JPS6152941B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6152941B2 JPS6152941B2 JP10610680A JP10610680A JPS6152941B2 JP S6152941 B2 JPS6152941 B2 JP S6152941B2 JP 10610680 A JP10610680 A JP 10610680A JP 10610680 A JP10610680 A JP 10610680A JP S6152941 B2 JPS6152941 B2 JP S6152941B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- humidity
- voltage
- resistance
- humidity detection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 102100029469 WD repeat and HMG-box DNA-binding protein 1 Human genes 0.000 description 1
- 101710097421 WD repeat and HMG-box DNA-binding protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/045—Circuits
- G01N27/046—Circuits provided with temperature compensation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (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、温・湿度検出装置にかかり、精度と
信頼性の高い温・湿度検出装置を提供しようとす
るものである。
信頼性の高い温・湿度検出装置を提供しようとす
るものである。
温・湿度検出装置は、従来より種々様々なもの
があるが、それらは温度および湿度の検出を、そ
れぞれ専用の検出素子で行なつている。そのため
周辺回路が複雑になつたり、装置が大きくなる、
また実装が面倒などの欠点を有している。本発明
では、温度によつて電気容量値が変化し、湿度に
よつて電気抵抗値が変化する温・湿度検知素子を
用いることによつて上記の欠点を解消した温・湿
度検出装置を提供するものである。
があるが、それらは温度および湿度の検出を、そ
れぞれ専用の検出素子で行なつている。そのため
周辺回路が複雑になつたり、装置が大きくなる、
また実装が面倒などの欠点を有している。本発明
では、温度によつて電気容量値が変化し、湿度に
よつて電気抵抗値が変化する温・湿度検知素子を
用いることによつて上記の欠点を解消した温・湿
度検出装置を提供するものである。
近年、水分の吸着や付着による抵抗変化を利用
した高感度のセラミツク湿度検知素子が、開発さ
れている。本発明で使用する温・湿度検知素子は
上記の機能に温度による誘電率の変化に従つて電
気容量値が変化する温度検出機能を付加したもの
である。従つて、上記検出素子を、常時直流電圧
を印加した状態で使用することは好ましくない。
これは素子表面に吸着されあるいは付着した水が
分極したり、素子自体が電気分解されて、特性の
劣化や素子自体の劣化を生じることがあるからで
ある。
した高感度のセラミツク湿度検知素子が、開発さ
れている。本発明で使用する温・湿度検知素子は
上記の機能に温度による誘電率の変化に従つて電
気容量値が変化する温度検出機能を付加したもの
である。従つて、上記検出素子を、常時直流電圧
を印加した状態で使用することは好ましくない。
これは素子表面に吸着されあるいは付着した水が
分極したり、素子自体が電気分解されて、特性の
劣化や素子自体の劣化を生じることがあるからで
ある。
従来このような素子は、交流電圧で駆動して用
いることが多く、このため整流素子や増幅回路な
どが必要になる、外来雑音や電源変動に弱く、検
出精度が悪いなどの欠点があつた。本発明にかか
る温・湿度検出装置は、温・湿度検知素子をパル
ス電圧で駆動することにより、上記問題点を解決
した温・湿度検出装置を提供するものである。
いることが多く、このため整流素子や増幅回路な
どが必要になる、外来雑音や電源変動に弱く、検
出精度が悪いなどの欠点があつた。本発明にかか
る温・湿度検出装置は、温・湿度検知素子をパル
ス電圧で駆動することにより、上記問題点を解決
した温・湿度検出装置を提供するものである。
以下、その実施例について図面を用いて詳細に
説明する。
説明する。
第1図は本実施例において用いる温・湿度検知
素子の周囲温度をパラメータにとつた時の湿度特
性を示し、第2図は周囲湿度をパラメータにとつ
た時の温度特性を示す。第1図と第2図より、
温・湿度検知素子の抵抗値Rと容量値Cは次式で
示される。
素子の周囲温度をパラメータにとつた時の湿度特
性を示し、第2図は周囲湿度をパラメータにとつ
た時の温度特性を示す。第1図と第2図より、
温・湿度検知素子の抵抗値Rと容量値Cは次式で
示される。
R=R0exp{B(1/T−1/T0)}exp(−AH)
……(1)
C=−αT+βH+γ ……(2)
ここで、T:周囲温度〔〓〕,T0:基準温度
〔〓〕, H:相対温度〔%〕,B:温度係数, A:湿度係数,R0:T=T0,H=0
%の時の抵抗, α,β,γ:それぞれ定数 である。
〔〓〕, H:相対温度〔%〕,B:温度係数, A:湿度係数,R0:T=T0,H=0
%の時の抵抗, α,β,γ:それぞれ定数 である。
第3図は本実施例である温・湿度検出装置の機
能ブロツク図である。これは、湿度を固定抵抗素
子と検知素子の抵抗値によつて決まる分圧電圧よ
り求め、温度を固定抵抗素子と検知素子の容量で
決まる時定数より求め、求めた温・湿度によつて
被制御系を制御する機能をもつものである。
能ブロツク図である。これは、湿度を固定抵抗素
子と検知素子の抵抗値によつて決まる分圧電圧よ
り求め、温度を固定抵抗素子と検知素子の容量で
決まる時定数より求め、求めた温・湿度によつて
被制御系を制御する機能をもつものである。
図において、温・湿度検知素子Sは固定抵抗素
子R3とR4にそれぞれ直列接続されており、温度
計測時には抵抗素子R3の一端をアースレベルに
し、湿度計測時には抵抗素子R4の一端をアース
レベルにすることによつて間欠的に電圧を印加す
る。図のの点の分圧電圧は、抵抗素子R3,R4
をアースレベルにした時にはそれぞれ、 で表わせる。ただし VCC:電源電圧,t:電圧印加時よりの時間,
t0,t′0:温・湿度検出素子Sと抵抗素子R3,また
は温・湿度検出素子Sと抵抗素子R4の直列回路
の時定数で、それぞれ t0=C・R・R3/R+R3,t′0=C・R・R4/
R+R4……(5) で表わせる。
子R3とR4にそれぞれ直列接続されており、温度
計測時には抵抗素子R3の一端をアースレベルに
し、湿度計測時には抵抗素子R4の一端をアース
レベルにすることによつて間欠的に電圧を印加す
る。図のの点の分圧電圧は、抵抗素子R3,R4
をアースレベルにした時にはそれぞれ、 で表わせる。ただし VCC:電源電圧,t:電圧印加時よりの時間,
t0,t′0:温・湿度検出素子Sと抵抗素子R3,また
は温・湿度検出素子Sと抵抗素子R4の直列回路
の時定数で、それぞれ t0=C・R・R3/R+R3,t′0=C・R・R4/
R+R4……(5) で表わせる。
本実施例における装置では、まず湿度計測のた
めの、検知素子の抵抗計測より開始する。ゲート
制御回路11のG1をアースレベルにすると、検
知素子Sと抵抗素子R4に電圧が印加される。電
圧の印加時間は(4)式より、(5)式のt′0より充分に
長くなければならない。この時、分圧電圧ER ER=R4・VCC/R+R4 ……(6) となり、検知素子の抵抗値Rは R=R4・VCC−ER/ER ……(7) で求まる。第4図は分圧電圧計測のタイミングチ
ヤートを示している。なお図において、各波形の
横手に記載した記号は第3図の各端子に付した記
号と共通する。パルス電圧印加後、分圧電圧が(4)
式に従つて安定した後、ゲート制御回路11のG
5からパルス電圧が出され、A/Dコンバータ制
御回路12によつて設定されたデイジタル値によ
つて出力される、A/Dコンバータ14のアナロ
グ出力V0と分圧電圧とを、電圧比較器CP1によ
つて比較する。アンド回路AND1はゲート制御
回路11のG5が“L”の時には比較結果を無効
にするためのものである。この操作により、分圧
電圧がデイジタル化され、(7)式に従つて検知素子
の抵抗が、演算回路13によつて算出される。
めの、検知素子の抵抗計測より開始する。ゲート
制御回路11のG1をアースレベルにすると、検
知素子Sと抵抗素子R4に電圧が印加される。電
圧の印加時間は(4)式より、(5)式のt′0より充分に
長くなければならない。この時、分圧電圧ER ER=R4・VCC/R+R4 ……(6) となり、検知素子の抵抗値Rは R=R4・VCC−ER/ER ……(7) で求まる。第4図は分圧電圧計測のタイミングチ
ヤートを示している。なお図において、各波形の
横手に記載した記号は第3図の各端子に付した記
号と共通する。パルス電圧印加後、分圧電圧が(4)
式に従つて安定した後、ゲート制御回路11のG
5からパルス電圧が出され、A/Dコンバータ制
御回路12によつて設定されたデイジタル値によ
つて出力される、A/Dコンバータ14のアナロ
グ出力V0と分圧電圧とを、電圧比較器CP1によ
つて比較する。アンド回路AND1はゲート制御
回路11のG5が“L”の時には比較結果を無効
にするためのものである。この操作により、分圧
電圧がデイジタル化され、(7)式に従つて検知素子
の抵抗が、演算回路13によつて算出される。
次に温度検出のための容量計測を行なう。検知
素子Sと固定抵抗R3の直列回路に、ゲート制御
回路11のG2端子からパルス電圧を印加する。
パルス電圧印加後より、分圧電圧がある電圧値
V1になるまでの時間をtAとすれば、(3)式より V1=R3VCC/R3+R(1+R/R3ε−tA
/t0)……(8) となり、検知素子Sの容量Cは となる。また(3)式よりt≫t0が成り立つ時間tで
は分圧電圧は EC≒R3VCC/R+R3 ……(10) となるので、上記比較電圧V1は R3VCC/R+R3<V1<VCC の範囲になければならない。今、比較電圧を V1=R+R3K/K(R+R3) ……(11) K:定数 とすれば(9)式は C=tA/1n(K)・R+R3/RR3……(12) と簡単になる。
素子Sと固定抵抗R3の直列回路に、ゲート制御
回路11のG2端子からパルス電圧を印加する。
パルス電圧印加後より、分圧電圧がある電圧値
V1になるまでの時間をtAとすれば、(3)式より V1=R3VCC/R3+R(1+R/R3ε−tA
/t0)……(8) となり、検知素子Sの容量Cは となる。また(3)式よりt≫t0が成り立つ時間tで
は分圧電圧は EC≒R3VCC/R+R3 ……(10) となるので、上記比較電圧V1は R3VCC/R+R3<V1<VCC の範囲になければならない。今、比較電圧を V1=R+R3K/K(R+R3) ……(11) K:定数 とすれば(9)式は C=tA/1n(K)・R+R3/RR3……(12) と簡単になる。
第3図の実施例においては、前記の既に求めた
分圧電圧ERより、(10)式のECを下式を使つて EC=R4(VCC−ER/R4VCC+(R3−R
4)ER・VCC……(13) 演算回路13により求める。(13)式の電圧値
をA/Dコンバータ14により出力し、それを固
定抵抗素子R1とR2により1/Kに分割すること
により、(11)式の比較電圧を作つている。なお第3
図における18は被制御系である。
分圧電圧ERより、(10)式のECを下式を使つて EC=R4(VCC−ER/R4VCC+(R3−R
4)ER・VCC……(13) 演算回路13により求める。(13)式の電圧値
をA/Dコンバータ14により出力し、それを固
定抵抗素子R1とR2により1/Kに分割すること
により、(11)式の比較電圧を作つている。なお第3
図における18は被制御系である。
第5図は検出素子の容量値計測のタイミングチ
ヤートである。なお図において各波形の横手に記
載した記号は、第4図同様第3図の各端子に付し
た記号と共通する。ゲート制御回路11の端子G
2により検出回路に間欠的に電圧を印加すると、
の分圧電圧は(3)式で示される応答を示す。電圧
比較器CP2で、の分圧電圧との設定電圧を
比較して、の分圧電圧がの設定電圧より大き
い時に出力端子が“H”になる。端子との
NANDをナンド回路NAND1により行なつて、端
子が“L”の時のみ、クロツク源15の出力
からの入力を、計数回路16によつて計数するこ
とによつて、tAを計測する。この結果と、前述
の検知素子Sの抵抗計測結果とから、(12)式を用い
て検知素子の容量を演算回路13により算出す
る。
ヤートである。なお図において各波形の横手に記
載した記号は、第4図同様第3図の各端子に付し
た記号と共通する。ゲート制御回路11の端子G
2により検出回路に間欠的に電圧を印加すると、
の分圧電圧は(3)式で示される応答を示す。電圧
比較器CP2で、の分圧電圧との設定電圧を
比較して、の分圧電圧がの設定電圧より大き
い時に出力端子が“H”になる。端子との
NANDをナンド回路NAND1により行なつて、端
子が“L”の時のみ、クロツク源15の出力
からの入力を、計数回路16によつて計数するこ
とによつて、tAを計測する。この結果と、前述
の検知素子Sの抵抗計測結果とから、(12)式を用い
て検知素子の容量を演算回路13により算出す
る。
検知素子の抵抗値と容量値が求められれば、
(1),(2)式より、相対湿度Hと温度Tは T=βH+γ−C/α ……(15) より求まる。ただし a=Aβ b=β1n(R/R0)+B/T0β+A(γ−C) c=(γ−C){1n(R/R0)+B/T0}−αB である。従つて(14),(15)式の計算を演算回路
13で実行すれば、湿度Hと温度Tが正確に求ま
る。
(1),(2)式より、相対湿度Hと温度Tは T=βH+γ−C/α ……(15) より求まる。ただし a=Aβ b=β1n(R/R0)+B/T0β+A(γ−C) c=(γ−C){1n(R/R0)+B/T0}−αB である。従つて(14),(15)式の計算を演算回路
13で実行すれば、湿度Hと温度Tが正確に求ま
る。
また上記のような検出素子は、その性質上空気
中に露出して使用しなければならない。そこで検
出素子は空気中の水分だけでなく、他の様々な物
質が検出素子表面に付着して、湿度に対する感度
が低下する。そこで本発明の実施例では、第3図
に示すように、ヒータ制御回路17によつて一定
時間おきに、検出素子Sの近傍に配置されたヒー
タHに通電することによつて、検知素子Sを約
450℃に加熱することによつて、素子表面に付着
した物質を取り去つている。この加熱クリーニン
グの終了は検知素子のサーミスタ特性を利用し
て、約450℃における素子抵抗値の検出をもつて
行なつている。この加熱クリーニングによつて、
湿度計測を精度と信頼性の高いものとすることが
できる。また検知素子の経時変化もほとんど無視
することができる。
中に露出して使用しなければならない。そこで検
出素子は空気中の水分だけでなく、他の様々な物
質が検出素子表面に付着して、湿度に対する感度
が低下する。そこで本発明の実施例では、第3図
に示すように、ヒータ制御回路17によつて一定
時間おきに、検出素子Sの近傍に配置されたヒー
タHに通電することによつて、検知素子Sを約
450℃に加熱することによつて、素子表面に付着
した物質を取り去つている。この加熱クリーニン
グの終了は検知素子のサーミスタ特性を利用し
て、約450℃における素子抵抗値の検出をもつて
行なつている。この加熱クリーニングによつて、
湿度計測を精度と信頼性の高いものとすることが
できる。また検知素子の経時変化もほとんど無視
することができる。
以上述べてきた様に本発明は以下のような効果
を有する。
を有する。
(1) 温度補償あるいは湿度補償用の素子を必要と
せず、単一の検知素子のみで温度と湿度を高精
度で計測することができる。
せず、単一の検知素子のみで温度と湿度を高精
度で計測することができる。
(2) 回路構成が簡単になり、しかも検知素子が一
つなので実装が容易になる。
つなので実装が容易になる。
(3) 信号のほとんどをデイジタル化しうるので電
源変動や外来雑音に強いものとすることができ
る。
源変動や外来雑音に強いものとすることができ
る。
(4) 設定電圧値を可変とすることにより、回路が
簡単化でき、しかも温度計測精度を高くでき
る。
簡単化でき、しかも温度計測精度を高くでき
る。
第1図は本発明の一実施例である温・湿度検出
装置に用いられる温・湿度検知素子の湿度特性を
示す図、第2図は上記温・湿度検知素子の温度特
性を示す図、第3図は上記温・湿度検出装置の機
能ブロツク図、第4図は上記温・湿度検出装置に
おける湿度計測(すなわち上記温・湿度検知素子
の抵抗計計測)のタイミングチヤート、第5図は
同温度計測(すなわち上記温・湿度検知素子の容
量計測)のタイミングチヤートである。 11……ゲート制御回路、12……A/Dコン
バータ制御回路、13……演算回路、14……
A/Dコンバータ、15……クロツク源、16…
…計数回路、17……ヒータ制御回路、S……
温・湿度検知素子、H……ヒータ、R1,R2,
R3,R4……抵抗素子。
装置に用いられる温・湿度検知素子の湿度特性を
示す図、第2図は上記温・湿度検知素子の温度特
性を示す図、第3図は上記温・湿度検出装置の機
能ブロツク図、第4図は上記温・湿度検出装置に
おける湿度計測(すなわち上記温・湿度検知素子
の抵抗計計測)のタイミングチヤート、第5図は
同温度計測(すなわち上記温・湿度検知素子の容
量計測)のタイミングチヤートである。 11……ゲート制御回路、12……A/Dコン
バータ制御回路、13……演算回路、14……
A/Dコンバータ、15……クロツク源、16…
…計数回路、17……ヒータ制御回路、S……
温・湿度検知素子、H……ヒータ、R1,R2,
R3,R4……抵抗素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 湿度に応じて電気抵抗値が変化するとともに
温度に応じて電気容量値が変化する温度・湿度検
出素子を用い、前記温・湿度検知素子と固定抵抗
素子とで構成された温度検出回路および湿度検出
回路、あるいは温・湿度検出回路に間欠的に電圧
を印加して、上記検出素子と固定抵抗素子の接続
点の電圧が設定電圧値に達するまでの時間計測に
よつて上記素子の電気容量値の検出を行ない、上
記検知素子と固定抵抗素子の接続点の電圧計測に
よつて上記素子の電気抵抗値の検出を行ない、前
記両検出値の演算により温度及び湿度を検出する
よう構成されたことを特徴とする温・湿度検出装
置。 2 印加する電圧値を可変とすることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の温・湿度検出装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10610680A JPS5730932A (en) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | Temperature, humidity detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10610680A JPS5730932A (en) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | Temperature, humidity detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5730932A JPS5730932A (en) | 1982-02-19 |
| JPS6152941B2 true JPS6152941B2 (ja) | 1986-11-15 |
Family
ID=14425232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10610680A Granted JPS5730932A (en) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | Temperature, humidity detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5730932A (ja) |
-
1980
- 1980-07-31 JP JP10610680A patent/JPS5730932A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5730932A (en) | 1982-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7550979B2 (en) | System and method for measuring conductivity of fluid | |
| US4091683A (en) | Single channel electrical comparative measuring system | |
| CN1675527B (zh) | 在放大器反馈路径中包括电容式压力传感器的压力测量设备 | |
| JPS6152941B2 (ja) | ||
| US4163396A (en) | Digital readout pressure sensor | |
| US3984773A (en) | Pulse counting-rate meter | |
| JPH05149905A (ja) | 測定装置 | |
| JPS6152945B2 (ja) | ||
| GB2144857A (en) | Piezo resistive transducer | |
| CN110749340A (zh) | 一种阻容式传感器信号测量电路 | |
| JPS6154177B2 (ja) | ||
| JPH02120621A (ja) | 流量測定回路 | |
| JPS5847518Y2 (ja) | 低抗電気信号変換器 | |
| JPS6221958Y2 (ja) | ||
| RU2162238C1 (ru) | Аэрологический радиозонд | |
| JP2564961B2 (ja) | 過大入力検出機能付測定器 | |
| JPS60203843A (ja) | ガス検出装置 | |
| JPS62228173A (ja) | 電池電圧検出回路 | |
| JPS60216213A (ja) | 抵抗ブリツジを用いた測定装置 | |
| JPS5912570Y2 (ja) | 流量計測装置 | |
| JPS6247089Y2 (ja) | ||
| SU469106A1 (ru) | Устройство дл стабилизации параметров приборов,основанных на использовании эффекта холла | |
| JPS6255088B2 (ja) | ||
| SU1619184A1 (ru) | Устройство дл измерени приращени сопротивлени | |
| SU1559322A1 (ru) | Устройство дл измерени индукции магнитного пол |