JPH01259251A - 湿度測定装置 - Google Patents

湿度測定装置

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JPH01259251A
JPH01259251A JP8778288A JP8778288A JPH01259251A JP H01259251 A JPH01259251 A JP H01259251A JP 8778288 A JP8778288 A JP 8778288A JP 8778288 A JP8778288 A JP 8778288A JP H01259251 A JPH01259251 A JP H01259251A
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JP
Japan
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humidity
humidity sensor
current
square wave
logarithmic converter
Prior art date
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Pending
Application number
JP8778288A
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English (en)
Inventor
Fumio Ishiyama
文雄 石山
Soichiro Takenishi
壮一郎 竹西
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Nisshinbo Holdings Inc
Original Assignee
Nisshinbo Industries Inc
Nisshin Spinning Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、湿度に対して抵抗値が指数変化する湿度セ
ンサーを有する湿度の測定装置に関し、特に、湿度セン
サーの通電電流によって発生ずる分極を利用して、湿度
を正確に測定する湿度測定装置に関する。
【従来の技術並びにその問題点】
湿度に対して抵抗値が指数関数で変化する湿度センサー
は既に使用されている。この湿度センサーは、抵抗値を
指数変換増幅器でもって電圧値に変更し、電圧値でもっ
て湿度が表示、あるいは、測定できる。 この湿度測定装置は、正確に湿度を測定する為に、次の
■■■の誤差原因を解決する必要がある。 ■ 湿度によって変化する湿度センサーの抵抗値を測定
する為に、湿度センサーに電流を流すが、この通電電流
によって湿度センサーに分極が発生し、これによって湿
度センサーの抵抗値が次第に変化する。分極による抵抗
の変化を少なくする為には、測定時における湿度センサ
ーの通電電流を少なくずれは良い。しかしながら、湿度
センサーの抵抗値は、第3図に例示するようここ、湿度
が低い状態で数MΩ〜数十MΩと著しく高く、また、湿
度が高い状態では、IKΩ以下と著しく低くなるので、
湿度が高い領域で湿度センサーに通電する電流を少なく
すると、湿度が低い状態で電流が極めて少なくなり、低
湿度領域で正確に測定出来ない。例えは、第3図に示す
特性の湿度センサーに1ボルトの電圧を加えるとすれは
、湿度が40%以下では湿度センサーの通電電流が1μ
八以下の微小電流に低下し、この微小電流値を正確に測
定することか難しくなる。微小電流の測定回路が正確に
電流値を測定できないのは、雑音や対数変換器の入力ハ
イアス電流が原因である。 このため、湿度センサーには一定以上の電流を通電せさ
るを得す、しかも、湿度が高くなると湿度センサーの通
電電流は指数関数で著しく増加し、分極による測定誤差
を解消できない。 ■ また、湿度センサーは抵抗値と共に、静電容量が大
幅に変化する。湿度センサーの静電容量は、等価的に抵
抗に並列に接続される。抵抗と並列に接続された静電容
量は、湿度センサーの交流に対する実質的な抵抗、即ち
、インピーダンスを変化させて誤差の原因となる。湿度
センサーは湿度によって抵抗が指数関数で変化し、この
抵抗値が湿度の関数として測定されるので、測定回路は
抵抗値を正確に測定する必要がある。ところが、抵抗に
並列に接続された静電容量によって交流に対する実質的
な抵抗が変化するとこれが測定誤差の原因となる。 湿度センサーに直流を通電するなら、静電容量の変化乙
こよる測定誤差は解消できる。しかしながら、湿度セン
サーに直流を通電すると分極の影響が甚だしく、分極が
原因で全く使用出来なくなる。 従って、湿度センサーには交流を通電する必要がある。 交流は静電容量によってインピーダンスが低下して、測
定誤差を生じる。 ■ 更に、対数゛変換器は、ダイオードやトランジスタ
のPN接合を利用して、入力端子を指数変換して電圧に
変換するが、PN接合には内部抵抗がある為、この対数
変換器は電流か大きくなる領域、言い替えれは、湿度が
高い領域で正確な指数関数特性からずれる欠点かある。 即ち、第4図の曲線Aで示すように、理想の特性曲線か
ら多少ずれ、湿度か高い時に正確に測定できない欠点が
ある。
【この発明の目的】
この発明は、これ等の欠点を解決することを目的に開発
されたもので、この発明の重要な目的は、湿度か正確に
測定できる湿度の測定装置を提供するにある。
【従来の問題点を解決する為の手段】
この発明の湿度測定装置は、湿度によって抵抗と静電容
量とが変化する湿度センサー1と、この湿度センサーの
抵抗値を検出して湿度を測定する測定手段とを備えてい
る。 測定手段は、湿度センサー1に矩形波電流を通電する矩
形波発振器2と、この矩形波発振器2で湿度センサー1
に通電する電流値を対数変換する対数変換器3と、この
対数変換器3の出力信号を一時的に記憶するサンプルホ
ールド回路4と、このサンプルホールド回路4が対数変
換器3の出力信号を記憶する時間を制御する制御回路5
とを備えている。 制御回路5によって、サンプルホールド回路4が矩形波
の立ち上がり点から所定の時間後に対数変換器3の出力
信号を記憶するように構成されてなる。
【作用効果】
この発明の湿度の測定装置は、湿度センサーの静電容量
による誤差を除去し、温度センサーの分極と対数変換の
誤差を打ち消すことによって、湿度を広い範囲に渡って
正確に測定している。 第4図に示すように、対数変換器3は電流が高い状態(
高湿度範囲)で出力電圧が理想の値よりも大きくなり、
プラスの誤差を生ずる。これとは反対に、湿度センサー
に発生する分極は、電流を流れ難くして湿度センサーの
抵抗を増加させ、マイナスの誤差を生ずる。 従って、第1図に示す回路でもって、湿度センサー1に
矩形波を加えると、対数変換器3には、第2図に示す波
形の出力が得られる。この図に於て、湿度センサー1が
純抵抗で、対数変換器3が理想的な場合、実線Aで示す
矩形波の出力が得られる。ところが、湿度センサー1t
こは抵抗成分と並列に静電容量があるので、矩形波の立
ち上がり部分にピークが出来る曲線Bの出力か現れる。 この曲線の時定数は、矩形波発振器2の出力インピーダ
ンスと対数変換器3の出力インピーダンスとダイオード
6のインピーダンスとを加算した値をRとし、湿度セン
サー1の静電容量をCとするとCRとなる。ところが通
常Rの値は数十Ω以下と低いので、時定数は非常に小さ
い。従ってBの曲線は矩形波の立ち上がりの初期で終っ
てしまう。 更に、湿度センサー1にはこれに通電される電流によっ
て分極が発生するので、対数変換器3の出力は曲線Cの
波形となる。分極は流れる電気量に比例するので、電流
と時間の積に比例して大きくなる。即ち、時間を一定と
すれは、流れる電流が大きくなる程大きくなり、湿度が
高いときに低下率が大きくなる。更にまた、対数変換器
3の誤差は湿度が高い程出力電圧が高くなるので、曲線
りに示すように、全体の波形を高くするのと等価ζこな
る。 以上のことを要約すると、 ■ 湿度センサー1の静電容量の誤差は、矩形波の立ち
上がり付近を除けは無視することができる。 ■ 対数変換器3の誤差は出力を高くし、反対に、分極
は出力を低くする。 ■ 対数変換器3の誤差と分極とは、湿度が高くなるに
従って誤差を大きくする。 この為、第2図に於て、曲線りと曲線Aとが交差する時
間の出力をサンプルホールド回路4に記憶させるなら、
対数変換器3の誤差と分極による誤差を互いに打ち消す
ことができる。曲線りと曲線Aとが交差する時間は、矩
形波発振器2の発振周波数と、立ち上がり点からの時間
を特定することによって調整できる。 この為、この発明の周波数の測定装置は、矩形波発振器
の発振周波数と、サンプリング時間とを調整することに
よって、誤差の原因を互いに打ち消すことが出来、極め
て高い精度で高湿度領域まで、正確に湿度が測定できる
特長が実現できる。 ちなみに、本発明者が実際に試作した本発明の装置は、
矩形波の発振周波数を2 k Hz、サンプリング時間
を立ち上がり点から125μsecに調整したものは、
湿度30〜100%の範囲で、測定誤差が1%以下に調
整できた。
【好ましい実施例】 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 但し、以下に示す実施例は、この発明の技術思想を具体
化する為の装置を例示するものであって、この発明の装
置は、構成部品の材質、形状、構造、配置を下記の構造
に特定するものでない。この発明の装置は、特許請求の
範囲に記載の範囲に於て、種々の変更が加えられる。 更に、この明細書は、特許請求の範囲が理解し易いよう
に、実施例に示される部材に対応する番号を、 「特許
請求の範囲の欄」、 「従来の問題点を解決する為の手
段の欄」および「作用効果の欄」に示される部材に付記
している。ただ、特許請求の範囲に記述される部材を、
実施例に示す部材に特定するものでは決してない。 第1図に示す湿度測定装置は、湿度によって抵抗と静電
容量とが変化する湿度センサー1と、この湿度センサー
の抵抗値を検出して湿度を測定する測定手段とを備えて
いる。 湿度センサー1は、湿度によって抵抗が変化する。湿度
に対して抵抗が変化する状態を第3図に示す。また、湿
度センサー1は湿度tこよって静電容量も変化するがそ
の変化の状態を第5図に示す。 第3図と第5図とに示す、湿度に対する抵抗と静電容量
の特性は、湿度センサー1の一例を示すものであるが、
多くの湿度センサー1はこの特性に近似する特性を示す
。 測定手段は、湿度センサー1に矩形波電流を通電する矩
形波発振器2と、この矩形波発振器2で湿度センサー1
に通電する電流値を対数変換する対数変換器3と、この
対数変換器3の出力信号を一時的に記憶するサンプルボ
ールド回路4と、このサンプルホールド回路4が対数変
換器3の出力信号を記憶する時間を制御する制御回路5
とを備えている。 矩形波発振器2は、デユーティ−が50%の矩形波の交
流を発振する。発振周波数は、湿度センサー10種類と
、矩形波の立ち上がりからサンプルホールドする迄の時
間を考慮して最適値に決定されるが、通常100Hz〜
2kHzの範囲に調整される。また、この矩形波発振器
2の出力電圧は、好ましくは0.5〜1.5ボルトの範
囲に調整される。 対数変換器3は、増幅器の反転入力側と出力側とにダイ
オード6が接続され、非反転入力側はアースに接続され
ている。この対数変換器3は、反転入力端子に加えられ
る人力信号Aが、]ogAに変換して出力される。 サンプルホールド回路4は、制御回路5からのトリガー
信号によって、特定の時間に於ける対数変換器3の出力
信号を記憶する全ての回路が使用できる。サンプルホー
ルド回路4の出力信号が湿度の測定値に相当するので、
ここに記憶された信号レベルをデジタルで表示して湿度
を表示し、あるいは、湿度で加湿器や結露防止器等、別
の機械を制御する場合、サンプルホールド回路4の出力
信号でこれ等の機械を制御する。 制御回路5は、矩形波発振器2が発振する矩形波に同期
して、予め設定された特定の時間毎に、トリガー信号を
サンプルホールド回路4に送る。 この制御回路5には、矩形波発振器2からの信号を微分
してトリガーパルスを作り、このトリガーパルスでトリ
ガーされる単安定マルチバイブレータ、あるいは、この
トリカーパルスでカウントを開始するタイマー等が使用
できる。 制御回路5がサンプルホールド回路4にトリガー信号を
送る時間tは、第2図に於て、矩形波の立ち上がりから
立ち下がりまでの間に調整される。 即ち、分極と対数変換器3の誤差が打ち消されて湿度が
最も正確に測定出来る時間に調整される。 この湿度の測定装置は、矩形波発振器2が矩形波の交流
を制御回路5に通電し、制御回路5がサンプルホールド
回路4を制御して、サンプルホールド回路4が、矩形波
の立ち上がりから特定の時間後の出力信号を記憶し、サ
ンプルホールド回路4の記憶値で湿度が測定できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す湿度測定装置のブロ
ック線図、第2図は対数変換器の出力波形を示すグラフ
、第3図は湿度センサーの湿度に対する抵抗の変化特性
を示すグラフ、第4図は対数変換器の入力電流−出力電
圧特性を示すグラフ、第5図は湿度センサーの湿度に対
する静電容量の変化特性を示すグラフである。 1・・・・・・湿度センサー、2・・・・・・矩形波発
振器、3・・・・・・対数変換器、 4・・・・・・サンプルホールド回路、5・・・・・・
制御回路、   6・・・・・・ダイオード。 第1図 第3図 抵 第2図 二〇o4[\ 第4図 入力電流(A) 第5図 静 電 容 量 相対湿度(%RH)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 湿度によって抵抗と静電容量とか変化する湿度センサ−
    1と、この湿度センサーの抵抗値を検出して湿度を測定
    する測定手段とからなる測定回路に於て、測定手段が、
    湿度センサ−1に矩形波電流を通電する矩形波発振器2
    と、この矩形波発振器2て湿度センサ−1に通電する電
    流値を対数変換する対数変換器3と、この対数変換器3
    の出力信号を一時的に記憶するサンプルホールド回路4
    と、このサンプルホールド回路4が対数変換器3の出力
    信号を記憶する時間を制御する制御回路5とを備えてお
    り、制御回路5によって、サンプルホールド回路4が矩
    形波の立ち上がり点から所定の時間後に対数変換器3の
    出力信号を記憶するように構成されてなることを特徴と
    する湿度測定装置。
JP8778288A 1988-04-09 1988-04-09 湿度測定装置 Pending JPH01259251A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017506341A (ja) * 2014-02-19 2017-03-02 インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフトInfineon Technologies AG 従属故障の検出

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017506341A (ja) * 2014-02-19 2017-03-02 インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフトInfineon Technologies AG 従属故障の検出
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