JPS622148A - Battery type gas detector - Google Patents
Battery type gas detectorInfo
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- JPS622148A JPS622148A JP14188785A JP14188785A JPS622148A JP S622148 A JPS622148 A JP S622148A JP 14188785 A JP14188785 A JP 14188785A JP 14188785 A JP14188785 A JP 14188785A JP S622148 A JPS622148 A JP S622148A
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Abstract
Description
この発明は、緊急度と電池残留容量とに基づいて合理的
な警報パターンをとるようにした電池式ガス検知器に関
する。The present invention relates to a battery-powered gas detector that takes a reasonable warning pattern based on the degree of emergency and the remaining capacity of the battery.
家庭用のガス検知器の対象ガスは、その大部分が都市ガ
スとLPGとである。これらのガスを検知するガスセン
サには種々あるが、接触燃焼方式によるものと半導体を
用いたものとが主流である。
前者の接触燃焼方式は比較的古くから使用されているも
ので、家庭用商品として、安価、取扱の簡単さ、信幀性
、安定性、保守不要などの点で優れている。
この接触燃焼方式のガスセンサは、触媒を塗った白金線
ヒータからなる非常に簡単な構造をもつものである。こ
の素子に一定の電流を流し、適当な温度に予熱する。こ
れに対象ガス、すなわち可燃性ガスが接触すると触媒表
面で燃焼し、燃焼熱を発生する。このため、白金線の温
度が上昇し電気抵抗が増加する。この抵抗変化をブリッ
ジ回路の不平衡電圧として取り出す、この電圧は対象ガ
スの濃度に比例するのでガス検知ができる。
従来、ガス検知器の電源は商用電源が利用されるのが通
常であった。1!池で作動させることができれば、配線
工事の面倒さもさることながら、配線による部屋の美観
も損なわれることなく一般家庭用としては望ましいもの
である。一方、電池式の検知器には、■ IW前後の電
力を消費するため電池の寿命が短く、電池交換の頻度が
多く保守上の不便さかあ・る、■ 電池の電圧が使用の
初めと終わりとで大幅に変わるため、適切な保守なしで
は安定した性能が保証されない□などの技術的な問題が
あった。最近、これらの技術問題を解決するつぎのよう
な工夫がなされている。すなわち、まず電池の寿命を伸
ばすために、できるだけエネルギーを消費しないように
工夫する。そのため、このガス検知器を常時動作させな
いで間欠的に動作させる。つまり、ある一定周期T、例
えば2〜3分ごとに短時間△T1例えば10秒間だけガ
スの検知をさせるようにする。もちろん、この周期の選
び方については目的に応じて慎重にしなくてはならない
、そしてまた、上述した検知の時間△T中もたえず通電
するのではなく、間欠通電させる。つまり、検知期間Δ
Tを2つの部分に分ける。つまり、第1の部分は検知素
子を予熱するもの(予熱期間ΔT、)であり、第2の部
分は実際に測定し、設定値と比較して必要に応じてガス
検知信号を出力するもの (測定期間△Ta)である。
この第1の部分は間欠通電で目的を達成することができ
る。そして、第2部分は比較的短時間ではあるが、連続
通電にする必要がある。
つぎに、電池の電圧が使用期間中に大幅に低下すること
による、検出精度にたいする悪影響を除去するためには
、ある周期で、例えば1〜2時間ごとに電池電圧を測定
し、その値に応じて検知素子の予熱通電の仕方を変える
。すなわち、間欠通電のON時間を円整するようにする
わけである。
以上述べたような間欠検知や間欠通電の微妙な調整は、
すべてマイクロコンピュータによリオコなわせる、つま
り、マイコン制御によりおこなう。
しかし、上述した従来例において考慮されてない点があ
る。それは警報の出し方である。警報を出すにも電池の
エネルギーを使うわけであるから、その出し方に考慮が
必要である。つまり、極く概略的にいえば、連続検出動
作の消費電力にたいしてブザーによる連続警報のそれは
数十倍である。
人の不在時にもしガス検知されたときには、近隣の人達
に気付いてもらうために、ある程度長時間にわたってな
んらかの警報を継続する必要がある。
すなわち、警報の面の省エネルギー化が要求される。従
来例においては、まだ電池の使いかたに合理化の余地を
残しているといえる。The target gases for household gas detectors are mostly city gas and LPG. There are various types of gas sensors that detect these gases, but the mainstream ones are those using a catalytic combustion method and those using semiconductors. The former catalytic combustion method has been used for a relatively long time and is excellent as a household product in terms of low cost, ease of handling, reliability, stability, and no maintenance required. This catalytic combustion type gas sensor has a very simple structure consisting of a platinum wire heater coated with a catalyst. A constant current is passed through this element to preheat it to an appropriate temperature. When a target gas, that is, a combustible gas, comes into contact with this, it burns on the catalyst surface and generates combustion heat. Therefore, the temperature of the platinum wire rises and the electrical resistance increases. This change in resistance is extracted as an unbalanced voltage in the bridge circuit. This voltage is proportional to the concentration of the target gas, so gas can be detected. Conventionally, gas detectors have typically been powered by commercial power. 1! If it could be operated in a pond, it would be desirable for general household use, as it would not only require troublesome wiring work, but also would not affect the aesthetics of the room due to the wiring. On the other hand, battery-powered detectors have the following problems: ■ The battery life is short because it consumes power around IW, and the battery has to be replaced frequently, which is inconvenient for maintenance. ■ The battery voltage varies at the beginning and end of use. There were technical problems such as □ that stable performance could not be guaranteed without proper maintenance because the Recently, the following efforts have been made to solve these technical problems. In other words, in order to extend the life of the battery, we first try to consume as little energy as possible. Therefore, this gas detector is not operated all the time, but is operated intermittently. That is, the gas is detected every certain period T, for example, every 2 to 3 minutes, for a short period of time ΔT1, for example, for 10 seconds. Of course, this cycle must be selected carefully depending on the purpose, and the current is not constantly energized during the above-described detection time ΔT, but is energized intermittently. In other words, the detection period Δ
Divide T into two parts. In other words, the first part is for preheating the sensing element (preheating period ΔT), and the second part is for actually measuring, comparing with the set value, and outputting a gas detection signal as necessary ( The measurement period is ΔTa). This first part can achieve its purpose by being energized intermittently. The second portion needs to be continuously energized, although for a relatively short time. Next, in order to eliminate the negative effect on detection accuracy caused by the battery voltage decreasing significantly during the period of use, it is necessary to measure the battery voltage at a certain period, for example every 1 to 2 hours, and adjust the voltage accordingly. change the method of preheating and energizing the sensing element. That is, the ON time of intermittent energization is made to be even. The delicate adjustments of intermittent detection and intermittent energization as described above are
Everything is controlled by a microcomputer, that is, it is controlled by a microcomputer. However, there are some points that are not taken into consideration in the conventional example described above. It is a way of issuing a warning. Since battery energy is used to issue an alarm, consideration must be given to how it is issued. That is, to put it very roughly, the power consumption of continuous alarming by a buzzer is several tens of times the power consumption of continuous detection operation. If a gas is detected when no one is present, it is necessary to continue some sort of warning for a certain amount of time in order to alert the neighbors. In other words, energy saving in terms of alarms is required. In the conventional example, it can be said that there is still room for rationalization in the way batteries are used.
この発明の目的は、従来のものがもつ以上の問題点を解
消し、警報を出す緊急度とそのときの電池残留容量とに
応じて、合理的な警報パターン、つまり、できるだけ長
時間にわたり警報信号を発信し続は得るような省エネル
ギー面の工夫をするとともに、警報の緊急性にたいする
配慮をもしたものを自動的に選択できるようにした電池
式ガス検知器を提供することにあ占。The purpose of this invention is to solve the problems of the conventional ones, and to create a reasonable alarm pattern, that is, an alarm signal for as long as possible, depending on the urgency of issuing the alarm and the remaining battery capacity at that time. Our goal is to provide a battery-powered gas detector that is designed to save energy by transmitting and receiving continuous warnings, and to automatically select one that takes into consideration the urgency of the warning.
上述の目的を達成するための本発明の要点は、以下に述
べるようにしたところにある。
すなわち、警報を発する緊急度と、そのときの検知器の
電池が保有している残留容量とを条件として警報の出し
方、つまり警報パターンを選択しようとするものである
。そして緊急度を決めるための尺度を被検知ガスの濃度
とし、電池残留容量の尺度をそのときの電池電圧とする
わけである。
警報パターンとしては、例えばブザーの場合であれば、
もっとも重度なものを連続音で、その次の程度のもの、
つまり中度のものを間隔の短い断続音で、それよりさら
に低い軽度のものを間隔のさらに長い断続音でそれぞれ
警報するものである。
そして、緊急度と電池残留容量との条件に基づいた警報
パターンの選択動作はマイクロコンピュータによってお
こなわせる。The main points of the present invention for achieving the above object are as follows. That is, the method of issuing an alarm, that is, the alarm pattern, is selected based on the urgency of issuing the alarm and the remaining capacity of the battery of the detector at that time. The concentration of the detected gas is used as a measure for determining the degree of urgency, and the battery voltage at that time is used as a measure for the remaining capacity of the battery. As an alarm pattern, for example, in the case of a buzzer,
The most severe one is a continuous sound, and the next level is a continuous sound.
In other words, a moderate alarm is alerted by intermittent tones at short intervals, and a milder alarm is alerted by intermittent tones at longer intervals. The selection operation of the alarm pattern based on the conditions of the degree of urgency and the remaining battery capacity is performed by the microcomputer.
この発明の一実施例を第1図の、一部をブロックで表し
た回路図を参照しながら説明する。
lは電池で、1次電池でも、2次電池でも、または充電
用アダプタを設は商用電源から充電できるようにした電
池でもよい。2はガス検知素子で、例えば触媒を塗った
白金線ヒータからなるもの、3は補償用素子で、前記ガ
ス検知素子2が周囲温度変化などの影響を受けやすいた
め、この影響を打ち消す目的でこのガス検知素子2と組
み合わせてブリッジ回路を構成する、ガスとの反応性の
低い素子である。4.5はブリッジ回路を構成する他の
ブリッジ抵抗である。6は前記ガス検知素子2への通電
をON −OF F @御するPNP )ランジスタロ
aで、後述するマイクロコンピュータ9からの指令信号
によって作動する。 7aは信号反転をおこなうインバ
ータである。8はA/[1コンバータで、ガス検出電圧
などアナログ信号をディジタル信号に変換するものであ
る* 6b16Cは前記6aとおなしPNP )ランジ
スタで、インバータ7b、7cとともにマイクロコンピ
ュータ9の指令信号に基づき後述するような制御をおこ
なうものである。周知のマイクロコンピュータ9は、基
本的にはCPt1.RAM、ROM、入カボート、出力
ボートより構成されている。ROMにはCPUを制御す
るプログラムが書き込まれており、CPIJはこのプロ
グラムに従って入力ポートから必要とされる外部データ
を取り込んだり、あるいはまたRA?lとの間でデータ
の授受をおこなったりしながら演算処理し、必要に応じ
て処理したデータを出力ポートへ出力する。出力ポート
はラッチ回路から構成されており、出力ボート1m電信
号を受けて、そのボートにデータを一時記憶するととも
に外部へ出力する。10は温度検出素子、例えばサーミ
スタで、12は湿度検出素子、例えば塩化リチウムを用
いたものである。 11.13は前記温度検出素子10
、湿度検出素子12の抵抗変化をこれに応じた電圧出力
としてそれぞれ取り出すための抵抗である。
そして、22はガス検知の警報手段であるブザー、21
はトランジスタで出力ポートからの出力電圧によってス
イッチとして動作するものである。当然ながら、ブザー
22は、ガス検知器の1を源である電池1によって駆動
される。
なお、ブザー22としては、たとえば圧電磁器振動板を
使用し、自動発振回路を内蔵したものである。電磁ブザ
ーに比べ消費電力が非常に少なく、無接点構造のため半
永久寿命をもつなどの特徴がある。主な仕様は、音圧
75 dB/m、駆動電圧5〜240CV、消費電流
5〜15 mA、動作温度−10〜+60 ℃で
ある。
つぎに、この回路の作用について述べる。
まず、ガス検知素子2としての、触媒を塗った白金ヒー
タに一定電流を流し、あらかじめ定められた適当な温度
に加熱する。これに可燃性ガスが接触すると触媒表面で
燃焼し、燃焼熱を発生する。
このため白金線の温度が上昇して電気抵抗が増加する。
この抵抗変化をブリッジ回路によって検出する。つまり
、前記ガス検知素子2.補償用素子3゜ブリッジ抵抗4
,5からなるブリッジ回路の不平衡電圧として検出する
。この電圧はガス濃度に比例するのでガス検知ができる
わけである。また、この電圧はA/Dコンバータ8によ
ってディジタル信号に変換されたのち、マイクロコンビ
エータ9の入力ポートに入力される。
トランジスタ6a、6b、6cの機能はスイッチング作
用である。すなわちトランジスタ6aは、ガス検出回路
としてのブリッジ回路への通電を0N−OFF1+IJ
1mするもので、第1段階でのガス検知素子2の予熱
と第2段階でのブリッジ回路からの測定電圧としての不
平衡電圧の取り出しをおこなう、またトランジスタ6b
は、A/Dコンバータ8に、トランジスタ6cは、温度
検出素子10を含む回路、温度検出素子12を含む回路
にそれぞれ電圧をかけ、前記ブリッジ回路からの測定電
圧のディジタル信号化をおこなうとともに、つぎに述べ
るように電池電圧1周。
囲温度1周囲湿度の3つの要素を入力し、ディジタル信
号化してマイクロコンピュータ9に入力する機能をもつ
ものである。すなわち、電池電圧は回路上のP点から取
り出される。また、温度検出器lO1湿度検出器12は
、それぞれ温度、湿度によって変化する抵抗体であるか
ら、それぞれの抵抗値の変化に応じて電流の大きさが変
わる。したがって、直列に接続された抵抗11.13の
両端電圧が、温度、湿度に対応した値を示すことになる
。このトランジスタ6a、6b、6cのスイッチング動
作のタイミングは漏述するようにマイクロコンピュータ
9の出力によって制御される。なお、インバータ7a・
7b、 7cは、それぞれトランジスタ6a、6b、6
cに対応するもので、マイクロコンピュータ9の出力全
反転して各トランジスタのエミッタ・ベース間の入力電
圧にする働きをもつ。
ガス検知は、既に述べたように常時検知動作をさせてい
るのではなく、例えば2〜3分ごとに約10秒間だけお
こなわれるものである。この検知動作期間の大部分は、
ガス検知素子2をある適当な一定温度に加熱する期間、
つまり予熱期間であるが、これは間欠通電によっておこ
なわれる。第2図は上述した間欠検知と間欠atの概念
図で、タイムチャートで表したものである。
すなわち、第2図は、前記第1図のブロック回路図にお
けるガス検出回路としてのブリッジ回路にどのように通
電するかを示している。第2図(a)のように、ガス検
知周期がT、そのなかでの検知期間がΔTで、これはさ
らに予熱期間ΔT、と測定期間ΔT4とからなっている
。そして、この通電期間の状況をさらに詳細に見たもの
が、同図(dlである。あらかじめ定められた通電周a
tのなかで、実際に通電される時間はΔtである。この
通電時間Δtは、後述するように、3つの要素によって
調整されるものである。つぎに、この間欠通電によるガ
ス検知素子の温度の変化の状況を同図山)に示す、同図
(C1は、測定された結果のガス検出信号としての出力
電圧の状況である。
また、第3図は間欠通電の通電率の選び方について説明
した概念図を示す。
すなわち、第3図(a)は、通電時間Δtと通電周期t
との比、つまり通電率 χ−Δ1/1を示し、同図(b
lは、電池電圧eにたいしてガス検知素子を決められた
時間内に決められた予熱温度にするために、さきの通電
率χをどのように決めるべきかについての両要素の関係
図である。つまり、電池電圧eは使用中に相当大幅に変
化するものであり、例えば普通の1次電池の場合1.6
〜0.9vの程度である。したがって、例えば1〜2時
間ごとに電池電圧eを測定し、その値に応じて通電時間
を制御してやらなければ、あらかしめ定められた予熱温
度に達せず、ガス検出に誤差を生じることになる。そし
て、基準曲線Aは、周囲温度と周囲湿度とが基準状態の
ときの関係図で、これ←たいして、修正曲線A1は、温
度が基準のときより高いか、温度が基準より低いか、ま
たは両方の場合かのもの、修正曲線A2は、温度が基準
のときより低いか、湿度が基準より高いか、または両方
の場合かのものをそれぞれ示している。つまり、ガス検
知素子の加熱は、周囲温度が高いほど、または周囲湿度
が低いほど楽であり、逆な場合はやりにくいことをそれ
ぞれ示している。つまり、これらの修正曲線を用いて周
囲温度と周囲湿度との影響を勘案しながら、電池電圧の
変化により間欠通電の時間比つまり通電率を決めていく
わけである。この決定の手続きは、経験的ないしは実験
的に得られた関数関係に基づいて、後述するようにマイ
クロコンピュータのプログラムによりおこなう。
つぎに、マイクロコンピュータ9の動作について、第4
図のフローチャートに基づいて詳細に説明する。
まず、使用している記号の説明をする。hは電池電圧e
1周囲温度θ1周囲湿度Wを検出する時期を決めるため
のカウンタで、ガス検知周期Tの繰返し回数である。■
はガス検知期間へTを決めるためのカウンタ、iは予熱
通電時間Δtを決めるためのカウンタ、jは予熱通電周
期tから予熱通電時間Δtを引いた値、すなわち予熱通
電休止時間を決めるためのカウンタ、Jは検知周期Tか
ら検知期間ΔTを引いた値、すなわち検知休止期間を決
めるためのカウンタである。また、H,N。
n、m、Mはそれぞれり、I、t、j、Jの初期値であ
る。おわりに、aはガス濃度の測定開始を指示する、■
にたいするカウンタの値であり、Cはガス濃度の測定値
、CIは電池電圧の補正をしたガス濃度、Cll−cs
zはそれぞれガス濃度の第1次、第2次の設定基準値、
(C*I <Cs* )である。
TRa、 TRb、 TRcはそれぞれトランジスタ6
a、6b、6cの略号である(第1図参照)。
つぎに、フローチャートの説明に移る。ステップS1で
hが初期化され、ステップS2でTRb、TRcを起動
する。ついで、ステップS3で電池電圧e、周囲温度θ
、周囲湿度Wをそれぞれ入力し、ステップS4において
、演算 Δt−f(e、 θ、W)、つまり前記3つ
の要素によって経験的ないしは実験的に得られた計算式
からガス検知素子を予熱するための通電時間Δtを求め
る。ついで、ステップS5でTRb、 TRcを停止さ
せる。ここまでは、予熱間欠通電時間Δtの決定のため
の領域である。
つぎに、ステップS6において1.Jを、ステップS7
においてl、jをそれぞれ初期化し、ステップS8でT
Raを起動してブリッジ回路、ひいてはガス検知素子に
通電する。ステップS9においてlをデクリメントし、
ステップSIOにおいてlが限界(直0になったかどう
かが判断され、YESであれば、ステップSllにおい
てTRaを停止させる、つまり、ガス検知素子の通電を
切る。つぎに、ステップ512〜513において通電停
止時間を決め、ステップS14〜515において以上の
通電とその停止とをあらかじめ定められた回数だけ繰り
返したのち、つぎのステップ、すなわち測定段階に移る
。ここまでは、ガス検知素子に間欠通電する、つまり予
熱の期間を指定するMIM<である。
つぎに、ステップS16でTRa、TRbをともに起動
し、ステップ517でガス濃度の測定値Cを入力し、ス
テップS18でこの測定値Cの電圧補正値であるCIを
計算する。つまり、電池電圧の減少影響をうち消すため
に、ガス濃度測定値を、もっとも近い時期に測定した電
池電圧eに基づいて補正してやるわけである。ステップ
S19において、CIを第2次設定基準値C0と比較し
、YESであればステップ820以下S26において警
報パターンを選択し、それに応じた警報信号を出力する
。ここまでは測定・警報の領域である。もちろん、ステ
ップ519においてNOであれば、警報信号を出力する
必要がないので、そのままつぎのステップ530以下に
移る。
警報パターンの選択動作説明にはいる前に、警報パター
ンの選択マトリックスについて第5図(alに基づいて
述べる。第5図(alにおいて、横方向にガス濃度段階
として、■ ガス濃度が第2次設定基準値C0以上の場
合、■ ガス濃度が第2次設定基準値C0t未満第1次
設定基準値CS+以上の場合、■ ガス濃度が第2次設
定基準値C0I未満の場合の3つをとる。また、縦方向
に電池電圧段階として、3つの場合、fll 1. I
DCV以上の場合、(2)1、 I DCV未満0.
9DCV以上の場合、+310.9DCV未満の場合□
である。警報パターンとして、■−(1)。
■−(2)のときはく連続〉をとる、これはガス濃度が
第2次設定基準値以上で緊急度が高く、かつ電池残留容
量も比較的あるから、このような選択をしたものである
。ついで、■−(3)、■−(11のときは断続警報D
1を、■−(2)、■−(3)のときは断続警報D2を
それぞれ選択する。なお■−+11. (21,431
のときは当然ながら警報なしである。第5図fbl〜(
dlは警報パターンを示す、第5回出)は連続音による
ものである。断続警報01.02の具体的なパターンは
第5図(C1,fdlによって示したように、断続警報
D1の方が断続警報D2よりもある一定周期にたいする
ON時間すなわち警報時間の割合が大きくとっである。
つまり断続警報D1は断続警報D2よりもより注意を引
く警報パターンであると言える。この根拠は、ガス濃度
による緊急度と電池残留容量という言わば余力との総合
的判断に基づいたものである。
もちろん、第5図に示したものは一つの例であるに過ぎ
ない、警報パターンとその選択基準とについては種々な
ものが考えられるわけで、例えば、最初のある時間は常
に連続音で警報し、ついで断続警報音に移る、という組
み合わせ型のパターンもとり得る。また、電池電圧段階
に関しても第5図(alの例よりさらに細分化し、警報
可能時間をより延長することができる。いずれにしても
、ガス検知器の設置環境に応じた種々な変形があってよ
いわけである。
さて、フローチャートによる動作説明に戻る。
まず、ステップS20において、 CI>Csz つま
り、ガス濃度が第2次設定基準値以上となるかどうか、
が判断される。 YESであれば、ステップ521にお
いて、電池電圧eが0.9DCV以上であるかどうかが
判断される。YESであれば、ステップS24において
警報パターンく連続〉が選択される。また、ステップS
21においてNOであれば、ステップS25において、
警報パターン<Dl〉を選択する。また1、戻ってステ
ップS20において、NOであれば、つまり、ガス濃度
C1が第1次設定基準値Csz未満であれば、ステップ
S22゛において、電池電圧eが14ocv以上かどう
かが判断される。 YESであれば、ステップS25の
警報パターン<01〉が選択される。おわりにステップ
522において、NOつまり電池電圧eが1. I D
CV未満に低下している場合には、ステップS26にお
いて、さらに電力消費の少なくてすむ警報パターン〈D
2〉が選択される。そして、ステップ524.25.2
6のいずれかのパターンに基づいて警報が出ると、これ
に気づいた人によって手動による動作終了がおこなわれ
る。一方、遡ってステップ519において、Noつまり
ガス濃度が第1次設定基準値未満であれば、警報を出す
必要はなく、ステップS30において、TRa、 TR
bが停止され、ステップ531,332において、検知
休止期間が決定される。
続いてステップS33.34によって、ステップS6の
前段階に戻り、再び次の間欠検知動作がおこなわれる。
そして、あらかじめ定められた回数のガス検知動作がお
こなわれたのち、ステップS1の前段階にもどり、既に
述べたと同じ経過をとることになる。
【発明の効果]
したがって、この発明には次のようなすぐれた効果があ
る。
(1) 被検ガス濃度という絶対的条件と、電池電圧
という相対的条件とによって本来の目的に合致した警報
の出し方を選択するわけであるから、ガス検知器として
のより的確な機能を発揮することができる。
(2) 屋内に長い時間にわたり、人が不在であって
も、そのときの電池残留容量を考慮したパターン警報が
おこなわれるので、近隣の人が気づいてくれるより多く
の機会があり、危険を未然に防ぐことが可能となる。
(3) 緊急度の程度に応じて警報の仕方が変わるの
で、比較的軽度の場合には、無用の緊張ないしは混乱を
生じるおそれがなくなる。つまり、実態を知った上での
余裕をもった行動を取りやすくなる。An embodiment of the present invention will be described with reference to a circuit diagram partially represented by blocks in FIG. 1 is a battery, and may be a primary battery, a secondary battery, or a battery that can be charged from a commercial power source by providing a charging adapter. 2 is a gas detection element, for example, a platinum wire heater coated with a catalyst; 3 is a compensating element; since the gas detection element 2 is easily affected by changes in ambient temperature, this element is used to counteract this effect. This is an element with low reactivity with gas, which constitutes a bridge circuit in combination with the gas detection element 2. 4.5 is another bridge resistor constituting the bridge circuit. Reference numeral 6 denotes a PNP transistor a that controls the ON-OF@F@ control of energization of the gas detection element 2, and is operated by a command signal from a microcomputer 9, which will be described later. 7a is an inverter that performs signal inversion. 8 is an A/[1 converter, which converts analog signals such as gas detection voltage into digital signals. It performs such control. The well-known microcomputer 9 basically has CPt1. It consists of RAM, ROM, input port, and output port. A program to control the CPU is written in the ROM, and the CPIJ reads required external data from the input port according to this program, or reads the RA? It performs arithmetic processing while exchanging data with l, and outputs the processed data to the output port as necessary. The output port is composed of a latch circuit, receives a 1m electric signal from the output boat, temporarily stores data in that boat, and outputs it to the outside. 10 is a temperature detection element, such as a thermistor, and 12 is a humidity detection element, such as one using lithium chloride. 11.13 is the temperature detection element 10
, are resistors for extracting the resistance change of the humidity detection element 12 as a corresponding voltage output. 22 is a buzzer which is an alarm means for gas detection; 21
is a transistor that operates as a switch depending on the output voltage from the output port. Naturally, the buzzer 22 is powered by the battery 1, which is sourced from the gas detector 1. Note that the buzzer 22 uses, for example, a piezoelectric ceramic diaphragm and has an automatic oscillation circuit built therein. Its features include extremely low power consumption compared to electromagnetic buzzers, and its non-contact structure means it has a semi-permanent lifespan. The main specifications are sound pressure
75 dB/m, driving voltage 5 to 240 CV, current consumption 5 to 15 mA, and operating temperature -10 to +60°C. Next, the operation of this circuit will be described. First, a constant current is passed through a platinum heater coated with a catalyst, which serves as the gas detection element 2, to heat it to a predetermined appropriate temperature. When combustible gas comes into contact with this, it burns on the catalyst surface and generates combustion heat. As a result, the temperature of the platinum wire rises and its electrical resistance increases. This resistance change is detected by a bridge circuit. That is, the gas detection element 2. Compensation element 3゜bridge resistor 4
, 5 is detected as an unbalanced voltage of the bridge circuit. Since this voltage is proportional to the gas concentration, gas detection is possible. Further, this voltage is converted into a digital signal by the A/D converter 8 and then input to the input port of the micro combinator 9 . The function of transistors 6a, 6b, 6c is switching. In other words, the transistor 6a controls the energization to the bridge circuit as a gas detection circuit from 0N-OFF1+IJ.
1 m long, and performs preheating of the gas detection element 2 in the first stage and extraction of the unbalanced voltage as a measurement voltage from the bridge circuit in the second stage, and also uses the transistor 6b.
The transistor 6c applies voltage to the A/D converter 8, the circuit including the temperature detection element 10, and the circuit including the temperature detection element 12, converts the measured voltage from the bridge circuit into a digital signal, and then 1 cycle of battery voltage as described in . It has a function of inputting three elements of ambient temperature and ambient humidity, converting them into digital signals, and inputting them to the microcomputer 9. That is, the battery voltage is taken out from point P on the circuit. Furthermore, since the temperature detector lO1 and the humidity detector 12 are resistors that change depending on the temperature and humidity, the magnitude of the current changes depending on the change in their respective resistance values. Therefore, the voltage across the resistors 11 and 13 connected in series exhibits a value corresponding to temperature and humidity. The timing of the switching operations of the transistors 6a, 6b, and 6c is controlled by the output of the microcomputer 9, as described below. In addition, the inverter 7a.
7b and 7c are transistors 6a, 6b, and 6, respectively.
It has the function of completely inverting the output of the microcomputer 9 and making it the input voltage between the emitter and base of each transistor. Gas detection is not performed constantly as described above, but is performed only for about 10 seconds every 2 to 3 minutes, for example. Most of this sensing operation period is
A period of heating the gas detection element 2 to a certain appropriate constant temperature,
In other words, this is a preheating period, which is performed by intermittent energization. FIG. 2 is a conceptual diagram of the above-mentioned intermittent detection and intermittent AT, expressed as a time chart. That is, FIG. 2 shows how the bridge circuit as the gas detection circuit in the block circuit diagram of FIG. 1 is energized. As shown in FIG. 2(a), the gas detection period is T, and the detection period within it is ΔT, which further includes a preheating period ΔT and a measurement period ΔT4. The situation during this energization period is shown in more detail in the same figure (dl).
In t, the time during which current is actually applied is Δt. This energization time Δt is adjusted by three factors, as will be described later. Next, the state of change in temperature of the gas detection element due to this intermittent energization is shown in the figure (the top of the figure) (C1 is the state of the output voltage as the gas detection signal of the measured result. Fig. 3 shows a conceptual diagram explaining how to select the energization rate for intermittent energization. That is, Fig. 3(a) shows the energization time Δt and the energization period t.
(b)
1 is a relational diagram of both elements regarding how to determine the current conduction rate χ in order to bring the gas detection element to a determined preheating temperature within a determined time with respect to the battery voltage e. In other words, the battery voltage e changes considerably during use; for example, in the case of an ordinary primary battery, it changes by 1.6
~0.9v. Therefore, unless the battery voltage e is measured every 1 to 2 hours and the energization time is controlled according to the measured value, the preheating temperature will not reach the predetermined preheating temperature, resulting in an error in gas detection. The reference curve A is a relationship diagram when the ambient temperature and ambient humidity are in the reference state, and the correction curve A1 is a relation diagram when the ambient temperature and ambient humidity are in the reference state. The correction curve A2 shows cases in which the temperature is lower than the standard, the humidity is higher than the standard, or both cases. In other words, the higher the ambient temperature or the lower the ambient humidity, the easier it is to heat the gas sensing element, and vice versa. In other words, using these correction curves, the time ratio of intermittent energization, that is, the energization rate, is determined based on changes in battery voltage while taking into account the effects of ambient temperature and ambient humidity. This determination procedure is performed by a microcomputer program as described later, based on functional relationships obtained empirically or experimentally. Next, the operation of the microcomputer 9 will be explained in the fourth section.
This will be explained in detail based on the flowchart in the figure. First, I will explain the symbols used. h is the battery voltage e
This counter determines when to detect 1 ambient temperature θ1 ambient humidity W, and is the number of times the gas detection cycle T is repeated. ■
is a counter for determining T to the gas detection period, i is a counter for determining the preheating energization time Δt, and j is the value obtained by subtracting the preheating energization time Δt from the preheating energization period t, that is, a counter for determining the preheating energization stop time. , J is a value obtained by subtracting the detection period ΔT from the detection period T, that is, a counter for determining the detection pause period. Also, H,N. n, m, and M are the initial values of I, t, j, and J, respectively. In conclusion, a instructs to start measuring the gas concentration, ■
C is the measured value of the gas concentration, CI is the gas concentration corrected for the battery voltage, Cll-cs
z is the first and second set reference value of gas concentration, respectively;
(C*I<Cs*). TRa, TRb, and TRc are each transistor 6
These are the abbreviations for a, 6b, and 6c (see Figure 1). Next, we will move on to the explanation of the flowchart. In step S1, h is initialized, and in step S2, TRb and TRc are activated. Next, in step S3, the battery voltage e, the ambient temperature θ
, and the ambient humidity W, and in step S4, the calculation Δt-f(e, θ, W), that is, the calculation formula obtained empirically or experimentally using the above three elements, is used to preheat the gas sensing element. Calculate the energization time Δt. Then, in step S5, TRb and TRc are stopped. The area up to this point is for determining the preheating intermittent energization time Δt. Next, in step S6, 1. J, step S7
Initialize l and j, respectively, and set T in step S8.
Activate Ra to energize the bridge circuit and eventually the gas detection element. Decrement l in step S9,
In step SIO, it is determined whether l has reached the limit (zero), and if YES, in step Sll, TRa is stopped, that is, the gas detection element is de-energized. Next, in steps 512 to 513, the de-energization is stopped. After determining the time and repeating the above-described energization and stopping a predetermined number of times in steps S14 to S515, the process moves to the next step, that is, the measurement stage.Up to this point, the gas detection element is intermittently energized, i.e. MIM<, which specifies the preheating period.Next, in step S16, both TRa and TRb are activated, in step 517, the measured value C of the gas concentration is input, and in step S18, the voltage correction value of this measured value C is used. A certain CI is calculated.In other words, in order to cancel out the effect of decreasing battery voltage, the gas concentration measurement value is corrected based on the battery voltage e measured at the closest time.In step S19, the CI is calculated as follows. It is compared with the secondary setting reference value C0, and if YES, an alarm pattern is selected in steps 820 and S26 and an alarm signal corresponding to the pattern is output.Up to this point, it is the area of measurement and alarm.Of course, in step 519 If NO, there is no need to output an alarm signal, and the process moves directly to the next step 530. Before going into the explanation of the alarm pattern selection operation, let us explain the alarm pattern selection matrix in FIG. 5 (based on al. In Figure 5 (al), the gas concentration levels are shown in the horizontal direction: ■ If the gas concentration is greater than or equal to the second set reference value C0, ■ If the gas concentration is less than the second set reference value C0t, the first set reference value In the case of CS+ or above, take the three cases where the gas concentration is less than the second set reference value C0I.Also, in the case of three battery voltage steps in the vertical direction, fll 1. I
If DCV or more, (2) 1, I Less than DCV 0.
If it is 9DCV or more, if it is less than +310.9DCV□
It is. ■-(1) as a warning pattern. - When (2) is selected, the option is continuous.This choice was made because the gas concentration is higher than the secondary set standard value, the urgency is high, and the remaining capacity of the battery is relatively high. be. Next, ■-(3), ■-(When 11, intermittent alarm D
1, and in the case of ■-(2) and ■-(3), select the intermittent alarm D2, respectively. In addition, ■-+11. (21,431
Naturally, there is no warning when this happens. Figure 5 fbl~(
dl indicates an alarm pattern, and the 5th occurrence) is a continuous sound. The specific pattern of intermittent alarm 01.02 is shown in Figure 5 (C1, fdl), as shown in Figure 5 (C1, fdl), intermittent alarm D1 has a larger proportion of ON time, that is, alarm time, in a certain period than intermittent alarm D2. In other words, it can be said that the intermittent alarm D1 is an alarm pattern that attracts more attention than the intermittent alarm D2.This is based on a comprehensive judgment of the degree of urgency based on the gas concentration and the remaining capacity of the battery. Of course, the one shown in Figure 5 is just one example; various alarm patterns and their selection criteria can be considered. It is also possible to adopt a combination pattern in which the battery voltage level is further subdivided than the example shown in Fig. 5 (al), and the possible alarm time can be further extended. There may be various modifications depending on the installation environment of the gas detector.Now, we return to the operation explanation using the flowchart.First, in step S20, CI>Csz, that is, the gas concentration is the second setting standard. whether it is greater than or equal to the value,
is judged. If YES, it is determined in step 521 whether the battery voltage e is 0.9 DCV or more. If YES, "Continuous alarm pattern" is selected in step S24. Also, step S
If NO in step S21, in step S25,
Select alarm pattern <Dl>. Returning to step S20, if NO, that is, if the gas concentration C1 is less than the first set reference value Csz, it is determined in step S22' whether the battery voltage e is 14 ocv or more. If YES, the alarm pattern <01> in step S25 is selected. Conclusion In step 522, NO, that is, the battery voltage e is 1. ID
If the voltage has decreased below the CV, in step S26, an alarm pattern <D
2> is selected. and step 524.25.2
When an alarm is issued based on any of the patterns 6, the operation is manually terminated by the person who noticed this. On the other hand, retroactively in step 519, if No, that is, the gas concentration is less than the first set reference value, there is no need to issue an alarm, and in step S30, TRa, TR
b is stopped, and in steps 531, 332 a sensing pause period is determined. Subsequently, in steps S33 and S34, the process returns to the stage before step S6, and the next intermittent detection operation is performed again. After the gas detection operation has been performed a predetermined number of times, the process returns to the stage before step S1, and the same process as already described is performed. [Effects of the Invention] Therefore, the present invention has the following excellent effects. (1) Since the method of issuing an alarm that matches the original purpose is selected based on the absolute condition of test gas concentration and the relative condition of battery voltage, it functions more accurately as a gas detector. can do. (2) Even if no one is indoors for a long time, a pattern alarm will be issued that takes into account the remaining battery capacity at that time, so there will be more opportunities for neighbors to notice and prevent danger. It is possible to prevent this. (3) Since the way the warning is issued changes depending on the degree of emergency, there is no risk of causing unnecessary tension or confusion in relatively minor cases. In other words, it will be easier to take action based on knowing the actual situation.
第1l:本発明に係る実施例の回路図、第2図:間欠検
知と間欠通電の概念図、第3図:通電率の説明図、
第4図:マイクロコンピュータの動作を示すフローチャ
ート、
第5図:警報パターンの選択説明図。
l:電池、2:ガス検知素子、
3:補償用素子、9:マイクロコンピュータ、21:ト
ランジスタ、22:警報用ブザー。
篤 1 昭
第 2 (!]
at竿り
電文電圧C
第 3 図
篤 5 口Figure 1l: Circuit diagram of an embodiment according to the present invention, Figure 2: Conceptual diagram of intermittent detection and intermittent energization, Figure 3: Explanatory diagram of energization rate, Figure 4: Flowchart showing the operation of the microcomputer, Figure 5 Figure: Diagram for explaining alarm pattern selection. 1: Battery, 2: Gas detection element, 3: Compensation element, 9: Microcomputer, 21: Transistor, 22: Alarm buzzer. Atsushi 1 Showa 2 (!) AT pole telegram voltage C 3rd Figure Atsushi 5 mouth
Claims (1)
め定められた周期で間欠的におこない、かつガス検知素
子と被検知ガスとの接触燃焼面の所定温度への予備的加
熱を間欠通電によっておこなうとともに、前記間欠的ガ
ス検知動作により検出されたガス濃度とあらかじめ設定
されたガス濃度基準値とを比較するガス濃度比較手段と
、間欠的に検出された電池電圧とあらかじめ設定された
電池電圧基準値とを比較する電池電圧比較手段と、該電
池電圧比較手段からの電池電圧比較信号と前記ガス濃度
比較手段からのガス濃度比較信号とに基づいて次のガス
検知動作までの期間に出力すべき警報信号パターンを選
択決定する警報信号パターン選択手段とを備えてなるこ
とを特徴とする電池式ガス検知器。 2)特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、ガス濃
度基準値が、1個であることを特徴とする電池式ガス検
知器。 3)特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、ガス濃
度基準値が、複数個であることを特徴とする電池式ガス
検知器。 4)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかの項
に記載のものにおいて、電池電圧基準値が、1個である
ことを特徴とする電池式ガス検知器。 5)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれかの項
に記載のものにおいて、電池電圧基準値が、複数個であ
ることを特徴とする電池式ガス検知器。 6)特許請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかの項
に記載のものにおいて、警報信号のパターンが、連続信
号と複数種類の断続信号からなることを特徴とする電池
式ガス検知器。 7)特許請求の範囲第6項記載のものにおいて、断続信
号の種類が、断と続との時間的長さの違いによるもので
あることを特徴とする電池式ガス検知器。[Claims] 1) Using a battery as a power source, the gas detection operation is performed intermittently at a predetermined period, and the contact combustion surface between the gas detection element and the gas to be detected is preliminarily brought to a predetermined temperature. gas concentration comparison means that performs heating by intermittent energization and compares the gas concentration detected by the intermittent gas detection operation with a preset gas concentration reference value; a battery voltage comparison means for comparing the detected battery voltage reference value with a battery voltage reference value; 1. A battery-powered gas detector comprising: alarm signal pattern selection means for selecting and determining an alarm signal pattern to be output during a period. 2) A battery-powered gas detector according to claim 1, characterized in that there is one gas concentration reference value. 3) A battery-powered gas detector according to claim 1, characterized in that there are a plurality of gas concentration reference values. 4) A battery-powered gas detector according to any one of claims 1 to 3, characterized in that there is one battery voltage reference value. 5) A battery-powered gas detector according to any one of claims 1 to 3, characterized in that there are a plurality of battery voltage reference values. 6) A battery-powered gas detector according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the pattern of the alarm signal consists of a continuous signal and a plurality of types of intermittent signals. . 7) A battery-powered gas detector according to claim 6, characterized in that the type of intermittent signal is based on a difference in time length between intermittent and continuous signals.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14188785A JPS622148A (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Battery type gas detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14188785A JPS622148A (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Battery type gas detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS622148A true JPS622148A (en) | 1987-01-08 |
Family
ID=15302472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14188785A Pending JPS622148A (en) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Battery type gas detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS622148A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004061214A (en) * | 2002-07-26 | 2004-02-26 | Riken Keiki Co Ltd | Combustible gas detecting apparatus |
JP2021089156A (en) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | Tdk株式会社 | Gas sensor |
-
1985
- 1985-06-28 JP JP14188785A patent/JPS622148A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004061214A (en) * | 2002-07-26 | 2004-02-26 | Riken Keiki Co Ltd | Combustible gas detecting apparatus |
JP2021089156A (en) * | 2019-12-02 | 2021-06-10 | Tdk株式会社 | Gas sensor |
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