JP2536226Y2 - 湿度センサ - Google Patents
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- JP2536226Y2 JP2536226Y2 JP1991110095U JP11009591U JP2536226Y2 JP 2536226 Y2 JP2536226 Y2 JP 2536226Y2 JP 1991110095 U JP1991110095 U JP 1991110095U JP 11009591 U JP11009591 U JP 11009591U JP 2536226 Y2 JP2536226 Y2 JP 2536226Y2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/048—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance for determining moisture content of the material
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- G01—MEASURING; TESTING
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- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、各種電子機器等の湿度
を検出する湿度センサに関し、更に詳しくは、湿度の変
化に対して指数関数的に大幅にインピ−ダンスを変化さ
せる湿度センサ素子を使用した場合に、直線性の高い出
力電圧を得ると共に、温度影響も低減した湿度センサに
係る。
を検出する湿度センサに関し、更に詳しくは、湿度の変
化に対して指数関数的に大幅にインピ−ダンスを変化さ
せる湿度センサ素子を使用した場合に、直線性の高い出
力電圧を得ると共に、温度影響も低減した湿度センサに
係る。
【０００２】
【従来の技術】各種の電子機器、例えば複写機、プリン
タ等に用いられる湿度センサの内の一つに、湿度の変化
に対してインピ−ダンスが変化するインピ−ダンス変化
型の湿度センサ素子を利用したものが知られている。イ
ンピ−ダンス変化型の湿度センサ素子は、インピーダン
スが相対湿度に対して指数関数的に変化する性質をもっ
ているから、実際の使用に当っては、湿度センサ素子の
非直線性を補正し、湿度ー出力電圧特性を直線化しなけ
ればならない。直線化の手段としては、ログアンプを使
用するのが一般的であるが、最近、ログアンプを使用し
ない安価な直線化技術として、特開平３−１２３８４３
号公報、特開平３−１２５９５２号公報に開示された技
術が知られている。これらの先行技術文献においては、
電圧制御可変インピ−ダンス素子となるトランンジスタ
のベ−ス電圧とエミッタ電流との関係が指数関数特性と
なり、そのインピーダンスが指数関数的に変化すること
に着目し、湿度センサ素子の非直線性をトランジスタの
上記特性により補正するようにしたものである。
タ等に用いられる湿度センサの内の一つに、湿度の変化
に対してインピ−ダンスが変化するインピ−ダンス変化
型の湿度センサ素子を利用したものが知られている。イ
ンピ−ダンス変化型の湿度センサ素子は、インピーダン
スが相対湿度に対して指数関数的に変化する性質をもっ
ているから、実際の使用に当っては、湿度センサ素子の
非直線性を補正し、湿度ー出力電圧特性を直線化しなけ
ればならない。直線化の手段としては、ログアンプを使
用するのが一般的であるが、最近、ログアンプを使用し
ない安価な直線化技術として、特開平３−１２３８４３
号公報、特開平３−１２５９５２号公報に開示された技
術が知られている。これらの先行技術文献においては、
電圧制御可変インピ−ダンス素子となるトランンジスタ
のベ−ス電圧とエミッタ電流との関係が指数関数特性と
なり、そのインピーダンスが指数関数的に変化すること
に着目し、湿度センサ素子の非直線性をトランジスタの
上記特性により補正するようにしたものである。
【０００３】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の湿度センサには、以下のような問題点がある。 （Ａ）湿度ー出力電圧特性に関して、実用上要求される
程度の直線性は得られるが、トランジスタが湿度センサ
素子の非直線非性を完全に補正し得る特性を有すること
は稀であり、多くの場合、直線化できない領域が残るこ
とが分った。一般的にいって、トランジスタの非直線性
が湿度センサ素子の非直線性を補正するのに必要な値よ
りも不足する場合が多い。このため、より高度の直線性
を有する湿度センサを得ることが困難になっていた。 （Ｂ）電圧制御可変インピ−ダンス素子となるトランジ
スタの漏れ電流が大きいため、微分時定数が温度に影響
を受け、出力電圧の温度影響が大きい。
た従来の湿度センサには、以下のような問題点がある。 （Ａ）湿度ー出力電圧特性に関して、実用上要求される
程度の直線性は得られるが、トランジスタが湿度センサ
素子の非直線非性を完全に補正し得る特性を有すること
は稀であり、多くの場合、直線化できない領域が残るこ
とが分った。一般的にいって、トランジスタの非直線性
が湿度センサ素子の非直線性を補正するのに必要な値よ
りも不足する場合が多い。このため、より高度の直線性
を有する湿度センサを得ることが困難になっていた。 （Ｂ）電圧制御可変インピ−ダンス素子となるトランジ
スタの漏れ電流が大きいため、微分時定数が温度に影響
を受け、出力電圧の温度影響が大きい。
【０００４】そこで、本考案の課題は、上述した従来の
問題点を解決し、インピ−ダンス変化型の湿度センサ素
子を使用した場合に、直線性の高い湿度−出力電圧特性
を得ると共に、温度影響を低減し得る湿度センサを提供
することである。
問題点を解決し、インピ−ダンス変化型の湿度センサ素
子を使用した場合に、直線性の高い湿度−出力電圧特性
を得ると共に、温度影響を低減し得る湿度センサを提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本考案は、湿度センサ素子と、インピ−ダンス−周
波数変換回路と、時定数制御微分回路と、波形整形回路
と、積分回路とを有する湿度センサであって、前記湿度
センサ素子は、インピ−ダンスが相対湿度に対して指数
関数的に変化するものであり、前記インピ−ダンス−周
波数変換回路は、前記湿度センサ素子のインピ−ダンス
に対応した周波数のパルス信号を発生させるものであ
り、前記時定数制御微分回路は、コンデンサと、電圧制
御可変インピ−ダンス素子と、非直線性インピ−ダンス
素子とを含み、前記パルス信号が入力されその微分信号
を出力するものであり、前記電圧制御可変インピ−ダン
ス素子は、主電極と制御電極とを有する三端子素子でな
り、インピ−ダンスが前記制御電極に印加される電圧に
より指数関数的に変化するものでなり、前記非直線性イ
ンピ−ダンス素子は、インピーダンスが印加電圧により
指数関数的に変化するものでなり、前記時定数制御微分
回路は、前記コンデンサと前記非直線性インピ−ダンス
素子とが前記主電極のそれぞれに直列に接続され、直列
接続された前記電圧制御可変インピ−ダンス素子と前記
非直線性インピ−ダンス素子との両端から前記パルス信
号を微分した微分信号を出力するものであり、前記波形
整形回路は、前記微分信号が入力され、所定電圧で前記
微分信号を二値化したパルス信号列を出力するものであ
り、前記積分回路は、前記パルス信号列が入力され、入
力された前記パルス信号列を積分し、積分して得られた
制御電圧を前記電圧制御可変インピ−ダンス素子の前記
制御電極に供給することを特徴とする。
め、本考案は、湿度センサ素子と、インピ−ダンス−周
波数変換回路と、時定数制御微分回路と、波形整形回路
と、積分回路とを有する湿度センサであって、前記湿度
センサ素子は、インピ−ダンスが相対湿度に対して指数
関数的に変化するものであり、前記インピ−ダンス−周
波数変換回路は、前記湿度センサ素子のインピ−ダンス
に対応した周波数のパルス信号を発生させるものであ
り、前記時定数制御微分回路は、コンデンサと、電圧制
御可変インピ−ダンス素子と、非直線性インピ−ダンス
素子とを含み、前記パルス信号が入力されその微分信号
を出力するものであり、前記電圧制御可変インピ−ダン
ス素子は、主電極と制御電極とを有する三端子素子でな
り、インピ−ダンスが前記制御電極に印加される電圧に
より指数関数的に変化するものでなり、前記非直線性イ
ンピ−ダンス素子は、インピーダンスが印加電圧により
指数関数的に変化するものでなり、前記時定数制御微分
回路は、前記コンデンサと前記非直線性インピ−ダンス
素子とが前記主電極のそれぞれに直列に接続され、直列
接続された前記電圧制御可変インピ−ダンス素子と前記
非直線性インピ−ダンス素子との両端から前記パルス信
号を微分した微分信号を出力するものであり、前記波形
整形回路は、前記微分信号が入力され、所定電圧で前記
微分信号を二値化したパルス信号列を出力するものであ
り、前記積分回路は、前記パルス信号列が入力され、入
力された前記パルス信号列を積分し、積分して得られた
制御電圧を前記電圧制御可変インピ−ダンス素子の前記
制御電極に供給することを特徴とする。
【０００６】
【作用】湿度センサ素子は、インピ−ダンスが相対湿度
に対して指数関数的に変化し、インピ−ダンス−周波数
変換回路は、湿度センサ素子のインピ−ダンスに対応し
た周波数のパルス信号を発生させるから、インピ−ダン
ス−周波数変換回路から周波数が相対湿度に対して指数
関数的に変化するパルス信号が得られる。
に対して指数関数的に変化し、インピ−ダンス−周波数
変換回路は、湿度センサ素子のインピ−ダンスに対応し
た周波数のパルス信号を発生させるから、インピ−ダン
ス−周波数変換回路から周波数が相対湿度に対して指数
関数的に変化するパルス信号が得られる。
【０００７】電圧制御可変インピ−ダンス素子は、主電
極と制御電極とを有する三端子素子でなり、インピ−ダ
ンスが制御電極に印加される電圧により指数関数的に変
化し、非直線性インピ−ダンス素子は、インピ−ダンス
が印加電圧により指数関数的に変化し、時定数制御微分
回路は、パルス信号が入力され、コンデンサと非直線性
インピ−ダンス素子とが主電極のそれぞれに直列に接続
され、直列接続された電圧制御可変インピ−ダンス素子
と前記非直線性インピ−ダンス素子との両端からパルス
信号を微分した微分信号を出力するから、電圧制御可変
インピ−ダンス素子及び非直線性インピ−ダンス素子の
インピ−ダンス変化に追従し、時定数が指数関数的に変
化する微分信号が得られる。このため、非直線性インピ
−ダンス素子は、従来の電圧制御可変インピ−ダンス素
子が湿度センサ素子の非直線性を補正するにあたり、不
足していた非直線性を補う作用をする。
極と制御電極とを有する三端子素子でなり、インピ−ダ
ンスが制御電極に印加される電圧により指数関数的に変
化し、非直線性インピ−ダンス素子は、インピ−ダンス
が印加電圧により指数関数的に変化し、時定数制御微分
回路は、パルス信号が入力され、コンデンサと非直線性
インピ−ダンス素子とが主電極のそれぞれに直列に接続
され、直列接続された電圧制御可変インピ−ダンス素子
と前記非直線性インピ−ダンス素子との両端からパルス
信号を微分した微分信号を出力するから、電圧制御可変
インピ−ダンス素子及び非直線性インピ−ダンス素子の
インピ−ダンス変化に追従し、時定数が指数関数的に変
化する微分信号が得られる。このため、非直線性インピ
−ダンス素子は、従来の電圧制御可変インピ−ダンス素
子が湿度センサ素子の非直線性を補正するにあたり、不
足していた非直線性を補う作用をする。
【０００８】波形整形回路は、時定数が指数関数的に変
化する微分信号が入力され、所定電圧で微分信号を二値
化したパルス信号列を出力するようになっているから、
波形整形回路から、パルス信号の信号幅を周波数に対し
て対数的に圧縮した信号幅を有するパルス信号列が得ら
れる。
化する微分信号が入力され、所定電圧で微分信号を二値
化したパルス信号列を出力するようになっているから、
波形整形回路から、パルス信号の信号幅を周波数に対し
て対数的に圧縮した信号幅を有するパルス信号列が得ら
れる。
【０００９】積分回路は、入力されたパルス信号列を積
分し、積分して得られた制御電圧を電圧可変インピ−ダ
ンス素子の制御端子に供給するようになっているから、
時定数制御微分回路に負帰還をかける。
分し、積分して得られた制御電圧を電圧可変インピ−ダ
ンス素子の制御端子に供給するようになっているから、
時定数制御微分回路に負帰還をかける。
【００１０】これにより、パルス信号列を積分回路等で
処理すると直線化された湿度−出力電圧特性が得られ
る。しかも、非直線性インピ−ダンス素子が電圧制御可
変インピ−ダンス素子の補完的的役割を果たすので、従
来よりも直線性の高い湿度−出力電圧特性が得られる。
処理すると直線化された湿度−出力電圧特性が得られ
る。しかも、非直線性インピ−ダンス素子が電圧制御可
変インピ−ダンス素子の補完的的役割を果たすので、従
来よりも直線性の高い湿度−出力電圧特性が得られる。
【００１１】非直線性インピ−ダンス素子を電圧制御可
変インピ−ダンス素子に直列に接続したので、合成イン
ピ−ダンスが大きくなり、電圧制御可変インピ−ダンス
素子の温度による漏れ電流を抑制し、出力電圧の温度影
響を低減する。
変インピ−ダンス素子に直列に接続したので、合成イン
ピ−ダンスが大きくなり、電圧制御可変インピ−ダンス
素子の温度による漏れ電流を抑制し、出力電圧の温度影
響を低減する。
【００１２】
【実施例】図１は本考案に係る湿度センサの構成を示す
ブロック図である。図において、１は湿度センサ素子、
２はインピ−ダンス−周波数変換回路（以下「ｚ−ｆ変
換回路」と称する。）、３は時定数制御微分回路、４は
波形整形回路、５は積分回路である。
ブロック図である。図において、１は湿度センサ素子、
２はインピ−ダンス−周波数変換回路（以下「ｚ−ｆ変
換回路」と称する。）、３は時定数制御微分回路、４は
波形整形回路、５は積分回路である。
【００１３】湿度センサ素子１は、インピ−ダンスＺs
が相対湿度に対して指数関数的に変化する。本実施例の
湿度センサ素子１は、高分子材料でなり、高湿度ではイ
ンピ−ダンスが低く、低湿度ではインピ−ダンスが高く
なる。具体的には、インピ−ダンスが１０4 〔Ω〕〜１
０7 〔Ω〕の範囲で変化する。
が相対湿度に対して指数関数的に変化する。本実施例の
湿度センサ素子１は、高分子材料でなり、高湿度ではイ
ンピ−ダンスが低く、低湿度ではインピ−ダンスが高く
なる。具体的には、インピ−ダンスが１０4 〔Ω〕〜１
０7 〔Ω〕の範囲で変化する。
【００１４】ｚ−ｆ変換回路２は、湿度センサ素子１の
インピ−ダンスＺs に対応した周波数のパルス信号Ｓ１
を発生させる。インピ−ダンスＺs が低いときは周波数
が高くなり、インピ−ダンスＺs が高いときは周波数が
低くなる。
インピ−ダンスＺs に対応した周波数のパルス信号Ｓ１
を発生させる。インピ−ダンスＺs が低いときは周波数
が高くなり、インピ−ダンスＺs が高いときは周波数が
低くなる。
【００１５】時定数制御微分回路３は、コンデンサ３１
と、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２と、非直線性
インピ−ダンス素子３３とを含んでいる。電圧制御可変
インピ−ダンス素子３２は、主電極３２１、３２２と制
御電極３２３とを有する三端子素子でなり、インピ−ダ
ンスＺt が制御電極３２３に印加される制御電圧Ｖcに
より指数関数的に変化する。非直線性インピ−ダンス素
子３３は、インピ−ダンスＺd が印加電圧により指数関
数的に変化する。コンデンサ３１と非直線性インピ−ダ
ンス素子３３とが主電極３２１、３２２のそれぞれに直
列に接続され、直列接続された電圧制御可変インピ−ダ
ンス素子３２と非直線性インピ−ダンス素子３３との両
端から入力されたパルス信号Ｓ１を微分した微分信号Ｓ
２を出力する。
と、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２と、非直線性
インピ−ダンス素子３３とを含んでいる。電圧制御可変
インピ−ダンス素子３２は、主電極３２１、３２２と制
御電極３２３とを有する三端子素子でなり、インピ−ダ
ンスＺt が制御電極３２３に印加される制御電圧Ｖcに
より指数関数的に変化する。非直線性インピ−ダンス素
子３３は、インピ−ダンスＺd が印加電圧により指数関
数的に変化する。コンデンサ３１と非直線性インピ−ダ
ンス素子３３とが主電極３２１、３２２のそれぞれに直
列に接続され、直列接続された電圧制御可変インピ−ダ
ンス素子３２と非直線性インピ−ダンス素子３３との両
端から入力されたパルス信号Ｓ１を微分した微分信号Ｓ
２を出力する。
【００１６】波形整形回路４は、微分信号Ｓ２が入力さ
れ、所定電圧で微分信号Ｓ２を二値化したパルス信号列
Ｓ３を出力する。
れ、所定電圧で微分信号Ｓ２を二値化したパルス信号列
Ｓ３を出力する。
【００１７】積分回路５は、入力されたパルス信号列Ｓ
３を積分し、積分して得た制御電圧Ｖc を電圧制御可変
インピ−ダンス素子３２の制御電極３２３に供給する。
具体的には、抵抗５１とコンデンサ５２とで構成し、コ
ンデンサ５２の端子電圧を制御電圧Ｖc としている。
３を積分し、積分して得た制御電圧Ｖc を電圧制御可変
インピ−ダンス素子３２の制御電極３２３に供給する。
具体的には、抵抗５１とコンデンサ５２とで構成し、コ
ンデンサ５２の端子電圧を制御電圧Ｖc としている。
【００１８】上述したように、湿度センサ素子１は、イ
ンピ−ダンスＺs が相対湿度に対して指数関数的に変化
し、ｚ−ｆ変換回路２は、湿度センサ素子１のインピ−
ダンスＺs に対応した周波数のパルス信号Ｓ１を発生さ
せるから、ｚ−ｆ変換回路２から周波数が相対湿度に対
して指数関数的に変化するパルス信号Ｓ１が得られる。
ンピ−ダンスＺs が相対湿度に対して指数関数的に変化
し、ｚ−ｆ変換回路２は、湿度センサ素子１のインピ−
ダンスＺs に対応した周波数のパルス信号Ｓ１を発生さ
せるから、ｚ−ｆ変換回路２から周波数が相対湿度に対
して指数関数的に変化するパルス信号Ｓ１が得られる。
【００１９】電圧制御可変インピ−ダンス素子３２は、
インピ−ダンスＺt が制御電極３２３に印加される制御
電圧Ｖc により指数関数的に変化し、非直線性インピ−
ダンス素子３３は、インピ−ダンスＺd が印加電圧によ
り指数関数的に変化し、時定数制御微分回路３は、パル
ス信号Ｓ１が入力され、コンデンサ３１と非直線性イン
ピ−ダンス素子３３とが主電極３２１、３２２のそれぞ
れに直列に接続され、直列接続された電圧制御可変イン
ピ−ダンス素子３２と非直線性インピ−ダンス素子３３
との両端からパルス信号Ｓ１を微分した微分信号Ｓ２を
出力するから、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２及
び非直線性インピ−ダンス素子３３のインピ−ダンス変
化に追従し、時定数が指数関数的に変化する微分信号Ｓ
２が得られる。このため、非直線性インピ−ダンス素子
３３は、従来の電圧制御可変インピ−ダンス素子３２が
湿度センサ素子１の非直線性を補正するにあたり、不足
していた非直線性を補う作用をする。
インピ−ダンスＺt が制御電極３２３に印加される制御
電圧Ｖc により指数関数的に変化し、非直線性インピ−
ダンス素子３３は、インピ−ダンスＺd が印加電圧によ
り指数関数的に変化し、時定数制御微分回路３は、パル
ス信号Ｓ１が入力され、コンデンサ３１と非直線性イン
ピ−ダンス素子３３とが主電極３２１、３２２のそれぞ
れに直列に接続され、直列接続された電圧制御可変イン
ピ−ダンス素子３２と非直線性インピ−ダンス素子３３
との両端からパルス信号Ｓ１を微分した微分信号Ｓ２を
出力するから、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２及
び非直線性インピ−ダンス素子３３のインピ−ダンス変
化に追従し、時定数が指数関数的に変化する微分信号Ｓ
２が得られる。このため、非直線性インピ−ダンス素子
３３は、従来の電圧制御可変インピ−ダンス素子３２が
湿度センサ素子１の非直線性を補正するにあたり、不足
していた非直線性を補う作用をする。
【００２０】波形整形回路４は、時定数が指数関数的に
変化する微分信号Ｓ２が入力され、所定電圧で微分信号
Ｓ２を二値化したパルス信号列Ｓ３を出力するようにな
っているから、波形整形回路４から、パルス信号Ｓ１の
信号幅を周波数に対して対数的に圧縮した信号幅を有す
るパルス信号列Ｓ３が得られる。
変化する微分信号Ｓ２が入力され、所定電圧で微分信号
Ｓ２を二値化したパルス信号列Ｓ３を出力するようにな
っているから、波形整形回路４から、パルス信号Ｓ１の
信号幅を周波数に対して対数的に圧縮した信号幅を有す
るパルス信号列Ｓ３が得られる。
【００２１】積分回路５は、入力されたパルス信号列Ｓ
３を積分して制御電圧Ｖc を得て、制御電圧Ｖc を電圧
制御可変インピ−ダンス素子３２の制御端子３３３に供
給するようになっているから、時定数制御微分回路３に
負帰還をかける。
３を積分して制御電圧Ｖc を得て、制御電圧Ｖc を電圧
制御可変インピ−ダンス素子３２の制御端子３３３に供
給するようになっているから、時定数制御微分回路３に
負帰還をかける。
【００２２】これにより、パルス信号列Ｓ３を積分回路
等で処理すると直線化された湿度−出力電圧特性が得ら
れる。しかも、非直線性インピ−ダンス素子３３が電圧
制御可変インピ−ダンス素子３２の補完的的役割を果た
すので、従来よりも直線性の高い湿度−出力電圧特性が
得られる。
等で処理すると直線化された湿度−出力電圧特性が得ら
れる。しかも、非直線性インピ−ダンス素子３３が電圧
制御可変インピ−ダンス素子３２の補完的的役割を果た
すので、従来よりも直線性の高い湿度−出力電圧特性が
得られる。
【００２３】非直線性インピ−ダンス素子３３を電圧制
御可変インピ−ダンス素子３２に直列接続したので、合
成インピ−ダンスが大きくなり、電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２の温度による漏れ電流を抑制し、湿度−
出力電圧特性に対する温度影響を低減する。
御可変インピ−ダンス素子３２に直列接続したので、合
成インピ−ダンスが大きくなり、電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２の温度による漏れ電流を抑制し、湿度−
出力電圧特性に対する温度影響を低減する。
【００２４】更に実施例では、電圧制御可変インピ−ダ
ンス素子３２がトランジスタ３２０でなり、非直線性イ
ンピ−ダンス素子３３がダイオ−ド３３１でなる。トラ
ンジスタ３２０は、コレクタが主電極３２１、エミッタ
が主電極３２２、ベ−スが制御電極３２３となる。ダイ
オ−ド３３１のアノ−ドがトランジスタ３２０のエミッ
タ側に接続され、コンデンサ３１がトランジスタ３２０
のコレクタ側に接続されている。制御電圧Ｖc は、トラ
ンジスタ３２０のベ−スに供給される。ダイオ−ド３３
１として、シリコンダイオ−ド、ショットキ−バリア・
ダイオ−ド等が使用可能である。
ンス素子３２がトランジスタ３２０でなり、非直線性イ
ンピ−ダンス素子３３がダイオ−ド３３１でなる。トラ
ンジスタ３２０は、コレクタが主電極３２１、エミッタ
が主電極３２２、ベ−スが制御電極３２３となる。ダイ
オ−ド３３１のアノ−ドがトランジスタ３２０のエミッ
タ側に接続され、コンデンサ３１がトランジスタ３２０
のコレクタ側に接続されている。制御電圧Ｖc は、トラ
ンジスタ３２０のベ−スに供給される。ダイオ−ド３３
１として、シリコンダイオ−ド、ショットキ−バリア・
ダイオ−ド等が使用可能である。
【００２５】トランジスタ３２０のベ−ス電圧とエミッ
タ電流との関係が指数関数特性となるので、ベ−スに供
給される制御電圧Ｖc に従いトランジスタ３２０の動作
状態のインピ−ダンスＺt も指数関数的に変化する。ダ
イオ−ド３３１は順電圧と順電流との関係が指数関数特
性となるので、ダイオ−ド３３１の動作状態のインピ−
ダンスＺd も指数関数的に変化する。これにより、時定
数制御微分回路３は時定数が指数関数的に変化する微分
信号Ｓ２を出力する。
タ電流との関係が指数関数特性となるので、ベ−スに供
給される制御電圧Ｖc に従いトランジスタ３２０の動作
状態のインピ−ダンスＺt も指数関数的に変化する。ダ
イオ−ド３３１は順電圧と順電流との関係が指数関数特
性となるので、ダイオ−ド３３１の動作状態のインピ−
ダンスＺd も指数関数的に変化する。これにより、時定
数制御微分回路３は時定数が指数関数的に変化する微分
信号Ｓ２を出力する。
【００２６】図２は本考案に係る湿度センサの別の実施
例の構成を示すブロック図である。図において、図１と
同一参照符号は同一性ある構成部分を示す。本実施例で
は、時定数制御微分回路３にインピ−ダンス調整回路３
４を設けてある。インピ−ダンス調整回路３４は、非直
線性インピ−ダンス素子３３に並列に接続され、非直線
性インピ−ダンス素子３３との合成インピ−ダンスを変
化させる。これにより、非直線性インピ−ダンス素子３
３によるインピ−ダンスの補正量が多すぎた場合に、イ
ンピ−ダンス調整回路３４が合成インピ−ダンスを小さ
くさせるので適切な補正が可能となる。インピ−ダンス
調整回路３４として、コンデンサが最適である。その
他、抵抗、ダイオ−ド単体で構成し、またはこれらとコ
ンデンサとを組合せて構成することも可能である。
例の構成を示すブロック図である。図において、図１と
同一参照符号は同一性ある構成部分を示す。本実施例で
は、時定数制御微分回路３にインピ−ダンス調整回路３
４を設けてある。インピ−ダンス調整回路３４は、非直
線性インピ−ダンス素子３３に並列に接続され、非直線
性インピ−ダンス素子３３との合成インピ−ダンスを変
化させる。これにより、非直線性インピ−ダンス素子３
３によるインピ−ダンスの補正量が多すぎた場合に、イ
ンピ−ダンス調整回路３４が合成インピ−ダンスを小さ
くさせるので適切な補正が可能となる。インピ−ダンス
調整回路３４として、コンデンサが最適である。その
他、抵抗、ダイオ−ド単体で構成し、またはこれらとコ
ンデンサとを組合せて構成することも可能である。
【００２７】更に、本実施例では、パルス信号列Ｓ３を
積分して出力電圧を得る出力回路６を有している。出力
回路６は抵抗６１とコンデンサ６２とを有し積分回路を
構成してある。積分回路５と出力回路６とを分離したの
は、積分回路５が出力回路６に接続される回路の影響を
受けないようにし、時定数を互いに最適なものとするた
めである。従って、積分回路５と出力回路６とを共通化
することも可能である。
積分して出力電圧を得る出力回路６を有している。出力
回路６は抵抗６１とコンデンサ６２とを有し積分回路を
構成してある。積分回路５と出力回路６とを分離したの
は、積分回路５が出力回路６に接続される回路の影響を
受けないようにし、時定数を互いに最適なものとするた
めである。従って、積分回路５と出力回路６とを共通化
することも可能である。
【００２８】図３は本考案に係る湿度センサの具体的な
回路図である。図において、図１、図２と同一参照符号
は同一性ある構成部分を示している。
回路図である。図において、図１、図２と同一参照符号
は同一性ある構成部分を示している。
【００２９】ｚ−ｆ変換回路２は、シュミットトリガ２
１、バッファ２２、抵抗２３、サ−ミスタ２４、コンデ
ンサ２５、コンデンサ２６を有している。湿度センサ素
子１と、サ−ミスタ２４と、コンデンサ２５とが直列に
接続され、湿度センサ素子１の一端がシュミットトリガ
２１の入力端子に接続され、コンデンサ２５の一端がバ
ッファ２２の出力端子に接続されている。シュミットト
リガ２１、バッファ２２はＣＭＯＳ、ＴＴＬ等のＩＣが
用いられる。サ−ミスタ２４は湿度センサ素子１のイン
ピ−ダンスＺs の温度補償をするために設けてある。コ
ンデンサ２５は直流カットのために設けてある。バッフ
ァ２２はシュミットトリガ２１の出力インピ−ダンスを
下げると共に、波形整形をするために設けてある。抵抗
２３は一端がシュミットトリガ２１の入力端子に接続さ
れ、他端がバッファ２２の出力端子に接続されている。
コンデンサ２６の一端がシュミットトリガ２１の入力端
子に接続されている。これにより、ｚ−ｆ変換回路２
は、湿度センサ素子１、抵抗２３、サ−ミスタ２４及び
コンデンサ２５のインピ−ダンスと、コンデンサ２６の
インピ−ダンスとの関係により発振し、湿度センサ素子
１のインピ−ダンス変化に従った周波数のパルス信号Ｓ
１を出力する。
１、バッファ２２、抵抗２３、サ−ミスタ２４、コンデ
ンサ２５、コンデンサ２６を有している。湿度センサ素
子１と、サ−ミスタ２４と、コンデンサ２５とが直列に
接続され、湿度センサ素子１の一端がシュミットトリガ
２１の入力端子に接続され、コンデンサ２５の一端がバ
ッファ２２の出力端子に接続されている。シュミットト
リガ２１、バッファ２２はＣＭＯＳ、ＴＴＬ等のＩＣが
用いられる。サ−ミスタ２４は湿度センサ素子１のイン
ピ−ダンスＺs の温度補償をするために設けてある。コ
ンデンサ２５は直流カットのために設けてある。バッフ
ァ２２はシュミットトリガ２１の出力インピ−ダンスを
下げると共に、波形整形をするために設けてある。抵抗
２３は一端がシュミットトリガ２１の入力端子に接続さ
れ、他端がバッファ２２の出力端子に接続されている。
コンデンサ２６の一端がシュミットトリガ２１の入力端
子に接続されている。これにより、ｚ−ｆ変換回路２
は、湿度センサ素子１、抵抗２３、サ−ミスタ２４及び
コンデンサ２５のインピ−ダンスと、コンデンサ２６の
インピ−ダンスとの関係により発振し、湿度センサ素子
１のインピ−ダンス変化に従った周波数のパルス信号Ｓ
１を出力する。
【００３０】波形整形回路４は、バッファ４１により構
成されている。バッファ４１は、ＣＭＯＳ、ＴＴＬ等の
ＩＣが用いられ、スレショルドレベルを所定の電圧とし
て微分信号Ｓ２を二値化し、パルス信号列Ｓ３を出力す
る。
成されている。バッファ４１は、ＣＭＯＳ、ＴＴＬ等の
ＩＣが用いられ、スレショルドレベルを所定の電圧とし
て微分信号Ｓ２を二値化し、パルス信号列Ｓ３を出力す
る。
【００３１】出力回路６は、抵抗６３、サ−ミスタ６４
を有している。抵抗６３、サ−ミスタ６４は、出力電圧
の温度補償をしている。
を有している。抵抗６３、サ−ミスタ６４は、出力電圧
の温度補償をしている。
【００３２】図４は本考案に係る湿度センサの湿度−出
力電圧特性図、図５は従来の湿度センサの湿度−出力電
圧特性図である。本考案に係る湿度センサは、非直線性
インピ−ダンス素子３３としてダイオ−ド３３１、イン
ピ−ダンス調整回路３４としてコンデンサ３４１を用い
ている。
力電圧特性図、図５は従来の湿度センサの湿度−出力電
圧特性図である。本考案に係る湿度センサは、非直線性
インピ−ダンス素子３３としてダイオ−ド３３１、イン
ピ−ダンス調整回路３４としてコンデンサ３４１を用い
ている。
【００３３】図５に示すように、従来の湿度センサは、
湿度が４０〜７０％の範囲で電圧制御可変インピ−ダン
ス素子３２の補正量が不足していたため、湿度−出力電
圧特性が低下していた。本考案に係る湿度センサは、非
直線性インピ−ダンス素子３３が電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２の補正量の不足を補っているので、図４
に示すように、湿度が４０〜７０％の範囲で出力電圧が
上昇し、高度に直線化された湿度−出力電圧特性が得ら
れる。
湿度が４０〜７０％の範囲で電圧制御可変インピ−ダン
ス素子３２の補正量が不足していたため、湿度−出力電
圧特性が低下していた。本考案に係る湿度センサは、非
直線性インピ−ダンス素子３３が電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２の補正量の不足を補っているので、図４
に示すように、湿度が４０〜７０％の範囲で出力電圧が
上昇し、高度に直線化された湿度−出力電圧特性が得ら
れる。
【００３４】図６は本考案に係る湿度センサの温度−出
力電圧特性図、図７は従来の湿度センサの温度−出力電
圧特性図である。
力電圧特性図、図７は従来の湿度センサの温度−出力電
圧特性図である。
【００３５】図７に示すように、従来の湿度センサは、
高湿度側で出力電圧の低下が著しくなっている。本考案
に係る湿度センサは、ダイオ−ド３３１をトランジスタ
３２０に直列に接続し、両者の合成インピ−ダンスを増
加させてあるので、トランジスタ３２０の漏れ電流を抑
制し、出力電圧の低下を防止し、図６に示すように、ほ
ぼ直線となる温度−出力電圧特性が得られる。
高湿度側で出力電圧の低下が著しくなっている。本考案
に係る湿度センサは、ダイオ−ド３３１をトランジスタ
３２０に直列に接続し、両者の合成インピ−ダンスを増
加させてあるので、トランジスタ３２０の漏れ電流を抑
制し、出力電圧の低下を防止し、図６に示すように、ほ
ぼ直線となる温度−出力電圧特性が得られる。
【００３６】
【考案の効果】以上述べたように、本考案によれば、以
下のような効果が得られる。 （ａ）電圧制御可変インピ−ダンス素子は、主電極と制
御電極とを有する三端子素子でなり、インピ−ダンスが
制御電極に印加される電圧により指数関数的に変化し、
非直線性インピ−ダンス素子は、インピ−ダンスが印加
電圧により指数関数的に変化し、時定数制御微分回路
は、パルス信号が入力され、コンデンサと非直線性イン
ピ−ダンス素子とが主電極のそれぞれに直列に接続さ
れ、直列接続された電圧制御可変インピ−ダンス素子と
前記非直線性インピ−ダンス素子との両端からパルス信
号を微分した微分信号を出力するから、非直線性インピ
−ダンス素子が、電圧制御可変インピ−ダンス素子の不
足していた非直線性を補ない、直線性の高い湿度−出力
電圧特性を得る湿度センサを提供できる。 （ｂ）非直線性インピ−ダンス素子を電圧制御可変イン
ピ−ダンス素子に直列接続したから、電圧制御可変イン
ピ−ダンス素子の温度による漏れ電流を抑制し、出力電
圧の温度影響を低減し得る湿度センサを提供できる。
下のような効果が得られる。 （ａ）電圧制御可変インピ−ダンス素子は、主電極と制
御電極とを有する三端子素子でなり、インピ−ダンスが
制御電極に印加される電圧により指数関数的に変化し、
非直線性インピ−ダンス素子は、インピ−ダンスが印加
電圧により指数関数的に変化し、時定数制御微分回路
は、パルス信号が入力され、コンデンサと非直線性イン
ピ−ダンス素子とが主電極のそれぞれに直列に接続さ
れ、直列接続された電圧制御可変インピ−ダンス素子と
前記非直線性インピ−ダンス素子との両端からパルス信
号を微分した微分信号を出力するから、非直線性インピ
−ダンス素子が、電圧制御可変インピ−ダンス素子の不
足していた非直線性を補ない、直線性の高い湿度−出力
電圧特性を得る湿度センサを提供できる。 （ｂ）非直線性インピ−ダンス素子を電圧制御可変イン
ピ−ダンス素子に直列接続したから、電圧制御可変イン
ピ−ダンス素子の温度による漏れ電流を抑制し、出力電
圧の温度影響を低減し得る湿度センサを提供できる。
【図１】本考案に係る湿度センサの構成を示すブロック
図である。
図である。
【図２】本考案に係る湿度センサの別の実施例の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図３】本考案に係る湿度センサの具体的な回路図であ
る。
る。
【図４】本考案に係る湿度センサの湿度−出力電圧特性
図である。
図である。
【図５】従来の湿度センサの湿度−出力電圧特性図であ
る。
る。
【図６】本考案に係る湿度センサの温度−出力電圧特性
図である。
図である。
【図７】従来の湿度センサの温度−出力電圧特性図であ
る。
る。
１ 湿度センサ素子 ２ ｚ−ｆ変換回路 ３ 時定数制御微分回路 ３１ コンデンサ ３２ 電圧制御可変インピ−ダンス素子 ３２０ トランジスタ ３２１、３２２ 主電極 ３２３ 制御電極 ３３ 非直線性インピ−ダンス素子 ３３１ ダイオ−ド ３４ インピ−ダンス調整回路 ４ 波形整形回路 ５ 積分回路 Ｓ１ パルス信号 Ｓ２ 微分信号 Ｓ３ パルス信号列 Ｖc 制御電圧
Claims (6)
- 【請求項１】 湿度センサ素子と、インピ−ダンス−周
波数変換回路と、時定数制御微分回路と、波形整形回路
と、積分回路とを有する湿度センサであって、 前記湿度センサ素子は、インピ−ダンスが相対湿度に対
して指数関数的に変化するものであり、 前記インピ−ダンス−周波数変換回路は、前記湿度セン
サ素子のインピ−ダンスに対応した周波数のパルス信号
を発生させるものであり、 前記時定数制御微分回路は、コンデンサと、電圧制御可
変インピ−ダンス素子と、非直線性インピ−ダンス素子
とを含み、前記パルス信号が入力されその微分信号を出
力するものであり、 前記電圧制御可変インピ−ダンス素子は、主電極と制御
電極とを有する三端子素子でなり、インピ−ダンスが前
記制御電極に印加される電圧により指数関数的に変化す
るものでなり、 前記非直線性インピ−ダンス素子は、インピーダンスが
印加電圧により指数関数的に変化するものでなり、 前記時定数制御微分回路は、前記コンデンサと前記非直
線性インピ−ダンス素子とが前記主電極のそれぞれに直
列に接続され、直列接続された前記電圧制御可変インピ
−ダンス素子と前記非直線性インピ−ダンス素子との両
端から前記パルス信号を微分した微分信号を出力するも
のであり、 前記波形整形回路は、前記微分信号が入力され、所定電
圧で前記微分信号を二値化したパルス信号列を出力する
ものであり、 前記積分回路は、前記パルス信号列が入力され、入力さ
れた前記パルス信号列を積分し、積分して得られた制御
電圧を前記電圧制御可変インピ−ダンス素子の前記制御
電極に供給することを特徴とする湿度センサ。 - 【請求項２】 前記電圧制御可変インピ−ダンス素子
は、トランジスタでなり、前記非直線性インピ−ダンス
素子は、ダイオ−ドでなり、前記ダイオ−ドのアノ−ド
が前記トランジスタのエミッタ側に接続され、前記コン
デンサが前記トランジスタのコレクタ側に接続されてお
り、 前記制御電圧は、前記トランジスタのベ−スに供給され
ることを特徴とする請求項１に記載の湿度センサ。 - 【請求項３】 前記時定数制御微分回路は、インピ−ダ
ンス調整回路を有し、前記インピ−ダンス調整回路が前
記非直線性インピ−ダンス素子に並列に接続されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の湿度セン
サ。 - 【請求項４】 前記インピ−ダンス調整回路は、コンデ
ンサを含むことを特徴とする請求項３に記載の湿度セン
サ。 - 【請求項５】 前記インピ−ダンス調整回路は、抵抗を
含むことを特徴とする請求項３または４に記載の湿度セ
ンサ。 - 【請求項６】 前記インピ−ダンス調整回路は、ダイオ
−ドを含むことを特徴とする請求項３、４または５に記
載の湿度センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991110095U JP2536226Y2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 湿度センサ |
| EP92310877A EP0546735B1 (en) | 1991-12-13 | 1992-11-27 | Humidity meter |
| DE69216792T DE69216792T2 (de) | 1991-12-13 | 1992-11-27 | Feuchtigkeitsmessgerät |
| US07/986,688 US5317274A (en) | 1991-12-13 | 1992-12-08 | Humidity meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1991110095U JP2536226Y2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0552751U JPH0552751U (ja) | 1993-07-13 |
| JP2536226Y2 true JP2536226Y2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=14526907
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1991110095U Expired - Lifetime JP2536226Y2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 湿度センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5317274A (ja) |
| EP (1) | EP0546735B1 (ja) |
| JP (1) | JP2536226Y2 (ja) |
| DE (1) | DE69216792T2 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5486815A (en) * | 1993-01-26 | 1996-01-23 | Wagner Electronic Products, Inc. | Moisture detection circuit |
| JP3067010B2 (ja) * | 1994-02-09 | 2000-07-17 | ティーディーケイ株式会社 | 絶対湿度センサ |
| JP2613358B2 (ja) * | 1994-02-17 | 1997-05-28 | ティーディーケイ株式会社 | 湿度センサ |
| JP2795807B2 (ja) * | 1994-06-16 | 1998-09-10 | ティーディーケイ株式会社 | 湿度センサ |
| JP3233791B2 (ja) * | 1994-08-25 | 2001-11-26 | 株式会社山武 | 差動容量反転積分器及びこれを用いた静電容量変化量検出装置 |
| US5533393A (en) * | 1995-01-13 | 1996-07-09 | Honeywell Inc. | Determination of dew point or absolute humidity |
| US5777206A (en) * | 1995-06-30 | 1998-07-07 | Zuechner; Klaus | Method and measuring device for determining the water content of a gas |
| US5677476A (en) * | 1996-02-06 | 1997-10-14 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft Fuer Mess- Und Regeltechnik Mbh & Co. | Sensor and transmitter with multiple outputs |
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| DE19638204C1 (de) * | 1996-09-19 | 1998-01-15 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Luftgütemessung |
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| CN1105911C (zh) * | 1997-05-02 | 2003-04-16 | 株式会社山武 | 湿度敏感元件及其制作方法 |
| US5844125A (en) * | 1997-10-01 | 1998-12-01 | Millipore Corporation | Method and apparatus for measuring moisture content in a gas |
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| US7059170B2 (en) * | 2004-02-27 | 2006-06-13 | Nielsen-Kellerman, Inc. | Method and apparatus for measuring relative humidity of a mixture |
| CA2609619A1 (en) | 2007-09-10 | 2009-03-10 | Veris Industries, Llc | Status indicator |
| CA2609629A1 (en) * | 2007-09-10 | 2009-03-10 | Veris Industries, Llc | Current switch with automatic calibration |
| CA2609611A1 (en) * | 2007-09-10 | 2009-03-10 | Veris Industries, Llc | Split core status indicator |
| US8212548B2 (en) | 2008-06-02 | 2012-07-03 | Veris Industries, Llc | Branch meter with configurable sensor strip arrangement |
| US8421639B2 (en) | 2008-11-21 | 2013-04-16 | Veris Industries, Llc | Branch current monitor with an alarm |
| US8421443B2 (en) | 2008-11-21 | 2013-04-16 | Veris Industries, Llc | Branch current monitor with calibration |
| US9335352B2 (en) * | 2009-03-13 | 2016-05-10 | Veris Industries, Llc | Branch circuit monitor power measurement |
| US10006948B2 (en) | 2011-02-25 | 2018-06-26 | Veris Industries, Llc | Current meter with voltage awareness |
| US9146264B2 (en) | 2011-02-25 | 2015-09-29 | Veris Industries, Llc | Current meter with on board memory |
| US9329996B2 (en) | 2011-04-27 | 2016-05-03 | Veris Industries, Llc | Branch circuit monitor with paging register |
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| US10371721B2 (en) | 2015-12-28 | 2019-08-06 | Veris Industries, Llc | Configuration system for a power meter |
| US10408911B2 (en) | 2015-12-28 | 2019-09-10 | Veris Industries, Llc | Network configurable system for a power meter |
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| US11215650B2 (en) | 2017-02-28 | 2022-01-04 | Veris Industries, Llc | Phase aligned branch energy meter |
| US11193958B2 (en) | 2017-03-03 | 2021-12-07 | Veris Industries, Llc | Non-contact voltage sensor |
| US10705126B2 (en) | 2017-05-19 | 2020-07-07 | Veris Industries, Llc | Energy metering with temperature monitoring |
| ES2930404T3 (es) * | 2017-12-21 | 2022-12-12 | Evco S P A | Sistema y dispositivo de medición de humedad |
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