DE19505054C2 - Feuchtigkeitsmeßfühler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitsmesser oder ein Hygrometer, das ein Gleichspannungspotential liefert, das der gemessenen, relativen Feuchtigkeit pro­ portional ist, insbesondere betrifft sie ein solches Meß­ gerät, das die lineare Beziehung zwischen der Feuchtig­ keit und dem Ausgangsgleichspannungspotential ver­ bessert.

Üblicherweise ist ein Feuchtigkeitsmesser bekannt, der zur Verwendung in verschiedenen elektronischen Apparaten geeignet ist, wie Kopiergeräten und Druc­ kern. Der Feuchtigkeitsmesser verwendet einen Feuch­ tigkeitsmeßfühler mit veränderbarer Impedanz, dessen Impedanz sich mit der ändernden Feuchtigkeit ändert. Da der Feuchtigkeitsmeßfühler mit veränderbarer Im­ pedanz die Eigenschaft hat, daß sich seine Impedanz exponential in bezug auf die relative Feuchtigkeit än­ dert, muß die Nichtlinearität des Feuchtigkeitsmeßfüh­ lers korrigiert werden, um die Feuchtigkeit-Ausgangss­ pannung-Kennlinie zu linearisieren, wenn er praktisch eingesetzt wird. Es ist üblich, einen logarithmischen Ver­ stärker als eine Linearisierungseinrichtung zu verwen­ den. Jedoch ist kürzlich eine kostengünstige Linearisie­ rungstechnik bekannt geworden, die keinen logarithmi­ schen Verstärker verwendet, wie es in den US-Patenten 5,065,625 und 5 317 274 geoffenbart ist. Bei dieser her­ kömmlichen Technik ist die Beziehung zwischen der Basisspannung und dem Emitterstrom eines Transistors, der als ein Spannungssteuerungselement mit veränder­ barer Impedanz dient, exponential, und seine Impedanz verändert sich exponential. Das heißt, die Nichtlineari­ tät des Feuchtigkeitsmeßfühlers wird durch die vorge­ nannte Kennlinie des Transistors korrigiert.

Jedoch haben die vorgenannten, herkömmlichen Feuchtigkeitsmesser die folgenden Schwierigkeiten ge­ zeigt.

Da die Impedanz des Transistors durch den integrier­ ten Ausgang einer Integrierschaltung gesteuert wird, ist die Basis-Emitter-Spannung des Transistors unzurei­ chend in dem Bereich kleinen integrierten Ausgangs, d. h. in dem Bereich geringer Feuchtigkeit. Als ein Er­ gebnis ist die Impedanzsteuerung des Transistors nicht zufriedenstellend, wodurch sich eine unzureichende Li­ nearisierung der relativen Feuchtigkeit-Ausgangsspan­ nung-Kennlinie ergibt.

In dem Fall, daß eine Diode mit dem Emitter des Transistors in Reihe geschaltet wird, um die nicht zufrie­ denstellende Linearität des Transistors auszugleichen, wird die Vorwärtsspannung der Diode angelegt. Diese Vorwärtsspannung ist nicht vernachlässigbar. Deshalb wird die unzureichende Linearisierung in dem Bereich kleinen, integrierten Ausgangs bemerklich.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, einen Feuchtigkeitsmesser zu schaffen, der ein linearisiertes Feuchtigkeitssignal ausgeben kann.

Gemäß der Erfindung wird ein Feuchtigkeitsmesser geschaffen, der ein Feuchtigkeitssignal ausgeben kann, das eine hohe Linearität nicht nur aufweist, indem ein zuverlässiger Betrieb des spannungsgesteuerten Ele­ ments mit veränderbarer Impedanz im niederen Aus­ gangsbereich sichergestellt wird, sondern auch Ände­ rungen verhindert werden, die den Betrieb nachteilig beeinflussen.

Gemäß der Erfindung wird ein Feuchtigkeitsmesser geschaffen, der vorteilhaft ein Feuchtigkeitssignal aus­ geben kann, das eine große Linearität im niederen Aus­ gangsbereich aufweist, indem die unzufriedenstellende Linearität des spannungsgesteuerten Elements mit ver­ änderbarer Impedanz korrigiert wird.

Um die obengenannte Aufgabe und die Vorteile zu erreichen wird die Erfindung auf einen Feuchtigkeits­ messer angewendet, der einschließt: einen Feuchtig­ keitsmeßfühler; eine Impedanz-Frequenz-Umwand­ lungsschaltung; eine Differenzierschaltung mit gesteu­ erter Zeitkonstanten; eine Wellenform-Formungsschal­ tung; eine Integrierschaltung; und eine Vorspannungs­ schaltung.

Der Feuchtigkeitsmeßfühler weist eine Impedanz auf, die sich exponential in bezug auf eine relative Feuchtig­ keit ändert. Die Impedanz-Frequenz-Umwandlungs­ schaltung erzeugt ein Impulssignal, dessen Frequenz der Impedanz des Feuchtigkeitsmeßfühlers entspricht. Die Differenzierschaltung mit gesteuerter Zeitkonstanten enthält einen Kondensator und ein spannungsgesteuer­ tes Element mit veränderbarer Impedanz, und der Kon­ densator und das spannungsgesteuerte Element mit ver­ änderbarer Impedanz sind in Reihe miteinander verbun­ den. Das spannungsgesteuerte Element mit veränderba­ rer Impedanz ist als ein Element mit drei Anschlüssen ausgeführt, das Hauptelektroden und eine Steuerelek­ trode aufweist, und dessen Impedanz exponential durch eine Spannung geändert wird, die an die Steuerelektro­ de angelegt wird. Ein differenziertes Signal, das durch Differenzieren des Impulssignals erhalten wird, wird von beiden Anschlüssen der Hauptelektroden ausgege­ ben.

Die Wellenform-Formungsschaltung erhält das diffe­ renzierte Signal und gibt einen Impulszug aus, der erhal­ ten wird, indem das differenzierte Signal durch eine vor­ bestimmte Spannung binär kodiert wird. Die Integrier­ schaltung enthält eine erste Integrierschaltung und eine zweite Integrierschaltung. Die erste Integrierschaltung integriert den eingegebenen Impulssignalzug und liefert eine Spannung, die durch Integration erhalten wird, an die Steuerelektrode des spannungsgesteuerten Ele­ ments mit veränderbarer Impedanz als die Steuerspan­ nung, und die zweite Integrierschaltung integriert den Impulssignalzug und gibt eine durch Integration erhal­ tene Spannung als ein Feuchtigkeitssignal aus.

Die Vorspannungsschaltung legt eine Vorspannung an die Steuerelektrode an.

Es wird bevorzugt, daß die Vorspannungsschaltung durch den Impulssignalzug als dessen Stromversorgung betrieben wird.

Als eine andere bevorzugte Ausführungsform enthält die Differenzierschaltung mit gesteuerter Zeitkonstan­ ten ein Element mit nichtlinearer Impedanz, dessen Im­ pedanz durch eine angelegte Spannung exponential ge­ ändert wird; das Element mit nichtlinearer Impedanz ist mit der Hauptelektrode entgegengesetzt zu der Haupt­ elektrode verbunden, die mit dem Kondensator verbun­ den ist; und das differenzierte Signal wird von beiden Anschlüssen des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz und des Elements mit nichtli­ nearer Impedanz ausgegeben, die miteinander in Reihe verbunden sind.

Bei einer noch anderen, bevorzugten Ausführungs­ form ist das spannungsgesteuerte Element mit verän­ derbarer Impedanz durch einen Transistor ausgeführt; das Element mit nichtlinearer Impedanz ist durch eine Diode ausgeführt; die Anode der Diode ist mit dem Emitter des Transistors verbunden; und der Kondensa­ tor ist mit dem Kollektor des Transistors verbunden; und die Steuerspannung und die Vorspannung werden an die Basis des Transistors gelegt.

Bei einer wiederum anderen, bevorzugten Ausfüh­ rungsform weist die Differenzierschaltung mit gesteuer­ ter Zeitkonstanten eine Impedanzeinstellschaltung auf; und die Impedanzeinstellschaltung ist parallel zu dem Element mit nichtlinearer Impedanz verbunden.

Bei einer wiederum anderen, bevorzugten Ausfüh­ rungsform enthält die Impedanzeinstellschaltung einen Kondensator, einen Widerstand oder eine Diode.

Bei dem Feuchtigkeitsmeßfühler wird die Impedanz exponential in bezug auf eine relative Feuchtigkeit ge­ ändert, und die Impedanz-Frequenz-Umwandlungs­ schaltung erzeugt ein Impulssignal, dessen Frequenz der Impedanz des Feuchtigkeitsmeßfühlers entspricht. Des­ halb kann ein Impulssignal, dessen Frequenz exponenti­ al in bezug auf eine relative Feuchtigkeit geändert wird, von der Impedanz-Frequenz-Umwandlungsschaltung erhalten werden.

Bei der Differenzierschaltung mit gesteuerter Zeit­ konstanten sind der Kondensator und das spannungsge­ steuerte Element mit veränderbarer Impedanz mitein­ ander in Reihe geschaltet; das spannungsgesteuerte Ele­ ment mit veränderbarer Impedanz ist durch ein Element mit drei Anschlüssen ausgeführt, das Hauptelektroden und eine Steuerelektrode aufweist; die Impedanz des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Im­ pedanz wird exponential durch eine an die Steuerelek­ trode angelegte Spannung geändert; und ein differen­ ziertes Signal, das durch Differenzieren des Impulssi­ gnals erhalten wird, wird an beiden Anschlüssen der Hauptelektroden ausgegeben. Deshalb kann ein diffe­ renziertes Signal, das den Änderungen bei der Impe­ danz des spannungsgesteuerten Elements mit veränder­ barer Impedanz folgt und dessen Zeitkonstante sich ex­ ponential ändert, erhalten werden.

Die Wellenform-Formungsschaltung erhält das diffe­ renzierte Signal, dessen Zeitkonstante sich exponential ändert, und gibt einen Impulssignalzug aus, der durch binäres Kodieren des differenzierten Signals durch eine vorbestimmte Spannung erhalten wird. Deshalb kann ein Impulssignalzug, der eine Impulsweite aufweist, die durch logarithmisches Komprimieren der Impulsweite des Impulssignals in bezug auf die Frequenz erhalten wird, von der Wellenform-Formungsschaltung erhalten werden.

In der Integrierschaltung integriert die erste Inte­ grierschaltung den eingegebenen Impulssignalzug und liefert eine Spannung, die durch die Integration erhalten wird, an die Steuerelektrode des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz als Steuerspan­ nung. Deshalb wird, wenn die Impulsweite des Impulssi­ gnalzugs erhöht wird, um die Steuerspannung zu erhö­ hen, die Impedanz der spannungsgesteuerten veränder­ baren Impedanz verringert. Als ein Ergebnis wird die Impulsweite des Impulssignalzugs, der von der Wellen­ form-Formungsschaltung erhalten wird, verringert, wo­ durch die Steuerspannung an einer Zunahme verhindert wird. Wenn umgekehrt die Impulsweite des Impulssi­ gnalzugs verringert wird, um die Steuerspannung zu verringern, wird die Impedanz der spannungsgesteuer­ ten, veränderbaren Impedanz erhöht. Als ein Ergebnis wird die Impulsweite des Impulssignalzugs, der von der Wellenform-Formungsschaltung erhalten wird, erhöht, wodurch die Steuerspannung an einer Abnahme gehin­ dert wird. Das heißt, die erste Integrierschaltung ver­ schlechtert die Differenzierschaltung mit gesteuerter Zeitkonstanten, was wiederum den Impulssignalzug sta­ bilisiert.

Die zweite Integrierschaltung integriert den Impulssi­ gnalzug und gibt eine durch die Integration erhaltene Spannung als ein Feuchtigkeitssignal aus. Deshalb kann eine linearisierte Kennlinie zwischen der relativen Feuchtigkeit und der Ausgangsspannung erhalten wer­ den.

Da die Vorspannungsschaltung eine Vorspannung an die Steuerelektrode anlegt, kann das spannungsgesteu­ erte Element mit veränderbarer Impedanz geeignet be­ trieben werden, selbst wenn die Steuerspannung niedrig ist. Deshalb kann ein Mangel an Steuerspannung durch die Anwendung der Vorspannung ergänzt werden, was wiederum ermöglicht, daß das spannungsgesteuerte Element mit veränderbarer Impedanz betrieben werden kann, und ermöglicht, daß sich die Impedanz des span­ nungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impe­ danz exponential ändert. Als ein Ergebnis kann ein diffe­ renziertes Signal, dessen Zeitkonstante sich exponential ändert, an beiden Anschlüssen der Hauptelektroden des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Im­ pedanz erhalten werden. Diese Arbeitsweise stellt nicht nur einen zuverlässigen Betrieb des spannungsgesteuer­ ten Elements mit veränderbarer Impedanz in dem nie­ deren Ausgangsbereich sicher, sondern verhindert auch, daß Änderungen nachteilig die Arbeitsweise beein­ trächtigen, so daß ein relatives Feuchtigkeitssignal mit hoher Linearität erhalten werden kann.

In dem Fall, daß die Vorspannungsschaltung durch den Impulssignalzug als dessen Stromversorgung be­ trieben wird, wird die Vorspannung an den Steueran­ schluß nur angelegt, wenn das spannungsgesteuerte Ele­ ment mit veränderbarer Impedanz betrieben wird, das Impulssignal zu differenzieren. Deshalb wird die Vor­ spannung nur angelegt, wenn das Anlegen der Vorspan­ nung notwendig ist, was wiederum ermöglicht, daß die Steuerungscharakteristik des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz verbessert wird. Da der Spitzenwert des Impulssignalzugs größer als die Steuerspannung wird, die zu dem Zeitpunkt integriert wird, wenn mit der Differenzierung begonnen wird, kann die Vorspannungsschaltung eine Vorspannung an den Steueranschluß anlegen. Ferner kann der Stromver­ brauch der Vorspannungsschaltung ebenfalls verringert werden.

In dem Fall, daß die Differenzierschaltung mit gesteu­ erter Zeitkonstanten ein Element mit nichtlinearer Im­ pedanz einschließt, dessen Impedanz durch eine ange­ legte Spannung exponential verändert wird, ist das Ele­ ment mit nichtlinearer Impedanz mit der Hauptelektro­ de in Gegenüberlage zu der Hauptelektrode verbunden, die mit dem Kondensator verbunden ist, und ein diffe­ renziertes Signal von beiden Anschlüssen des span­ nungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impe­ danz und des Elements mit nichtlinearer Impedanz aus­ gegeben wird, die miteinander in Reihe verbunden sind; so kann in diesem Fall ein Mangel bei der Impedanz des herkömmlichen spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz durch das Element mit nichtli­ nearer Impedanz beim Korrigierten der Nichtlinearität des Feuchtigkeitsmeßfühlers ergänzt werden, was wie­ derum ermöglicht, ein differenziertes Signal zu erhalten und daß das differenzierte Signal Änderungen bei der Impedanz des spannungsgesteuerten Elements mit ver­ änderbarer Impedanz und dem Element mit nichtlinea­ rer Impedanz folgt und eine Zeitkonstante hat, die sich exponential ändert. In diesem Fall wird eine Steuerspan­ nung verlangt, die gleich einem Wert ist, der durch Ad­ dieren eines Spannungsabfalls des Elements mit nichtli­ nearer Spannung zu einem Spannungsabfall zwischen der Steuerelektrode und der Hauptelektrode des span­ nungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impe­ danz erhalten wird. Es ist die Vorspannungsschaltung, die die Steuerspannung ergänzt, die einen zuverlässigen Betrieb des spannungsgesteuerten Elements mit verän­ derbarer Impedanz und des Elements mit nichtlinearer Impedanz sicherstellt. Das Anlegen der Steuerspannung verschlechtert das spannungsgesteuerte Element mit veränderbarer Impedanz und das Element mit nichtli­ nearer Impedanz, was wiederum die Linearität des rela­ tiven Feuchtigkeitssignals verbessert. Das Anlegen der Vorspannung durch die Vorspannungsschaltung ermög­ licht, daß ein relatives Feuchtigkeitssignal mit hoher Li­ nearität nicht nur erhalten wird, indem eine zuverlässige Arbeitsweise des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz und des Elements mit nichtli­ nearer Impedanz in dem niederen Ausgangsbereich si­ chergestellt wird, sondern auch, indem Änderungen ver­ hindert werden, die nachteilig die Arbeitsweise beein­ flussen.

Bei der Ausführungsform, bei der das spannungsge­ steuerte Element mit veränderbarer Impedanz durch einen Transistor ausgeführt ist, das Element mit nichtli­ nearer Impedanz durch eine Diode ausgeführt ist, die Anode der Diode mit dem Emitter des Transistors ver­ bunden ist, der Kondensator mit dem Kollektor des Transistors verbunden ist, und die Steuerspannung und die Vorspannung an die Basis des Transistors angelegt werden, verschlechtert das Anlegen der Steuerspan­ nung das spannungsgesteuerte Element mit veränder­ barer Impedanz und das Element mit nichtlinearer Im­ pedanz, was wiederum ermöglicht, daß die Linearität des relativen Feuchtigkeitssignals verbessert wird. Als ein Ergebnis kann ein relatives Feuchtigkeitssignal mit großer Linearität nicht nur dadurch erhalten werden, daß eine zuverlässige Arbeitsweise des spannungsge­ steuerten Elements mit veränderbarer Impedanz und des Elements mit nichtlinearer Impedanz in dem niede­ ren Ausgangsbereich sichergestellt wird, sondern daß Änderungen verhindert werden, die die Arbeitsweise nachteilig beeinträchtigen.

Bei der Ausführungsform, bei der die Differenzier­ schaltung mit gesteuerter Zeitkonstanten eine Impe­ danzeinstellschaltung enthält und die Impedanzeinstell­ schaltung parallel zu dem Element mit nichtlinearer Im­ pedanz verbunden ist, kann die Impedanz des Elements mit nichtlinearer Impedanz fein eingestellt werden.

Bei der Ausführungsform, bei der die Impedanzein­ stellschaltung durch einen Kondensator ausgeführt ist, kann die Impedanz des Elements mit nichtlinearer Im­ pedanz fein gemäß der Frequenz des Impulssignals ein­ gestellt werden.

Bei der Ausführungsform, bei der die Impedanzein­ stellschaltung als ein Widerstand ausgeführt ist, kann die Impedanz des Elements mit nichtlinearer Impedanz fein unabhängig von der Frequenz des Impulssignals einge­ stellt werden.

Bei der Ausführungsform, bei der die Impedanzein­ stellschaltung durch eine Diode ausgeführt ist, kann die Impedanz des Elements mit nichtlinearer Impedanz auf einen Wert eingestellt werden, der gleich dem Umge­ kehrten einer ganzen Zahl ist.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Feuchtigkeitsmes­ sers, das eine Ausführungsform der Erfindung ist,

Fig. 2 ein Diagramm, das eine Kennlinie des Feuchtig­ keitsmessers der Erfindung zeigt,

Fig. 3 ein Diagramm, das eine Kennlinie eines her­ kömmlichen Feuchtigkeitsmessers zeigt,

Fig. 4 ein Blockdiagramm eines Feuchtigkeitsmes­ sers, der eine andere Ausführungsform der Erfindung ist,

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Feuchtigkeitsmes­ sers, der eine noch andere Ausführungsform der Erfin­ dung ist,

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Feuchtigkeitsmes­ sers, der eine wiederum andere Ausführungsform der Erfindung ist,

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Feuchtigkeitsmes­ sers, der eine noch andere Ausführungsform der Erfin­ dung ist,

Fig. 8 ein Blockdiagramm eines Feuchtigkeitsmes­ sers, der eine wiederum andere Ausführungsform der Erfindung ist,

Fig. 9 ein bestimmtes Schaltungsbild des Feuchtig­ keitsmessers der Erfindung,

Fig. 10 an anderes bestimmtes Schaltungsbild des Feuchtigkeitsmessers der Erfindung, und

Fig. 11 ein wiederum anderes bestimmtes Schaltungs­ bild des Feuchtigkeitsmessers der Erfindung.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Feuchtigkeitsmes­ sers der Erfindung. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszei­ chen 1 einen Feuchtigkeitsmeßfühler; 2 eine Impedanz- Frequenz-Umwandlungsschaltung (nachfolgend als "z-f Umwandlungsschaltung" bezeichnet); 3 eine Differen­ zierschaltung mit gesteuerter Zeitkonstanten; 4 eine Wellenform-Formungsschaltung; 5 eine Integrierschal­ tung; und 6 eine Vorspannungsschaltung.

Der Feuchtigkeitsmeßfühler 1 hat eine Impedanz Zs, die sich exponential in bezug auf eine relative Feuchtig­ keit ändert. Der Feuchtigkeitsmeßfühler 1 gemäß dieser Ausführungsform ist aus einem hochmolekularen Mate­ rial hergestellt und zeigt bei hoher Feuchtigkeit eine niedere Impedanz und eine hohe Impedanz bei geringer Feuchtigkeit. Genauer gesagt erstreckt sich die Impe­ danz des Feuchtigkeitsmeßfühlers 1 von 10⁴ bis 10⁷ [Ω].

Die z-f Umwandlungsschaltung 2 erzeugt ein Impuls­ signal S1, dessen Frequenz der Impedanz Zs des Feuch­ tigkeitsmeßfühlers 1 entspricht. Wenn die Impedanz Zs niedrig ist wird die Frequenz hoch, wohingegen, wenn die Impedanz Zs hoch ist, die Frequenz niedrig wird.

Die Differenzierschaltung mit gesteuerter Zeitkon­ stanten 3 enthält einen Kondensator 31 und ein span­ nungsgesteuertes Element mit veränderbarer Impedanz 32. Der Kondensator 31 ist in Reihe mit dem spannungs­ gesteuertem Element mit veränderbarer Impedanz 32 verbunden. Das spannungsgesteuerte Element 32 mit veränderbarer Impedanz besteht aus einem Element mit drei Anschlüssen, das Hauptelektroden 321, 322 und eine Steuerelektrode 323 aufweist, und dessen Impe­ danz Zt sich exponential entsprechend einer Steuer­ spannung Vc ändert, die an die Steuerelektrode 323 an­ gelegt wird. Die Differenzierschaltung mit gesteuerter Zeitkonstanten 3 gibt ein differenziertes Signal S2, das ein Signal ist, das durch Differenzieren des Impulssi­ gnals S1 erhalten wird, an beiden Anschlüssen der Hauptelektroden 321, 322 des spannungsgesteuerten Elements 32 mit veränderbarer Impedanz aus.

Die Wellenform-Formungsschaltung 4 erhält das dif­ ferenzierte Signal S2, und gibt einen Impulssignalzug S3 aus, der durch binäres Kodieren des differenzierten Si­ gnals S2 durch eine vorbestimmte Spannung erhalten wird.

Die Integrierschaltung 5 enthält eine erste Integrier­ schaltung 51 und eine zweite Integrierschaltung 52. Die erste Integrierschaltung 51 integriert den eingegebenen Impulssignalzug S3 und liefert eine Spannung, die durch die Integration erhalten wird, an die Steuerelektrode 323 des spannungsgesteuerten Elements 32 mit verän­ derbarer Impedanz als die Steuerspannung Vc. Insbe­ sondere enthält die erste Integrierschaltung 51 einen Widerstand 511 und einen Kondensator 512, und die Anschlußspannung des Kondensators 512 wird auf die Steuerspannung Vc eingestellt. Die zweite Integrier­ schaltung 52 integriert den Impulssignalzug S3 und gibt eine Spannung, die durch die Integration erhalten wird, als ein Feuchtigkeitssignal S4 aus. Insbesondere weist die zweite Integrierschaltung 52 einen Widerstand 521 und einen Kondensator 522 auf. Die Anschlußspannung des Kondensators 522 dient als das Feuchtigkeitssignal S4.

Die Vorspannungsschaltung 6 legt eine Vorspannung an die Steuerelektrode 323 des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz 32.

Da sich die Impedanz Zs des Feuchtigkeitsmeßfühlers 1 exponential in bezug auf die relative Feuchtigkeit än­ dert und die z-f Umwandlungsschaltung 2 das Impulssi­ gnal S1 erzeugt, dessen Frequenz der Impedanz Zs des Feuchtigkeitsmeßfühlers 1 entspricht, wie es oben be­ schrieben worden ist, kann das Impulssignal S1, dessen Frequenz sich in bezug auf die relative Feuchtigkeit exponential ändert, von der z-f Umwandlungsschaltung 2 erhalten werden.

Die Differenzierschaltung 3 mit gesteuerter Zeitkon­ stanten ist so ausgelegt, daß der Kondensator 31 in Rei­ he mit dem spannungsgesteuerten Element 32 mit ver­ änderbarer Impedanz verbunden ist; das spannungsge­ steuerte Element mit veränderbarer Impedanz 32 be­ steht aus dem Element mit drei Anschlüssen, das die Hauptelektroden 321, 322 und die Steuerelektrode 323 aufweist; die Impedanz Zt wird exponential durch die Steuerspannung Vc geändert, die an die Steuerelektro­ de 323 angelegt wird, und das differenzierte Signal S2, das durch Differenzieren des Impulssignals S1 erhalten wird, wird an beiden Anschlüssen der Hauptelektroden 321, 322 ausgegeben. Deshalb kann das differenzierte Signal S2 erhalten werden, das Änderungen bei der Im­ pedanz des spannungsgesteuerten Elements mit verän­ derbarer Impedanz 32 folgt und dessen Zeitkonstante sich exponential ändert.

Die Wellenform-Formungsschaltung 4 ist so ausge­ legt, daß das differenzierte Signal S2, dessen Zeitkon­ stante sich exponential ändert, erhalten wird; und der Impulssignalzug S3, der derart durch binäres Kodieren des differenzierten Signals S2 durch eine vorbestimmte Spannung erhalten wird, wird ausgegeben. Deshalb kann der Impulssignalzug S3, der eine Impulsweite hat, die durch logarithmisches Komprimieren der Impuls­ weite des Impulssignals S1 in bezug auf die Frequenz erhalten wird, von der Wellenform-Formungsschaltung 4 erhalten werden.

Die Integrierschaltung 5 ist so ausgelegt, daß die erste Integrierschaltung 51 den eingegebenen Impulssignal­ zug S3 integriert und die Spannung, die durch Integra­ tion erhalten worden ist, an die Steuerelektrode 323 des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Im­ pedanz 32 als die Steuerspannung Vc liefert. Wenn des­ halb die Impulsweite des Impulssignalzugs S3 erhöht wird, um die Steuerspannung Vc zu erhöhen, wird die Impedanz Zt des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz 32 verringert. Als ein Ergebnis wird die Impulsweite des Impulssignalzugs S3, der von der Wellenform-Formungsschaltung 4 erhalten wird, verringert, wodurch die Steuerspannung Vc an einem Erhöhen gehindert wird. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Impulsweite des Impulssignalzugs S3 verringert wird, um die Steuerspannung Vc zu verringern, die Im­ pedanz Zt des spannungsgesteuerten Elements mit ver­ änderbarer Impedanz 32 vergrößert. Als ein Ergebnis wird die Impulsweite des Impulssignalzugs S3, der von der Wellenform-Formungsschaltung 4 erhalten worden ist, erhöht, wodurch die Steuerspannung Vc an einer Verringerung gehindert wird. Das heißt, die erste Inte­ grierschaltung 51 verschlechtert die Differenzierschal­ tung mit gesteuerter Zeitkonstanten 3, was wiederum den Impulssignalzug S3 stabilisiert.

Die Integrierschaltung 5 ist auch so ausgelegt, daß die zweite Integrierschaltung 52 den Impulssignalzug S3 in­ tegriert und die Spannung, die durch die Integration erhalten worden ist, als das Feuchtigkeitssignal S4 aus­ gibt. Deshalb kann eine linearisierte Kennlinie zwischen der relativen Feuchtigkeit und der Ausgangsspannung erhalten werden.

Da die Vorspannungsschaltung 6 die Vorspannung an die Steuerelektrode 323 des spannungsgesteuerten Ele­ ments mit veränderbarer Impedanz 32 anlegt, stellt die Vorspannungsschaltung 6 einen zuverlässigen Betrieb des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz 32 sicher, selbst wenn die Steuerspannung Vc niedrig ist. Deshalb kann ein Mangel an der Steuerspan­ nung Vc durch die Vorspannung der Vorspannungs­ schaltung 6 ergänzt werden, und das spannungsgesteu­ erte Element mit veränderbarer Impedanz 32 kann be­ trieben werden, damit sich die Impedanz Zt exponential ändern kann. Als ein Ergebnis kann das differenzierte Signal S2, dessen Zeitkonstante sich exponential ändert, an den beiden Anschlüssen der Hauptelektroden 321, 322 des spannungsgesteuerten Elements mit veränder­ barer Impedanz 32 erhalten werden. Somit trägt das differenzierte Signal S2 dazu bei, daß Änderungen bei dem spannungsgesteuerten Element mit veränderbarer Impedanz in dem niederen Ausgangsbereich verhindert werden, die Arbeitsweise nachteilig zu beeinträchtigen, wodurch das relative Feuchtigkeitssignal S4, das eine große Linearität aufweist, erhalten werden kann.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das eine Kennlinie des Feuchtigkeitsmessers der Erfindung zeigt; und Fig. 3 ist ein Diagramm, das eine Kennlinie eines herkömmlichen Feuchtigkeitsmessers zeigt. In den Fig. 2 und 3 zeigt die Abszisse die relative Feuchtigkeit und die Koordinate zeigt die Ausgangsspannung eines Feuchtigkeitssignals an. Ein Transistor wird als das spannungsgesteuerte Ele­ ment mit veränderbarer Impedanz 32 verwendet. In dem Fall der Fig. 2 wird die Vorspannungsschaltung so betrieben, daß ein Basisstrom von 0,1 bis 1 µA fließt. Der durchgezogene Kreis stellt einen Transistor dar, dessen Stromverstärkungsänderungen minimal sind und zeigt einen Fall an, wo der Widerstand 511 richtig einge­ stellt ist; und das durchgezogene Quadrat stellt einen Transistor dar, dessen Stromverstärkungsänderungen maximal sind und einen Fall anzeigt, bei dem der Wider­ stand 511 richtig eingestellt ist. Der Feuchtigkeitsmesser der Erfindung zeigt eine beträchtliche Verbesserung bei der Linearität in dem relativen Feuchtigkeitsbereich von 50% oder weniger aufgrund der positiven Wirkun­ gen, die durch die Vorspannungsschaltung 6 hervorge­ rufen werden, wobei die negativen Wirkungen der Än­ derungen auch begrenzt sind.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Feuchtigkeitsmes­ sers, der eine andere Ausführungsform der Erfindung ist. In Fig. 4 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie jene in Fig. 1 die gleichen Teile und Bauteile.

Die Vorspannungsschaltung 6 wird durch den Impuls­ signalzug 53 als deren Stromversorgung betrieben. Die Vorspannungsschaltung 6 ist bei dieser Ausführungs­ form durch einen Feldeffekttransistor 61 und einen Wi­ derstand 62 ausgeführt. Gemäß dieser Ausgestaltung legt die Vorspannungsschaltung 6 eine Vorspannung an den Steueranschluß 323 nur dann an, wenn das span­ nungsgesteuerte Element mit veränderbarer Impedanz 32 betrieben wird, das Impulssignal S1 zu differenzieren. Als ein Ergebnis wird die Vorspannung nur angelegt, wenn die Anwendung einer Vorspannung notwendig ist, was wiederum dazu beiträgt, die Steuereigenschaften des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz 32 zu verbessern. Da der Spitzenwert des Impulssignalzugs S3 größer als die integrierte Steuer­ spannung Vc ist, kann die Vorspannungsschaltung 6 die Vorspannung zuverlässig an den Steueranschluß 323 an­ legen. Ferner kann die Stromversorgung der Vorspan­ nungsschaltung 6 ebenfalls verringert werden.

Die Fig. 5 bis 7 sind Blockdiagramme von Feuchtig­ keitsmessern, die andere Ausführungsformen der Erfin­ dung sind. In den Fig. 5 bis 7 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie jene in den Fig. 1 und 4 die gleichen Teile und Bauelemente.

Die Ausführungsformen, die in den Fig. 5 bis 7 ge­ zeigt sind, sind so ausgelegt, daß sie durch eine Gleich­ stromversorgung Vin betrieben werden. Die Vorspan­ nungsschaltung 6 der Fig. 5 ist dadurch gekennzeichnet, daß sie durch einen Kondensator 63 die Gleichstrom­ versorgung Vin glättet und bewirkt, daß der Feldeffekt­ transistor 61 und der Widerstand 62 eine Vorspannung von der Gleichstromversorgung Vin erhalten. Die Vor­ spannungsschaltung 6 der Fig. 6 ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie durch eine Spannungsteilerschaltung, die aus einem Widerstand 64 und einem Widerstand 65 besteht, bewirkt, daß die Gleichstromversorgung Vin unterteilt wird und ein Strom, der der unterteilten Span­ nung des Widerstands 65 entspricht, dem Steueran­ schluß 323 zugeführt wird. Die unterteilte Spannung des Widerstands 65 wird auf einen kleineren Wert als die maximale Steuerspannung Vc und einen größeren Wert als die minimale Steuerspannung Vc eingestellt. Eine Diode 66 sperrt den Rückstrom von einem Kondensator 512 zu dem Widerstand 65, um zu verhindern, daß die Steuerspannung Vc abfällt. Die Vorspannungsschaltung 6 der Fig. 7 ist dadurch gekennzeichnet, daß bei ihr die Diode 66 der Fig. 6 durch einen Widerstand 67 ersetzt ist, der einen hohen Widerstandswert hat.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm eines Feuchtigkeitsmes­ sers, das eine wiederum andere Ausführungsform der Erfindung ist. In Fig. 8 bezeichnen die gleichen Bezugs­ zeichen wie jene in Fig. 1 die gleichen Teile und Bauele­ mente.

Die Differenzierschaltung mit gesteuerter Zeitkon­ stanten 3 enthält ein Element mit nichtlinearer Impe­ danz 33, dessen Impedanz Zd exponential durch eine angelegte Spannung geändert wird. Ein Anschluß des Elements mit nichtlinearer Impedanz 33 ist mit der Hauptelektrode 323 verbunden, die der Hauptelektrode 321 entgegengesetzt ist, mit der der Kondensator 31 verbunden ist und dessen anderer Anschluß auf Masse liegt. Die Differenzierschaltung 3 mit gesteuerter Zeit­ konstanten gibt das differenzierte Signal S2 an beiden Anschlüssen des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz 32 und dem Element mit nicht­ linearer Impedanz 33 aus, die in Reihe miteinander ver­ bunden sind.

Bei dieser Ausführungsform kann ein Mangel bei der Impedanz Zt des herkömmlichen, spannungsgesteuer­ ten Elements mit veränderbarer Impedanz 32 durch die Impedanz Zd des Elements mit nichtlinearer Impedanz 33 zum Korrigieren der Nichtlinearität des Flüssigkeits­ sensors 1 ergänzt werden, was wiederum erlaubt, daß das differenzierte Signal S2 erhalten wird, wobei das differenzierte Signal Anderungen bei der Impedanz des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Im­ pedanz 32 und des Elements mit nichtlinearer Impedanz 33 folgt und wobei deren Zeitkonstante exponential ge­ ändert wird. In diesem Fall wird eine Steuerspannung Vc verlangt, die gleich einem Wert ist, der durch Addie­ ren eines Spannungsabfalls des Elements mit nichtlinea­ rer Impedanz 33 zu einem Spannungsabfall zwischen der Steuerelektrode 323 und der Hauptelektrode 322 des spannungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz 32 erhalten wird. Es ist gerade die Vorspan­ nungsschaltung 6, die die Steuerspannung Vc ergänzt, die einen zuverlässigen Betrieb des spannungsgesteuer­ ten Elements mit veränderbarer Impedanz 32 und des Elements mit nichtlinearer Impedanz 33 sicherstellt. Deshalb verschlechtert das Anlegen der Steuerspan­ nung Vc das spannungsgesteuerte Element mit verän­ derbarer Impedanz 32 und das Element mit nichtlinea­ rer Impedanz 33, was wiederum die Linearität des relati­ ven Feuchtigkeitssignals S4 verbessert. Das Anlegen der Vorspannung durch die Vorspannungsschaltung 6 stellt nicht nur einen zuverlässigen Betrieb des span­ nungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impe­ danz 32 und des Elements mit nichtlinearer Impedanz 33 in dem niederen Ausgangsbereich sicher, sondern ver­ hindert auch, daß Änderungen den Betrieb nachteilig beeinträchtigen, was wiederum erlaubt, ein relatives Feuchtigkeitssignal S4 mit großer Linearität zu erhal­ ten.

Das Element mit nichtlinearer Impedanz 33, das die Impedanz des spannungsgesteuerten Elements mit ver­ änderbarer Impedanz 32 über den gesamten Feuchtig­ keitsbereich ergänzt, kann nicht nur die Kennlinie zwi­ schen der relativen Feuchtigkeit und der Ausgangsspan­ nung in dem niederen Ausgangsbereich linearisieren, sondern auch die Kennlinie zwischen der relativen Feuchtigkeit und der Ausgangsspannung in dem hohen Ausgangsbereich.

Da das Element mit nichtlinearer Impedanz 33 in Rei­ he mit dem spannungsgesteuerten Element mit verän­ derbarer Impedanz 32 verbunden ist, kann eine große künstliche Impedanz erhalten werden. Als ein Ergebnis kann ein Leckstrom wegen der Temperatur des span­ nungsgesteuerten Elements mit veränderbarer Impe­ danz 32 gesteuert werden, und die Wirkungen der Tem­ peratur auf die Kennlinie zwischen der relativen Feuch­ tigkeit und der Ausgangsspannung kann verringert wer­ den.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Diffe­ renzierschaltung 3 mit gesteuerter Zeitkonstanten ist das spannungsgesteuerte Element mit veränderbarer Impedanz 32 durch einen Transistor 320 ausgeführt und das Element mit nichtlinearer Impedanz 33 ist durch eine Diode 331 ausgeführt. Der Transistor 320 ist derart, daß der Kollektor als die Hauptelektrode 321 dient; der Emitter dient als die Hauptelektrode 322; und die Basis dient als die Steuerelektrode 323. Die Anode der Diode 331 ist mit dem Emitter des Transistors 320 verbunden, und der Kondensator 31 ist mit dem Kollektor des Tran­ sistors 320 verbunden. Die Steuerspannung Vc wird der Basis des Transistors 320 zugeführt. Eine Siliciumdiode, eine Schottky-Sperrdiode oder ähnliches kann als die Diode 331 verwendet werden.

Da die Beziehung zwischen der Basisspannung und dem Emitterstrom des Transistors 320 bei dieser Aus­ führungsform exponential ist, ändert sich die Impedanz Zt des Transistors 320 beim Betrieb auch exponential gemäß der Steuerspannung Vc, die der Basis zugeführt wird. Da die Beziehung zwischen der Vorwärtsspan­ nung und dem Vorwärtsstrom der Diode 331 exponenti­ al ist, ändert sich auch die Impedanz Zd der Diode 331 beim Betrieb exponential. Als ein Ergebnis verschlech­ tert das Anlegen der Steuerspannung Vc den Transistor 320 und die Diode 331, wodurch die Linearität des relati­ ven Feuchtigkeitssignals S4 verbessert wird. Das Anle­ gen der Vorspannung durch die Vorspannungsschaltung 6 stellt nicht nur einen zuverlässigen Betrieb des Transi­ stors 320 und der Diode 331 in dem niederen Ausgangs­ bereich sicher, sondern verhindert auch, daß Änderun­ gen den Betrieb nachteilig beeinflussen, was wiederum erlaubt, ein relatives Feuchtigkeitssignal S4, das eine große Linearität aufweist, zu erhalten.

Die Differenzierschaltung mit gesteuerter Zeitkon­ stanten 3 enthält eine Impedanzeinstellschaltung 34. Die Impedanzeinstellschaltung 34 ist parallel zu dem Ele­ ment mit nichtlinearer Impedanz 32 geschaltet. Bei die­ ser Ausführungsform verringert die Impedanzeinstell­ schaltung 34 die künstliche Impedanz, wenn die Impe­ danz Zt auf einen zu großen Wert durch das Element mit nichtlinearer Impedanz 33 korrigiert wird, was wie­ derum ermöglicht, daß die Impedanz Zd des Elements mit nichtlinearer Impedanz 33 fein eingestellt werden kann.

Bei einer Ausführungsform, bei der die Impedanzein­ stellschaltung 34 durch einen Kondensator ausgeführt ist, kann die Impedanz Zd des Elements mit nichtlinea­ rer Impedanz 33 fein gemäß der Frequenz des Impulssi­ gnals S2 eingestellt werden.

Bei einer Ausführungsform, bei der die Impedanzein­ stellschaltung 34 durch einen Widerstand (nicht gezeigt) ausgeführt ist, kann die Impedanz Zd des Elements mit nichtlinearer Impedanz 33 unabhängig von der Fre­ quenz des Impulssignals S2 fein eingestellt werden.

Bei einer Ausführungsform, bei der die Impedanzein­ stellschaltung 34 durch eine Diode ausgeführt ist (nicht gezeigt), kann die Impedanz Zd des Elements mit nicht­ linearer Impedanz 33 auf einen Wert eingestellt werden, der gleich dem umgekehrten einer ganzen Zahl ist.

Fig. 9 ist ein bestimmtes Schaltungsdiagramm des Feuchtigkeitsmessers der Erfindung. Dieses Schaltungs­ diagramm entspricht der Ausführungsform, dies in Fig. 4 gezeigt ist. In Fig. 9 bezeichnen die gleichen Be­ zugszeichen wie jene in den Fig. 1 und 4 die gleichen Teile und Bauelemente.

Die z-f Umwandlungsschaltung 2 hat eine Schmitt- Auslöseschaltung 21, einen Puffer 22, einen Widerstand 23, einen Widerstand 24, einen Thermistor 25, einen Kondensator 26 und einen Kondensator 27. Der Feuch­ tigkeitsmeßfühler 1, der Thermistor 25 und der Konden­ sator 26 sind miteinander in Reihe verbunden; ein Ende des Feuchtigkeitsfühlers 1 ist mit der Eingangsklemme der Schmitt-Auslöseschaltung 21 verbunden; und ein Ende des Kondensators 26 ist mit der Ausgangsklemme des Kondensators 22 verbunden. Die Schmitt-Auslöse­ schaltung 21 und der Puffer 22 sind als integrierte Schal­ tungen ausgeführt, wie als CMOS und TTL. Der Ther­ mistor 25 gleicht Änderungen aufgrund von Tempera­ turänderungen bei der Impedanz Zs des Feuchtigkeits­ fühlers 1 aus. Der Kondensator 26 sperrt den Gleich­ stromfluß. Der Puffer 22 verringert die Ausgangsimpe­ danz der Schmitt-Auslöseschaltung 21 und formt die Wellenformen. Der Widerstand 23 ist in Reihe mit dem Widerstand 24 verbunden, wobei beide Enden dieser Reihenschaltung mit der Eingangsklemme der Schmitt- Auslöseschaltung 21 bzw. dem Ausgangsanschluß des Puffers 22 verbunden sind. Ein Ende des Kondensators 27 ist mit der Eingangsklemme der Schmitt-Auslöse­ schaltung 21 verbunden. Als ein Ergebnis dieser Ausge­ staltung schwingt die z-f Umwandlungsschaltung durch die Beziehung zwischen den Impedanzen des Feuchtig­ keitsmeßfühlers 1, des Widerstands 23, des Widerstands 24, des Thermistors 25 und des Kondensators 26 und der Impedanz des Kondensators 27 und gibt das Impulssi­ gnal S1 aus, dessen Frequenz in Übereinstimmung mit Anderungen bei der Impedanz des Feuchtigkeitsmeß­ fühlers 1 ist.

Die Wellenform-Formungsschaltung 4 ist durch einen Puffer 41 ausgeführt. Eine integrierte Schaltung, wie eine CMOS oder eine TTL wird als der Puffer 41 ver­ wendet. Der Puffer 41 kodiert das differenzierte Signal S2 binär mit einem Schwellenpegel als eine vorbe­ stimmte Spannung und gibt den Impulssignalzug S3 aus.

Fig. 10 ist ein anderes bestimmtes Schaltungsdia­ gramm eines Feuchtigkeitsmessers der Erfindung. In Fig. 10 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 9 die gleichen Teile und Bauelemente. Ein Ende eines Kondensators 28 ist mit einem Knoten zwischen dem Widerstand 23 und dem Widerstand 24 verbunden, die in Reihe miteinander verbunden sind, und sein ande­ res Ende liegt auf Masse. Gemäß dieser Ausgestaltung wird die Wechselstromkomponente, die in einem Im­ pulssignal enthalten ist, durch den Kondensator 28 um­ gangen, so daß die Impedanz an beiden Enden der Rei­ henschaltung, die durch den Widerstand 23 und den Wi­ derstand 24 gebildet ist, auf hohen Werten beibehalten werden kann. Dies verhindert, daß die künstliche Impe­ danz der Reihenschaltung, die aus dem Widerstand 23 und dem Widerstand 24 gebildet ist, die parallel zu dem Feuchtigkeitsmeßfühler 1 verbunden sind, abnimmt, was wiederum ermöglicht, daß die z-f Umwandlungs­ schaltung 2 eine Änderung bei der Impedanz des Feuch­ tigkeitsmeßfühlers 1 wirksam in ein Impulssignal S1 um­ wandelt.

Fig. 11 ist ein noch anderes, besonderes Schaltungs­ diagramm eines Feuchtigkeitsmessers der Erfindung. Das Schaltungsdiagramm, das in Fig. 11 gezeigt ist, ent­ spricht der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform. In Fig. 11 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie jene in den Fig. 4, 8 und 10 die gleichen Teile und Bauelemen­ te.

Wie es vorstehend beschrieben worden ist, kann die Erfindung die folgenden Vorteile liefern.

Ein Feuchtigkeitsmesser kann ein linearisiertes Feuchtigkeitssignal ausgeben.

Ein Feuchtigkeitsmesser kann ein Feuchtigkeitssignal ausgeben, das eine hohe Linearität aufweist, nicht nur dadurch, daß ein zuverlässiger Betrieb des spannungs­ gesteuerten Elements mit veränderbarer Impedanz in dem niederen Ausgangsbereich sichergestellt wird, son­ dern auch dadurch, daß Änderungen daran gehindert werden, nachteilig die Arbeitsweise zu beeinflussen.

Ein Feuchtigkeitsmesser kann ein Feuchtigkeitssignal ausgeben, das eine hohe Linearität in dem niederen Aus­ gangsbereich aufweist, indem eine inadäquate Lineari­ tät des spannungsgesteuerten Elements mit veränderba­ rer Impedanz korrigiert wird.

Claims (11)

1. Feuchtigkeitsmesser mit
einem Feuchtigkeitsmeßfühler (1), der eine Impedanz aufweist, die sich exponential in bezug auf die relative Feuchtigkeit ändert,
einer Impedanz-Frequenz-Umwandlungsschaltung (2), um ein Impulssignal S1 zu erzeugen, dessen Frequenz der Impe­ danz des Feuchtigkeitsfühlers entspricht,
einer Differenzierschaltung mit gesteuerter Zeitkonstan­ ten (3), die einen Kondensator (31) und ein spannungs­ gesteuertes Element mit veränderbarer Impedanz (32) aufweist, die in Reihe miteinander verbunden sind, wo­ bei das spannungsgesteuerte Element mit veränderbarer Impedanz (32) ein Element mit drei Anschlüssen ein­ schließt, das Hauptelektroden (321, 322) und eine Steu­ erelektrode (323) aufweist, wobei sich die Impedanz (Zt) des spannungsgesteuerten Elements mit veränderba­ rer Impedanz (32) exponential gemäß einer Spannung än­ dert, die an die Steuerelektrode (323) angelegt wird, wobei ein differenziertes Signal S2, das durch Diffe­ renzieren des Impulssignals S1 erhalten wird, an den beiden Anschlüssen der Hauptelektroden (321, 322) aus­ gegeben wird,
einer Wellenform-Formungsschaltung (4), die mit dem Aus­ gang der Differenzierschaltung mit gesteuerter Zeitkon­ stanten (3) verbunden ist, um ein Impulssignal S3 zu erzeugen, wenn das differenzierte Signal S2 einen vor­ bestimmten Schwellenpegel überschreitet,
einer Integrationseinrichtung (5), die eine erste Inte­ grierschaltung (51) aufweist, die mit dem Ausgang der Wellenform-Formungsschaltung (4) verbunden ist, um den eingegebenen Impulssignalzug S3 zu integrieren und eine Spannung, die durch die Integration erhalten wird, an die Steuerelektrode (323) des spannungsgesteuerten Ele­ ments mit veränderbarer Impedanz (32) zu liefern, und eine zweite Integrierschaltung (52) aufweist, die mit dem Ausgang der Wellenform-Formungsschaltung (4) ver­ bunden ist, um den Impulssignalzug S3 zu integrieren und eine Spannung, die durch die Integration erhalten wird, als ein Feuchtigkeitssignal S4 auszugeben, und
einer Vorspannungsschaltung (6), um eine Vorspannung an die Steuerelektrode (323) anzulegen.

2. Feuchtigkeitsmesser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung (6) durch den Impulssignalzug S3 als dessen Strom­ versorgung betrieben wird.

3. Feuchtigkeitsmesser gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungs­ schaltung (6) einen Feldeffekttransistor (61) und ei­ ne Widerstand (62) umfaßt, die zwischen dem Aus­ gang der Wellenform-Formungsschaltung (4) und der Steuerelektrode (323) des spannungsgesteuer­ ten Elements mit veränderbarer Impedanz (32) an­ geordnet sind.

4. Feuchtigkeitsmesser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung (6) einen Glättungskondensator (63), einen Feldef­ fekttransistor (61) und einen Widerstand (62) um­ faßt, wobei die Vorspannungsschaltung (6) eine Gleichspannung von einer äußeren Gleichspan­ nungsquelle erhält.

5. Feuchtigkeitsmesser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung (6) eine Spannungsteilerschaltung enthält, die zwei Widerstände einschließt, um eine Gleichspannung von einer äußeren Gleichspannungsquelle zu un­ terteilen.

6. Feuchtigkeitsmesser gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung (6) ferner eine Diode oder einen Widerstand um­ faßt, um einen Rückstrom von der ersten Integrier­ schaltung (51) zu sperren.

7. Feuchtigkeitsmesser gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierschaltung (4) mit gesteuerter Zeitkonstanten ein Element (33) mit nichtlinearer Impedanz enthält, das zwei An­ schlüsse hat, dessen Impedanz sich exponential durch eine angelegte Spannung (Vc) ändert, wobei das Element (33) mit nichtlinearer Impedanz mit der Hauptelektrode verbunden ist, die der Haupt­ elektrode gegenüberliegt, mit der der Kondensator (31) verbunden ist, und daß das differenzierte Si­ gnal von beiden Anschlüssen des spannungsgesteu­ erten Elements (32) mit veränderbarer Impedanz und dem Element (33) mit nichtlinearer Impedanz ausgeben wird, die in Reihe miteinander verbunden sind.

8. Feuchtigkeitsmesser gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierschaltung mit gesteuerter Zeitkonstanten (3) eine Impedanzein­ stellschaltung (34) aufweist und die Impedanzein­ stellschaltung (34) parallel zu dem Element (33) mit nichtlinearer Impedanz verbunden ist.

9. Feuchtigkeitsmesser gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzeinstellschaltung (34) einen Kondensator einschließt.

10. Feuchtigkeitsmesser gemäß Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das spannungsgesteuer­ te Element mit veränderbarer Impedanz (32) durch einen Transistor (320) ausgeführt ist, das Element mit nichtlinearer Impedanz (33) durch eine Diode (311) ausgeführt ist, die Anode der Diode (311) mit dem Emitter des Transistors (320) verbunden ist, der Kondensator (31) mit dem Kollektor des Tran­ sistors (320) verbunden ist und die Steuerspannung (Vc) und die Vorspannung an die Basis des Transi­ stors (320) angelegt werden.

11. Feuchtigkeitsmesser gemäß Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Impedanzeinstell­ schaltung (34) einen Kondensator einschließt, der parallel zu dem Element mit nichtlinearer Impe­ danz (33) verbunden ist.