JPS5968659A - 湿度検出装置 - Google Patents
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- G—PHYSICS
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- 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
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
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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。
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テジタル値の
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。
子を有し、該検出用素子による検出結果をテジタル値の
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(7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。
湿度等に関するセンサー技術も著しく発展(7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、
しかも消費電力も犬きり・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it
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Qま、一般に検出用素子を用いてブ
リソゾ回路を構成したり、さらには検出結果をテジタル
値に変換ずろ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。
しかも消費電力も犬きり・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it
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Qま、一般に検出用素子を用いてブ
リソゾ回路を構成したり、さらには検出結果をテジタル
値に変換ずろ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。
また相対湿度検出用素子の大部分は、相対湿度の増加に
対して抵抗値が略指数関数的に減少していく特性を有し
ているために、このような特性を有する検出用素子を用
いる場合には、いわゆる直線補正を行なう必要があり、
そのための演算用回路等についても、従来においては複
雑な構成のものが用いられていた。
対して抵抗値が略指数関数的に減少していく特性を有し
ているために、このような特性を有する検出用素子を用
いる場合には、いわゆる直線補正を行なう必要があり、
そのための演算用回路等についても、従来においては複
雑な構成のものが用いられていた。
本発明の第1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、電池を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。
ック、腕時計等の如く、電池を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。
また本発明の第2の目的は、相対湿度の増加に対し7て
抵抗値が略指数関数的に減少していく特性にある検出用
素子を用いながら、しかも直線補正を簡単な回路構成で
行なうことのできる湿度検出装置を提供することにある
。
抵抗値が略指数関数的に減少していく特性にある検出用
素子を用いながら、しかも直線補正を簡単な回路構成で
行なうことのできる湿度検出装置を提供することにある
。
以下、図に従っ゛C本発明の詳細な説明′1″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刷
例き電卓の外観を示す平面図である。本実施例の宝庫は
、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Sい、を有し
てイル。またケース乙の前d1)側には、湿度検出用素
子の収容台164が設けられている。
図は本発明の一実施例による湿度検出装置を備えた時刷
例き電卓の外観を示す平面図である。本実施例の宝庫は
、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Sい、を有し
てイル。またケース乙の前d1)側には、湿度検出用素
子の収容台164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、ケース乙の一部に設けられた凹
部6aには検出用素子支持板5が固定されて(・て、さ
らに該支持板5七に相対湿度検出用素子6が取り1月け
られている。すなわち該検11)用素子6には、一対の
電極6a、6blJ″−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事+6i5a、5bと電気
的に接続された状態で゛固定されている。
造を示す断面図であり、ケース乙の一部に設けられた凹
部6aには検出用素子支持板5が固定されて(・て、さ
らに該支持板5七に相対湿度検出用素子6が取り1月け
られている。すなわち該検11)用素子6には、一対の
電極6a、6blJ″−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事+6i5a、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−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−・る。またケース6の凹部6aの開口部には
、貫通孔7aを備えた保護板7が取り旬しテられており
、該保護板7によって相対湿度検出用素子6を保獲する
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。
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−・る。またケース6の凹部6aの開口部には
、貫通孔7aを備えた保護板7が取り旬しテられており
、該保護板7によって相対湿度検出用素子6を保獲する
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1
0は回路基板8上の所定の配線/ぐターン(図示しなし
・)と前記接続用電極5a、5bとを電気的に接続する
役割を果たしている。
はコイルバネより成るコネクターで゛、該コネクター1
0は回路基板8上の所定の配線/ぐターン(図示しなし
・)と前記接続用電極5a、5bとを電気的に接続する
役割を果たしている。
次に第3図は、時訓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、16は計時ノノウンタ−である。ま
た前述のキーボードスイッチ群2は、人力制御回路14
に接続さ 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eは、それぞれ
計時フッ[シンター16および計算用回路15に人力さ
hるように構成されている。
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、16は計時ノノウンタ−である。ま
た前述のキーボードスイッチ群2は、人力制御回路14
に接続さ 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eは、それぞれ
計時フッ[シンター16および計算用回路15に人力さ
h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16からの信号に基づ(・て湿度検出装置17に
供給するためのサンプリングタイミング制御用等の各ク
ロック信号グ1を形成しているクロック信号形成回路で
ある。また訓時カウンター1ろ、計算用回路15からの
名田力信号および湿度検出装置17かもの湿度演算出力
信号りは、表示制御回路18による選択制御を経てテコ
ーダ・ドライバー回路19に入力され、前述の液晶表示
装置i’:f’、 1を駆動するように構成されていイ
)。
検出装置であり、16は、分周回路12および計時カウ
ンター16からの信号に基づ(・て湿度検出装置17に
供給するためのサンプリングタイミング制御用等の各ク
ロック信号グ1を形成しているクロック信号形成回路で
ある。また訓時カウンター1ろ、計算用回路15からの
名田力信号および湿度検出装置17かもの湿度演算出力
信号りは、表示制御回路18による選択制御を経てテコ
ーダ・ドライバー回路19に入力され、前述の液晶表示
装置i’:f’、 1を駆動するように構成されていイ
)。
一方、前述のスライドスイッチS Wのスイッチ端子a
、1〕、Cば、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e
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〜ボートスイッチ群2の
操作に応じて、スイッチ人力制御回路14かも時刻修正
用信号dが出力されて、副1時カウンター16の内容が
修正される。
、1〕、Cば、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e
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〜ボートスイッチ群2の
操作に応じて、スイッチ人力制御回路14かも時刻修正
用信号dが出力されて、副1時カウンター16の内容が
修正される。
またスイッチSWが端子すとの間で閉じられているとき
には、液晶表示装置1はa1n表示モードに制御され、
この状態ではキーボートスイノ千群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が言1
算用回路15に入力されろことになる。
には、液晶表示装置1はa1n表示モードに制御され、
この状態ではキーボートスイノ千群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が言1
算用回路15に入力されろことになる。
さらにスイッチSwが端子Cとの間て閉じもA1でいろ
とぎには、液晶表示装置1は湿度表示モー1・に制御さ
れ、この状態では湿度検出装置17が湿度検出動作を行
なって、湿度演算出力信号)〕を出力することになる。
とぎには、液晶表示装置1は湿度表示モー1・に制御さ
れ、この状態では湿度検出装置17が湿度検出動作を行
なって、湿度演算出力信号)〕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−MO8IJ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。
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−MO8IJ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−」−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。
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−」−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
対湿度に対して抵抗値が略指数関数的に変化する特性を
備えたZ n OL IOV 205系セラミツク湿(
fl検出用素子を用(・たときの湿度検出装置17の一
具体例を示す回路図である。
対湿度に対して抵抗値が略指数関数的に変化する特性を
備えたZ n OL IOV 205系セラミツク湿(
fl検出用素子を用(・たときの湿度検出装置17の一
具体例を示す回路図である。
また第5図は、上記Zn0−LlO−V、、0.基土う
ミック湿要検出用素子の相対湿度・抵抗変換’l?性を
示すグラフであり、該検出用素子は図示の如く、相対湿
度Hの増加に応じて抵抗値Rhが略指数関数的に減少し
てい(特性を有している。
ミック湿要検出用素子の相対湿度・抵抗変換’l?性を
示すグラフであり、該検出用素子は図示の如く、相対湿
度Hの増加に応じて抵抗値Rhが略指数関数的に減少し
てい(特性を有している。
また第6図は、クロック信号形成回路16より湿度検出
装置17に供給される各りD7り信号シイ1のタイプ、
ヂャ ト図てある。
装置17に供給される各りD7り信号シイ1のタイプ、
ヂャ ト図てある。
本実施例においては湿度検出装置17は、前記ZnO−
Li20−V、、05系セラミック湿度検出用素子より
成る相対湿度検出用素子6を帰還抵抗とするC −M
OS IJタング振器21、可変分周回路26、アノブ
カウ/ター24、ランチ回路25、分周比設定回路26
等によって構成されている。
Li20−V、、05系セラミック湿度検出用素子より
成る相対湿度検出用素子6を帰還抵抗とするC −M
OS IJタング振器21、可変分周回路26、アノブ
カウ/ター24、ランチ回路25、分周比設定回路26
等によって構成されている。
また前記C−MO8Iンダ発振器21は、相対湿度検出
用素子6の他にコンテンツ−27、限流抵抗28、C−
MOS−NA、ND回路29、およびC−M OSイン
バータ60.51より構成され、奇数段によるリング発
掘器にコンテンサー変調をかげたタイプのCR型発振器
となっており、該発振器21の発振周波数fば、前記湿
度検出用素子6の抵抗をRh、コンテンツ−27の容量
をCとすると、次の(1)式で与えられる。
用素子6の他にコンテンツ−27、限流抵抗28、C−
MOS−NA、ND回路29、およびC−M OSイン
バータ60.51より構成され、奇数段によるリング発
掘器にコンテンサー変調をかげたタイプのCR型発振器
となっており、該発振器21の発振周波数fば、前記湿
度検出用素子6の抵抗をRh、コンテンツ−27の容量
をCとすると、次の(1)式で与えられる。
なお第4図に:t6(・では、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4)が、前
述の如く電源用電池1りの′電圧変動が1−2記さ−)
掘屑波数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MiJ記発振器21に電源が供給され
るように構成されている。
れる電源のラインの図示は全く省略されてい4)が、前
述の如く電源用電池1りの′電圧変動が1−2記さ−)
掘屑波数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MiJ記発振器21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46ける湿度検出装置17の動作に′
〕いて説明−づ−ろ。
〕いて説明−づ−ろ。
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了ろことにより湿度表示
モートを選択すると、AND回路20がON状態となる
。
子Cとの間で閉じられた状態に了ろことにより湿度表示
モートを選択すると、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よリー
ワンプリ7グ用のクロックパルスz1が人力されてくる
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−MO8IJ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93
1 の立−Lり付近のタイミングで与えられるクロック
パルスφ4によって可変分周回路2ろはりセットされ、
またアップカウンター24は零リセットされるとともに
、フリップフロップ回路(以下、FFと略記する)28
はりセットされる。
ワンプリ7グ用のクロックパルスz1が人力されてくる
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−MO8IJ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93
1 の立−Lり付近のタイミングで与えられるクロック
パルスφ4によって可変分周回路2ろはりセットされ、
またアップカウンター24は零リセットされるとともに
、フリップフロップ回路(以下、FFと略記する)28
はりセットされる。
マタクロノクバルス疑、がAND回路22’/C入力さ
れるために、そのパルス幅りに応じた間に渡ってA N
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かもの発振出力はAND回路22を介し
て可変分周回路2ろに人力され、さらに該可変分周回路
2ろからの分周出力信号がカウンター24に入力されろ
ことにな、乙。
れるために、そのパルス幅りに応じた間に渡ってA N
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かもの発振出力はAND回路22を介し
て可変分周回路2ろに人力され、さらに該可変分周回路
2ろからの分周出力信号がカウンター24に入力されろ
ことにな、乙。
さらに前記パルスi 1− C2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
V、が、ラッチ回路25のラッチ制御信号入力端子25
aに人力されると、カラ/り−24の計数内容がランチ
回路25にラッチされる。
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
V、が、ラッチ回路25のラッチ制御信号入力端子25
aに人力されると、カラ/り−24の計数内容がランチ
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乙の抵抗
値Rh、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。
値Rh、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。
ところで相対湿度H[%〕における前記検出用素子乙の
抵抗値Rhは、基準の相対浸度1■o〔%〕における前
記検出用素子6の抵抗値なR6とすると、次の(2)式
で与えられる。
抵抗値Rhは、基準の相対浸度1■o〔%〕における前
記検出用素子6の抵抗値なR6とすると、次の(2)式
で与えられる。
ただしDば、前記検出用素子6によって決定さ)tろ定
Fである。ここで(2)式を(1)式に代入すると。
Fである。ここで(2)式を(1)式に代入すると。
次の(3)式が得られる。
ブこだ し
く3)式より周波数fを知ってその時の相対湿度Hを求
める式は次のようになる。
める式は次のようになる。
一方、前述の所定時間幅tの間に渡って、AND回路2
2を介して前記発振器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、次の(6)式%式% N−f−t ・(6)式(5
)、(6)式より次式を得る。
2を介して前記発振器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、次の(6)式%式% N−f−t ・(6)式(5
)、(6)式より次式を得る。
(7)式はパルス数Nを知って相対湿度Hな求める式で
あり、そのグラフは第7図に示される様な単調増加曲線
になる。しかしく7)式の演算を直接に実行しようとす
ると、高度な演算回路が必要とiぶるために、本実施例
においては分周比設定回路26によって可変分周回路2
4の分周比Xを適宜制御していくようにすることで、第
7図のグラフに近似した直線折れ線グラフで表わされる
特性を有する変換回路を構成し、相対湿度1■の近似値
を求める。
あり、そのグラフは第7図に示される様な単調増加曲線
になる。しかしく7)式の演算を直接に実行しようとす
ると、高度な演算回路が必要とiぶるために、本実施例
においては分周比設定回路26によって可変分周回路2
4の分周比Xを適宜制御していくようにすることで、第
7図のグラフに近似した直線折れ線グラフで表わされる
特性を有する変換回路を構成し、相対湿度1■の近似値
を求める。
マス前述の如く、クロックパルスL;64 によって可
変分周回路26がす十ノドされ、アップカウンター24
が零リセットされろとともに、クロックパルスz1.に
より前記発振器21が発振を開始した状態から、次にク
ロックパルスゲ2でAND回路22がON状態となると
、可変分周回路26はAND回路22を介して入力され
てくる前記発振器21かしの発振出力信号の分周動作を
開始し、さらに■]変分周回路2ろからの分周出力信号
を゛アップカウンター24が計数1−ることになる。
変分周回路26がす十ノドされ、アップカウンター24
が零リセットされろとともに、クロックパルスz1.に
より前記発振器21が発振を開始した状態から、次にク
ロックパルスゲ2でAND回路22がON状態となると
、可変分周回路26はAND回路22を介して入力され
てくる前記発振器21かしの発振出力信号の分周動作を
開始し、さらに■]変分周回路2ろからの分周出力信号
を゛アップカウンター24が計数1−ることになる。
一方、分周1比設定回路26は、アップカウンター24
のgi数内容値Sが一定量J/ごけ変化1−るごとK、
riJ変分周回路26を異なった分周比Xに設定1−る
ように制御する構成となっており、前述の々1」<アッ
プカウンター24が零リセットされたときには、分周比
設定回路26は可変分周回路26の分周比XがX、どソ
よるように制御ずろ。ただしここではh」変分周回路2
ろからの分周出力信号の周波数をFどすると、分周比X
はf−X、−、Fで定義される1直と1−る。
のgi数内容値Sが一定量J/ごけ変化1−るごとK、
riJ変分周回路26を異なった分周比Xに設定1−る
ように制御する構成となっており、前述の々1」<アッ
プカウンター24が零リセットされたときには、分周比
設定回路26は可変分周回路26の分周比XがX、どソ
よるように制御ずろ。ただしここではh」変分周回路2
ろからの分周出力信号の周波数をFどすると、分周比X
はf−X、−、Fで定義される1直と1−る。
第8図は、第4図の回路によって第、7図のグラフに近
似させた折れ線グラフであり、横軸に可変分周回路23
に人力されるパルス信号のパルス数Nを示し、縦軸にカ
ウンター24の内容数値Sを示しである。以下、第8図
のグラフによって第4図の回路の説明をする。
似させた折れ線グラフであり、横軸に可変分周回路23
に人力されるパルス信号のパルス数Nを示し、縦軸にカ
ウンター24の内容数値Sを示しである。以下、第8図
のグラフによって第4図の回路の説明をする。
可変分周回路26に入力されるパルス数NがN1個にな
るまでにカウンター24に入力されるパルスの数はN1
・Xlであり、カウンター内容数(i SはSlになる
。この間のカウンター内容数値Sの変化は第8図のり゛
ラフに勾配が分周比X1で与えられる直線線分として示
されている。
るまでにカウンター24に入力されるパルスの数はN1
・Xlであり、カウンター内容数(i SはSlになる
。この間のカウンター内容数値Sの変化は第8図のり゛
ラフに勾配が分周比X1で与えられる直線線分として示
されている。
力1フンター内容数値Sが81を超過するど分周比設定
回路26は1丁たな分周比X2乞設定1−るが、N2〈
Xlであるため、カウンター内容数値Sの変化はい(ぷ
ん緩やかになる。パルス数NかN2個になるまでにカウ
ンター内容数値Sは一定量 Jだけ増加し、N2となる
。この間のカウンター内容数1ifSの変化は勾配が分
周比X2で示される直腺線分として第8図のグラフに示
されている。
回路26は1丁たな分周比X2乞設定1−るが、N2〈
Xlであるため、カウンター内容数値Sの変化はい(ぷ
ん緩やかになる。パルス数NかN2個になるまでにカウ
ンター内容数値Sは一定量 Jだけ増加し、N2となる
。この間のカウンター内容数1ifSの変化は勾配が分
周比X2で示される直腺線分として第8図のグラフに示
されている。
パルス数Nが更にN1、N4、N、−と増加するに従い
カウンター内容数値Sは一定量Jづつ増加してN3、N
4、N5 ・となり、その都度分周比Xがxl、N4
、x、−・・−としだいに小さな値になっていく。これ
によりカウンター内容数値Sの変化は第8図の折れ緋グ
ラフのよ5にこなり、第7図のグラフに示した相対湿度
Hの変化の様子に近似するのである。よって相対湿度H
はカウンター24の内容数値Sに概略、一致することに
なる。
カウンター内容数値Sは一定量Jづつ増加してN3、N
4、N5 ・となり、その都度分周比Xがxl、N4
、x、−・・−としだいに小さな値になっていく。これ
によりカウンター内容数値Sの変化は第8図の折れ緋グ
ラフのよ5にこなり、第7図のグラフに示した相対湿度
Hの変化の様子に近似するのである。よって相対湿度H
はカウンター24の内容数値Sに概略、一致することに
なる。
この折ね線近似において、パルス数N、、N2、N、−
どそれに対応するカウンター内容数値S、−N2、S、
−は第8図のグラフの上又はその近傍になくては
ならない。
どそれに対応するカウンター内容数値S、−N2、S、
−は第8図のグラフの上又はその近傍になくては
ならない。
また最初の分周比Xlと最初の折れ点の座標[N1.S
+]とてよって定められる次のようなj刃係を有してい
る。
+]とてよって定められる次のようなj刃係を有してい
る。
1
X−−−一−−−−−−−−(8)式
次にこの折れ線り゛ラフのn番目(nは2以上の整数)
の線分の勾配となる分周比X!、は次式のようになる。
の線分の勾配となる分周比X!、は次式のようになる。
ここでs、と5n−j及びN1.とNn −1はそれぞ
れn番目の線分の両端におけるカウンター内容数値S及
びパルス数Nを示して℃ζる。この折れ線グラフが第7
図のグラフに近似しているとず・5と、相対湿K Hが
Sn又は5n−1の時のパルス数Nは(5)、(6)式
よりそれぞれ次のように表わされる。
れn番目の線分の両端におけるカウンター内容数値S及
びパルス数Nを示して℃ζる。この折れ線グラフが第7
図のグラフに近似しているとず・5と、相対湿K Hが
Sn又は5n−1の時のパルス数Nは(5)、(6)式
よりそれぞれ次のように表わされる。
D
N −t−keSll (10)式
%式%) (10)、(11)式を(9)式に代入して次式を得る
。
%式%) (10)、(11)式を(9)式に代入して次式を得る
。
又n番目の折れ点のカウンター内容数値Sの値S、は次
式のようになる。
式のようになる。
5n=(n I )j−1−8,° (13)式(12
)式はカウンター24の内容数値Sが(Sn4)以上で
Sn未満の範囲で分周比設定回路26によって設定され
る分周比Xの値を示I〜でいる。折れ線グラフの各折れ
点におけろカウンター内容数値は2個の定数81 とJ
とによって(I3)式のように定められるので(12)
式によって一連の分周比社外は計算によって求めること
ができる。しかしCR発振回路であるC 、−M OS
IJソング振器21の湿度周?&a特性は(3)式か
ら若干ずれるのて〜、各折れ点に該当する相対゛湿度に
おける前記発振器21の発振周波数fを“実測して分周
比Xの数列を求める方が実用的である。
)式はカウンター24の内容数値Sが(Sn4)以上で
Sn未満の範囲で分周比設定回路26によって設定され
る分周比Xの値を示I〜でいる。折れ線グラフの各折れ
点におけろカウンター内容数値は2個の定数81 とJ
とによって(I3)式のように定められるので(12)
式によって一連の分周比社外は計算によって求めること
ができる。しかしCR発振回路であるC 、−M OS
IJソング振器21の湿度周?&a特性は(3)式か
ら若干ずれるのて〜、各折れ点に該当する相対゛湿度に
おける前記発振器21の発振周波数fを“実測して分周
比Xの数列を求める方が実用的である。
また本実す市例ておいては、カウンター24の内容値S
がラッチ回路25にラッチされろことになルカ、環境が
湿潤の極限状態下にあるとぎには、相対?’j”k l
川の%値1−H’]を近似する上記の値Sが100以に
となるnJ’能性もあり、その場合にば100を岩示1
−ろように構成することが好ましい。
がラッチ回路25にラッチされろことになルカ、環境が
湿潤の極限状態下にあるとぎには、相対?’j”k l
川の%値1−H’]を近似する上記の値Sが100以に
となるnJ’能性もあり、その場合にば100を岩示1
−ろように構成することが好ましい。
そのために本実施例では、上限値検出回路27とFF2
8が設けられており、カウンター24の内容値Sが10
0に到達すると、上限値検出回路27の出力側がI]“
レベルとなってFF28をセット状態に反転させること
になる。このようにFF28がセット状態になったとき
には、ランチ回路25はカウンター24の内容値Sの如
何にかかわらず、10oという値をラッチするように構
成されており、液晶表示装置1は100%というIi1
!¥表示することになる。
8が設けられており、カウンター24の内容値Sが10
0に到達すると、上限値検出回路27の出力側がI]“
レベルとなってFF28をセット状態に反転させること
になる。このようにFF28がセット状態になったとき
には、ランチ回路25はカウンター24の内容値Sの如
何にかかわらず、10oという値をラッチするように構
成されており、液晶表示装置1は100%というIi1
!¥表示することになる。
なお前述の実施例でば、C−M OS IJソング振器
21を構成するコンデンサ−27としてl・リマーコン
デンザー?用いているが、このような)l]l゛j成に
よればコンデンサ−27の容量[直Cを調整1−ること
により、前記発振器21の発振局e、数fを必要に応じ
て調整同゛−ることも可能となる。4:た本実施例では
相対湿度検出用素子6として、ZnO〜Li20−V、
、O,、系湿度検出用素子を用いているが、これと同じ
く相対湿間の増加に応じて抵抗値が略指数関数的に減少
していく特性を有する他の検出用素子、例えばSi(シ
リコン〕湿変検出用素子、Fe、04(マグネタイトコ
ロイl−)湿1i検出用素子、M e 20 a (M
e−Cl−1Fe、Al)系湿度検出用素子、TlO
2系湿度検出用素子等を用いた場合でも、第4図と同様
な湿度検出装置を構成することにより、相対湿度の(H
を得ることが可能である。
21を構成するコンデンサ−27としてl・リマーコン
デンザー?用いているが、このような)l]l゛j成に
よればコンデンサ−27の容量[直Cを調整1−ること
により、前記発振器21の発振局e、数fを必要に応じ
て調整同゛−ることも可能となる。4:た本実施例では
相対湿度検出用素子6として、ZnO〜Li20−V、
、O,、系湿度検出用素子を用いているが、これと同じ
く相対湿間の増加に応じて抵抗値が略指数関数的に減少
していく特性を有する他の検出用素子、例えばSi(シ
リコン〕湿変検出用素子、Fe、04(マグネタイトコ
ロイl−)湿1i検出用素子、M e 20 a (M
e−Cl−1Fe、Al)系湿度検出用素子、TlO
2系湿度検出用素子等を用いた場合でも、第4図と同様
な湿度検出装置を構成することにより、相対湿度の(H
を得ることが可能である。
さらには上記の実施例では、アップカウンター24の内
容値に従って分周比設定回路26が可変分周回路26の
分周比を制御するように構成して(・るが、第9図に示
されるように、可変分周回路26からの分周〜」力信号
を計数する別のカウンター29を設け、そのカウンター
29の計数値に従っで分周比設定回路26が可変分周回
路2ろの分周比を設定するように構成してもよいことは
明らかて゛ある。なお第9図において、第4図と同一番
別は同一の要素を示すものである。
容値に従って分周比設定回路26が可変分周回路26の
分周比を制御するように構成して(・るが、第9図に示
されるように、可変分周回路26からの分周〜」力信号
を計数する別のカウンター29を設け、そのカウンター
29の計数値に従っで分周比設定回路26が可変分周回
路2ろの分周比を設定するように構成してもよいことは
明らかて゛ある。なお第9図において、第4図と同一番
別は同一の要素を示すものである。
1−j 、1−に述べたように本発明によれば、相対湿
度・抵抗変換特性を有する相対湿度検出用素子を帰還抵
抗として用いたC−Mo5リング発振器を利用シー〔、
相対湿度をデジタル値に変換するように構成して(・る
ためて、従来の如くてブリ・ジ回路を構成したり、特別
なアナログ・デジタル変換回路を用いたりすることなく
、相対湿度饋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。
度・抵抗変換特性を有する相対湿度検出用素子を帰還抵
抗として用いたC−Mo5リング発振器を利用シー〔、
相対湿度をデジタル値に変換するように構成して(・る
ためて、従来の如くてブリ・ジ回路を構成したり、特別
なアナログ・デジタル変換回路を用いたりすることなく
、相対湿度饋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。
またデジタル値に変換する際にも、C−MOSリング発
振器と可変分周手段とg1敬手段および分周比設定手段
を用(・たことにより、相対湿度の増加に対して抵抗値
が略指数関数的に減少1−るよ5な特性を有する最も一
般的な相対湿度検出用素子を用いながら、しかも簡単な
構成で直線補正を行なうことがII」能となっている。
振器と可変分周手段とg1敬手段および分周比設定手段
を用(・たことにより、相対湿度の増加に対して抵抗値
が略指数関数的に減少1−るよ5な特性を有する最も一
般的な相対湿度検出用素子を用いながら、しかも簡単な
構成で直線補正を行なうことがII」能となっている。
なお前述の実施例では、定電圧回路7介して電源用電池
よりC−MO8IJ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
−M OS 1777発振器に与える影響を解消するこ
とが可能となる。
よりC−MO8IJ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
−M OS 1777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′1−るC−M
OS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−J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たものとなり、測定精
1tが向−ヒすることになる。
OS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−J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たものとなり、測定精
1tが向−ヒすることになる。
また前述の実施例では、時計機能用の水晶発振回路にン
・」シても、上記の定電圧回路より電源を供に5含1−
るよ5Vこ構成しているが、このような構成によitは
、−リンプリング制御用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1記り■コック信号
は、水晶発振回路の発振出力信号ケこ基づいて形成され
ているが、この水晶発振回路の発振局e数も供給電圧の
変動に応じて僅かに変動−づ−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、発振出力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。
・」シても、上記の定電圧回路より電源を供に5含1−
るよ5Vこ構成しているが、このような構成によitは
、−リンプリング制御用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1記り■コック信号
は、水晶発振回路の発振出力信号ケこ基づいて形成され
ているが、この水晶発振回路の発振局e数も供給電圧の
変動に応じて僅かに変動−づ−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、発振出力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t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、浮塵検出精度をさらに
向」ニさせることが可能となっている。
号φ2のパルス幅t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、浮塵検出精度をさらに
向」ニ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7受け
て、−に記の時間幅tも変動するよ5 fよ構成の場合
には、それだけ測定・精度も低下するととになるわけで
浅)る。
て、−に記の時間幅tも変動するよ5 fよ構成の場合
には、それだけ測定・精度も低下するととになるわけで
浅)る。
なお前述の実施例において、湿度検出装置17が+1対
湿度を検出−3−るザングリンク動作の周期、すなわち
C−M OS !Jソング振器21Vこサン4プリング
動作を行71わぜるためのクロックパルスφ1の周期T
は、(中々の必要性等に1心して適当に決定1−ること
が可能であり、さらに14、−リー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てさるように構成し
たり、あるし・はモード選択スイノナ等の外部操作スイ
ッチの操作ごとに1度のザ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。
湿度を検出−3−るザングリンク動作の周期、すなわち
C−M OS !Jソング振器21Vこサン4プリング
動作を行71わぜるためのクロックパルスφ1の周期T
は、(中々の必要性等に1心して適当に決定1−ること
が可能であり、さらに14、−リー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てさるように構成し
たり、あるし・はモード選択スイノナ等の外部操作スイ
ッチの操作ごとに1度のザ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。
第1図〜第8図は、本発明の1実施例による湿度検出装
置を備えた時計例き電卓を示す図で、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4Mは湿度検出装置を示す回路図、第5図はZ n
O−L i、、0−V、、 O,系セラミック湿度検出
用素子の相対湿朋・抵抗変換特性を示すクラン、第6図
は湿度検出装置に供給される谷りロック信けを71<す
タイムチャート図、第7図、tdよび第8図は本実施例
を説明1−るためのグラノ。第9図は、第71図の湿度
検出装置の一部の変形例を示すブロック線図。 1 ・液晶表示装置、 4・−・・湿度検出用素子の
収容181S、 6 ・湿度検出用素子、11・
水晶発振回路、 12・・・分周回路、16 特訓
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−M OSリング発振器、 26 ・可
変分周回路、24 アップカウンター、 25・ ラッチ回路、 26 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。 第2図
置を備えた時計例き電卓を示す図で、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4Mは湿度検出装置を示す回路図、第5図はZ n
O−L i、、0−V、、 O,系セラミック湿度検出
用素子の相対湿朋・抵抗変換特性を示すクラン、第6図
は湿度検出装置に供給される谷りロック信けを71<す
タイムチャート図、第7図、tdよび第8図は本実施例
を説明1−るためのグラノ。第9図は、第71図の湿度
検出装置の一部の変形例を示すブロック線図。 1 ・液晶表示装置、 4・−・・湿度検出用素子の
収容181S、 6 ・湿度検出用素子、11・
水晶発振回路、 12・・・分周回路、16 特訓
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−M OSリング発振器、 26 ・可
変分周回路、24 アップカウンター、 25・ ラッチ回路、 26 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。 第2図
Claims (3)
- (1)相対湿間を検出するための相対湿度検出用素子ケ
有し、該検出用素イによる検出結果をテジタル値のデー
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、前記検出用素子は相対湿度の増加に
対して抵抗値が略指数関数的に減少する相対湿度・抵抗
変換特性を有して成り、前記変換回路は前記検出用素子
を帰還抵抗とするC −、M OS IJソング振器と
、該発振器から出力される信号を入力とする可変分周手
段と、該可変分周手段から出力される信号を入力とする
計数手段と、該計数手段の内容に応じて前記可変分周手
段の分周比を制御する分周比設定手段とを備え、ザンプ
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、前記可変分周手段から出力され
る信号を、計数手段によって計数するように構成されて
いることを特徴とする湿度検出装置。 - (2)相対湿度検出用素子が Z+1O−Li20
”205系セラミック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1項記載の湿度検出装置。 - (3)相対湿度検出用素子が、F e 304 (マグ
ネタイトコロイド)湿度検出用素子より成ることを!1
1徴とずろ特許請求の範囲第1項記載の湿度検出装置。 (/I)相対湿度検出用素子が、Si(ンリコン)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
1項記載の湿度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17926782A JPS5968659A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 湿度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17926782A JPS5968659A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 湿度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5968659A true JPS5968659A (ja) | 1984-04-18 |
Family
ID=16062854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17926782A Pending JPS5968659A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | 湿度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5968659A (ja) |
-
1982
- 1982-10-13 JP JP17926782A patent/JPS5968659A/ja active Pending
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