JPH03137556A

JPH03137556A - 湿度センサ

Info

Publication number: JPH03137556A
Application number: JP1275306A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Uchida; 豊内田; Keiichi Iiyama; 恵市飯山; Shigeo Aoki; 青木　滋夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-10-23
Filing date: 1989-10-23
Publication date: 1991-06-12

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】産業上の利用分野本発明は空調機器等の湿度検出に利用される湿度センサ
に関するものである。

従来の技術近年、空調機器が多く用いられるに伴い、湿度センサが
多く利用されるようになってきた。たとえば、［松下電
子部品■湿度センサ（ヒニミセラムＮＨ）技術資料」（
「ヒニミセラム」は松下電器産業■の商品名）にみられ
るように、交流駆動用の湿度センサも開発されている。

従来の湿度センサについて、第６図と第７図を用いて説
明する。

第６図は従来の湿度センサの斜視図であり、第７図は従
来の湿度センサを組み込んだ湿度センサ駆動用回路の回
路図である。

この湿度センサ１は、第６図に示すように、その内部の
上部分に交流駆動用の感湿素子２が設置され、下部分に
サーミスタ３が設置されている。

湿度センサ１中にある基板１２上に感湿素子２とサーミ
スタ３と電極パターン１３とワイヤー１４とが配置され
ている。端子（Ｂ）６．サーミスタ３゜感湿素子２．お
よび端子（Ｃ）４の順序で直列に接続され、サーミスタ
３と感湿素子２との接点に端子（Ａ）５が接続されてい
る。湿度センサ１を組み込んだ湿度センサ駆動用回路は
、第７図に示すように、発振回路７と、感湿素子２およ
びサーミスタ３とからなる湿度センサ１と、発振回路７
と湿度センサ１の端子（Ｃ）４を結合するコンデンサ８
と、湿度センサ１の端子（Ａ）５に接続された演算増幅
器９と、演算増幅器９の出力に接続された整流回路１０
と、演算増幅器９にマイナス電源を供給する直流／直流
（ＤＣ／ＤＣ）コンバータ１１とで構成され、湿度セン
サ１の端子（Ｂ）６は接地されている。

以上のように構成された湿度センサおよび湿度センサ駆
動用回路について、以下その動作を説明する。

まず、発振回路７の発振出力をコンデンサ８に印加する
。コンデンサ８は交流信号だけを通過させ、湿度センサ
１の端子（Ｃ）４を通して感湿素子２に交流信号が印加
される。湿度センサ１中の感湿素子２の温度特性をサー
ミスタ３によって補償し、感湿素子２の温度特性を打ち
消し、感湿素子２の湿度特性だけを検出する。感湿素子
２は交流信号によって駆動される。湿度に応じて感湿素
子２の抵抗値が変化するので感湿素子２とサーミスタ３
の抵抗比が変化し、湿度センサ１の端子（Ａ）５から出
力される信号の振幅が変化する。湿度センサ１の出力信
号は演算増幅器９によって増幅される。湿度センサ１の
端子（Ａ）５の出力は交流信号であるので、演算増幅器
９の電源には両型源を用いるが、マイナス電源はＤ　Ｃ
／Ｄ　Ｃコンバータ１１によって供給される。演算増幅
器９から出力される交流信号は整流回路１０によって直
流に変換され、湿度に応じた直流レベルが出力される。

発明が解決しようとする課題しかしながら、前記従来の技術では、湿度センサ１とセ
ンサ用回路が各々独立した構造となっており、センサ用
回路基板に湿度センサ１を外付けで接続する形式となっ
ている。湿度センサ１をより使い易くするためには、湿
度センサ１とセンサ用回路を一体化することが必要であ
る。湿度センサ１とセンサ用回路とを一体化する場合、
単電源で駆動し、電源ラインを簡単化することが望まし
い。ところが、感湿素子２は交流信号によって駆動する
必要があり、湿度センサ１の出力信号は交流になる。こ
のため演算増幅器９にマイナスの信号が印加され、演算
増幅器９が動作するためにはマイナス電源が不可欠にな
るという課題を有していた。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、感湿素子が
交流駆動でありながらマイナス電源を必要とせず、直流
単電源によって動作できる回路内蔵型の湿度センサを提
供しようとするもので°ある。

課題を解決するための手段本発明の湿度センサは、感湿素子とサーミスタとの接点
にマイナス電圧リミッタ回路を付加し、単電源で駆動で
きる回路内蔵型としたものである。

作用前記構成とすることによって、プラスの信号だけが演算
増幅器に入力されるようになるので、回路内蔵型の湿度
センサが単電源で駆動される。

実施例以下、本発明の実施例について、第１図から第５図を用
いて説明する。

〔実施例１〕第１図は本発明の第１の実施例の回路図である。

第２図は相対湿度５０％のときの動作説明図、第３図は
相対湿度７０％のときの動作説明図である。

第１図において、湿度センサ２１は発振回路２２と、交
流駆動用の感湿素子２４と、発振回路２２と感湿素子２
４を結合するコンデンサ２３と、感湿素子２４と接地電
位間に接続されるサーミスタ２６と、感湿素子２４とサ
ーミスタ２６の接点に接続されるマイナス電圧リミッタ
回路２５と、マイナス電圧リミッタ回路２５に接続され
る演算増幅器２７と、演算増幅器２７の出力に接続され
る整流回路２８とからなり、湿度センサ２１の外枠に電
源端子１８と出力端子１９と接地端子２０が取り付けら
れている。

以上のように構成された本実施例の湿度センサ２１につ
いて、以下その動作を説明する。

発振回路２２によって出力された矩形波発振出力はコン
デンサ２３を通過後交流信号になり、感湿素子２４に印
加される。サーミスタ２６は感湿素子２４の温度補償を
する。感湿素子２４とサーミスタ２６の抵抗比に応じた
交流電圧がマイナス電圧リミッタ回路２５に印加される
。湿度に応じて感湿素子２４の抵抗値が変化するので、
マイナス電圧リミッタ回路２５に印加される交流電圧振
幅は湿度によって変化する。湿度によって感湿素子２４
の抵抗値が大きくなるとマイナス電圧リミッタ回路２５
に印加される交流電圧振幅は小さくなり、感湿素子２４
の抵抗値が小さくなるとマイナス電圧リミッタ回路２５
に印加される交流電圧振幅が大きくなる。マイナス電圧
リミッタ回路２５は直列に接続された抵抗と並列に接続
されたダイオードとで構成される。マイナス電圧リミッ
タ回路２５ではマイナスの信号はダイオードを通じて接
地され、マイナス電圧はダイオードのｖ、（立ち上がり
電圧）以下にはならず、−ＶＦ（Ｖ）でカットされる。

プラス電圧はそのまま出力される。マイナス電圧リミッ
タ回路２５の出力信号は演算増幅器２７に入力され増幅
される。演算増幅器２７からはＯｖを低レベルとしたパ
ルス信号が出力される。パルス信号は整流回路２８に入
力され、直流に変換され湿度センサ２１の出力端子１９
から出力される。整流回路２８は直列に接続されたダイ
オードと並列に接続されたコンデンサおよび抵抗からな
る。以上のように、湿度の変化に応じて湿度センサ２１
の直流出力レベルが変化する。

たとえば、発振回路２２の出力＝０〜３Ｖ、電源電圧＝
５Ｖ、温度２５℃、サーミスタ２６の抵抗＝２０にΩ、
演算増幅器２７の利得＝２倍、ダイオードのｖＦ＝０．
２Ｖ、相対湿度５０％のとき感湿素子２４の抵抗＝１８
にΩ、相対湿度７０％のときの感湿素子２４の抵抗＝　
２．２　ｋΩとすると、発振回路２２の出力はコンデン
サ２３を通過後−１，５ｖ〜１．５ｖの交流になる。相
対湿度５０％のときは、感湿素子２４とサーミスタ２６
の接点の電圧は−０，８Ｖ〜０．８ｖになる。この信号
がマイナス電圧リミッタ回路２５に入力されると、マイ
ナスが−Ｖ、（ショットキーダイオードを使用している
ので−Ｖ、＝　−０，２Ｖ）でカットされ、−０，２Ｖ
〜０．８Ｖが出力される。ここで、演算増幅器２７は単
電源で駆動されているので、−０，７Ｖ程度以上のマイ
ナス電圧が入力されると正常に動作しなくなるが、−０
，２Ｖ程度のマイナス電圧であれば演算増幅器２７は正
常に動作し、絶対最大定格内での使用条件であるので問
題がない。次に、演算増幅器２７によって２倍に増幅さ
れ、ＯＶ〜１．６ｖのパルス信号になる。次に、整流回
路２８で直流１．６ｖになり、湿度センサ２１からは、
相対湿度５０％で１．６Ｖが出力される。湿度が５０％
から７０％に変化したときには、感湿素子２４の抵抗値
が１８にΩから２．２にΩに変化し、感湿素子２４とサ
ーミスタ２６の接点の電圧振幅も−１，３Ｖ〜１．３ｖ
になる。この信号がマイナス電圧リミッタ回路２５に印
加されると、マイナス電圧カー　”Ｆ　（０，２’／）
　テｈ　ッ）　サれ、−０，２Ｖ〜１．３ｖが出力され
る。次に、演算増幅器２７によって２倍に増幅され、Ｏ
ｖ〜２．６ｖのパルス信号になる。次に、整流回路２８
で直流２，６ｖになり、湿度センサ２１からは、湿度＝
７０％で２．６Ｖが出力される。

この実施例によれば、感湿素子２４とサーミスタ２６の
接点にマイナス電圧リミッタ回路２５を付加し、湿度変
化にプラスのパルス電圧だけを対応させることによって
、湿度センサ駆動用回路と感湿素子２４とを一体化し、
交流駆動用の感湿素子２４を直流単電源で動作させるこ
とができるという効果が得られる。

〔実施例２〕第４図は本発明の第２の実施例の斜視図である。

第４図において、湿度センサ３１は湿度センサ３１内に
感湿素子３２とサーミスタ３３とが内蔵されている。湿
度センサ３１中にある基板３７上に感湿素子３２とサー
ミスタ３３とｔｔｆｆｉパターン３８が配置され、感湿
素子３２の端面とサーミスタ３３の端面を接合し、感湿
素子３２とサーミスタ３３を同じ高さに設置されている
。端子（Ｅ）３６゜サーミスタ３３．感湿素子３２．お
よび端子（Ｆ）３４の順序で直列に接続している。サー
ミスタ３３と感湿素子３２との接合面に端子（Ｄ）３５
が接続されている。

以上のように構成された湿度センサについて、以下その
動作を説明する。

湿度センサ３１中の感湿素子３２は交流信号によって駆
動される感湿素子である。したがって、湿度センサ３１
も交流によって駆動される。感湿素子３２は湿度に応じ
て抵抗値が変化する。湿度センサ３１中のサーミスタ３
３は温度によって抵抗値が変化し、感湿素子３２の温度
特性を補償する。感湿素子３２とサーミスタ３３の位置
関係が離れていると温度分布が異なるが、本実施例では
感湿素子３２とサーミスタ３３とが素子端面で接合され
、高さも同一であるので、温度分布がほぼ等しくなる。

このため、サーミスタ３３は感湿素子３２を精密に温度
補償する。端子（Ｆ）３４から交流信号を印加し、端子
（Ｄ）３５から出力する。

端子（Ｅ）３６は接地電位に接続する。端子（Ｆ）３４
から印加された電圧は感湿素子３２とサーミスタ３３の
抵抗比によって分圧され、端子（Ｄ）３５から出力され
る。感湿素子３２の抵抗値は湿度によって変化する。し
たがって、感湿素子３２とサーミスタ３３の抵抗比も湿
度によって変化する。よって、端子（Ｄ）３５には湿度
に応じた電圧振幅が出力される。

この実施例によれば、感湿素子３２とサーミスタ３３の
素子端面を接合し、同一の高さに設置することによって
、感湿素子３２とサーミスタ３３の配置および実装高さ
の違いによる温度分布差を防ぎ、感湿素子３２とサーミ
スタ３３の温度を同一にし、サーミスタ３３によって感
湿素子３２の温度を精密に補償することができる。

〔実施例３〕第５図は本発明の第３の実施例の回路図である。

第５図において、湿度センサ４１はサーミスタ（ａ）４
２．　　サーミスタ（ｂ）４３．　　サーミスタ（ｃ）
４４、・・・・・・からなる複数のサーミスタと、感湿
素子（ａ）４５．感湿素子（ｂ）４６．感湿素子（ｃ）
４７゜・・・・・・からなる複数の感湿素子を内蔵し、
前記複数のサーミスタおよび前記複数の感湿素子の端子
（ａ）４８、端子（ｂ）４９．端子（ｃ）５０．−・・
・・・を湿度センサ外囲器に取り付けている。

まず、湿度センサ４１の端子（ａ）４８〜端子（１）５
９までの接続パターンを決める。接続パターンの一例と
して、たとえば、サーミスタ（ａ）４２と感湿素子（ａ
）４５を直接に接続したときの湿度特性を用いる場合に
は、端子（ｂ）４９と端子（ｇ）５４を接続する。端子
（ａ）４８を接地し、端子（ｈ）５５から交流信号を印
加し、端子（ｇ）５４から出力信号を得る。また、たと
えば、サーミスタ（ｂ）４３とサーミスタ（ｃ）４４の
並列接続に感湿素子（ａ）４５を直列に接続したときの
湿度特性を用いる場合は、端子（ｃ）５０と端子（ｅ）
５２を接続し、端子（ｆ）　５３と端子（ｄ）５１を接
続し、端子（ｄ）５１と端子（ｇ）５４を接続する。端
子（ｃ）５０を接地し、端子（ｈ）５５から交流信号を
印加し、端子（ｇ）５４から出力信号を得る。以上のほ
かにも接続パターンを変え、サーミスタと感湿素子の接
続を変えることができる。

この実施例によれば、端子（ａ）４８〜端子（１）５９
までの接続パターンを変えることによって、種々の湿度
特性を実現でき、たとえば、特定の湿度範囲について湿
度特性の分解能を上げるなど、一つの湿度センサで種々
の湿度特性を選択できるという効果が得られる。

発明の効果以上のように本発明によれば、感湿素子とサーミスタの
接点にマイナス電圧リミッタ回路を付加し、湿度変化に
プラスのパルス電圧だけを対応させることによって、駆
動用回路を内蔵した湿度センサを単電源で動作させるこ
とができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の回路図、第２図は本発
明の第１の実施例の動作説明図、第３図は本発明の第１
の実施例の動作説明図、第４図は本発明の第２の実施例
の斜視図、第５図は本発明の第３の実施例の回路図、第
６図は従来の湿度センサの斜視図、第７図は従来の湿度
センサ駆動用回路の回路図である。１８・・・・・・電源端子、１９・・・・・・出力端子
、２０・・・・・・接地端子、２１・・・・・・湿度セ
ンサ、２２・・・・・・発振回路、２３・・・・・・コ
ンデンサ、２４・・・・・・感湿素子、２５・・・・・
・マイナス電圧リミッタ回路、２６・・・・・・サーミ
スタ、２７・・・・・・演算増幅器、２８・・・・・・
整流回路、３１・・・・・・湿度センサ、３２・・・・
・・感湿素子、３３・・・・・サーミスタ、３４〜３６
・・・・・・端子、３７・・・・・・基板、３８・・・
・・・電極パターン、４１・・・・・・湿度センサ、４
２〜４４・・・・・・サーミスタ、４５〜４７・・・・
・・感湿素子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）発振回路と、湿度によって抵抗値が変化する感湿
素子と、前記発振回路の出力端と前記感湿素子の第１の
端子を結合するコンデンサと、前記感湿素子の第２の端
子と接地電位間に接続されているサーミスタと、前記感
湿素子と前記サーミスタの接点に接続するマイナス電圧
リミッタ回路と、前記マイナス電圧リミッタ回路と接続
される演算増幅器と、前記演算増幅器と接続されている
整流回路とを備え、前記発振回路から前記整流回路まで
の回路を前記感湿素子および前記サーミスタと同一外囲
器内に収納してなる湿度センサ。
（２）湿度センサ内の感湿素子とサーミスタの素子端面
を接合し、前記感湿素子と前記サーミスタの高さを同じ
とした湿度センサ。
（３）湿度センサ内に複数の感湿素子と複数のサーミス
タを内蔵し、前記複数のサーミスタの両端の端子および
前記複数の感湿素子の両端の端子を湿度センサの外囲器
に取り付けた湿度センサ。