CN1259664A - 用于检测湿度的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适合空调器的可高精度检测湿度的装置和方法。该湿度检测装置包括一个用于输出随着空气湿度的变化而连续变化的电压的检测部分(10),以及一个用于把从湿度检测部分(10)输出的电压转换为以每个预定电压范围逐步改变的电压以输出被转换的电压的分步输出电路(20)。

Description

用于检测湿度的装置和方法

本发明涉及一种用于检测空气湿度的技术，具体地说，是涉及一种适合用于空调器的湿度检测技术。

常规上，人们已经公知一种用于检测指示空气中水分数量的湿度的湿度传感器。这种湿度传感器通常输出相应于湿度的电压。图5是示出常规湿度传感器的输出特性的曲线图。在图5中，水平轴代表空气的湿度，垂直轴代表湿度传感器的输出电压。从该图中可以看出，常规湿度传感器输出随着湿度的变化而连续改变的电压。

上面所述的湿度传感器被用于各种电子仪器。通常，它们被用于空调器，用来控制室内空气的温度和湿度。如图6中所示，这样一种电子仪器包括一个用于控制电子仪器工作的控制电路30′(例如微处理器)。控制电路30′基于湿度传感器10′检测的湿度对电子仪器的各种电路进行控制。更具体地说，控制电路30′把从湿度传感器10′输出的模拟电压转换为基于模拟参考电压Vref的数字值(以下该转换被称为“A/D转换”)，并且基于数字值确定湿度。模拟参考电压Vref表示用于A/D转换的模拟电压的最大值。例如，当模拟电压被转换为一个8比特数字值(00至FF)时，模拟参考电压Vref表示相应于数字值FF的模拟电压。通过使用一系列包括电阻器R21和R22的电路对电源电压进行分压可获得模拟参考电压Vref。

湿度传感器10′本身具有±5％的检测误差。控制电路30′在A/D转换期间也产生一个误差，其包括由于在模拟电压被转换为数字值时产生的定量误差以及提供模拟参考电压Vref的电阻R21和R22的阻值的变化、电源电压Vcc的变化等等而导致的转换误差(约±1比特)。把这些误差加起来，常规湿度传感器具有总共约10％的误差，结果不能实现高精度的湿度检测。这导致一个问题，即当在电子仪器中使用这种湿度传感器进行基于湿度的控制时，控制精度下降。尤其是对于空调器，由于空调器需要各种类型的基于湿度的控制，以便产生更舒适的空调环境，所以尽可能精确地检测湿度很重要。

本发明的目的是提供一种湿度检测装置和方法，可以实现高精度的检测，特别适合于空调器使用。

在本发明的第一方面，提供了一种用于检测湿度的装置，其包括一个用于输出随空气湿度的变化而连续变化的电压的湿度检测部分，其特征在于还包括一个分步输出电路，用于把从湿度检测部分输出的电压转换为以每个预定电压范围逐步改变的电压，以输出被转换的电压。

该装置还可包括一个确定单元，其接收从分步输出电路输出的电压，并且确定接收的电压的电平以确定湿度。该装置可安装在空调器中以检测室内湿度。

在本发明的第二方面，提供了一种用于检测湿度的方法，其特征在于包括如下步骤：产生随着空气湿度以每个预定湿度范围变化而逐步改变的电压；以及确定该电压的电平以确定湿度。

根据本发明的湿度检测装置，输出一个电压，其随着空气湿度的变化而逐步改变。进行预定的基于湿度的控制的控制电路确定从湿度检测装置输出的电压的电平，并由此确定湿度。因此，可消除在A/D转换期间由于定量误差、电源电压的变化等等而导致的转换误差。以此方式，可实现高精度的湿度检测。尤其是，当该湿度检测装置安装在空调器的室内部件中时，可高精度的检测室内湿度。这实现了高精度的基于湿度的控制，并由此产生更舒适的空调环境。根据本发明的湿度检测方法也可提供基本相同的效果。

通过下面对最佳实施例的描述，对同领域技术人员来说本发明的其它特征和优点将更加显而易见。

图1是根据本发明的湿度传感器的结构图；

图2是示出一个检测部分的输出特性的曲线图；

图3是示出根据本发明的湿度传感器的输出特性的曲线图；

图4是用于控制电路的湿度确定处理的流程图；

图5是示出常规湿度传感器的输出特性的曲线图；

图6是说明常规湿度传感器及使用该湿度传感器的检测结果进行预定控制的控制电路的结构图。

下面将结合附图通过一个实例描述根据本发明的湿度传感器。

图1示出了根据本发明的湿度传感器的结构。湿度传感器包括检测部分10和分步输出电路20，检测部分10把空气的湿度转换为电压，分步输出电路20把从检测部分10输出的电压转换为以每个预定电压范围逐步改变的电压。湿度传感器的输出被输入比如包括一个微处理器的控制电路30。这样一个湿度传感器和控制电路30通常安装在一个电子仪器中。控制电路30以预定的方式控制电子仪器的各个部件。

检测部分10是一个用于检测湿度的电路，其包括一个湿度检测元件，并且基本上具有与常规湿度传感器同样的输出特性。也就是说，检测部分10输出一个模拟电压A′v，该电压随着空气湿度的变化而连续或线性改变，如图2中所示。在图2中，当湿度为40％、50％、60％和70％时获得的检测部分10的输出电压A′v分别由V1、V2、V3和V4具体表示。

分步输出电路20接收从检测部分10输出的电压A′v，把电压A′v转换为以每个预定的电压范围逐步改变的电压Av如图3中所示，并且输出被转换的电压Av。参照图1，分步输出电路20包括比较器C1、C2、C3和C4，电阻R1-R4和R11-R17。电阻R1、R2、R3和R4与相应的比较器C1、C2、C3和C4的输出端相连。电阻R11、R12、R13、R14和R15构成串联电路以分别向比较器C1、C2、C3和C4提供参考电压。电阻R16和R17提供湿度传感器的输出电压。

每个比较器C1、C2、C3或C4在它们的负输入端(-)接收各个参考电压，在它们的正输入端(+)接收从检测部分10输出的电压A′v。通过包括电阻R11、R12、R13、R14和R15的串联电路对电源电压Vcc进行分压获得参考电压。电阻R1、R2、R3和R4的另一端与节点A相连，在节点A处，电阻R16和R17彼此相连。随着湿度传感器的输出电压Av馈入控制电路30可获得节点A处的电压。

每个比较器C1、C2、C3和C4的输出以下述方式被控制。当正输入端的电压低于负输入端的电压时，输出端保持在接地电位，并且当正输入端的电压等于或高于负输入端的电压时，输出端被控制在开路。在这个实例中，当湿度分别为40％、50％、60％或70％时，每个比较器C1、C2、C3或C4的参考电压被设定为等于从检测部分10输出的电压V1、V2、V3或V4。这些馈送到比较器C1、C2、C3或C4的参考电压可通过适当选择电阻R11、R12、R13、R14和R15的阻值确定。

当从检测部分10输出的电压A′v等于或高于用于比较器C1、C2、C3或C4的各个参考电压时，与比较器C1、C2、C3或C4相连的电阻R1、R2、R3或R4被置于悬浮状态。同时，当输出电压A′v低于各个参考电压时，各个电阻R1、R2、R3或R4的一端被接地。结果是，当输出电压A′v低于V1时，在节点A和地GND之间形成包括电阻R1、R2、R3、R4和R17的并联电路。同样，当输出电压A′v是一个V1和V2之间的值时，在节点A和地GND之间形成包括电阻R2、R3、R4和R17的并联电路。以此方式，当从检测部分10输出的电压A′v增加到达到电压V1、V2、V3和V4时，构成在节点A和地GND之间形成的并联电路的电阻的数目减少，增加了整个并联电路的阻值。结果是，节点A处的电压逐步增加。

通常，湿度传感器输出与湿度成正比的连续变化的电压，如图5中所示。同时，根据本发明的湿度传感器输出随着湿度的变化以每个预定电压范围逐步改变的电压，如图3中所示。具体地，如图3中所示，当湿度低于40％时，输出电压V′0，当湿度在40％至50％的范围内时，输出电压V′1，当湿度在50％至60％的范围内时，输出电压V′2，当湿度在60％至70％的范围内时，输出电压V′3，当湿度为70％或更高时，输出电压V′4。关于这方面，也可以表示出，本发明的湿度传感器检测每个预定湿度范围内的湿度。

在该实施例中，输出电压逐步改变的湿度范围被设定为10％。该范围并不限于此，可以使用任何范围。

接着，将描述基于湿度传感器的输出确定湿度的控制电路30的工作。

图4是示出用于控制电路30的湿度确定处理的流程图。参照图4，控制电路30接收从湿度传感器(分步输出电路20)输出的模拟电压Av(S1)，并把接收的电压转换为数字值Dv(A/D转换)(S2)。然后，控制电路30把数字值Dv与一些预定电平(阈值X1、X2、X3和X4)进行比较以确定湿度范围。

此处，将描述确定湿度范围的阈值X1、X2、X3或X4。阈值X1被设定为由电压V′0和V′1的A/D转换获得的值之间的一个值。阈值X2被设定为由电压V′1和V′2的A/D转换获得的值之间的一个值。阈值X3被设定为由电压V′2和V′3的A/D转换获得的值之间的一个值。阈值X4被设定为由电压V′3和V′4的A/D转换获得的值之间的一个值。阈值X1、X2、X3或X4被分别设定为与由电压V′1、V′2、V′3或V′4的A/D转换值有足够余量的值。因此，当在电压V′1、V′2、V′3或V′4的A/D转换期间由于电源电压Vcc的变化等等导致误差时，该误差可被余量吸收，使湿度确定免受变化的影响。

回到图4，在步骤S2之后，确定数字值Dv是否小于阈值X1(S3)。当数字值Dv小于阈值X1时，湿度被确定为小于40％(S4)，并且处理过程终止。当数字值Dv不小于阈值X1时，处理进行到步骤S5。

在步骤S5，确定数字值Dv是否小于阈值X2。当数字值Dv小于阈值X2时，湿度被确定为在40％至50％的范围内(S6)，并且处理终止。当数字值Dv不小于阈值X2时，处理进行到步骤S7。

在步骤S7，确定数字值Dv是否小于阈值X3。当数字值Dv小于阈值X3时，湿度被确定为在50％至60％的范围内(S8)，并且处理终止。当数字值Dv不小于阈值X3时，处理进行到步骤S9。

在步骤S9，确定数字值Dv是否小于阈值X4。当数字值Dv小于阈值X4时，湿度被确定为在60％至70％的范围内(S10)，并且处理终止。当数字值Dv不小于阈值X4时，湿度被确定为70％或更多(S11)。

控制电路30以上述方式使用湿度传感器的输出确定湿度(湿度范围)，其后基于确定的湿度范围对电子仪器进行预定的控制。

如上所述，控制电路30通过把从湿度传感器输出的检测值与预定阈值进行比较来确定湿度。这些阈值被设定为与从湿度传感器输出的检测值有足够余量的值。因此，当在检测值的A/D转换期间由于电源电压Vcc的变化、参考阻值的变化等等导致转换误差时，最终的湿度确定不受这些误差的影响。因此，在A/D转换期间控制电路30中产生的误差可被消除，只有在检测部分10中产生的误差可影响检测精度，整体上改进了检测精度。

上述湿度传感器可安装在空调器的室内元件中。例如，可使用由湿度传感器检测的室内湿度，以及诸如由另一传感器检测的室内温度(吸进室内元件中的空气的温度)或管道系统中的温度(致冷剂温度)之类的其它因素，来控制室内和室外部件。这实现了空调器中要求的基于湿度的高精度控制。

在不脱离本发明的宗旨和范围的情况下，本发明的很多修改和变化对本领域技术人员是显而易见的。因此可以理解，本发明并不限于在此描述的具体实施例，仅由随附的权利要求限定。

Claims (5)

1、一种用于检测湿度的装置，其包括一个用于输出随着空气湿度的变化而连续变化的电压的检测部分(10)，其特征在于，还包括一个分步输出电路(20)，用于把从湿度检测部分输出的电压转换为以每个预定电压范围逐步改变的电压以输出被转换的电压。

2、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，分步输出电路(20)包括多个各具有不同参考电压的比较器(C1-C4)，以及多个电阻(R1-R4)，每个电阻在其一端与各个比较器的输出相连，在其另一端与分步输出电路的输出节点(A)相连。

3、按照权利要求1所述的装置，其特征在于，一个确定单元(30)接收从分步输出电路输出的电压，并且确定接收的电压的电平以确定湿度。

4、按照权利要求1至3中任何一项所述的装置，其特征在于，该装置可安装在空调器中以检测室内湿度。

5、一种用于检测湿度的方法，包括获得随着空气湿度的变化而连续改变的电压的步骤，其特征在于包括如下步骤：

产生随着空气湿度以每个预定湿度范围变化而逐步改变的电压；以及

确定该电压的电平以确定湿度。

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