JP2613358B2 - 湿度センサ - Google Patents
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/121—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid for determining moisture content, e.g. humidity, of the fluid
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、湿度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の電子機器、例えば複写機、プリン
タ等に用いられる湿度センサの内の一つに、湿度の変化
に対してインピ−ダンスが変化するインピ−ダンス変化
型の湿度センサ素子を利用したものが知られている。イ
ンピ−ダンス変化型の湿度センサ素子は、インピーダン
スが相対湿度に対して指数関数的に変化する性質をもっ
ているから、実際の使用に当っては、湿度センサ素子の
非直線性を補正し、湿度ー出力電圧特性を直線化しなけ
ればならない。直線化の手段としては、ログアンプを使
用するのが一般的であるが、最近、ログアンプを使用し
ない安価な直線化技術として、特開平３−１２３８４３
号公報、特開平３−１２５９５２号公報、実開平５−５
２７５１号公報に開示された技術が知られている。これ
らの先行技術文献においては、電圧制御可変インピ−ダ
ンス素子となるトランジスタのベ−ス電圧とエミッタ電
流との関係が指数関数特性となり、そのインピーダンス
が指数関数的に変化することに着目し、湿度センサ素子
の非直線性をトランジスタの上記特性により補正するよ
うにしたものである。
タ等に用いられる湿度センサの内の一つに、湿度の変化
に対してインピ−ダンスが変化するインピ−ダンス変化
型の湿度センサ素子を利用したものが知られている。イ
ンピ−ダンス変化型の湿度センサ素子は、インピーダン
スが相対湿度に対して指数関数的に変化する性質をもっ
ているから、実際の使用に当っては、湿度センサ素子の
非直線性を補正し、湿度ー出力電圧特性を直線化しなけ
ればならない。直線化の手段としては、ログアンプを使
用するのが一般的であるが、最近、ログアンプを使用し
ない安価な直線化技術として、特開平３−１２３８４３
号公報、特開平３−１２５９５２号公報、実開平５−５
２７５１号公報に開示された技術が知られている。これ
らの先行技術文献においては、電圧制御可変インピ−ダ
ンス素子となるトランジスタのベ−ス電圧とエミッタ電
流との関係が指数関数特性となり、そのインピーダンス
が指数関数的に変化することに着目し、湿度センサ素子
の非直線性をトランジスタの上記特性により補正するよ
うにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の湿度センサには、以下のような問題点がある。 （Ａ）トランジスタのインピーダンス制御は、積分回路
の積分出力を用いているので、積分出力が小さい領域、
即ち低湿度側でトランジスタのベース・エミッタ間電圧
が不足する。このため、トランジスタのインピーダンス
制御が不充分となり、相対湿度ー出力電圧特性の直線化
が不充分となる。 （Ｂ）トランジスタの非直線性の不足を補正するため
に、トランジスタのエミッタに直列にダイオードを接続
した場合は、ダイオードの順方向電圧も加わるので、更
にこの点が顕著になる。
た従来の湿度センサには、以下のような問題点がある。 （Ａ）トランジスタのインピーダンス制御は、積分回路
の積分出力を用いているので、積分出力が小さい領域、
即ち低湿度側でトランジスタのベース・エミッタ間電圧
が不足する。このため、トランジスタのインピーダンス
制御が不充分となり、相対湿度ー出力電圧特性の直線化
が不充分となる。 （Ｂ）トランジスタの非直線性の不足を補正するため
に、トランジスタのエミッタに直列にダイオードを接続
した場合は、ダイオードの順方向電圧も加わるので、更
にこの点が顕著になる。
【０００４】そこで、本発明の課題は、直線化された湿
度信号を出力し得る湿度センサを提供することである。
度信号を出力し得る湿度センサを提供することである。
【０００５】本発明のもう一つの課題は、低出力側にお
ける電圧制御可変インピ−ダンス素子の動作を確実にす
ると共に、バラツキの影響を防止し、高い直線性を持つ
湿度信号を出力し得る湿度センサを提供することであ
る。
ける電圧制御可変インピ−ダンス素子の動作を確実にす
ると共に、バラツキの影響を防止し、高い直線性を持つ
湿度信号を出力し得る湿度センサを提供することであ
る。
【０００６】本発明の更にもう一つの課題は、電圧制御
可変インピ−ダンス素子の非直線性の不足を補正し、低
出力側で高い直線性を持つ湿度信号を出力し得る湿度セ
ンサを提供することである。
可変インピ−ダンス素子の非直線性の不足を補正し、低
出力側で高い直線性を持つ湿度信号を出力し得る湿度セ
ンサを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明に係る湿度センサは、湿度センサ素子と、イ
ンピ−ダンス−周波数変換回路と、時定数制御微分回路
と、波形整形回路と、積分回路と、定電流回路とを含ん
でおり、前記湿度センサ素子は、インピ−ダンスが相対
湿度に対して指数関数的に変化するものであり、前記イ
ンピ−ダンス−周波数変換回路は、前記湿度センサ素子
のインピ−ダンスに対応した周波数のパルス信号を発生
させるものであり、前記時定数制御微分回路は、コンデ
ンサと、電圧制御可変インピ−ダンス素子とを含み、前
記コンデンサと前記電圧制御可変インピ−ダンス素子と
が直列に接続されており、前記電圧制御可変インピ−ダ
ンス素子は、主電極と制御電極とを有する三端子素子で
なり、インピ−ダンスが前記制御電極に印加される電圧
により指数関数的に変化し、前記主電極の両端から前記
パルス信号を微分した微分信号を出力するものであり、
前記波形整形回路は、前記微分信号が入力され、所定電
圧で前記微分信号を二値化したパルス信号列を出力する
ものであり、前記積分回路は、第１の積分回路と、第２
の積分回路とを含み、前記第１の積分回路が入力された
前記パルス信号列を積分し、積分して得られた電圧を前
記制御電圧として前記電圧制御可変インピ−ダンス素子
の前記制御電極に供給し、前記第２の積分回路が前記パ
ルス信号列を積分し、積分して得られた電圧を湿度信号
として出力するものであり、前記定電流回路は、前記制
御電極に定電流を供給するものである。
め、本発明に係る湿度センサは、湿度センサ素子と、イ
ンピ−ダンス−周波数変換回路と、時定数制御微分回路
と、波形整形回路と、積分回路と、定電流回路とを含ん
でおり、前記湿度センサ素子は、インピ−ダンスが相対
湿度に対して指数関数的に変化するものであり、前記イ
ンピ−ダンス−周波数変換回路は、前記湿度センサ素子
のインピ−ダンスに対応した周波数のパルス信号を発生
させるものであり、前記時定数制御微分回路は、コンデ
ンサと、電圧制御可変インピ−ダンス素子とを含み、前
記コンデンサと前記電圧制御可変インピ−ダンス素子と
が直列に接続されており、前記電圧制御可変インピ−ダ
ンス素子は、主電極と制御電極とを有する三端子素子で
なり、インピ−ダンスが前記制御電極に印加される電圧
により指数関数的に変化し、前記主電極の両端から前記
パルス信号を微分した微分信号を出力するものであり、
前記波形整形回路は、前記微分信号が入力され、所定電
圧で前記微分信号を二値化したパルス信号列を出力する
ものであり、前記積分回路は、第１の積分回路と、第２
の積分回路とを含み、前記第１の積分回路が入力された
前記パルス信号列を積分し、積分して得られた電圧を前
記制御電圧として前記電圧制御可変インピ−ダンス素子
の前記制御電極に供給し、前記第２の積分回路が前記パ
ルス信号列を積分し、積分して得られた電圧を湿度信号
として出力するものであり、前記定電流回路は、前記制
御電極に定電流を供給するものである。
【０００８】前記定電流回路は、好ましくは、前記パル
ス信号列を電源として動作する。
ス信号列を電源として動作する。
【０００９】更に別の好ましい例では、前記時定数制御
微分回路は、インピーダンスが印加電圧により変化する
非直線性インピーダンス素子を含み、前記非直線性イン
ピーダンス素子が前記コンデンサの接続される主電極と
は反対の主電極に接続され、直列接続された前記電圧制
御可変インピ−ダンス素子と電圧制御可変インピ−ダン
ス素子との両端から前記微分信号を出力する。
微分回路は、インピーダンスが印加電圧により変化する
非直線性インピーダンス素子を含み、前記非直線性イン
ピーダンス素子が前記コンデンサの接続される主電極と
は反対の主電極に接続され、直列接続された前記電圧制
御可変インピ−ダンス素子と電圧制御可変インピ−ダン
ス素子との両端から前記微分信号を出力する。
【００１０】更に別の好ましい例では、前記電圧制御可
変インピ−ダンス素子は、トランジスタでなり、前記非
直線性インピ−ダンス素子は、ダイオ−ドでなり、前記
ダイオ−ドのアノ−ドが前記トランジスタのエミッタ側
に接続され、前記コンデンサが前記トランジスタのコレ
クタ側に接続されており、前記制御電圧及び前記一定電
流は、前記トランジスタのベ−スに供給される。
変インピ−ダンス素子は、トランジスタでなり、前記非
直線性インピ−ダンス素子は、ダイオ−ドでなり、前記
ダイオ−ドのアノ−ドが前記トランジスタのエミッタ側
に接続され、前記コンデンサが前記トランジスタのコレ
クタ側に接続されており、前記制御電圧及び前記一定電
流は、前記トランジスタのベ−スに供給される。
【００１１】更に別の好ましい例では、前記時定数制御
微分回路は、インピ−ダンス調整回路を有し、前記イン
ピ−ダンス調整回路が前記非直線性インピ−ダンス素子
に並列に接続されている。
微分回路は、インピ−ダンス調整回路を有し、前記イン
ピ−ダンス調整回路が前記非直線性インピ−ダンス素子
に並列に接続されている。
【００１２】更に別の好ましい例では、前記インピ−ダ
ンス調整回路は、コンデンサを含んでいる。
ンス調整回路は、コンデンサを含んでいる。
【００１３】更に別の好ましい例では、前記インピ−ダ
ンス調整回路は、抵抗を含んでいる。
ンス調整回路は、抵抗を含んでいる。
【００１４】更に別の好ましい例では、前記インピ−ダ
ンス調整回路は、ダイオ−ドを含んでいる。
ンス調整回路は、ダイオ−ドを含んでいる。
【００１５】
【作用】湿度センサ素子は、インピ−ダンスが相対湿度
に対して指数関数的に変化し、インピ−ダンス−周波数
変換回路は、湿度センサ素子のインピ−ダンスに対応し
た周波数のパルス信号を発生させるから、インピ−ダン
ス−周波数変換回路から周波数が相対湿度に対して指数
関数的に変化するパルス信号が得られる。
に対して指数関数的に変化し、インピ−ダンス−周波数
変換回路は、湿度センサ素子のインピ−ダンスに対応し
た周波数のパルス信号を発生させるから、インピ−ダン
ス−周波数変換回路から周波数が相対湿度に対して指数
関数的に変化するパルス信号が得られる。
【００１６】時定数制御微分回路は、コンデンサと電圧
制御可変インピ−ダンス素子とが直列接続され、電圧制
御可変インピ−ダンス素子が主電極と制御電極とを有す
る三端子素子でなり、インピ−ダンスが制御電極に印加
される制御電圧により指数関数的に変化し、主電極の両
端からパルス信号を微分した微分信号を出力するから、
電圧制御可変インピ−ダンス素子のインピ−ダンス変化
に追従し、時定数が指数関数的に変化する微分信号が得
られる。
制御可変インピ−ダンス素子とが直列接続され、電圧制
御可変インピ−ダンス素子が主電極と制御電極とを有す
る三端子素子でなり、インピ−ダンスが制御電極に印加
される制御電圧により指数関数的に変化し、主電極の両
端からパルス信号を微分した微分信号を出力するから、
電圧制御可変インピ−ダンス素子のインピ−ダンス変化
に追従し、時定数が指数関数的に変化する微分信号が得
られる。
【００１７】波形整形回路は、時定数が指数関数的に変
化する微分信号が入力され、所定電圧で微分信号を二値
化したパルス信号列を出力するようになっているから、
波形整形回路からパルス信号のパルス幅を周波数に対し
て対数的に圧縮したパルス幅を有するパルス信号列が得
られる。
化する微分信号が入力され、所定電圧で微分信号を二値
化したパルス信号列を出力するようになっているから、
波形整形回路からパルス信号のパルス幅を周波数に対し
て対数的に圧縮したパルス幅を有するパルス信号列が得
られる。
【００１８】積分回路は、第１の積分回路が入力された
パルス信号列を積分し、積分して得られた電圧を制御電
圧として電圧制御可変インピ−ダンス素子の制御電極に
供給するようになっているから、パルス信号列のパルス
幅が広くなり制御電圧が上昇しようとすると、電圧制御
可変インピ−ダンス素子のインピ−ダンスを減少させ
る。このため、波形整形回路から得られるパルス信号列
のパルス幅が狭くなり、制御電圧の上昇が抑えられる。
逆にパルス信号列のパルス幅が狭くなり制御電圧が低下
しようとすると、電圧制御可変インピ−ダンス素子のイ
ンピ−ダンスを増加させる。このため、波形整形回路か
ら得られるパルス信号列のパルス幅が広くなり、制御電
圧の低下が抑えられる。即ち、第１の積分回路は、時定
数制御微分回路に負帰還をかけ、パルス信号列を安定化
させる。
パルス信号列を積分し、積分して得られた電圧を制御電
圧として電圧制御可変インピ−ダンス素子の制御電極に
供給するようになっているから、パルス信号列のパルス
幅が広くなり制御電圧が上昇しようとすると、電圧制御
可変インピ−ダンス素子のインピ−ダンスを減少させ
る。このため、波形整形回路から得られるパルス信号列
のパルス幅が狭くなり、制御電圧の上昇が抑えられる。
逆にパルス信号列のパルス幅が狭くなり制御電圧が低下
しようとすると、電圧制御可変インピ−ダンス素子のイ
ンピ−ダンスを増加させる。このため、波形整形回路か
ら得られるパルス信号列のパルス幅が広くなり、制御電
圧の低下が抑えられる。即ち、第１の積分回路は、時定
数制御微分回路に負帰還をかけ、パルス信号列を安定化
させる。
【００１９】積分回路は、第２の積分回路がパルス信号
列を積分し、積分して得られた電圧を湿度信号として出
力するから、直線化された相対湿度−出力電圧特性が得
られる。
列を積分し、積分して得られた電圧を湿度信号として出
力するから、直線化された相対湿度−出力電圧特性が得
られる。
【００２０】定電流回路は、制御電極に定電流を供給す
るから、制御電圧が低い場合でも電圧制御可変インピ−
ダンス素子を適切に動作させることができる。これによ
り、制御電圧の不足が定電流の供給により補完され、電
圧制御可変インピ−ダンス素子が動作し、かつ、インピ
−ダンスが指数関数的に変化し、その結果、電圧制御可
変インピ−ダンス素子の主電極の両端から時定数が指数
関数的に変化する微分信号が得られる。このため、低出
力側における電圧制御可変インピ−ダンス素子の動作を
確実にすると共に、バラツキの影響を防止し、高い直線
性の相対湿度信号が得られる。
るから、制御電圧が低い場合でも電圧制御可変インピ−
ダンス素子を適切に動作させることができる。これによ
り、制御電圧の不足が定電流の供給により補完され、電
圧制御可変インピ−ダンス素子が動作し、かつ、インピ
−ダンスが指数関数的に変化し、その結果、電圧制御可
変インピ−ダンス素子の主電極の両端から時定数が指数
関数的に変化する微分信号が得られる。このため、低出
力側における電圧制御可変インピ−ダンス素子の動作を
確実にすると共に、バラツキの影響を防止し、高い直線
性の相対湿度信号が得られる。
【００２１】定電流回路がパルス信号列を電源として動
作する例では、電圧制御可変インピ−ダンス素子が動作
し、パルス信号を微分する時にのみ制御端子に定電流を
供給する。このため、定電流の供給が必要な場合にのみ
定電流が供給され、電圧制御可変インピ−ダンス素子の
制御性能を向上させることができる。パルス信号列の波
高値は微分開始時から積分された制御電圧よりも大きく
なるから、定電流回路は制御端子に定電流を供給するこ
とができる。また、定電流回路の消費電力も少なくな
る。
作する例では、電圧制御可変インピ−ダンス素子が動作
し、パルス信号を微分する時にのみ制御端子に定電流を
供給する。このため、定電流の供給が必要な場合にのみ
定電流が供給され、電圧制御可変インピ−ダンス素子の
制御性能を向上させることができる。パルス信号列の波
高値は微分開始時から積分された制御電圧よりも大きく
なるから、定電流回路は制御端子に定電流を供給するこ
とができる。また、定電流回路の消費電力も少なくな
る。
【００２２】時定数制御微分回路は、インピーダンスが
印加電圧により指数関数的に変化する非直線性インピー
ダンス素子を含み、非直線性インピーダンス素子がコン
デンサの接続される主電極とは反対の主電極に接続さ
れ、直列接続された電圧制御可変インピ−ダンス素子と
非直線性インピ−ダンス素子との両端から微分信号を出
力する例においては、湿度センサ素子の非直線性を補正
するにあたり、従来の電圧制御可変インピ−ダンス素子
では不足しているインピ−ダンスが非直線性インピ−ダ
ンス素子により補完され、電圧制御可変インピ−ダンス
素子及び非直線性インピ−ダンス素子のインピ−ダンス
変化に追従し、時定数が指数関数的に変化する微分信号
が得られる。この際、制御電圧としては、電圧制御可変
インピ−ダンス素子の制御電極ー主電極間の電圧降下分
に非直線性インピ−ダンス素子の電圧降下分を加算した
電圧が必要となるが、定電流回路が制御電圧を補完して
電圧制御可変インピ−ダンス素子及び非直線性インピ−
ダンス素子の動作を確実にする。このため、制御電圧の
印加により、電圧制御可変インピ−ダンス素子及び非直
線性インピ−ダンス素子に負帰還がかかり、相対湿度信
号の直線性が改善される。また、定電流の供給により、
低出力側における電圧制御可変インピ−ダンス素子及び
非直線性インピ−ダンス素子の動作を確実にすると共
に、バラツキの影響が防止され、高い直線性の相対湿度
信号が得られる。
印加電圧により指数関数的に変化する非直線性インピー
ダンス素子を含み、非直線性インピーダンス素子がコン
デンサの接続される主電極とは反対の主電極に接続さ
れ、直列接続された電圧制御可変インピ−ダンス素子と
非直線性インピ−ダンス素子との両端から微分信号を出
力する例においては、湿度センサ素子の非直線性を補正
するにあたり、従来の電圧制御可変インピ−ダンス素子
では不足しているインピ−ダンスが非直線性インピ−ダ
ンス素子により補完され、電圧制御可変インピ−ダンス
素子及び非直線性インピ−ダンス素子のインピ−ダンス
変化に追従し、時定数が指数関数的に変化する微分信号
が得られる。この際、制御電圧としては、電圧制御可変
インピ−ダンス素子の制御電極ー主電極間の電圧降下分
に非直線性インピ−ダンス素子の電圧降下分を加算した
電圧が必要となるが、定電流回路が制御電圧を補完して
電圧制御可変インピ−ダンス素子及び非直線性インピ−
ダンス素子の動作を確実にする。このため、制御電圧の
印加により、電圧制御可変インピ−ダンス素子及び非直
線性インピ−ダンス素子に負帰還がかかり、相対湿度信
号の直線性が改善される。また、定電流の供給により、
低出力側における電圧制御可変インピ−ダンス素子及び
非直線性インピ−ダンス素子の動作を確実にすると共
に、バラツキの影響が防止され、高い直線性の相対湿度
信号が得られる。
【００２３】時定数制御微分回路の電圧制御可変インピ
−ダンス素子はトランジスタでなり、非直線性インピ−
ダンス素子はダイオ−ドでなり、ダイオ−ドのアノ−ド
がトランジスタのエミッタ側に接続され、コンデンサが
トランジスタのコレクタ側に接続され、制御電圧及び定
電流がトランジスタのベ−スに供給される例では、制御
電圧の印加により電圧制御可変インピ−ダンス素子及び
非直線性インピ−ダンス素子に負帰還がかかり、相対湿
度信号の直線性が改善され、定電流の供給により低出力
側における電圧制御可変インピ−ダンス素子及び非直線
性インピ−ダンス素子の動作が確実になると共に、バラ
ツキの影響が防止され、高い直線性の相対湿度信号が得
られる。
−ダンス素子はトランジスタでなり、非直線性インピ−
ダンス素子はダイオ−ドでなり、ダイオ−ドのアノ−ド
がトランジスタのエミッタ側に接続され、コンデンサが
トランジスタのコレクタ側に接続され、制御電圧及び定
電流がトランジスタのベ−スに供給される例では、制御
電圧の印加により電圧制御可変インピ−ダンス素子及び
非直線性インピ−ダンス素子に負帰還がかかり、相対湿
度信号の直線性が改善され、定電流の供給により低出力
側における電圧制御可変インピ−ダンス素子及び非直線
性インピ−ダンス素子の動作が確実になると共に、バラ
ツキの影響が防止され、高い直線性の相対湿度信号が得
られる。
【００２４】時定数制御微分回路はインピ−ダンス調整
回路を含み、インピ−ダンス調整回路が非直線性インピ
−ダンス素子に並列に接続されている例では、非直線性
インピ−ダンス素子のインピ−ダンスを微細に調整でき
る。
回路を含み、インピ−ダンス調整回路が非直線性インピ
−ダンス素子に並列に接続されている例では、非直線性
インピ−ダンス素子のインピ−ダンスを微細に調整でき
る。
【００２５】インピ−ダンス調整回路がコンデンサでな
る例では、パルス信号の周波数に応じて非直線性インピ
−ダンス素子のインピ−ダンスを微細に調整できる。
る例では、パルス信号の周波数に応じて非直線性インピ
−ダンス素子のインピ−ダンスを微細に調整できる。
【００２６】インピ−ダンス調整回路が抵抗でなる例で
は、パルス信号の周波数に関係なく非直線性インピ−ダ
ンス素子のインピ−ダンスを微細に調整できる。
は、パルス信号の周波数に関係なく非直線性インピ−ダ
ンス素子のインピ−ダンスを微細に調整できる。
【００２７】インピ−ダンス調整回路がダイオ−ドでな
る例では、非直線性インピ−ダンス素子のインピ−ダン
スを整数分の１に調整できる。
る例では、非直線性インピ−ダンス素子のインピ−ダン
スを整数分の１に調整できる。
【００２８】
【実施例】図１は本発明に係る湿度センサの構成を示す
ブロック図である。図において、１は湿度センサ素子、
２はインピ−ダンス−周波数変換回路（以下「ｚ−ｆ変
換回路」と称する。）、３は時定数制御微分回路、４は
波形整形回路、５は積分回路、６は定電流回路である。
ブロック図である。図において、１は湿度センサ素子、
２はインピ−ダンス−周波数変換回路（以下「ｚ−ｆ変
換回路」と称する。）、３は時定数制御微分回路、４は
波形整形回路、５は積分回路、６は定電流回路である。
【００２９】湿度センサ素子１は、インピ−ダンスＺｓ
が相対湿度に対して指数関数的に変化する。本実施例
の湿度センサ素子１は、高分子材料でなり、高湿度では
インピ−ダンスが低く、低湿度ではインピ−ダンスが高
くなる。具体的には、インピ−ダンスが１０4 〔Ω〕〜
１０7 〔Ω〕の範囲で変化する。
が相対湿度に対して指数関数的に変化する。本実施例
の湿度センサ素子１は、高分子材料でなり、高湿度では
インピ−ダンスが低く、低湿度ではインピ−ダンスが高
くなる。具体的には、インピ−ダンスが１０4 〔Ω〕〜
１０7 〔Ω〕の範囲で変化する。
【００３０】ｚ−ｆ変換回路２は、湿度センサ素子１の
インピ−ダンスＺｓに対応した周波数のパルス信号Ｓ１
を発生させる。インピ−ダンスＺｓが低いときは周波数
が高くなり、インピ−ダンスＺｓが高いときは周波数が
低くなる。
インピ−ダンスＺｓに対応した周波数のパルス信号Ｓ１
を発生させる。インピ−ダンスＺｓが低いときは周波数
が高くなり、インピ−ダンスＺｓが高いときは周波数が
低くなる。
【００３１】時定数制御微分回路３は、コンデンサ３１
と、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２とを含み、コ
ンデンサ３１と電圧制御可変インピ−ダンス素子３２と
が直列に接続されている。電圧制御可変インピ−ダンス
素子３２は、主電極３２１、３２２と制御電極３２３と
を有する三端子素子でなり、インピ−ダンスＺｔが制御
電極３２３に印加される制御電圧Ｖｃにより指数関数的
に変化する。時定数制御微分回路３は、電圧制御可変イ
ンピ−ダンス素子３２の主電極３２１、３２２の両端か
らパルス信号Ｓ１を微分した微分信号Ｓ２を出力する。
と、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２とを含み、コ
ンデンサ３１と電圧制御可変インピ−ダンス素子３２と
が直列に接続されている。電圧制御可変インピ−ダンス
素子３２は、主電極３２１、３２２と制御電極３２３と
を有する三端子素子でなり、インピ−ダンスＺｔが制御
電極３２３に印加される制御電圧Ｖｃにより指数関数的
に変化する。時定数制御微分回路３は、電圧制御可変イ
ンピ−ダンス素子３２の主電極３２１、３２２の両端か
らパルス信号Ｓ１を微分した微分信号Ｓ２を出力する。
【００３２】波形整形回路４は、微分信号Ｓ２が入力さ
れ、所定電圧で微分信号Ｓ２を二値化したパルス信号列
Ｓ３を出力する。
れ、所定電圧で微分信号Ｓ２を二値化したパルス信号列
Ｓ３を出力する。
【００３３】積分回路５は、第１の積分回路５１と、第
２の積分回路５２とを含んでいる。第１の積分回路５１
は、入力されたパルス信号列Ｓ３を積分し、積分して得
られた電圧を制御電圧Ｖｃとして電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２の制御電極３２３に供給する。具体的に
は、抵抗５１１とコンデンサ５１２とで構成し、コンデ
ンサ５１２の端子電圧を制御電圧Ｖｃとしている。第２
の積分回路は、パルス信号列Ｓ３を積分し、積分して得
られた電圧を湿度信号Ｓ４として出力する。具体的に
は、抵抗５２１とコンデンサ５２２とで構成し、コンデ
ンサ５２２の端子電圧を湿度信号Ｓ４としている。
２の積分回路５２とを含んでいる。第１の積分回路５１
は、入力されたパルス信号列Ｓ３を積分し、積分して得
られた電圧を制御電圧Ｖｃとして電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２の制御電極３２３に供給する。具体的に
は、抵抗５１１とコンデンサ５１２とで構成し、コンデ
ンサ５１２の端子電圧を制御電圧Ｖｃとしている。第２
の積分回路は、パルス信号列Ｓ３を積分し、積分して得
られた電圧を湿度信号Ｓ４として出力する。具体的に
は、抵抗５２１とコンデンサ５２２とで構成し、コンデ
ンサ５２２の端子電圧を湿度信号Ｓ４としている。
【００３４】定電流回路６は、電圧制御可変インピ−ダ
ンス素子３２の制御電極３２３に定電流を供給する。
ンス素子３２の制御電極３２３に定電流を供給する。
【００３５】上述したように、湿度センサ素子１は、イ
ンピ−ダンスＺｓ が相対湿度に対して指数関数的に変
化し、ｚ−ｆ変換回路２は、湿度センサ素子１のインピ
−ダンスＺｓ に対応した周波数のパルス信号Ｓ１を発
生させるから、ｚ−ｆ変換回路２から周波数が相対湿度
に対して指数関数的に変化するパルス信号Ｓ１が得られ
る。
ンピ−ダンスＺｓ が相対湿度に対して指数関数的に変
化し、ｚ−ｆ変換回路２は、湿度センサ素子１のインピ
−ダンスＺｓ に対応した周波数のパルス信号Ｓ１を発
生させるから、ｚ−ｆ変換回路２から周波数が相対湿度
に対して指数関数的に変化するパルス信号Ｓ１が得られ
る。
【００３６】時定数制御微分回路３は、コンデンサ３１
と電圧制御可変インピ−ダンス素子３２とが直列接続さ
れ、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２が主電極３２
１、３２２と制御電極３２３とを有する三端子素子でな
り、インピ−ダンスＺｔが制御電極３２３に印加される
制御電圧Ｖｃにより指数関数的に変化し、主電極３２
１，３２２の両端からパルス信号Ｓ１を微分した微分信
号Ｓ２を出力するから、電圧制御可変インピ−ダンス素
子３２のインピ−ダンス変化に追従し、時定数が指数関
数的に変化する微分信号Ｓ２が得られる。
と電圧制御可変インピ−ダンス素子３２とが直列接続さ
れ、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２が主電極３２
１、３２２と制御電極３２３とを有する三端子素子でな
り、インピ−ダンスＺｔが制御電極３２３に印加される
制御電圧Ｖｃにより指数関数的に変化し、主電極３２
１，３２２の両端からパルス信号Ｓ１を微分した微分信
号Ｓ２を出力するから、電圧制御可変インピ−ダンス素
子３２のインピ−ダンス変化に追従し、時定数が指数関
数的に変化する微分信号Ｓ２が得られる。
【００３７】波形整形回路４は、時定数が指数関数的に
変化する微分信号Ｓ２が入力され、所定電圧で微分信号
Ｓ２を二値化したパルス信号列Ｓ３を出力するようにな
っているから、波形整形回路４から、パルス信号Ｓ１の
パルス幅を周波数に対して対数的に圧縮したパルス幅を
有するパルス信号列Ｓ３が得られる。
変化する微分信号Ｓ２が入力され、所定電圧で微分信号
Ｓ２を二値化したパルス信号列Ｓ３を出力するようにな
っているから、波形整形回路４から、パルス信号Ｓ１の
パルス幅を周波数に対して対数的に圧縮したパルス幅を
有するパルス信号列Ｓ３が得られる。
【００３８】積分回路５は、第１の積分回路５１が入力
されたパルス信号列Ｓ３を積分し、積分して得られた電
圧を制御電圧Ｖｃとして電圧制御可変インピ−ダンス素
子３２の制御電極３２３に供給するようになっているか
ら、パルス信号列Ｓ３のパルス幅が広くなり制御電圧Ｖ
ｃが上昇しようとすると、電圧制御可変インピ−ダンス
素子３２のインピ−ダンスＺｔを減少させる。このた
め、波形整形回路４から得られるパルス信号列Ｓ３のパ
ルス幅が狭くなり、制御電圧Ｖｃの上昇が抑えられる。
逆にパルス信号列Ｓ３のパルス幅が狭くなり制御電圧Ｖ
ｃが低下しようとすると、電圧制御可変インピ−ダンス
素子３２のインピ−ダンスＺｔを増加させる。このた
め、波形整形回路４から得られるパルス信号列Ｓ３のパ
ルス幅が広くなり、制御電圧Ｖｃの低下が抑えられる。
即ち、第１の積分回路５１は、時定数制御微分回路３に
負帰還をかけ、パルス信号列Ｓ３を安定化させる。
されたパルス信号列Ｓ３を積分し、積分して得られた電
圧を制御電圧Ｖｃとして電圧制御可変インピ−ダンス素
子３２の制御電極３２３に供給するようになっているか
ら、パルス信号列Ｓ３のパルス幅が広くなり制御電圧Ｖ
ｃが上昇しようとすると、電圧制御可変インピ−ダンス
素子３２のインピ−ダンスＺｔを減少させる。このた
め、波形整形回路４から得られるパルス信号列Ｓ３のパ
ルス幅が狭くなり、制御電圧Ｖｃの上昇が抑えられる。
逆にパルス信号列Ｓ３のパルス幅が狭くなり制御電圧Ｖ
ｃが低下しようとすると、電圧制御可変インピ−ダンス
素子３２のインピ−ダンスＺｔを増加させる。このた
め、波形整形回路４から得られるパルス信号列Ｓ３のパ
ルス幅が広くなり、制御電圧Ｖｃの低下が抑えられる。
即ち、第１の積分回路５１は、時定数制御微分回路３に
負帰還をかけ、パルス信号列Ｓ３を安定化させる。
【００３９】積分回路５は、第２の積分回路５２がパル
ス信号列Ｓ３を積分し、積分して得られた電圧を湿度信
号Ｓ４として出力するから、直線化された相対湿度−出
力電圧特性が得られる。
ス信号列Ｓ３を積分し、積分して得られた電圧を湿度信
号Ｓ４として出力するから、直線化された相対湿度−出
力電圧特性が得られる。
【００４０】定電流回路６は、電圧制御可変インピ−ダ
ンス素子３２の制御電極３２３に定電流を供給するか
ら、制御電圧Ｖｃが低い場合でも電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２の動作を確実にする。これにより、制御
電圧Ｖｃの不足が定電流回路６の定電流により補完さ
れ、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２が動作し、か
つ、インピ−ダンスＺｔが指数関数的に変化し、その結
果、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２の主電極３２
１、３２２の両端から時定数が指数関数的に変化する微
分信号Ｓ２が得られる。このため、低出力側における電
圧制御可変インピ−ダンス素子３２のバラツキの影響を
防止し、高直線性の相対湿度信号Ｓ４が得られる。
ンス素子３２の制御電極３２３に定電流を供給するか
ら、制御電圧Ｖｃが低い場合でも電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２の動作を確実にする。これにより、制御
電圧Ｖｃの不足が定電流回路６の定電流により補完さ
れ、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２が動作し、か
つ、インピ−ダンスＺｔが指数関数的に変化し、その結
果、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２の主電極３２
１、３２２の両端から時定数が指数関数的に変化する微
分信号Ｓ２が得られる。このため、低出力側における電
圧制御可変インピ−ダンス素子３２のバラツキの影響を
防止し、高直線性の相対湿度信号Ｓ４が得られる。
【００４１】図２は本発明に係る湿度センサの特性を示
す図、図３は従来の湿度センサの特性を示す図である。
図において、横軸は相対湿度、縦軸は湿度信号の出力電
圧を示している。電圧制御可変インピ−ダンス素子３２
はトランジスタを使用している。図２における定電流回
路は、0.1〜１μＡとなっている。黒丸印は電流増幅率
バラツキが下限値のものを使用し、抵抗５１１も適切に
調整された場合を示し、黒角印は電流増幅率バラツキが
上限値のものを使用し、抵抗５１１も適切に調整された
場合を示している。本発明に係る湿度センサは、定電流
回路６の効果により、相対湿度が５０％以下の領域で直
線性が大幅に改善され、更にバラツキの影響も抑えられ
ている。
す図、図３は従来の湿度センサの特性を示す図である。
図において、横軸は相対湿度、縦軸は湿度信号の出力電
圧を示している。電圧制御可変インピ−ダンス素子３２
はトランジスタを使用している。図２における定電流回
路は、0.1〜１μＡとなっている。黒丸印は電流増幅率
バラツキが下限値のものを使用し、抵抗５１１も適切に
調整された場合を示し、黒角印は電流増幅率バラツキが
上限値のものを使用し、抵抗５１１も適切に調整された
場合を示している。本発明に係る湿度センサは、定電流
回路６の効果により、相対湿度が５０％以下の領域で直
線性が大幅に改善され、更にバラツキの影響も抑えられ
ている。
【００４２】図４は本発明の湿度センサの別の実施例の
ブロック図である。図において、図１と同一参照符号は
同一性ある構成部分を示している。
ブロック図である。図において、図１と同一参照符号は
同一性ある構成部分を示している。
【００４３】定電流回路６は、パルス信号列Ｓ３を電源
として動作する。実施例は、電界効果型トランジスタ６
１と抵抗６２とを用いた一般的な定電流回路で構成され
ている。この構成によれば、電圧制御可変インピ−ダン
ス素子３２が動作し、パルス信号Ｓ１を微分する時にの
み制御端子３２３に定電流を供給する。このため、定電
流の供給が必要な場合にのみ定電流が供給され、電圧制
御可変インピ−ダンス素子３２の制御性能を向上させる
ことができる。パルス信号列Ｓ３の波高値は積分された
制御電圧Ｖｃよりも大きくなるから、定電流回路６は制
御端子３２３に確実に定電流を供給することができる。
また、定電流回路６の消費電力も少なくなる。
として動作する。実施例は、電界効果型トランジスタ６
１と抵抗６２とを用いた一般的な定電流回路で構成され
ている。この構成によれば、電圧制御可変インピ−ダン
ス素子３２が動作し、パルス信号Ｓ１を微分する時にの
み制御端子３２３に定電流を供給する。このため、定電
流の供給が必要な場合にのみ定電流が供給され、電圧制
御可変インピ−ダンス素子３２の制御性能を向上させる
ことができる。パルス信号列Ｓ３の波高値は積分された
制御電圧Ｖｃよりも大きくなるから、定電流回路６は制
御端子３２３に確実に定電流を供給することができる。
また、定電流回路６の消費電力も少なくなる。
【００４４】図５〜図７は本発明の湿度センサの更に別
の実施例のブロック図である。図において、図１及び図
４と同一参照符号は同一性ある構成部分を示している。
の実施例のブロック図である。図において、図１及び図
４と同一参照符号は同一性ある構成部分を示している。
【００４５】図５〜図７の実施例は、定電流回路６が直
流電源Ｖｉｎを電源として動作する例を示している。図
５の定電流回路６は、コンデンサ６３が直流電源Ｖｉｎ
を平滑し、電界効果型トランジスタ６１及び抵抗６２が
直流電源Ｖｉｎから定電流を得る。図６の定電流回路６
は、抵抗６４及び抵抗６５の抵抗分圧回路が直流電源Ｖ
ｉｎを分圧し、抵抗６５の分圧電圧に応じた電流を制御
端子３２３に供給する。抵抗６５の分圧電圧は、制御電
圧Ｖｃの最大値よりも小さく、最小値よりも大きく設定
される。ダイオード６６は、コンデンサ５１２から抵抗
６５への逆流を阻止し、制御電圧Ｖｃの低下を防止する
ものである。図７の定電流回路６は、図６のダイオード
６６を高抵抗値を有する抵抗６７に置き代えたものであ
る。
流電源Ｖｉｎを電源として動作する例を示している。図
５の定電流回路６は、コンデンサ６３が直流電源Ｖｉｎ
を平滑し、電界効果型トランジスタ６１及び抵抗６２が
直流電源Ｖｉｎから定電流を得る。図６の定電流回路６
は、抵抗６４及び抵抗６５の抵抗分圧回路が直流電源Ｖ
ｉｎを分圧し、抵抗６５の分圧電圧に応じた電流を制御
端子３２３に供給する。抵抗６５の分圧電圧は、制御電
圧Ｖｃの最大値よりも小さく、最小値よりも大きく設定
される。ダイオード６６は、コンデンサ５１２から抵抗
６５への逆流を阻止し、制御電圧Ｖｃの低下を防止する
ものである。図７の定電流回路６は、図６のダイオード
６６を高抵抗値を有する抵抗６７に置き代えたものであ
る。
【００４６】図８は本発明の湿度センサの更に別の実施
例のブロック図である。図において、図１と同一参照符
号は同一性ある構成部分を示している。
例のブロック図である。図において、図１と同一参照符
号は同一性ある構成部分を示している。
【００４７】時定数制御微分回路３は、インピーダンス
Ｚｄが印加電圧により指数関数的に変化する非直線性イ
ンピーダンス素子３３を含んでいる。非直線性インピー
ダンス素子３３は、一端がコンデンサ３１の接続される
主電極３２１とは反対の主電極３２２に接続され、他端
が接地されている。時定数制御微分回路３は、直列接続
された電圧制御可変インピ−ダンス素子３２と非直線性
インピ−ダンス素子３３との両端から微分信号Ｓ２を出
力する。
Ｚｄが印加電圧により指数関数的に変化する非直線性イ
ンピーダンス素子３３を含んでいる。非直線性インピー
ダンス素子３３は、一端がコンデンサ３１の接続される
主電極３２１とは反対の主電極３２２に接続され、他端
が接地されている。時定数制御微分回路３は、直列接続
された電圧制御可変インピ−ダンス素子３２と非直線性
インピ−ダンス素子３３との両端から微分信号Ｓ２を出
力する。
【００４８】この実施例では、湿度センサ素子１の非直
線性を補正するにあたり、従来の電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２のインピ−ダンスＺｔでは不足している
インピ−ダンスが非直線性インピ−ダンス素子のインピ
−ダンスＺｄにより補完され、電圧制御可変インピ−ダ
ンス素子３２及び非直線性インピ−ダンス素子３３のイ
ンピ−ダンス変化に追従し、時定数が指数関数的に変化
する微分信号Ｓ２が得られる。この際、制御電圧Ｖｃと
しては、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２の制御電
極３２３ー主電極３２２間の電圧降下分に非直線性イン
ピ−ダンス素子３３の電圧降下分を加算した電圧が必要
となるが、定電流回路６が制御電圧Ｖｃを補完して電圧
制御可変インピ−ダンス素子３２及び非直線性インピ−
ダンス素子３３の動作を確実にする。このため、制御電
圧Ｖｃの印加により、電圧制御可変インピ−ダンス素子
３２及び非直線性インピ−ダンス素子３３に負帰還がか
かり、相対湿度信号Ｓ４の直線性が改善される。定電流
回路６の定電流の供給により、低出力側における電圧制
御可変インピ−ダンス素子３２及び非直線性インピ−ダ
ンス素子３３の動作を確実にすると共に、バラツキの影
響が防止され、高い直線性の相対湿度信号Ｓ４が得られ
る。
線性を補正するにあたり、従来の電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２のインピ−ダンスＺｔでは不足している
インピ−ダンスが非直線性インピ−ダンス素子のインピ
−ダンスＺｄにより補完され、電圧制御可変インピ−ダ
ンス素子３２及び非直線性インピ−ダンス素子３３のイ
ンピ−ダンス変化に追従し、時定数が指数関数的に変化
する微分信号Ｓ２が得られる。この際、制御電圧Ｖｃと
しては、電圧制御可変インピ−ダンス素子３２の制御電
極３２３ー主電極３２２間の電圧降下分に非直線性イン
ピ−ダンス素子３３の電圧降下分を加算した電圧が必要
となるが、定電流回路６が制御電圧Ｖｃを補完して電圧
制御可変インピ−ダンス素子３２及び非直線性インピ−
ダンス素子３３の動作を確実にする。このため、制御電
圧Ｖｃの印加により、電圧制御可変インピ−ダンス素子
３２及び非直線性インピ−ダンス素子３３に負帰還がか
かり、相対湿度信号Ｓ４の直線性が改善される。定電流
回路６の定電流の供給により、低出力側における電圧制
御可変インピ−ダンス素子３２及び非直線性インピ−ダ
ンス素子３３の動作を確実にすると共に、バラツキの影
響が防止され、高い直線性の相対湿度信号Ｓ４が得られ
る。
【００４９】非直線性インピ−ダンス素子３３は、全湿
度領域に亙って電圧制御可変インピ−ダンス素子３２の
インピ−ダンスを補完するので、低出力側の相対湿度ー
出力電圧特性のみならず、高出力側の相対湿度ー出力電
圧特性も直線化する。
度領域に亙って電圧制御可変インピ−ダンス素子３２の
インピ−ダンスを補完するので、低出力側の相対湿度ー
出力電圧特性のみならず、高出力側の相対湿度ー出力電
圧特性も直線化する。
【００５０】非直線性インピ−ダンス素子３３を電圧制
御可変インピ−ダンス素子３２に直列接続したので、合
成インピ−ダンスが大きくなり、電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２の温度による漏れ電流を抑制し、相対湿
度−出力電圧特性に対する温度影響を低減する。
御可変インピ−ダンス素子３２に直列接続したので、合
成インピ−ダンスが大きくなり、電圧制御可変インピ−
ダンス素子３２の温度による漏れ電流を抑制し、相対湿
度−出力電圧特性に対する温度影響を低減する。
【００５１】時定数制御微分回路３の好ましい例では、
電圧制御可変インピ−ダンス素子３２がトランジスタ３
２０でなり、非直線性インピ−ダンス素子３３がダイオ
−ド３３１でなる。トランジスタ３２０は、コレクタが
主電極３２１、エミッタが主電極３２２、ベ−スが制御
電極３２３となる。ダイオ−ド３３１のアノ−ドがトラ
ンジスタ３２０のエミッタ側に接続され、コンデンサ３
１がトランジスタ３２０のコレクタ側に接続されてい
る。制御電圧Ｖｃは、トランジスタ３２０のベ−スに供
給される。ダイオ−ド３３１として、シリコンダイオ−
ド、ショットキ−バリア・ダイオ−ド等が使用可能であ
る。
電圧制御可変インピ−ダンス素子３２がトランジスタ３
２０でなり、非直線性インピ−ダンス素子３３がダイオ
−ド３３１でなる。トランジスタ３２０は、コレクタが
主電極３２１、エミッタが主電極３２２、ベ−スが制御
電極３２３となる。ダイオ−ド３３１のアノ−ドがトラ
ンジスタ３２０のエミッタ側に接続され、コンデンサ３
１がトランジスタ３２０のコレクタ側に接続されてい
る。制御電圧Ｖｃは、トランジスタ３２０のベ−スに供
給される。ダイオ−ド３３１として、シリコンダイオ−
ド、ショットキ−バリア・ダイオ−ド等が使用可能であ
る。
【００５２】この例では、トランジスタ３２０のベ−ス
電圧とエミッタ電流との関係が指数関数特性となるの
で、ベ−スに供給される制御電圧Ｖｃに従いトランジス
タ３２０の動作状態のインピ−ダンスＺｔも指数関数的
に変化する。ダイオ−ド３３１は順電圧と順電流との関
係が指数関数特性となるので、ダイオ−ド３３１の動作
状態のインピ−ダンスＺｄも指数関数的に変化する。こ
のため、制御電圧Ｖｃの印加により、トランジスタ３２
０及びダイオ−ド３３１に負帰還がかかり、相対湿度信
号Ｓ４の直線性が改善される。定電流回路６の定電流の
供給により、低出力側におけるトランジスタ３２０及び
ダイオ−ド３３１の動作が確実になると共に、バラツキ
の影響が防止され、高い直線性の相対湿度信号Ｓ４が得
られる。
電圧とエミッタ電流との関係が指数関数特性となるの
で、ベ−スに供給される制御電圧Ｖｃに従いトランジス
タ３２０の動作状態のインピ−ダンスＺｔも指数関数的
に変化する。ダイオ−ド３３１は順電圧と順電流との関
係が指数関数特性となるので、ダイオ−ド３３１の動作
状態のインピ−ダンスＺｄも指数関数的に変化する。こ
のため、制御電圧Ｖｃの印加により、トランジスタ３２
０及びダイオ−ド３３１に負帰還がかかり、相対湿度信
号Ｓ４の直線性が改善される。定電流回路６の定電流の
供給により、低出力側におけるトランジスタ３２０及び
ダイオ−ド３３１の動作が確実になると共に、バラツキ
の影響が防止され、高い直線性の相対湿度信号Ｓ４が得
られる。
【００５３】時定数制御微分回路３は、インピ−ダンス
調整回路３４を含んでいる。インピ−ダンス調整回路３
４は、非直線性インピ−ダンス素子３３に並列に接続さ
れている。この実施例では、非直線性インピ−ダンス素
子３３によるインピ−ダンスＺｄの補正量が多すぎた場
合に、インピ−ダンス調整回路３４が合成インピ−ダン
スを小さくするので、結果的に、非直線性インピ−ダン
ス素子３３のインピ−ダンスＺｄを微細に調整できる。
調整回路３４を含んでいる。インピ−ダンス調整回路３
４は、非直線性インピ−ダンス素子３３に並列に接続さ
れている。この実施例では、非直線性インピ−ダンス素
子３３によるインピ−ダンスＺｄの補正量が多すぎた場
合に、インピ−ダンス調整回路３４が合成インピ−ダン
スを小さくするので、結果的に、非直線性インピ−ダン
ス素子３３のインピ−ダンスＺｄを微細に調整できる。
【００５４】インピ−ダンス調整回路３４がコンデンサ
でなる例では、パルス信号Ｓ２の周波数に応じて非直線
性インピ−ダンス素子３３のインピ−ダンスＺｄを微細
に調整できる。
でなる例では、パルス信号Ｓ２の周波数に応じて非直線
性インピ−ダンス素子３３のインピ−ダンスＺｄを微細
に調整できる。
【００５５】インピ−ダンス調整回路３４が抵抗（図示
しない）でなる例では、パルス信号Ｓ２の周波数に関係
なく非直線性インピ−ダンス素子３３のインピ−ダンス
Ｚｄを微細に調整できる。
しない）でなる例では、パルス信号Ｓ２の周波数に関係
なく非直線性インピ−ダンス素子３３のインピ−ダンス
Ｚｄを微細に調整できる。
【００５６】インピ−ダンス調整回路３４がダイオ−ド
（図示しない）でなる例では、非直線性インピ−ダンス
素子３３のインピ−ダンスＺｄを整数分の１に調整でき
る。
（図示しない）でなる例では、非直線性インピ−ダンス
素子３３のインピ−ダンスＺｄを整数分の１に調整でき
る。
【００５７】図９は本発明に係る湿度センサの具体的な
回路図である。図４の実施例に対応したものである。図
において、図１及び図４と同一参照符号は同一性ある構
成部分を示している。
回路図である。図４の実施例に対応したものである。図
において、図１及び図４と同一参照符号は同一性ある構
成部分を示している。
【００５８】ｚ−ｆ変換回路２は、シュミットトリガ２
１、バッファ２２、抵抗２３、抵抗２４、サ−ミスタ２
５、コンデンサ２６及びコンデンサ２７を有している。
湿度センサ素子１と、サ−ミスタ２５と、コンデンサ２
６とが直列に接続され、湿度センサ素子１の一端がシュ
ミットトリガ２１の入力端子に接続され、コンデンサ２
６の一端がバッファ２２の出力端子に接続されている。
シュミットトリガ２１、バッファ２２はＣＭＯＳ、ＴＴ
Ｌ等のＩＣが用いられる。サ−ミスタ２５は湿度センサ
素子１のインピ−ダンスＺｓ の温度補償をするために
設けてある。コンデンサ２６は直流カットのために設け
てある。バッファ２２はシュミットトリガ２１の出力イ
ンピ−ダンスを下げると共に、波形整形をするために設
けてある。抵抗２３及び抵抗２４は直列接続され、直列
回路の両端がシュミットトリガ２１の入力端子、バッフ
ァ２２の出力端子に接続されている。コンデンサ２７の
一端がシュミットトリガ２１の入力端子に接続されてい
る。これにより、ｚ−ｆ変換回路２は、湿度センサ素子
１、抵抗２３、抵抗２４、サ−ミスタ２５及びコンデン
サ２６のインピ−ダンスと、コンデンサ２７のインピ−
ダンスとの関係により発振し、湿度センサ素子１のイン
ピ−ダンス変化に従った周波数のパルス信号Ｓ１を出力
する。
１、バッファ２２、抵抗２３、抵抗２４、サ−ミスタ２
５、コンデンサ２６及びコンデンサ２７を有している。
湿度センサ素子１と、サ−ミスタ２５と、コンデンサ２
６とが直列に接続され、湿度センサ素子１の一端がシュ
ミットトリガ２１の入力端子に接続され、コンデンサ２
６の一端がバッファ２２の出力端子に接続されている。
シュミットトリガ２１、バッファ２２はＣＭＯＳ、ＴＴ
Ｌ等のＩＣが用いられる。サ−ミスタ２５は湿度センサ
素子１のインピ−ダンスＺｓ の温度補償をするために
設けてある。コンデンサ２６は直流カットのために設け
てある。バッファ２２はシュミットトリガ２１の出力イ
ンピ−ダンスを下げると共に、波形整形をするために設
けてある。抵抗２３及び抵抗２４は直列接続され、直列
回路の両端がシュミットトリガ２１の入力端子、バッフ
ァ２２の出力端子に接続されている。コンデンサ２７の
一端がシュミットトリガ２１の入力端子に接続されてい
る。これにより、ｚ−ｆ変換回路２は、湿度センサ素子
１、抵抗２３、抵抗２４、サ−ミスタ２５及びコンデン
サ２６のインピ−ダンスと、コンデンサ２７のインピ−
ダンスとの関係により発振し、湿度センサ素子１のイン
ピ−ダンス変化に従った周波数のパルス信号Ｓ１を出力
する。
【００５９】波形整形回路４は、バッファ４１により構
成されている。バッファ４１は、ＣＭＯＳ、ＴＴＬ等の
ＩＣが用いられ、スレショルドレベルを所定の電圧とし
て微分信号Ｓ２を二値化し、パルス信号列Ｓ３を出力す
る。
成されている。バッファ４１は、ＣＭＯＳ、ＴＴＬ等の
ＩＣが用いられ、スレショルドレベルを所定の電圧とし
て微分信号Ｓ２を二値化し、パルス信号列Ｓ３を出力す
る。
【００６０】図１０は本発明に係る湿度センサの別の具
体的な回路図である。図において、図９と同一参照符号
は同一性ある構成部分を示している。コンデンサ２８
は、一端が抵抗２３及び抵抗２４の直列接続点に接続さ
れ、他端が接地されている。この構成によれば、パルス
信号に含まれる交流成分がコンデンサ２８によりバイパ
スされ、抵抗２３及び抵抗２４の直列回路の両端で見た
インピーダンスを高インピーダンスに維持できる。この
ため、湿度センサ素子１に並列接続される抵抗２３及び
抵抗２４の直列回路による合成インピーダンスの低下が
防止され、ｚーｆ変換回路２は、湿度センサ素子１のイ
ンピーダンス変化を効率的にパルス信号Ｓ１に変換でき
る。
体的な回路図である。図において、図９と同一参照符号
は同一性ある構成部分を示している。コンデンサ２８
は、一端が抵抗２３及び抵抗２４の直列接続点に接続さ
れ、他端が接地されている。この構成によれば、パルス
信号に含まれる交流成分がコンデンサ２８によりバイパ
スされ、抵抗２３及び抵抗２４の直列回路の両端で見た
インピーダンスを高インピーダンスに維持できる。この
ため、湿度センサ素子１に並列接続される抵抗２３及び
抵抗２４の直列回路による合成インピーダンスの低下が
防止され、ｚーｆ変換回路２は、湿度センサ素子１のイ
ンピーダンス変化を効率的にパルス信号Ｓ１に変換でき
る。
【００６１】図１１は本発明に係る湿度センサの更に別
の具体的な回路図である。図８の実施例に対応したもの
である。図において、図４、図８及び図１０と同一参照
符号は同一性ある構成部分を示している。
の具体的な回路図である。図８の実施例に対応したもの
である。図において、図４、図８及び図１０と同一参照
符号は同一性ある構成部分を示している。
【００６２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、以
下のような効果が得られる。 （ａ）直線化された湿度信号を出力し得る湿度センサを
提供できる。 （ｂ）低出力側における電圧制御可変インピ−ダンス素
子の動作を確実にすると共に、バラツキの影響を防止
し、高い直線性を持つ湿度信号を出力し得る湿度センサ
を提供できる。 （ｃ）電圧制御可変インピ−ダンス素子の非直線性の不
足を補正し、低出力側で高い直線性を持つ湿度信号を出
力し得る湿度センサを提供できる。
下のような効果が得られる。 （ａ）直線化された湿度信号を出力し得る湿度センサを
提供できる。 （ｂ）低出力側における電圧制御可変インピ−ダンス素
子の動作を確実にすると共に、バラツキの影響を防止
し、高い直線性を持つ湿度信号を出力し得る湿度センサ
を提供できる。 （ｃ）電圧制御可変インピ−ダンス素子の非直線性の不
足を補正し、低出力側で高い直線性を持つ湿度信号を出
力し得る湿度センサを提供できる。
【図１】本発明に係る湿度センサの構成を示すブロック
図である。
図である。
【図２】本発明に係る湿度センサの特性を示す図であ
る。
る。
【図３】従来の湿度センサの特性を示す図である。
【図４】本発明の湿度センサの別の実施例のブロック図
である。
である。
【図５】本発明の湿度センサの更に別の実施例のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図６】本発明の湿度センサの更に別の実施例のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図７】本発明の湿度センサの更に別の実施例のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図８】本発明の湿度センサの更に別の実施例のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図９】本発明に係る湿度センサの具体的な回路図であ
る。
る。
【図１０】本発明に係る湿度センサの別の具体的な回路
図である。
図である。
【図１１】本発明に係る湿度センサの更に別の具体的な
回路図である。
回路図である。
１ 湿度センサ素子 ２ ｚ−ｆ変換回路 ３ 時定数制御微分回路 ３１ コンデンサ ３２ 電圧制御可変インピ−ダンス素子 ３２０ トランジスタ ３２１、３２２ 主電極 ３２３ 制御電極 ３３ 非直線性インピ−ダンス素子 ３３１ ダイオ−ド ３４ インピ−ダンス調整回路 ４ 波形整形回路 ５ 積分回路 ５１ 第１の積分回路 ５２ 第２の積分回路 ６ 定電流回路 Ｓ１ パルス信号 Ｓ２ 微分信号 Ｓ３ パルス信号列 Ｓ４ 湿度信号 Ｖｃ 制御電圧
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−123843（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−125952（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−52751（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−130548（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−1438（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−1439（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−1440（ＪＰ，Ｕ)
Claims (6)
- 【請求項１】 湿度センサ素子と、インピ−ダンス−周
波数変換回路と、時定数制御微分回路と、波形整形回路
と、積分回路と、定電流回路とを含む湿度センサであっ
て、 前記湿度センサ素子は、インピ−ダンスが相対湿度に対
して指数関数的に変化するものであり、 前記インピ−ダンス−周波数変換回路は、前記湿度セン
サ素子のインピ−ダンスに対応した周波数のパルス信号
を発生させるものであり、 前記時定数制御微分回路は、コンデンサと、電圧制御可
変インピ−ダンス素子とを含み、前記コンデンサと前記
電圧制御可変インピ−ダンス素子とが直列に接続されて
おり、 前記電圧制御可変インピ−ダンス素子は、主電極と制御
電極とを有する三端子素子でなり、インピ−ダンスが前
記制御電極に印加される電圧により指数関数的に変化
し、前記主電極の両端から前記パルス信号を微分した微
分信号を出力するものであり、 前記波形整形回路は、前記微分信号が入力され、所定電
圧で前記微分信号を二値化したパルス信号列を出力する
ものであり、 前記積分回路は、第１の積分回路と、第２の積分回路と
を含み、前記第１の積分回路が入力された前記パルス信
号列を積分し、積分して得られた電圧を前記制御電圧と
して前記電圧制御可変インピ−ダンス素子の前記制御電
極に供給し、前記第２の積分回路が前記パルス信号列を
積分し、積分して得られた電圧を湿度信号として出力す
るものであり、 前記定電流回路は、前記制御電極に定電流を供給するも
のである湿度センサ。 - 【請求項２】 前記定電流回路は、前記パルス信号列を
電源として動作する請求項１に記載の湿度センサ。 - 【請求項３】 前記時定数制御微分回路は、インピーダ
ンスが印加電圧により指数関数的に変化する非直線性イ
ンピーダンス素子を含み、前記非直線性インピーダンス
素子が前記コンデンサの接続される主電極とは反対の主
電極に接続され、直列接続された前記電圧制御可変イン
ピ−ダンス素子と前記非直線性インピ−ダンス素子との
両端から前記微分信号を出力するものである請求項１ま
たは２に記載の湿度センサ。 - 【請求項４】 前記電圧制御可変インピ−ダンス素子
は、トランジスタでなり、前記非直線性インピ−ダンス
素子は、ダイオ−ドでなり、前記ダイオ−ドのアノ−ド
が前記トランジスタのエミッタ側に接続され、前記コン
デンサが前記トランジスタのコレクタ側に接続されてお
り、 前記制御電圧及び前記定電流は、前記トランジスタのベ
−スに供給される請求項３に記載の湿度センサ。 - 【請求項５】 前記時定数制御微分回路は、インピ−ダ
ンス調整回路を有し、前記インピ−ダンス調整回路が前
記非直線性インピ−ダンス素子に並列に接続されている
請求項３または４に記載の湿度センサ。 - 【請求項６】 前記インピ−ダンス調整回路は、コンデ
ンサを含んでいる請求項５に記載の湿度センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6020628A JP2613358B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 湿度センサ |
| US08/383,314 US5515723A (en) | 1994-02-17 | 1995-02-03 | Humidity meter |
| DE19505054A DE19505054C2 (de) | 1994-02-17 | 1995-02-15 | Feuchtigkeitsmeßfühler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6020628A JP2613358B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07229866A JPH07229866A (ja) | 1995-08-29 |
| JP2613358B2 true JP2613358B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=12032509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6020628A Expired - Lifetime JP2613358B2 (ja) | 1994-02-17 | 1994-02-17 | 湿度センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5515723A (ja) |
| JP (1) | JP2613358B2 (ja) |
| DE (1) | DE19505054C2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100558379B1 (ko) | 1998-01-23 | 2006-03-10 | 도쿄 일렉트론 가부시키가이샤 | 임피던스-전압 변환기 |
| IL132097A0 (en) | 1998-02-05 | 2001-03-19 | Sumitomo Metal Ind | Impedance-to-voltage converter and converting method |
| TW418323B (en) | 1998-02-19 | 2001-01-11 | Sumitomo Metal Ind | Capacitance detection system and method |
| US6828806B1 (en) | 1999-07-22 | 2004-12-07 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Electrostatic capacitance sensor, electrostatic capacitance sensor component, object mounting body and object mounting apparatus |
| TW546480B (en) | 2000-03-07 | 2003-08-11 | Sumitomo Metal Ind | Circuit, apparatus and method for inspecting impedance |
| US6868350B2 (en) * | 2003-04-11 | 2005-03-15 | Therm-O-Disc, Incorporated | Method and apparatus for the detection of the response of a sensing device |
| DE102005023184A1 (de) * | 2005-05-19 | 2006-11-23 | Robert Bosch Gmbh | Schaltungsanordnung zum Betrieb eines Gassensor-Arrays |
| EP3054433B1 (en) * | 2015-02-06 | 2018-08-29 | Nokia Technologies OY | Apparatus for detecting humidity |
| WO2019244475A1 (ja) * | 2018-06-21 | 2019-12-26 | フィガロ技研株式会社 | ガス検出装置とガス検出方法 |
| US12100283B2 (en) * | 2020-07-30 | 2024-09-24 | 3M Innovative Properties Company | System and method for personal protective equipment |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5529774A (en) * | 1978-08-24 | 1980-03-03 | Shinei Kk | Relative humidity detector |
| US4801211A (en) * | 1985-10-12 | 1989-01-31 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Humidity and dew point detector |
| US5065625A (en) * | 1989-05-12 | 1991-11-19 | Tdk Corporation | Humidity meter |
| JP2536226Y2 (ja) * | 1991-12-13 | 1997-05-21 | ティーディーケイ株式会社 | 湿度センサ |
| JPH0592706U (ja) * | 1992-05-19 | 1993-12-17 | ティーディーケイ株式会社 | 湿度検出装置 |
-
1994
- 1994-02-17 JP JP6020628A patent/JP2613358B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-03 US US08/383,314 patent/US5515723A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-02-15 DE DE19505054A patent/DE19505054C2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07229866A (ja) | 1995-08-29 |
| DE19505054A1 (de) | 1995-09-14 |
| US5515723A (en) | 1996-05-14 |
| DE19505054C2 (de) | 1999-05-27 |
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