベルや光源印加電圧が異なるのは勿論であって、表3のテーブルで示す値は一例に過ぎない。   The table shown in Table 3 lists only the light source control count values from “1” to “6”, but it goes without saying that a similar table is prepared for “7” or more. In addition, the level of the reference signal in the table and the light source applied voltage differ depending on the type of the light source 2, and the values shown in the table of Table 3 are merely examples.

而して本実施形態のガスセンサ装置Aは、基本的には図3のフローチャートに基づいて動作するが。初期スタート時にあっては、信号処理部6の制御の下で光源制御部8は定格電圧を光源2に印加して点灯させる。   Thus, the gas sensor device A of the present embodiment basically operates based on the flowchart of FIG. At the time of initial start, the light source control unit 8 applies a rated voltage to the light source 2 to light up under the control of the signal processing unit 6.

また信号処理部6は、最初の光源2の点灯時に得られる基準信号を取り込むと、その基準信号の電圧レベルに対応する光源印加電圧値を制御値として記憶部7に格納してある表2に示すテーブルから読み出し、この光源印加電圧で光源2を点灯させるように制御指令を光源制御部8に与えるとともに、光源制御回数のカウント値を”1”にカウントアップする処理を行う。   When the signal processing unit 6 takes in the reference signal obtained when the light source 2 is turned on for the first time, the light source applied voltage value corresponding to the voltage level of the reference signal is stored in the storage unit 7 as a control value in Table 2. A control command is given to the light source control unit 8 so as to turn on the light source 2 with this light source applied voltage, and the count value of the light source control count is incremented to “1”.

これにより次に光源2を点灯させる印加電圧は光源出力が70%となる電圧に制御され、光源出力(赤外線量)は初期定格点灯時の70%となる。   Thereby, the applied voltage for lighting the light source 2 next is controlled to a voltage at which the light source output becomes 70%, and the light source output (infrared ray amount) becomes 70% at the time of initial rated lighting.

以後図3のフローチャートにおいて、信号処理部6は受光素子32からの基準信号が4.0Vであるか否かをステップS4で判断して、4.0V以下の場合には、その時点の光源制御回数のカウント値に基づいて表3のテーブルから光源印加電圧値を制御値として読み出し、その光源印加電圧値に基づいた制御指令を光源制御部8に与えて、光源2の印加電圧を制御する。   Thereafter, in the flowchart of FIG. 3, the signal processing unit 6 determines in step S4 whether or not the reference signal from the light receiving element 32 is 4.0 V. If the reference signal is 4.0 V or less, the light source control at that time is determined. Based on the count value of the number of times, the light source applied voltage value is read from the table of Table 3 as a control value, and a control command based on the light source applied voltage value is given to the light source control unit 8 to control the applied voltage of the light source 2.

これにより光源2の経時劣化があっても基準信号レベルが4.0Vとなるように光源出力が制御され、つまり光源出力が70%に維持されることで、実施形態1の場合と同様にガス検出の精度が確保できる期間を長くすることができ、結果としてセンサ寿命の長寿命化が図れることになる。   Thereby, even if the light source 2 is deteriorated with time, the light source output is controlled so that the reference signal level becomes 4.0 V, that is, the light source output is maintained at 70%. The period during which the detection accuracy can be ensured can be extended, and as a result, the sensor life can be extended.

尚その他の動作は実施形態1に準ずるものであるので、ここでは説明を省略する。
(実施形態3)
上記実施形態1では、光源2の点灯時間の累積値に対応して光源2の印加電圧を制御設定して光源出力を初期定格点灯時の70%に維持し、また実施形態2では、基準信号レベルが光源出力を初期定格点灯時の70%のときの基準信号レベルとなるように光源2への印加電圧を制御設定することで、センサ寿命を長くするものであったが、これら実施形態1又は2の機能に併用して、光源2の使用を制限することで更にセンサ寿命が長くなるようにしたものである。
Since other operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted here.
(Embodiment 3)
In the first embodiment, the applied voltage of the light source 2 is controlled and set in accordance with the accumulated value of the lighting time of the light source 2 to maintain the light source output at 70% of the initial rated lighting. In the second embodiment, the reference signal Although the sensor life is extended by controlling and setting the applied voltage to the light source 2 so that the level becomes the reference signal level when the light source output is 70% of the initial rated lighting, Embodiment 1 Alternatively, the sensor life is further increased by limiting the use of the light source 2 in combination with the function 2.

つまり本実施形態のガスセンサ装置Aでは雰囲気中の検出対象ガスの濃度をガス検出信号の電圧レベルと基準信号の電圧レベルに基づいて計測するガス濃度計測機能を信号処理部6に備え、雰囲気中の検出対象ガスの濃度が所定値以上となった場合や正確なデータが必要なガス濃度範囲となった場合には、光源2の1回当たりの点滅時の消灯時間を小さくしてガス濃度の計測ポイント数を増やし、逆に計測されるガス濃度が所定値より低く、又は或る程度の精度であれば良いガス濃度範囲となった場合には光源2の消灯時間を大きくしてガス濃度の計測ポイント数を減らすようにすることで光源2の使用を制限し、これにより光源2の劣化を遅らせて寿命を延ばし、結果としてセンサ寿命の長寿命化を図るようにしたものである。尚本実施形態に併用する光源2に対する電圧制御の機能については、上述した実施形態1又は2の構成及び動作の説明を参照し、ここでは説明を省略する。   That is, in the gas sensor device A of the present embodiment, the signal processing unit 6 is provided with a gas concentration measurement function for measuring the concentration of the detection target gas in the atmosphere based on the voltage level of the gas detection signal and the voltage level of the reference signal. When the concentration of the gas to be detected exceeds a predetermined value, or when the gas concentration range requires accurate data, the gas concentration is measured by reducing the turn-off time when the light source 2 flashes once. When the gas concentration measured by increasing the number of points is conversely lower than the predetermined value or within a certain gas concentration range with a certain degree of accuracy, the extinction time of the light source 2 is increased to measure the gas concentration. By reducing the number of points, the use of the light source 2 is restricted, thereby delaying the deterioration of the light source 2 and extending the life, and as a result, the sensor life is extended. For the voltage control function for the light source 2 used in combination with the present embodiment, refer to the description of the configuration and operation of the first or second embodiment described above, and the description is omitted here.

而して本実施形態のガスセンサ装置Aでは、雰囲気中の検出対象ガスの濃度と光源2の点滅方法との関係を示すテーブル(表4参照)を記憶部7に予め登録し、また信号処理部6にはガス濃度計測機能により計測するガス濃度とテーブルの内容とを照合して、光源点滅方法を決定してこの光源点滅方法に示された点灯時間及び消灯時間を制御値として光源制御部8に制御指令を与える機能を持たせている。   Thus, in the gas sensor device A of the present embodiment, a table (see Table 4) indicating the relationship between the concentration of the detection target gas in the atmosphere and the blinking method of the light source 2 is registered in the storage unit 7 in advance, and the signal processing unit 6 compares the gas concentration measured by the gas concentration measurement function with the contents of the table, determines the light source blinking method, and uses the lighting time and extinguishing time indicated in this light source blinking method as control values. Has a function to give control commands.

つまり信号処理部6は、計測されるガス濃度とテーブル内容とを照合して、計測ガス濃度が0〜500ppmの範囲であれば、点灯時間と消灯時間とをそれぞれ1秒として光源2を点滅させる光源点滅方法に基づく制御指令を、500ppm〜2000ppmであれば1秒点灯5秒消灯で光源2を点滅させる光源点滅方法に基づく制御指令を光源制御部8に与えるようになっている。つまり光源2の一定時間における光源2の点灯回数、つまり点灯周期を計測ガス濃度により制御するのである。尚ガス濃度計測は実施形態1,2と同様に行う。   That is, the signal processing unit 6 collates the measured gas concentration with the contents of the table, and if the measured gas concentration is in the range of 0 to 500 ppm, the signal processing unit 6 blinks the light source 2 with each of the lighting time and the lighting time being 1 second. If the control command based on the light source blinking method is 500 ppm to 2000 ppm, the control command based on the light source blinking method for blinking the light source 2 by turning on for 1 second and turning off for 5 seconds is given to the light source control unit 8. That is, the number of times the light source 2 is turned on in a certain time of the light source 2, that is, the lighting cycle is controlled by the measured gas concentration. Gas concentration measurement is performed in the same manner as in the first and second embodiments.

Figure 2005337873
Figure 2005337873

次に本実施形態のガスセンサ装置Aの動作を図5のフローチャートに基づいて説明する。   Next, operation | movement of the gas sensor apparatus A of this embodiment is demonstrated based on the flowchart of FIG.

ガスセンサ装置Aは動作を開始すると、図5で示すようにステップS11で光源2を信号処理部6の制御の下で光源制御部8により設定される所定電圧で点灯させ(ステップS11)、次のステップS12で受光部3の各受光素子31,32から出力されるガス検出信号、基準信号を増幅し、更にステップS13でA/D変換した後、ステップS14にて信号処理部6により実施形態1或いは2と同様にガス濃度の計測を行い、その計測結果を外部へセンサ出力として出力させ、更にステップS15で上記各検出信号の電圧値データを記憶部7に保存させた後、上記計測ガス濃度が上記表3で示す何れの範囲にあるかを判定して光源2の調整の要否をステップS16で決定し、現時点の光源点滅方法を変更する必要がある場合には、計測されたガス濃度の範囲に対応するテーブル中の光源点滅方法に登録されている制御値を基に光源制御部8へ制御指令するのである。この指令を受けた光源制御部8は光源2をステップS17で光源点滅方法を変更して光源2をステップS11で点灯させるのである。   When the gas sensor device A starts operating, the light source 2 is turned on at a predetermined voltage set by the light source control unit 8 under the control of the signal processing unit 6 in step S11 as shown in FIG. 5 (step S11). In step S12, the gas detection signal and the reference signal output from each of the light receiving elements 31 and 32 of the light receiving unit 3 are amplified, and after A / D conversion in step S13, the signal processing unit 6 performs the first embodiment in step S14. Alternatively, the gas concentration is measured in the same manner as 2 and the measurement result is output to the outside as a sensor output. Further, after the voltage value data of each detection signal is stored in the storage unit 7 in step S15, the measured gas concentration Is determined in step S16, the necessity of adjustment of the light source 2 is determined in step S16, and the current light source blinking method needs to be changed. Based on the control value registered in the light source flashes method in the table corresponding to the range of gas concentration is to control command to the light source control unit 8. Receiving this command, the light source controller 8 changes the light source blinking method for the light source 2 in step S17 and turns on the light source 2 in step S11.

一方現時点の光源点滅方法を変更する必要がない場合には、新たな制御指令が与えられないため光源制御部8は現在の光源点滅方法による制御を維持してステップS11へ戻るのである。   On the other hand, when there is no need to change the current light source blinking method, a new control command is not given, so the light source control unit 8 maintains the control by the current light source blinking method and returns to step S11.

図6は計測ガス濃度の時間的な変化の例を示しており、上記の500ppmのガス濃度を閾値としてこの閾値を計測ガス濃度が越えると、上述のように光源2の消灯時間を短くするように光源2の点灯を制御して計測ポイント数を増やし、応答速度を速くする。逆に閾値以下の場合には光源2の消灯時間を長くして計測ポイント数を減らし、光源2の使用を制限するのである。   FIG. 6 shows an example of the temporal change in the measured gas concentration. When the above gas concentration of 500 ppm is used as a threshold and the measured gas concentration exceeds this threshold, the turn-off time of the light source 2 is shortened as described above. In addition, the lighting of the light source 2 is controlled to increase the number of measurement points, and the response speed is increased. On the other hand, if it is less than the threshold value, the light source 2 is turned off for a longer time to reduce the number of measurement points, and the use of the light source 2 is restricted.

以上のようにして本実施形態では光源2の点灯周期を検出対象ガスの雰囲気中の濃度に応じて変更することで光源2の使用を制限するため、光源2の劣化を遅らせることができる。そして印加電圧を制御する機能と併用されることで、実施形態1,2に比して更にセンサ寿命を大幅に伸ばすことができることになる。   As described above, in the present embodiment, since the use of the light source 2 is restricted by changing the lighting cycle of the light source 2 according to the concentration of the detection target gas in the atmosphere, deterioration of the light source 2 can be delayed. And by using together with the function which controls an applied voltage, a sensor lifetime can be extended significantly compared with Embodiment 1,2.

尚実施形態1又は2の光源2の印加電圧を制御する機能を併用せず、ガス濃度に応じて光源2の点灯周期を変える機能のみでも光源2の劣化を遅らせ、結果としてセンサ寿命を延ばすこともできる。この場合には基準信号レベルが光源2の経時劣化で低下するため、基準信号の電圧レベルをベースとして基準信号とガス検出信号の電圧レベル差の値からガス濃度を検出し、予め実測に基づいて格納してある両信号のレベル差値とガス濃度との関係を示すテーブルに基づいて雰囲気中の検出対象ガスの濃度を決定するようにすれば良い。   The function of controlling the applied voltage of the light source 2 of Embodiment 1 or 2 is not used in combination, and the function of changing the lighting cycle of the light source 2 according to the gas concentration alone delays the deterioration of the light source 2 and consequently extends the sensor life. You can also. In this case, since the reference signal level decreases due to the deterioration of the light source 2 over time, the gas concentration is detected from the voltage level difference between the reference signal and the gas detection signal based on the voltage level of the reference signal, and based on actual measurement in advance. What is necessary is just to determine the density | concentration of the detection target gas in atmosphere based on the table which shows the relationship between the level difference value of both signals stored, and gas concentration.

(実施形態4)
上記実施形態3では検出ガス濃度の範囲に基づいて光源2の消灯時間(点灯周期)を制御することで、不必要に光源2が使用されるのを制限して、光源2の経時劣化を遅らせるようにしたものであるが、本実施形態では、検出ガス濃度が連続して変化しない場合に光源2の一定時間当たりの点滅回数を減らす、つまり点灯周期を大きくすることで、光源2の寿命を延ばすようにしたものであり、実施形態3と同様に実施形態1又は2における光源2への印加電圧を制御する機能とを併用する。
(Embodiment 4)
In the third embodiment, by controlling the turn-off time (turn-on cycle) of the light source 2 based on the detection gas concentration range, the use of the light source 2 is restricted unnecessarily, and the deterioration of the light source 2 over time is delayed. However, in this embodiment, when the detected gas concentration does not change continuously, the life of the light source 2 is shortened by reducing the number of times the light source 2 blinks, that is, by increasing the lighting cycle. In the same manner as in the third embodiment, the function for controlling the voltage applied to the light source 2 in the first or second embodiment is used in combination.

而して本実施形態のガスセンサ装置Aでは、記憶部7に、雰囲気中の検出対象ガスの濃度の変化量と、その継続時間と光源2の点滅方法との関係を示すテーブル(表5参照)を予め格納し、信号処理部6にはテーブル内容に基づいて計測されるガス濃度の変化量が所定の閾値内で連続的に計測される回数をカウントする機能と、カウントされる回数や変化量とテーブルの内容とを照合して対応する光源点滅方法に登録されている点灯時間及び消灯時間を制御値として読み出し、その制御値に基づいて光源制御部8に制御指令を与える機能とを持たせている。   Thus, in the gas sensor device A of the present embodiment, the storage unit 7 stores in the table the relationship between the amount of change in the concentration of the detection target gas in the atmosphere, the duration, and the blinking method of the light source 2 (see Table 5). Is stored in advance, and the signal processing unit 6 has a function of counting the number of times the change amount of the gas concentration measured based on the contents of the table is continuously measured within a predetermined threshold, and the number of changes and the amount of change. And the contents of the table are collated to read the lighting time and extinguishing time registered in the corresponding light source blinking method as control values, and to give a control command to the light source control unit 8 based on the control values ing.

つまり信号処理部6は、ガス濃度を計測する度に記憶部2に記憶して、この記憶された前回のガス濃度と今回の計測ガス濃度との差(ガス変化量)を求め、そのガス変化量が閾値(例えば100ppm)未満であれば、カウント値をアップする処理を行うとともに、そのアップしたときのカウント値とテーブル内容とを照合してカウント値が10未満であればそれに対応した光源点滅方法、つまり光源2を1秒点灯させた後1秒消灯する方法に基づいて、また10以上の場合には1秒点灯させた後5秒消灯させる方法に基づいて、また上記のガス変化量が100ppm以上の場合にはカウント値に関係なく、光源2を1秒点灯させた後1秒消灯させる方法に基づいて、光源2を制御する制御指令を光源制御部8に与えるのである。つまり光源2の点灯周期を検出ガス濃度の変化量に基づいて制御するのである。本実施形態の信号処理部6のガス濃度計測機能は実施形態1,2と同様な機能を用いる。   That is, the signal processing unit 6 stores the gas concentration in the storage unit 2 every time it measures the gas concentration, obtains the difference (gas change amount) between the stored previous gas concentration and the current measured gas concentration, and changes the gas If the amount is less than a threshold value (for example, 100 ppm), a process for increasing the count value is performed, and if the count value is less than 10 by comparing the count value when the amount is increased, the corresponding light source blinks. Based on the method, that is, the method in which the light source 2 is turned on for 1 second and then turned off for 1 second, and in the case of 10 or more, the gas change amount is calculated based on the method in which the light source 2 is turned on for 1 second and then turned off for 5 seconds. In the case of 100 ppm or more, regardless of the count value, a control command for controlling the light source 2 is given to the light source controller 8 based on a method of turning on the light source 2 for 1 second and then turning it off for 1 second. That is, the lighting cycle of the light source 2 is controlled based on the change amount of the detected gas concentration. The gas concentration measurement function of the signal processing unit 6 of this embodiment uses the same function as in the first and second embodiments.

Figure 2005337873
Figure 2005337873

次に本実施形態のガスセンサ装置Aの動作を説明する。尚本実施形態のガスセンサ装置Aの基本的な動作は図5のフローチャートを基本とするものであるが、光源2の調整についての判定処理が図7に基づいて行う点で相違するので、この相違点となる処理について詳説する。   Next, operation | movement of the gas sensor apparatus A of this embodiment is demonstrated. The basic operation of the gas sensor device A of the present embodiment is based on the flowchart of FIG. 5, but the difference is that the determination process for adjusting the light source 2 is performed based on FIG. 7. The processing that becomes a point will be described in detail.

本実施形態では、図6のステップS15において、信号処理部6の制御の下で、基準信号レベル及びガス検出信号レベルデータを記憶部7に保存処理後、信号処理部6は記憶部7にて保存している前回の計測ガス濃度データと、今回の計測ガス濃度の差を求めて、その差、つまりガス濃度の変化量が100ppm未満か否かをステップS161で判定し、未満であれば信号処理部6の内蔵カウンタのカウント値Nを”1”アップし(ステップS162)し、次のステップS163でそのカウント値Nが10以上であるか否かを判定し、10未満であれば記憶部7のテーブルから対応する光源点滅方法を読み出し(ステップS163)、この光源点滅方法が示す制御値に基づいた光源制御部8に制御指令を図5のステップS17で与える。この場合の光源点滅方法は点灯1秒消灯1秒であって、光源制御部8は制御指令に基づいて所定の電圧をステップS1で光源2に印加して光源2を点灯させる。   In the present embodiment, after the reference signal level and the gas detection signal level data are stored in the storage unit 7 under the control of the signal processing unit 6 in step S15 in FIG. 6, the signal processing unit 6 is stored in the storage unit 7. The difference between the previous measured gas concentration data stored and the current measured gas concentration is obtained, and whether or not the difference, that is, the change amount of the gas concentration is less than 100 ppm is determined in step S161. The count value N of the built-in counter of the processing unit 6 is incremented by “1” (step S162). In the next step S163, it is determined whether or not the count value N is 10 or more. The corresponding light source blinking method is read from the table 7 (step S163), and a control command is given to the light source control unit 8 based on the control value indicated by the light source blinking method in step S17 of FIG. The light source blinking method in this case is 1 second on and 1 second off, and the light source controller 8 applies a predetermined voltage to the light source 2 in step S1 based on the control command to turn on the light source 2.

一方ステップS162でカウント値Nが10以上と判定された場合には、信号処理部6は記憶部7のテーブルから対応する光源点滅方法を読み出す(ステップS165)。この光源点滅方法が示す制御値に基づいて光源制御部8に新たな制御指令をステップS17で与える。この場合の光源点滅方法は点灯1秒消灯5秒であって、光源制御部8はこの制御指令に基づいて所定の電圧をステップS1で光源2に印加して光源2を点灯させる。   On the other hand, if it is determined in step S162 that the count value N is 10 or more, the signal processing unit 6 reads the corresponding light source blinking method from the table in the storage unit 7 (step S165). Based on the control value indicated by this light source blinking method, a new control command is given to the light source controller 8 in step S17. The light source blinking method in this case is lighting for 1 second and turning off for 5 seconds, and the light source control unit 8 applies a predetermined voltage to the light source 2 in step S1 based on this control command to turn on the light source 2.

またステップS161でガス濃度変化量が100ppm以上と判定された場合にはステップS166で信号処理部6はカウント値Nをリセットした上で、記憶部7のテーブルから対応する光源点滅方法を読み出し、この光源点滅方法に基づいた制御指令をステップS17で光源制御部8に与える。この場合の光源点滅方法は点灯1秒消灯1秒であって、光源制御部8は制御指令に基づいて所定の電圧をステップS1で光源2に印加して光源2を点灯させる。   If it is determined in step S161 that the gas concentration change amount is 100 ppm or more, the signal processing unit 6 resets the count value N in step S166 and then reads the corresponding light source blinking method from the table in the storage unit 7. A control command based on the light source blinking method is given to the light source control unit 8 in step S17. The light source blinking method in this case is 1 second on and 1 second off, and the light source controller 8 applies a predetermined voltage to the light source 2 in step S1 based on the control command to turn on the light source 2.

尚ステップS1に戻る前に信号処理部6は記憶部7に記憶している前回の計測ガス濃度データを今回の計測ガス濃度データで更新し、次のガス変化量を求める際に前回の計測ガス濃度データとして用いる。   Before returning to step S1, the signal processing unit 6 updates the previous measurement gas concentration data stored in the storage unit 7 with the current measurement gas concentration data, and determines the previous measurement gas when calculating the next gas change amount. Used as concentration data.

以上のように本実施形態では、計測ガス濃度の変化量が一定範囲内で連続的に推移している場合には安定している見なして、光源2の点灯周期を長くする安定モードを適用し、一方変化量が一定値以上変化した場合や変化量が一定範囲内であっても連続しない場合には光源2の点灯周期を短くした通常モードを適用することで、計測ガス濃度の変化が安定している状態での光源2の点灯を制限して光源2の劣化を遅らせることができる。そして、印加電圧を制御する機能と併用されることで、実施形態1,2に比して更にセンサ寿命を大幅に伸ばすことができることになる。   As described above, in the present embodiment, the stable mode is applied in which the lighting cycle of the light source 2 is extended when the amount of change in the measurement gas concentration continuously changes within a certain range. On the other hand, when the amount of change changes by more than a certain value, or when the amount of change is not within a certain range, the change in the measured gas concentration is stabilized by applying the normal mode in which the lighting cycle of the light source 2 is shortened. It is possible to delay the deterioration of the light source 2 by restricting the lighting of the light source 2 in a state where the light source 2 is in operation. And by using together with the function which controls an applied voltage, a sensor lifetime can be extended significantly compared with Embodiment 1,2.

尚実施形態1又は2の光源2の印加電圧を制御する機能を併用せず、ガス濃度の変化量に応じて光源2の点灯周期を変える機能のみでも光源2の劣化を遅らせ、結果としてセンサ寿命を延ばすこともできる。この場合には基準信号レベルが光源2の経時劣化で低下するため、基準信号の電圧レベルをベースとして基準信号とガス検出信号の電圧レベル差の値からガス濃度を検出し、予め実測に基づいて格納してある両信号のレベル差値とガス濃度との関係を示すテーブルに基づいて雰囲気中の検出対象ガスの濃度を決定するようにすれば良い。
(実施形態5)
本実施形態は実施形態1又は実施形態2に適用できるものであって、光源2に印加する電圧を上昇させても所定の赤外線量が得られなくなる限界点から寿命が近づいていることを予測して表示し、また寿命がきたときにはそれを検出して寿命がきたことを表示する点に特徴がある。
Note that the function of controlling the applied voltage of the light source 2 of Embodiment 1 or 2 is not used in combination, and only the function of changing the lighting cycle of the light source 2 according to the amount of change in gas concentration delays the deterioration of the light source 2, resulting in sensor life. Can be extended. In this case, since the reference signal level decreases due to the deterioration of the light source 2 over time, the gas concentration is detected from the voltage level difference between the reference signal and the gas detection signal based on the voltage level of the reference signal, and based on actual measurement in advance. What is necessary is just to determine the density | concentration of the detection target gas in atmosphere based on the table which shows the relationship between the level difference value of both signals stored, and gas concentration.
(Embodiment 5)
The present embodiment can be applied to the first or second embodiment, and predicts that the lifetime is approaching from the limit point where a predetermined amount of infrared rays cannot be obtained even if the voltage applied to the light source 2 is increased. It is characterized in that when the end of life is reached, it is detected and the end of life is displayed.

つまり実施形態1又は2において、図8に示すように信号処理部6で制御される表示部11を設けるとともに、記憶部7に予め実測によって得た図9に示す寿命末期の基準信号のレベルにおいて、センサ寿命が近づいていることが予測できる限界点の基準信号のレベル及び寿命がきたときの基準信号レベルをそれぞれ寿命予告レベルLA及び寿命レベルLBとして記憶部7に予め登録しておき、信号処理部6では受光素子32から取り込まれる基準信号のレベルを寿命予告レベルLB及び寿命レベルLAとを比較し、基準信号のレベルが寿命予告レベルLAに達したときには信号処理部6はセンサ寿命が近づいていることを表示部11で予告表示させ、更に基準信号のレベルが寿命レベルLBに達したときには寿命がきたことを表示部11で表示させる。   That is, in the first or second embodiment, the display unit 11 controlled by the signal processing unit 6 is provided as shown in FIG. 8, and the reference signal level at the end of life shown in FIG. The reference signal level at the limit point at which the sensor life can be predicted to approach and the reference signal level at the end of the life are preliminarily registered in the storage unit 7 as the life warning level LA and the life level LB, respectively. The unit 6 compares the level of the reference signal fetched from the light receiving element 32 with the life warning level LB and the life warning level LA. When the level of the reference signal reaches the life warning level LA, the signal processing unit 6 approaches the sensor life. Is displayed on the display unit 11, and when the level of the reference signal reaches the life level LB, the display unit 11 indicates that the life has come. Cause shown.

これにより本実施形態のガスセンサ装置Aでは寿命の早期予告と、寿命がきたことをユーザーに正確に知らせることができる。尚センサ寿命を延ばす動作は実施形態1又は2と同じであるので、ここでは説明は省略し、また装置全体の構成を図示するのは省略する。   Thereby, in the gas sensor device A of the present embodiment, it is possible to notify the user accurately of the early notice of the life and the fact that the life has come. Since the operation for extending the sensor life is the same as that in the first or second embodiment, the description is omitted here, and the configuration of the entire apparatus is not shown.

尚光源2に印加する電圧レベルが制御可能な最大値に達したときに寿命が近づいていると信号処理部6が判断して表示部11で寿命予告を行い、その後基準信号レベルが所定レベルに低下したときに寿命と判断して表示部11で寿命報知を行うようにしても良い。   When the voltage level applied to the light source 2 reaches a controllable maximum value, the signal processing unit 6 determines that the life is approaching, and makes a life warning on the display unit 11, and then the reference signal level is set to a predetermined level. It may be determined that the service life is reached when the battery life is lowered, and the service life notification may be performed on the display unit 11.

更に光源2の印加電圧を制御しない場合においても、基準信号のレベルの低下と光源2の寿命との相関データを実測により求めておけば、同様に寿命予告の表示や寿命の表示が行えることになる。   Further, even when the applied voltage of the light source 2 is not controlled, if the correlation data between the decrease in the level of the reference signal and the life of the light source 2 is obtained by actual measurement, the life warning display and the life display can be similarly performed. Become.

実施形態1の構成図である。1 is a configuration diagram of Embodiment 1. FIG. (a)は実施形態1の光源の点灯動作のタイミングチャート、(b)は実施形態1の光源の出力の経時的変化の説明図、(c)は実施形態1の光源出力の率と経時的変化の説明図である。(A) is a timing chart of the lighting operation of the light source of the first embodiment, (b) is an explanatory diagram of the change over time of the output of the light source of the first embodiment, and (c) is the rate of light source output and the time course of the first embodiment. It is explanatory drawing of a change. 実施形態1の動作説明用のフローチャートであって、(a)は全体のフローチャート、(b)は要部のフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment, where (a) is an overall flowchart, and (b) is a flowchart of a main part. 実施形態2の構成図である。6 is a configuration diagram of Embodiment 2. FIG. 実施形態3の動作説明用の全体のフローチャートである。10 is an overall flowchart for explaining the operation of the third embodiment. 実施形態3の動作説明用の計測ガス濃度の遷移図である。FIG. 10 is a transition diagram of measurement gas concentration for explaining operation of the third embodiment. 実施形態4の動作説明用の要部のフローチャートである。10 is a flowchart of the main part for explaining the operation of the fourth embodiment. 実施形態5の要部の構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a main part of a fifth embodiment. 実施形態5の寿命予告及び寿命の検出の説明図である。It is explanatory drawing of the lifetime warning of Embodiment 5, and the detection of a lifetime.

符号の説明Explanation of symbols

1 センサヘッド
2 光源
3 受光部
31 受光素子
31a 選択用フィルタ
32 受光素子
32a 基準用フィルタ
4 増幅回路
5 A/D変換器
6 信号処理部
7 記憶部
8 光源制御部
9 タイマ
A ガスセンサ装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor head 2 Light source 3 Light receiving part 31 Light receiving element 31a Selection filter 32 Light receiving element 32a Reference filter 4 Amplifying circuit 5 A / D converter 6 Signal processing part 7 Storage part 8 Light source control part 9 Timer A Gas sensor apparatus

Claims (6)

点灯時に赤外線を出力する光源と、
該光源から出力される赤外線の内、検出対象ガスが吸収する波長の赤外線のみを通過させる選択用フィルタを介して赤外線を受光して該受光した赤外線量に対応した電気量レベルのガス検出信号を出力する受光素子と前記波長をほぼ除いた波長域の赤外線を通過させる基準用フィルタを介して赤外線を受光して該受光した赤外線量に対応した電気レベルの基準信号を出力する受光素子とからなる受光部と、
光源の経時劣化に対応して低下する光源出力を所定レベル以上確保する期間を延命するための制御値のデータを格納した記憶部と、
前記ガス検出信号及び基準信号の少なくとも何れか一方の信号に基づいて前記データから制御値を読み出し、当該制御値により光源の経時劣化によるセンサ寿命の到達時期が延長されるように光源の点灯を制御する制御手段と、
前記受光部から出力される少なくともガス検出信号に基づいて検出対象ガスの空気中の濃度を計測するガス濃度計測手段とを備えていることを特徴とするガスセンサ装置。
A light source that outputs infrared light when lit,
Among the infrared rays output from the light source, the infrared rays are received through a selection filter that passes only the infrared rays having a wavelength absorbed by the detection target gas, and a gas detection signal having an electric quantity level corresponding to the received infrared ray amount is obtained. A light receiving element for outputting and a light receiving element for receiving an infrared ray through a reference filter that allows passage of infrared rays in a wavelength range substantially excluding the wavelength and outputting a reference signal having an electrical level corresponding to the amount of the received infrared ray. A light receiver;
A storage unit storing control value data for prolonging a period of ensuring a predetermined level or more of a light source output that decreases in response to deterioration with time of the light source;
A control value is read from the data based on at least one of the gas detection signal and the reference signal, and lighting of the light source is controlled by the control value so that the arrival time of the sensor life due to deterioration of the light source with time is extended. Control means to
A gas sensor device comprising: gas concentration measuring means for measuring the concentration of the detection target gas in the air based on at least a gas detection signal output from the light receiving unit.
前記記憶部に格納された前記データが、累積点灯時間と、初期時の定格点灯での光源出力よりも低い所定の光源出力が得られる光源印加電圧との関係を示すデータからなり、
前記制御手段は、光源の累積点灯時間を前記基準信号に基づいて計測する計測機能を有し、計測された累積点灯時間に対応する光源に印加する電圧を前記記憶部のデータから制御値として読み出し、該電圧により光源の点灯を制御することを特徴とする請求項1記載のガスセンサ装置。
The data stored in the storage unit consists of data indicating the relationship between the cumulative lighting time and the light source applied voltage that provides a predetermined light source output lower than the light source output at the initial rated lighting,
The control unit has a measurement function of measuring the cumulative lighting time of the light source based on the reference signal, and reads out a voltage applied to the light source corresponding to the measured cumulative lighting time as a control value from the data in the storage unit. The gas sensor device according to claim 1, wherein lighting of the light source is controlled by the voltage.
前記記憶部に格納された前記データが、初期時の定格点灯での光源出力よりも低い所定の光源出力に対応した前記基準信号の電気量レベルが得られる光源に印加する電圧を光源に対する制御処理回数に対応付けてあるデータからなり、
前記制御手段は、前記光源に対する制御回数を計数する機能を備え、該計数された制御回数に対応した光源の印加電圧を前記データから制御値として読み出し、該電圧により光源の点灯を制御することを特徴とする請求項1記載のガスセンサ装置。
The data stored in the storage unit is a control process for the light source that is applied to a light source that can obtain an electrical quantity level of the reference signal corresponding to a predetermined light source output lower than the light source output at the rated lighting at the initial stage. It consists of data associated with the number of times,
The control means has a function of counting the number of times of control for the light source, reads an applied voltage of the light source corresponding to the counted number of times of control as a control value from the data, and controls lighting of the light source by the voltage. The gas sensor device according to claim 1, wherein
前記記憶部に格納された前記データが、計測されるガス濃度と、光源の点灯時間及び消灯時間との関係を示すデータからなり、
前記制御手段は、前記光源を間歇点灯させる機能を有し、前記ガス濃度計測手段で計測される検出対象ガスの濃度に対応する前記光源の点灯時間及び消灯時間を前記データより制御値として読み出し、該点灯時間及び消灯時間に基づいて光源の点灯を制御することを特徴とする請求項1記載のガスセンサ装置。
The data stored in the storage unit consists of data indicating the relationship between the measured gas concentration and the lighting time and extinguishing time of the light source,
The control means has a function of intermittently lighting the light source, and reads the lighting time and extinguishing time of the light source corresponding to the concentration of the detection target gas measured by the gas concentration measuring means as control values from the data, 2. The gas sensor device according to claim 1, wherein lighting of the light source is controlled based on the lighting time and the lighting time.
前記記憶部に格納された前記データが、前回の計測と今回の計測との間における検出対象ガスのガス濃度の変化量が閾値内に収まっている状態が連続して計測された計測回数と、光源の点灯時間及び消灯時間との関係を示すデータからなり、
前記制御手段は、前記光源を間歇点灯させる機能と前記変化量が前記閾値内に連続して計測される回数を計数する計数機能とを有し、該計数機能の計測回数に基づいて前記データから対応する前記光源の点灯時間及び消灯時間を制御値として前記関係データから読み出し、該点灯時間及び消灯時間に基づいて光源の点灯を制御することを特徴とする請求項1記載のガスセンサ装置。
The number of times that the data stored in the storage unit is continuously measured when the amount of change in the gas concentration of the detection target gas between the previous measurement and the current measurement is within the threshold value, Consists of data showing the relationship between the light source turn-on time and the turn-off time,
The control means has a function of intermittently lighting the light source and a counting function for counting the number of times the change amount is continuously measured within the threshold, and based on the number of measurements of the counting function, from the data 2. The gas sensor device according to claim 1, wherein the corresponding light source lighting time and light extinguishing time are read from the relational data as control values, and the lighting of the light source is controlled based on the lighting time and light extinguishing time.
少なくとも前記基準信号の電気量レベルの変化と、光源出力との関係により前記寿命到達を予測して報知する手段を備えていることを特徴とする請求項2又は3記載のガスセンサ装置。 4. The gas sensor device according to claim 2, further comprising means for predicting and notifying the end of life based on a relationship between at least a change in an electric quantity level of the reference signal and a light source output.
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