CN103528603A

CN103528603A - 静电电容式水分检测装置

Info

Publication number: CN103528603A
Application number: CN201210310379.7A
Authority: CN
Inventors: 中野浩一
Original assignee: Hokuto Electronics Inc
Current assignee: Hokuto Electronics Inc
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2014-01-22
Also published as: JP2014029315A; TW201403062A; TWI486585B; JP5383891B1

Abstract

本发明提供一种结构简单的静电电容式水分检测装置，即便不设置虚设电极也能够以足够的精度检测结霜状态等。检测与周围环境的水分的比例或状态对应的静电电容的变化的静电电容式水分检测装置具有：静电电容传感器，其具有彼此相对配置的第1电极和第2电极，静电电容根据第1电极与第2电极之间的水分的比例或状态而发生变化；驱动部，其对静电电容传感器施加交流信号；以及判定部，其根据来自静电电容传感器的输出电压的大小进行二值化，输出接通或断开的检测信号。静电电容传感器例如连接在驱动部的输出端与判定部的输入端之间，判定部对来自静电电容传感器的输出电压的大小与预先设定的阈值进行比较，由此进行二值化。

Description

静电电容式水分检测装置

技术领域

本发明涉及静电电容式水分检测装置，该静电电容式水分检测装置检测与周围环境的水分的比例或状态对应的静电电容的变化，输出检测信号。本发明的水分检测装置可以用作检测冷却器的结霜状态等的结霜传感器、根据土壤的干燥状态检测是否需要洒水的洒水传感器或者液面传感器等。

背景技术

以往，在冰箱或冰柜等冷冻冷藏装置中，存在水分被冷却结霜而附着在冷却器上这样的问题，提出了用于解决该问题的多种除霜方法。

例如，使用定时器，以适当的时间间隔驱动加热器，对冷却器等加热来进行除霜。但是，该情况下，为了可靠地进行除霜，会过度地驱动加热器，存在电力浪费这样的问题。

为此，提出了以下方法：利用传感器检测是否已经在冷却器上结霜，当已经结霜时接通加热器进行除霜。

例如提出了以下方法：将由金属棒构成的电场传感器与冷却器相对地设置，检测结霜引起的电容的变化（专利文献1）。根据专利文献1，向电场传感器施加交流信号，放射电波。当在电场传感器的电波放射范围内结霜时电容发生变化，因此，通过检测电容的变化来检测结霜状态。

专利文献1：日本特开2010-91171号

但是，在使用专利文献1公开的检测方法的情况下，电场传感器引起的电波放射波及包含周围的开放的较大区域，电波放射范围较大。因此，各种原因都会影响检测精度，存在难以提高检测精度这样的问题。

为此，在专利文献1的方法中，设置虚设电极以成为与电场传感器的电极相同的环境，通过虚设电极的输出对环境变化引起的电场传感器的输出变动进行校正。因此，需要虚设电极和用于其控制的电路等，存在整体结构复杂化这样的问题。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种结构简单的静电电容式水分检测装置，即便不设置虚设电极也能够以足够的精度检测结霜的状态等。

本发明的一个实施方式的装置是检测与周围环境的水分的比例或状态对应的静电电容的变化并输出检测信号的静电电容式水分检测装置，该静电电容式水分检测装置具有：静电电容传感器，其具有彼此相对配置的第1电极和第2电极，静电电容根据所述第1电极与所述第2电极之间的水分的比例或状态而发生变化；驱动部，其对所述静电电容传感器施加交流信号；以及判定部，其根据来自所述静电电容传感器的输出电压的大小进行二值化，输出接通或断开的检测信号。

所述静电电容传感器可以连接在所述驱动部的输出端与所述判定部的输入端之间，或者也可以连接在所述驱动部的输出端与接地线之间。

所述判定部可以对来自所述静电电容传感器的输出电压的大小与预先设定的阈值进行比较，由此进行所述二值化。

根据本发明，能够提供一种结构简单的结霜状态检测装置和静电电容式检测装置，即便不设置虚设电极也能够以足够的精度检测结霜状态等。

附图说明

图1是示出第1实施方式的结霜状态检测装置的结构的图。

图2是示出在第1实施方式中使用的结霜传感器的外形的正视图。

图3是示出结霜状态检测装置的具体电路的一例的图。

图4是示出第2实施方式的结霜状态检测装置的电路的例子的图。

图5是示出第3实施方式的静电电容式检测装置的外形的图。

图6是示出第3实施方式的静电电容式检测装置的电路的例子的图。

图7是示出检测地面水分的水分传感器的例子的图。

图8是示出将静电电容式检测装置作为液面传感器使用时的设置例的图。

图9是示出水分传感器的其它例子的图。

标号说明

1、1B：结霜状态检测装置（静电电容式水分检测装置）

1C：检测装置（静电电容式水分检测装置）

11、11B、11C：驱动部

12、12B、11C：判定部

13：结霜传感器（静电电容传感器）

13C：水分传感器（静电电容传感器）

21、21C：基板

22、22C：第1图形电极（第1电极）

23、23C：第2图形电极（第2电极）

30、30B、30C：水分传感器（静电电容传感器）

31、32：电极棒（第1电极、第2电极）

31B、32B：电线（第1电极、第2电极）

31C、32C：电线（第1电极、第2电极）

Rs：电阻值

Cs：静电电容

Zs：阻抗

S1：输出电压

S2：检测信号

R2：电阻（电阻元件）

R3：电阻（第2电阻元件）

C2：电容元件

GS：信号发生部

IF、IFB：输入接口部

KD、KDB、KDC：二值化部

HA：梳齿

RP：冷却器

具体实施方式

〔第1实施方式〕

首先，对将本发明的静电电容式水分检测装置作为结霜状态检测装置实施的第1实施方式进行说明。

在图1中，结霜状态检测装置1由驱动部11、判定部12以及结霜传感器13等构成。图2中示出结霜传感器13的外形。

在这些图1和图2中，驱动部11是对结霜传感器13施加交流信号的电路。使用正弦波、矩形波、三角波等作为交流信号。优选使用长波段或中波段的频率作为交流信号的频率。例如，使用50kHz～1MHz左右，例如57kHz、400kHz或它们附近的频率、其它频率。

判定部12根据结霜传感器13的输出电压S1的大小进行二值化，输出表示是否处于结霜状态的检测信号S2。

即，在由于冷却器RP结霜，后述的结霜传感器13的第1图形电极22与第2图形电极23之间的电阻值增大且静电电容减少，由此基于交流信号的输出电压S1大于阈值时，判定部12输出表示处于结霜状态的检测信号S2。

结霜传感器13具有在基板21的表面以彼此相对的方式构图形成的第1图形电极22和第2图形电极23。结霜传感器13安装在冷却器RP的表面。

基板21是由玻璃环氧树脂或陶瓷等构成的板状基板。利用铜等的金属材料在基板21的一个表面上形成第1图形电极22和第2图形电极23。另外，还可以使用在薄膜状绝缘体的表面形成铜箔等的图形的挠性印刷基板（FPC）作为基板21。

如图2所示，第1图形电极22和第2图形电极23均为梳状，各自的梳齿HA被构图形成为彼此相对。

在图2所示的实施方式中，第1图形电极22和第2图形电极23均具有3个梳齿HA，成为在一个梳齿HA之间插入另一个梳齿HA的状态。由此，在第1图形电极22的梳齿HA与第2图形电极23的梳齿HA之间形成间隙（gap）GP。

作为结霜传感器13的尺寸的一例，基板21例如是一边为几毫米至几厘米的矩形。例如纵向1厘米左右，横向2厘米左右。也可比不是矩形而是圆形、椭圆形、多边形等。第1图形电极22的梳齿HA与第2图形电极23的梳齿HA的间隙GP例如是几十微米至几百微米左右。

在结霜传感器13中，第1图形电极22与第2图形电极23之间的电阻值Rs的初始值是几十MΩ以上，但是，在附着水滴时降低至几十kΩ左右。如果附着的水滴冻结成冰或霜等，则上升至几百kΩ左右。

此外，第1图形电极22与第2图形电极23之间的静电电容Cs的初始值是十pF至几十pF，在附着水滴时增加至初始值的80倍左右。如果附着的水滴冻结成冰或霜等，则静电电容Cs下降至水时的二十分之一左右。

由此，在结霜传感器13中，电阻值Rs和静电电容Cs根据表面附着水滴的情况和水滴冻结的情况而大幅变化。在水滴冻结的情况下，电阻值Rs增大且静电电容Cs减少，因此，对于交流信号的阻抗Zs（＝Rs+1/jωCs）大幅增大。

另外，梳齿HA的个数、形状、长度、梳齿HA之间的间隙GP的大小等可以有多种选择。如果将梳齿HA的个数和长度设为较大，则电阻值Rs下降，静电电容Cs增大。如果将梳齿HA之间的间隙GP设为较小，则电阻值Rs下降，静电电容Cs增大。

在本实施方式中，利用这种水滴冻结引起的结霜传感器13的阻抗Zs的变化来检测是否处于结霜状态。

如图1所示，在与冷却器RP接近或接触的状态下安装结霜传感器13。例如，使用螺钉等直接或隔着垫片与冷却器RP拧紧。或者，使用粘接剂等直接粘贴在冷却器RP的冷却管上。或者，使用双面胶带粘贴在冷却器RP的表面。

由此，根据冷却器RP的结霜状态或冻结状态，结霜传感器13中的第1图形电极22与第2图形电极23之间的大气的状态和大气中包含的水分的状态发生变化，阻抗Zs发生变化。

另外，与冷却器RP接近地安装结霜传感器13，因此，结霜传感器13被设置在大气环境中。即，在本实施方式中，结霜传感器13检测大气中的水分是否由于冷却器RP产生的冷却效果而冻结变化成霜状，而不是检测特定容器等中收纳的水是否已经冻结。

因此，结霜传感器13只要以成为与冷却器RP表面的温度接近的温度的方式安装即可。结霜传感器13与冷却器RP表面的温度几乎相同，由此，冷却器RP附近的大气中的水蒸气成为水滴而附着到结霜传感器13的间隙GP，温度降低至冰点以下，由此该水滴冻结成为霜状。

接着，对驱动部11和判定部12的具体电路的例子进行说明。

在图3中，驱动部11由非门电路Q1、Q2、电阻R1、R2以及电容器C1等构成。发生交流信号的信号发生部GS由非门电路Q1、Q2、电阻R1以及电容器C1构成。成为电阻R2串联连接于信号发生部GS的输出侧的状态。

通过电阻R2和结霜传感器13的阻抗Zs构成具有频率选择性的分压电路。以结霜引起的输出电压S1的变化相对于驱动部11输出的交流信号的频率较大的方式设定电阻R2的值。因此，根据结霜传感器13的阻抗Zs来设定电阻R2的电阻值。例如设定成几十kΩ至几百kΩ左右，例如100kΩ左右。

判定部12由非门电路（二值化电路）Q3、非门电路Q4～Q5、电阻R3～R8、电容器C2、C3、二极管D1、发光二极管LEDa、LEDb等构成。输入接口部IF由彼此串联连接的电阻R3和电容器C2构成。二值化部KD由非门电路Q3、电阻R4～R6、电容器C3、二极管D1等构成。二值化部KD连接在输入接口部IF的输出侧。

在输入的输出电压S1的大小超过阈值th的情况下，二值化部KD的输出成为低电平（L）。在输入的输出电压S1未超过阈值th的情况下，二值化部KD的输出维持高电平（H）。阈值th的大小根据电阻R4、R5的电阻值进行调整。即，选定多种电阻R4、R5的电阻值，由此，电源电压被2个电阻R4、R5分压成多种电压，设定多种阈值th。

另外，输出电压S1的大小与输出的L、H（或接通、断开）的关系也可以相反。

此外，显示输出部HS由非门电路Q4、Q5、电阻R7、R8、发光二极管LEDa、LEDb等构成。在检测到处于结霜状态时发光二极管LEDa点亮，当不是结霜状态时发光二极管LEDb点亮。

从判定部12分别输出表示处于结霜状态的检测信号S2a和表示不是结霜状态的检测信号S2b。

结霜状态检测装置1的判定部12对结霜传感器13的输出电压S1进行数字处理，进行二值化。

另外，在结霜状态检测装置1中还设置有电源电路等，但省略了图示。也可以从外部提供电源。

结霜传感器13的一个端子Ta通过绝缘电线DSa连接于驱动部11的输出侧。结霜传感器13的另一个端子Tb通过绝缘电线DSb连接于结霜状态检测装置1中的接地线GL。

另外，在图1中示出了驱动部11和判定部12与结霜传感器13分离，但也可以采用使它们一体化的构造。即，也可以将驱动部11和判定部12与结霜传感器13一体地嵌入。该情况下，例如，只要将基板21设为双面基板或多层基板，使用设置有图形电极的面以外的面来设置驱动部11和判定部12即可。只要将用于驱动部11和判定部12的电子部件用例如铸模覆盖，设置检测信号S2a、S2b的输出和用于连接到电源电路（电源装置）的连接器即可。

接着，对结霜状态检测装置1的动作进行说明。

结霜传感器13的阻抗Zs根据结霜状态而发生变化。结霜传感器13被施加驱动部11发生的交流信号，结霜传感器13的输出电压S1按照结霜传感器13的阻抗Zs发生变化。当输出电压S1的大小超过阈值th时，输出表示处于结霜状态的检测信号S2a。

根据检测信号S2a，能够接通未图示的除霜加热器而流过电流，使其进行除霜动作。当通过接通除霜加热器而使冷却器RP的霜融化成水滴时，结霜传感器13的阻抗Zs下降，由此输出电压S1下降。当输出电压S1的大小成为阈值以下时，输出表示不是结霜状态的检测信号S2b。

由此，能够根据检测信号S2a、S2b，通过控制未图示的除霜加热器的接通/断开，可靠、高效地进行冷却器RP的除霜。

另外，检测处于结霜状态的阈值th与检测不是结霜状态的阈值th可以是相同的值，也可以是彼此不同的值。在将阈值th设为彼此不同的值的情况下，可以使检测滞后。此外，对于用于除霜的除霜加热器等的控制方法，可以参照上述专利文献1等。

在本实施方式中，结霜传感器13是在基板21上使第1图形电极22和第2图形电极23相对的结构，实现阻抗Zs的空间是封闭空间，因此不易受到周围有无物体或移动、空气的流动、周围的温度等环境因素的影响，可以提高检测精度。因此，不需要使用虚设电极等来校正环境变化引起的输出变动，结构简单且动作可靠。

由此，根据本实施方式的结霜状态检测装置1，即便不设置虚设电极也能够以足够的精度检测结霜状态，且结构简单。

〔第2实施方式〕

接着，对将本发明的静电电容式水分检测装置作为其它方式的结霜状态检测装置实施的第2实施方式进行说明。

图4中示出第2实施方式的结霜状态检测装置1B的具体的电路例子。

在图4中，结霜状态检测装置1B由驱动部11B、判定部12B以及结霜传感器13等构成。

另外，在第2实施方式的结霜状态检测装置1B中，整体的结构、结霜传感器13的外形等与图1和图2所示的第1实施方式的结霜状态检测装置1相同。此外，驱动部11B和结霜传感器13与图3所示的驱动部11和结霜传感器13相同。对相同的部分省略或简化其说明。

判定部12B由非门电路Q11～Q14、电阻R11～R14、电容器C2、C11、二极管D2以及发光二极管LEDa等构成。

二值化部KDB由非门电路Q11、Q12、电阻R11～R13、电容器C11以及二极管D2等构成。此外，显示输出部HSB由非门电路Q13、Q14、电阻R14、发光二极管LEDa等构成。在检测到处于结霜状态时，发光二极管LEDa点亮。从判定部12B分别输出表示处于结霜状态的检测信号S2a和表示不是结霜状态的检测信号S2b。

结霜状态检测装置1B的判定部12B对结霜传感器13的输出电压S1进行模拟处理，进行二值化。

〔第3的实施方式〕

接着，对将本发明的静电电容式水分检测装置作为用于检测水分的一般的检测装置实施的第3的实施方式进行说明。

图5中示出第3的实施方式的检测装置1C的外形，图6中示出检测装置1C的具体的电路例子。图5的（A）、（B）、（C）分别是检测装置1C的正视图、左视图、后视图。

如图5所示，检测装置1C是其整体一体化成为大致长方体形状的构造。

如图6所示，检测装置1C由驱动部11C、判定部12C以及水分传感器（静电电容传感器）13C等构成。驱动部11C和判定部12C的电路与图3所示的驱动部11和判定部12相同，对具有相同功能的部件标注相同的标号。

即，检测装置1C在作为多层基板的长方形状的基板21C的一个表面上形成用于水分传感器13C的第1图形电极22C和第2图形电极23C，它们的2个端子Ta、Tb彼此接近地设置。

在基板21C的另一个表面上安装有用于驱动部11C和判定部12C的电子部件，通过对图形布线的锡焊等形成各个电路。驱动部11C和判定部12C的电子部件等由铸模MD覆盖，在铸模MD的一部分中，可以从外部看见发光二极管LEDa、LEDb。此外，在基板21C的没有由铸模MD覆盖的部分，安装有检测信号S2a、S2b的输出和用于连接到电源电路的连接器CN1。

在基板21C上设置有驱动部11C的输出端子T11和判定部12C的输入端子T12，这些端子T11、T12和水分传感器13C的端子Ta、Tb在铸模MD的内部布线连接。由此，如图6所示，水分传感器13C与驱动部11C的输出端子T11和判定部12C的输入端子T12串联连接。

另外，也可以将2个端子T11、T12和水分传感器13C的一个端子Ta用电线彼此连接，将水分传感器13C的另一个端子Tb与设置在基板21C上的接地线（接地端子）GL连接。该情况下，水分传感器13C与驱动部11C的输出端子T11和判定部12C的输入端子T12并联连接。

由此，在用铸模MD覆盖基板21C前的状态下，检测装置1C可以选择是将水分传感器13C与驱动部11C的输出端子T11和判定部12C的输入端子T12串联连接，还是将水分传感器13C与驱动部11C的输出端子T11和判定部12C的输入端子T12并联连接。

判定部12C中的用于二值化的阈值th的大小可以通过选定电阻R4、R5的电阻值而进行调整。为了容易进行该调整，这些电阻R4、R5的任意一方或两方可以使用可变电阻器。

接着，对检测装置1C的动作进行说明。

水分传感器13C的阻抗Zs（电阻值Rs和静电电容Cs）根据周围环境的水分的比例或状态而发生变化。例如在将检测装置1C用于结霜状态的检测的情况下，阻抗Zs根据结霜状态而发生变化。当不是结霜状态时，水分传感器13C的阻抗Zs较低，来自驱动部11C的交流信号S1a基本不衰减而成为输出电压S1b，并输入到判定部12C。当成为结霜状态时，水分传感器13C的阻抗Zs升高，来自驱动部11C的交流信号S1a大幅衰减而成为输出电压S1b，向判定部12C的输入降低。根据阈值th检测输入到判定部12C的信号（输出电压S1b）的变动，由此检测是否处于结霜状态。

即，在输出电压S1的大小为阈值th以下的情况下，输出表示处于结霜状态的检测信号S2a。

由此，根据本实施方式的检测装置1C，即便不设置虚设电极也能够以足够的精度检测结霜状态等，且结构简单。

〔静电电容式水分检测装置的其它实施方式〕

上述检测装置1C可以作为不仅用于检测结霜状态，而且用于检测周围环境的水分的比例或状态的静电电容式水分检测装置而进行动作。

即，检测装置1C通过设定多种阈值th，可以作为例如洒水传感器、漏液传感器、冻结传感器、液面传感器或制冰传感器等使用。

〔洒水传感器〕

在将检测装置1C作为洒水传感器使用的情况下，将检测装置1C埋入田地等地中。水分传感器13C与土壤接触，水分传感器13C的阻抗Zs（特别是静电电容Cs）对应于土壤中的水分量而发生变化。

即，土壤的相对介电常数ε例如在干燥时是4左右，在水分为1％、2％、5％时分别为76、87、94左右，水分引起的土壤的相对介电常数ε的变化较大。因此，能够利用检测装置1C检测土壤的干燥状态，当成为干燥状态时，例如洒水装置工作进行洒水即可。

此外，在将检测装置1C作为洒水传感器使用的情况下，也可以不将检测装置1C埋入地中，而是将专用的水分传感器（静电电容传感器）30埋入地中。

即，如图7所示，将2根电极棒31、32在彼此平行的状态下隔开适当的间隔打入地面ZM，将其一部分或全部埋入土中。将2根电极棒31、32作为水分传感器30。代替前面叙述的水分传感器13C的端子Ta、Tb，将该电极棒31、32的端子Ta、Tb分别与检测装置1C的端子T11、T12连接。该情况下，水分传感器30为串联连接。

或者，在将检测装置1C的端子T11、T12彼此连接的状态下，将这些端子T11、T12与水分传感器30的一个端子Ta连接，将水分传感器30的另一个端子Tb与接地线GL连接。该情况下，水分传感器30为并联连接。

该情况下，为了消减不需要的电压的直流分量，也可以将水分传感器30经由电容器与检测装置1C连接。即，该情况下，在端子Ta、Tb与端子T11、T12或接地线GL之间插入电容器。

另外，使用由铜、铝合金或铁等金属材料、其它导电性材料构成的棒状物作为电极棒31、32即可。另外，在将电极棒31、32打入地面ZM的情况下，其设置比较容易，但也可以取而代之地挖开地面ZM将电极棒31、32埋入土中。该情况下，可以将电极棒31、32设为铅直姿势、水平姿势、倾斜姿势等。

在使用这种水分传感器30的情况下，电极棒31、32之间的静电电容Cs根据地面ZM中的水分量而发生变化。利用阈值th检测该静电电容Cs的变化，由此能够检测土壤的干燥状态。

〔漏水传感器〕

在将检测装置1C作为漏水传感器使用的情况下，将检测装置1C安装在建筑物的地面上等。当无漏水时，水分传感器13C的周围是空气或地面的材质（例如塑料），相对介电常数ε较小，静电电容Cs例如为0.1pF左右。当由于漏水而使水分传感器13C沾湿时，相对介电常数ε变成80左右，静电电容Cs例如增大至几pF左右，因此，利用阈值th检测该变化。

〔冻结传感器〕

在将检测装置1C作为冻结传感器使用的情况下，将检测装置1C配置在高速公路等的路面上。即，配置成检测装置1C的水分传感器13C的表面成为与路面相同的状态。当水分传感器13C的表面的水分冻结时，由此静电电容Cs降低至二十分之一左右，因此，利用阈值th检测该变化。即便在表面冻结成冰霜状的情况下也可以进行检测。

〔液面传感器〕

在将检测装置1C作为液面传感器使用的情况下，如图8所示，将检测装置1C安装在收纳液体LQ的塑料制的容器YK1等的外周面。容器YK1的厚度非常薄，因此，当容器YK1内的液面HM达到检测装置1C的位置时，静电电容Cs以增大的方式变化，利用阈值th检测该变化。

此外，在将检测装置1C作为液面传感器使用的情况下，如图9所示，也可以使用专用的水分传感器（静电电容传感器）30B、30C来代替水分传感器13C。

即，如图9的（A）所示，将2根电线31B、32B在彼此平行的状态下隔开适当的间隔卷绕在容器YK2的外周面上，将它们作为水分传感器30B。将电线31B、32B的端子Ta、Tb分别与检测装置1C的端子T11、T12或接地线GL连接。电线31B、32B可以是单线或绞线的任意一种，截面可以是圆形或平板状（即带状）等。优选电线31B、32B为绝缘电线。

当容器YK2内的液面HM达到水分传感器30B的位置时，静电电容Cs以增大的方式变化，因此检测该变化。

此外，如图9的（B）所示，隔着内部的液体LQ，将彼此对向的半周量的2根电线31C、32C卷绕在容器YK3的外周面上，将它们作为水分传感器30C。当容器YK3内的液面HM达到水分传感器30C的位置时，静电电容Cs以增大的方式变化，因此检测该变化。

此外，在将检测装置1C作为这些各种传感器使用的情况下，可以在相对介电常数ε或静电电容Cs的变化量接近零时，检测到它们的环境状态发生变化。即，当相对介电常数ε或静电电容Cs发生变化，其变化量充分变小时，判断为环境状态发生变化。例如，判断为成为干燥状态，或者判断为制冰完成，或者判断为已经冻结，或者判断为液面达到预定的位置。

〔其它〕

在上述实施方式中，结霜传感器13、13B或水分传感器13C可以安装在冷却器RP、冷却管、其它管、冷却用扇片、冰箱等的壁面或其它地方。

可以使用比较器（比较电路）来代替上述非门电路Q3。该情况下，只要将输入到判定部12、2B、12C的电压S1、S1b与通过电阻R4、R5等设定的阈值th进行比较即可。由于电压S1、S1b是交流信号，因此超过阈值th的直流的电压成分（脉动电流）出现在比较器的输出侧。只要将其平滑进行二值化即可。为了得到与交流信号的电压S1、S1b的大小对应的二值化信号，可以使用其它各种检波方式。

另外，输入接口部IF、IFB、二值化部KD、KDB、KDC、显示输出部HS、HSB、HSC、驱动部11、11C、判定部12、12B、12C、结霜传感器13、水分传感器13C、30、30B、30C、结霜状态检测装置1、1B或者检测装置1C的各部或者整体的结构、构造、电路、形状、尺寸、个数、材质、配置、频率、波形等，可以按照本发明的主旨进行适当变更。

Claims

1.一种静电电容式水分检测装置，其检测与周围环境的水分的比例或状态对应的静电电容的变化并输出检测信号，其特征在于，所述静电电容式水分检测装置具有：

静电电容传感器，其具有彼此相对配置的第1电极和第2电极，静电电容根据所述第1电极与所述第2电极之间的水分的比例或状态而发生变化；

驱动部，其对所述静电电容传感器施加交流信号；以及

判定部，其根据来自所述静电电容传感器的输出电压的大小进行二值化，输出接通或断开的检测信号。

2.根据权利要求1所述的静电电容式水分检测装置，其中，

所述静电电容传感器连接在所述驱动部的输出端与所述判定部的输入端之间，

所述判定部对来自所述静电电容传感器的输出电压的大小与预先设定的阈值进行比较，由此进行所述二值化。

3.根据权利要求1所述的静电电容式水分检测装置，其中，

所述静电电容传感器连接在所述驱动部的输出端与接地线之间，

4.根据权利要求2或3所述的静电电容式水分检测装置，其中，

所述驱动部具有：

信号发生部，其发生所述交流信号；以及

电阻元件，其与所述信号发生部的输出侧连接。

5.根据权利要求2或3所述的静电电容式水分检测装置，其中，

所述判定部具有：

输入接口部，其与所述静电电容传感器的输出侧连接，由彼此串联连接的第2电阻元件和电容元件构成；以及

二值化部，其与所述输入接口部的输出侧连接。

6.根据权利要求2或3所述的静电电容式水分检测装置，其中，

所述静电电容传感器是在基板的表面上构图形成所述第1电极和所述第2电极而得到的，

所述第1电极和所述第2电极均为梳状，各自的梳齿被构图形成为彼此相对。

7.根据权利要求6所述的静电电容式水分检测装置，其中，

所述静电电容传感器在与冷却器的表面接触的状态下安装在大气中，

所述静电电容传感器检测大气中的水分是否由于所述冷却器的冷却效果而冻结变化成霜状的结霜状态。

8.根据权利要求1所述的静电电容式水分检测装置，其中，

所述驱动部的输出端子和所述判定部的输入端子设置在基板上，

分别与所述第1电极和所述第2电极连接的2个端子彼此接近地设置在所述基板上，

所述输出端子、所述输入端子以及所述2个端子在所述基板上布线连接，由此，能够选择是相对于所述驱动部的输出端子和所述判定部的输入端子串联连接所述静电电容传感器，还是相对于所述驱动部的输出端子和所述判定部的输入端子并联连接所述静电电容传感器。

9.根据权利要求2或3所述的静电电容式水分检测装置，其中，

所述第1电极和所述第2电极是在彼此平行的状态下隔开适当的间隔埋入土中的2根电极棒，

所述静电电容传感器检测所述土中的水分的状态。

10.根据权利要求2或3所述的静电电容式水分检测装置，其中，

所述第1电极和所述第2电极在彼此平行的状态下隔开适当的间隔卷绕在容器的外周面，

所述静电电容传感器检测所述容器内的液体的液位。

11.根据权利要求2或3所述的静电电容式水分检测装置，其中，

所述第1电极和所述第2电极在隔着收纳在容器内的液体彼此相对的状态下，卷绕在该容器的外周面的半周上，

所述静电电容传感器检测所述容器内的液体的液位。

12.根据权利要求2或3所述的静电电容式水分检测装置，其中，

在所述判定部中能够调整用于进行二值化的阈值。