JPH02309237A - 湿度計 - Google Patents

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】 「発明の目的」 本発明は湿度計に係り、相対湿度を電気的に測定し、こ
れを表示せしめ又自動制御などに使用し得る湿度計を比
較的少い汎用電子部品で構成し、しかも精度の高い測定
を得しめようとするものである。

（産業上の利用分野） 相対湿度を電気的に測定、表示し、又電気信号として自
動制御などに使用することのできる湿度測定技術。

（従来の技術） 湿度を電気的に測定することは従来から実施されている
。即ちこのような湿度センサーとして従来から知られて
いるものは湿度に応じてインピーダンスが変化すること
を利用して測定するものであって、第８図に示すように
発信器３１による交流を湿度センサー３２に印加し、該
湿度センサー３２からの出力電圧が相対湿度に対し指数
的に変化するのでこの湿度センサー３２に対数圧縮回路
３３を接続し、これに整流回路３４を介して温度補正セ
ンサー３６を有する電子回路３５を接続し、該電子回路
３５に表示器３７を連結したものである。

即ち対数圧縮回路３３を設ける理由は相対湿度が変化す
ると電圧が一般に４〜５桁も変化するのでそのまま処理
すると、演算増幅器、ＡＤ変換器のダイナミックレンジ
が不足してしまうからであり、対数圧縮した後、整流回
路３４で交流から直流に変換して電子回路３５に送り、
電子回路３５はリニアライザー回路と温度による補正回
路とによって構成され、リニアライザー回路は相対湿度
に対して直線的な電圧変化を得、温度補正回路は温度補
正センサー３６による補正をなすものである。つまり湿
度センサーは湿度のみならず温度によっても出力が大き
く変化するので、この温度による補正をなすことが不可
欠である。

（発明が解決しようとする課題） しかし上記のような従来の湿度計によるときは、なお以
下の問題点を有して０る。

■　湿度センサー３２に印加する駆動電源は交流を必要
とし、しかもその交流電圧中に直流分が残留し、あるい
は電圧波形が非対称なものであってはならないので発信
回路３１の特性には細心の注意が要求される。

即ち従来の湿度センサーに直流分が印加されると感湿材
等が電解し、その特性が低下または寿命の短縮を来すか
らである。

■　上記のように対数圧縮回路３３を設けるのでその回
路を複雑としている。またこの対数圧縮回路３３は半導
体等による素子で構成した回路で対数演算を行うもので
あるから温度による誤差が介入し、精度を向上するには
高価な素子を使用することが必要となる。

■　前記した電子回路３５はリニアライザー回路と温度
補正回路から構成され、高精度の素子を使用した複雑な
回路となる。即ちこの電子回路３５は湿度センサーの特
性に合わせ、非直線の出力特性を直線に変換し、更に温
度に依存して出力が変化することも考慮した回路を設計
する必要があるからであって、該電子回路３５の設計は
湿度計設計上量も困難なものである。

「発明の構成Ｊ （課題を解決するための手段） 直流を印加して使用する電解式湿度センサーを用いた湿
度計において、上記電解式湿度センサーを駆動させるた
め１つの演算増幅器を定電圧源、電流検出器および利得
調整器として使用したことを特徴とする湿度計、 温度による出力の誤差を補正するため湿度センサーと並
列に抵抗を設け、更に抵抗温度特性を有する素子で構成
される回路を演算増幅器の負帰還ループに更に設けた湿
度計、 演算増幅器から出力されるアナログ出力をＡＤ変換器を
介してデジタル表示するようにした湿度針。

（作用） 電解式湿度センサーを駆動させるため１つの演算増幅器
を定電圧源、電流検出器および利得調整器として使用す
ることにより対数圧縮回路やリニアライザー回路の如き
を必要とせず比較的簡易な回路構成を採らしめ、温度補
正についても簡易な回路追加でその目的を達成せしめる
。

（実施例） 本発明によるものの具体的な実施態様を添附図面に示す
ものについて説明すると、第１図は温度補正を必要とし
ない場合、第２図は温度補正をなす場合の構成図を示す
もので、第１図のものは湿度センサー９に対して接続さ
れた定電圧源電流検出器利得調整器１１と表示器１０よ
り成り、第２図のものは湿度センサー９と定電圧源電流
検出器２０、温度センサー８を有する温度調整利得調整
回路２１と表示器１０によって構成され、何れにしても
第８図に示した従来のものよりは著しく簡易な構成とな
る。

前記した第１図のものの定電圧源電流検出器利得調整器
１１についての回路構成は第３図の如（であって、演算
増幅器１２の非反転入力（＋）は回路のグランドに接続
してあり、一方反転入力（−）は可変抵抗器１３を介し
て演算増幅器１２の出力に接続されている。従って演算
増幅器１２による負帰還がかかり、反転入力の電圧、即
ち湿度センサー９の片方に印加される電圧は常にグラン
ドの電位と同じ電圧に保たれ、湿度センサー９の両端に
は安定した電圧、すなわち−Ｖｃｃを印加することがで
きる。

即ちこのような構成によるときは、湿度センサー９に流
れる電流は前記した可変抵抗器１３にそのまま流れて電
流電圧変換され、出力端子Ａ、　Ｂ間に顕われ、回路の
利得は可変抵抗器１３によって可変調整でき、出力電圧
を大きく採るように利得を設定することができるので演
算増幅器１２のオフセント電圧による影響を考慮する必
要がな（なる。従って演算増幅器１２は特殊のものであ
る必要がなく、汎用の低廉なもので充分な精度を得るこ
とができる。なお湿度センサー９に供給する電流は最大
５ｍＡ程度であって、上記したような汎用演算増幅器１
２の最大供給電流１０ｍＡ程度より相当に小さいのでト
ランジスターなどで組んだ電流増幅回路を演算増幅器１
２の出力段に設ける必要がない。

温度による補正を必要とする第２図のものは第４図に示
すような回路構成となり、この第４図のものについて説
明すると湿度センサー９の湿度電流特性は第５図に示す
如くである。即ちこの第５図から理解されるように温度
が一定の場合は相対湿度が出力電流と直線関係を保って
いるが、温度が変化すると、適切な相対湿度のデータを
得ることができない。これは各温度による出力電流の傾
きと湿度軸との交点が異っていることによるものである
。このような温度による特性の相異を補正する回路の構
成図が第４図である。即ち該演算増幅器２８は可変抵抗
器２４を介して演算増幅器２３に接続され、又温度セン
サー８が抵抗２６．２７を介して上記演算増幅器２８に
接続されている。

然して斯かる構成によるものの演算増幅器２３による補
正原理は、例えば温度２５℃の曲線を正比例させる（原
点と交わる）ために、湿度センサー９と並列に可変抵抗
器２２を設け、該可変抵抗器２２に正比例させる量の一
定電流を可変せしめて流すと、第６図に示すように温度
２５°Ｃのグラフは原点を通るように上方へ平行移動さ
れる。又温度１５℃および３５℃のものも同様に上方へ
平行移動されるので、それらの平行移動後のグラフは第
７図に示すように各温度とも略原点を通った特性のグラ
フを得ることができる。なぜなら、電解式湿度センサの
特性は、第５図に示す様に、温度が高くなるほど湿度軸
との交点が原点に近（なる特徴を存しているからである
。

上記のように原点補正された異るグラフの傾きを温度で
補正する回路について言うならば、演算増幅器２３の出
力からは上述したように原点を通る特性に変換された出
力が得られ、この出力を演算増幅器２８に送り、温度に
よって利得を変化させるため演算増幅器２８の負帰還ル
ープに抵抗温度特性が変化するサーミスタを使用した回
路を形成している。即ち演算増幅器２８の利得Ｇは、該
演算増幅器２８の負帰還回路における合成抵抗値をＲＦ
、可変抵抗器２４の抵抗値をＲｔ４としたならば次の１
式によって表わされる。

ｚ４ 又抵抗２６の抵抗値をＲ２６、抵抗２７の抵抗値をＲ２
ｌとし、温度センサー８の抵抗値をＲ１としたときの合
成抵抗値Ｒｙは次の■式によって表わされる。

更に温度センサー８による抵抗ＲＴの抵抗温度性は通常
知られているように次の■式によって表わされる。

・・・・・・■ 但し、ＢＩＢ定数 Ｒ３：Ｔｓ　　（’ｃ）の点での抵抗値（Ω）Ｔｓ：Ｒ
ｓ（Ω）の点での温度（’Ｃ）Ｔ：Ｒｔ（Ω）を知りた
い温度（”Ｃ）従って上記したＩ、■、■式より、温度
によって利得Ｇが変化し、なお可変抵抗器２４は回路全
体の利得調整用として使用される。

次に実際の数値を用いた温度補正について考えてみると
、先ず温度２５℃の傾きに対する温度５℃と３５℃の傾
きの比の１例は次の第１表の如くである。

第１表 ところで傾きの比とは、各温度による特性曲線をｙ＝ａ
　Ｘ＋ｂとして表わし、ある温度のときの傾きａをα６
、別の温度のときの傾きａをα２として表わしたときの
α！／α１を言う。

又利得を決定するＧについて言うならば、このＧは前述
したように湿度によって変化するもので、今考察し易い
ように温度２５℃のときの利得Ｇを採って以下考えると
、温度１５℃、３５℃のときの利得が第１表の傾きの比
の逆数と一致すれば温度１５〜３５℃までは温度補正し
得たと考えてよい。従って式■〜■を用い、第１表の傾
きの比の逆数に略一致する利得Ｇを得ることのできる抵
抗２６の抵抗値Ｒ２ｂ、抵抗２７の抵抗値Ｒ２？、温度
センサー８の抵抗値Ｒ７の定数（前記したＲ８、Ｂ）を
求めることができ、その温度センサーに石塚電子−のサ
ーミスタ１０３ＡＴ−２（Ｒｇ　＝１０にΩ、Ｂ−３４
３５Ｋ）を使用した１例は以下の如くである。

Ｒ２，＝ψΩ、　Ｒｚｔ＝　３．３　ＫΩ然して上記の
抵抗値を使用したときの各温度に対する合成抵抗値ＲＦ
と２５℃の合成抵抗値に対する各温度の合成抵抗値の比
は次の第２表である。

第２表 即ち前記した第１表の「傾きの比の逆数」と第２表の「
２５℃の合成抵抗値に対する比」の値が各温度のときに
略等しくなっており、温度補正されたことを示している
。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは従来の湿度計に
比し頗る簡易な回路構成を採ることができ、又温度補正
についても比較的簡単な回路構成を追加するだけで済む
ことになり、更に直接湿度に比例した出力を得ることが
できるので従来必要とされた対数圧縮回路やリニアライ
ザー回路を設ける必要がなくなり、それらによって精度
の高い湿度計を低廉に得しめるなどの効果を有しており
、工業的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の具体的実施態様を示すものであって、第
１図は本発明による温度補正を必要としない構成図、第
２図は同じく本発明による温度補正を必要とした構成図
、第３図は第１図に示したものの回路図、第４図は第２
図に示したものの回路図、第５図は湿度センサーにおけ
る湿度電流特性を示した図表、第６図は一定電流を重畳
したときの湿度電流特性を示した図表、第７図は各温度
における一定電流を重畳したときの湿度電流特性を示し
た図表、第８図は従来の湿度計についての構成図を示す
ものである。 然してこれらの図面において、８は温度センサー、９は
湿度センサー、ｌＯは表示器、１１は定電圧源電流検出
器利得調整器、１２は演算増幅器、１３は可変抵抗器、
２０は定電圧源電流検出器、２１は温度調整利得調整回
路、２２および２４は可変抵抗器、２３および２８は演
算増幅器、２６．２７は抵抗を示すものである。 特許出願人　ジャパンゴアテックス株式会社発　　　明
　　　者　　　大　　橋　　　和　　彦第　３　国 第　４　　藺 ｖＣｅ 第　　５　　ｍ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直流を印加して使用する電解式湿度センサーを用い
   た湿度計において、上記電解式湿度センサーを駆動させ
   るため１つの演算増幅器を定電圧源、電流検出器および
   利得調整器として使用したことを特徴とする湿度計。 ２、温度による出力の誤差を補正するため湿度センサー
   と並列に抵抗を設け、更に抵抗温度特性を有する素子で
   構成される回路を演算増幅器の負帰還ループに設けた請
   求項１に記載の湿度計。 ３、演算増幅器から出力されるアナログ出力をＡＤ変換
   器を介してデジタル表示するようにした請求項１に記載
   の湿度計。