(57)【要約】【課題】マイクロコンピュータの内部処理としてガス検出処理を実行するにあたり、Ａ／Ｄ変換器を用いることなくセンサ素子の電気的特性に応じたデジタル信号を生成して、ガス検出を行うガス検出装置を提供する。【解決手段】ガス検出装置１では、まず、信号変換回路２１が、センサ素子２３の電気抵抗値に応じた時定数を示す過渡応答信号Ｓｇを生成する。そして、マイコン１１は、過渡応答信号Ｓｇと判定用しきい値電圧Ｖｔとを比較し、過渡応答信号Ｓｇが判定用しきい値電圧Ｖｔを上回るハイ時間カウント変数Ｔｈｉを取得する。センサ素子２３の電気抵抗値に応じて変化するハイ時間カウント変数Ｔｈｉと、信号変換回路２１の変換特性（回路特性）とに基づいて所定の演算を行うことで、センサ素子２３の電気抵抗値を示すデジタル値Ｄｓｅｎを得る。デジタル値Ｄｓｅｎに基づいて、汚染検知ルーチン（Ｓ１４０）を実行し、特定ガスの濃度を判定する。【選択図】　図１
2004125433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定ガスの濃度変化に応じて電気的特性が変化するセンサ素子と、
前記センサ素子の電気的特性を示すデジタル値に基づき、前記特定ガスの濃度を判定するガス判定手段を有するマイクロコンピュータと、
を備えるガス検出装置であって、
前記センサ素子を含む複数の電気素子を有し、外部からパルス信号を入力可能に構成され、特定ガスの濃度変化による前記センサ素子の電気的特性の変化に応じて時定数が変化する過渡応答信号を出力する信号変換回路を備え、
前記マイクロコンピュータは、
前記信号変換回路から出力される前記過渡応答信号を入力するための入力端子と、
時定数を判定するための判定用しきい値と前記過渡応答信号とを比較する比較手段と、
前記比較手段の比較結果に基づき、前記過渡応答信号が前記判定用しきい値を上回るあるいは下回る判定結果時間情報を取得する計時手段と、
前記計時手段により取得される前記判定結果時間情報に基づき、前記センサ素子の電気的特性を示すデジタル値を取得するデジタル値取得手段と、
を備えることを特徴とするガス検出装置。
【請求項２】
前記マイクロコンピュータは、パルス信号を出力するパルス出力ポートを備え、該パルス出力ポートから前記信号変換回路に対してパルス信号を出力すること、
を特徴とする請求項１に記載のガス検出装置。
【請求項３】
前記信号変換回路は、前記センサ素子を含む複数の電気素子を備える微分回路であること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス検出装置。
【請求項４】
前記信号変換回路は、前記センサ素子を含む複数の電気素子を備える積分回路であること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス検出装置。
【請求項５】
前記信号変換回路は、前記パルス信号のローレベル入力時における過渡応答信号の時定数と、前記パルス信号のハイレベル入力時における過渡応答信号の時定数とが、それぞれ異なる値となるように構成されていること、
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項６】
前記マイクロコンピュータは、前記入力端子と接続された内部ダイオードを備え、
前記信号変換回路は、前記パルス信号のハイレベル入力時あるいはローレベル入力時のいずれかの場合に、前記内部ダイオードに順方向電流を通電可能に構成されると共に、前記内部ダイオードへの通電電流を一定値以下に制限する電流制限用抵抗を備えること、
を特徴とする請求項３に記載のガス検出装置。
【請求項７】
前記マイクロコンピュータは、ハードウェア的に時間計時を行うキャプチャ手段を備え、
前記計時手段は、前記キャプチャ手段により構成されていること、
を特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のガス検出装置。
【請求項８】
前記マイクロコンピュータは、定周期毎に割込処理を実行する割込処理実行手段を備え、
前記計時手段は、前記過渡応答信号が前記判定用しきい値を上回るあるいは下回る期間における前記割込処理の実行回数をカウントし、前記実行回数を前記判定結果時間情報として取得すること、
を特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定ガスの濃度変化に応じて電気的特性が変化するセンサ素子と、センサ素子の電気的特性を示すデジタル値に基づき、特定ガスの濃度変化を判定するガス判定手段を有するマイクロコンピュータと、を備えるガス検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガス検出装置は、特定ガスの濃度変化に応じて電気的特性が変化するセンサ素子を用いてガス検出を行う場合、センサ素子の電気的特性に応じて変化するガスセンサ信号を生成し、アナログ・デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器ともいう）によりガスセンサ信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、評価装置がデジタル信号に基づき特定ガスの濃度変化を検出する処理を実行するよう構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、特定ガスの濃度変化に応じて電気抵抗値が変化するセンサ素子は、特定ガス濃度が０％時の抵抗値をＲ０とし、特定ガス濃度が所定濃度となる時の抵抗値をＲｓとすると、特定ガスの濃度変化が一定である場合には、比率（Ｒｓ／Ｒ０）が一定値となる基本特性がある。例えば、比率（Ｒｓ／Ｒ０）＝１０となる特定ガスの濃度変化を検出するには、０％時の零点センサ抵抗値Ｒ０が１０［ｋΩ］であれば、センサ抵抗値Ｒｓは１００［ｋΩ］となるため、センサ素子における抵抗値の差分ΔＲが９０［ｋΩ］となることにより、検出目標である特定ガスの濃度変化を検出することができる。
【０００４】
そして、例えば、従来ガス検出装置１０１は、図１１に示すように構成されており、定電圧Ｖｃｃをセンサ素子１０７および外部抵抗器１０８により抵抗分圧して生成されるガスセンサ信号Ｓｒが、評価装置１０３のＡ／Ｄポート１０５に入力されるよう構成されている。そして、評価装置１０３は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンともいう）を主体に構成されており、マイコンの内部に備えられるＡ／Ｄ変換器を用いて、Ａ／Ｄポート１０５に入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号に基づき内部処理としてのガス検出処理を実行することで、特定ガスの濃度変化を検出する。
【０００５】
つまり、従来ガス検出装置１０１は、ガス検出処理（内部処理）に必要となるセンサ素子の電気的特性を示すデジタル値を、マイコン内部のＡ／Ｄ変換器を用いて生成するよう構成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３０２４２１７号公報（第８図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、センサ素子の電気的特性は、同種のセンサ素子であっても製造バラツキによる個体差により誤差が生じることがあり、このような誤差が生じると、マイコンに備えられるＡ／Ｄ変換器の測定可能範囲を逸脱してしまい、適切なデジタル値への変換が不可能となり、ガス濃度を検出できない場合がある。
【０００８】
例えば、特定ガスの濃度変化に応じて電気抵抗値が変化するセンサ素子では、製造バラツキによる誤差が３桁（例えば、１［ｋΩ］から９９９［ｋΩ］）となる場合がある。そして、上記例のセンサ素子において、製造バラツキによる誤差が生じて０％時の零点センサ抵抗値Ｒ０が１００［ｋΩ］になると、比率（Ｒｓ／Ｒ０）＝１０となる特定ガス濃度を検出するに際しては、センサ抵抗値Ｒｓは１０００［ｋΩ］となるため、その差分ΔＲは９００［ｋΩ］となり、零点センサ抵抗値Ｒ０の誤差に起因して差分ΔＲに大きな誤差が生じることになる。
【０００９】
つまり、製造バラツキによる零点センサ抵抗値Ｒ０の誤差が生じると、特定ガスの濃度変化が同一値であるにもかかわらず、差分ΔＲが異なる値となり、ガスセンサ信号Ｓｒの変動範囲が変化する。しかし、マイクロコンピュータに備えられるＡ／Ｄ変換器は、その分解能や測定可能範囲などがハードウェア的に決定されているため、ガスセンサ信号Ｓｒの変動範囲がＡ／Ｄ変換器の測定可能範囲を逸脱した場合には、デジタル値への変換が不可能となる。
【００１０】
これに対して、測定可能範囲が異なるＡ／Ｄ変換器を予め複数種類準備しておき、センサ素子の誤差に応じて、適切な測定可能範囲であるＡ／Ｄ変換器を用いて、ガス検出装置を構成するという対策が挙げられる。しかし、マイコンに備えられるＡ／Ｄ変換器は高価であり、複数種類のＡ／Ｄ変換器を準備することは、ガス検出装置のコストが上昇するという問題がある。
【００１１】
また、他の対策としては、測定可能範囲を広くするために、分解能が小さく（細かく）設定されたＡ／Ｄ変換器を用いることで、センサ素子の誤差に対応できると共に微小な抵抗値変化が検出可能なガス検出装置とする対策もあげられる。しかし、そのようなＡ／Ｄ変換器は、更に高価であるため装置のコストが増大することになり、また、１変数を表すためのビット数が増加するため、マイコンでの処理負荷が高くなるオーバーロードや処理の複雑化などの問題が生じる。
【００１２】
これらのことから、センサ素子の電気的特性に応じたデジタル信号を生成するためのＡ／Ｄ変換器を備えるガス検出装置において、センサ素子の製造バラツキによる誤差に応じた適切なデジタル変換を実現するには、コストが高くなり、ガス検出処理での処理内容が複雑になる等の問題が生じることになる。このため、Ａ／Ｄ変換器を備えるガス検出装置は、センサ素子の製造バラツキによる誤差に応じて、センサ素子の電気的特性を検出する際の測定可能範囲および分解能を適切な値に設定する自由度が制限され、検出精度の低下などが生じやすいという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、マイクロコンピュータの内部処理としてガス検出処理を実行するにあたり、マイコン内部に備えられるＡ／Ｄ変換器を用いることなくセンサ素子の電気的特性に応じたデジタル信号を生成して、ガス検出を行うガス検出装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、特定ガスの濃度変化に応じて電気的特性が変化するセンサ素子と、センサ素子の電気的特性を示すデジタル値に基づき、特定ガスの濃度を判定するガス判定手段を有するマイクロコンピュータと、を備えるガス検出装置であって、センサ素子を含む複数の電気素子を有し、外部からパルス信号を入力可能に構成され、特定ガスの濃度変化によるセンサ素子の電気的特性の変化に応じて時定数が変化する過渡応答信号を出力する信号変換回路を備え、マイクロコンピュータは、信号変換回路から出力される過渡応答信号を入力するための入力端子と、時定数を判定するための判定用しきい値と前記過渡応答信号とを比較する比較手段と、比較手段の比較結果に基づき、過渡応答信号が判定用しきい値を上回るあるいは下回る判定結果時間情報を取得する計時手段と、　計時手段により取得される判定結果時間情報に基づき、センサ素子の電気的特性を示すデジタル値を取得するデジタル値取得手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
このガス検出装置は、ガス判定手段で用いるデジタル値（センサ素子の電気的特性を示すデジタル値）を、Ａ／Ｄ変換器を用いて生成するのではなく、センサ素子の電気的特性を過渡応答信号（時間情報信号）に変換して、過渡応答信号に基づいて生成するよう構成されている。
【００１６】
つまり、このガス検出装置では、まず、信号変換回路が、外部からパルス信号を入力し、特定ガスの濃度変化に応じて変化するセンサ素子の電気的特性に伴った時定数を示す過渡応答信号を生成する。
そして、マイクロコンピュータにて、過渡応答信号と判定用しきい値とを比較し、過渡応答信号が判定用しきい値を上回るあるいは下回る判定結果時間情報を取得する。
【００１７】
取得された判定結果時間情報は、信号変換回路の変換特性（換言すれば、特定ガスの濃度変化に応じて変化するセンサ素子の電気的特性）に応じて得られる変数であると共に、過渡応答信号の時定数と略同様の内容を示す変数であることから、判定結果時間情報に基づきセンサ素子の電気的特性を示すデジタル値を得ることができる。この処理は、デジタル値取得手段が実行するものであり、デジタル値取得手段は、マイクロコンピュータの内部処理として実現することができる。マイクロコンピュータの内部処理は、デジタル処理により実行されるため、センサ素子の電気的特性は、デジタル値として得ることができる。
【００１８】
このようにして得られたセンサ素子の電気的特性を示すデジタル値に基づいて、ガス判定手段が特定ガスの濃度変化を判定することで、特定ガスを検出することが可能となる。
よって、本発明（請求項１）のガス検出装置によれば、マイクロコンピュータの内部処理としてのガス判定手段によりガス検出を行うにあたり、Ａ／Ｄ変換器を用いることなく、センサ素子の電気的特性を示すデジタル値を生成でき、ガス判定手段によりガス検出を行うことができる。
【００１９】
なお、入力端子、比較手段および計時手段は、マイクロコンピュータに通常備えられており、また、デジタル値取得手段はマイクロコンピュータの内部処理として容易に実現できる。このため、入力端子、比較手段、計時手段およびデジタル値取得手段を備えることでのコスト上昇は、Ａ／Ｄ変換器を備えることでのコスト上昇よりも低くなる。このことから、本ガス検出装置は、Ａ／Ｄ変換器を備える従来のガス検出装置に比べて、価格を低く抑えることができ、コストダウンの要求に応えることができる。
【００２０】
また、本発明のガス検出装置では、センサ素子の電気的特性の変化に応じてパルス信号を過渡応答信号に変換するにあたり、誤差の影響を抑えて過渡応答信号を生成するように信号変換回路を構成することで、ガス検出のための演算処理において、製造バラツキによる誤差を考慮する必要が無くなる。
【００２１】
さらに、パルス信号の信号特性（ＤＵＴＹ比や出力周期など）を、センサ素子の製造誤差に応じた値に設定することで、誤差の影響を抑えて過渡応答信号を生成することができる。
よって、本発明のガス検出装置は、マイコンに備えられるＡ／Ｄ変換器を有して構成される従来のガス検出装置に比べて、センサ素子の電気的特性の検出における分解能や測定可能範囲の設計自由度が広がる。これにより、センサ素子の製造バラツキによる誤差に応じて適切な分解能および測定可能範囲を容易に設定でき、従来装置よりもガス検出精度が良好なガス検出装置を、低コストで簡易に実現することができる。
【００２２】
次に、信号変換回路に入力するためのパルス信号は、例えば、マイクロコンピュータとは別に独立して備えられるパルス発生手段（パルス発生装置）を用いて生成することができる。
また、パルス信号を生成する他の方法としては、請求項２に記載のように、マイクロコンピュータが、パルス信号を出力するパルス出力ポートを備え、このパルス出力ポートから信号変換回路に対してパルス信号を出力してもよい。
【００２３】
パルス出力ポートは、独立して備えられるパルス発生手段よりも安価であり、マイクロコンピュータにパルス出力ポートを備えるよう構成されたガス検出装置は、独立したパルス発生手段を備える場合に比べて、コストを低く抑えることができる。
【００２４】
また、ガス検出装置の全体寸法は、独立して備えられるパルス発生手段を備える場合に比べて、パルス出力ポートを備える方が小さくなるため、パルス出力ポートを備える構成とすることで、ガス検出装置の小型化を図ることができる。
よって、本発明（請求項２）のガス検出装置によれば、装置全体としてのコストを低く抑えることができると共に、装置の小型化による設置スペースの縮小により、車両などにおける装置の実装密度の向上を図ることができる。
【００２５】
なお、パルス信号の周期は、固定された一定周期に限ることはなく、用途や周囲環境などの条件に応じて適宜変更可能に構成しても良い。これにより、多様な条件下で使用可能なガス検出装置を実現することができる。
また、信号変換回路は、例えば、請求項３に記載のように、センサ素子を含む複数の電気素子を備える微分回路で構成することができる。
【００２６】
つまり、微分回路は、回路を構成する各電気素子の電気的特性に応じて過渡応答特性が決定されるものであり、センサ素子を含んで構成される微分回路は、過渡応答特性がセンサ素子の電気的特性に応じて変化する。このため、パルス信号の入力に対して微分回路から出力される過渡応答信号の時定数は、センサ素子の電気的特性に応じて変化することになり、微分回路は、信号変換回路として用いることができる。
【００２７】
なお、センサ素子の電気的特性としては、電気抵抗値や静電容量などがあり、信号変換回路としての微分回路は、センサ素子の種類に応じて構成することができる。
また、信号変換回路は、例えば、請求項４に記載のように、センサ素子を含む複数の電気素子を備える積分回路で構成することができる。
【００２８】
つまり、センサ素子を含んで構成される積分回路は、過渡応答特性がセンサ素子の電気的特性に応じて変化することになり、パルス信号の入力に対して出力される過渡応答信号の時定数は、センサ素子の電気的特性に応じて変化する。このため、積分回路は、信号変換回路として用いることができる。
【００２９】
なお、センサ素子の電気的特性としては、電気抵抗値や静電容量などがあり、信号変換回路としての積分回路は、センサ素子の種類に応じて構成することができる。
また、微分回路や積分回路などで構成される信号変換回路は、Ａ／Ｄ変換器に比べて安価であることから、センサ素子の製造誤差に応じて適切な信号変換回路に変更するためのコストは、Ａ／Ｄ変換器を変更する場合のコストに比べて安価である。このため、本発明のガス検出装置は、Ａ／Ｄ変換器を備える従来の装置に比べて、仕様変更が容易となる。
【００３０】
次に、上述（請求項１から請求項４のいずれか）のガス検出装置は、請求項５に記載のように、信号変換回路が、パルス信号のローレベル入力時における過渡応答信号の時定数と、パルス信号のハイレベル入力時における過渡応答信号の時定数とが、それぞれ異なる値となるように構成されているとよい。
【００３１】
このような構成を有する信号変換回路を用いることにより、計時手段における判定結果時間情報の計時処理を効率よく実行することができる。
つまり、計時手段による判定結果時間情報の取得期間がパルス信号がローレベルとなる時期である場合、パルス信号がハイレベルとなるときの過渡応答信号の時定数を短くすることで、判定結果時間情報の取得が不可能となる時期を短縮することができる。また、同様に、計時手段による判定結果時間情報の取得時期がパルス信号がハイレベルとなる時期である場合、パルス信号がローレベルとなるときの過渡応答信号の時定数を短くすることで、判定結果時間情報の取得が不可能となる時期を短縮することができる。
【００３２】
よって、本発明（請求項５）のガス検出装置によれば、判定結果時間情報の取得処理が実行不可能となる時間を短縮でき、換言すれば、判定結果時間情報の取得処理が実行可能時間を延長できることから、判定結果時間情報の取得処理を効率よく実行することができる。
【００３３】
なお、信号変換回路が微分回路で構成されるガス検出装置においては、請求項６に記載のように、マイクロコンピュータが、入力端子と接続された内部ダイオードを備え、信号変換回路が、パルス信号のハイレベル入力時あるいはローレベル入力時のいずれかの場合に、内部ダイオードに順方向電流を通電可能に構成されると共に、内部ダイオードへの通電電流を一定値以下に制限する電流制限用抵抗を備えるとよい。
【００３４】
つまり、パルス信号のローレベル入力時あるいはハイレベル入力時のいずれかの場合に内部ダイオードへの通電が可能に構成された信号変換回路は、パルス信号のローレベル入力時とパルス信号のハイレベル入力時とで、内部の通電経路がそれぞれ異なる経路となるよう構成される。このように構成された信号変換回路は、請求項５に記載の信号変換回路と同様に、過渡応答信号の時定数が、パルス信号のローレベル入力時とハイレベル入力時とでそれぞれ異なる値となり、計時手段における判定結果時間情報の取得処理を効率よく実行することができる。
【００３５】
さらに、本発明（請求項６）の信号変換回路は、電流制限用抵抗を備えていることから、内部ダイオードに電流が流れる場合の電流値が過度に上昇するのを防止することができ、大電流の通電に伴う電気素子などの破損を防止できる。
よって、本発明（請求項６）のガス検出装置は、信号変換回路が微分回路で構成される場合において、判定結果時間情報の取得処理を効率よく実行できると共に、過電流の発生を抑制することで装置の破損を防止することができる。
【００３６】
なお、マイクロコンピュータがＭＯＳ−ＦＥＴを備えて構成される場合には、ＭＯＳ−ＦＥＴの寄生ダイオードを上記の内部ダイオードとして用いても良く、これにより部品点数の削減を図ることができる。
ところで、計時手段は、マイクロコンピュータに通常備えられるタイマ機能を用いて実現することができる。つまり、過渡応答信号が判定用しきい値を上回るあるいは下回る期間の経過時間をタイマ機能により計測して、判定結果時間情報として取得する計時手段を、マイクロコンピュータの内部処理（ソフト処理）として構成するのである。
【００３７】
また、マイクロコンピュータが、ハードウェア的に時間計時を行うキャプチャ手段を備える場合には、請求項７に記載のように、計時手段は、キャプチャ手段により構成することができる。
このキャプチャ手段は、タイマ機能を用いたソフト処理により経過時間を計測する構成ではなく、ハードウエア的に時間計測を行う機能を備えていることから、ソフト処理のように優先順位の待ち時間による処理の遅れが生じない。このため、キャプチャ手段により構成された計時手段は、ソフト処理として構成された計時手段に比べて、判定結果時間情報の計測誤差を小さくすることができる。
【００３８】
よって、本発明（請求項７）のガス検出装置によれば、判定結果時間情報の計測誤差を小さくすることができ、特定ガスの検出精度を向上させることができる。
また、マイクロコンピュータが、定周期毎に割込処理を実行する割込処理実行手段を備える場合には、請求項８に記載のように、計時手段は、過渡応答信号が判定用しきい値を上回るあるいは下回る期間における割込処理の実行回数をカウントし、割込処理の実行回数を判定結果時間情報として取得してもよい。
【００３９】
つまり、割込処理は定周期毎に実行されることから、過渡応答信号が判定用しきい値を上回るあるいは下回ったときの割込処理の実行回数をカウントすることで、判定結果時間情報を取得することができる。そして、割込処理実行手段は、例えば、定周期毎に割込処理を実行するマイクロコンピュータの内部処理（ソフト処理）として構成でき、また、計時手段についても、マイクロコンピュータの内部処理として構成することができる。
【００４０】
このように、計時手段および割込処理実行手段をマイクロコンピュータの内部処理として構成することで、各手段をハードウェアで実現する場合に比べて、コストの低減を図ることができる。
よって、本発明（請求項８）のガス検出装置によれば、割込処理実行手段を備えて判定結果時間情報を取得することでコストの低減を図ることができ、装置のコストダウンの要求に応えることができる。
【００４１】
なお、このガス検出装置は、計時手段を複数備えて、各計時手段がそれぞれ異なるセンサ素子に対応する過渡応答信号に基づき、１個の割込処理実行手段の実行回数をカウントするよう構成することで、複数のセンサ素子を用いたガス検出を実現することができる。
【００４２】
このとき、計時手段は、センサ素子の個数に応じて複数備える必要があるが、割込処理実行手段は、センサ素子の個数に依らず１個で済むことから、装置構成を簡略化でき、コストダウンを図ることができるという利点がある。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。
まず、実施例のガス検出装置１の概略構成を表す電気回路図を図１に示す。なお、ガス検出装置１は、車両用外気導入制御システムに備えられており、外気に含まれる特定ガスの濃度変化を検出して、外気の汚染状況を判定するために用いられている。
【００４４】
図１に示すように、ガス検出装置１は、ガス検出処理などの内部処理を実行するマイクロコンピュータ１１（以下、マイコン１１ともいう）と、センサ素子２３を含む複数の電気素子を有する信号変換回路２１とを備えて構成されている。マイクロコンピュータ１１は、パルス信号Ｓｐを出力する第１入出力ポート１３と、信号変換回路２１から出力される過渡応答信号Ｓｇが入力される第２入出力ポート１５と、を備えて構成されている。なお、パルス信号Ｓｐは、後述するパルス打ち込み用割込処理が実行されることで、所定の割り込み周期毎に第１入出力ポート１３から信号変換回路２１に対して出力される。
【００４５】
信号変換回路２１は、特定ガスの濃度変化に応じて電気抵抗値が変化するセンサ素子２３と、センサ素子２３と共に微分回路を形成するコンデンサ２５と、コンデンサ２５に蓄積された電荷を放電する放電経路を形成するダイオード２７と、マイコン１１の第１入出力ポート１３と接続される回路入力端子２８と、マイコン１１の第２入出力ポート１５と接続される回路出力端子２９と、を備えている。なお、本実施例では、センサ素子２３としてＳｎＯ２　を主体に構成されたものを用いており、特定ガスとしてＣＯなどの還元性ガスの濃度が高くなると、内部抵抗（電気抵抗値）が低下するセンサ素子２３を用いている。
【００４６】
このうち、センサ素子２３は、一端が回路出力端子２９に接続され、他端がグランドに接地されており、コンデンサ２５は、一端が回路入力端子２８に接続され、他端が回路出力端子２９に接続され、ダイオード２７は、アノードがグランドに接地され、カソードが回路出力端子２９とセンサ素子２３の一端とを繋ぐ接続経路に接続されている。
【００４７】
ここで、センサ素子２３は、特定ガスが無い（例えば、特定ガス濃度が０ｐｐｍ）の時の零点センサ抵抗値Ｒ０が変動したとしても、特定ガスの濃度を所定値（例えば、ガス濃度が１ｐｐｍ）としたときのセンサ抵抗値Ｒｓとの比率が、ほぼ一定となる基本特性を有する。
【００４８】
この信号変換回路２１では、回路入力端子２８にハイレベルのパルス信号Ｓｐが入力されると、回路入力端子２８からコンデンサ２５、センサ素子２３、グランドの順に電流が流れ、コンデンサ２５の蓄積電荷が増大するに従い電流値が減少していき、コンデンサ２５が充電されると電流が流れなくなる。また、回路入力端子２８にローレベルのパルス信号Ｓｐが入力されると、コンデンサ２５の放電により発生する電流が、コンデンサ２５から、回路入力端子２８、マイコン１１、グランド、ダイオード２７、コンデンサ２５の順に流れることになり、コンデンサ２５が完全に放電すると電流は流れなくなる。
【００４９】
なお、信号変換回路２１の内部における通電経路は、パルス信号Ｓｐがハイレベルになる時とローレベルになる時とでそれぞれ異なっており、パルス信号Ｓｐがハイレベルになるときよりもローレベルになる時の方が、通電経路の電気抵抗値が小さくなる。このため、コンデンサ２５の充電時間よりも放電時間の方が短くなり、センサ素子２３の電気抵抗値が検出できない期間であるコンデンサ２５の放電時期（パルス信号Ｓｐのローレベル時期）を短縮できる。
【００５０】
次に、信号変換回路２１において、回路入力端子２８にパルス信号Ｓｐが入力された時に回路出力端子２９から出力される過渡応答信号Ｓｇの波形を、図２に示す。
図２に示すように、時刻ｔ１にてパルス信号Ｓｐがハイレベルになると、過渡応答信号Ｓｇは、時刻ｔ１で最大値を示し、このあと時間経過と共にコンデンサ２５に電荷が蓄積されるのに伴い値が減少する波形を示す。
【００５１】
このとき、センサ素子２３の電気抵抗値が大きい場合には、コンデンサ２５への電荷の蓄積速度が遅くなるため、過渡応答信号Ｓｇが所定の判定用しきい値電圧Ｖｔを上回る時間が長くなる。反対に、センサ素子２３の電気抵抗値が小さい場合には、コンデンサ２５への電荷の蓄積速度が速くなるため、過渡応答信号Ｓｇが所定の判定用しきい値電圧Ｖｔを上回る時間が短くなる。
【００５２】
なお、図２では、特定ガス濃度が変化したときの過渡応答信号Ｓｇの波形を２種類示しており、上段側にセンサ抵抗値が上昇した場合の第１波形を示し、下段側にセンサ抵抗値が低下した場合の第２波形を示している。
図２に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけての区間では、第１波形、第２波形共に特定ガス濃度が等しい状態であるため、過渡応答信号Ｓｇが所定の判定用しきい値電圧Ｖｔを上回る時間（判定結果時間）は、第１波形および第２波形ともに第１判定結果時間Ｔ１となり等しくなる。しかし、特定ガス濃度が変化した後の時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけての区間では、第１波形の第２判定結果時間Ｔ２は、第１判定結果時間Ｔ１よりも延長方向に変化しており、第２波形の第３判定結果時間Ｔ３は、第１判定結果時間Ｔ１よりも短縮方向に変化している。なお、第１判定結果時間Ｔ１、第２判定結果時間Ｔ２、第３判定結果時間Ｔ３は、それぞれ特許請求の範囲に記載の判定結果時間情報に相当する。
【００５３】
つまり、信号変換回路２１から出力される過渡応答信号Ｓｇの波形は、センサ素子２３の電気抵抗値に応じて変化しており、換言すれば、信号変換回路２１は、特定ガスの濃度変化に応じて時定数が変化する過渡応答信号Ｓｇを出力している。
【００５４】
また、マイコン１１には、第２入出力ポート１５から入力される過渡応答信号Ｓｇと判定用しきい値とを比較する比較回路（図示省略）が備えられており、比較回路は、過渡応答信号Ｓｇの電圧値が判定用しきい値電圧Ｖｔを上回る場合に、過渡応答信号Ｓｇがハイレベルであると判定する。
【００５５】
なお、比較回路には、判定用しきい値電圧Ｖｔとして、過渡応答信号Ｓｇの時定数を判定するための電圧値が予め設定されており、具体的には、過渡応答信号Ｓｇの０％値から１００％値までの範囲内で、時定数を判定可能な値に設定されている。また、比較回路は、例えば、コンパレータなどで構成することができ、比較回路による判定結果は、後述するデジタル値取得用割込処理で利用される。
【００５６】
さらに、マイコン１１は、デジタル値取得用割込処理の他に、ガス検出処理やパルス打ち込み用割込処理などの各種処理を実行することで、過渡応答信号Ｓｇに基づいて特定ガスの濃度変化を検出するよう構成されている。
次に、マイコン１１において実行されるガス検出処理について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、ガス検出処理は、マイコン１１が起動されると共に処理が開始され、マイコン１１が停止するまで処理を継続する。
【００５７】
ガス検出処理が開始されると、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）では、ＲＡＭ動作の初期化処理や各種変数の初期化処理などを含むイニシャライズ処理を行う。
次に、Ｓ１２０では、後述するパルス打ち込み用割込処理およびデジタル値取得用割込処理の割り込み実行を許可する割り込み許可フラグをそれぞれセット状態に設定すると共に、割込周期を計測するパルス打ち込み用タイマおよびデジタル値取得用タイマをそれぞれスタートする処理を行う。
【００５８】
なお、パルス打ち込み用割込処理は、パルス打ち込み用割り込み許可フラグがセット状態の場合には、パルス打ち込み用タイマからの割り込み指令があると処理を実行するが、パルス打ち込み用割り込み許可フラグがリセット状態の場合には、タイマからの割り込み指令があっても処理を実行しない。また、パルス打ち込み用タイマが、所定のパルス打ち込み用割り込み周期を迎えると割り込み指令が出力される。
【００５９】
さらに、デジタル値取得用割込処理は、デジタル値取得用割り込み許可フラグがセット状態の場合には、デジタル値取得用タイマからの割り込み指令があると処理を実行するが、デジタル値取得用割り込み許可フラグがリセット状態の場合には、タイマからの割り込み指令があっても処理を実行しない。また、デジタル値取得用タイマは、所定のデジタル値取得用割り込み周期毎に、割り込み指令を出力する。
【００６０】
続くＳ１３０では、後述するパルス打ち込み用割込処理でカウントされる汚染検知タイミングカウント変数Ｔｏｓｅｎが、予め定められた汚染検知時間よりも大きいか否かを判断しており、肯定判定する場合にはＳ１４０に移行し、否定判定する場合には繰り返し処理を実行することで待機する。つまり、Ｓ１３０では、特定ガスの濃度変化の検出タイミング、換言すれば、外気の汚染判定タイミングを判断している。
【００６１】
Ｓ１３０で肯定判定されてＳ１４０に移行すると、Ｓ１４０では、車両外気が汚染されているか否かを判断するための汚染検知ルーチン処理を実行する。汚染検知ルーチン処理では、後述するパルス打ち込み用割込処理のＳ２８０で取得された現在のセンサ素子２３の電気抵抗値のデジタル値Ｄｓｅｎを用いつつ、公知の演算処理で酸化性ガスの濃度の変化を検知して、メインルーチン（ガス検出処理）に戻る。このＳ１４０の詳細な内容は提示しないが、酸化性ガスの濃度が低い場合には、これを示す濃度低信号を発生し、逆に酸化性ガスの濃度の上昇を検知すると濃度低信号から濃度高信号に切り換えるようにされている。
【００６２】
具体的な上記演算処理の仕方としては、過去のデジタル値と現在のデジタル値との差分値（または微分値）から濃度変化を検知するものが挙げられる。また、デジタル値の積分値、若しくはデジタル値の移動平均値をベース値Ｂ（ｎ）とし、現在のデジタル値Ｄｓｅｎとそのベース値Ｂ（ｎ）とに基づき濃度変化を検知するものが挙げられる。さらに、下記の［数１］または［数２］によって求めたベース値Ｂ（ｎ）と現在のデジタル値Ｄｓｅｎ（ｎ）との差分値Ｄ（ｎ）（＝Ｂ（ｎ）−Ｓ（ｎ））との所定の濃度判定しきい値とを比較して、濃度変化を検知するものが挙げられる。
【００６３】
【数１】
2004125433.tif 000003
【００６４】
ここで、係数ｋは、０＜ｋ＜１を満足する。
【００６５】
【数２】
2004125433.tif 000004
【００６６】
ここで、第１係数ｋ１は、０＜ｋ１＜１を満足し、第２係数ｋ２は、ｋ２＞０を満足し、ｘは正の整数（例えば、ｘ＝５）である。
続くＳ１５０では、汚染検知タイミングカウント変数Ｔｏｓｅｎに０を代入して、汚染検知タイミングカウント変数Ｔｏｓｅｎをリセットする処理を行う。
【００６７】
Ｓ１５０の処理が終了すると、再びＳ１３０に処理が移行することになる。そして、Ｓ１３０からＳ１５０までの処理が上述のように繰り返し実行される。
次に、パルス打ち込み用割込処理の処理内容を、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６８】
なお、前述したように、パルス打ち込み用割込処理は、パルス打ち込み用割り込み許可フラグがセット状態の場合に、パルス打ち込み用タイマからの割り込み指令があると処理を実行するものであり、パルス打ち込み用割り込み周期毎に繰り返し処理を実行する。
【００６９】
パルス打ち込み用割込処理が開始されると、まず、Ｓ２１０では、パルス時間カウント変数Ｔがパルス信号ハイレベル維持時間Ｔｃ以下であるか否かを判断しており、肯定判定するとＳ２２０に移行して、否定判定するとＳ２５０に移行する。
【００７０】
Ｓ２１０で肯定判定されてＳ２２０に移行すると、Ｓ２２０では、パルス信号Ｓｐをハイレベルに設定（ＳＥＴ）する処理を行い、Ｓ２２０での処理が終了するとＳ２３０に移行する。
Ｓ２１０で否定判定されてＳ２５０に移行すると、Ｓ２５０では、パルス信号Ｓｐをローレベルに設定（ＳＥＴ）する処理を行い、Ｓ２５０での処理が終了するとＳ２６０に移行する。
【００７１】
Ｓ２６０では、パルス時間カウント変数Ｔが周期時間Ｔａと等しいか否かを判断しており、肯定判定するとＳ２７０に移行して、否定判定するとＳ２３０に移行する。なお、周期時間Ｔａは、パルス信号Ｓｐの周期を示す変数であり、予め定められた固定値が設定されている。
【００７２】
Ｓ２６０で肯定判定されてＳ２７０に移行すると、Ｓ２７０では、パルス時間カウント変数Ｔに０を代入して、パルス時間カウント変数Ｔをリセットする処理を行う。
続くＳ２８０では、別途実行されるデジタル値取得用割込処理にてカウントされるハイ時間カウント変数Ｔｈｉに基づきセンサ素子２３の電気抵抗値のデジタル値Ｄｓｅｎを算出する処理を行う。
【００７３】
具体的には、デジタル値Ｄｓｅｎの算出には、後述する図６に示す関係を示すように予め定められた計算式あるいは変換用マップを用いており、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉに基づき計算式あるいは変換用マップを用いた演算を行うことで、デジタル値Ｄｓｅｎを算出する。
【００７４】
次のＳ２９０では、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉに０を代入して、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉをリセットする処理を行う。
Ｓ２２０またはＳ２９０の処理が終了するか、Ｓ２６０で否定判定されて、Ｓ２３０に移行すると、Ｓ２３０では、パルス時間カウント変数Ｔをインクリメントする処理を行う。
【００７５】
続くＳ２４０では、汚染検知タイミングカウント変数Ｔｏｓｅｎをインクリメントする処理を行い、Ｓ２４０での処理が終了すると、パルス打ち込み用割込処理が終了する。
このパルス打ち込み用割込処理が繰り返し実行されることで、マイコン１１から信号変換回路２１に対してパルス信号Ｓｐが周期時間Ｔａで出力されると共に、センサ素子２３の電気抵抗値のデジタル値Ｄｓｅｎが生成される。なお、パルス信号Ｓｐは、周期時間Ｔａのうち、パルス信号ハイレベル維持時間Ｔｃの間はハイレベル出力され、残りの時間（Ｔａ−Ｔｃ）はローレベル出力される。
【００７６】
次に、デジタル値取得用割込処理の処理内容を、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
なお、前述したように、デジタル値取得用割込処理は、デジタル値取得用割り込み許可フラグがセット状態の場合に、デジタル値取得用タイマからの割り込み指令があると処理を実行するものであり、デジタル値取得用割り込み周期毎に繰り返し処理を実行する。
【００７７】
デジタル値取得用割込処理が開始されると、まず、Ｓ４１０では、過渡応答信号Ｓｇがハイレベルであるか否かを判断しており、肯定判定するとＳ４２０に移行して、否定判定するとデジタル値取得用割込処理を終了する。具体的には、前述した比較回路による比較結果に基づいて、過渡応答信号Ｓｇがハイレベルであるか否かを判断している。
【００７８】
Ｓ４１０で肯定判定されてＳ４２０に移行すると、Ｓ４２０では、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉをインクリメントする処理を行う。
Ｓ４１０で否定判定されるか、Ｓ４２０での処理が終了すると、デジタル値取得用割込処理が終了する。
【００７９】
このデジタル値取得用割込処理を繰り返し実行することで、信号変換回路２１が出力する過渡応答信号Ｓｇのハイレベル継続時間に応じたハイ時間カウント変数Ｔｈｉを取得することができる。
なお、図１に示すように、マイコン１１には、詳細は図示しないが電子制御アセンブリ８１が接続されており、マイコン１１の内部処理（具体的には、ガス検出処理のＳ１４０）にて検出した特定ガスの濃度変化に応じて、この電子制御アセンブリ８１を制御している。この電子制御アセンブリ８１としては、自動車室内への外気導入のためのフラップを開閉するフラップ制御アセンブリなどが挙げられる。フラップ制御アセンブリにおいては、マイコン１１からの指示に応じて、モータが作動し、外気導入路をフラップで塞いだり、外気導入路を開放したりする制御が行われる。
【００８０】
以上説明したように、本実施例のガス検出装置１においては、汚染検知ルーチン（Ｓ１４０）で用いるデジタル値Ｄｓｅｎ（センサ素子２３の電気抵抗値を示すデジタル値）を、Ａ／Ｄ変換器を用いて生成するのではなく、センサ素子２３の電気抵抗値を過渡応答信号Ｓｇに変換して、過渡応答信号Ｓｇに基づいて生成するよう構成されている。
【００８１】
このようにして得られたセンサ素子２３の電気抵抗値を示すデジタル値Ｄｓｅｎに基づいて、汚染検知ルーチン（ガス検出処理のＳ１４０）が特定ガスの濃度変化を判定することで、特定ガスを検出することが可能となる。
よって、本実施例のガス検出装置１によれば、マイクロコンピュータ１１の内部処理としての汚染検知ルーチンによりガス検出を行うにあたり、Ａ／Ｄ変換器を用いることなく、センサ素子２３の電気抵抗値を示すデジタル値を生成でき、汚染検知ルーチンによりガス検出を行うことができる。
【００８２】
なお、入出力ポート、比較回路およびタイマは、マイクロコンピュータに通常備えられており、また、パルス打ち込み用割込処理のＳ２８０（デジタル値取得手段）は、マイクロコンピュータの内部処理として容易に実現できる。このため、第２入出力ポート１５、比較回路、パルス打ち込み用タイマ、デジタル値取得用タイマおよびＳ２８０を備えることでのコスト上昇は、Ａ／Ｄ変換器を備えることでのコスト上昇よりも低くなる。このことから、本ガス検出装置は、Ａ／Ｄ変換器を備える従来のガス検出装置に比べて、価格を低く抑えることができ、コストダウンの要求に応えることができる。
【００８３】
また、ガス検出装置１では、マイクロコンピュータ１１がパルス信号Ｓｐを出力する第１入出力ポート１３を備えており、この第１入出力ポート１３から信号変換回路２１に対して過渡応答信号Ｓｇを出力している。
第１入出力ポート１３は、独立して備えられるパルス発生装置よりも安価であり、マイクロコンピュータ１１にパルス信号Ｓｐを出力するための第１入出力ポート１３を備える構成は、独立したパルス発生装置を備える場合に比べて、コストを低く抑えることができる。また、ガス検出装置の全体寸法は、独立して備えられるパルス発生装置を備える場合に比べて、パルス信号Ｓｐを出力するための第１入出力ポート１３を備える場合の方が小さくなる。
【００８４】
よって、本実施例のガス検出装置１によれば、装置全体としてのコストを低く抑えることができると共に、装置の小型化による設置スペースの縮小により、車両などにおける装置の実装密度の向上を図ることができる。
次に、信号変換回路２１は、センサ素子２３を含む複数の電気素子を備える微分回路で構成されており、特に、パルス信号Ｓｐのローレベル入力時における内部の通電経路と、パルス信号Ｓｐのハイレベル入力時における内部の通電経路とが、それぞれ電気抵抗値が異なるように構成されている。　つまり、信号変換回路２１は、パルス信号Ｓｐのローレベル入力時における過渡応答信号Ｓｇの時定数と、パルス信号Ｓｐのハイレベル入力時における過渡応答信号Ｓｇの時定数とが、それぞれ異なる値を示すように構成されている。
【００８５】
このため、信号変換回路２１は、コンデンサ２５の充電時間よりも放電時間の方が短くなり、センサ素子２３の電気抵抗値が検出できない期間であるコンデンサ２５の放電時期（パルス信号Ｓｐのローレベル時期）を短縮できる。この結果、センサ素子２３の電気抵抗値を検出可能な期間が長くなり、センサ素子２３の電気抵抗値を検出するための処理を、効率よく実行することができる。
【００８６】
そして、上記実施例のガス検出装置１においては、汚染検知ルーチン（Ｓ１４０）が特許請求の範囲に記載のガス判定手段に相当し、第２入出力ポート１５が入力端子に相当し、比較回路が比較手段に相当している。また、デジタル値取得用タイマ，Ｓ２８０およびデジタル値取得用割込処理が計時手段に相当し、Ｓ２８０がデジタル値取得手段に相当し、第１入出力ポート１３がパルス出力ポートに相当し、デジタル値取得用タイマおよびデジタル値取得用割込処理が割込処理実行手段に相当している。
【００８７】
なお、本実施例のガス検出装置１においては、信号変換回路２１を構成するコンデンサ２５を、個体差によるセンサ素子２３の製造誤差に応じた静電容量のコンデンサで構成することで、センサ素子２３の製造誤差による影響を抑えて過渡応答信号Ｓｇを生成することができる。
【００８８】
また、過渡応答信号Ｓｇに対するセンサ素子２３の製造誤差の影響を抑えるには、コンデンサの静電容量を調整する方法の他に、パルス信号Ｓｐの出力周期やＤＵＴＹ比を調整する方法を用いても良い。
ここで、本実施例のガス検出装置を用いて、センサ素子２３のセンサ抵抗値と、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉとの関係を測定した測定結果を図６に示す。なお、図６では、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉをデジタル値（ＬＳＢ）として表す。
【００８９】
図６に示すように、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉ（デジタル値（ＬＳＢ））は、センサ抵抗値の変動に対してリニア特性を示すことから、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉを取得することで、容易にセンサ抵抗値を算出することができる。このため、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉに基づきデジタル値Ｄｓｅｎを算出するＳ２８０での処理内容を簡略化することができ、本実施例のガス検出装置１は、マイコン１１での処理負荷を軽減することができる。
【００９０】
次に、本実施例のガス検出装置および従来のガス検出装置を用いて同一の特定ガスを検出する比較測定の測定結果を、図７に示す。特定ガスとしては、ＣＯを用いて測定を実施した。
なお、図７では、特定ガスの濃度変化を示す波形（ＣＯ）と、本実施例のガス検出装置（本発明装置）におけるハイ時間カウント変数Ｔｈｉおよび検出結果信号を示すと共に、従来のガス検出装置（従来装置）による検出結果信号と、センサ素子の抵抗値を直接測定した直接測定抵抗値とをそれぞれ示す。
【００９１】
図７に示すように、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉと直接測定抵抗値とが、略同等の波形を示すことが判り、また、本発明装置の検出結果信号と、従来装置の検出結果信号とが、略同等の波形を示すことが判る。
この結果から、Ａ／Ｄ変換器を用いることなく構成された本発明のガス検出装置が、センサ素子の抵抗値を適切に検出できると共に、特定ガス（ＣＯ）を適切に検出できることが判る。
【００９２】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、内部にＭＯＳ−ＦＥＴを備えるマイクロコンピュータを用いてガス検出装置を構成する場合には、信号変換回路を、ＭＯＳ−ＦＥＴの寄生ダイオードを用いて信号変換回路の内部における通電経路を切り換えるよう構成することができる。具体的には、上述のマイクロコンピュータ１１が、図８に示すように、ＭＯＳ−ＦＥＴからなる第１内部トランジスタ４５および第２内部トランジスタ４６を有する場合には、第２内部トランジスタ４６の寄生ダイオード４８を用いて、内部の通電経路を切り換える構成の第２信号変換回路５１を用いることができる。
【００９３】
なお、寄生ダイオード４８は、特許請求の範囲に記載の内部ダイオードに相当するものである。
第２信号変換回路５１は、上述の信号変換回路２１からダイオード２７を削除すると共に、コンデンサ２５と回路出力端子２９との間に電流制限用抵抗５７を備えて構成されている。
【００９４】
この第２信号変換回路５１では、回路入力端子２８にハイレベルのパルス信号Ｓｐが入力されると、回路入力端子２８からコンデンサ２５、センサ素子２３、グランドの順に電流が流れる通電経路が形成される。これに対して、回路入力端子２８にローレベルのパルス信号Ｓｐが入力されると、コンデンサ２５の放電により発生する電流が、グランドから寄生ダイオード４８、回路出力端子２９、電流制限用抵抗５７、コンデンサ２５、回路入力端子２８の順に流れて、パルス信号Ｓｐのハイレベル時とは異なる通電経路が形成される。
【００９５】
なお、電流制限用抵抗５７は、マイコン１１（寄生ダイオード４８）に過電流が流れるのを防止するために備えられており、過電流によりマイコン１１（寄生ダイオード４８）が破損するのを防止している。電流制限用抵抗５７は、特許請求の範囲に記載の電流制限用抵抗に相当する。
【００９６】
また、電流制限用抵抗５７は、センサ素子２３の電気抵抗値よりも抵抗値が小さい抵抗素子で構成されており、パルス信号Ｓｐがハイレベルになるときよりもローレベルになる時の方が、通電経路の電気抵抗値が小さくなる。このため、第２信号変換回路５１は、信号変換回路２１と同様に、コンデンサ２５の充電時間よりも放電時間の方が短くなり、センサ素子２３の電気抵抗値が検出できない期間であるコンデンサ２５の放電時期（パルス信号Ｓｐのローレベル時期）を短縮できる。この結果、センサ素子２３の電気抵抗値を検出可能な期間が長くなり、センサ素子２３の電気抵抗値を検出するための処理を、効率よく実行することができる。
【００９７】
次に、上述の実施例では、信号変換回路として、微分回路からなる信号変換回路２１について説明したが、図９および図１０に示すような積分回路からなる信号変換回路を用いてガス検出装置を構成しても良い。
図９に示す第３信号変換回路６１は、回路入力端子２８と回路出力端子２９との間に接続されるセンサ素子２３と、回路出力端子２９とグランドとの間に接続されるコンデンサ６５とを備えて構成されている。第３信号変換回路６１は、回路入力端子２８に入力されるパルス信号がハイレベルになると、時間経過に伴い電圧値が上昇する過渡応答信号を回路出力端子２９から出力する。この過渡応答信号の時定数は、特定ガスの濃度変化に応じて変化するセンサ素子２３の電気抵抗値に伴って変化することから、マイクロコンピュータが過渡応答信号の時定数を検出することで、特定ガス濃度を検出することができる。
【００９８】
図１０に示す第４信号変換回路７１は、第３信号変換回路６１に対して、第１整流ダイオード７７、第２整流ダイオード７８、電流調整用抵抗７９を追加接続して構成されている。第１整流ダイオード７７は、アノードが回路入力端子２８に接続され、カソードがセンサ素子２３に接続されており、第２整流ダイオード７８は、カソードが回路入力端子２８に接続され、アノードが電流調整用抵抗７９を介して回路出力端子２９に接続されている。
【００９９】
第４信号変換回路７１は、回路入力端子２８にハイレベルのパルス信号Ｓｐが入力されると、第１整流ダイオード７７、センサ素子２３、コンデンサ６５、グランドの順に電流が流れる通電経路が形成される。また、回路入力端子２８にローレベルのパルス信号Ｓｐが入力されると、グランド、コンデンサ６５、電流調整用抵抗７９、第２整流ダイオード７８、回路入力端子２８の順に電流が流れる通電経路が形成される。
【０１００】
この第４信号変換回路７１の内部における通電経路は、パルス信号Ｓｐがハイレベルになるときとローレベルになる時とでそれぞれ異なっており、パルス信号Ｓｐがハイレベルになるときよりもローレベルになる時の方が、通電経路の電気抵抗値が小さくなる。このため、コンデンサ６５の充電時間よりも放電時間の方が短くなり、センサ素子２３の電気抵抗値が検出できない期間であるコンデンサ６５の放電時期（パルス信号Ｓｐのローレベル時期）を短縮できる。この結果、センサ素子２３の電気抵抗値を検出可能な期間が長くなり、センサ素子２３の電気抵抗値を検出するための処理を、効率よく実行することができる。
【０１０１】
また、上記実施例のガス検出装置１は、過渡応答信号Ｓｇが判定用しきい値電圧Ｖｔを上回る時間（ハイ時間カウント変数Ｔｈｉ）を検出するよう構成されているが、過渡応答信号Ｓｇが判定用しきい値電圧Ｖｔを下回るロー時間カウント変数Ｔｌｏを検出し、ロー時間カウント変数Ｔｌｏに基づいて、センサ素子の電気抵抗値を示すデジタル値Ｄｓｅｎを取得するよう構成してもよい。つまり、ロー時間カウント変数Ｔｌｏは、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉと同様に、センサ素子の電気抵抗値に応じて変化する変数であることから、センサ素子の電気抵抗値を示すデジタル値Ｄｓｅｎを取得するために用いることができる。
【０１０２】
さらに、パルス信号Ｓｐの周期時間Ｔａは、固定された固定値に限ることはなく、用途や周囲環境などの条件に応じて適宜変更可能に構成しても良い。これにより、多様な条件下で使用できるガス検出装置を実現することができる。なお、周期時間Ｔａの変更方法の一例としては、特定ガス濃度が０％である時の過渡応答信号が一定値となるように、パルス信号Ｓｐの周期時間Ｔａを変更する方法が挙げられる。
【０１０３】
また、１個のマイクロコンピュータが、複数のセンサ素子の電気抵抗値を検出するように構成しても良く、センサ素子の個数に応じて、入出力ポートや各種内部処理（ガス検出処理、パルス打ち込み用割込処理、デジタル値取得用割込処理など）などを備えてマイクロコンピュータを構成すると良い。
【０１０４】
また、マイクロコンピュータが、ハードウェア的に時間計時を行うキャプチャ回路を備えて構成される場合には、キャプチャ回路を用いて判定結果時間情報を取得しても良い。
キャプチャ回路は、タイマ機能を用いたソフト処理により経過時間を計測する構成ではなく、ハードウエア的に時間計測を行う機能を備える回路であり、予め所定のしきい値を設定することで、入力信号がしきい値を超えるあるいは下回る時間を計時することができる。このキャプチャ回路は、ソフト処理とは独立して単独で時間計時を行うことから、ソフト処理で時間計時を行う場合のように、処理優先順位の待ち時間による時間計時の遅れが生じない。
【０１０５】
このため、キャプチャ回路により判定結果時間情報を取得する構成のガス検出装置は、判定結果時間情報の計時誤差を小さくすることができ、特定ガスの検出精度を向上させることができる。
なお、ソフト処理による判定結果時間情報の取得と、キャプチャ回路による判定結果時間情報の取得とを並行して行うことで、複数のセンサ素子の判定結果時間情報を取得して、複数のセンサ素子によるガス検出を可能にすることもできる。
【０１０６】
また、センサ素子は、特定ガス濃度に応じて電気抵抗値が変化する物に限ることはなく、静電容量などが変化するセンサ素子を用いることもできる。この場合には、上述した信号変換回路のうち、電気抵抗値が変化するセンサ素子に代えて通常の抵抗素子を接続し、コンデンサに相当する部分に静電容量が変化するセンサ素子を接続するとよい。
【０１０７】
さらに、信号変換回路は、電気素子として抵抗素子やコンデンサの他に、コイルを備えて構成してもよい。
また、パルス打ち込み用割込処理のＳ２８０は、上記の処理内容に限定されることはなく、例えば、別途実行されるデジタル値取得用割込処理にてカウントされるハイ時間カウント変数Ｔｈｉを、判定結果時間Ｔｄのデジタル値に変換すると共に、判定結果時間Ｔｄに基づきセンサ素子２３の電気抵抗値のデジタル値Ｄｓｅｎを算出する処理を行うように、Ｓ２８０を構成してもよい。
【０１０８】
具体的には、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉとデジタル値取得用割込処理の実行周期（デジタル値取得用タイマによる割り込み周期）との乗算を行い、乗算結果を判定結果時間Ｔｄのデジタル値として算出する処理を行う。また、デジタル値Ｄｓｅｎの算出には、例えば、図６に示す関係を示すように予め定められた計算式あるいは変換用マップを用いており、判定結果時間Ｔｄに基づき計算式あるいは変換用マップを用いた演算を行うことで、デジタル値Ｄｓｅｎを算出するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス検出装置の概略構成を表す電気回路図である。
【図２】信号変換回路において、回路入力端子にパルス信号が入力された時に回路出力端子から出力される過渡応答信号の波形を示す説明図である。
【図３】マイクロコンピュータにおいて実行されるガス検出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】マイクロコンピュータにおいて実行されるパルス打ち込み用割込処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図５】マイクロコンピュータにおいて実行されるデジタル値取得用割込処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】センサ素子のセンサ抵抗値と、ハイ時間カウント変数Ｔｈｉ（デジタル値）との関係を測定した測定結果である。
【図７】本実施例のガス検出装置および従来のガス検出装置を用いて同一の特定ガスを検出する比較測定の測定結果である。
【図８】内部にＭＯＳ−ＦＥＴを備えるマイクロコンピュータを用いて構成されたガス検出装置の概略構成を示す電気回路図である。
【図９】第３信号変換回路の構成を示す電気回路図である。
【図１０】第４信号変換回路の構成を示す電気回路図である。
【図１１】従来のガス検出装置の概略構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１…ガス検出装置、１１…マイクロコンピュータ（マイコン）、１３…第１入出力ポート、１５…第２入出力ポート、２１…信号変換回路、２３…センサ素子、４６…第２内部トランジスタ、４８…寄生ダイオード、５１…第２信号変換回路、５７…電流制限用抵抗、６１…第３信号変換回路、７１…第４信号変換回路。
【図１】
2004125433.tif 000005
【図２】
2004125433.tif 000006
【図３】
2004125433.tif 000007
【図４】
2004125433.tif 000008
【図５】
2004125433.tif 000009
【図６】
2004125433.tif 000010
【図７】
2004125433.tif 000011
【図８】
2004125433.tif 000012
【図９】
2004125433.tif 000013
【図１０】
2004125433.tif 000014
【図１１】
2004125433.tif 000015