DE69216792T2

DE69216792T2 - Feuchtigkeitsmessgerät

Info

Publication number: DE69216792T2
Application number: DE69216792T
Authority: DE
Inventors: Shiro Nakagawa; Atsuko Tsuchida
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1991-12-13
Filing date: 1992-11-27
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-11-28
Also published as: JPH0552751U; JP2536226Y2; EP0546735A1; EP0546735B1; DE69216792D1; US5317274A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Feuchtigkeitsmeßgerät oder ein Hygrometer, das ein Gleichstrompotential proportional zu der gemessenen relativen Feuchtigkeit liefert, sie betrifft insbesondere solch ein Meßgerät, das die lineare Beziehung zwischen Feuchtigkeit und Ausgangsgleichstrompotential verbessert.
Das vorliegende Feuchtigkeitsmeßgerät ist anwendbar in verschiedenen Arten von elektronischen Geräten, einschließlich einer Kopiermaschine, einem Drucker und ähnlichem, und/oder anderen Anwendungsgebieten zum visuellen Anzeigen von Feuchtigkeit.
Herkömmlicherweise ist ein Feuchtigkeitssensor bekannt, der elektrische Ausgänge liefert, die sich auf Feuchtigkeit beziehen. Einer von ihnen ist ein Feuchtigkeitssensor des Impedanzänderungstyps einschließlich eines Keramiktyp-Feuchtigkeitssensors oder eines Polymertyp-Feuchtigkeitssensors. Es wird angenommen, daß ein Wassermolekül sich mit porösen Keramiken oder porösem Polymer verbindet, das ionisiert wird und eine elektrische Leitfähigkeit liefert.
Obwohl sich die Impedanz eines herkömmlichen Feuchtigkeitssensors auf die relative Feuchtigkeit bezieht, ist die Beziehung zwischen der Impedanz und der Feuchtigkeit exponentiell. Wenn die Feuchtigkeit niedrig ist, ist die Impedanz hoch, und wenn die Feuchtigkeit hoch ist, ist die Impedanz sehr niedrig. Eine frühere elektronische Schaltung ist nicht ausreichend, um dem weiten Bereich der Impedanzänderungen des Feuchtigkeitssensors zu folgen.
Ein früheres Feuchtigkeitsmeßgerät hat einen Feuchtigkeits-Frequenz-Wandler, der einen Impedanzänderungstyp- Feuchtigkeitssensor aufweist, und oszilliert frequenzabhängig zu der Impedanz dieses Sensors. Ein Ausgangsimpuls des Feuchtigkeits-Frequenz-Wandlers wird angelegt an einen Frequenz-Spannungs-Wandler, der eine Differenzierungsschaltung, eine Signalform-Formungsschaltung und einen Integrator aufweist, so daß die Gleichspannung, die sich auf die Feuchtigkeit bezieht, als Ausgang des Integrators erhalten wird.
Dieses frühere Feuchtigkeitsmeßgerät hat jedoch die Nachteile, daß es unmöglich ist, eine lineare Ausgabe der Feuchtigkeit zu liefern, da die Impedanzänderung für Feuchtigkeit exponentiell ist, und der geeignete Entwurf für die Differenzierungsschaltung sowohl für hohe Feuchtigkeit als auch für niedrige Feuchtigkeit ist unmöglich.
eine Lösung zum Überwinden der obigen Nachteile ist in USP 5 065 625 gezeigt. Die wichtige Idee in dieser Lösung ist es, die Zeitkonstante der Differenzierungsschaltung durch Rückkopplung des Ausgangs des Integrators auf die Differenzierungsschaltung zu variieren.
Wir haben jedoch herausgefunden, daß der Stand der Technik, der in der USP 5 065 625 offenbar ist, immer noch Nachteile hat in:
a) die Linearität der Ausgangsspannung ist immer noch unzureichend, da ein Transistor, der eine Differenzierungsschaltung bildet, nicht ausreichend ist zum Kompensieren von exponentiellen Beziehungen eines Feuchtigkeitssensors. Insbesondere kann ein Transistor keine hohe Impedanz zwischen einem Kollektor und einem Emitter liefern wegen des Vorhandenseins eines sogenannten ICBO, wenn der Kollektorstrom weniger ist.
b) eine Ausgangsspannung der Feuchtigkeit hängt von der Temperatur ab, weil ein Transistor, der eine Differenzierungsschaltung bildet, einen Leckstrom (ICBO) bildet der von der Temperatur abhängt.
Nach dieser Erfindung weist ein Feuchtigkeitsmeßgerät auf: einen Feuchtigkeitssensor, der eine Impedanz liefert in Abhängigkeit von der zu messenden Feuchtigkeit; einen Feuchtigkeits-Frequenz-Wandler zum Liefern eines alternierenden Signals mit einer Frequenz, die von der Impedanz des Feuchtigkeitssensors abhängt; eine Differenzierungsschaltung, die mit dem Ausgang des Feuchtigkeits-Frequenz-Wandlers verbunden ist, zum Liefern eines differenzierten Ausgangssignals des Feuchtigkeits Frequenz -Wandlers; Eine Signalform-Formungsschaltung, die mit dem Ausgang der Differenzierungsschaltung verbunden ist, um einen Ausgangssimpuls zu liefern, wenn ein Ausgang dieser Differenzierungsschaltung einen vorbestimmten Schwellwertpegels überschreitet; wobei die Differenzierungsschaltung und die Signalform-Formungsschaltung im wesentlichen einen Pulsbreitenmodulator zum Steuern der Pulsbreiten des alternierenden Signals bilden; eine Rückkoppeleinrichtung zum Liefern eines Steuerpotentials an einem Ausgang der Signalform-Formungsschaltung zu der Differenzierungsschaltung, um die Zeitkonstante der Differenzierungsschaltung einzustellen; einen Intregrator, der mit dem Ausgang der Signalform-Formungsschaltung verbunden ist, um ein Potential zu liefern, das proportional zu Frequenz und Pulsbreite eines Ausgangs der Signalform-Formungsschaltung ist; einen Ausgangsanschluß, der mit dem Ausgang des Integrators verbunden ist, um die gemessene Feuchtigkeit zu liefern; ist dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierungsschaltung einen Kondensator, der mit einem Ende mit dem Ausgang des Feuchtigkeits-Frequenz-Wandlers verbunden ist, und eine Reihenschaltung eines variablen Impedanzelements, das einen Steuereingang aufweist, das mit der Rückkoppeleinrichtung verbunden ist, und eines nicht-linearen Impendanzelements aufweist, wobei die Reihenschaltung geschaltet ist zwischen dem anderen Ende des Kondensators und Masse.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Feuchtigkeitsmeßgerät, das ein lineares Ausgangssignal in Abhängigkeit von der gemessenen Feuchtigkeit in einem weiten Feuchtigkeitsbereich liefert. Eine bevorzugte Ausgestaltung kann auch ein Ausgangssignal unabhängig von der Umgebungstemperatur liefern.
Eine besondere Ausführungsform eines Feuchtigkeitsmeßgerät in Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird nun beschreiben und dem Stand der Technik gegenübergestellt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen
Fig. 1A ein Blockdiagramm eines Feuchtigkeitsmeßge räts nach der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 1B Betriebssignalformen des Feuchtigkeitsmeßgeräts von Fig. 1a zeigt,
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform eines Feuchtigkeitsmeßgeräts nach der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 3 ein detaillierter Schaltplan eines Feuchtigkeitsmeßgeräts ist, das in Fig. 2 gezeigt ist,
Fig. 4A Kurven zeigt zwischen der Ausgangsspannung und der Feuchtigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4B Kurven zeigt zwischen der Ausgangsspannung und der Feuchtigkeit im Stand der Technik, der in der USP 5 065 625 gezeigt ist,
Fig. 5A Kurven zeigt zwischen der Ausgangsspannung und der Umgebungstemperatur mit Parametern von Feuchtigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung und
Fig. 5B Kurven zeigt zwischen der Ausgangsspannung und der Umgebungstemperatur mit Parameter Feuchtigkeit in dem Stand der Technik, der in der USP 5 065 625 gezeigt ist.
Fig. 1A zeigt ein Blockdiagramm des Feuchtigkeitsmeßgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Figur ist das Bezugszeichen 1 ein Feuchtigkeitssensor, 2 ist ein Feuchtigkeits-Frequenz-Wandler (H-F-Wandler), 3 ist eine Differenzierungsschaltung, 4 ist eine Signalform- Formungsschaltung, 5 ist eine Rückkoppelschaltung, gebildet durch einen Integrator, und 6 ist ein Integrator.
Der Feuchtigkeitssensor 1 ist zum Beispiel ein Feuchtigkeitssensor des Hochpolymertyps, der Impedanz in Abhängigkeit von Feuchtigkeit ändert, so daß die Impedanz niedrig ist für hohe Feuchtigkeit und die Impedanz hoch ist niedrige Feuchtigkeit. Die Impedanz ist in dem Bereich von beispielsweise 10³ Ω bis 10&sup7; Ω.
Der H-F-Wandler 2 liefert das Frequenzausgangssignal S1. Die Frequenz des Ausgangssignals hängt ab von der Impedanz des Sensors 1 oder der Feuchtigkeit. Wenn die Impedanz Zs des Sensors 1 niedrig ist, ist die Frequenz hoch, und wenn die Impedanz hoch ist, ist die Frequenz niedrig.
Die Differenzierungsschaltung 3 hat einen Kondensator 31, von dem ein Eingang mit einem Ausgang des H-F-Wand lers 2, einem variablen Impedanzelement 32 und einem nicht-linearen Impedanzelement 33 verbunden ist. Die Elemente 32 und 33 sind in Reihe miteinander verbunden und zwischen einem Ausgang des Kondensators 31 und der Masse geschaltet, so daß der Kondensator 31 und die reihengeschalteten Impedanzelemente eine Differenzierungsschaltung bilden.
Das Vorliegen eines nicht-linearen Impedanzelements, das mit dem variablen Impedanzelement verbunden ist, ist das wichtige Merkmal der vorliegenden Erfindung.
Das variable Impedanzelement 32 wird gebildet durch einen herkömmlichen Transistor, der einen Kollektor 321, einen Emitter 322 und eine Basis 323 hat. Die Impedanz Zd zwischen dem Kollektor 321 und dem Emitter 323 des Transistors 32 ändert sich exponentiell, basierend auf der Steuerspannung VC an der Basis 323.
Das nicht-lineare Impedanzelement 33 ist beispielsweise durch eine herkömmliche Diode 331 gebildet. Die Impedanz Zd des nicht-linearen Impedanzelements 33 ändert sich exponentiell basierend auf der Spannung über dem Element 33.
Die Differenzierungsschaltung 3 liefert ein Ausgangssignal S2, das durch Differenzieren eines Eingangssignals S1 erhalten wird.
Die Signalform-Formungsschaltung 4 empfängt das differenzierte Signal S2 und liefert das signalformgeformte Ausgangssignal S3.
Die Differenzierungsschaltung 3 und die Signalform-Formungsschaltung 4 bilden im wesentlichen einen Pulsbreitenmodulator. Die Pulsbreite der Signalform-Formungsschaltung 4 hängt von der Frequenz des Ausgangs des H- F-Wandlers 2 oder der Feuchtigkeit ab. Die Pulsbreite des signalformgeformten Ausgangssignals S3 hängt von der Zeitkonstanten der Differenzierungsschaltung 3 und/oder dem Schwellwertpegel der Signalform-Formungsschaltung 4 ab. Die vorliegende Ausführungsform zeigt, daß die Pulsbreite von der Zeitkonstanten (oder der Impedanz der Elemente 32 und 33) der Differenzierungsschaltung 3 abhängt. Der Schwellwertpegel der Signalform-Formungsschaltung ist in der vorliegenden Ausführungsform fixiert.
Der Integrator 5 hat einen Widerstand 51, der mit einem Ende verbunden ist mit einem Ausgang der Signalform- Formungsschaltung 4, und einen Kondensator 52, der zwischen dem anderen Ende des Widerstands 51 und der Masse geschaltet ist. Der Integrator 5 arbeitet, um das sig nalformgeformte Signal S3 zu integrieren, um die Steuerspannung VC zu der Basis 323 des Transistors 32 zu liefern.
Der Integrator 6, der einen Widerstand 61, der mit einem Ende verbunden ist mit einem Ausgang der Signalform-Formungsschaltung 4, und einen Kondensator 62, der mit dem anderen Ende des Widerstands 61 und der Masse verbunden ist, aufweist, arbeitet, um ein DC(Gleichstrom)-Ausgangssignal S4 zu liefern, das proportional zu der gemessenen Feuchtigkeit ist, durch Integrieren des pulsmodulierten Frequenzsignals S3.
Vorzugsweise ist ein Temperaturkompensationselement (nicht gezeigt), das einen Thermistor hat, zwischen einem Ausgang des Integrators 6 und der Masse geschaltet, so daß die Temperaturabhängigkeit der gemessenen Feuch tigkeit kompensiert wird.
Der Feuchtigkeitssensor 1 ist mit einem AC(Wechselstrom)-Signal erregt, da der Sensor unerwünschterweise polarisiert würde, wenn er mit Gleichstromsignal erregt wird. Weiterhin ist es vorzuziehen, daß der Sensor nicht durch die anregende Leistung geheizt wird. Der H- F-Wandler 2 ist im wesentlichen ein Oszillator, in dem die Oszillationsfrequenz von der Impedanz des Feuchtigkeitssensors 1 abhängt. Da die Impedanz des Sensors 1 exponentiell mit der Feuchtigkeit variiert, ändert die Feuchtigkeitsänderung von 10 % die Impedanz des Sensors um ungefähr 100 bis 500 %. Auch würde die Änderung der Temperatur des Sensors um 0,1ºC einen Fehler der gemessenen Feuchtigkeit um einige Prozent verursachen.
Die Differenzierungsschaltung 3, die die variierende Zeitkonstante hat, kompensiert die exponentiellen Beziehungen und liefert das lineare Ausgangssignal, das der Feuchtigkeit entspricht. Die Zeitkonstante der Differenzierungsschaltung 3 wird durch die Rückkopplungsschaltung oder den Integrator 5, der das signalformgeformte Signal S3 zurückkoppelt, eingestellt.
Fig. 1B zeigt die Betriebs-Signalformen S1, S2, S3 und S4 in Fig. 1A. Wenn die Feuchtigkeit niedrig ist, ist die Frequenz niedrig, und der letzte Gleichstromausgangspegel S4 ist niedrig. Wenn die Feuchtigkeit hoch ist, ist die Frequenz hoch, und der letzte Gleichstromausgangspegel ist hoch.
Die Diode 33 in der Differenzierungsschaltung 3 verbessert die Kompensation der linearen Beziehung zwischen der Feuchtigkeit und dem Ausgangsgleichstrompotential. In unserem Experiment fanden wir heraus, daß der bloße Transistor 32 unzureichend ist, um die exponentielle Beziehung zwischen Feuchtigkeit und Impedanz eines Feuchtigkeitssensors des polymeren Typs zu kompensieren, insbesondere, wenn die Feuchtigkeit niedrig ist.
Es sollte bemerkt werden, daß ein Transistor einen Kollektorleckstrom ICBO aufweist, selbst wenn ein Transi stor im AUS-Zustand ist. Deswegen kann ein Transistor, wenn er als ein variables Impendanzelement durch eine Schaltung zwischen einem Kollektor und einem Emitter eines Transistors verwendet wird, keine Impedanz haben, die größer als ein vorbestimmter Wert ist. Dies verur sacht einen Fehler der gemessenen Feuchtigkeit. Weiterhin hängt der Leckstrom ICBO von der Umgebungstemperatur ab. Dies verursacht die Temperaturabhängigkeit eines Feuchtigkeitsmeßgeräts. Ebenfalls kann die Temperaturabhängigkeit eines Basispotentials zum Hervorrufen eines Transistor-AUS-Zustandes einen Fehler der gemessenen Feuchtigkeit und/oder der Temperaturabhängigkeit der gemessenen Feuchtigkeit verursachen.
Das nicht-lineare Impedanzelement oder die Diode 33 fügt eine weitere nicht-lineare Impedanz in Reihe zu dem Impedanzelement 32 hinzu, so daß, wenn das Potential (oder die Feuchtigkeit) niedrig ist, die Impedanz höher ist als die des Elements 32. Das nicht-lineare Impedanzelement 33 wird durch einen Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung einer Halbleiterdiode gebildet. Eine Diode hat eine große Impedanz, wenn eine Eingangsspannung in Vorwärtsrichtungniedrig ist, aber eine niedrige Impedanz, wenn eine Eingangspannung hoch ist. Vorzugsweise ist eine Diode ist eine Shottky-Sperr-Diode.
Der differenzierte Ausgang der Differenzierungsschaltung 3 wird angelegt an die Signalform-Formungsschaltung 4, die einen vorbestimmten Schwellwertpegel hat, und liefert einen Ausgangspuls (S3 in Fig. 1B), während ein Eingangspegel der Signalform-Formungsschaltung diesen Schwellwertpegel überschreitet. Deswegen hängt die Pulsbreite des Ausgangspulses der Signalform-Formungsschaltung 4 von der Frequenz ab, mit anderen Worten, die Pulsbreite hängt von der Feuchtigkeit ab, die durch den Feuchtigkeitssensor 1 gemessen wird. Der Ausgang der Signalform-Formungsschaltung wird an den Integrator 6 angelegt, der ein Gleichstromausgangssignal (S4 in Fig. 1B) liefert, das linear proportional zu der Feuchtigkeit ist.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Feuchtigkeitsmeßgeräts nach der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Bezugszeichen in Fig. 2 zeigen die gleichen Teile wie die in Fig. 1A. Das Merkmal der Ausführungsform von Fig. 2 besteht in der nicht-linearen Impedanzschaltung 33, die eine Parallelschaltung einer Diode 331 und eines Impedanzkompensationselements 34 aufweist, das durch einen Kondensator 341 gebildet wird.
Die Anwesenheit einer Diode 331 in einer Differenzierungsschaltung verbessert die Linearität, wenn die Feuchtigkeit niedrig ist oder das Eingangspotential zu der Differenzierungsschaltung niedrig ist. Da jedoch eine Diode einen gewissen Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung hat, wenn das Potential über die Diode größer als ein vorbestimmter Wert ist, verursacht dieser Spannungsabfall einen Fehler in der Feuchtigkeit, wenn die Feuchtigkeit hoch ist.
Der Kondensator 341 wirkt als ein Hochpaßfilter Wenn die Spannung über die Diode 331 hoch ist, ist die Frequenz, die an die Diode 331 angelegt wird, ebenfalls hoch. Der Kondensator 341 wirkt, um den Spannungsabfall über die nicht-lineare Schaltung 33 zu vermindern, wenn die Feuchtigkeit hoch ist.
Vorzugsweise ist die Kapazität des Kondensators 341 im Bereich von 1000 pF bis 0,1 µF und noch bevorzugter ist die Kapazität zwischen 6800 pF und 8200 pF.
Als Alternativen kann ein Kondensator 341 durch einen Widerstand oder eine Parallelschaltung eines Widerstands und eines Kondensators ersetzt werden.
Fig. 3 zeigt einen detaillierten Schaltplan des Feuchtigkeitsmeßgerät nach der vorliegenden Erfindung. Die gleichen Bezugszeichen in Fig. 3 zeigen dieselben Elemente wie die in Fig. 1A oder Fig. 2.
In Fig. 3 hat der H-F-Wandler 2 eine Schmitt-Trigger- Schaltung 21 (astabiler Multivibrator), einen Pufferverstärker 22, einen Widerstand 23, einen Thermistor 24, einen Kondensator 25 und einen Kondensator 26. Der Feuchtigkeitssensor 1 ist in Reihe verbunden mit dem Thermistor 24 und dem Kondensator 25. Ein Ende des Feuchtigkeitssensors 1 ist mit einem Eingang der Schmitt-Trigger-Schaltung 21 verbunden, und ein Ende des Kondensators 25 ist mit einem Ausgang des Pufferverstärkers 22 verbunden. Der Kondensator 26 ist zwischen einen Eingang der Schmitt-Trigger-Schaltung 21 und der Masse geschaltet. Ein Ausgang der Schmitt-Trigger-Schaltung 21 ist mit einem Eingang des Pufferverstärkers 22 verbunden. Der Widerstand 23 ist zwischen einen Eingang der Schmitt-Trigger-Schaltung 21 und einen Ausgang des Pufferverstärkers 22 geschaltet. Die Schmitt-Trigger-Schaltung 21 und der Pufferverstärker 22 werden durch ein CMOS-Halbleiterelement oder ein TTL-Halbleiterelement gebildet. Der Thermistor 24 wirkt, um die Temperaturabhängigkeit des Feuchtigkeitssensors 1 zu kompensieren. Der Kondensator 25 wirkt, um ein Gleichstrompotential am Feuchtigkeitssensor 1 zu verhindern. Der Pufferverstärker 22 wirkt zum Signalformen des Ausgangs der Schmitt-Trigger-Schaltung 21 und vermindert die Ausgangsimpedanz der Schmitt-Trigger-Schaltung 21.
Der H-F-Wandler 2 liefert eine Ausgangsfrequenz, die von der Impedanz des Feuchtigkeitssensors 1, des Widerstands 23, des Thermistors 24, des Kondensators 25 und des Kondensators 26 abhängt. Da die Impedanz der Elemente mit Ausnahme des Feuchtigkeitssensors 1 fest ist, ist die Ausgangsfrequenz des H-F-Wandlers 2 bestimmt durch die Impedanz des Feuchtigkeitssensors 1 oder die Feuchtigkeit.
Die Signalform-Formungsschaltung 4 in Fig. 3 wird durch einen Pufferverstärker 41 gebildet, der durch ein CMOS- Halbleiterelement oder ein TTL-Halbleiterelement gebildet wird. Der Pufferverstärker 41 hat einen vorbestimmten Schwellwertpegel und liefert einen Ausgangsimpuls, wenn ein Eingangspegel den Schwellwertpegel übersteigt.
Die Ausführungsform von Fig. 3 hat weiterhin eine Ausgangsschaltung, die einen Widerstand 63 und einen Thermistor 64 aufweist, die in Reihe miteinander geschaltet sind und zwischen einem Ausgangsanschluß und der Masse geschaltet sind. Die Ausgangsschaltung (63, 64) wirkt als eine Temperaturkompensationsschaltung, um die Temperaturabhängigkeit der gemessenen Feuchtigkeit zu kom pensieren.
Andere Schaltungen in Fig. 3 sind die gleichen wie die in Fig. 2.
Es sollte natürlich bemerkt werden, daß eine Ausgangsschaltung (63, 64) ebenfalls in der Ausführungsform von Fig. 1A verwendet wird.
Fig. 4A und Fig. 4B zeigen die Kurven zwischen Feuchtigkeit und Ausgangsspannung des vorliegenden Feuchtigkeitsmeßgeräts (Fig. 4A) und dem Stand der Technik (Fig. 4B), der in dem USP 5 065 625 offenbart ist.
In diesen Figuren zeigt die horizontale Achse relative Feuchtigkeit und die vertikale Achse Ausgangsspannung in Gleichstrompegel. Fig. 4A zeigt die Eigenschaften des Feuchtigkeitsmeßgeräts von Fig. 3. Es sollte in diesen Kurven bemerkt werden, daß die Linearität, wenn die Feuchtigkeit niedriger als 70 % ist, durch die Anwesenheit einer Diode 331 verbessert wird, und daß die Linearität, wenn die Feuchtigkeit größer ist als 70 %, durch die Anwesenheit des Kondensators 341 verbessert wird. Die Gesamtlinearität von Fig. 4A ist beträchtlich verbessert, verglichen mit der von Fig. 4B.
Fig. 5A und Fig. 5B zeigen die Kurven, die die Temperaturabhängigkeit der gemessenen Feuchtigkeit darstellen.
Fig. 5A zeigt die Kurven der vorliegenden Erfindung (Fig. 3), die eine Diode 331 und einen Kondensator 341 zusammen mit einem Ausgangsthermistors 64 hat, und Fig. 5B zeigt die Kurven eines Standes der Technik (USP 065 625), der ebenfalls einen Ausgangsthermistor hat. In diesen Figuren zeigt die horizontale Achse Raumtemperatur in ºC, und die vertikale Achse zeigt Ausgangsgleichspannung. Der Parameter ist relative Feuchtigkeit
Beim Vergleich von Fig. 5A mit 5B ist die Temperaturabhängigkeit des vorliegenden Meßgeräts stark verbessert, insbesondere, wenn die Temperatur und die Feuchtigkeit hoch sind.
Wie oben im Detail beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Diode in Reihe mit einem Transistor in eine Differenzierungsschaltung eingefügt. Und, in einer Modifikation, wird ein Kondensator über die Diode geschaltet. Die Diode kompensiert den Fehler eines Transistors wegen der Abhängigkeit und Fluktation eines Kollektorleckstroms ICBO und/oder Basispotentials zum Verursachen eines Transistor-AUS-Zustands.

Claims

1. Ein Feuchtigkeitsmeßgerät, das aufweist: einen Feuchtigkeitssensor (1), der eine Impedanz in Abhängigkeit von der zu messenden Feuchtigkeit liefert,

einen Feuchtigkeits-Frequenz-Wandler 2 zum Liefern eines alternierenden Signals einer Frequenz, die von der Impedanz des Feuchtigkeitssensors 1 abhängt,

eine Differenzierungsschaltung (3), die mit dem Ausgang des Feuchtigkeits-Frequenz-Wandlers verbunden ist, um ein differenziertes Ausgangssignal des Feuchtigkeits-Frequenz-Wandlers (2) zu liefern, eine Signalform-Formungsschaltung (4), die mit dem Ausgang der Differenzierungsschaltung (3) verbunden ist, um einen Ausgangspuls zu liefern, wenn ein Ausgang der Differenzierungsschaltung einen vorbestimmten Schwellwertpegel überschreitet, wobei die Differenzierungsschaltung (3) und die Signalform-Formungsschaltung (4) im wesentlichen einen Pulsbreitenmodulator bilden zum Steuern einer Pulsbreite des alternierenden Signals, eine Rückkoppeleinrichtung (5) zum Liefern eines Steuerpotentials an einem Ausgang der Signalform- Formungschaltung zu der Differenzierungsschaltung, um die Zeitkonstante der Differenzierungsschaltung (3) einzustellen,

einen Integrator (6), der mit einem Ausgang der Signalform-Formungsschaltung (4) verbunden ist zum Liefern eines Potentials, das proportional zu Frequenz und Pulsbreite eines Ausgangs der Signalform- Formungsschaltung (4) ist, und

einen Ausgangsanschluß, der mit dem Ausgang des Integrators (6) verbunden ist, um die gemessene Feuchtigkeit zu liefern,

dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzierungsschaltung (3) einen Kondensator 31, der mit einem Ende mit dem Ausgang des Feuchtigkeits-Frequenz- Wandlers (2) verbunden ist, und eine Reihenschaltung eines variablen Impedanzelements (32), das einen Steuereingang verbunden hat mit der Rückkoppeleinrichtung (5), und eines nicht-linearen Impedanzelements (33), aufweist, wobei die Reihenschaltung zwischen das anderen Ende des Kondensators und Masse geschaltet ist.

2. Feuchtigkeitsmeßgerät nach Anspruch 1, worin das variable Impedanzelement (32) ein Transistor ist, der eine variable Impedanz zwischen einem Kollekter und einem Emitter des Transistors gemäß dem Steuerpotential liefert, das an eine Basis des Transistors angelegt ist, und das nicht-lineare Impedanzelement (33) eine Diode ist.

3. Feuchtigkeitsmeßgerät nach Anspruch 2, worin die der Transistor ein bipolarer Transistor ist und die Diode mit dem Transistor verbunden ist, so daß die Stromrichtung zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Transistors mit der Vorwärtsrichtung der Diode übereinstimmt.

4. Feuchtigkeitsmeßgerät nach Anspruch 2, worin ein Kondensator (34) über die Diode geschaltet ist.

5. Feuchtigkeitsmeßgerät nach Anspruch 4, worin der Kondensator (34) eine Kapazität im Bereich von 1000 pF bis 0.1 µF hat.

6. Feuchtigkeitsmeßgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, worin die Diode eine Shottky-Sperr-Diode ist.

7. Feuchtigkeitsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Temperaturkompensationsschaltung, die einen Thermistor (62) hat, zwischen einen Ausgangsanschluß und Masse geschaltet ist.

8. Feuchtigkeitsmeßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Rückkoppeleinrichtung ein Integrator ist, der einen Widerstand (51), der mit einem Ende mit dem Ausgang der Signalform-Formungsschaltung (4) verbunden ist, und einen Kondensator (52), der mit dem anderen Ende des Widerstands (51) und Masse verbunden ist, aufweist und die Verbindung von dem Widerstand und dem Kondensator ein Steuerpotential liefert.