FR2760092A1 - Dispositif formant detecteur d'humidite du type a resistance electrique - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif formant détecteur d'humidité du type à résistance électrique.Le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un capteur d'humidité (7) dans lequel des électrodes (3, 4) sont formées sur un substrat de céramique de bois (1) et un capteur de température (6) pour une correction de température dans lequel des électrodes (2, 12) sont formées sur un autre substrat de céramique (1) ayant des caractéristiques identiques à celui du capteur d'humidité (7) et un revêtement de film (5) en un matériau non hygroscopique est formé sur la surface du substrat (1) .L'invention trouve application notamment pour des humidificateurs, des déshumidificateurs et des conditionneurs d'air.
Description
i La présente invention concerne un dispositif formant détecteur
d'humidité pour détecter de l'humidité et, plus spécifiquement, elle concerne un dispositif de détection d'humidité du type à résistance électrique qui utilise de la xylocéramique et qui est peu coûteux, petit, excellent en résistance à la chaleur et de
précision élevée.
Des détecteurs d'humidité peuvent être utilisés non seulement pour mesurer l'humidité dans l'atmosphère mais également pour contrôler automatiquement des humidificateurs, des déshumidificateurs, des conditionneurs d'air pour réglage d'humidité et analogues. Pour ces capteurs d'humidité, divers matériaux sont utilisés, mais dans les années récentes, des capteurs d'humidité utilisant des céramiques sont connus. Lorsqu'une certaine tension est appliquée au capteur d'humidité à base de céramique, une résistance électrique se modifie exponentiellement avec l'humidité relative, de la sorte une valeur de l'humidité relative peut être détectée sur la base de la résistance électrique. Cependant, le détecteur d'humidité en céramique usuelle a le problème suivant. C'est-à-dire, dans le détecteur d'humidité à céramique, un matériau électriquement isolant est utilisé, de sorte qu'une impédance est très élevée. Dans le cas du détecteur d'humidité à céramique, l'impédance devient significativement élevée en particulier dans une étendue d'humidité basse, et de ce fait, par un procédé ordinaire, la mesure de l'humidité est difficile et un
circuit électronique souffre également d'une complexité.
De plus, la plupart des détecteurs d'humidité à céramiques ont des caractéristiques non linéaires, et actuellement, un changement en caractéristiques humidité-résistance ne se conforme pas à un fonction complètement exponentielle et est courbe. Pour cette raison, lorsqu'une gamme de mesure est étendue, une erreur de mesure augmente, de sorte qu'une sortie de précision élevée ne peut pas être obtenue. De plus, du fait qu'un circuit de linéarisation pour corriger la courbure n'est pas parfait, le circuit lui-même est assez complexe, ce qui est un grand obstacle en pratique. De plus, les détecteurs d'humidité à céramiques dépendent de la température et même si l'humidité est constante, la résistance électrique des détecteurs à céramiques change de façon non pratique à cause de la température. De plus, les coefficients de température d'une thermistance et d'éléments de mesure de température au platine pour utilisation dans la mesure de température usuelle sont différents des coefficients de température des détecteurs d'humidité à céramiques, et, de ce fait, il y a également un problème significatif en ce que la correction de température ne
peut pas être complètement accomplie.
Des détecteurs d'humidité ont été suggérés qui sont équipés d'un capteur de température pour la correction de température qui peut corriger la dépendance de température d'un tel détecteur d'humidité à céramique. Par exemple, on a décrit "un circuit détecteur d'humidité" dans la demande de brevet japonais mise à la disposition du public N 274251/1987 et "un détecteur d'humidité à céramique" décrit dans la publication du brevet japonais N 81974/1995. Le premier "circuit de détection d"humidité" est constitué comme suit. A une extrémité du détecteur d'humidité qui a des caractéristiques de changement d'impédance suivant les changements en température et humidité, o un circuit d'oscillation est relié à l'autre extrémité du détecteur d'humidité, est relié un élément de correction de température qui a le même coefficient de thermistance avec ledit détecteur d'humidité et o l'impédance change selon les changements en température. De plus, un circuit de redressement et un circuit amplificateur qui traite comme exigé des signaux de détection d'humidité à un point de contact dudit détecteur d'humidité et dudit élément de correction de température, sont également reliés. Lesdits signaux de détection ou signaux de détection traités sont appliqués à la première borne d'entrée et des signaux de référence corrects sont appliqués à la seconde borne d'entrée. Ensuite, un circuit comparateur o une comparaison des valeurs entre lesdits signaux de référence et lesdits signaux de détection est effectuée, est relié. Egalement, un circuit de sortie qui produit le signal d'humidité en
recevant la sortie dudit circuit comparateur est relié.
Cependant, dans le cas du "circuit de détection d'humidité" ci-dessus, un circuit d'oscillation est utilisé et l'élément de correction de température relié à l'autre extrémité du détecteur d'humidité doit avoir le même coefficient de thermistance que le détecteur d'humidité et change également d'impédance selon des changements en températures. Cependant, puisque le détecteur d'humidité et le détecteur de température sont en matériaux différents, on souffre d'un problème significatif en ce qu'il est difficile de les fabriquer tous les deux de sorte qu'ils peuvent avoir des
caractéristiques identiques.
De plus, le "détecteur d'humidité à céramique" ci-
dessus est pourvu d'un substrat à céramique mince ayant une constante diélectrique élevée, d'une couche de céramique poreuse ayant une constante diélectrique élevée formée sur une partie d'une surface du substrat, d'une électrode de mesure analogue à une grille formée sur ladite couche de céramique poreuse, d'une électrode de référence formée sur une partie o la couche de céramique poreuse n'est pas formée, d'une électrode commune formée sur l'autre côté dudit substrat de céramique et d'une unité arithmétique qui mesure une capacité électrostatique entre l'électrode de mesure et l'électrode commune ainsi qu'une capacité électrostatique entre électrode de référence et l'électrode commune et qui calcule les résultats obtenus. En prenant une telle constitution, une
correction en température devient possible.
Cependant, dans le cas du "détecteur d'humidité à céramique" ci-dessus, il devient hautement compliqué à la fabrication pour former sur le substrat de céramique une couche poreuse, une électrode de mesure, une électrode de référence et également une électrode commune ainsi qu'une électrode de garde. Il existe également un problème en ce que le traitement des
signaux par l'unité arithmétique devient compliqué.
De ce fait, un but de la présente invention est de réaliser un détecteur d'humidité du type à résistance électrique qui ne possède pas les défauts des détecteurs d'humidité conventionnels et qui est extrêmement précis dans la gamme large d'humidité et qui a une constitution simple en utilisant de la xylocéramique ou céramique de bois dont les caractéristiques d'humidité-résistance sont de façon excellente linéaires à l'opposé des caractéristiques non linéaires d'autres matériaux de
détecteurs.
Un autre but de la présente invention est de réaliser un détecteur d'humidité du type à résistance électrique qui est excellent à la fois en fiabilité et
production de masse.
Encore un autre but de la présente invention est de réaliser un détecteur d'humidité du type à résistance électrique qui peut être fabriqué simplement et à un
faible coût.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaîtront plus clairement au cours de la description
explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant trois modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - La figure 1 représente des caractéristiques humidité-résistance électrique relatives d'un détecteur d'humidité du type à résistance électrique selon la présente invention; La figure 2 représente des caractéristiques humidité- résistance similaires; - La figure 3 représente des caractéristiques de température-résistance; - La figure 4 est une vue en plan du premier mode de réalisation de la présente invention; - La figure 5 est une vue en coupe effectuée le
long de la ligne A-A en figure 4.
- La figure 6 est une vue en plan du second mode de réalisation de la présente invention; - La figure 7 est une vue en coupe effectuée suivant la ligne B-B en figure 6; - La figure 8 est une vue en plan du troisième mode de réalisation de la présente invention; - La figure 9 est une vue en coupe effectuée suivant la ligne C-C en figure 8; - La figure 10 est un schéma de circuit analogique dans la présente invention; et - La figure 11 est un schéma de circuit numérique
dans la présente invention.
Afin d'accomplir les buts susmentionnés, la
présente invention est constituée comme suit. C'est-à-
dire, un détecteur d'humidité de type à résistance électrique selon la présente invention comprend un capteur d'humidité dans lequel des électrodes sont formées sur un substrat en xylocéramique et un capteur de température pour une correction de température dans lequel des électrodes sont formées sur un autre substrat en xylocéramique ayant les mêmes caractéristiques que dans la xylocéramique utilisée pour détecter l'humidité, et un revêtement de film en un matériau non
hygroscopique est formé sur la surface du substrat.
Ainsi, des valeurs de résistance mesurées par le capteur d'humidité sont corrigées sur la base des valeurs de résistance mesurées par le capteur de température ayant le même coefficient de température que dans le capteur d'humidité pour obtenir une tension de sortie en
proportion à une humidité relative.
Le détecteur d'humidité concernant la présente invention est constitué afin d'utiliser la xylocéramique de seulement le matériau à caractéristiques linéaires à l'humidité et, avec la surface rendue étanche ou hermétique, l'autre céramique de bois se conforme en une structure insensible à l'humidité, agissant en un capteur de température pour correction de température, et utilise de la céramique de bois du même coefficient
de température dans le but de correction de température.
De ce fait, une gamme large d'humidités peut être mesurée à une précision très élevée et d'une manière extrêmement fiable. De plus, étant simple en structure, il est excellent en production en série, de faible coût et peut être réalisé sous de faibles dimensions. De plus, en effectuant une correction de température avec des céramiques de bois de matériaux identiques, le coefficient de température peut être gardé identique de sorte que le circuit électronique peut être simplifié à une grande étendue. De plus, avoir un degré correct de résistance électrique (n'étant pas isolant) amène la céramique de bois à être utilisée comme élément autochauffant. Pour permettre ou laisser la circulation de courant électrique à travers la céramique de bois peut réaliser un nettoyage thermique puisque le
détecteur est du type à résistance électrique. C'est-à-
dire, une opération de chauffage peut être effectuée en laissant une circulation de courant électrique plus élevée qu'au moment o l'humidité est mesurée. A travers l'opération de chauffage, la chaleur est produite et la moisissure dans le détecteur d'humidité à céramiques de
bois peut être évaporée en une courte période de temps.
Apres l'opération de chauffage, laisser la circulation de courant électrique faible amène la mesure ordinaire dans le but de détection d'humidité. Ainsi, le détecteur d'humidité du type à résistance électrique utilisant les céramiques de bois ne devient pas moisi, au contraire d'autres détecteurs d'humidité dans lesquels, par exemple, des polymères, des celluloses, des céramiques, des poils ou crins et analogues sont utilisés. De plus, un détecteur d'humidité du type à résistance électrique de l'invention est un détecteur dans lequel des électrodes sont formées aux deux extrémités et au centre d'un substrat de céramique de bois; un revêtement de film en un matériau non hygroscopique est formé sur la surface entre l'électrode à une extrémité et l'électrode commune au centre; une portion sans film entre l'électrode à l'autre extrémité et l'électrode commune au centre fonctionne comme un capteur d'humidité; et une portion ayant le revêtement de film fonctionne en un capteur de température pour une correction de température. De plus, dans le détecteur d'humidité du type à résistance électrique ci-dessus ayant la constitution ci-dessus selon la présente invention, un substrat de céramique de bois peut être formé en une forme conformée en ligne, ou un substrat de céramique de bois peut être formé en une forme en U. Dans le cas o un substrat de céramique de bois est utilisé de cette manière, un procédé de fabrication peut
être simplifié et une structure peut être miniaturisée.
De plus, un détecteur d'humidité du type à résistance électrique selon la présente invention est un détecteur dans lequel deux plaques minces ou un revêtement de films minces de céramique de bois sont formés sur un substrat isolant; un film en un matériau non hydroscopique est formé sur une surface de celui-ci en un détecteur de température pour une correction de température; un film n'est pas formé sur l'autre surface de celui-ci et la surface sans film fonctionne en un détecteur d'humidité; et une valeur de résistance mesurée par le capteur d'humidité est corrigée sur la base d'une valeur de résistance mesurée par le capteur de température pour obtenir une tension de sortie en
proportion à une humidité relative.
Pour plus de compréhension, la présente invention sera décrite plus en détail selon des modes de réalisaton représentés aux dessins. Ici, la céramique de bois qui peut être utilisée dans la présente invention signifie un matériau de carbone poreux qui est obtenu en frittant et carbonisant un matériau composite d'un matériau ligneux (bois, papier ou analogue) et une résine thermodurcissable à une température élevée. Les céramiques de bois sont également constituées de matériau bruts tels que des déchets de bois et des papiers de rebut (vieux papiers de récupération) et ainsi elles sont des écomatériaux qui sont recyclables. On sait que les matériaux de carbone sont bons conducteurs d'électricité et leur résistivité électrique dépend de la température. La résistance électrique des céramiques de bois dépend également de la température et les figures 2 et 3 représentent les valeurs mesurées concernant les
caractéristiques ci-dessus.
La figure 1 représente les valeurs mesurées de caractéristiques humidité-résistance relatives en réponse au changement d'humidité sous la condition o un courant continu de 5 mA circule alors qu'une température atmosphérique est conservée à 26 C. La céramique de bois qui a été ici utilisée, a été préparée en utilisant un panneau de fibres ou un carton dur de densité moyenne comme type de matériau ligneux, imprégnant par ultrasons le panneau de fibres d'une résine phénolique en tant que résine thermodurcissable et frittant ensuite le matériau subséquent à 750 C. Dans les céramiques en général, une résistance électrique change exponentiellement avec l'humidité relative (% HR) et a une non linérité courbée. Cependant, comme cela est apparent à partir des résultats de la mesure, les céramiques de bois ont des caractéristiques linéaires à l'humidité relative (% HR) et on peut reconnaître qu'une mesure extrêmement précise est possible dans une large gamme de l'humidité. Puisque les céramiques usuelles sont des isolants, des valeurs d'impédance deviennent particulièrement élevées à faible humidité, de sorte que la mesure est significativement difficile. La figure 2 représente les caractéristiques humidité- résistance relatives d'un autre échantillon de céramique de bois fritté à 650 C et mesurées à un courant continu constant de i mA, en changeant les températures atmosphériques comme paramètres à 20 C, C, 40 C et 50 C. Il est à noter que la résistance électrique de la céramique usuelle a des caractéristiques non linéaires à l'humidité relative, tandis que la résistance électrique des céramiques de bois a des caractéristiques linéaires de façon excellente à l'humidité relative. On peut reconnaître à partir de ce fait qu'en utilisant des céramiques de bois la mesure extrêmement précise est possible dans une
large gamme d'humidités.
La figure 3 représente des caractéristiques température- résistance mesurées en conformité avec le changement de la température ( C) à un courant continu constant de 1 mA, pendant que les humidités relatives (% HR) sont maintenues à 5 % HR, 26 % HR et 53 % HR, respectivement. La céramique de bois qui a ici été utilisée, a été préparée en utilisant un panneau de fibres de densité moyenne comme type de matériau ligneux, imprégnant par ultrasons le panneau de fibres d'une résine phénolique en tant que résine thermodurcissable et frittant ensuite le matériau subséquent à 650 C. Comme cela est apparent des résultats mesurés, au contraire des céramiques usuelles, les céramiques de bois ont des caractéristiques linéaires par rapport à la température et on peut reconnaître qu'une mesure de température extrêmement précise est possible dans une large gamme de températures. Lorsque les céramiques usuelles sont utilisées pour la mesure de température, une valeur d'impédance devient en particulier élevée, de sorte que la mesure à de faibles températures devient significativement difficile. Comme décrit ci-dessus, dans la présente invention, les caractéristiques linéaires des céramiques de bois par rapport à la fois à l'humidité et à la température sont utilisées et le capteur d'humidité et le capteur de température pour la correction de température sont réalisés en un matériau, c'est-à-dire
de la céramique de bois.
En conséquence, puisque les mêmes matériaux de céramiques de bois ayant les caractéristiques identiques sont utilisés en tant que capteur d'humidité et capteur
de température, les coefficients de température de ceux-
ci sont les mêmes. De ce fait, lorsque l'humidité est lue, la correction de température peut être accomplie
très simplement et avec une précision élevée.
Dans la mesure électronique d'humidité, presque tous les éléments sensibles à l'humidité ont des dépendances à la température, et de ce fait, afin de constater l'humidité précise, il est nécessaire que la température soit mesurée en même temps et une contribution de température doit alors être soustraite de celle-ci. Habituellement, afin d'effectuer la correction de température, une thermistance, un élément de mesure de température au platine ou analogue est
généralement utilisé pour la mesure des températures.
Cependant, ils sont différents en matériau du capteur d'humidité et dans leur cas, les coefficients de température sont largement différents les uns des autres, et de ce fait un circuit de traitement de sortie du capteur d'humidité et un circuit de traitement de sortie du capteur de température sont spécifiques et complexes. La présente invention prend l'avantage du fait que les céramiques de bois ont de bonnes caractéristiques linéaires par rapport à la fois à l'humidité et à la température, de sorte que lorsque l'un des deux a une structure insensible à l'humidité, il peut être facilement utilisé comme capteur de température pour la correction de température. Naturellement, puisque l'autre est sensible à la fois à la température et à l'humidité, lorsque la sortie d'une "contribution de température + contribution d'humidité" dans le capteur d'humidité est soustraite par l'utilisation de la sortie du capteur de température, la contribution à l'humidité seule est obtenue, de la sorte l'humidité relative peut être facilement trouvée. C'est-à-dire, une caractéristique de la présente invention est que, en utilisant le matériau identique, c'est-à-dire de la céramique de bois pour la correction de température, le circuit de traitement devient très simple et facile, en étant de plus extrêmement précis. De plus, dans la présente invention, puisqu'en utilisant le fait que les céramiques de bois elles-mêmes ont une résistance modérée, un courant peut être passé à travers elles, de la sorte que les céramiques de bois peuvent posséder une fonction en tant que moyen de chauffage. Selon la présente invention, la mesure de l'humidité peut être temporairement arrêtée pour vaporiser la moisissure dans les céramiques de bois dans une courte période de temps par cette fonction du moyen de chauffage, de la sorte le
détecteur peut être protégé des moisissures.
Un détecteur d'humidité Si du premier mode de réalisation qui utilise les céramiques de bois des
caractéristiques ci-dessus mentionnées sera expliqué.
Tout d'abord, pour expliquer le premier mode de réalisation qui est représenté aux figures 4 et 5, la référence 1 est un substrat de céramique de bois sur lequel sont formées des électrodes de mesure 2 et 3 aux deux extrémités du substrat de céramique de bois susmentionné 1 et une électrode commune 4 est formée dans la partie centrale. De plus, la région qui occupe une moitié du substrat de céramique de bois 1 entre
l'électrode de mesure 2 et l'électrode commune 4 ci-
dessus mentionnée est entièrement rendue hermétique par un revêtement de film 5 d'un matériau qui ne possède pas de propriété hygroscopique. En tant que matériau sans propriété hygroscopique, par exemple, une résine époxy, une résine du type polyester non saturée, une résine du type acrylique, une résine ABS, un caoutchouc de silicone, un adhésif du type verre et analogue peut être utilisé. A chacune des électrodes ci-dessus mentionnées,
un fil conducteur est fourni. Dans la configuration ci-
dessus mentionnée, la région entre l'électrode de mesure 2 et l'électrode commune 4 sur laquelle est formé le revêtement de film 5, n'est pas affectée par l'humidité, donne ou fournit un capteur de température 6 pour la correction de température et la région entre l'électrode de mesure 3 et l'électrode commune 4, sur laquelle le revêtement 5 n'est pas formé, est établie en tant que
capteur d'humidité 7.
De plus, pour expliquer le détecteur d'humidité S2 du second mode de réalisation qui est représenté aux figures 6 et 7, le nombre 11 est un substrat de céramique de bois formé en configuration en U dans un plan, qui est formé d'électrodes de mesure 12 et 13 aux deux extrémités du substrat de céramique de bois 11 et est formé d'une électrode commune 14 dans la région centrale. Ensuite, la région entre l'électrode de mesure 12 ci-dessus mentionnée d'un côté du substrat de céramique de bois 11 et l'électrode commune 14, d'une manière similaire au premier mode de réalisation, est rendue hermétique entièrement par un revêtement 15 d'un matériau qui n'a pas de propriété hygroscopique, est établie en tant que capteur de température 16 et la région entre l'électrode de mesure 13 de l'autre côté sur lequel le revêtement 15 n'est pas formé et l'électrode commune 14, est établie en tant que capteur d'humidité 17. Un fil conducteur est fourni à chacune
des électrodes ci-dessus mentionnées.
Les figures 8 et 9 représentent un détecteur d'humidité S3 du troisième mode de réalisation de la présente invention. Le nombre 21 est un film mince de céramique de bois qui a été déposé par un procédé d'évaporation sous vide, un procédé de pulvérisation ou un procédé de couchage ou de revêtement comme une impression sur un substrat isolant 28 (de la céramique, un polymère, une cellulose, du verre ou analogue). Ici le film mince de céramique de bois basé sur le procédé d'évaporation sous vide peut être formé par les procédés conventionnels de pulvérisation cathodique haute fréquence, de plaquage ionique, de dépôt à faisceau d'ions, d'évaporation thermique, et analogue. De plus, ce film peut être formé également en pulvérisant ou revêtant de la poudre de céramique de bois dissoute dans
un solvant organique, suivi d'un séchage.
Des électrodes de mesure 22 et 23 sont formées aux deux extrémités du film mince de céramique de bois 21 et une électrode commune 24 est formée également. La région entre l'électrode de mesure 22 au côté du film mince de céramique de bois 21 et l'électrode commune 24 est rendue hermétique entièrement par un film mince non hygroscopique 25. Un fil conducteur est fourni à chacune des électrodes. Dans la configuration ci-dessus mentionnée, le côté sur lequel est le film mince non hygroscopique 25 est établi en tant que capteur de température 26 qui conduit la correction de température sans être affecté par l'humidité et la région entre l'électrode de mesure 23 sans le revêtement de film 25 et l'électrode commune 24 est établie en tant que capteur d'humidité 27. Comme pour le film mince de céramique de bois 21 ci-dessus mentionné, en utilisant un substrat isolant 28 en plastique, en verre, en céramique et analogue (isolants), une plaque mince découpée à partir d'un corps de céramique de bois peut
également être utilisée.
Dans n'importe lequel des modes de réalisation précités, les capteurs de température 6, 16 et 26 sont revêtus hermétiquement de revêtements 5, 15 et 25 qui arrêtent l'humidité. En conséquence, puisqu'il n'y a aucun effet dû à l'humidité, il est possible d'obtenir une humidité relative en mesurant les changements en résistance électrique en utilisant les capteurs de températures 6, 7 et 26 et en mesurant les valeurs de résistance électrique des capteurs d'humidité 7, 17 et
27, de sorte qu'une humidité précise peut être connue.
De plus, bien que le capteur d'humidité et le capteur de température pour une correction de température du détecteur d'humidité peuvent être séparés et formés chacun individuellement, comme dans le troisième mode de réalisation, le procédé de fabrication peut être simplifié en établissant une moitié d'un substrat de céramique de bois unique comme capteur d'humidité et réalisant l'autre moitié comme capteur de température pour une correction de température comme dans les
premier et second modes de réalisation.
Un exemple d'un schéma de circuit du détecteur d'humidité ci-dessus mentionné sera expliqué en référence à la figure 10. La figure 10 est un exemple typique d'un circuit analogique et fournit une tension de sortie qui est proportionnelle à l'humidité relative (%HR). Les sorties du capteur de température 6 et du capteur d'humidité 7 dans un circuit de commande de détecteur 20 sont fournies dans des amplificateurs opérationnels 31 et 32 dans un circuit tampon 30. Après que la correction de température a été effectuée dans un circuit amplificateur différentiel 40, elle est produite en un signal d'humidité relative dans un circuit de
sortie 50 qui a été amplifié différentiellement.
Plus spécifiquement, dans le circuit de commande de détecteur 20, le nombre 29 est une source de courant constante. Puisque le capteur de température et le capteur d'humidité 7 sont reliés électriquement en série, en appliquant un courant constant IS de quelques milliampères en utilisant la source de courant constant 29, une différence de potentiel de ISXR1=E1 est produite au capteur d'humidité 7 et une différence de potentiel de ISXR2=E2 est produite au capteur de température 6. De
ce fait, en amplifiant différentiellement, ISXR2- ISXR1=ISXRH=E2-E1 est obtenu; ce E2-E1 résulte dans la sortie qui est
proportionnelle à l'humidité. Afin de réaliser E2-E1 avec un circuit d'alimentation unique le plus simple, un circuit qui devient V2-2V1 doit être utilisé. Le calcul de (V2-2V1) est exécuté par le circuit amplificateur différentiel 40, ultérieurement décrit, qui accomplit la soustraction. Ici, RT dans le circuit de commande de détecteur 20, est la partie de contribution de température due au changement en résistance, RH est la partie de contribution due à l'humidité du changement en résistance et l'une ou l'autre des deux est de caractéristiques de résistance négative. Le circuit tampon 30 est un circuit de conversion d'impédance de degré d'amplification de 1, basé sur les amplificateurs opérationnels typiques 31 et 32. Le but de prévoir le circuit tampon 30 est d'éviter l'abaissement de précision du circuit amplificateur différentiel 40 résultant de la différence en résistances de sources de signaux de Vl et V2. Le circuit amplificateur différentiel 40 est un circuit de soustraction de type à entrées différentielles basé sur un amplificateur opérationnel typique 41. Dans ce circuit, puisque la résistance de contre-réaction du côté entrée inversée est 2R, V0=V2-2V1 est obtenue et une tension de sortie proportionnelle à l'humidité relative est obtenue. Ici, par exemple, dans le cas de l'humidité étant de 0 %HR puisqu'à la fois R2 et R1 sont seulement des parties de contribution à la température,
R2=R1 est auto-évident. Dans ce cas, E2=E1, c'est-à-
dire, V2-2V1=0, de sorte que la sortie VO=0 et correspond à l'humidité de O %HR. Dans le cas de l'humidité étant de 100 %HR, Rl=min (puisque la céramique de bois a les caractéristiques de résistance négative), c'est-à-dire, El=min, V2-2Vlmin=V0max est obtenue. De ce fait, la sortie VO devient une sortie maximum, correspondant à l'humidité de 100 %HR. En conséquence de cela, la sortie d'une humidité arbitraire entre O à 100 %HR peut être les sorties dont chacune est proportionnelle à l'humidité. En appliquant cette sortie dans un circuit comparateur analogique, une sortie marche/arrêt o TOUT/RIEN correspondant à la valeur de seuil établie auparavant peut être obtenue, de sorte qu'un contrôle binaire de l'humidité peut être effectué par cette sortie. Egalement, l'humidité peut être lue
par un affichage analogique et un affichage numérique.
De plus, en numérisant la valeur de cette sortie au moyen du convertisseur A/N, il est également possible de l'appliquer pour un contrôle par ordinateur et ainsi de suite. De plus, il est possible d'omettre le circuit tampon 30 de façon appropriée, selon les valeurs de Rl et R2. Egalement, lorsque le détecteur est commandé par impulsion, plutôt que par courant continu, en considération d'économiser la batterie, en prévoyant un circuit de redressement entre le circuit tampon 30 et le
circuit amplificateur différentiel 40, le circuit ci-
dessus mentionné peut être utilisé tel quel.
La figure 11 représente un exemple d'un circuit
numérique du détecteur d'humidité ci-dessus mentionné.
Puisque des circuits intégrés deviennent disponibles à des prix très bas ces dernières années, le circuit analogique de la figure 10 peut être remplacé pour détecter l'humidité en utilisant également le circuit numérique de la figure 11. La différence de potentiel E1 que les capteurs d'humidité ci-dessus mentionnés 7, 17 et 27 produisent et la différence de potentiel E2 que les capteurs de température 6, 16, et 26 produisent, sont respectivement converties en numérique par un convertisseur A/N, entrées dans une table de ROM o un micro-ordinateur sur une carte, et analogue. Après avoir été comparées aux données mémorisées à l'avance et corrigées comme correction de température, les différences de potentiel produisent la sortie de
l'humidité relative.
Selon le détecteur d'humidité de la présente invention, des céramiques de bois ayant seulement des caractéristiques linéaires à l'humidité sont utilisées et une structure insensible à l'humidité obtenue en rendant hermétique la surface de celle-ci est utilisée comme capteur de température pour une correction de température. Il est à noter que les céramiques de bois ayant les coefficients de température identiques sont utilisées pour la correction de température. En conséquence, le détecteur d'humidité à céramique de bois permet de mesurer une humidité à une précision élevée et une fiabilité élevée dans une gamme étendue. De plus, selon la présente invention, le détecteur d'humidité à céramique de bois est de faible coût, de petites dimensions et excellent à la fois en fiabilité et production en série. De plus, en ayant la correction de température accomplie avec des céramiques de bois de matière identique, les coefficients de température de celles-ci sont effectués pour être identiques, simplifiant sensiblement de la sorte le circuit avec une précision élevée. De plus, puisque la présente invention est du type à résistance électrique qui utilise de la
céramique de bois ayant une résistance modérée (c'est-à-
dire, elle n'est pas un isolant), du courant peut être passé à travers le corps lui-même, permettant de la sorte la possibilité d'un nettoyage thermique. En conséquence, il ne deviendra pas moisi au contraire des autres éléments détecteurs d'humidité, tels que les
polymères, celluloses, céramiques et poils.
Claims (5)
1. Détecteur d'humidité du type à résistance électrique (Sl, S2, S3), caractérisé en ce qu'il comprend un capteur d'humidité (7; 17; 27) dans lequel des électrodes (3, 4; 13, 14; 23, 24) sont formées sur un substrat de céramique de bois (1; 11, 21) et un capteur de température (6; 16; 26) pour une correction de température dans lequel des électrodes (2, 12, 22) sont formées sur un autre substrat de céramique de bois ayant des caractéristiques identiques au capteur d'humidité à céramique de bois (7; 17; 27) et un revêtement de film (5; 15; 25) en un matériau non hygroscopique est formé sur la surface du substrat; une valeur de résistance mesurée par le capteur d'humidité (7; 17; 27) étant corrigée sur la base d'une valeur de résistance mesurée par le capteur de température (6; 16; 26) ayant le coefficient de température identique comme dans le capteur d'humidité à base de céramique de bois pour obtenir une tension de sortie en proportion à
une humidité relative.
2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des électrodes (2, 3, 4) sont formées aux deux extrémités et au centre d'un substrat de céramique de bois (1); un revêtement de film (5) en un matériau non hygroscopique est formé sur la surface entre l'électrode (2) à une extrémité et l'électrode (4) au centre; une portion sans film entre l'électrode (3) à l'autre extrémité et l'électrode (4) au centre fonctionne comme capteur d'humidité (7); et une portion ayant le revêtement de film (5) fonctionne comme capteur
de température (6) pour une correction de température.
3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le substrat de céramique de bois
(1) est formé en une configuration en ligne.
4. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le substrat de céramique de bois (11) est formé en une configuration en U.
5. Détecteur d'humidité du type à résistance électrique, caractérisé en ce que deux plaques minces ou films minces séparés (21) en céramique de bois sont formés sur un substrat isolant (28); un revêtement de film (25) en un matériau non hygroscopique est formé sur une surface de celui-ci comme capteur de température (26) pour une correction de température; un revêtement de film n'est pas formé sur l'autre surface de celui-ci et la céramique de bois sans revêtement fonctionne comme capteur d'humidité (27); et une valeur de résistance mesurée par le capteur d'humidité (27) est corrigée sur la base d'une valeur de résistance mesurée par le capteur de température (26) pour obtenir une tension de
sortie en proportion à une humidité relative.
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