JP2005315727A

JP2005315727A - Humidity detection device

Info

Publication number: JP2005315727A
Application number: JP2004133878A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Tauchi; 康夫田内; Shinichi Uratani; 伸一浦谷
Original assignee: Noritz Corp; Noritz Electronics Technology Corp
Current assignee: Noritz Corp; Noritz Electronics Technology Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a humidity detection device capable of adjusting automatically an output from a sensor circuit, when the output from the sensor circuit becomes excessive because of the characteristic of a humidity sensor or initial dispersion of the sensor circuit. <P>SOLUTION: This humidity detection device 11 comprises the humidity sensor 12, the sensor circuit 13, an amplifying circuit 14, a microcomputer 15 and an adjustment circuit 16. When an atmospheric humidity is changed, a resistance value R1 of the humidity sensor 12 is changed in company therewith, and an output voltage from the sensor circuit 13 is changed. The output voltage from the sensor circuit 13 is amplified by the amplifying circuit 14 and inputted into an A/D input port of the microcomputer 15. When an input voltage Vin from the amplifying circuit 14 exceeds a voltage level readable by the microcomputer 15, the microcomputer 15 adjusts a voltage Vout applied to the sensor circuit 13 through the adjustment circuit 16, and adjusts automatically so that the input voltage Vin into the microcomputer 15 becomes a voltage readable by the microcomputer 15. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、製造時における初期特性のばらつきを容易に調整することができる湿度検出装置に関する。特に、浴室やサウナ室などにおいて用いられる湿度検出装置に関する。 The present invention relates to a humidity detection device capable of easily adjusting variations in initial characteristics during manufacturing. In particular, the present invention relates to a humidity detection device used in a bathroom or a sauna room.

浴室内の暖房を行ったり、浴室に吊した衣類を乾燥させるための浴室暖房乾燥機においては、室内の（絶対）湿度を検出するための湿度検出装置が用いられている。 2. Description of the Related Art A humidity detector for detecting indoor (absolute) humidity is used in a bathroom heater / dryer for heating a bathroom or drying clothes hung in the bathroom.

図１は従来の湿度検出装置を示す回路図である。この湿度検出装置にあっては、湿度センサ１（サーミスタ）と補償素子２（サーミスタ）が直列に接続され、分圧用の抵抗３と抵抗４が直列に接続され、湿度センサ１及び補償素子２の直列に接続された枝と抵抗３、４の直列に接続された枝とが並列に接続されてブリッジ回路５が構成されている。このブリッジ回路５の一端に抵抗６を介して駆動電圧Ｖddが印加され、ブリッジ回路５の他端がグランドＧＮＤに接続されている。また、湿度センサ１と補償素子２の中点から出力端子（＋）７が取り出され、抵抗３、４の中点から出力端子（−）８が取り出されている。湿度センサ１と補償素子２とはほぼ同様な特性のサーミスタが用いられており、湿度センサ１は検知しようとする湿気に触れるように設けられており、補償素子２は湿気（外気）から遮断されている。また、抵抗３の抵抗値Ｒ３、抵抗４の抵抗値Ｒ４は例えば、Ｒ３＝Ｒ４＝１０ｋΩであり、抵抗６の抵抗値Ｒｓは、Ｒｓ＝２４０Ωである。また、ブリッジ回路５からの出力電圧Ｖ（＋）、Ｖ（−）は、増幅回路９によって増幅された後、マイコン（マイクロコンピュータ）１０のＡ／Ｄ入力ポートに入力される。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a conventional humidity detecting device. In this humidity detection device, a humidity sensor 1 (thermistor) and a compensation element 2 (thermistor) are connected in series, a voltage dividing resistor 3 and a resistor 4 are connected in series, and the humidity sensor 1 and the compensation element 2 are connected. The bridge circuit 5 is configured by connecting the branches connected in series and the branches connected in series of the resistors 3 and 4 in parallel. A drive voltage Vdd is applied to one end of the bridge circuit 5 via a resistor 6, and the other end of the bridge circuit 5 is connected to the ground GND. Further, the output terminal (+) 7 is taken out from the middle point of the humidity sensor 1 and the compensation element 2, and the output terminal (−) 8 is taken out from the middle point of the resistors 3 and 4. A thermistor having substantially the same characteristics is used for the humidity sensor 1 and the compensation element 2. The humidity sensor 1 is provided so as to be in contact with moisture to be detected, and the compensation element 2 is shielded from moisture (outside air). ing. The resistance value R3 of the resistor 3 and the resistance value R4 of the resistor 4 are, for example, R3 = R4 = 10 kΩ, and the resistance value Rs of the resistor 6 is Rs = 240Ω. The output voltages V (+) and V (−) from the bridge circuit 5 are amplified by the amplifier circuit 9 and then input to the A / D input port of the microcomputer (microcomputer) 10.

この湿度検出装置において、湿度センサ１の抵抗値をＲ１、補償素子２の抵抗値をＲ２、抵抗３、４の抵抗値をＲ３、Ｒ４、抵抗６の抵抗値をＲｓとし、駆動電圧をＶddと表わせば、出力端子（＋）７と出力端子（−）８との間の電圧差Ｖ（＋）−Ｖ（−）は、次の数式（１）で表わされる。

In this humidity detection device, the resistance value of the humidity sensor 1 is R1, the resistance value of the compensation element 2 is R2, the resistance values of the resistors 3 and 4 are R3 and R4, the resistance value of the resistor 6 is Rs, and the drive voltage is Vdd. In other words, the voltage difference V (+) − V (−) between the output terminal (+) 7 and the output terminal (−) 8 is expressed by the following formula (1).

いま、湿度の変化を検知して湿度センサ１の抵抗値がＲ１からＲ１＋ΔＲ１に変化したとし、そのとき出力端子（＋）７と出力端子（−）８との電圧差がＶ(＋)−Ｖ(−)からＶ(＋)−Ｖ(−)＋Δ（Ｖ（＋）−Ｖ（−））に変化したとすると、Δ（Ｖ（＋）−Ｖ（−））は、次の数式（２）で表わされる。

Now, assume that a change in humidity is detected and the resistance value of the humidity sensor 1 is changed from R1 to R1 + ΔR1, and then the voltage difference between the output terminal (+) 7 and the output terminal (−) 8 is V (+) − V. Assuming a change from (−) to V (+) − V (−) + Δ (V (+) − V (−)), Δ (V (+) − V (−)) is expressed by the following formula (2): ).

説明を簡単にするため、ΔＲ１は基準湿度からの変化を表し、また、基準湿度のときにＶ（＋）−Ｖ（−）＝０となるように調整されているとすると、上記数式（２）は、次の数式（４）と書くことができる。
Ｖ（＋）−Ｖ（−）＝−Ａ×ΔＲ１ …数式（４）
よって、このブリッジ回路５から出力される電圧差Ｖ（＋）−Ｖ（−）を測定すれば、湿度センサ１の抵抗値の変化ΔＲ１を知ることができ、抵抗値の変化ΔＲ１から湿度を知ることができる。しかし、実際には、この電圧差は、１ｍＶ以下の微弱な信号であるので、増幅回路９によって増幅してマイコン１０に入力している。 In order to simplify the explanation, ΔR1 represents a change from the reference humidity, and when the reference humidity is adjusted so that V (+) − V (−) = 0, the above formula (2) ) Can be written as the following equation (4).
V (+) − V (−) = − A × ΔR1 Formula (4)
Therefore, by measuring the voltage difference V (+) − V (−) output from the bridge circuit 5, it is possible to know the change ΔR1 in the resistance value of the humidity sensor 1, and know the humidity from the change in resistance value ΔR1. be able to. However, in reality, this voltage difference is a weak signal of 1 mV or less, and is amplified by the amplifier circuit 9 and input to the microcomputer 10.

増幅回路９では、ブリッジ回路５から出力された電圧Ｖ（＋）とＶ（−）の差分電圧を増幅してマイコン１０のＡ／Ｄ入力ポートへ入力している。増幅回路９における増幅率をＢ、Ｃとすると、増幅回路９からの出力Ｖinは、
Ｖin＝Ｂ×Ｖ（＋）＋Ｃ×Ｖ（−） …数式（５）
で表される。数式（４）を数式（５）に代入すると、次の数式（６）が得られる。
Ｖin＝−Ｂ×（Ａ×ΔＲ１）＋（Ｂ＋Ｃ）Ｖ（−） …数式（６） In the amplifier circuit 9, the differential voltage between the voltages V (+) and V (−) output from the bridge circuit 5 is amplified and input to the A / D input port of the microcomputer 10. If the amplification factors in the amplifier circuit 9 are B and C, the output Vin from the amplifier circuit 9 is
Vin = B × V (+) + C × V (−) (5)
It is represented by Substituting Equation (4) into Equation (5) yields the following Equation (6).
Vin = −B × (A × ΔR1) + (B + C) V (−) Expression (6)

よって、製造工程において、湿気検出装置を既知の湿度において入力電圧Ｖinを計測し、その初期特性から数式（６）で表される直線の傾き−（Ａ×Ｂ）と基準湿度での入力電圧Ｖin＝（Ｂ＋Ｃ）Ｖ（−）とを演算してメモリに記憶させておけば、マイコン１０への入力電圧Ｖinから湿度センサ１の抵抗値の変化ΔＲ１、ひいては湿度を求めることができる。 Accordingly, in the manufacturing process, the humidity detection device measures the input voltage Vin at a known humidity, and the input voltage Vin at the reference humidity and the slope of the straight line − (A × B) represented by Expression (6) from the initial characteristics. = (B + C) V (−) is calculated and stored in the memory, the change ΔR1 in resistance value of the humidity sensor 1 and thus the humidity can be obtained from the input voltage Vin to the microcomputer 10.

しかしながら、湿度検出装置における要求性能は、ブリッジ回路５からの出力電圧｜Ａ×ΔＲ１｜の最大値が１ｍＶ、分解能の最小値が０.０３ｍＶというものである。一方、マイコン１０が検出できる電圧は最大で４６５ｍＶ、分解能が約１４ｍＶである。よって、増幅回路９の増幅率Ｂ、Ｃの倍率は絶対値で通常１００以上に設定されており、特に４６５くらいが望ましい。 However, the required performance of the humidity detection device is that the maximum value of the output voltage | A × ΔR1 | from the bridge circuit 5 is 1 mV, and the minimum value of resolution is 0.03 mV. On the other hand, the maximum voltage that can be detected by the microcomputer 10 is 465 mV, and the resolution is about 14 mV. Therefore, the magnifications of the amplification factors B and C of the amplifier circuit 9 are normally set to 100 or more in absolute value, and particularly about 465 is desirable.

ところが、ブリッジ回路５の出力端子（−）８の電圧Ｖ（−）は、出力端子（＋）７と出力端子（−）８の間の電圧差−Ａ×ΔＲ１に比べて大きいため、湿度センサ１の特性やブリッジ回路５の回路定数等の初期ばらつきによって、電圧Ｖ（−）は−６５ｍＶ〜＋６５ｍＶの範囲でばらつくことが多い。よって、増幅回路９の増幅率Ｂ、Ｃの倍率（絶対値）が１００〜４６５くらいあると、増幅回路９の出力は６.５〜６０Ｖ程度になる。よって、湿度センサ１やブリッジ回路５の初期ばらつきによって増幅回路９の出力が過大となり過飽和する恐れがある。 However, since the voltage V (−) at the output terminal (−) 8 of the bridge circuit 5 is larger than the voltage difference −A × ΔR1 between the output terminal (+) 7 and the output terminal (−) 8, the humidity sensor In many cases, the voltage V (−) varies in the range of −65 mV to +65 mV due to initial variations such as the characteristics of 1 and the circuit constants of the bridge circuit 5. Therefore, if the amplification factors B and C have a magnification (absolute value) of about 100 to 465, the output of the amplification circuit 9 is about 6.5 to 60V. Therefore, the output of the amplifier circuit 9 may become excessive due to initial variations of the humidity sensor 1 and the bridge circuit 5 and may be oversaturated.

また、一般に用いられているマイコン１０では、約５Ｖ以上の信号は読み取ることができないので、湿度センサ１の特性やブリッジ回路５の定数のばらつきによってマイコン１０への入力電圧が５Ｖを超えると、マイコン１０で入力電圧Ｖinを計測することができない。 In addition, since the generally used microcomputer 10 cannot read a signal of about 5V or more, if the input voltage to the microcomputer 10 exceeds 5V due to variations in the characteristics of the humidity sensor 1 or the constants of the bridge circuit 5, the microcomputer 10 10, the input voltage Vin cannot be measured.

よって、湿度センサ１やブリッジ回路５のばらつきが大きくて増幅回路９の出力が過大となり過飽和する場合や、Ａ／Ｄ入力ポートへの入力電圧Ｖinが５Ｖを超える場合には、入力電圧Ｖinを計測することができず、その湿度検出装置の湿度検出値を較正することができなかった。従って、このような場合には、ブリッジ回路５の各抵抗を試行錯誤的に取り換えて入力電圧Ｖinが５Ｖ以内に納まるように調整するしかなく、調整作業に時間と手間が掛かっていた。 Therefore, when the humidity sensor 1 and the bridge circuit 5 have a large variation and the output of the amplifier circuit 9 becomes excessively saturated, or when the input voltage Vin to the A / D input port exceeds 5 V, the input voltage Vin is measured. The humidity detection value of the humidity detection device could not be calibrated. Therefore, in such a case, the resistance of the bridge circuit 5 must be changed by trial and error so that the input voltage Vin is within 5V, and the adjustment work takes time and effort.

本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、湿度センサの特性やセンサ回路の初期ばらつきにより湿度演算手段への入力電圧が過大になっている場合には、センサ回路の出力を自己調整することができる湿度検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and the object of the present invention is that the input voltage to the humidity calculation means becomes excessive due to the characteristics of the humidity sensor and the initial variation of the sensor circuit. If it is, it is an object of the present invention to provide a humidity detecting device capable of self-adjusting the output of the sensor circuit.

本発明の湿度検出装置は、周囲の湿度を検知して検知信号を出力する湿度検知部と、前記湿度検知部の検知信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段から出力された検知信号に基づいて湿度を演算する湿度演算手段とを備えた湿度検出装置において、前記湿度演算手段に入力される検知信号のレベルを検知し、湿度演算手段に入力される信号レベルが所定範囲内となるように前記湿度検知部に補正電圧を印加する調整手段を備えていることを特徴としている。 The humidity detection apparatus of the present invention is based on a humidity detection unit that detects ambient humidity and outputs a detection signal, an amplification unit that amplifies the detection signal of the humidity detection unit, and a detection signal output from the amplification unit. In a humidity detecting device comprising a humidity calculating means for calculating humidity, the level of the detection signal input to the humidity calculating means is detected so that the signal level input to the humidity calculating means is within a predetermined range. The humidity detector is provided with adjusting means for applying a correction voltage.

本発明の湿度検出装置にあっては、湿度検知部の初期ばらつきによって湿度演算手段に入力される検知信号が湿度演算手段で読み取ることができるレベルを超えてしまった場合には、湿度検知手段に補正電圧を印加して湿度演算手段に入力される検知信号のレベルが湿度検知手段で読み取り可能なレベルとなるように自動的に調整することができる。よって、湿度検出装置の製造工程における初期調整作業などを容易にすることができる。 In the humidity detection apparatus of the present invention, if the detection signal input to the humidity calculation means exceeds the level that can be read by the humidity calculation means due to the initial variation of the humidity detection unit, the humidity detection means It is possible to automatically adjust the correction signal so that the level of the detection signal input to the humidity calculation means becomes a level readable by the humidity detection means. Therefore, the initial adjustment work in the manufacturing process of the humidity detection device can be facilitated.

また、本発明の実施態様における前記調整手段は、前記湿度検知部に補正電圧を印加することにより、湿度検知部から出力される信号のうち、湿度検知部で検知されている湿度の変化に依存しない信号成分の大きさを調整するので、湿度検知部に補正電圧を印加しても湿度の検出精度に影響を及ぼしにくくなる。 Further, the adjusting means according to the embodiment of the present invention depends on a change in humidity detected by the humidity detecting unit among signals output from the humidity detecting unit by applying a correction voltage to the humidity detecting unit. Since the magnitude of the signal component that is not adjusted is adjusted, even if a correction voltage is applied to the humidity detector, the humidity detection accuracy is hardly affected.

図２は本発明に係る湿度検出装置の構成を示すブロック図である。この湿度検出装置１１は、湿度センサ１２、センサ回路１３、増幅回路１４、マイコン１５および調整回路１６からなり、湿度センサ１２及びセンサ回路１３によって湿度検知部が構成されている。湿度センサ１２はサーミスタからなり、湿度を検出しようとする雰囲気中に位置しており、雰囲気の湿度が変化するとそれに伴って抵抗値Ｒ１が変化する。センサ回路１３、増幅回路１４、マイコン１５及び調整回路１６は、浴室暖房乾燥機等のコントローラ上に搭載されている。センサ回路１３は、湿度センサ１２における抵抗値変化を電圧の変化に変換して出力する。増幅回路１４は、センサ回路１３から出力された電圧信号を増幅してマイコン１５のアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）入力ポートへ出力する。マイコン１５は、増幅回路１４からＡ／Ｄ入力ポートへ入力された電圧に基づいて湿度を演算する。調整回路１６は、湿度検出装置１１の初期ばらつき調整時に、マイコン１５への入力電圧がマイコン１５で読み取ることのできる電圧レベルとなるようにセンサ回路１３の出力を調整する。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the humidity detecting apparatus according to the present invention. The humidity detection device 11 includes a humidity sensor 12, a sensor circuit 13, an amplifier circuit 14, a microcomputer 15, and an adjustment circuit 16, and the humidity sensor 12 and the sensor circuit 13 constitute a humidity detection unit. The humidity sensor 12 is a thermistor and is located in an atmosphere in which humidity is to be detected. When the humidity of the atmosphere changes, the resistance value R1 changes accordingly. The sensor circuit 13, the amplifier circuit 14, the microcomputer 15 and the adjustment circuit 16 are mounted on a controller such as a bathroom heater / dryer. The sensor circuit 13 converts a resistance value change in the humidity sensor 12 into a voltage change and outputs the voltage change. The amplifier circuit 14 amplifies the voltage signal output from the sensor circuit 13 and outputs the amplified voltage signal to the analog / digital (A / D) input port of the microcomputer 15. The microcomputer 15 calculates the humidity based on the voltage input from the amplifier circuit 14 to the A / D input port. The adjustment circuit 16 adjusts the output of the sensor circuit 13 so that the input voltage to the microcomputer 15 becomes a voltage level that can be read by the microcomputer 15 when adjusting the initial variation of the humidity detecting device 11.

従って、湿度検出装置１１の湿度検出値の較正を行う場合には、センサ回路１２等の初期ばらつきによってマイコン１５のＡ／Ｄ入力ポートへの入力電圧がマイコン１５で読み取れる電圧、例えば５Ｖを超えているような場合には、調整回路１６によってマイコン１５のＡ／Ｄ入力ポートへの入力電圧がマイコン１５で読み取れる電圧となるように自動的に調整される。 Therefore, when the humidity detection value of the humidity detector 11 is calibrated, the input voltage to the A / D input port of the microcomputer 15 exceeds the voltage that can be read by the microcomputer 15 due to initial variations of the sensor circuit 12 and the like, for example, 5V. In such a case, the adjustment circuit 16 automatically adjusts the input voltage to the A / D input port of the microcomputer 15 so that the voltage can be read by the microcomputer 15.

図３は上記湿度検出装置１１の詳細回路図である。この湿度検出装置１１にあっては、湿度センサ１２と補償素子１７が直列に接続され、抵抗１８と抵抗１９が直列に接続され、湿度センサ１２及び補償素子１７の直列接続された枝と抵抗１８及び抵抗１９の直列接続された枝とが並列に接続され、ブリッジ回路２０が構成されている。このブリッジ回路２０の一端には、抵抗２１を解して電源電圧Ｖddが印加され、他端はグランドＧＮＤに接続されている。また、湿度センサ１２と補償素子１７との中点から出力電圧Ｖ（＋）が取り出され、抵抗１８と抵抗１９の中点から出力電圧Ｖ（−）が取り出されている。そして、補償素子１７、抵抗１８、１９及び抵抗２１によってセンサ回路１３が構成されている。湿度センサ１２と補償素子１７はほぼ同等な特性のサーミスタによって構成されており、湿度センサ１２は湿度を検出しようとする雰囲気に接するように配置され、補償素子１７は湿気から遮断するように配置されている。 FIG. 3 is a detailed circuit diagram of the humidity detector 11. In this humidity detection device 11, the humidity sensor 12 and the compensation element 17 are connected in series, the resistor 18 and the resistor 19 are connected in series, and the branch of the humidity sensor 12 and the compensation element 17 connected in series and the resistor 18. And the branch connected in series of the resistor 19 is connected in parallel, and the bridge circuit 20 is comprised. A power supply voltage Vdd is applied to one end of the bridge circuit 20 through the resistor 21, and the other end is connected to the ground GND. The output voltage V (+) is taken out from the midpoint between the humidity sensor 12 and the compensation element 17, and the output voltage V (−) is taken out from the midpoint between the resistors 18 and 19. A sensor circuit 13 is configured by the compensation element 17, the resistors 18 and 19, and the resistor 21. The humidity sensor 12 and the compensation element 17 are composed of thermistors having substantially the same characteristics. The humidity sensor 12 is disposed so as to be in contact with the atmosphere in which humidity is to be detected, and the compensation element 17 is disposed so as to be shielded from moisture. ing.

いま、湿度センサ１２の抵抗値をＲ１、補償素子１７の抵抗値をＲ２とし、抵抗１８、１９、２１の抵抗値をそれぞれＲ３、Ｒ４、Ｒｓとすると、出力電圧Ｖ（＋）、Ｖ（−）は次の数式（７）、（８）で表わされる。

If the resistance value of the humidity sensor 12 is R1, the resistance value of the compensation element 17 is R2, and the resistance values of the

resistors

18, 19, and 21 are R3, R4, and Rs, respectively, the output voltages V (+), V (− ) Is expressed by the following mathematical formulas (7) and (8).

湿度の変化に伴って湿度センサ１２の抵抗値がΔＲ１だけ変化し、それによって出力電圧Ｖ（＋）、Ｖ（−）がそれぞれΔＶ（＋）、ΔＶ（−）だけ変化したとする。この出力電圧の変化ΔＶ（＋）、ΔＶ（−）は、次の数式（９）、（１１）のように表される。ここで用いられている定数Ａ１、Ａ２は、数式（１０）、（１２）で定義されるものであり、数式（３）のＡとは、Ａ＝Ａ１−Ａ２の関係がある。

It is assumed that the resistance value of the humidity sensor 12 changes by ΔR1 as the humidity changes, and the output voltages V (+) and V (−) change by ΔV (+) and ΔV (−), respectively. The changes ΔV (+) and ΔV (−) of the output voltage are expressed as the following formulas (9) and (11). The constants A1 and A2 used here are defined by Equations (10) and (12), and A in Equation (3) has a relationship of A = A1-A2.

抵抗値ΔＲ１は、基準湿度のときの抵抗値からの変化を表すものとし、基準湿度のときの出力電圧Ｖ（＋）、Ｖ（−）の値を、説明を簡単にするため、いずれもＶoとすると、
Ｖ（＋）＝ −Ａ１×ΔＲ１＋Ｖo …数式（１３）
Ｖ（−）＝ −Ａ２×ΔＲ１＋Ｖo …数式（１４）
と表される。あるいは、
Ｖ（＋）＝ −Ａ×ΔＲ１＋Ｖ（−） …数式（１５）
と表される。 The resistance value ΔR1 represents a change from the resistance value at the reference humidity, and the values of the output voltages V (+) and V (−) at the reference humidity are both Vo to simplify the explanation. Then,
V (+) = − A1 × ΔR1 + Vo Equation (13)
V (−) = − A2 × ΔR1 + Vo Equation (14)
It is expressed. Or
V (+) = − A × ΔR1 + V (−) (15)
It is expressed.

増幅回路１４はオペアンプ２４、２５、３１を用いた３つの負帰還増幅回路と抵抗によって構成されている。オペアンプ２４は、その出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗２６によって負帰還が掛けられており、非反転入力端子には出力電圧Ｖ（＋）が印加されている。オペアンプ２５は、その出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗２８によって負帰還が掛けられており、非反転入力端子には出力電圧Ｖ（−）が印加されている。また、オペアンプ２４の反転入力端子とオペアンプ２５の反転入力端子とは、抵抗２７によって結ばれている。オペアンプ３１は、その出力端子と反転入力端子との間に接続された抵抗３３によって負帰還が掛けられており、その反転入力端子にはオペアンプ２４の出力が抵抗２９を介して接続され、非反転入力端子にはオペアンプ２５の出力が抵抗３０を介して接続されると共に抵抗３２を介してグランドＧＮＤに接続されている。そして、オペアンプ３１の出力電圧Ｖinが増幅回路１４の出力電圧としてマイコン１５のＡ／Ｄ入力ポートに入力されている。 The amplifier circuit 14 includes three negative feedback amplifier circuits using operational amplifiers 24, 25, and 31, and resistors. The operational amplifier 24 is negatively fed back by a resistor 26 connected between the output terminal and the inverting input terminal, and the output voltage V (+) is applied to the non-inverting input terminal. The operational amplifier 25 is negatively fed back by a resistor 28 connected between the output terminal and the inverting input terminal, and the output voltage V (−) is applied to the non-inverting input terminal. The inverting input terminal of the operational amplifier 24 and the inverting input terminal of the operational amplifier 25 are connected by a resistor 27. The operational amplifier 31 is negatively fed back by a resistor 33 connected between the output terminal and the inverting input terminal. The output of the operational amplifier 24 is connected to the inverting input terminal via the resistor 29, and is non-inverted. The output of the operational amplifier 25 is connected to the input terminal via a resistor 30 and also connected to the ground GND via a resistor 32. The output voltage Vin of the operational amplifier 31 is input to the A / D input port of the microcomputer 15 as the output voltage of the amplifier circuit 14.

この増幅回路１４においては、オペアンプ２４の出力電圧をＶ１、オペアンプ２５の出力電圧をＶ２とすれば、Ｖ１、Ｖ２は計算により次の数式（１６）、数式（１７）となる。

ただし、Ｒ５は負帰還抵抗２６の抵抗値、Ｒ７は抵抗２７の抵抗値、Ｒ８は負帰還抵抗２８の抵抗値である。 In this amplifier circuit 14, if the output voltage of the operational amplifier 24 is V1, and the output voltage of the operational amplifier 25 is V2, V1 and V2 are calculated by the following equations (16) and (17).

However, R5 is the resistance value of the negative feedback resistor 26, R7 is the resistance value of the resistor 27, and R8 is the resistance value of the negative feedback resistor 28.

さらに、オペアンプ３１の出力電圧、すなわち増幅回路１４の出力電圧Ｖinを計算により求めると、次の数式（１８）となる。

Further, when the output voltage of the operational amplifier 31, that is, the output voltage Vin of the amplifier circuit 14 is obtained by calculation, the following equation (18) is obtained.

上記数式（１８）に数式（１５）を代入すると、
Ｖin＝−（Ｂ×Ａ）×ΔＲ１＋（Ｂ＋Ｃ）Ｖ（−） …数式（２０）
となる。ここで、Ｒ６は出力抵抗２９の抵抗値、Ｒ９は出力抵抗３０の抵抗値、Ｒ１０は負帰還抵抗３３の抵抗値、Ｒ１１は抵抗３２の抵抗値である。なお、抵抗２９の抵抗値Ｒ６と抵抗３０の抵抗値Ｒ９が等しく（Ｒ６＝Ｒ９）、かつ、抵抗３２の抵抗値Ｒ１１と抵抗３３の抵抗値Ｒ１０が等しい（Ｒ１０＝Ｒ１１）場合には、上記数式（１８）の出力電圧Ｖinは、Ｖ（＋）−Ｖ（−）の関数として表される。 Substituting equation (15) into equation (18) above,
Vin = − (B × A) × ΔR1 + (B + C) V (−) Expression (20)
It becomes. Here, R6 is the resistance value of the output resistor 29, R9 is the resistance value of the output resistor 30, R10 is the resistance value of the negative feedback resistor 33, and R11 is the resistance value of the resistor 32. When the resistance value R6 of the resistor 29 and the resistance value R9 of the resistor 30 are equal (R6 = R9), and the resistance value R11 of the resistor 32 and the resistance value R10 of the resistor 33 are equal (R10 = R11), The output voltage Vin of Expression (18) is expressed as a function of V (+) − V (−).

ここまでの説明では、調整回路１６を考慮していないので、従来例において説明したように、センサ回路１３の特性の初期ばらつきやセンサ回路１３の定数の初期ばらつきにより、数式（２０）の右辺第２項のばらつきが大きくなり、増幅回路１４の出力が振り切ったり、マイコン１５で読み取ることができる電圧のレベルを超えてしまったりして湿度検出装置の湿度検出値の較正が行えなくなり、湿度検出装置として使用できなくなることがある。 In the description so far, the adjustment circuit 16 is not taken into consideration. Therefore, as described in the conventional example, the first variation on the right side of the equation (20) is caused by the initial variation in the characteristics of the sensor circuit 13 and the initial variation in the constant of the sensor circuit 13. The variation of the two terms becomes large, the output of the amplifier circuit 14 is shaken off, or the voltage level that can be read by the microcomputer 15 is exceeded, and the humidity detection value of the humidity detection device cannot be calibrated. May become unusable.

そのため、本発明の湿度検出装置１１では、マイコン１５のＤ／Ａ出力ポートから制御電圧Ｖoutを出力し、調整回路１６を介してブリッジ回路２０の抵抗１８、１９の中点に電圧を印加している。調整回路１６は、図３に示すようにバッファ回路３５と抵抗３６によって構成されており、抵抗３６はオペアンプ３５の出力端子と抵抗１８、１９の中点との間に接続されている。従って、マイコン１５のＤ／Ａ出力ポートから電圧Ｖoutが出力されると、抵抗１８、１９の中点の電圧Ｖ（−）は、次の数式（２１）のようになる。

なお、Ｒ１２は抵抗３６の抵抗値である。数式（２１）の右辺第１項は、数式（８）の右辺と同じものである。 Therefore, in the humidity detection device 11 of the present invention, the control voltage Vout is output from the D / A output port of the microcomputer 15, and the voltage is applied to the middle points of the

resistors

18 and 19 of the bridge circuit 20 via the adjustment circuit 16. Yes. As shown in FIG. 3, the adjustment circuit 16 includes a buffer circuit 35 and a resistor 36, and the resistor 36 is connected between the output terminal of the operational amplifier 35 and the midpoint of the

resistors

18 and 19. Therefore, when the voltage Vout is output from the D / A output port of the microcomputer 15, the voltage V (−) at the middle point of the

resistors

18 and 19 is expressed by the following equation (21).

R12 is the resistance value of the resistor 36. The first term on the right side of Equation (21) is the same as the right side of Equation (8).

よって、この調整回路１６により印加される電圧を考慮すると、入力電圧Ｖinは、次の数式（２２）のように修正される。

Therefore, when the voltage applied by the adjustment circuit 16 is taken into consideration, the input voltage Vin is corrected as in the following formula (22).

マイコン１５は、入力電圧Ｖinが所定の範囲を超えている場合には、出力電圧Ｖoutを出力することにより、入力電圧Ｖinを読取り可能なレベルとなるように自己調整する。すなわち、数式（２１）から分かるように、出力電圧Ｖoutを調整することにより電圧Ｖ（−）を小さくすることができるので、数式（２２）で表される入力電圧Ｖinが大きすぎる場合には、出力電圧Ｖoutを調整することによって電圧Ｖ（−）を小さくし、入力電圧Ｖinをマイコン１５で読み取り可能なレベルに調整することができる。 When the input voltage Vin exceeds the predetermined range, the microcomputer 15 self-adjusts the input voltage Vin so that it can be read by outputting the output voltage Vout. That is, as can be seen from the equation (21), the voltage V (−) can be reduced by adjusting the output voltage Vout. Therefore, when the input voltage Vin represented by the equation (22) is too large, By adjusting the output voltage Vout, the voltage V (−) can be reduced and the input voltage Vin can be adjusted to a level readable by the microcomputer 15.

なお、マイコン１５のＡ／Ｄ入力ポートと電圧Ｖccの電源ラインとは、ダイオード３４によって接続されている。これは、Ａ／Ｄ入力ポートに過大な電圧が加わったり、サージ電流が流れたりしたときにマイコン１５を保護するためである。例えば、電源ラインの電圧Ｖccが５Ｖであるとすれば、Ａ／Ｄ入力ポートに５.３Ｖよりも大きな電圧が加わったときにダイオード３４が導通してＡ／Ｄ入力ポートの電圧が５.３Ｖ以上にならないように保護する。 The A / D input port of the microcomputer 15 and the power supply line of the voltage Vcc are connected by a diode 34. This is to protect the microcomputer 15 when an excessive voltage is applied to the A / D input port or a surge current flows. For example, if the voltage Vcc of the power supply line is 5V, the diode 34 becomes conductive when a voltage higher than 5.3V is applied to the A / D input port, and the voltage at the A / D input port becomes 5.3V. Protect against this.

図４はマイコン１５内の、入力電圧Ｖinを自己調整する機能を説明する機能ブロック図である。湿度演算部３７は、Ａ／Ｄ入力ポートに入力された入力電圧Ｖinに基づいて湿度を算出し、それを外部へ出力する機能を有する。入力レベル判定部３８は、Ａ／Ｄ入力ポートに入力された入力電圧Ｖinが適当な範囲内にあるか否かを判定する機能を有する。出力電圧調整部３９は、入力レベル判定部３８による判定結果に基づいてＤ／Ａ出力ポートからの出力電圧Ｖoutの大きさを調整する。 FIG. 4 is a functional block diagram for explaining the function of self-adjusting the input voltage Vin in the microcomputer 15. The humidity calculation unit 37 has a function of calculating humidity based on the input voltage Vin input to the A / D input port and outputting it to the outside. The input level determination unit 38 has a function of determining whether or not the input voltage Vin input to the A / D input port is within an appropriate range. The output voltage adjustment unit 39 adjusts the magnitude of the output voltage Vout from the D / A output port based on the determination result by the input level determination unit 38.

図５は上記マイコン１５の働きを説明するフローチャートである。湿度検出装置１１の製造工程においては、製造された湿度検出装置１１を既知の湿度雰囲気中に置き、湿度検出装置１１の湿度検出値がその雰囲気中の湿度と等しくなるように湿度検出値を較正（初期調整）する必要がある。この較正プロセスは、図５のように行われる。 FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the microcomputer 15. In the manufacturing process of the humidity detection device 11, the manufactured humidity detection device 11 is placed in a known humidity atmosphere, and the humidity detection value is calibrated so that the humidity detection value of the humidity detection device 11 is equal to the humidity in the atmosphere. (Initial adjustment) is required. This calibration process is performed as shown in FIG.

湿度検出装置１１を既知の湿度雰囲気中に置き、湿度検出値の初期調整作業を開始すると（ステップＳ１）、入力レベル判定部３８は入力電圧Ｖinを取得し（ステップＳ２）、入力電圧Ｖinが所定範囲内に納まっているか否か判定する。すなわち、入力電圧Ｖinを所定範囲の上限値及び下限値と比較する（ステップＳ３、Ｓ５）。ここで、上限値とはマイコン１５が読み取ることのできる電圧レベルよりも小さな値に設定されており、例えば２.５Ｖとなっている。また、下限値は、上限値よりも少し小さな電圧に設定されている。 When the humidity detection device 11 is placed in a known humidity atmosphere and the initial adjustment of the humidity detection value is started (step S1), the input level determination unit 38 acquires the input voltage Vin (step S2), and the input voltage Vin is predetermined. It is determined whether it is within the range. That is, the input voltage Vin is compared with an upper limit value and a lower limit value within a predetermined range (steps S3 and S5). Here, the upper limit value is set to a value smaller than the voltage level that can be read by the microcomputer 15 and is, for example, 2.5V. The lower limit value is set to a voltage slightly smaller than the upper limit value.

しかして、入力電圧Ｖinが上限値よりも大きいと判断されると、出力電圧調整部３９は、出力電圧Ｖoutをα（＞０）だけ下げる（ステップＳ３、Ｓ４）。出力電圧Ｖoutを小さくすると、数式（２２）から分かるように、入力電圧Ｖinは小さくなる。また、入力電圧Ｖinが下限値よりも小さいと判断されると、出力電圧調整部３９は、出力電圧Ｖoutをβ（＞０）だけ上げる（ステップＳ５、Ｓ６）。出力電圧Ｖoutを大きくすると、入力電圧Ｖinは大きくなる。 If it is determined that the input voltage Vin is larger than the upper limit value, the output voltage adjustment unit 39 decreases the output voltage Vout by α (> 0) (steps S3 and S4). When the output voltage Vout is decreased, the input voltage Vin is decreased as can be seen from the equation (22). If it is determined that the input voltage Vin is smaller than the lower limit value, the output voltage adjustment unit 39 increases the output voltage Vout by β (> 0) (steps S5 and S6). When the output voltage Vout is increased, the input voltage Vin is increased.

こうして入力電圧Ｖinが所定の範囲内（つまり、下限値と上限値の間）に納まってマイコン１５が読み取れる入力電圧レベルとなったら、出力電圧Ｖoutをその値に固定する（ステップＳ７）。 When the input voltage Vin falls within a predetermined range (that is, between the lower limit value and the upper limit value) and reaches an input voltage level that can be read by the microcomputer 15, the output voltage Vout is fixed to that value (step S7).

こうして、入力電圧Ｖinがマイコン１５で読み取り可能なレベルに調整されたら、湿度演算部３７によって湿度を演算し、その演算値が雰囲気の所定の湿度と等しくなるように較正し（ステップＳ８）、初期調整を完了する。 When the input voltage Vin is adjusted to a level that can be read by the microcomputer 15 in this way, the humidity is calculated by the humidity calculating unit 37, and the calculated value is calibrated to be equal to the predetermined humidity of the atmosphere (step S8). Complete the adjustment.

なお、本発明においては、入力信号Ｖinが上限値を超えている場合にだけ、Ｖoutを調整して入力信号レベルを下げるようにしてもよい。即ち、上記ステップＳ５、Ｓ６は省略しても差し支えない。 In the present invention, only when the input signal Vin exceeds the upper limit value, the input signal level may be lowered by adjusting Vout. That is, the steps S5 and S6 may be omitted.

本発明の湿度検出装置１１は、例えば浴室暖房乾燥装置などに組み込んで衣類の乾燥度合いや浴室の乾燥度合いを判断するために使用される。このような用途では、例えばある一定時間（例えば、換気装置の停止中）の初めと終わりでの湿度の変化を求めるのに使用される。従って、数式（２２）で表される入力電圧Ｖinの変化だけが問題となる。よって、湿度の検出精度はΔＲ１の係数の−Ｂ×Ａで決まり、出力電圧Ｖoutによって影響を受けない。従って、湿度検出時にその都度出力電圧Ｖoutを調整することもできる。 The humidity detection device 11 of the present invention is incorporated in, for example, a bathroom heating / drying device or the like, and is used to determine the drying degree of clothes or the drying degree of the bathroom. In such an application, it is used, for example, to determine the change in humidity at the beginning and end of a certain period of time (eg, when the ventilator is stopped). Therefore, only the change in the input voltage Vin expressed by the equation (22) becomes a problem. Therefore, the humidity detection accuracy is determined by the coefficient of ΔR1, −B × A, and is not affected by the output voltage Vout. Therefore, the output voltage Vout can be adjusted each time the humidity is detected.

また、湿度検出の精度が部品精度などにより予め確保されており、入力電圧のレベルのばらつきだけが問題となるような場合には、器具への組み込み前にセンサ回路等を１品毎に調整する必要が無くなる。さらには、コントローラ出荷段階での細かい調整を行う必要もなく、また、アフターサービス時にも湿度センサ及びセンサ回路と、コントローラとを個別に取り換えることも可能となり、アフターサービスにかかる費用も最小限にすることができる。 Also, if the accuracy of humidity detection is secured in advance by component accuracy, etc., and only the variation in the level of the input voltage becomes a problem, the sensor circuit and the like are adjusted for each product before being incorporated into the instrument. There is no need. Furthermore, it is not necessary to make fine adjustments at the time of controller shipment, and it is possible to replace the humidity sensor, sensor circuit, and controller separately during after-sales service, minimizing the cost of after-sales service. be able to.

従来の湿度検出装置を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the conventional humidity detection apparatus. 本発明の一実施例による湿度検出装置を示す回路ブロック図である。It is a circuit block diagram which shows the humidity detection apparatus by one Example of this invention. 同上の湿度検出装置の具体回路図である。It is a specific circuit diagram of a humidity detection apparatus same as the above. 同上の湿度検出装置内のマイコンの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the microcomputer in the humidity detection apparatus same as the above. 同上のマイコンにおける処理を表わしたフローチャートである。It is a flowchart showing the process in a microcomputer same as the above.

Explanation of symbols

１１湿度検出装置
１２湿度センサ
１３センサ回路
１４増幅回路
１５マイコン
１６調整回路
１７補償素子
２０ブリッジ回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Humidity detection apparatus 12 Humidity sensor 13 Sensor circuit 14 Amplifying circuit 15 Microcomputer 16 Adjustment circuit 17 Compensation element 20 Bridge circuit

Claims

A humidity detection unit that detects ambient humidity and outputs a detection signal, an amplification unit that amplifies the detection signal of the humidity detection unit, and a humidity calculation unit that calculates humidity based on the detection signal output from the amplification unit In a humidity detection device comprising
Adjusting means for detecting a level of a detection signal input to the humidity calculating means and applying a correction voltage to the humidity detecting section so that the signal level input to the humidity calculating means is within a predetermined range. Humidity detection device characterized by.

The adjustment means adjusts the magnitude of a signal component that does not depend on a change in humidity detected by the humidity detection unit among signals output from the humidity detection unit by applying a correction voltage to the humidity detection unit. The humidity detection device according to claim 1, wherein