CN102095756B - 具有温度补偿的湿度感测电路 - Google Patents

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Abstract

一种具有温度补偿的湿度感测电路包含一波形产生模块、一相位处理模块、一感测模块及一检测模块。波形产生模块输出一波形讯号;相位处理模块接收波形讯号,并据以输出一震荡波讯号及一反相震荡波讯号;感测模块具有串联连接的一温度传感器及一湿度传感器,温度传感器及湿度传感器分别接收震荡波讯号及反相震荡波讯号,且感测模块依据震荡波讯号及反相震荡波讯号输出一参数讯号;检测模块依据参数讯号输出一检测讯号。本发明所揭示的具有温度补偿的湿度感测电路是以简易的电路感测温度及湿度,并降低生产成本,且可便于电路设计及应用。

Description

具有温度补偿的湿度感测电路
技术领域
[0001] 本发明涉及一种感测电路,特别是涉及一种具有温度补偿的湿度感测电路。
背景技术
[0002] 近年来由于精密科技相关领域蓬勃发展,仪器使用环境的恒定也相对重要,尤其在温度与湿度方面必须要能够快速检测其变化,不论是工业、农业、居家还是医药卫生等方面,人们对湿度的感测及其控制提出不同程度的要求。
[0003] 传统的温湿度感测电路一般以二种方式应用:一为个别使用温度及湿度感测电路检测讯号大小,之后藉由微处理器的整合两讯号,以温度取得目前的湿度。另一为借着温度补偿机制,以模拟电路直接取得湿度的对应值。现有技术使用温度传感器以及湿度传感器的主要目的是因为湿度会随着温度的不同,而有所改变,因此温度传感器的主要目的是协助判断当下正确的湿度之用。
[0004] 请参照图1所示,其为现有的温湿度感测电路的示意图。温湿度感测电路I具有一湿度感测单元11、一温度感测单元12、二模拟数字转换器13、14及一检测单元15。湿度感测单元11具有一运算放大器111、多个电阻R及多个感应器0,湿度感测单元11将感应器0所测得的湿度讯号,经由多个电阻R及运算放大器111分压及比较后输出湿度的一模拟讯号SI,再经由模拟数字转换器13转换为湿度的一数字讯号S2。而温度感测单元12亦将所量测的温度以一模拟讯号S3输出,接着再经由模拟数字转换器14将温度的模拟讯号S3转换为温度的数字讯号S4。检测单元15具有一比对表及一微处理器,检测单元15分别接收湿度及温度的数字讯号S2、S4,微处理器依据湿度的数字讯号S2及温度的数字讯号S4对照于温湿度的比对表,以整合湿度及温度的数字讯号S2、S4,并输出适合该温度及湿度的一控制讯号S5。
[0005] 然而,由于温湿度感测电路是分别量测温度及湿度大小,再以检测单元输出控制讯号,因此温湿度感测电路必须利用二个模拟数字转换器,而模拟数字转换器为一设计相当庞大且复杂的电路。将量测得到的模拟讯号转换为数字讯号,且必须以微处理器整合湿度及温度的数字讯号。造成现有的温湿度感测电路形成一非常复杂的电路,且电子组件的使用量较多,因而提高生产成本且较占空间。因此,如何提供一种简易的电路设计以感测温度及湿度,且可便于电路设计及应用的具温度补偿的湿度感测电路,实属当前重要课题之
o
发明内容
[0006] 有鉴于上述课题,本发明的目的为提供一种具有温度补偿的湿度感测电路,以简易的电路感测温度及湿度,且可便于电路设计及应用,并降低生产成本。
[0007] 为达到上述目的,本发明 提供一种具温度补偿的湿度感测电路包含一波形产生模块、一相位处理模块、一感测模块及一检测模块。波形产生模块输出一波形讯号;相位处理模块接收波形讯号,并据以输出一震荡波讯号及一反相震荡波讯号;感测模块具有串联连接的一温度传感器及一湿度传感器,温度传感器及湿度传感器分别接收震荡波讯号及反相震荡波讯号,且感测模块依据震荡波讯号及反相震荡波讯号输出一参数讯号;检测模块依据参数讯号输出一检测讯号。
[0008] 于本发明的一实施例中,波形产生模块中具有一运算放大器、一第一电阻、一第二电阻、一第三电阻、一第四电阻及一电容。
[0009] 于本发明的一实施例中,相位处理模块具有二个史密特触发电路。
[0010] 于本发明的一实施例中,相位处理模块具有一第一比较器及一第二比较器。
[0011] 于本发明的一实施例中,还包含一参考讯号产生模块,参考讯号产生模块分别连接第一比较器的负极输入端及第二比较器的正极输入端。
[0012] 于本发明的一实施例中,波形产生模块分别连接该第一比较器的正极输入端及第二比较器的负极输入端。
[0013] 于本发明的一实施例中,相位处理模块还具有二个放大器,该放大器分别与第一比较器及第二比较器电性连接。
[0014] 于本发明的一实施例中,相位处理模块还具有二个衰减器,该衰减器分别与第一比较器及第二比较器电性连接。
[0015] 于本发明的一实施例中,震荡波讯号与反相震荡波讯号的振幅相同。
[0016] 于本发明的一实施例中,震荡波讯号与反相震荡波讯号的相位相反。
[0017] 于本发明的一实施例中,震荡波讯号与反相震荡波讯号为一方波。
[0018] 于本发明的一实施例中,检测模块具有一开关单元及一检测单元。开关单元具有一开关组件,开关组件的一端与检测单元电性连接。
[0019] 于本发明的一实施例中,检测单兀具有一运算放大器、一第七电阻、一第八电阻、一第九电阻、一电容以及一二极管。
[0020] 承上所述,依据本发明的一种具温度补偿的湿度感测电路,其是以相位处理模块输出振幅相同但相位相反的震荡波讯号及反相震荡波讯号,感测模块接收震荡波讯号及反相震荡波讯号,再经由温度传感器及湿度传感器分压后产生一参数讯号,接着检测模块依据参数讯号输出相对应的检测讯号。因此,本发明的具有温度补偿的湿度感测电路同时对温度及湿度做感测,以简易的电路感测温度及湿度,并降低生产成本,且可便于电路设计及应用。
附图说明
[0021] 图1为现有的温湿度感测电路的一示意图;
[0022] 图2为本实施例的具温度补偿的湿度感测电路的一示意图;
[0023] 图3为本实施例的具温度补偿的湿度感测电路的一电路图;
[0024] 图4为本实施例的波形产生模块的一示意图;以及
[0025] 图5为本实施例的检测单元的一示意图。
[0026] 附图符号说明
[0027] 1:温湿度感测电路
[0028] 11:湿度感测单元
[0029] 111,31:运算放大器[0030] 12:温度感测单元
[0031] 13、14:模拟数字转换器
[0032] 15、72:检测单元
[0033] 2:具温度补偿的湿度感测电路
[0034] 3:波形产生模块
[0035] 4:参考讯号产生模块
[0036] 5:相位处理模块
[0037] 51:第一比较器
[0038] 52:第二比较器
[0039] 53:第一放大器
[0040] 54:第二放大器
[0041] 6:感测模块
[0042] 61:温度传感器
[0043] 62:湿度传感器
[0044] 7:检测模块
[0045] 71:开关单元
[0046] 711:开关组件
[0047] 721:运算放大器
[0048] C1、C2:电容
[0049] G:接地立而
[0050] 0:感应器
[0051] R:电阻
[0052] Rl:第一电阻
[0053] R2:第二电阻
[0054] R3:第三电阻
[0055] R4:第四电阻
[0056] R5:第五电阻
[0057] R6:第六电阻
[0058] R7:第七电阻
[0059] R8:第八电阻
[0060] R9:第九电阻
[0061] S1:湿度的模拟讯号
[0062] S2:湿度的数字讯号
[0063] S3:温度的模拟讯号
[0064] S4:温度的数字讯号
[0065] S5:控制讯号
[0066] Sll:波形讯号
[0067] S12:参考讯号
[0068] S13:震荡波讯号[0069] S14:反相震荡波讯号
[0070] S15:参数讯号
[0071] S16:检测讯号
[0072] Vcc:电源讯号
具体实施方式
[0073] 以下将参照相关附图,说明依本发明较佳实施例的一种具有温度补偿的湿度感测电路。
[0074] 请参照图2所示,其为本发明的具有温度补偿的湿度传感器的一方块示意图。具有温度补偿的湿度感测电路2包含一波形产生模块3、一参考讯号产生模块4、一相位处理模块5、一感测模块6及一检测模块7。
[0075] 波形产生模块3输出一波形讯号S11。参考讯号产生模块4输出一参考讯号S12。相位处理模块5与波形产生模块3及参考讯号产生模块4电性连接,相位处理模块5接收波形讯号Sll及参考讯号S12,并据以输出一震荡波讯号S13及一反相震荡波讯号S14。感测模块6与相位处理模块5电性连接,感测模块6接收震荡波讯号S13及反相震荡波讯号S14,并依据震荡波讯号S13及反相震荡波讯号S14输出一参数讯号S15。检测模块7与感测模块6电性连接,检测模块7依据参数讯号S15输出一检测讯号S16。
[0076] 请同时参照图3及图4所示,其中图3为具有温度补偿的湿度传感器的一电路示意图;图4为波形产生模块的一电路示意图。波形产生模块3具有一运算放大器31、一第一电阻R1、一第二电阻R2、一第三电阻R3、一第四电阻R4及一电容Cl。第一电阻Rl的一端接收一电源讯号Vcc,而第一电阻Rl的另一端与运算放大器31的正极输入端电性连接。第二电阻R2的一端与运算放大器31的正极输入端电性连接,而第二电阻R2的另一端与一接地端G电性连接。第三电阻R3的一端与运算放大器31的负极输入端电性连接,而第三电阻R3的另一端与运算放大器31的输出端电性连接。第四电阻R4的一端与运算放大器31的正极输入端电性连接,而第四电阻R4的另一端与运算放大器31的输出端电性连接。电容Cl的一端与运算放大器31的负极输入端电性连接,而电容Cl的另一端与接地端G电性连接。波形产生模块3的输出端输出一波形讯号Sll,该波形讯号Sll是以一方波为例。
[0077] 请再参照图3所示,参考讯号产生模块4具有一第一第五电阻R5及一第六电阻R6。第五电阻R5的一端接收一电源讯号Vcc,第六电阻R6的一端与第五电阻R5的另一端电性连接,而第六电阻R6的另一端与接地端G电性连接。电源讯号Vcc经过第五电阻R5及第六电阻R6分压之后,由第五电阻R5及第六电阻R6的连接端输出一参考讯号S12。
[0078] 相位处理模块5具有一第一比较器51及一第二比较器52。其中,波形产生模块3及参考讯号产生模块4分别电性连接第一比较器51及第二比较器52,波形产生模块3输出波形讯号Sll至第一比较器51的正极输入端及第二比较器52的负极输入端。而参考讯号产生模块4输出参考讯号S12至第一比较器51的负极输入端及第二比较器52的正极输入端。由于,波形产生模块3的输出端分别连接第一比较器51的正极输入端及第二比较器52的负极输入端,且参考讯号产生模块4输出的参考讯号S12分别传输至第一比较器51的负极输入端及第二比较器52的正极输入端,使得第一比较器51输出讯号与第二比较器52输出讯号振幅相同,但相位相反。[0079] 另外,本实施例的相位处理模块5还可以二史密特触发器(图未显示)取代第一比较器51及第二比较器52,该史密特触发器与波形产生模块3及参考讯号产生模块4电性连接,其中的一史密特触发器为一反相史密特触发器,而另一史密特触发器为一非反相史密特触发器。
[0080] 本实施例的相位处理模块5还具有二个放大器,分别为一第一放大器53及一第二放大器54,第一放大器53与第一比较器51电性连接,第二放大器54与第二比较器52电性连接,第一放大器53及第二放大器54将第一比较器51及第二比较器52输出的讯号加以放大,相位处理模块5据以输出一震荡波讯号S13及一反相震荡波讯号S14。其中,震荡波讯号S13与反相震荡波讯号S14的振幅相同,而震荡波讯号S13与反相震荡波讯号S14的相位相反,亦即,当震荡波讯号S13为正相位时,反相震荡波讯号S14为负相位;而当震荡波讯号S13为负相位时,反相震荡波讯号S14为正相位。另外,本实施例的震荡波讯号S13与反相震荡波讯号S14为一方波。
[0081] 另外,本实施例的相位处理模块5还可以二衰减器(图未显示)取代该等放大器,该衰减器亦分别与第一比较器51及第二比较器52电性连接,该衰减器将第一比较器51及第二比较器52输出的讯号进行衰减。然而要使用放大器或是衰减器端看设计的不同,其必须考虑到电源的大小以及温度传感器、湿度传感器等电子组件的耐受能力而决定。
[0082] 感测模块6具有串联连接的一温度传感器61及一湿度传感器62,温度传感器61及湿度传感器62不相连接的两侧是分别接收震荡波讯号S13及反相震荡波讯号S14。由于温度传感器61的阻抗与湿度传感器62的阻抗是依据环境的温度与湿度而产生不同的阻抗值。还由于震荡波讯号S13与反相震荡波讯号S14的震幅相同及相位相反,使得温度传感器61及湿度传感器62两侧之间具有一定的压差。因此,温度传感器61及湿度传感器62依据震荡波讯号S13及反相震荡波讯号S14产生分压,并于温度传感器61与湿度传感器62的连接处输出一参数讯号S15。更值得一提的是,由于震荡波讯号S13与反相震荡波讯号S14为对称式波形,使得震荡波讯号S13及反相震荡波讯号S14较为趋近于交流讯号,进而使得感测模块6能够准确反应感测的大小,且可保护温度传感器61及湿度传感器62。
[0083] 检测模块7具有一开关单元71及检测单元72。开关单元71具有一开关组件711,开关组件711的一端与温度传感器61及湿度传感器62的连接处电性连接,开关组件711的另一端与检测单元72电性连接。另外,开关组件711的开关动作是以第二比较器52输出的讯号进而控制。请同时参照图3及图5所示,其中图5为检测单元的一电路示意图。检测单元72具有一运算放大器721、一第七电阻R7、一第八电阻R8、一第九电阻R9、一二极管D及一电容C2。运算放大器721的正极输入端接收经由开关组件711传输的参数讯号S15。第七电阻R7的一端与运算放大器721的负极输入端电性连接,而另一端与一接地端G电性连接。第八电阻R8的一端与运算放大器721的负极输入端电性连接,而第八电阻R8的另一端与运算放大器721的输出端电性连接。第九电阻R9的一端与运算放大器721的输出端电性连接,而另一端与电容C2相连接。二极管D与第九电阻R9并联,亦即二极管D分别与运算放大器721的输出端及电容C2电性连接。电容C2的另一端与接地端G电性连接。其中,第九电阻R9与电容C2组成一积分器。检测单元72的运算放大器721接收参数讯号S15,并将参数讯号S15放大,且对照相对应的湿度量测值,使得检测模块7输出一检测讯号SlG0检测讯号S16可直接作为负载(如风扇或马达)的驱动讯号,或者提供微处理器读取该湿度值。
[0084] 综上所述,依据本发明的一种具有温度补偿的湿度感测电路,其是以相位处理模块输出振幅相同但相位相反的震荡波讯号及反相震荡波讯号,感测模块接收震荡波讯号及反相震荡波讯号,再经由温度传感器及湿度传感器分压后产生一参数讯号,其中震荡波讯号及反相震荡波讯号趋近于交流讯号,使得温度传感器及湿度传感器能较准确反应感测的大小。接着,检测模块依据参数讯号输出相对应的检测讯号,其中检测讯号可直接作为负载的驱动讯号,或者提供微处理器读取湿度值。另外,本发明利用串联的温度传感器与湿度传感器来使得输出的湿度讯号达到温度补偿的效果,以使得参数讯号为已经含有温度补偿的湿度讯号,而不再需要比对表等复杂的组件以及判断作动。因此,本发明的具有温度补偿的湿度感测电路以简易的电路设计同时感测温度及湿度,并降低生产成本,且检测模块输出的检测讯号可直接供负载作为驱动讯号,以便于电路设计及应用。
[0085] 以上所述仅为举例性,而非为限制性。任何未脱离本发明的精神与范畴,而对其进行的等效修改或变更,均应包含于本发明的权利要求中。

Claims (19)

1.一种具有温度补偿的湿度感测电路,包含: 一波形产生模块,输出一波形讯号; 一相位处理模块,接收该波形讯号,并据以输出一震荡波讯号及一反相震荡波讯号; 一感测模块,具有串联连接的一温度传感器及一湿度传感器,该温度传感器及该湿度传感器分别接收该震荡波讯号及该反相震荡波讯号,且该感测模块依据该震荡波讯号及该反相震荡波讯号输出一参数讯号;以及 一检测模块,依据该参数讯号输出一检测讯号。
2.如权利要求1所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该波形产生模块具有: 一运算放大器; 一第一电阻,该第一电阻的一端接收一电源讯号,而另一端与该运算放大器的正极输入端电性连接; 一第二电阻,该第二电阻的一端与该运算放大器的正极输入端电性连接,而另一端与一接地端电性连接; 一第三电阻,该第三电阻的一端与该运算放大器的负极输入端电性连接,而另一端与该运算放大器的输出端电性连接; 一第四电阻,该第四电阻的一端与该运算放大器的正极输入端电性连接,而另一端与该运算放大器的输出端电性连接;以及 一电容,该电容的一端与该运算放大器的负极输入端电性连接,而另一端与该接地端电性连接。
3.如权利要求1所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该波形讯号为一方波讯号。
4.如权利要求1所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该相位处理模块具有二个史密特触发电路。
5.如权利要求4所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中一该史密特触发电路为反相史密特触发电路,另一该史密特触发电路为非反相史密特触发电路。
6.如权利要求1所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该相位处理模块具有一第一比较器及一第二比较器。
7.如权利要求6所述的具有温度补偿的湿度感测电路,还包含一参考讯号产生模块,该参考讯号产生模块分别连接该第一比较器的负极输入端及该第二比较器的正极输入端。
8.如权利要求7所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该参考讯号产生模块具有一第五电阻及一第六电阻,该第六电阻的一端与该第五电阻电性连接,而另一端与一接地端电性连接。
9.如权利要求6所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该波形产生模块分别连接该第一比较器的正极输入端及该第二比较器的负极输入端。
10.如权利要求6所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该相位处理模块还具有二个放大器,该二个放大器分别与该第一比较器及该第二比较器电性连接。
11.如权利要求6所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该相位处理模块还具有二衰减器,该衰减器分别与该第一比较器及该第二比较器电性连接。
12.如权利要求1所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该震荡波讯号与该反相震荡波讯号的振幅相同。
13.如权利要求12所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该震荡波讯号与该反相震荡波讯号的相位相反。
14.如权利要求1所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该震荡波讯号为一方波。
15.如权利要求1所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该反相震荡波讯号为一方波。
16.如权利要求6所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该检测模块具有: 一开关单元,具有一开关组件;以及 一检测单元,该开关组件的一端与该检测单元电性连接。
17.如权利要求16所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该开关组件的开关是根据该第二比较器输出的讯号而控制开关。
18.如权利要求16所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该检测单元具有: 一运算放大器,该运算放大器的正极输入端接收该参数讯号; 一第七电阻,该第七电阻的一端与该运算放大器的负极输入端电性连接,而另一端与一接地端电性连接; 一第八电阻,该第八电阻的一端与该运算放大器的负极输入端电性连接,而另一端与该运算放大器的输出端电性连接; 一第九电阻,该第九电阻的一端与该运算放大器的输出端电性连接; 一二极管,该二极管与该第九电阻并联;以及 一电容,该电容的一端与 该第九电阻电性连接,而另一端与该接地端电性连接。
19.如权利要求18所述的具有温度补偿的湿度感测电路,其中该电容与该第九电阻组成一积分器。
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