JPH0222338B2 - - Google Patents
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- JPH0222338B2 JPH0222338B2 JP7337681A JP7337681A JPH0222338B2 JP H0222338 B2 JPH0222338 B2 JP H0222338B2 JP 7337681 A JP7337681 A JP 7337681A JP 7337681 A JP7337681 A JP 7337681A JP H0222338 B2 JPH0222338 B2 JP H0222338B2
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 13
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
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- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
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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
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
- G01N27/223—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、湿度によつて静電容量が変化する感
湿センサーと抵抗器とによつて積分回路を構成
し、この積分回路と装置内にあらかじめ設けた比
較用積分回路とに同一パルスを加え、得られた２
つの積分波形の差信号の最大値を検出し、その差
信号の最大値の変化量によつて湿度変化を表示す
るようにした湿度測定装置に関するものである。
湿センサーと抵抗器とによつて積分回路を構成
し、この積分回路と装置内にあらかじめ設けた比
較用積分回路とに同一パルスを加え、得られた２
つの積分波形の差信号の最大値を検出し、その差
信号の最大値の変化量によつて湿度変化を表示す
るようにした湿度測定装置に関するものである。
従来、静電容量変化の検出は既知抵抗と被測定
容量とにより直列回路、または、ブリツジ回路を
構成し、静電容量のインピーダンス変化を検出す
る方法、あるいは、発振回路内の帰還回路に被測
定容量を設置し静電容量変化による発振周波数変
化を検出する方法などが行なわれてきた。これら
の方法は連続的な正弦波信号や発振波を用いた連
続測定動作を基本と為し、信号振幅および発振周
波数の安定度が測定精度に大きく影響するため、
これらの安定化に高度な製作技術と複雑な回路を
必要とした。また、湿度測定時の感湿センサのよ
うに長期間に恒る静電容量変化の検出において
は、感湿センサの応答時間を考慮して適当な時間
間隔を設定した断続的測定で十分な場合が多く、
前記連続測定動作の検出回路を使用した場合には
非測定時に大半の電力が浪費され、これに伴い不
用な発熱も生ずる。これらの点は検出回路を小形
集積化し、電池等の有限微小電力源で動作させる
事を考えた場合には欠点となる。また、前記検出
回路を断続的に動作させることは、連続測定動作
を安定に行うための回路を十分活用できないばか
りか、断続測定動作を行う新回路の増設と、過度
応答による出力信号への影響を検討する必要が生
じ、より一層、高度な技術と複雑な回路構成が必
要となる。
容量とにより直列回路、または、ブリツジ回路を
構成し、静電容量のインピーダンス変化を検出す
る方法、あるいは、発振回路内の帰還回路に被測
定容量を設置し静電容量変化による発振周波数変
化を検出する方法などが行なわれてきた。これら
の方法は連続的な正弦波信号や発振波を用いた連
続測定動作を基本と為し、信号振幅および発振周
波数の安定度が測定精度に大きく影響するため、
これらの安定化に高度な製作技術と複雑な回路を
必要とした。また、湿度測定時の感湿センサのよ
うに長期間に恒る静電容量変化の検出において
は、感湿センサの応答時間を考慮して適当な時間
間隔を設定した断続的測定で十分な場合が多く、
前記連続測定動作の検出回路を使用した場合には
非測定時に大半の電力が浪費され、これに伴い不
用な発熱も生ずる。これらの点は検出回路を小形
集積化し、電池等の有限微小電力源で動作させる
事を考えた場合には欠点となる。また、前記検出
回路を断続的に動作させることは、連続測定動作
を安定に行うための回路を十分活用できないばか
りか、断続測定動作を行う新回路の増設と、過度
応答による出力信号への影響を検討する必要が生
じ、より一層、高度な技術と複雑な回路構成が必
要となる。
本発明の目的は、上記欠点を除き、回路構成が
簡易で平均消費電力の小さい断続測定動作を行な
い、かつ、断続周期が任意可変できるようにした
湿度測定装置を提供することにある。
簡易で平均消費電力の小さい断続測定動作を行な
い、かつ、断続周期が任意可変できるようにした
湿度測定装置を提供することにある。
この目的のため本発明では、矩形パルス信号に
よる断続測定法を採用し、感湿センサの湿度変化
による静電容量変化を時定数変化の形に変換し、
それを電気信号で出力する静電容量検出回路を設
け、また、静電容量の変化検出に最適な矩形パル
ス幅、繰返し周期を任意設定できるパルス発振回
路を設けた。さらにまた、前記検出回路の出力信
号の最大値を非測定時に保持し連続階段状の出力
波形と為す、最大信号振幅値保持回路と、この回
路を前記矩形パルス信号の周期に同期させて動作
させるためのリセツトパルス回路を設けた。
よる断続測定法を採用し、感湿センサの湿度変化
による静電容量変化を時定数変化の形に変換し、
それを電気信号で出力する静電容量検出回路を設
け、また、静電容量の変化検出に最適な矩形パル
ス幅、繰返し周期を任意設定できるパルス発振回
路を設けた。さらにまた、前記検出回路の出力信
号の最大値を非測定時に保持し連続階段状の出力
波形と為す、最大信号振幅値保持回路と、この回
路を前記矩形パルス信号の周期に同期させて動作
させるためのリセツトパルス回路を設けた。
つぎに、この発明を図面により具体的に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例における構成図であ
る。また、第２図は第１図中ａ〜ｄ点における電
圧波形を示したものである。発振周期とパルス幅
が任意可変できるパルス発振回路２で発生した矩
形パルスａは、装置内に設置した比較用積分回路
４、および感湿センサ1aと抵抗器R2とで構成さ
れる積分回路１に加えられる。前記比較用積分回
路４の時定数τSは同回路内の抵抗R1と可変静電容
量C1とにより、τS＝R1C1で与えられる。また、
感湿センサ１ａの静電容量をC0とすれば感湿セ
ンサ１ａと可変抵抗R2とで構成される積分回路
１の時定数τOは、τO＝R2C0である。これらτS，τO
の時定数を持つ回路に、同時に時間幅Ｔの矩形パ
ルスａを加え、各々の出力信号ｂ，ｃの電圧差
Vdを求めれば、 Vd＝ε-t/〓0−ε-t/〓s（０ｔＴ） ……(1) となる。ただし、矩形パルスａの振幅値は1.0と
する。また、τS，τOが共にＴより十分小さければ Vd＝ε-t/〓0−ε-t/〓s（Ｔｔ） ……(2) も成立する。上式(1)，(2)による波形は第２図ｄに
示すような、パルス状出力信号である。このパル
ス波形ｄの頂点ｍの振幅値Hm、発生時刻tnは次
式で与えられる。
る。また、第２図は第１図中ａ〜ｄ点における電
圧波形を示したものである。発振周期とパルス幅
が任意可変できるパルス発振回路２で発生した矩
形パルスａは、装置内に設置した比較用積分回路
４、および感湿センサ1aと抵抗器R2とで構成さ
れる積分回路１に加えられる。前記比較用積分回
路４の時定数τSは同回路内の抵抗R1と可変静電容
量C1とにより、τS＝R1C1で与えられる。また、
感湿センサ１ａの静電容量をC0とすれば感湿セ
ンサ１ａと可変抵抗R2とで構成される積分回路
１の時定数τOは、τO＝R2C0である。これらτS，τO
の時定数を持つ回路に、同時に時間幅Ｔの矩形パ
ルスａを加え、各々の出力信号ｂ，ｃの電圧差
Vdを求めれば、 Vd＝ε-t/〓0−ε-t/〓s（０ｔＴ） ……(1) となる。ただし、矩形パルスａの振幅値は1.0と
する。また、τS，τOが共にＴより十分小さければ Vd＝ε-t/〓0−ε-t/〓s（Ｔｔ） ……(2) も成立する。上式(1)，(2)による波形は第２図ｄに
示すような、パルス状出力信号である。このパル
ス波形ｄの頂点ｍの振幅値Hm、発生時刻tnは次
式で与えられる。
Hn＝（ε-tm/〓0−ε-tm/〓0） ……(3)
tn＝logτS／τO／（１／τO−１／τS） ……(4)
(3)式Hnの値と、時定数比（τO／τS）との関係
を第３図にグラフで示す。時定数比（τO／τS）
は、R1，R2，C1が定数の場合、C0に比例する数
値であるから、第３図のグラフはC0の変化に対
するHnの変化量を示している。また、第４図に
時定数τSの値で正規化した(4)式のtnと時定数とτO
との関係、すなわち（tn／τS）と（τO／τS）との
関係をグラフで示す。これらHn，tnによつて頂
点の定まるパルス波形ｄは、前記第１図の実施例
において、差動増幅器３の出力信号として得られ
る。
を第３図にグラフで示す。時定数比（τO／τS）
は、R1，R2，C1が定数の場合、C0に比例する数
値であるから、第３図のグラフはC0の変化に対
するHnの変化量を示している。また、第４図に
時定数τSの値で正規化した(4)式のtnと時定数とτO
との関係、すなわち（tn／τS）と（τO／τS）との
関係をグラフで示す。これらHn，tnによつて頂
点の定まるパルス波形ｄは、前記第１図の実施例
において、差動増幅器３の出力信号として得られ
る。
つぎに、パルス状の出力信号ｄを階段状の出力
信号に変換する回路について説明する。この信号
波形処理の目的は、前記差動増幅器３で得られた
出力信号ｄの最大振幅値Hnを保持し、湿度変化
を表示する表示装置（表示器あるいは記録器）８
の応答時間が出力信号ｄのパルス幅に較べ非常に
長い場合でも、正確にHnの値を示すことができ
るようにすることである。このため、前記差動増
幅器３で得られたパルス状出力信号ｄは最大信号
振幅値保持回路５に送られる。この最大信号振幅
値保持回路５は信号入力端子、リセツト端子およ
び出力端子を有し、まず、リセツト端子にリセツ
トパルスを加えて出力端子の信号電圧を零にし、
次に入力信号を加えると入力信号の最大値に比例
した出力信号電圧を出力し続ける回路である。す
なわち、前記パルス状出力信号ｄを加えれば、そ
の最大振幅値Hnに比例した電圧信号を出力し続
ける。この出力信号はリセツトパルスを加えれば
零に戻り、回路は入力信号待ちの状態となる。本
発明では、該リセツトパルスをリセツトパルス回
路６により前記パルス発振回路２で発生させた矩
形パルスａの立上に部分を用いて作り出す。第５
図に、パルス発振回路２において前記矩形パルス
ａを繰返し発生させ、かつ、感湿センサ１ａの静
電容量が変化した場合の、リセツトパルスｅ、最
大信号振幅値保持回路出力ｆのタイミングチヤー
トを示す。同図より明らかなように、矩形パルス
ａの時間幅Ｔはパルス状出力信号ｄの発生時刻
Tnより大きく、また、リセツトパルス時間幅Tr
は、前記Tnより小さくする必要がある。本装置
の湿度検出動作時間はTn、であり、この値は前
記第４図に示したようにτS，τOの値で決まる。実
用上のτS，τOの値は前記矩形パルスａの立上り時
間より大きな任意時間に設定する。また、前記出
力信号ｆの時間Tn1，Tn2における信号値は測定
値としての意味を持たないため、表示の必要は無
い。さらに、前記出力信号ｆの振幅値すなわち、
Hnの値は前記第３図に示したように、感湿セン
サの静電容量変化に正比例せず、また、感湿セン
サの湿度対容量変化の特性も通常直線的ではな
い。よつて、本装置を湿度直続の装置にするため
には、これら非直線特性を直線特性に直す直線補
整用増幅器７を使用するか、表示装置８の目盛を
調整する必要がある。
信号に変換する回路について説明する。この信号
波形処理の目的は、前記差動増幅器３で得られた
出力信号ｄの最大振幅値Hnを保持し、湿度変化
を表示する表示装置（表示器あるいは記録器）８
の応答時間が出力信号ｄのパルス幅に較べ非常に
長い場合でも、正確にHnの値を示すことができ
るようにすることである。このため、前記差動増
幅器３で得られたパルス状出力信号ｄは最大信号
振幅値保持回路５に送られる。この最大信号振幅
値保持回路５は信号入力端子、リセツト端子およ
び出力端子を有し、まず、リセツト端子にリセツ
トパルスを加えて出力端子の信号電圧を零にし、
次に入力信号を加えると入力信号の最大値に比例
した出力信号電圧を出力し続ける回路である。す
なわち、前記パルス状出力信号ｄを加えれば、そ
の最大振幅値Hnに比例した電圧信号を出力し続
ける。この出力信号はリセツトパルスを加えれば
零に戻り、回路は入力信号待ちの状態となる。本
発明では、該リセツトパルスをリセツトパルス回
路６により前記パルス発振回路２で発生させた矩
形パルスａの立上に部分を用いて作り出す。第５
図に、パルス発振回路２において前記矩形パルス
ａを繰返し発生させ、かつ、感湿センサ１ａの静
電容量が変化した場合の、リセツトパルスｅ、最
大信号振幅値保持回路出力ｆのタイミングチヤー
トを示す。同図より明らかなように、矩形パルス
ａの時間幅Ｔはパルス状出力信号ｄの発生時刻
Tnより大きく、また、リセツトパルス時間幅Tr
は、前記Tnより小さくする必要がある。本装置
の湿度検出動作時間はTn、であり、この値は前
記第４図に示したようにτS，τOの値で決まる。実
用上のτS，τOの値は前記矩形パルスａの立上り時
間より大きな任意時間に設定する。また、前記出
力信号ｆの時間Tn1，Tn2における信号値は測定
値としての意味を持たないため、表示の必要は無
い。さらに、前記出力信号ｆの振幅値すなわち、
Hnの値は前記第３図に示したように、感湿セン
サの静電容量変化に正比例せず、また、感湿セン
サの湿度対容量変化の特性も通常直線的ではな
い。よつて、本装置を湿度直続の装置にするため
には、これら非直線特性を直線特性に直す直線補
整用増幅器７を使用するか、表示装置８の目盛を
調整する必要がある。
以上に述べたように、この発明による湿度測定
装置は、従来装置に比べ簡単な回路構成となり、
パルス信号による断続測定のため平均消費電力を
小さくすることが可能であり、小形軽量化が実現
できる。また、矩形パルス信号の振幅安定化は正
弦波信号に比べ容易であり、さらに、矩形パルス
信号の立上り時間が一定であれば、パルス幅・繰
返し周期の変動は測定値に影響しないため、本装
置を構成する各回路の時定数変化を小さく抑える
ことにより、測定精度の向上が期待できる。
装置は、従来装置に比べ簡単な回路構成となり、
パルス信号による断続測定のため平均消費電力を
小さくすることが可能であり、小形軽量化が実現
できる。また、矩形パルス信号の振幅安定化は正
弦波信号に比べ容易であり、さらに、矩形パルス
信号の立上り時間が一定であれば、パルス幅・繰
返し周期の変動は測定値に影響しないため、本装
置を構成する各回路の時定数変化を小さく抑える
ことにより、測定精度の向上が期待できる。
第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は測
定用矩形パルスａと、時定数回路通過後のパルス
波形ｂ，ｃを示す図、第３図はパルス波ｄの最大
振幅値Hnと時定数比（τO／τS）の関係を示すグ
ラフ、第４図はパルス波ｄの最大振幅値発生時刻
tnと、τOの関係をτSで正規化したグラフ、第５図
は装置内の各部の波形を示すタイミングチヤート
で、イは測定用矩形パルスａ、ロは時定数回路通
過後のパルス波形ｂ，ｃ、ハは差動増幅器出力信
号ｄ、ニはリセツトパルス信号ｅ、ホは最大信号
増幅値保持回路出力信号ｆ、ヘは直線補整用増幅
器出力信号ｇを示す。 １は積分回路、１ａは感湿センサ、２はパルス
発振回路、３は差動増幅器、４は比較用積分回
路、５は最大信号振幅値保持回路、６はリセツト
パルス回路、７は直線補整用増幅器、８は表示装
置（表示器あるいは記録器）を示す。R1，R2は
抵抗、C1は可変静電容量を示す。
定用矩形パルスａと、時定数回路通過後のパルス
波形ｂ，ｃを示す図、第３図はパルス波ｄの最大
振幅値Hnと時定数比（τO／τS）の関係を示すグ
ラフ、第４図はパルス波ｄの最大振幅値発生時刻
tnと、τOの関係をτSで正規化したグラフ、第５図
は装置内の各部の波形を示すタイミングチヤート
で、イは測定用矩形パルスａ、ロは時定数回路通
過後のパルス波形ｂ，ｃ、ハは差動増幅器出力信
号ｄ、ニはリセツトパルス信号ｅ、ホは最大信号
増幅値保持回路出力信号ｆ、ヘは直線補整用増幅
器出力信号ｇを示す。 １は積分回路、１ａは感湿センサ、２はパルス
発振回路、３は差動増幅器、４は比較用積分回
路、５は最大信号振幅値保持回路、６はリセツト
パルス回路、７は直線補整用増幅器、８は表示装
置（表示器あるいは記録器）を示す。R1，R2は
抵抗、C1は可変静電容量を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 測定用信号としてパルス信号を用いた湿度測
定装置であつて、 該パルス信号を発生するパルス発振回路２と；
該パルス発振回路２よりのパルス信号を受領して
積分し、比較用積分波形信号を出力する比較用積
分回路４と；湿度により静電容量が変化する感湿
センサ１ａと抵抗器R2とで構成される積分回路
１と；該比較用積分回路４の出力と該積分回路１
の出力とを受領し、その差信号を出力する差動増
幅器３と；該差動増幅器３の出力信号を受領し、
その最大振幅値を保持して出力する最大信号振幅
値保持回路５と；該パルス発振回路２のパルス信
号を受領し、このパルス信号に同期して該最大信
号振幅値保持回路５の動作をリセツトするリセツ
トパルス回路６と；該最大信号振幅値保持回路５
の出力信号を表示又は記録するための表示装置８
とを備えたことを特徴とする湿度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7337681A JPS57189049A (en) | 1981-05-18 | 1981-05-18 | Measuring device for humidity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7337681A JPS57189049A (en) | 1981-05-18 | 1981-05-18 | Measuring device for humidity |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57189049A JPS57189049A (en) | 1982-11-20 |
| JPH0222338B2 true JPH0222338B2 (ja) | 1990-05-18 |
Family
ID=13516396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7337681A Granted JPS57189049A (en) | 1981-05-18 | 1981-05-18 | Measuring device for humidity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57189049A (ja) |
-
1981
- 1981-05-18 JP JP7337681A patent/JPS57189049A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57189049A (en) | 1982-11-20 |
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