JPS5943346A - 湿度検出装置 - 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】 本発明は、相対湿度を検出するための相対湿度検出用素
子を有し、該検出用素子による検出結果をデジタル値の
データに変換して出力するための変換回路を備えて成る
湿度検出装置に関する。

近年においては、電子回路技術のみでなく温度、圧力、
湿度等に関するセンサー技術も著しく発展しつつあり、
いわゆる家庭用電気器具等の一部にもセンサー技術を応
用したものが実現されるに至っている。

しかし、従来の湿度検出装置は、一般にサイズが大きく
、しかも消費電力も大きいために、携帯サイズの電子卓
上計算機（以下、電卓と称する）やクロック、腕時計等
の如く、比較的小型で電池を電源としている機器等の一
部に内蔵するには不適当であった。

すなわち従来の湿度検出装置においては、一般に検出用
素子を用いてブリッジ回路を構成したり、さらには検出
結果をデジタル値に変換するのに旧来と同様なアナログ
・デジタル変換回路を用いたりしているために、サイズ
が大きくなるとともに、消費電力も大きくならざるを得
なかったというのが実情である。

本発明の目的は、例えば携帯サイズの電卓やクロック、
腕時計等の如く、電池な電源としていてサイズも小型な
電子機器に内蔵するのに好適な湿度検出装置や、その他
の持ち運び可能なサイズの測定用機器等に装備するのに
適した小型かつ低消費電力型の湿度検出装置を提供する
ことにある。

以下、図に従って本発明の詳細を説明する。

第１図〜第７図は、本発明の一実施例を示す図で、第１
図は本発明の一実施例による湿度検出装置を備えた時計
付き電卓の外観を示す平面図である。本実施例の電卓は
、電子光学的表示装置として液晶表示装置１を有し、外
部操作部材としては計算用のキーボードスイッチ群２の
他にモード選択用のスライドスイッチＳｗを有している
。またケース３の前面側には、湿度検出用素子の収容部
４が設けられている。

次に第２図は、前記湿度検出用素子の収容部４の内部構
造を示す断面図であり、ケース３の一部に設けられた凹
部３ａには検出用素子支持板５が固定されていて、さら
に該支持板５上ｎ相対湿度検出用素子６が取り付けられ
ている。

すなわち該検出用素了６には、一対のリード電極６ａ、
６ｂが設けられていて、それぞれ前記支持板５に設けら
れた接続用電極５ａ、５ｂと電気的に接続された状態で
固定されている。

なお前記接続用電極５ａ、５ｂの一部は、スルーホール
部を経由して前記支持板５の下面側まで達するように構
成されている。またケース３の凹部３ａの開口部には、
貫通孔７ａを備えた保護板７が取り付けられており、該
保護板７によって相対湿度検出用素子６を保護するとと
もに、該検出用素子６には貫通孔７ａを介して外部の雰
囲気中の水蒸気の成分が導入されるように構成されてい
る。

さらに８は回路基板、９は液晶表示装置支持部材、１０
はコイルバネより成るコネクターで、該コネクター１０
は回路基板８上の所定の配線パターン（図示しない）と
前記接続用電極５ａ、５ｂとを電気的に接続する役割を
果している。

次に第３図は、本実施例の時計付き電卓の回路構成の概
略を示すブロック線図であり、１１は時間基準となる水
晶発振回路、１２は分周回路、１３は計時カウンターで
ある。また前述のキーボードスイッチ群２は、入力制御
回路１４に接続されており、該入力制御回路１４から出
力される時刻修正用信号ｄおよび計算実行用信号ｃは、
それぞれ計時カウンター１３および計算用回路１５に入
力されるように構成されている。

さらに１７は、前述の相対湿度検出用素子６を含む湿度
検出装置であり、１６は、分周回路１２および計時カウ
ンター１３からの信号に基づいて湿度検出装置１７匠供
給するためのサンプリンクタイミング制御用等の各クロ
ック信号φｉを形成しているクロック信号形成回路であ
る。

また計時カウンター１３、計算用回路１５からの各出力
信号および湿度検出装置１７からの湿度演算出力信号ｈ
は、表示制御回路１８による選択制御を経てデコーダ・
ドライパー回路１９に入力され、前述の液晶表示装置１
を駆動するように構成されている。

一方、前述のスライドスイッチＳｗのスイッチ端子ａ、
ｂ、ｃは、液晶表示装置１の表示選択状態を制御するた
めに表示制御回路１８に接続されるとともに、端子ａお
よびｂについては入力制御回路１４に、また端子ｃにつ
いては湿度検出装置１７に、それぞれ接続されている。

すなわち本実施例の電卓においては、モード選択用のス
ライドスイッチＳｗが、スイッチ端子ａとの間で閉じら
れているときには、液晶表示装置１は時刻表示モードに
制御され、この状態ではキーボードスイッチ群２の操作
に応じて、スイッチ入力制御回路１４から時刻修正用信
号ｄが出力されて、計時カウンター１３の内容が修正さ
れる。

またスイッチＳｗが端子ｂとの間で閉じられているとき
には、液晶表示装置１は計算表示モードに制御され、こ
の状態ではキーボードスイッチ群２の操作に応じて、ス
イッチ入力制御回路１４より計算実行用信号ｅが計算用
回路１５に入力されることになる。

さらにスイッチＳｗが端子ｃとの間で閉じられていると
きには、液晶表示装置１は湿度表示モードに制御され、
この状態では湿度検出装置１６が湿度検出動作を行なっ
て、湿度演算出力信号ｈを出力することになる。

なお定電圧回路Ｇは、温度等の環境の変化や経時等によ
る電源用電池Ｅの電圧の変動が水晶発振回路１１の発振
周波数や湿度検出装置１７内の後述のＣ−ＭＯＳリング
発振器２１の発振周波数に与える影響を解消するために
設けられているもので、本実施例では少なくとも水晶発
振回路１１と後述のＣ−ＭＯＳリング発振器２１とが、
定電圧回路Ｇの出力電圧によって駆動されるように構成
されている。

ただし第３図では、図の簡素化のために定電圧回路Ｇか
らの電源の供給関係は破線で示しており、また水晶発振
回路１１およびＣ−ＭＯＳリング発振器２１を含む湿度
検出装置１７以外の他要素への電源の供給関係は、図示
を省略しているが、実際上は上記の他要素に対しても定
電圧回路Ｇを介して電源を供給してもよいことは明らか
である。

次に第４図は、前述の相対湿度検出用素子６として、相
対湿度の増加に対して容量値が略直線的に変化する特性
を備えたガラス−セラミック系厚膜湿度検出用素子を用
いたときの湿度検出装置１７の一具体例を示す回路図で
あり、第５図および第６図は、それぞれ上記ガラス−セ
ラミック系厚膜湿度検出用素子の概略構造を示す一部拡
大断面図および相対湿度・容量変換特性を示すグラフで
ある。

なお上記ガラス−セラミック系厚膜湿度検出用素子は、
第５図に示されるように、表面上に一対の電極６ｃ、６
ｄを有するアルミナ等の絶縁基板６ｅと、該基板６ｅ上
に形成された厚さ５〜１５μｍ程度の不感湿誘電体層６
ｆと、さらに該誘電体層６ｆ上に形成された厚さ３０〜
５０μｍ程度の感湿誘電体層６ｇより構成されており、
前記一対の電極６ｃと６ｄは、いわゆるくし歯状対向電
極として形成されている。

また不感湿誘電体層６ｆは、アルミナ基板６ｅに誘電体
ペーストを印刷し焼成することで形成され、感湿誘電体
層６ｆは、非感湿誘電体層６ｆ上にアルミナ粒子等の金
属酸化物とガラス微粒子等とを含む感湿誘電体ペースト
を多層にスクリーン印刷して焼成することにより形成さ
れる。この焼成時にはアルミナ等の金属酸化物の粒子は
融解しないために、感湿誘電体層６ｇは、アルミナ等の
金属酸化物粒子６ｊの表面をガラスセラミックフィルム
６ｋで包んだ状態の多孔質ガラス−セラミック系厚膜構
造となる。

なお一対の電極６ｃと６ｄは、前述のリード電極６ａと
６ｂにそれぞれ接続されている。また上記の金属酸化物
としては、アルミナの他にコバルト、インジウム、パラ
ジウム、ニッケル、マンガン、スズ、銅、鉄等の金属酸
化物を用いることが可能である。

以上のような構成のガラス−セラミック系厚膜湿度検出
用素子は、第６図に示されるように、相対湿度Ｈの増加
に応じて容量値Ｃｈが略直線的に増加する特性を有して
いる。また第７図は、クロック信号形成回路１６より湿
度検出装置１７に供給される各クロック信号φｉのタイ
ムチャート図である。

本実施例においては湿度検出装置１７は、上記ガラス−
セラミック系厚膜湿度検出用素子より成る相対湿度検出
用素子６を、ＣＲ型発振における充放電容量とするＣ−
ＭＯＳリング発振器２１、分周回路２３、アップカウン
ター２４、ラッチ回路２５、湿度演算回路２６等によっ
て構成されている。

また前記Ｃ−ＭＯＳリング発振器２１は、相対湿度検出
用素子６の他に帰還抵抗２７、限流抵抗２８、Ｃ−ＭＯ
Ｓ・ＮＡＮＤ回路２９、およびＣ−ＭＯＳ・インバータ
３０、３１より構成され、奇数段によるリング発振器に
コンデンサー変調をかけたタイプのＣＲ型発振器となっ
ており、該発振器２１の発振周波数ｆは、前記湿度検出
用素子６の容量値をＣｈ、帰還抵抗２７の抵抗値をＲと
すると、次の（１）式で与えられる。

ｆ＝１／（２２ＣｈＲ）・・・・・・（１）式なお第４
図においては、前記発振器２１に供給される電源のライ
ンの図示は全く省略されているが、前述の如く電源用電
池Ｅの電圧変動が上記発振周波数ｆに与える影響を完全
に解消するために、定電圧回路Ｇを介して前記発振器２
１に電源が供給されるように構成されている。

ここで本実施例における湿度検出装置１７の動作につい
て説明する。

まずモード選択用のスライドスイッチＳｗを操作し、端
子Ｃとの間で閉じられた状態にすることにより湿度表示
モードを選択すると、ＡＮＤ回路２０がＯＮ状態となる
。従って、この状態ではクロック信号形成回路１６より
サンプリング用のクロックパルスφ１が入力されてくる
と、そのパルス幅に応じた間に渡ってＮＡＮＤ回路２９
がＯＮ状態となり、Ｃ−ＭＯＳリング発振器２１が発振
動作を行なうことになるが、一方では前記パルスφ１の
立上り付近のタイミングで与えられるクロックパルスφ
４によって分周回路２３とカウンター２４はりセットさ
れる。またクロックパルスφ２がＡＮＤ回路２２に入力
されるために、そのパルス幅１に応じた間に渡ってＡＮ
Ｄ回路２２がＯＮ状態となり、このｔの間に渡ってリン
グ発振器２１からの発振出力はＡＮＤ回路２２を介して
分周回路２３に入力され、さらに該分周回路２３からの
分周出力信号がカウンター２４に入力されることになる
。さらに前記パルスφ１、φ２の立下りのタイミングで
与えられるラッチタイミング制御用のクロックパルスφ
３が、ラッチ回路２５のラッチ制御信号入力端子２５ａ
に入力されると、カウンター２４の計数内容がラッチ回
路２５にラッチされる。

このラッチされた内容は、相対湿度検出用素子６の容量
値Ｃｈ、すなわち雰囲気中の相対湿度に応じて変化する
テジタル値であることは明らかである。

ところで本実施例では上記の容量値Ｃｈは、第６図に示
されるように、相対湿度の増加に応じて略直線的に増加
する特性にあり、従って相対湿度Ｈ〔％〕における前記
検出用素子６の容量値Ｃｈは、基準の相対湿度Ｈ０〔％
〕における前記検出用素子６の容量値をＣ０とすると、
次の（２）式で与えられる。

Ｃｈ＝Ｃ０＋Ａ（Ｈ−Ｈ０）・・・・・・（２）式ただ
しＡは、第６図のグラフにおける直線の傾きであり、検
出用素子によって決定される定数である。この場合、相
対湿度０〔％〕に対応する前記検出用素子６の容量値を
Ｃ００とすると、Ｃｈ＝ＡＨ＋Ｃ００・・・・・・（２
）′式となる。同様に相対湿度１００〔％〕に対応する
前記検出用素子６の容量値をＣ１００とすると、Ｃ１０
０＝１００Ａ＋Ｃ００・・・・・・（２）″である。一
方、前述の所定の時間ｔに渡ってＡＮＤ回路２２を介し
て前述発振器２１より出力される発振出力信号に含まれ
るパルス数Ｎは、Ｎ＝ｆ・ｔ・・・・・・（３）式 となる。上記の（１）式、（２）′式、および（３）式
より、Ｎの値から相対湿度の〔％〕値Ｈを求める式を導
くことができる。

第８図が、（４）式のＮとＨの値との関係を示すグラフ
であり、Ｎ００およびＮ１００は、それぞれ相対湿度が
０〔％〕および１００〔％〕のときにおける上記パルス
数Ｎの値である。

Ｎ００＝１／２．２Ｃ００Ｒ・・・・・・（３）′式た
だし第８図において、〔Ｎ１００、Ｎ００〕以外の区間
のＮの値、すなわちＨが０以下あるいは１００以上とな
るようなＮの値の範囲は、理論的には出現しない範囲で
ある。

ここで分周回路２３が前記発振器２１からの発振出力信
号を分周した後に出力する分周出力信号の周波数をＦと
して、分周回路２３の分周比ＸをＦ＝ｆＸ・・・・・・
（５）式 で表わされるもので定義すると、前述の時間ｔに渡って
分周回路２３より出力されてカウンター２４に入力され
るパルス数Ｐは、 Ｐ＝ＮＸ・・・・・・（６）式 となる。この（６）式を（４）式に代入すると本実施例
では、上記Ｐの値がラッチ回路２５にラッチされる内容
となることは明らかであり、ラッチ回路２５内のＰの値
に基づいて、湿度演算プロック２６で上記（７）式に従
った演算近似演算でもよい）を行なうことで、相対湿度
の〔％〕値Ｈが求められる。

また湿度演算ブロック２６から出力される前記Ｈの値を
示す湿度演算出力信号ｈに基づいて、液晶表示装置１に
よって相対湿度が〔％〕の単位で表示されることになる
。

なお前記検出用素子６の容量値Ｃｈは、（２）′式より
若干のずれがあり、またＣ−ＭＯＳリング発振器２１の
発振周波数ｆも、（１）式からの若干のずれがあるため
に、乾燥あるいは湿潤の極限状態下で例えば相対湿度の
演算値Ｈが０以上になったり、あるいは１００以上にな
ったりする可能性も僅かにあるが、その場合には演算ブ
ロック２６より０〔％〕あるいは１００〔％〕の値を示
す信号を出力するように構成することが好ましい。

次に第９図は、湿度検出装置１７の第２の実施例を示す
回路図である。本実施例は、第４図に示される実施例の
場合と同じく、ガラス−セラミック系厚膜湿度検出用素
子を用いながら、相対湿度の〔％〕単位の演算を比較的
簡単な構成で行なえるように考慮したものである。

なお本実施例についても、前述の第１図〜第３図および
第５図〜第８図は、共通の説明図として適用されるもの
であり、また第９図において第４図と同一番号は同−要
素を示すものである。

本実施例では湿度検出装置１７は、Ｃ−ＭＯＳリング発
振器２１、分周回路２３、ダウンカウンター４４、ラッ
チ回路４５、限界値検出回路４７等によって構成されて
おり、後述の如くラッチ回路４５の内容値がそのまま〔
％〕単位の相対湿度値を近似するものとなるように考慮
された構成となっている。ただしＣ−ＭＯＳリング発振
器２１の基本的構成や供給電源等については、前述Ｃ第
４図の場合と全く同様である。

次に本実施例における湿度検出装置１７の動作について
説明する。

まずモード選択用のスライドスイッチＳｗを操作し、該
スイッチＳｗが端子Ｃとの間で閉じられた状態にするこ
とにより湿度表示モードを選択すると、ＡＮＤ回路２０
がＯＮ状態となる。

従って、この状態ではクロック信号形成回路１６よりサ
ンプリング用のクロックパルスφ１が入力されてくると
、そのパルス幅に応じた間に渡ってＮＡＮＤ回路２９が
ＯＮ状態となり、Ｃ−ＭＯＳリング発振器２１が発振動
作を行なうことになるが、一方では前記パルスφ１の立
上り付近のタイミングで与えられるクロックパルスφ４
によって、分周回路２３がリセットされるとともにダウ
ンカウンター４４が所定の初期値Ｓｉにイニシャルセッ
トされ、同じくフリップフロップ回路（以下、ＦＦと暗
記する）４８、４９もリセットされる。

またクロックパルスφ２がＡＮＤ回路２２に入力される
ために、そのパルス幅１に応じた間に渡ってＡＮＤ回路
２２がＯＮ状態となり、このｔの間に渡って前記発振器
２１からの発振出力信号はＡＮＤ回路２２を介して分周
回路２３に入力され、さらに該分周回路２３からの分周
出力信号がダウンカウンター４４に入力されることにな
る。

さらに前記パルスφ１、φ２の立下りのタイミングで与
えられるラッチタイミシグ制御用のクロックパルスφ３
が、ラッチ回路４５のラッチ制御信号入力端子４５ａに
入力されると、ダウンカウンター４４の計数内容値Ｓが
ラッチ回路４５にラッチされる。このラッチされた内容
値Ｓは、相対湿度検出用素子６の容量値Ｃｈ、すなわち
雰囲気中の相対湿度に応じて略直線的に増加するデジタ
ル値であることは明らかである。

ここで本実施例では、第４図の場合のように湿度演算ブ
ロック２６を用いて（７）式に基づいた演算を行なう替
わりに、ダウンカウンター４４を用いることにより、相
対湿度の〔％〕値Ｈを第１０図で２点鎖線で示される直
線Ｓで近似して求め、その近似値をラッチ回路４５に直
接ラッチするように構成しているわけである。

すなわち第１０図は、前述の第８図のグラフにおいて、
理論的に出現する範囲であるＮの区間〔Ｎ１００、Ｎ０
０〕の付近を拡大して示したグラフであり、直線Ｓは（
Ｎ１００、１００）と（Ｎ００、０）の２点を通る直線
である。従って直線Ｓの式は、 となる。すなわち本実施例では、前述の時間幅ｔ内にＡ
ＮＤ回路２２を介して前記発振器２１より出力されてく
る発振出力信号に含まれるパルス数がＮであるときに、
ダウンカウンター４４の内容値Ｓが上記の（８）式で示
されるＳの値となるようにするために、分周回路２３の
分周比Ｘとダウンカウンター４４の前述のイニシャルセ
ット価Ｓｉは、それぞれ となるように設定されているわけであり、このような構
成によれば、ラッチ回路４５には相対湿度の〔％〕値Ｈ
を近似する上記のＳの値が、そのままラッチされること
になるために、ラッチ回路４５は上記のＳの値を示す信
弓を、そのまま湿度演算出力信号ｈとして出力すればよ
いことになる。

なお上記の分周比Ｘ（直線Ｓの傾き）とイニシャルセッ
ト値Ｓｉは、（９）式、（１０）式に（３）′式、（３
）″式を代入すれば、Ｃ００およびＣ１００の値に基づ
いて計算によって求めることもできるが、前記発振器２
１の発振周波数ｆは、実際には（１）式より若干ずれる
ことがあるために、Ｎの値の実測値に基づいて直線Ｓを
求めることにより、分周比Ｘとイニシャルセット値Ｓｉ
を決定する方が実用的である。

また本実施例でも乾燥あるいは湿潤の極限状態下では、
Ｓの値が０未満あるいは１００を越えるものとなる可能
性があるために、その場合には便宜的にラッチ回路４５
に０または１００がラッチされるようにするために、本
実施例では限界値検出回路４７とＦＦ４８、４９が設け
られている。

すなわち分周回路２３からの分周出力信号をダウンカウ
ンター４４でダウンカウントするに従って、ダウンカウ
ンター４４の内容値Ｓは、イニシャルセット値Ｓｉより
減少していくが、ダウンカウンター４４の内容値Ｓが１
００に到達すると、まず限界値検出回路４７の出力端４
７ａより１個のパルス信号が出力されＦＦ４８をセット
状態に反転させ、さらに内容値Ｓが減少し続けて０にま
で到達すると、検出回路４７の出力端４７ｂより１個の
パルス信号が出力されＦＦ４９をセット状態に反転させ
るように構成されている。言いかえれば、ＦＦ４８がリ
セット状態のままでいたとすれば、上記内容値Ｓが１０
０以上の値にとどまったことを意味し、ＦＦ４９までが
セット状態になったとすれば、上記内容値Ｓが０を通り
越して減少していったということを意味し、そのいずれ
の場合も理論的にはあり得ない状態ということになる。

これに応じて本実施例では、ラッチ回路４５にダウンカ
ウンター４４の内容値Ｓをラッチするときに、ＦＦ４８
がリセット状態にあるときは上記内容値Ｓの替わりに１
００を、またＦＦ４９がセット状態にあるときには上記
内容値Ｓの替わりに０をラッチするように構成して、０
未満あるいは１００を越す値の表示が生じないように考
慮しているわけである。

なお本実施例では、Ｃ−ＭＯＳリング発振器２１を構成
する帰還抵抗２７として可変抵抗が用いられているが、
このような構成によれば帰還抵抗２７の抵抗値Ｒを調整
することにより、前記発振器２１の発振周波数ｆを必要
に応じて調整することも可能となる。

次に第１１図は、前述の第９図の実施例の場合よりも近
似精度の良好な湿度検出装置１７の構成例を示す回路図
である。本実施例についても、前述の第１図〜第３図お
よび第５図〜第８図は、共通の説明図として適用され、
第１１図において第４図あるいは第９図と同一番号は同
一要素を示すものである。

本実施例では湿度検出装置１７は、Ｃ−ＭＯＳリング発
振器２１、可変分周回路４３、ダウンカウンター４４、
ラッチ回路４５、限界値検出回路４７、分周比設定回路
５０等によって構成されており、本実施例においてもラ
ッチ回路４５の内容値がそのまま〔％〕単位の湿度値を
近似するように構成されている。

なお本実施例におけるＣ−ＭＯＳリング発振器２１は、
第９図の場合の発振器２１と全く同じ構成を有しており
、ガラス−セラミック系厚膜湿度検出用素子をＣＲ型発
振における充放電容量として用いている。また本実施例
の湿度検出装置１７の動作は、第９図の場合の動作と同
様なものがあるが、異なる点は、ＡＮＤ回路２２を介し
て前記発振器２１より出力される発振出力信号が、可変
分周回路４３によって分周されるように構成されている
ことと、該可変分周回路４３からの分周出力信号をダウ
ンカウントモードで計数するダウンカウンター４４の内
容値Ｓに応じて、分周比設定回路５０が可変分周回路４
３の分周比を適宜、制御していくように構成しているこ
とである。

この結果として、本実施例では第１２図に示されるよう
に、第８図の相対湿度の〔％〕値Ｈを示す曲線を、いく
つかの直線Ｓ１〜Ｓ４によって近似して求めていくこと
になる。

次に、第９図の場合と異なる点に関しての動作の説明を
行なう。ただし以下の説明においてＮ７５、Ｎ５０、Ｎ
２５は、相対湿度の〔％〕値が、それぞれ７５、５０、
２５のときにおける前述の（３）式で示されるＮの値で
ある。

まず本実施例では、第１２図に示されるように相対湿度
が７５〔％〕以上のときには、相対湿度の〔％〕値Ｈを
、（Ｎ１００、１００）と（Ｎ７５、７５）の２点を通
る直線Ｓ１で近似して求めるように構成されている。

この直線Ｓ１の式は であり、従って本実施例では、前述の時間幅ｔ内にＡＮ
Ｄ回路２２を介して前記発振器２１より出力されてくる
発振出力信号に含まれるパルス数がＮ７５に至るまでは
、ダウンカウンター４４の内容値Ｓが上記の（１１）式
で示されるＳ１の値と等しくなるようにするために、可
変分周回路４３の分周比Ｘ１とダウンカウンター４４の
イニシャルセット値Ｓｉは、それぞれ となるように設定されている。

すなわち本実施例では、Ｎの値がＮ７５以下のとき、言
いかえればダウンカウンター４４の内容値Ｓが７５以下
のときには、分周比設定回路５０は可変分周回路４３の
分周比が、上記の（１２）式で示されるＸ１（直線Ｓ１
の傾き）となるように制御しているわけである。

また同様に、相対湿度の〔％〕値が７５〜５０、５０〜
２５、および２５〜０の範囲すなわちＮの値がＮ７５〜
Ｎ５０、Ｎ５０〜Ｎ２５、およびＮ２５〜Ｎ００の範囲
では、第１２図に示されるように直線Ｓ２、Ｓ３、およ
びＳ４を用いることによって、それぞれＨの値を近似し
て求めていくことになる。ただし直線Ｓ２、Ｓ３、およ
びＳ４は、それぞれ２点（Ｎ７５、７５）と（Ｎ５０、
５０）、（Ｎ５０、５０）と（Ｎ２５、２５）、あるい
は（Ｎ２５、２５）と（Ｎ００、０）を、それぞれ通る
直線である。

すなわち本実施例では、Ｎの値がＮ７５に到達すること
によりダウンカウンター４４の内容値Ｓが７５に到達す
ると、今度は可変分周回路４３の分周比が、直線Ｓ２の
傾きで示されるＸ２となるように分周比設定回路５０が
制御することになる。

ここに である。

以下、同様にＮの値がＮ５０に到達してダウンカウンタ
ー４４の内容値Ｓが５０に至ると、分周比設定回路５０
は可変分周回路４３の分周比を、直線Ｓ３の傾きに等し
いＸ３に設定する。

ここに である。

さらに同様にＮの値がＮ２５に到達してダウン力ウンタ
ー４４の内容値Ｓが２５に到達すると、可変分周回路４
３の分周比は、直線Ｓ４の傾きと等しい値Ｘ４となるよ
うに制御される。

ここに である。

以上のように本実施例においては、ダウンカウンター４
４の内容値Ｓに応じて分周比設定回路５０が可変分周回
路４３の分周比を適宜、制御していくように構成するこ
とにより、第８図に示される相対湿度の〔％〕値Ｈを示
す曲線を、第１２図に示されるＳ１〜Ｓ４の４つの直線
で近似して求めていくことが可能となっているわけであ
り、この結果、第９図の場合よりもさらに近似精度の良
好なＨの近似値が、ラッチ回路４５にラッチされること
になる。

なお上記の（１２）、（１４）、（１５）、（１６）式
内のＮ１００、Ｎ７５、Ｎ５０、Ｎ２５、Ｎ００の各値
は計算によって求められるために、結局、各範囲の分周
比を示すＸ１〜Ｘ４の値も計算によって求めることがで
きるわけであるが、実際には前記発振器２１の発振周波
数ｆは（１）式からのずれもあるために、Ｎの値の実測
値に基づいて、分周比Ｘ１〜Ｘ４を求める方が実用的で
ある。

また上記の実施例ではＨの値０〜１００の範囲を４つの
直線Ｓ１〜Ｓ４で分割して近似するように構成されてい
るが、４つ以下あるいは４つ以上の直線に分割して近似
することもーできることは明らかであり、その分割数が
多くなるほど近似精度も高くなっていくことになる。

さらには上記の実施例では、ダウン力ウンター４４の内
容値に従って分周比設定回路５０が可変分周回路４３の
分周比を制御するように構成しているが、第１３図に示
されるように、可変分周回路４３からの分周出力信号を
計数する別のカウンター５１を設け、そのカウンター５
１の計数値に従って分周比設定回路５０が可変分周回路
４３の分周比を設定するように構成してもよいことは明
らかである。なお第１３図において、第１１図と同一の
要素を示すものである。

以上に述べたように本発明によれば、相対湿度・容量変
換特性を有する相対湿度検出用素子をＣＲ型発振におけ
る充放電容量として用いたＣ−ＭＯＳリング発振器を利
用して、相対湿度をデジタル値に変換するように構成し
ているために、従来の如くにブリッジ回路を構成したり
、一般的なアナログ・デジタル変換回路を用いたりする
ことなく、相対湿度値の変化に応じたデジタル値を得る
ことが可能となり、小型かつ低消費電力型の湿度検出装
置が実現されることになる。

なお前述の実施例では、いずれも定電圧回路を介して電
源用電池よりＣ−ＭＯＳリング発振器に電源を供給する
ように構成しているが、このような構成によれば、温度
等の環境の変化や経時等による電源用電池の起電圧の変
動がＣ−ＭＯＳリング発振器に与える影響を解消するこ
とが可能となる。

すなわちＣ−ＭＯＳリング発振器を構成するＣ−ＭＯＳ
インバータ（あるいはＮＡＮＤ回路）の内部抵抗は、供
給電圧によって少し変化する特性を有しているために、
供給電圧が変動すると発振周波数もそれに応じて変動す
ることになるが、上記のように定電圧回路を設ければ発
振器への供給電圧は安定しかものとなり、測定精度が向
上することになる。

また前述の実施例では、時計機能用の水晶発振回路に対
しても、上記の定電圧回路より電源を供給するように構
成しているか、このような構成によれば、サンプリング
制御のクロック信号の周波数やパルス幅の変動も抑えら
れる。

すなわち上記クロック信号は、水晶発据回路の発振出カ
信号に基づいて形成されているが、この水晶発振回路の
発振周波数も供給電圧の変動に応じて僅かに変動する特
性を有しているが、定電圧回路の介在により発振周波数
も安定化され、その結果、発振出カ信号に基づいて形成
されるクロック信号も安定したものとなる。

従って、例えば前述のサンプリング制御用のクロック信
号φ２のパルス幅１で与えられるサンプリング時間幅も
、一定値に安定したものとなり、湿度検出精度をさらに
向上させることが可能となっている。これに対して、電
源用電池の起電圧の変動の影響を受けて、上記の時間幅
も変動するような構成の場合は、それだけ測定精度も低
下することになるわけである。

また前述の実施例の場合のように、ガラス−セラミック
系厚膜湿度検出用素子の如く相対湿度の増加に対して容
量値が減少していく特性にある検出用素子を用いるとき
には、ダウンカウント手段によって、Ｃ−ＭＯＳリング
発振器および分周回路からの信号を計数するように構成
すれば、相対湿度の増加に応じてダウンカウント手段の
計数内容値も増加することになるために、相対湿度値へ
の変換も比較的簡単に行なうことが可能となる。

また、その場合には湿度検出用素子が温度の影響を受け
て特性が変化するような素子てあるときには、環境の温
度を検出し、その検出結果に従ってダウンカウント手段
のイ二シャルセット値を適当に変化させてやる等の手段
で、比較的簡単に温度補償を行なうことが可能である。

なお前述の実施例において湿度検出位置１７が相対湿度
を検出するサンプリング動作の周期、すなわちＣ−ＭＯ
Ｓリング発振器２１にサンプリング動作を行なわせるた
めのクロックパルスφ１の周期Ｔは、種々の必要性等に
応じて適当に決定することが可能であり、さらにはサン
プリング動作の周期も外部操作スイッチによって選択で
きるように構成したり、あるいはモード選択スイッチ等
の外部操作スイッチの操作ごとに１度のサンプリング動
作が行なわれるように構成すること等も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は、本発明の１実施例による湿度検出装
置を備えた時計付き電卓を示す図で、第１図はその外観
を示す平面図、第２図は湿度検出用素子の収容部を示す
断面図、第３図は回路構成の概略を示すブロック線図、
第４図は湿度検出装置を示す回路図、第５図および第６
図はガラス−セラミック系厚膜湿度検出用素子の概略構
造を示す平面図および相対湿度・容量変換特性を示すグ
ラフ、第７図は湿度検出装置に供給される各クロック信
号を示すタイムチャート図、第８図は本実施例を説明す
るためのグラフ。 第９図および第１０図は、本発明における第２の実施例
を示すもので、第９図は湿度検出装置の構成を示す回路
図、第１０図は本実施例を説明するためのグラフ。 第１１図および第１２図は、本発明における第３の実施
例を示す図で、第１１図は湿度検出装置の構成を示す回
路図、第１２図は本実施例を説明するためのグラフ。第
１３図は、第１１図の湿度検出装置の一部の変形例を示
すブロック線図である。 １・・・・・・液晶表示装置、 ４・・・・・・湿度検出用素子の収容部、６・・・・・
・湿度検出用素子、 １１・・・・・・水晶発振回路、１２・・・・・・分周
回路、１３・・・・・・計時カウンター、 １６・・・・・・クロック信号形成回路、１７・・・・
・・湿度検出装置、 １８・・・・・・表示制御回路、 ２１・・・・・・Ｃ−ＭＯＳリング発振器、２３・・・
・・・分周回路、 ２４・・・・・・アップカウンター、 ２５・・・・・・ラッチ回路、 ２６・・・・・・湿度演算ブロック、 ４３・・・・・・可変分周回路、 ４４・・・・・・ダウンカウンター、 ４５・・・・・・ラッチ回路、 ５０・・・・・・分周比設定回路、 Ｅ・・・・・・電源用電池、 Ｇ・・・・・・定電圧回路、 Ｓｗ・・・・・・モード選択用スライドスイッチ。 ・（１・゛、“−・＼ ’ＦＡ”　ａ’ｌ出ノ如人　ンヂ〜仁−・１１、實、１
株式会社（、’）：、、、’−□１１ 第１図 第２図 第３図 第５１４　　　　　第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対湿度を検出するための相対湿度検出用素子を
   有し、該検出用素子による検出結果をデジタル値のデー
   タに変換して出力するための変換回路を備えて成る湿度
   検出装置において、前記検出用素子は、雰囲気中の相対
   湿度に応じて容量値の変化する相対湿度・容量変換特性
   を有する素子より構成され、前記変換回路は前記検出用
   素子をＣＲ型発振における充放電容量とするＣ−ＭＯＳ
   リング発振器を少なくとも含んでいることを特徴とする
   湿度検出装置。
2. （２）相対湿度検出用素子が、相対湿度の増加に応じて
   容量値が略直線的に増加する特性を有する素子より成り
   、かつ変換回路が、Ｃ−ＭＯＳリング発振器から出力さ
   れる信号を入力とする分周回路と、該分周回路から出力
   される信号を入力とするダウンカウント手段とを含み、
   サンプリング信号形成手段からのサンプリング信号によ
   って定められる一定時間内に、前記Ｃ−ＭＯＳリング発
   振器から出力される信号を、前記分周回路と前記ダウン
   カウント手段によって分周、ダウンカウントするように
   構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の湿度検出装置。
3. （３）相対湿度検出用素子が、ガラス−セラミック系厚
   膜湿度検出用素子より成ることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の湿度検出装置。