JP6476654B2 - Micro current detector - Google Patents
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Description
本発明は、プリント基板上に配設された少なくとも2以上の微少電流を検出する電流検出手段を含む微少電流検出装置に関し、特に内燃機関の燃焼排気中の特定成分を検出するガス検出装置に好適なものである。 The present invention relates to a minute current detection device including a current detection unit that detects at least two or more minute currents disposed on a printed circuit board, and is particularly suitable for a gas detection device that detects a specific component in combustion exhaust gas of an internal combustion engine. It is a thing.
従来、センサを制御する制御回路等の微少電流を扱う回路を含む高インピーダンス動作用プリント基板において、基板からの漏れ電流がオペアンプ等への侵入防止を図るために、例えば、オペアンプの反転入力端子の周辺を取り囲むように非反転入力端子に接続したガードリングを設たり、端子間に亘る配線経路全体を取り囲むようにガードリングを設けたりすることが一般に行われている。
また、特許文献1には、プリント基板と、センサからの検出信号が入力される信号検出回路とを備えたセンサ制御回路ユニットにおいて、ノイズ発生源となる電流が通電される電流経路部と信号検出回路及び電流経路部との間に、予め設定した基準電位となる基準電位部を設けた制御回路ユニットが開示されている。
Conventionally, in a printed circuit board for high impedance operation including a circuit for handling a minute current such as a control circuit for controlling a sensor, in order to prevent leakage current from the board from entering an operational amplifier, for example, an inverting input terminal of an operational amplifier Generally, a guard ring connected to the non-inverting input terminal is provided so as to surround the periphery, or a guard ring is provided so as to surround the entire wiring path extending between the terminals.
Further,
一方、一般的な酸素センサや空燃比センサがミリアンペア級の電流検出を行うのに対して、NOxセンサやアンモニアセンサ等の被測定ガス中の特定成分を検出するガスセンサでは、ナノアンペア級の微少電流を検出する必要がある(特許文献2参照)。
特許文献1には、微少電流を検出する信号検出回路部とノイズ源となる電流経路部とを仮想線で二分した領域に分けて配設し、端子部において信号検出回路部と電流経路部との間に基準電位部を設けたセンサ制御用回路ユニット及び検出装置が開示されている。
On the other hand, a general oxygen sensor or air-fuel ratio sensor detects milliampere current, whereas a gas sensor that detects a specific component in a gas to be measured, such as a NOx sensor or ammonia sensor, has a nanoampere micro current. Must be detected (see Patent Document 2).
In
しかし、特許文献1にあるように、端子部において信号検出部と電流経路部との間に基準電位部を設けた場合、電流経路部から信号検出部へのノイズ等の侵入を排除できたとしても、基準電位部と信号検出部との間の電位差による漏れ電流を防ぐことはできない。
NOxセンサのように、信号検出部に流れる電流が数十ナノアンペアと極め低い微少電流を検出する微少電流検出装置においては、このような基準電位部と信号検出部との間の僅かな漏れ電流も無視できない。
さらに、端子部において、信号検出部の回りに基準電位部が配設されていても、微少電流を検出する検出回路部に至るまでの配線経路においてノイズが侵入する虞もある。
一方、プリント基板上に形成された電流検出回路と外部との接続を図るコネクタ部においても、電流経路部と信号検出部との間に同様の基準電位部を設けるとコネクタ部の体格が大きくなり、装置の小型化の障害となる虞もある。
However, as disclosed in
In a minute current detection device that detects a very small current of several tens of nanoamperes, such as a NOx sensor, a slight leakage current between the reference potential unit and the signal detection unit Cannot be ignored.
Furthermore, even if the reference potential portion is disposed around the signal detection portion in the terminal portion, there is a possibility that noise may enter the wiring path to the detection circuit portion that detects a minute current.
On the other hand, even in the connector part that connects the current detection circuit formed on the printed circuit board to the outside, if the same reference potential part is provided between the current path part and the signal detection part, the size of the connector part increases. There is also a possibility that it becomes an obstacle to downsizing of the apparatus.
そこで、本発明では、かかる実情に鑑み、少なくとも2以上の微少電流検出手段を含む微少電流検出装置において、簡易な構成で漏れ電流の影響を少なくして検出精度の向上を図った微少電流検出装置を提供すると共に、被測定ガス中に配設した検出部に設けた複数の電流検出セルに流れる微少電流の比較によって、被測定ガス中の特定ガス成分を精度良く検出するガスセンサを提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, in view of such a situation, in a microcurrent detection device including at least two microcurrent detection means, a microcurrent detection device that improves the detection accuracy by reducing the influence of leakage current with a simple configuration. And providing a gas sensor that accurately detects a specific gas component in the measurement gas by comparing minute currents flowing in a plurality of current detection cells provided in a detection unit disposed in the measurement gas. Objective.
本発明(5)は、被測定ガス中の特定成分を検出するガスセンサに用いられ、センサ部(4)から入力される複数の微少電流(Is、Im)を、プリント基板(10)上に配置した複数の微少電流検出手段(21、22)によって検出すると共に、該微少電流検出手段(21、22)によって検出した第1の微少電流(Is)と第2の微少電流(Im)との差分を検出する微少電流検出装置(5)であって、前記プリント基板に、第1の微少電流の流れる第1の微少電流配線部(110)と、第2の微少電流の流れる第2の微少電流配線部(120)とを設けて並走させると共に、これらの配線長さ(L)を等しくし、かつ、所定の基準電位を有する基準電位配線部として所定の共通電圧(Vcom)を供給する共通電圧配線部(100)を具備し、前記第1の微少電流配線部と前記第2の微少電流配線部とのそれぞれに対して等しい間隙(d1)を隔てて前記共通電圧配線部を隣接せしめると共に、前記第1の微少電流配線部及び前記第2の微少電流配線部のそれぞれと、前記共通電圧配線部との電位差は、接地との電位差よりも小さいことを特徴とする。 The present invention (5) is used in a gas sensor for detecting a specific component in a gas to be measured , and a plurality of minute currents (Is, Im) input from the sensor unit (4) are arranged on the printed circuit board (10). The difference between the first minute current (Is) and the second minute current (Im) detected by the minute current detection means (21, 22) while being detected by the plurality of minute current detection means (21, 22). A minute current detection device (5) for detecting a first minute current wiring portion (110) through which a first minute current flows, and a second minute current through which a second minute current flows, on the printed circuit board. A wiring portion (120) is provided and run in parallel, and the wiring length (L) is made equal, and a predetermined common voltage (Vcom) is supplied as a reference potential wiring portion having a predetermined reference potential. Voltage wiring part (100) Bei, and said first micro-current wiring portion and the second micro-current wiring portion and the spaced equal gap of (d1) brought adjacent the common voltage line unit for each Rutotomoni, the first minute A potential difference between each of the current wiring portion and the second minute current wiring portion and the common voltage wiring portion is smaller than a potential difference from the ground .
本発明によれば、前記共通電圧配線部が、他の配線部から前記第1の微少電流配線部及び前記第2の微少電流配線部への漏れ電流の侵入を排除しつつ、前記共通電圧配線部から前記第1の微少電流外線部に流れる第1の漏れ電流(IL1)と前記第2の微少電流配線部に流れる第2の漏れ電流(IL2)を等しくして、前記第1の微少電流と前記第2の微少電流との差分を算出したときに、前記第1の漏れ電流と前記第2の漏れ電流とが相殺されるので、基準電位部として設けた前記共通電圧配線部からの漏れ電流の影響を排除して精度の高い微少電流検出を行うことができる。 According to the present invention, the common voltage wiring section eliminates intrusion of leakage current from other wiring sections to the first micro current wiring section and the second micro current wiring section, and the common voltage wiring section. The first leakage current ( IL1 ) flowing from the first portion to the first minute current outer line portion and the second leakage current (I L2 ) flowing to the second minute current wiring portion are made equal to each other, and the first minute current When the difference between the current and the second minute current is calculated, the first leakage current and the second leakage current cancel each other, so that from the common voltage wiring portion provided as a reference potential portion It is possible to detect a minute current with high accuracy by eliminating the influence of the leakage current.
本発明は、外部に設けた高インピーダンス回路から入力される1ミリアンペア以下のナノアンペア級の微少電流の検出に際して、微少電流検出回路を形成したプリント基板上に設けた配線経路について、2以上の微少電流の流れる微少電流配線部を並走させ、かつ、それぞれの配線長を等しくすると共に、並走する微少電流経路の、少なくとも両外側に一定の距離を隔て、基準電位部として所定の基準電位を有する基準電位配線部を隣接することで、各微少電流配線部と基準電位配線部との間の漏れ電流量を一定とし、それぞれの微少電流配線部に流れる微少電流の差分を算出することで、漏れ電流の影響を相殺して、精度良く微少電流の検出を可能とする微少電流検出装置である。
また、プリント基板上に形成した微少電流経路と外部との接続を図る端子部において、微少電流配線に接続する微少電流端子を隣接させ、その外側の一方には、基準電位の基準電位端子を配置し、他方には、基準電位に等しいか、それに近い電位の端子を隣接させることで、基板表面に比べ絶縁性の高い外部接続端子部における漏れ電流の影響を抑制しつつ、外部接続端子部の小型化を図ったものである。
In the present invention, when detecting a minute current of nanoampere level of 1 milliampere or less inputted from a high impedance circuit provided outside, two or more minute wiring paths are provided on a printed circuit board on which a minute current detection circuit is formed. Parallelize the minute current wiring parts through which current flows and equalize each wiring length, and at a certain distance outside at least both sides of the parallel minute current paths, a predetermined reference potential is set as a reference potential part. By having the reference potential wiring part adjacent to each other, the amount of leakage current between each minute current wiring part and the reference potential wiring part is constant, and by calculating the difference between the minute currents flowing through the respective minute current wiring parts, This is a minute current detection device that can accurately detect a minute current by offsetting the influence of leakage current.
Also, in the terminal part that connects the minute current path formed on the printed circuit board to the outside, the minute current terminal connected to the minute current wiring is adjacent, and the reference potential terminal of the reference potential is arranged on the outside of the terminal. On the other hand, by adjoining a terminal having a potential equal to or close to the reference potential, the influence of the leakage current in the external connection terminal portion having higher insulation than the substrate surface is suppressed, while the external connection terminal portion This is a miniaturization.
図1を参照して本発明の第1の実施形態における微少電流検出装置について、NOxセンサ5を例として説明する。
NOxセンサ5は、内燃機関の燃焼排気中に含まれるNOxの検出に用いられるものである。
NOxセンサ5は、被測定ガス中に配設されるセンサ部4と制御回路部1とによって構成されている。
センサ部4は、ジルコニア等のイオン伝導性を有する固体電解質体の所定の位置に電極層を形成し、アルミナ等の絶縁性材料からなるスペーサ等を用いて絶縁層を形成し、通電により発熱するヒータを埋設するなどして、複数の検出セルを設けた公知のNOxセンサ素子である。
With reference to FIG. 1, a minute current detection device according to a first embodiment of the present invention will be described using a NOx sensor 5 as an example.
The NOx sensor 5 is used for detecting NOx contained in the combustion exhaust gas of the internal combustion engine.
The NOx sensor 5 includes a
The
制御回路部1は、少なくとも、プリント基板10に実装された集積回路2と、集積回路2とセンサ部4との接続を図る回路配線部PCT、ヒータ制御部3を含んでいる。
本実施形態においては、本発明の要部である回路配線部PCTとして、少なくとも、共通電圧配線部100、第1の入力配線部としてセンサ電流配線部110、第1の帰還配線部112、第2の入力配線部としてモニタ電流配線部120、第2の帰還配線部122、第3の入力配線部130、バッテリ電圧配線部140、ヒータ電流配線部300を有している。
本実施形態においては、共通電圧配線部100の共通電圧Vcomを基準電位としている。
The
In the present embodiment, as a circuit wiring portion P CT is an essential part of the present invention, at least, the
In the present embodiment, the common voltage Vcom of the common
本実施形態における集積回路2は、少なくとも、共通電圧源部20と、第1の微少電流検出手段として設けたセンサ電流検出部21と、第2の微少電流検出手段として設けたモニタ電流検出部22と、第3の微少電流検出手段として設けたポンプ電流検出部23とを具備する。
共通電圧電源部20は、オペアンプ等の公知の演算増幅器を用いて、制御電源Vcc(例えば、5V)を所定の分圧抵抗(R1、R2、R3)によって分圧した共通電圧Vcom(例えば、2.9V)を出力するように構成されている。
共通電圧Vcomは、集積回路2の共通電圧出力端子201とプリント基板10の端部に設けた共通電圧端子部T101との間に設けた共通電圧配線部100によって伝送され、さらに、共通電圧端子部T101を介して接続された共通電圧伝送線400を介してセンサ部4に伝送され、センサセル41、モニタセル42、ポンプセル42に印加されている。
The integrated
The common voltage
The common voltage Vcom is transmitted by the
センサ電流検出部21には、オペアンプ等の公知の演算増幅器が用いられ、第1の電流検出手段として設けたセンサ電流検出抵抗Rsに流れるセンサ電流Isを電圧変換して検出し、図略の演算回路に出力するよう構成されている。
センサ電流検出部21の非反転入力端子(+)213には、集積回路2の内部において、制御電圧Vccを所定の分圧抵抗(R1、R2、R3)によって分圧したセンサ電圧Vs(例えば、2.5V)が印加されている。
センサ電流配線部110の一方の端には、センサ電流配線端部111が形成され、他方の端はセンサ電流検出部21の反転入力端子(−)212に接続されている。
センサ電流配線端部111は、センサ端子T111等を介して、NOxセンサ4のセンサセル41に接続されている。
センサ電流検出部21の反転入力端子(−)212には、センサ電流配線部110を介して、センサセル41に流れるセンサ電流Isが入力されている。
センサ電流検出部21の反転入力端子212と出力端子211との間は、第1の帰還配線部112(負帰還)を介して、センサ電流検出抵抗Rsが接続され、出力側に帰還されている。
A known operational amplifier such as an operational amplifier is used for the sensor
The non-inverting input terminal (+) 213 of the sensor
A sensor current
The sensor current
The sensor current Is flowing in the sensor cell 41 is input to the inverting input terminal (−) 212 of the sensor
A sensor current detection resistor Rs is connected between the inverting
同様に、モニタ電流検出部22には、オペアンプ等の公知の演算増幅器が用いられ、第2の電流検出手段として設けたモニタ電流検出抵抗Rmに流れるモニタ電流Imを電圧変換して検出し、図略の演算回路に出力するよう構成されている。
モニタ電流検出部22の非反転入力端子(+)223には、集積回路2の内部において、制御電圧Vccを所定の分圧抵抗(R1、R2、R3)によって分圧したモニタ電圧Vm(例えば、2.5V)が印加されている。
モニタ電流配線部120の一方の端には、モニタ電流配線端部121が形成され、他方の端はモニタ電流検出部22の反転入力端子(−)222に接続されている。
モニタ電流配線端部121は、モニタ端子T121等を介して、NOxセンサ4のモニタセル42に接続されている。
モニタ電流検出部22の反転入力端子(−)222には、モニタ電流配線部120を介して、モニタセル42に流れるモニタ電流Imが入力されている。
モニタ電流検出部22の反転入力端子222と出力端子221との間は、第2の帰還配線部122(負帰還)を介して、センサ電流検出抵抗Rsが接続され、出力側に帰還されている。
本実施形態においては、センサ電圧Vsとモニタ電圧Vmとは、等しい電位となるように構成されている。
Similarly, a known operational amplifier such as an operational amplifier is used for the monitor
A non-inverting input terminal (+) 223 of the monitor
A monitor current
The monitor current
The monitor current Im flowing through the monitor cell 42 is input to the inverting input terminal (−) 222 of the monitor
A sensor current detection resistor Rs is connected between the inverting
In the present embodiment, the sensor voltage Vs and the monitor voltage Vm are configured to have the same potential.
ポンプ電流検出部32には、 オペアンプ等の公知の演算増幅器が用いられ、第3の電流検出手段として設けたポンプ電流検出抵抗Rpに流れるポンプ電流Ipを電圧変換して検出し、ポンプセル43に印加するポンプ電圧Vpを調整する。
ポンプ電流検出部23の非反転入力端子(+)233には、第1の空間内に導入された被測定ガス中の酸素濃度に応じてポンプセル43に印加するポンプ電圧Vp(例えば、2.9V〜)を変化させて印加できるように構成されている。
ポンプ電流配線部130の一方の端には、ポンプ電流配線端部131が形成され、他方の端はポンプ電流検出部23の反転入力端子(−)222に接続されている。
ポンプ電流配線端部131は、ポンプ端子T131等を介して、NOxセンサ4のポンプセル43に接続されている。
ポンプ電流検出部23の反転入力端子(−)232には、ポンプ電流配線部130を介して、ポンプセル43に流れるポンプ電流Ipが入力されている。
ポンプ電流検出部23の反転入力端子232と出力端子231との間は、第3の帰還配線部132(負帰還)を介して、ポンプ電流検出抵抗Rpが接続され、出力側に帰還されている。
A known operational amplifier such as an operational amplifier is used for the pump current detection unit 32, and the pump current Ip flowing through the pump current detection resistor Rp provided as the third current detection means is detected by voltage conversion and applied to the
A pump voltage Vp (for example, 2.9 V) applied to the
A pump current
The pump
The pump current Ip flowing through the
A pump current detection resistor Rp is connected between the inverting
共通電圧配線部100は、一方の端が、集積回路2の共通電圧出力端子201に接続され、他方の端がプリント基板10上に形成した共通電圧端子部101において共通電圧端子T101に接続されている。
センサ電流配線部110は、一方の端が、集積回路2のセンサ電流入力端子212に接続され、他方の端がプリント基板10上に形成したセンサ電流配線端部111においてセンサ端子T111に接続されている。
第1の帰還配線部112は、センサ電流検出抵抗RSとセンサ電流配線部110とを繋いでいる。
モニタ電流配線部120は、一方の端が、集積回路2のモニタ電流入力端子222に接続され、他方の端がプリント基板10上に形成したモニタ電流配線端部121においてモニタ端子T121に接続されている。
第2の帰還配線部122は、モニタ電流検出抵抗Rmとモニタ電流配線部120とを繋いでいる。
The common
One end of the sensor
The first feedback wiring portion 112 connects the sensor current detection resistor RS and the sensor
One end of the monitor
The
ポンプ電流配線部130は、一方の端が、集積回路2のポンプ電流入力端子232に接続され、他方の端がプリント基板10上に形成したポンプ電流配線端部131においてポンプ端子T131に接続されている。
第2の帰還配線部132は、ポンプ電流検出抵抗Rpとポンプ電流配線部130とを繋いでいる。
One end of the pump
The second
バッテリ電圧配線部140は、一方の端が電源+B(例えば、12V)に接続され、他方の端がプリント基板10の電源端子部141に設けたバッテリ端子T141に接続されている。
ヒータ電流配線部300は、一方の端が、ヒータ制御部3に接続され、他方の端がプリント基板10のヒータ通電端子部301に設けたヒータ端子部T301に接続されている。
ヒータ制御部3には、図略のスイッチング手段が設けられ、ヒータ44を所定の温度に発熱させるための駆動電流を制御している。
One end of the battery
One end of the heater
The heater control unit 3 is provided with switching means (not shown) and controls a drive current for causing the heater 44 to generate heat to a predetermined temperature.
センサ部4と制御回路部1とは、ワイヤハーネス等の公知の耐熱性配線部材(共通電圧伝送線400、センサ電流伝送線410、モニタ電流電送線420、ポンプ電流伝送線430、ヒータ通電線440、バッテリ電圧送線450)とその端部に設けたコネクタ構造のコネクタ端子17(共通電圧端子T101、センサ端子T111、モニタ端子T121、ポンプ端子T131、ヒータ端子T301、バッテリ端子T141)を介して着脱可能に接続されている。
The
センサ部4は、第1の電流検出部として設けたセンサセル41と第3の電流検出部として設けたモニタセル42とポンプセル43とからなる3セル構造を有している。
The
ジルコニア等の特定のイオンに対して伝導性を有する固体電解質体の両面に一対の電極を形成した検出セルを複数設けて構成されている。
ポンプセル34は、センサ部4の所定の位置に区画された第1の空間内に導入された被測定ガス中に存在する酸素を出し入れして、空間内の酸素濃度を調整し、所定の通気路に排出する。
ポンプセル34には、共通電圧Vcomとポンプ電圧Vpとの電位差分の電圧が印加され、可変電源から供給されたポンプ電圧Vpを変化させることで、ポンピングする酸素量を調整している。
A plurality of detection cells having a pair of electrodes formed on both sides of a solid electrolyte body having conductivity with respect to specific ions such as zirconia are provided.
The pump cell 34 adjusts the oxygen concentration in the space by taking in and out oxygen present in the gas to be measured introduced into the first space partitioned at a predetermined position of the
The pump cell 34 is applied with a voltage of a potential difference between the common voltage Vcom and the pump voltage Vp, and the amount of oxygen to be pumped is adjusted by changing the pump voltage Vp supplied from the variable power source.
センサセル41とモニタセル42とは センサ部4の所定位置に区画され、所定の拡散抵抗を介して第1の空間に連通された第2の空間に対面するように設けられている。
センサセル41の一方の電極には、Pt、Rh等のNOx活性な貴金属が用いられ、モニタセル42の一方の電極には、Au−Pt等のNOx不活性な貴金属が用いられており、センサセル41とモニタセル42の他方の電極は共通電極として構成されている。
The sensor cell 41 and the monitor cell 42 are partitioned at a predetermined position of the
A NOx active noble metal such as Pt and Rh is used for one electrode of the sensor cell 41, and a NOx inactive noble metal such as Au—Pt is used for one electrode of the monitor cell 42. The other electrode of the monitor cell 42 is configured as a common electrode.
モニタセル42には、共通電圧Vcomとモニタ電圧Vmとの電位差分の電圧が印加される。
モニタセル42は、ポンプセルと同様、酸素排出機能を有するため、第2ポンプセル又は補助ポンプセルとも称される。
ポンプセル43から余剰酸素が排出された後に第2の空間内に残留する酸素濃度に応じてモニタセル42に生じる起電力又は電圧印加に伴いモニタ電流Imを生じ、センサセル41は、センサセル41の電極間に印加したセンサ電圧Vsによって第2の空間内の被測定ガス中のNOxが還元分解され、センサセル41にセンサ電流Isを生じる。
NOxセンサにおいては、NOx活性なセンサセル41に流れるセンサ電流IsとNOx不活性なモニタセル42に流れるモニタ電流Imとの差分を算出することで、被測定ガス中のNOx量を精度良く計測することができる。
A voltage corresponding to a potential difference between the common voltage Vcom and the monitor voltage Vm is applied to the monitor cell 42.
Since the monitor cell 42 has an oxygen discharge function like the pump cell, it is also referred to as a second pump cell or an auxiliary pump cell.
The monitor cell Im is generated between the electrodes of the sensor cell 41 due to the electromotive force or voltage applied to the monitor cell 42 according to the oxygen concentration remaining in the second space after the excess oxygen is discharged from the
In the NOx sensor, the amount of NOx in the gas to be measured can be accurately measured by calculating the difference between the sensor current Is flowing through the NOx active sensor cell 41 and the monitor current Im flowing through the NOx inactive monitor cell 42. it can.
なお、本実施形態における集積回路2では、センサ電流検出抵抗Rs、モニタ電流検出抵抗Rmを、プリント基板10に実装した例を示してあるが、集積回路2に内蔵させた構成でも良い。
また、共通電圧源部20、センサ電流検出部21、モニタ電流検出部22、ポンプ電流検出部23を一つの集積回路2内に設けた例を示しているが、それぞれ独立した集積回路によって構成しても良い。
In the
In addition, although an example in which the common
さらに、本実施形態においては、3セル構造のNOxセンサ4を例に示したが、本発明はこれに限定するものではなく、センサ素子として、ポンプセルとセンサセルとからなる2セル構造のものでも良く、公知のセンサ素子を適宜採用し得る。
また、検出対象をNOxに限定するものでもなく、被測定ガス中のHCやCOを検出対象とするものでも良いし、アンモニアの濃度を検出するものであっても良い。
さらに、本実施形態においては、電流検出手段として、いわゆる電圧フォロア型の演算増幅器を用いた例を示しているが、本発明において電流検出手段を限定するものではなく、非反転入力増幅器を用いたものや、電流検出抵抗Rs、Rm、Rpに代えて、コンデンサやコンデンサと抵抗、ダイオード等を適宜組み合わせて用いることも可能である。
Furthermore, in this embodiment, the
Further, the detection target is not limited to NOx, and HC or CO in the gas to be measured may be the detection target, or the concentration of ammonia may be detected.
Furthermore, in the present embodiment, an example is shown in which a so-called voltage follower type operational amplifier is used as the current detection means, but the current detection means is not limited in the present invention, and a non-inverting input amplifier is used. Instead of the current detection resistors Rs, Rm, and Rp, a capacitor, a capacitor and a resistor, a diode, or the like can be used in appropriate combination.
本発明においては、図2A、図2B、図3、図4、図5、図6に例示する配線方法によって回路配線部PCTを形成することで、センサ電流Isの流れるセンサ電流配線部110及び第1の帰還配線部112に流れ込む第1の漏れ電流IL1と、モニタ電流Imの流れるモニタ電流配線部120及び第2の帰還配線部122とに流れ込む第2の漏れ電流IL2とを一致させることができる。
これにより、センサ電流Isとモニタ電流Imとの差分を算出したときに、第1の漏れ電流IL1と第2の漏れ電流IL2とが相殺され、ナノアンペア級の微少電流を検出する場合においても、不可避的に発生する漏れ電流の影響を排除し精度の高い電流検出装置が実現できる。
In the present invention, by forming the circuit wiring portion PCT by the wiring method illustrated in FIGS. 2A, 2B, 3, 4, 5, and 6, the sensor
As a result, when the difference between the sensor current Is and the monitor current Im is calculated, the first leakage current I L1 and the second leakage current I L2 are offset, and a nanoampere-level minute current is detected. However, it is possible to eliminate the influence of the leakage current that inevitably occurs and to realize a highly accurate current detection device.
図2Aを参照して、本発明の第1の実施形態における微少電流検出装置5に用いられる配線方法について説明する。
本実施形態においては、センサ電流Isの流れるセンサ電流配線部110とモニタ電流Imの流れるモニタ電流配線部120とが基準電位となる共通電圧配線部100を互いの間に挟んで並走し、かつ、配線長さLが等しくなるように形成されている。
さらに、本実施形態においては、センサ電流配線部110とモニタ電流配線部120との間のみならず外側にも隣接して共通電圧配線部100が配設されている。
加えて、センサ電流配線部110と共通電圧配線部100との間隙d1、及び、モニタ電流配線部120と共通電圧配線部100との間隙d1が、配線経路中のいずれの位置においても、一定となるように共通電圧配線部100の配線パターンが調整されている。
With reference to FIG. 2A, the wiring method used for the minute current detection device 5 in the first embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, the sensor
Further, in the present embodiment, the common
In addition, the gap d1 between the sensor
なお、センサ電流配線部110の外側に隣接して設けた共通電圧配線部100と、センサ電流配線部110とモニタ電流配線部120との間に設けた共通電圧配線部100と、電流配線部120の外側に隣接して設けた共通電圧配線部100とは、図3を参照して後述する基板端末部TMEにおいて、互いに接続されている。
センサ電流配線部110とモニタ電流配線部120とのそれぞれに隣接して等しい電位の共通電圧配線部100を配設することで、センサ電流配線部110と共通電圧配線部100との間の電位差V1とモニタ電流配線部120と共通電圧配線部100との間の電位差V2とが等しくなる。
The common
By disposing the common
その結果、共通電圧配線部100からセンサ電流配線部110へ流れる第1の漏れ電流IL1と共通電圧配線部100からモニタ電流配線部210へ流れる第2の漏れ電流IL2とが等しくなり、センサ電流信号VSOとモニタ電流検出信号VMOとの差分を取ることで漏れ電流の影響を相殺することができる。
本実施形態においては、共通電圧Vcomを2.9V、センサ電圧Vsを2.5V、モニタ電圧Vmを2.5V、ポンプ電圧Vpの最大値を2.9V、ヒータ電圧VHTRを12V、バッテリ電圧+Bを12Vに設定した例を示している。
本実施形態では、ポンプ電流配線部130、バッテリ配線部140、ヒータ配線部300が、センサ電流配線部110及びモニタ電流配線部120に隣接しておらず、共通電圧配線部100によってガードされているので、大きな漏れ電流が侵入することもない。
As a result, the first leakage current IL1 flowing from the common
In this embodiment, the common voltage Vcom is 2.9 V, the sensor voltage Vs is 2.5 V, the monitor voltage Vm is 2.5 V, the maximum value of the pump voltage Vp is 2.9 V, the heater voltage V HTR is 12 V, the battery voltage An example in which + B is set to 12V is shown.
In the present embodiment, the pump
図2Bを参照して、本発明の第2の実施形態における微少電流検出装置5aに用いられる配線方法について説明する。
なお、以下の説明において、前記実施形態と共通する部分については同じ符号を付し、それぞれの実施形態の特徴的な部分には、アルファベットの枝番を付して区別したので、共通する部分の説明を省略し、各実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。
前記実施形態においては、センサ電流配線部110とモニタ電流配線部120との間に、共通電圧配線部100を配設した例を示したが、本実施形態における微少電流検出装置5aでは、センサ電流配線部110とモニタ電流配線部120とを隣接させ、センサ電流配線部110とモニタ電流配線部120との外側にのみ共通電圧配線部100を配設した点が相違する。
また、本実施形態においても、センサ電流配線部110とモニタ電流配線部120とが並走する距離Lを等しくし、センサ電流配線部110と共通電圧配線部100との間隙d1とモニタ電流配線部120と共通電圧配線部100との間隙d2とが等しくなるように配設されている。
With reference to FIG. 2B, a wiring method used in the minute
In the following description, the same reference numerals are given to portions common to the above-described embodiments, and the characteristic portions of the respective embodiments are distinguished by attaching alphabetical branch numbers. Description will be omitted, and description will be made centering on characteristic portions in each embodiment.
In the above-described embodiment, an example in which the common
Also in this embodiment, the distance L in which the sensor
本実施形態においても前記実施形態と同様に、電位の等しい共通電圧配線部100を等距離で配線することで、第1の漏れ電流IL1と第2の漏れ電流IL2とを等しくすることができる。
加えて、本実施形態においては、センサ電圧Vsとモニタ電圧Vmとは等しく、互いの電位がほぼ等しくなるセンサ電流配線部110とモニタ電流配線部120とが隣接しているため、その間の電位差Vはほぼ0に等しく、両者の間では漏れ電流が生じない。
また、センサ電流配線部110とモニタ電流配線部120との間に共通電圧配線部100が設けられていないので実配線面積を狭くすることができ、装置の小型化を図ることもできる。
Also in the present embodiment, the first leakage current I L1 and the second leakage current I L2 can be equalized by wiring the common
In addition, in the present embodiment, the sensor voltage Vs and the monitor voltage Vm are equal, and the sensor
Further, since the common
図3を参照して、本発明の第1の実施形態における電流検出装置1と外部との接続を図る基板端末部TME及びコネクタ16の構成について説明する。
プリント基板10の表面には、回路配線部PCTとして、共通電圧配線部100、センサ電流配線部110、モニタ電流配線部120、ポンプ電流配線部130、バッテリ電圧配線部140、及び、ヒータ通電配線部300が形成されている。
共通電圧配線部100、センサ電流配線部110、モニタ電流配線部120、ポンプ電流配線部130、バッテリ電圧配線部140の一方の端には集積回路端子接続用のランド部が形成され、それぞれ、集積回路2の共通電圧出力端子201、センサ電流入力端子212、モニタ電流入力端子222、ポンプ電流入力端子232、バッテリ電圧端子240に接続されている。
With reference to FIG. 3, the structure of the board | substrate terminal part TME and the connector 16 which aim at the connection of the electric
On the surface of the printed
A land portion for connecting an integrated circuit terminal is formed at one end of the common
ヒータ通電配線部300の一方の端は、ヒータ制御部3に接続されている。
共通電圧配線部100、センサ電流配線部110、モニタ電流配線部120、ポンプ電流配線部130、バッテリ電圧配線部140及びヒータ通電配線部300の他方の端には、プリント基板10の端末部TMEにおいて外部に設けたNOxセンサとの接続を図る共通電圧配線端部101、センサ電流配線端部111、モニタ電流配線端部121、ポンプ電流配線端部131、バッテリ電圧配線端部141、ヒータ通電配線端部301が形成され、それぞれ共通電圧端子T101、センサ端子T111、モニタ端子T121、ポンプ端子T131、バッテリ端子T141、ヒータ通電端子T301からなるコネクタ端子17に接続されている。
コネクタ端子17は、樹脂製のコネクタハウジング160によって固定されている。
本実施形態においては、共通電圧配線部100が、一定の間隙d1を隔て、センサ電流配線端部111とモニタ電流配線端部121との両方に隣接するように設けられており、複数の共通電圧配線部100が、基板端末部TMEにおいて一つにまとまって共通電圧配線端部101を形成し、センサ電流配線先端部111及びモニタ電流配線端部121を取り囲んでいる。
One end of the heater
The other end of the common
The
In the present embodiment, the common
また、コネクタハウジング160が、図略の相手方コネクタハウジングと勘合することで、コネクタ端子17が図略の相手側コネクタ端子との導通が図られるように構成されている。
一般的に、集積回路2の入出力端子は、所定の端子間隔(例えば、0.5mmピッチから2.54mmピッチ)で配置されている。
一方、基板端末部TMEにおいては、相手方のコネクタ端子との勘合を図る必要性から、集積回路部の端子間距離と同じか、それよりも長い端子間距離(例えば、1.25mmピッチから6.25mmピッチ)で配置されている。
このため、互いに一定の間隙d1で隣接して並走する共通電圧配線部100、センサ電流配線部110、モニタ電流配線部120は、基板端末部TMEにおいて、端子間隔に合わせて配線間隔が広がることになる。
The
Generally, the input / output terminals of the
On the other hand, in the board terminal portion TME, the distance between terminals (for example, from the 1.25 mm pitch to the distance of 6.25 mm) is longer than the distance between the terminals of the integrated circuit portion because of the necessity of fitting with the mating connector terminal. 25 mm pitch).
Therefore, the
そこで、本実施形態においては、共通電圧配線端部101の面積を拡大して、共通電圧配線端部101とセンサ電流配線端部111との間隙d1及びモニタ電流配線端部121と共通電圧配線端部101との間隙d1を一定としている。
コネクタハウジング160は、ポリアミド、ポリイミド、PBT、ガラス繊維入PBT等公知の絶縁性樹脂が用いられており、プリント基板10の表面に比べて、端子間の絶縁性が高く、漏れ電流が発生し難くなっている。
このため、センサ端子T111とモニタ端子T121とを隣接させ、それぞれの外側に、共通電圧端子T101又はポンプ端子T131のずれか一方を隣接させ、ヒータ端子T301又はバッテリ端子T141を隣接させないようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the area of the common voltage
The
Therefore, the sensor terminal T111 and the monitor terminal T121 are adjacent to each other, and either one of the common voltage terminal T101 and the pump terminal T131 is adjacent to the outside thereof, and the heater terminal T301 or the battery terminal T141 is connected to the sensor terminal T111 . It is made not to adjoin.
コネクタハウジング160によって高い絶縁性が維持されているので、センサ端子T111とモニタ端子T121との間に共通電圧端子T101を設けなくても十分漏れ電流を抑制することができる。
また、モニタ端子T121とバッテリ端子T141との間に共通電圧端子T101を設けず、代わりに、電位が一定でない、ポンプ端子T131を配置しても、コネクタハウジング160によって高い絶縁性が確保されているので、モニタ端子T121とポンプ端子T131との間の漏れ電流は十分小さい。
Since high insulation by the
Further, even if the common voltage terminal T101 is not provided between the monitor terminal T121 and the battery terminal T141, and the pump terminal T131 having a non-constant potential is disposed instead, the
その結果、コネクタハウジング160内に配設するコネクタ端子17の数を最少限で構成することができ、体格を小さくすることができる。
コネクタ端子17の数を少なくしても、基板端端末部TMEにおいて、センサ電流配線端部111及びモニタ電流配線端部121とは、それぞれ同じ基準電位となる共通電圧端部101で一定間隙d1を隔てて覆われているので、それぞれとの間の漏れ電流IL1、IL2に影響はない。
As a result, the number of
Even if the number of
図4を参照して、本発明の第2の実施形態における微少電流検出装置5aと外部との接続を図る基板端末部TME及びコネクタ16の構成について説明する。
本実施形態においては、センサ電流配線部110とモニタ電流配線部120との間には、共通電圧配線部100が配設されておらず、センサ電流配線部110とモニタ電流配線部120とを隣接させ、センサ電流配線端部111及びモニタ電流配線端部121の外側を取り囲むように一定の間隙d1を隔てて配設した共通電圧配線部100及び共通電圧配線端部101aが配設されている。
With reference to FIG. 4, the structure of the board | substrate terminal part TME and the connector 16 which aim at the connection of the micro electric
In the present embodiment, the common
また、コネクタ16は前記実施形態と同様の構成となっている。
本実施形態においても、センサ電流配線部110とモニタ電流配線部120と一定距離を隔てて配設された共通電圧配線部100及び共通電圧配線端部101によって、外部からの漏れ電流の侵入を遮断することができる。
さらに、一定の基準電位となる共通電圧配線部100及び共通電圧配線端部101aとセンサ電流配線部110とモニタ電流配線部120との間の漏れ電流IL1とIL2とを等しくして、センサ電流Isとモニタ電流Imとの差分を算出することで、漏れ電流の影響を相殺して、精度良くNOx量を検出するNOxセンサが実現できる。
The connector 16 has the same configuration as that of the above embodiment.
Also in the present embodiment, intrusion of leakage current from the outside is blocked by the common
Moreover, at equal and leakage currents I L1 and I L2 between the
図5を参照して本発明の第3の実施形態における微少電流検出装置5bの概要について説明する。
前記実施形態においては、基準電位となる共通電圧配線部100を、センサ電流配線部110及びモニタ電流配線部120と同一層に形成した例を示したが、本実施形態においては、多層基板からなるプリント基板10bにおいて、基準電位となる共通電圧配線部100bをセンサ電流配線部110及びモニタ電流配線部120の形成された層とは別層に配設した点が相違する。
また、本実施形態においては、基準電位に近いポンプ電流配線部130bを共通電圧配線部100bと同層に形成し、バッテリ電圧配線部140b及びヒータ通電配線部300bを裏面側に配設した例を示しているが、これに限定するものではない。
With reference to FIG. 5, the outline of the minute
In the embodiment, the common
In this embodiment, the pump current wiring portion 130b close to the reference potential is formed in the same layer as the common voltage wiring portion 100b, and the battery voltage wiring portion 140b and the heater energization wiring portion 300b are disposed on the back side. Although shown, the present invention is not limited to this.
少なくとも、基準電位となる共通電圧配線部100bをセンサ電流配線部110及びモニタ電流配線部120と異なる層で、一定間隙を隔てて配設し、その他の配線部との間に介在させることで、電位差の大きい配線部からの大きな漏れ電流ILLを共通電圧配線部100bによって遮断すると共に、共通電圧配線部100bからセンサ電流配線部110への漏れ電流IL1とモニタ電流配線部120への漏れ電流IL2とを等しくすることで、センサ電流Isとモニタ電流Imとの差分を算出する際に漏れ電流の影響を相殺することができる。
また、絶縁層を介しているため、共通電圧配線部100bからセンサ電流配線部110及びモニタ電流配線部120へ断面方向に発生する漏れ電流IL1、IL2は、プリント基板10の表面で漏れ電流が発生する前記実施形態に比べて小さくできる。
At least, the common voltage wiring portion 100b serving as a reference potential is arranged in a layer different from the sensor
Further, since the insulating layer is interposed, the leakage currents I L1 and I L2 generated in the cross-sectional direction from the common voltage wiring unit 100 b to the sensor
なお、筐体15は、収容部150と蓋部151とからなる公知の筐体であり、樹脂又は金属によって形成されており、プリント基板10bを収容すると共に端子固定部16bを保持している。筐体15の内部に絶縁性樹脂152を充填して封止しても良い。
また、前記実施形態においては、外部に設けたセンサ部4との接続にコネクタハウジング160に収容された端子部17を用いた例に示したが、本発明において、外部との接続を図る端子部を、相手方と勘合するコネクタ構造に限定するものではない。
本実施形態においては、樹脂製の端子固定部16bに平板状の端子部17bの一部を埋設固定し、端子部17b間の絶縁を確保している。
端子部17bは、ヒータ端子T301、センサ端子T111、モニタ端子T121、ポンプ端子T131、バッテリ端子T141によって構成されている。
端子部17bの一方の端は、プリント基板10bに穿設されたスルーホールTHに挿入され、配線回路部PCTに接続されたランドLNDとハンダ部SLDを介して固定されており、他方の端は、センサ部4から引き出された各配線(400〜450)が直接的に接続されている。
端子部17cと各配線との接続は、ロウ付け、ハンダ付け、超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接、圧着端子を介した接続などの公知の接続方法を適宜採用することができる。
また、前記実施形態においても同様の構成を取ることができる。
The
Moreover, in the said embodiment, although shown in the example which used the
In the present embodiment, a part of the flat terminal portion 17b is embedded and fixed in the resin
The terminal portion 17b includes a heater terminal T301 , a sensor terminal T111 , a monitor terminal T121 , a pump terminal T131 , and a battery terminal T141 .
One end of the terminal portion 17b is inserted into the through hole TH is formed in the printed circuit board 10b, are fixed through the connected land LND and solder portion SLD a wiring circuit portion P CT, the other end Are directly connected to the wires (400 to 450) drawn from the
For connection between the terminal portion 17c and each wiring, a known connection method such as brazing, soldering, ultrasonic welding, resistance welding, laser welding, or connection via a crimp terminal can be appropriately employed.
In the embodiment, the same configuration can be adopted.
なお、一般的には、グランドプレーンを形成することで、回路へのノイズの侵入を防止することが知られているが、本実施形態における基準電位部として設けた共通電圧配線部100bに代えてグランドプレーンを設けると、センサ電圧Vs及びモニタ電圧Vmが電位差となり、センサ電流配線部110b及びモニタ電流配線部120bからグランドプレーンへの漏れ電流が大きくなり、微少電流の検出が困難となる虞がある。
本実施形態においては、基準電位部として共通電圧配線部100bを配設しており、共通電圧Vcomとセンサ電圧Vs及びモニタ電圧Vmとの電位差は、接地との電位差に比べて小さく、共通電圧配線部100bからの漏れ電流IL1、IL2によって、センサ電流Is及びモニタ電流Imが小さくなることもない。
In general, it is known to form a ground plane to prevent noise from entering the circuit, but instead of the common voltage wiring portion 100b provided as the reference potential portion in the present embodiment. When the ground plane is provided, the sensor voltage Vs and the monitor voltage Vm become a potential difference, the leakage current from the sensor current wiring unit 110b and the monitor current wiring unit 120b to the ground plane increases, and it may be difficult to detect a minute current. .
In this embodiment, the common voltage wiring portion 100b is provided as the reference potential portion, and the potential difference between the common voltage Vcom, the sensor voltage Vs, and the monitor voltage Vm is smaller than the potential difference from the ground, and the common voltage wiring The sensor current Is and the monitor current Im are not reduced by the leakage currents IL1 and IL2 from the unit 100b.
図6を参照して、本発明の第4の実施形態における微少電流検出装置5cについて説明する。
本実施形態においては、第1の実施形態におけるコネクタ16に代え、絶縁性の樹脂からなるブロック状の端子固定部16cを設け、相手方に勘合するコネクタ端子17に代え、平板状の端子部17cを端子固定部16cに埋設し、端子部17cにセンサ部4の接続する各配線部(400〜450)を直接的に接続した点が相違する。
但し、端子部17cが、ヒータ端子T301、共通電圧端子T101、センサ端子T11、モニタ端子T121、ポンプ端子T131、バッテリ端子T141によって構成されている点は共通する。
With reference to FIG. 6, the minute electric
In this embodiment, instead of the connector 16 in the first embodiment, a block-like
However, the terminal portion 17c is, the heater terminal T 301, the common voltage terminal T 101, the sensor terminal T11, the monitor terminal T 121, pump terminal T 131, that is constituted by the battery terminal T 141 is common.
第1、第2の実施形態においては、コネクタ端子17をコネクタハウジング160に埋設して固定している例について説明したが、本発明において、外部との接続を図るのに必ずしもコネクタ構造とする必要はない。
本実施形態においては、外部との接続を図る端子部17cを絶縁性の樹脂からなる端子固定部16cに埋設し、微少電流の流れるセンサ端子T111及びモニタ端子T121との電位差が大きい、バッテリ端子T141やヒータ通電端子T301を隣接させず、センサ端子T111及びモニタ端子T121との電位差の小さい共通電圧端子T101又はポンプ端子T131を隣接させることで端子部17cにおける漏れ電流の発生を抑制している。
In the first and second embodiments, the example in which the
In this embodiment, buried terminal portion 17c to achieve the connection with the outside
また、前記実施形態においては、端子部17bの一方の端をプリント基板10に設けたスルーホールTHに挿入し、ハンダ付け等により固定した構成を示したが、本図に示すように、ヒータ端子T301、共通電圧端子T101、センサ端子T111、モニタ端子T121、ポンプ端子T131、バッテリ端子T141の一方の端と、ヒータ通電配線端部301、共通電圧配線端部101、センサ電流配線端部111、モニタ電流配線端部121、ポンプ電流配線端部131、バッテリ電圧配線端部141、とを、ボンディングワイヤBD301、BD101、BD121、BD131、BD141を介して接続しても良い。
空気又は充填樹脂152を介して立体的に配線されているためボンディングワイヤ間の絶縁性が高くボンディングワイヤ間に漏れ電流が流れることはない。
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which one end of the terminal portion 17b is inserted into the through hole TH provided in the printed
Since the wires are three-dimensionally wired via the air or the filling
さらに、端子部17cの端子固定部16cへの固定方法について、公知のインサート成型によって端子部17cを端子固定部16cに埋設しても良いし、予め、爪溝を設けた端子固定部16cを形成し、端子部17cを嵌着するアウトサート成型によって固定するようにしても良い。
端子部17cと各配線部(400〜450)との接続には、前記実施形態と同様、ロウ付け、ハンダ付け、超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接、圧着端子を介した接続などの公知の接続方法を適宜採用することができる。
Further, with respect to a method for fixing the terminal portion 17c to the
For connection between the terminal portion 17c and each wiring portion (400 to 450), similarly to the above-described embodiment, known methods such as brazing, soldering, ultrasonic welding, resistance welding, laser welding, and connection via a crimp terminal are used. A connection method can be appropriately employed.
本発明は、前記実施形態に限定するものではなく、微少電流が流れる複数の微少電流配線部の並走する配線長を等しくすると共に、基準電位として所定の電位を有する共通電圧配線部を一定の距離で隣接させることにより、他の配線部からの漏れ電流の侵入を排除しつつ、共通電圧配線部からそれぞれの微少電流外線部への漏れ電流を等しくして、複数の微少電流の差分を算出することで、漏れ電流の影響を排除して精度の高い電流検出を行おうとする本発明の趣旨に反しない限りにおいて、適宜変更可能である。
例えば、前記実施形態において、図2A、図2Bに示した配線例は同一平面上に形成した例を示したものであるが、これを断面方向の配線と見なして、多層構造の回路に適用することもできる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the parallel wiring lengths of a plurality of minute current wiring portions through which a minute current flows are made equal, and a common voltage wiring portion having a predetermined potential as a reference potential is fixed. Adjacent by distance, while eliminating leakage current from other wiring parts, the leakage current from the common voltage wiring part to each minute current outside line part is made equal, and the difference between multiple minute currents is calculated Thus, the present invention can be changed as appropriate as long as it does not violate the gist of the present invention to eliminate the influence of the leakage current and to perform highly accurate current detection.
For example, in the above embodiment, the wiring examples shown in FIGS. 2A and 2B are examples in which they are formed on the same plane. However, this is regarded as a wiring in a cross-sectional direction, and is applied to a circuit having a multilayer structure. You can also.
本発明は、センサ部から入力される複数の微少電流の差分を精度良く検出するための微少電流検出装置であり、特に、微少電流の変化から、被測定ガス中の特定成分を検出するガスセンサに好適に用いることができる。
また、センサ部からの微少電流の検出に限らず、高インピーダンス回路に流れる複数の微少電流の差分を利用して、アクチュエータの制御を行う制御回路などにも本発明を適用することもできる。
The present invention is a minute current detection device for accurately detecting a difference between a plurality of minute currents input from a sensor unit, and more particularly to a gas sensor for detecting a specific component in a gas under measurement from a change in the minute current. It can be used suitably.
In addition, the present invention can be applied not only to detection of a minute current from a sensor unit but also to a control circuit that controls an actuator using a difference between a plurality of minute currents flowing in a high impedance circuit.
1 制御回路部
10 プリント基板
100 共通電圧配線部
101 共通電圧配線端部
110 第1の入力配線部(センサ電流配線部)
111 第1の入力配線端部(センサ電流端部)
112 第1の帰還配線部
120 第2の入力配線部(モニタ電流配線部)
121 第2の入力配線端部(モニタ電流配線端部)
122 第2の帰還配線部
130 第3の入力配線部(ポンプ電流配線部)
131 第3の入力配線端部(ポンプ電流配線端部)
132 第3の帰還配線部
140 バッテリ電圧配線部
2 センサ制御集積回路部
20 共通電圧源部
201 共通電圧出力端子
21 第1の微少電流検出手段(センサ電流検出部)
211 第1の出力端子
212 第1の反転入力端子(センサ電流入力端子)
213 第1の非反転入力端子
22 第2の微少電流検出手段(モニタ電流検出部)
221 第2の出力端子
222 第2の反転入力端子(モニタ電流入力端子)
223 第2の非反転入力端子
23 第3の微少電流検出手段(ポンプ電流検出部)
231 第3の出力端子
232 第3の反転入力端子(ポンプ電流入力端子)
233 第3の非反転入力端子
24 差分演算回路(NOx算出回路)
3 ヒータ制御部
300 ヒータ電流配線部
301 ヒータ電流配線端部
4 センサ部(NOxセンサ素子)
400 共通電圧伝送線
41 第1の検出素子(センサセル)
410 第1の信号線(センサ電流伝送線)
42 第2の検出素子(モニタセル)
420 第2の信号線(モニタ電流伝送線)
43 第3の検出素子(ポンプセル)
430 共通電圧供給線
44 ヒータ
440 ヒータ通電線
5 微少電流検出装置(NOxセンサ)
Is 第1の微少電流(センサ電流)
Im 第2の微少電流(モニタ電流)
Ip 第3の微少電流(ポンプ電流)
IL1 第1の漏れ電流(センサ電流側漏れ電流)
IL2 第2の漏れ電流(モニタ電流側漏れ電流)
Vs 第2の検出電圧(センサ電圧)
Vm 第2の検出電圧(モニタ電圧)
Vcom 共通電圧
Vp 第3の検出電圧(ポンプ電圧)
VHTR ヒータ電圧
Vcc 制御電圧
+B 電源電圧
DESCRIPTION OF
111 First input wiring end (sensor current end)
112 First
121 Second input wiring end (monitor current wiring end)
122 Second
131 Third input wiring end (pump current wiring end)
132 third
211
213 1st
221
223 Second
231
233 Third
3
400 Common voltage transmission line 41 First detection element (sensor cell)
410 first signal line (sensor current transmission line)
42 Second detection element (monitor cell)
420 Second signal line (monitor current transmission line)
43 Third sensing element (pump cell)
430 Common voltage supply line 44
Is First minute current (sensor current)
Im Second minute current (monitor current)
Ip Third minute current (pump current)
IL1 first leakage current (sensor current side leakage current)
IL2 second leakage current (monitor current side leakage current)
Vs Second detection voltage (sensor voltage)
Vm Second detection voltage (monitor voltage)
Vcom common voltage Vp third detection voltage (pump voltage)
V HTR heater voltage Vcc Control voltage + B Power supply voltage
Claims (6)
前記プリント基板に、
第1の微少電流の流れる第1の微少電流配線部(110)と、
第2の微少電流の流れる第2の微少電流配線部(120)とを設けて並走させると共に、これらの配線長さ(L)を等しくし、
かつ、
所定の基準電位を有する基準電位配線部として所定の共通電圧(Vcom)を供給する共通電圧配線部(100)を具備し、
前記第1の微少電流配線部と前記第2の微少電流配線部とのそれぞれに対して等しい間隙(d1)を隔てて前記共通電圧配線部を隣接せしめると共に、前記第1の微少電流配線部及び前記第2の微少電流配線部のそれぞれと、前記共通電圧配線部との電位差は、接地との電位差よりも小さいことを特徴とする微少電流検出装置 A plurality of minute current detection means used in a gas sensor for detecting a specific component in a gas to be measured, wherein a plurality of minute currents (Is, Im) input from the sensor unit (4) are arranged on the printed circuit board (10). (21, 22) and a minute current detecting device for detecting a difference between the first minute current (Is) and the second minute current (Im) detected by the minute current detecting means (21, 22). (5)
On the printed circuit board,
A first minute current wiring portion (110) through which a first minute current flows;
The second microcurrent wiring portion (120) through which the second microcurrent flows is provided and run in parallel, and these wiring lengths (L) are made equal.
And,
A common voltage wiring portion (100) for supplying a predetermined common voltage (Vcom) as a reference potential wiring portion having a predetermined reference potential;
The first micro-current wiring portion and the second at a gap (d1) equal for each of the micro-current wiring portion brought adjacent the common voltage line unit Rutotomoni, the first micro-current wiring portion And a difference in potential between each of the second minute current wiring portions and the common voltage wiring portion is smaller than a potential difference from the ground.
前記第1の微少電流端子と前記第2の微少電流端子とを所定の端子間隔で隣接せしめると共に、前記第1の微少電流端子と前記第2の微少電流端子のいずれか一方には、所定の端子間隔を隔てて前記共通電圧端子を隣接せしめ、他方には、前記共通電圧端子又は前記プリント基板上に形成された他の配線部であって前記基準電位に近い電位を有する準基準電位配線部に接続する準基準電位端子を隣接せしめて外部との接続を図った請求項2に記載の微少電流検出装置 In the substrate terminal portion, at least a first microcurrent terminal (T111) connected to the first microcurrent wiring end and a second microcurrent terminal (T111) connected to the second microcurrent wiring end ( T121) and a common voltage terminal (T101) connected to a common voltage wiring end (101) which is an end of the common voltage wiring,
The first minute current terminal and the second minute current terminal are adjacent to each other at a predetermined terminal interval, and either one of the first minute current terminal and the second minute current terminal has a predetermined value. The common voltage terminals are adjacent to each other with a terminal interval, and the other is a quasi-reference potential wiring portion having a potential close to the reference potential, which is another wiring portion formed on the common voltage terminal or the printed board. 3. A micro-current detection device according to claim 2 , wherein a quasi-reference potential terminal connected to the terminal is adjacently connected to the outside.
第1の検出セルとして被測定ガス中のNOxに対して活性な電極を有するセンサセル(41)を具備し、
第2の検出セルとして被測定ガス中のNOxに対して不活性な電極を有するモニタセル(42)を具備して、
前記センサセルと前記モニタセルとに所定の電圧を印加したときに前記センサセルに流れるセンサ電流(Is)を前記第1の微少電流とし、
前記モニタセルに流れるモニタ電流(Im)を前記第2の微少電流として、
前記センサ電流と前記モニタ電流との差分を算出し、被測定ガス中のNOx量を計測する請求項1ないし5のいずれかに記載の微少電流検出装置 The sensor unit comprises a plurality of detection cells configured by providing a pair of electrodes on a solid electrolyte body,
A sensor cell (41) having an electrode active with respect to NOx in the gas to be measured as a first detection cell,
A monitor cell (42) having an electrode inert to NOx in the gas to be measured as a second detection cell,
The sensor current (Is) flowing through the sensor cell when a predetermined voltage is applied to the sensor cell and the monitor cell is defined as the first minute current,
The monitor current (Im) flowing through the monitor cell is set as the second minute current,
6. The minute current detection device according to claim 1, wherein a difference between the sensor current and the monitor current is calculated to measure the amount of NOx in the gas to be measured.
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