JP2889909B2 - Atmosphere meter - Google Patents

Atmosphere meter

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JP2889909B2
JP2889909B2 JP19814893A JP19814893A JP2889909B2 JP 2889909 B2 JP2889909 B2 JP 2889909B2 JP 19814893 A JP19814893 A JP 19814893A JP 19814893 A JP19814893 A JP 19814893A JP 2889909 B2 JP2889909 B2 JP 2889909B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、雰囲気計に関し、より
詳細には、測定雰囲気中で低高電力で加熱される抵抗体
の温度を抵抗体の抵抗値の差に基づいて検出してガス濃
度を検知する自己温度補償型の雰囲気計に関するもの
で、例えば、湿度計,混合気体の濃度計,分圧計や分布
計を含め、流量センサー,ガスクロマトグラフ,真空
計、露点計や熱線式風速計などの各種計器に利用できる
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an atmosphere meter, and more particularly, to a gas meter by detecting the temperature of a resistor heated with low power in a measurement atmosphere based on a difference in the resistance value of the resistor. It relates to a self-temperature-compensated atmosphere gauge that detects the concentration. For example, it includes a flow sensor, gas chromatograph, vacuum gauge, dew point meter and hot wire anemometer, including a hygrometer, a mixed gas concentration meter, a partial pressure gauge and a distribution meter. It can be used for various instruments such as.

【0002】[0002]

【従来の技術】混合気体雰囲気に含まれる所定の気体濃
度を、当該所定気体の分子量に応じて変化する熱伝導率
の差に基づいて熱的に検出する方法が知られている。こ
の原理を利用した雰囲気計の中で、特に、湿度計は、利
用範囲が拡く、半導体等電子機部品,光学精密機器,繊
維,食品等各工業面のプロセスにおける湿度制御用とし
ての品質管理面や,病院,ビル等の環境管理面の検出端
として広く利用されているので、以下、本発明による雰
囲気計を湿度計に適用した場合を例に説明するが、本発
明は湿度計に限定されるものではなく、混合気体濃度の
異なる一般の雰囲気計、具体的には、前述の各種計器に
関するものである。而して、例えば、湿度計の湿度検出
の原理としては、大別して湿気によって電気的および機
械的に変化する変化量を検出するものがあるが電気的お
よび機械的なものでも各種の原理に基づくものがある。
しかし、信頼性や寿命等に問題があり、また一般に応答
性が劣るものが多かった。
2. Description of the Related Art There is known a method of thermally detecting a predetermined gas concentration contained in a mixed gas atmosphere based on a difference in thermal conductivity that changes according to a molecular weight of the predetermined gas. Among the atmosphere meters that use this principle, the hygrometer, in particular, has a wide range of applications, and is used for quality control for humidity control in processes of various industrial surfaces such as electronic parts such as semiconductors, optical precision equipment, textiles, and foods. Since it is widely used as a detection end for environmental management surfaces such as surfaces, hospitals, buildings, etc., the following description will be made on an example in which the atmosphere meter according to the present invention is applied to a hygrometer, but the present invention is limited to a hygrometer. However, the present invention relates to a general atmosphere meter having a different mixed gas concentration, specifically, to the various instruments described above. Thus, for example, as a principle of detecting the humidity of a hygrometer, there is a principle of detecting a change amount which is electrically and mechanically changed by moisture, but an electrical and mechanical one is based on various principles. There is something.
However, there are problems in reliability, life, and the like, and in many cases, responsiveness is generally poor.

【0003】この中で気体の熱伝導率を利用した湿度計
は応答性が優れ、しかも信頼性が高いことが知られてい
る。等方性物体内の所定断面の上下面を通り法線方向に
単位時間に流れる熱量は、法線方向の温度傾斜と断面積
に比例するが、この比例定数が熱伝導率である。気体の
熱伝導率は定圧比熱の関数であり、且つ定圧比熱は気体
分子量の関数である。従って、空気だけの場合と、空気
中に分子量の異なるガス成分や水分が含まれている場合
とでは熱伝導率が異なる。気体の熱伝導率の違いを利用
した湿度計は、加熱された抵抗体から雰囲気中に放熱さ
れる放熱量の差によって生ずる抵抗体の抵抗値変化量か
ら湿度を求めるものである。
[0003] Among them, a hygrometer utilizing the thermal conductivity of gas is known to have excellent responsiveness and high reliability. The amount of heat flowing in a unit time in the normal direction through the upper and lower surfaces of the predetermined cross section in the isotropic object is proportional to the temperature gradient and the cross sectional area in the normal direction, and this proportionality constant is the thermal conductivity. The thermal conductivity of a gas is a function of the specific heat at constant pressure, and the specific heat at constant pressure is a function of the molecular weight of the gas. Therefore, the thermal conductivity differs between the case of only air and the case where gas components and water having different molecular weights are contained in the air. A hygrometer utilizing the difference in the thermal conductivity of gas obtains humidity from the change in the resistance value of the resistor caused by the difference in the amount of heat radiated from the heated resistor into the atmosphere.

【0004】図24は、従来の湿度計の構造を示す部分
断面図で、湿度計50は、高熱導性のアルミニウム等の
均熱板55上に温度補償素子51と、検出素子52とを
近接して配設した構成となっている。温度補償素子51
と、検出素子52とは共に検出チップ64上に同一寸法
規格の抵抗体63をマイクロブリッジ形状に配設し、こ
のチップ64を均熱板55に固着された高熱伝導性のベ
ース56上に固着し、抵抗体63間をハーメチックシー
ルにより絶縁されたリードピン58を介してボンデング
したものである。温度補償素子51と検出素子52との
相違は、温度補償素子51では抵抗体63が封止キャッ
プ53で定常圧の乾燥空気中で密封されているのに対し
て、検出素子52では封止キャップ53の上部面が通気
可能なメッシュ54で覆われている点だけである。
FIG. 24 is a partial cross-sectional view showing the structure of a conventional hygrometer. In the hygrometer 50, a temperature compensating element 51 and a detecting element 52 are placed close to each other on a heat equalizing plate 55 made of aluminum or the like having high thermal conductivity. It is configured to be arranged. Temperature compensation element 51
And the detecting element 52, a resistor 63 of the same size standard is arranged in a microbridge shape on a detecting chip 64, and this chip 64 is fixed on a high thermal conductive base 56 fixed on a heat equalizing plate 55. The resistor 63 is bonded via a lead pin 58 insulated by a hermetic seal. The difference between the temperature compensating element 51 and the detecting element 52 is that, in the temperature compensating element 51, the resistor 63 is sealed in the dry air at a constant pressure by the sealing cap 53, whereas in the detecting element 52, the sealing cap is The only difference is that the upper surface of 53 is covered with a breathable mesh 54.

【0005】図示のように構成された湿度計は、温度補
償素子51と検出素子52の抵抗体63が共にリードピ
ン58を介して一定の電力で加熱される。温度補償素子
51の抵抗体63は、封止キャップ51内で一定圧力の
乾燥空気により覆われているため、外気の湿度影響を受
けることなく周囲環境の気温のみにより変化して外気温
を検出する。
[0005] In the hygrometer constructed as shown in the figure, both the temperature compensating element 51 and the resistor 63 of the detecting element 52 are heated with a constant power through the lead pin 58. Since the resistor 63 of the temperature compensating element 51 is covered with dry air of a constant pressure in the sealing cap 51, the resistor 63 changes only by the ambient temperature without being affected by the humidity of the outside air, and detects the outside temperature. .

【0006】一方、検出素子52の抵抗体63の抵抗
は、封止キャップ53上面がメッシュ54で覆われてい
るので湿気を含む雰囲気の温度および湿度に応じて変化
する。従って、検出素子52の抵抗体63の抵抗値から
温度補償素子51の抵抗体63の抵抗値を減算すること
により湿度による抵抗変化分が算出される。実際には抵
抗値の変化は、電圧値として検出される。
On the other hand, the resistance of the resistor 63 of the detecting element 52 changes according to the temperature and humidity of the atmosphere containing moisture since the upper surface of the sealing cap 53 is covered with the mesh 54. Therefore, the resistance change due to humidity is calculated by subtracting the resistance value of the resistor 63 of the temperature compensation element 51 from the resistance value of the resistor 63 of the detection element 52. Actually, the change in the resistance value is detected as a voltage value.

【0007】しかし、封止キャップ53で密封された温
度補償素子51は、周囲温度が急速に変化すると抵抗体
63と封止キャップ53との間には熱伝導を緩慢にする
熱伝導率の小さい空気のバッファ層があるため、封止キ
ャップ53外周の外気温度変動に迅速に追従できず周囲
温度検出の応答が遅れてしまう。
However, the temperature compensating element 51 sealed by the sealing cap 53 has a small thermal conductivity between the resistor 63 and the sealing cap 53 when the ambient temperature changes rapidly. Because of the air buffer layer, it is not possible to quickly follow a change in the outside air temperature around the outer periphery of the sealing cap 53, and the response to the detection of the ambient temperature is delayed.

【0008】一方、メッシュ54を有する検出素子52
では加熱される抵抗体63に雰囲気温度が直接に伝わる
ため応答が速い。このため、雰囲気が急激に変化する場
合、検出素子52で検出された雰囲気温度と温度補償素
子51で検出された雰囲気温度との間には誤差が生ず
る。
On the other hand, a detecting element 52 having a mesh 54
In this case, the response is fast because the ambient temperature is directly transmitted to the heated resistor 63. Therefore, when the atmosphere changes rapidly, an error occurs between the atmosphere temperature detected by the detection element 52 and the atmosphere temperature detected by the temperature compensation element 51.

【0009】図25(a),(b),(c)は、従来の湿度計
の雰囲気温度検出の応答遅れによる検出誤差発生を説明
するための図である。図25(a)に示すように、雰囲
気温度Tが時間t0(0秒)からt1(0.01秒)まで
20℃あったものが、t2(0.02秒)後に急にT=4
0℃まで上昇し、時間t2以後一定温度T=40℃に保
持された場合、それぞれの時間において、図25(b)
の検出素子52の温度変化成分(電圧で示す)は図25
(b)に、また温度補償素子51の温度変化成分は図2
5(c)に斜線にて示すように検出され、温度補償素子
51においては、かなりの時間遅れをもって検出される
FIGS. 25 (a), 25 (b), and 25 (c) are diagrams for explaining the occurrence of a detection error due to a response delay in detecting the ambient temperature of a conventional hygrometer. As shown in FIG. 25 (a), the ambient temperature T was 20 ° C. from time t 0 (0 second) to t 1 (0.01 second), but suddenly T 2 (0.02 second) after T 2 (0.02 second). = 4
When the temperature rises to 0 ° C. and is maintained at a constant temperature T = 40 ° C. after time t 2 , at each time, FIG.
The temperature change component (indicated by voltage) of the detection element 52 of FIG.
FIG. 2B shows the temperature change component of the temperature compensation element 51 in FIG.
5 (c) is detected as indicated by oblique lines, and detected by the temperature compensation element 51 with a considerable time delay.

【0010】すなわち、周囲温度が時間t1(0.01
秒)に温度T=20℃から一様に上昇を初めた場合、検
出素子52からは、図25(b)に示すように周囲温度
Tの変化に迅速に応じて直ちにΔE1bが検出される
が、温度補償素子51では、T=20℃の状態のままの
温度が検出される。時間t1〜t2(0.01〜0.02
秒)および時間t2以降において検出素子52は図25
(b)に示すように周囲温度Tの変化に迅速に応答し、
温度変化分ΔE1bおよびΔE2bが検出されるのに対
し、温度補償素子51は、図25(c)に示すように時
間t2(0.02秒)までは温度変化分はなく、時間t2
以降温度変化分ΔE3cが検出される、つまり、キャッ
プ外周の温度変動に追従できず、応答が遅れてしまう。
この結果、ΔE1b,ΔE2bおよびΔE3b−ΔE3cの
検出遅れに相当する湿度検出誤差が発生する。従って、
これらの素子を短時間電力印加して用いる間欠駆動方式
とした場合には、温度補償素子51が検出する温度は、
明らかに、周囲温度と異なってしまう。
That is, the ambient temperature is set to the time t 1 (0.01
When the temperature starts to rise uniformly from the temperature T = 20 ° C. at (second), the detection element 52 immediately detects ΔE 1 b in response to the change in the ambient temperature T as shown in FIG. 25B. However, the temperature compensating element 51 detects the temperature in the state of T = 20 ° C. Time t 1 to t 2 (0.01 to 0.02
Second) and after time t 2 , the detection element 52
(B) quickly responds to changes in ambient temperature T,
While the temperature changes ΔE 1 b and ΔE 2 b are detected, the temperature compensation element 51 has no temperature change until time t 2 (0.02 seconds) as shown in FIG. Time t 2
Thereafter, the temperature change ΔE 3 c is detected. That is, the temperature change ΔE 3 c cannot be followed, and the response is delayed.
As a result, a humidity detection error corresponding to the detection delay of ΔE 1 b, ΔE 2 b and ΔE 3 b−ΔE 3 c occurs. Therefore,
In the case of an intermittent drive system using these elements by applying power for a short time, the temperature detected by the temperature compensation element 51 is:
Obviously, it will be different from the ambient temperature.

【0011】図26は、従来の他の湿度計を示す図で、
図24に示した従来の湿度計が、熱伝導率を利用した一
般的な湿度計で、温度補償素子52の空気層による時間
遅れがあるのに対し、図26に示した湿度計60は、バ
ッファ層となる図22に示した温度補償素子52の空気
層を薄くするために、メッシュ61を有する封止キャッ
プ内のベース62に基板となる検出チップ64を固着
し、検出チップ64上に温度補償抵抗63および検出抵
抗63′をそれぞれマイクロブリッジ形状に配設し、更
に温度補償抵抗63と検出抵抗63′とを区画するキャ
ップカバー66を被覆し、検出抵抗63′側に検出孔6
7を開口したものである。
FIG. 26 shows another conventional hygrometer.
The conventional hygrometer shown in FIG. 24 is a general hygrometer using thermal conductivity, and there is a time delay due to the air layer of the temperature compensation element 52, whereas the hygrometer 60 shown in FIG. In order to reduce the thickness of the air layer of the temperature compensating element 52 shown in FIG. 22, which serves as a buffer layer, a detection chip 64 serving as a substrate is fixed to a base 62 in a sealing cap having a mesh 61. The compensation resistor 63 and the detection resistor 63 'are arranged in a microbridge shape, respectively, and further covered with a cap cover 66 for partitioning the temperature compensation resistor 63 and the detection resistor 63'.
7 is opened.

【0012】温度補償抵抗63は、周囲温度検出の時間
遅れを小さくするため空気層を薄くするキャップカバー
66内に配設されており、そのため熱伝時時間は短かく
なるが、空気層が存在している点では図22の温度補償
素子51と同じである。
The temperature compensating resistor 63 is provided in the cap cover 66 for reducing the thickness of the air layer in order to reduce the time delay in the detection of the ambient temperature. This is the same as the temperature compensation element 51 of FIG.

【0013】図27は、従来の、更に他の湿度計の構造
を示す平断面図で、この湿度計70は、温度補償室71
と検出室72とを均熱スリーブ73により近接して配設
し、検出室72を通気孔74により外気と連通させ、温
度補償室71にはリード75,75に両端を接する温度
補償素子63(抵抗体R11)が、検出室72内にはリー
ド76,76に両端を接合する検出素子63′(抵抗体
12)が配設されている。
FIG. 27 is a cross-sectional plan view showing the structure of another conventional hygrometer.
And the detection chamber 72 are disposed closer to each other by the heat equalizing sleeve 73, the detection chamber 72 is communicated with the outside air through the vent hole 74, and the temperature compensation chamber 71 has the temperature compensating element 63 (both ends in contact with the leads 75, 75). A detecting element 63 ′ (resistor R 12 ) is connected to the leads 76, 76 at both ends of the resistor R 11 ).

【0014】検出室72に連通する通気孔73は、メッ
シュを使用した場合と比べて開口面積が小さく、従って
応答性が犠牲になるが、温度補償室71側の熱応答時間
と等しくすることができ、これによって、応答時間差に
もとづく誤差とをなくすことが試みられている。
The ventilation hole 73 communicating with the detection chamber 72 has a smaller opening area than the case where a mesh is used, so that responsiveness is sacrificed. By doing so, attempts have been made to eliminate errors based on response time differences.

【0015】図28は、図27に示した湿度計の回路構
成例であり、温度補償抵抗体R11と検出抵抗体R12とは
抵抗R13,R14とブリッジ回路を構成し、端子78,7
9に接続される直流電源(図示せず)とR15を介して接
続される。出力は検出抵抗体R12と温度補償抵抗体R11
との接続点および抵抗R13とR14との接続点とに接続さ
れた抵抗Rmの両端より、湿度に比例した電圧として端
子80,81を介して出力される。
[0015] Figure 28 is a circuit configuration example of a humidity meter shown in FIG. 27, the detecting resistor R 12 and the temperature compensating resistor R 11 constitute a resistor R 13, R 14 bridge circuit, terminal 78 , 7
DC power source connected to 9 (not shown) is connected via the R 15. Output a detection resistor R 12 temperature compensating resistor R 11
From both ends of the connected resistor Rm to the connection point between the connection points and the resistor R 13 and R 14 and is output via the terminal 80 and 81 as a voltage proportional to the humidity.

【0016】しかし、図27に示した湿度計は、小形で
はあるが雰囲気の対流影響を受ける。すなわち、対流の
程度や、更に、通気孔74の孔径や孔位置の精度等の影
響を受けるので、目的とした周囲温度の応答時間のバラ
ンスをとるのが困難であり、この湿度計も上記問題は根
本的には改善されてはいない。
However, the hygrometer shown in FIG. 27 is small but is affected by the convection of the atmosphere. That is, since the degree of convection and the accuracy of the hole diameter and the hole position of the vent hole 74 are affected, it is difficult to balance the response time of the intended ambient temperature. Is not fundamentally improved.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】以上述べた温度補償素
子および検出素子を有する従来例に共通する課題は、乾
燥空気を一定圧力で封入しないと、封入気体の熱伝導率
が変わってしまい、温度補償素子自体の温度検出特性が
変化して、補償の役目をなさなくなることである。
The problem common to the conventional examples having the temperature compensation element and the detection element described above is that unless dry air is sealed at a constant pressure, the thermal conductivity of the sealed gas changes, and the temperature increases. That is, the temperature detection characteristic of the compensating element itself changes, and the compensating element does not play a role of compensation.

【0018】さらに、温度補償素子内に封入された空気
の一定圧力が補償基準となって周囲湿度を検出するもの
であるから、周囲湿度の圧力(外気圧)が変われば熱伝
導率も変化するので、基準の効果が小さくなる。従っ
て、乾燥空気の湿度と乾燥空気を一定圧力で封入する封
入条件管理は精密さを要し、これらのバラツキは生産時
に特性バラツキとなって現れ、同時に検出素子と温度補
償素子の組み合せバランスが難しく、結果として歩留り
率が低くなる。
Furthermore, since the constant pressure of the air sealed in the temperature compensating element is used as a compensation reference to detect the ambient humidity, if the ambient humidity pressure (external pressure) changes, the thermal conductivity also changes. Therefore, the effect of the reference is reduced. Therefore, it is necessary to precisely control the humidity of the dry air and the sealing conditions for sealing the dry air at a constant pressure, and these variations appear as characteristic variations during production, and at the same time, it is difficult to balance the combination of the detecting element and the temperature compensating element. As a result, the yield rate decreases.

【0019】さらに温度補償素子の乾燥空気の封入圧力
は一定であるから、周囲の気象条件や高所地域で使用す
ると検出対象となる気体の圧力すなわち熱伝導率が変わ
るので、もし、温度補償素子内の圧力が使用条件に従っ
て外気圧と同様に変化すると温度補償が可能であるが、
特に、図22および図24に示した従来例の封止キャッ
プは、気圧変動で変形し、内圧も変化する柔軟性のある
素材および構造をしていないから、正確な検出値が得ら
れない。
Furthermore, since the pressure of the dry air filled in the temperature compensating element is constant, the pressure of the gas to be detected, that is, the thermal conductivity changes when used in ambient weather conditions or high altitude areas. Temperature compensation is possible if the internal pressure changes in the same way as the external pressure according to the operating conditions,
In particular, the conventional sealing cap shown in FIGS. 22 and 24 does not have a flexible material and structure that deforms due to fluctuations in atmospheric pressure and changes in internal pressure, and thus cannot provide accurate detection values.

【0020】また、検出対象の雰囲気が部分的にムラで
ある時、図22および図24に示した従来例において
は、検出素子と温度補償素子との間の距離が比較的大き
いので、検出された信号はそれぞれの場所の状態での比
較値となり、一点(同一位置)の検出位置での値でない
バラバラの検出位置での値を示すこととなり意味がな
い。そのため、検出素子と温度補償素子はできるだけ近
い距離が好ましく、図25に示した従来例の様に、ひと
つの基板上に合体させれば良い。とはいっても検出素子
と温度補償素子とはまだ離れた位置にあるので、より正
確な測定には適さない。
When the atmosphere to be detected is partially uneven, the distance between the detecting element and the temperature compensating element is relatively large in the conventional example shown in FIGS. The resulting signal becomes a comparison value in the state of each location, and indicates a value at a detection position of scatter that is not a value at a detection position of one point (the same position), and is meaningless. Therefore, the distance between the detecting element and the temperature compensating element is preferably as short as possible, and may be combined on one substrate as in the conventional example shown in FIG. Nevertheless, since the detecting element and the temperature compensating element are still separated from each other, they are not suitable for more accurate measurement.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、(1)雰囲気中において加熱される抵抗
体の抵抗値の変化に基づいて前記雰囲気中の所定気体を
検知する雰囲気計において、前記抵抗体を抵抗変化が雰
囲気温度のみに影響される低温度で加熱する低温駆動回
路と、前記抵抗体を抵抗変化が雰囲気の温度および所定
気体に感応する高温度で加熱する高温駆動回路と、前記
抵抗体両端に生ずる高温における電圧から低温における
電圧を比較する比較検出回路とからなり、該比較検出回
路の出力電圧に応じて前記雰囲気に含まれる所定気体濃
度を検知すること、更には、(2)低高温加熱期間およ
び加熱休止期間を定める計測ON/OFF信号発生回路
と、前記低高温加熱期間に同期して抵抗体を加熱する基
準電力発生回路と、前記低高温加熱期間に同期して低温
加熱および高温加熱時の前記抵抗体の抵抗を電圧として
読み取る読み取りのタイミングを定める時間計測回路
と、前記抵抗値読み取りタイミングに同期して抵抗体に
生ずる電圧を読み取る電圧測定回路と、低温加熱におけ
る抵抗体に生ずる電圧を周囲温度に対応する電圧となる
ように補正する係数を設定乗算して補正電圧を出力する
係数設定回路と、前記補正電圧を記憶するメモリ回路
と、前記高温加熱における抵抗体に生ずる電圧から前記
記憶された補正電圧を減算する減算回路とを有し、該減
算回路の出力に比例して雰囲気内の所定気体濃度を求め
ること、更には、(3)前記抵抗体を電力印加により発
熱する発熱作用を有する細線状体とし、該細線状体の両
端を電導ピンを介して測定気体中に絶縁保持したマイク
ロブリッジ形状としたこと、更には、(4)抵抗体を低
温および高温で加熱する低高温加熱期間と、該加熱期間
後前記抵抗体の抵抗が少なくとも雰囲気温度における抵
抗値に戻るのに要する時間の加熱休止期間とからなる加
熱サイクルで加熱すること、更には、(5)抵抗体の低
高温加熱期間における前記抵抗体の加熱電力を低波高値
の電圧又は電流パルスと、該低波高値の電圧又は電流パ
ルス直後に出力される高波高値の電圧又は電流パルスと
したこと、更には、(6)抵抗体の低高温加熱期間にお
ける前記抵抗体の加熱電力を鋸歯状波の電圧又は電流と
したこと、或いは、(7)隣接した同形等大の空洞部を
有する基板と、前記空洞部上面にマイクロブリッジ状に
配設され直列接続された等抵抗の抵抗体を有する雰囲気
センサと;該雰囲気センサの各々の抵抗体を同時駆動す
るタイミングを与えるクロックパルスを発振するクロッ
ク回路と;前記クロックパルスに同期して前記抵抗体の
一方を低温加熱する低電力パルス、および他方を高温加
熱する高電力パルスを出力する駆動回路と;前記抵抗体
の高温加熱した抵抗値と低温加熱した抵抗値を比較して
比較値に応じた所定気体濃度を算出する所定気体濃度演
算回路を有すること、更には、(8)前記駆動回路は、
クロック回路のクロックパルスに同期して、前記直列接
続された各々の抵抗体を同時に高温加熱又は低温加熱す
ることなく、交互に高温加熱と低温加熱とを繰返えし駆
動することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides: (1) an atmosphere for detecting a predetermined gas in an atmosphere based on a change in the resistance of a resistor heated in the atmosphere; A low-temperature drive circuit for heating the resistor at a low temperature where the resistance change is affected only by the ambient temperature; and a high-temperature drive circuit for heating the resistor at a high temperature where the resistance change is sensitive to the temperature of the atmosphere and a predetermined gas. A circuit for comparing a voltage at a high temperature generated between both ends of the resistor with a voltage at a low temperature to a voltage at a low temperature, and detecting a concentration of a predetermined gas contained in the atmosphere according to an output voltage of the comparison and detection circuit; (2) a measurement ON / OFF signal generation circuit for determining a low-high temperature heating period and a heating suspension period, and a reference power generation circuit for heating a resistor in synchronization with the low-high temperature heating period. A time measurement circuit that determines a read timing for reading the resistance of the resistor as a voltage during low-temperature heating and high-temperature heating in synchronization with the low-high temperature heating period; and a voltage generated in the resistor in synchronization with the resistance value reading timing. A voltage measuring circuit for reading, a coefficient setting circuit for setting and multiplying a coefficient for correcting a voltage generated in the resistor during low-temperature heating to be a voltage corresponding to the ambient temperature and outputting a correction voltage, and a memory for storing the correction voltage Circuit, and a subtraction circuit for subtracting the stored correction voltage from the voltage generated in the resistor during the high-temperature heating, and obtaining a predetermined gas concentration in the atmosphere in proportion to the output of the subtraction circuit. (3) the resistor is a thin wire having a heat-generating action of generating heat by applying electric power, and both ends of the thin wire are insulated into a measurement gas via conductive pins; And (4) a low-high temperature heating period in which the resistor is heated at low and high temperatures, and after the heating period, the resistance of the resistor returns to at least the resistance value at ambient temperature. Heating in a heating cycle consisting of a heating pause period for a required time; and (5) a heating voltage of the resistor during a low-high temperature heating period of the resistor is changed to a low-peak voltage or current pulse; A high peak voltage or current pulse output immediately after the high voltage or current pulse, and (6) the heating power of the resistor during the low and high temperature heating period of the resistor is a sawtooth voltage or current. Or (7) an atmosphere sensor including a substrate having an adjacent, equal-sized cavity portion and an equal-resistance resistor arranged in series in a microbridge shape on the upper surface of the cavity portion. A clock circuit that oscillates a clock pulse that provides timing for simultaneously driving each of the resistors of the atmosphere sensor; a low-power pulse that heats one of the resistors at a low temperature in synchronization with the clock pulse; A drive circuit for outputting a high power pulse for heating at a high temperature; and a predetermined gas concentration calculating circuit for comparing a resistance value of the resistor heated at a high temperature with a resistance value heated at a low temperature to calculate a predetermined gas concentration according to the comparison value. And (8) the driving circuit includes:
Synchronously with the clock pulse of the clock circuit, the series-connected resistors are alternately heated and heated alternately without being heated or cooled at the same time. Things.

【0022】[0022]

【作用】特定の気体濃度を測定する雰囲気中で、抵抗体
を定電力で加熱する場合、加熱電力が小さいときは、特
定の気体濃度影響を殆ど受けずに雰囲気温度のみにより
抵抗が変化するので抵抗体の抵抗値は周囲温度の関数と
なり、加熱電力が大きいときは、抵抗体の抵抗値が雰囲
気温と特定の気体濃度との関数になることを利用して、
抵抗体をメッシュを有する封止キャップ内にマイクロブ
リッジ形状に配設して特定の気体濃度影響を受けない小
電力と、特定の気体濃度影響を受ける大電力とで連続し
て加熱して、抵抗体を大電力駆動したときの抵抗値から
小電力駆動したときの抵抗値を減算して同一抵抗体によ
る同一場所での特定の気体濃度を算出する。
[Function] When a resistor is heated at a constant power in an atmosphere for measuring a specific gas concentration, when the heating power is small, the resistance changes only by the ambient temperature without being affected by the specific gas concentration. The resistance value of the resistor is a function of the ambient temperature, and when the heating power is large, utilizing the fact that the resistance value of the resistor becomes a function of the ambient temperature and the specific gas concentration,
A resistor is arranged in a micro-bridge shape in a sealing cap having a mesh and continuously heated with a small power not affected by a specific gas concentration and a large power affected by a specific gas concentration, thereby forming a resistor. A specific gas concentration at the same place by the same resistor is calculated by subtracting the resistance value when the body is driven with low power from the resistance value when driving the body with high power.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明による雰囲気計を湿度計に適用
した場合を例に説明するが、前述のように、本発明は湿
度計に限定されるものではない。図1は、本発明による
雰囲気計の一例としての湿度計の原理を説明するための
図で、説明を解り易くするために従来の湿度計の湿度測
定原理と対比して説明する。図1において、白抜き矢印
(a1)→(b1)→(c1)→(d1)は本発明による湿
度測定、(a1)→(b1),(a2)→(b2)→
(b3)は従来の湿度測定のフローを示す。図1(a1
は、湿度検出素子の構造図、図1(a2)は温度補償素
子構造図であり、図中、1は封止キャップ、2はメッシ
ュ、3はベース、4はハーメチックシール、5,6はリ
ードピン、7は抵抗体(検出素子と呼ぶ)である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example in which an atmosphere meter according to the present invention is applied to a hygrometer will be described, but as described above, the present invention is not limited to a hygrometer. FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention. The description will be made in comparison with the humidity measurement principle of a conventional hygrometer for easy understanding. In FIG. 1, white arrows (a 1 ) → (b 1 ) → (c 1 ) → (d 1 ) indicate humidity measurement according to the present invention, and (a 1 ) → (b 1 ), (a 2 ) → (b) 2 ) →
(B 3 ) shows the flow of the conventional humidity measurement. FIG. 1 (a 1 )
Is a structural diagram of a humidity detecting element, and FIG. 1 (a 2 ) is a structural diagram of a temperature compensating element. In the drawing, 1 is a sealing cap, 2 is a mesh, 3 is a base, 4 is a hermetic seal, and 5, 6 are The lead pins 7 are resistors (referred to as detection elements).

【0024】図1(a1)の湿度検出素子は、高熱伝導
材のベース3上にハーメチックシール4を介して所定の
微小間隔を隔て貫通配設された平行なリードピン5と6
との先端に、検出素子7を溶着してメッシュ2を有する
封止キャップ1をベース3に固着したものである。検出
素子7としては、正の温度特性を有する、例えば、白
金、タングステン、ニクロム、カンタル、又は負の温度
係数を有する、例えば、SiC(炭化けい素)、TaN
(窒化タンタル)等の微細線もしくは薄膜、サーミスタ
等の微小感温素子が接続される。
The humidity detecting element shown in FIG. 1 (a 1 ) has parallel lead pins 5 and 6 penetratingly disposed at a predetermined minute interval through a hermetic seal 4 on a base 3 made of a high heat conductive material.
A sealing cap 1 having a mesh 2 is fixed to a base 3 by welding a detection element 7 to the tip of the base 3. The detection element 7 has a positive temperature characteristic, for example, platinum, tungsten, nichrome, Kanthal, or a negative temperature coefficient, for example, SiC (silicon carbide), TaN
A fine temperature-sensitive element such as a fine wire or thin film such as (tantalum nitride) or a thermistor is connected.

【0025】上述の検出素子7の抵抗値は、低温又は高
温で加熱されたとき、周囲温度および湿度に応じて変化
するものであり、その熱容量は非常に小さくしてある。
このため、検出素子7は微細線又は微小体からなる微小
感温素子をマイクロブリッジ構造で使用し、加熱時は微
小時間で所定の熱平衡温度に到達し、加熱電力を停止し
たときは、ただちに周囲温度に戻るようにしている。
The resistance value of the above-mentioned detecting element 7 changes according to the ambient temperature and humidity when heated at a low or high temperature, and its heat capacity is extremely small.
For this reason, the detection element 7 uses a micro temperature sensing element composed of a fine wire or a micro body in a micro bridge structure. When the heating element reaches a predetermined thermal equilibrium temperature in a very short time, and when the heating power is stopped, the surrounding area is immediately set. Try to return to the temperature.

【0026】尚、図1(a2)に示した温度補償素子の
検出素子7は、湿度検出素子の検出素子7と同一規格
で、図1(a1)に示した湿度検出素子の封止キャップ
1のメッシュ2を取り除いて検出素子7を密閉したもの
である。以上の構造をもった図1(a1)に示した湿度
検出素子と図1(a2)に示した温度補償素子を用いた
従来の湿度検出原理と、図1(a1)に示した湿度検出
素子のみを用いた、本発明による湿度検出原理につい
て、最初に説明する。
The detecting element 7 of the temperature compensating element shown in FIG. 1 (a 2 ) has the same standard as the detecting element 7 of the humidity detecting element, and is sealed with the humidity detecting element shown in FIG. 1 (a 1 ). The detection element 7 is sealed by removing the mesh 2 of the cap 1. A conventional humidity detecting principle using the humidity detecting element shown in FIG. 1 (a 1 ) having the above structure and the temperature compensating element shown in FIG. 1 (a 2 ), and a conventional humidity detecting principle shown in FIG. 1 (a 1 ). First, the humidity detection principle according to the present invention using only the humidity detection element will be described.

【0027】図2(a),(b)は、湿度検出素子の電圧
電流特性図であり、図2(a)は、湿度特性を示す図
で、図1(a1)の湿度検出素子において、周囲温度が
30℃一定で湿度が200g/m3の時の電圧電流特性
1(点線)と0g/m3の時の電圧電流特性A2(実
線)を示す特性曲線、図2(b)は温度特性を示す図
で、湿度0g/m3における温度20℃の時の電圧電流
特性B1(点線)、30℃の時の電圧電流特性B2(実
線)、40℃の時の電圧電流特性B3(点線)を示す特
性曲線で、横軸に検出素子印加電圧、縦軸に検出素子印
加電流を示す。
FIG. 2 (a), (b) is a voltage-current characteristic diagram of the humidity detecting element, FIGS. 2 (a) is a diagram showing the humidity characteristics, the humidity detection device of FIG. 1 (a 1) , characteristic curve showing a voltage-current characteristic a 2 (solid line) when the voltage-current characteristic a 1 (dotted line) and 0 g / m 3 when the humidity is 200 g / m 3 at ambient temperature 30 ° C. constant, FIG. 2 (b ) is a diagram showing temperature characteristics, humidity 0 g / voltage-current characteristics at the temperature 20 ° C. in m 3 B 1 (dotted line), the voltage-current characteristic B 2 (solid line when the 30 ° C.), the voltage at the time of 40 ° C. In the characteristic curve showing the current characteristic B 3 (dotted line), the horizontal axis represents the voltage applied to the detection element, and the vertical axis represents the current applied to the detection element.

【0028】図2(a)の湿度特性を示す30℃におけ
る電圧電流曲線では、湿度検出素子への印加電流が2m
A以下の小さい加熱電流では、A1曲線とA2曲線とが略
々重なって対応する電圧は約0.8V以下を示してお
り、この低電流加熱時では、湿度の影響を受けない温度
特性のみを示し、検出素子印加電流が8mAの大電流で
は、A1曲線は略3V(ボルト)、A2曲線は略4Vを示
し、大電流加熱では湿度が大きい程検出素子に生ずる電
圧が小さくなり、湿度に対応した電圧を得ることができ
る。
In the voltage-current curve at 30 ° C. showing the humidity characteristic shown in FIG. 2A, the current applied to the humidity detecting element is 2 m.
The following small heating current A, the voltage and the A 1 curve and A 2 curve corresponding overlap substantially indicates about 0.8V or less, at the time of the low current heating, the temperature characteristics which is not affected by humidity shows only, in the large current detecting element applied current is 8 mA, a 1 curve substantially 3V (volts), a 2 curve shows an approximately 4V, the voltage generated in the detection element as humidity is large becomes small in a large current heating And a voltage corresponding to the humidity can be obtained.

【0029】図2(b)の温度特性を示す湿度0g/m
3における電圧電流曲線では、検出素子の周囲には湿度
がないので、検出素子に定電流、例えば、2mAを印加
した場合、検出素子の両端に生ずる電圧は曲線B1
2,B3に示すように周囲温度が高い程高く、周囲温度
が低い程小さいことを示めす。
Humidity 0 g / m showing the temperature characteristic shown in FIG.
In the voltage-current curve in FIG. 3, since there is no humidity around the detecting element, when a constant current, for example, 2 mA is applied to the detecting element, the voltage generated at both ends of the detecting element becomes the curve B 1 ,
As shown in B 2 and B 3 , the higher the ambient temperature, the higher the temperature, and the lower the ambient temperature, the lower the temperature.

【0030】図1において、図1(b1),(b2),(b3),
(c1),(d1)は、共に、横軸に絶体湿度(g/m3)、
縦軸に出力電圧(V)を示したグラフである。図1(b
1)は、図1(a1)に示した湿度検出素子7に8mAの
電流を印加したときの周囲温度が20℃,30℃,40
℃における絶対湿度と出力電圧との関係を示した直線B
11,B12およびB13を示した図であり、出力電圧と絶体
湿度とは負の比例関係にあり、周囲温度に比例する。
In FIG. 1, (b 1 ), (b 2 ), (b 3 ),
Both (c 1 ) and (d 1 ) are absolute humidity (g / m 3 ) on the horizontal axis,
The vertical axis is a graph showing the output voltage (V). FIG. 1 (b
1), the ambient temperature is 20 ° C. when applying a current of 8mA humidity sensing element 7 shown in FIG. 1 (a 1), 30 ° C., 40
Line B showing the relationship between absolute humidity and output voltage in ° C
11, B is a diagram showing a 12 and B 13, is in the negative proportional to the output voltage and the absolute humidity, is proportional to the ambient temperature.

【0031】一方、図1(a2)に示した温度補償素子
では、図1(b2)に示すように、出力電圧は、当然乍
ら絶対湿度に無関係で周囲温度のみに比例して変化す
る。周囲温度が20℃,30℃,40℃の直線を各々B
21,B22およびB23とする。
On the other hand, in the temperature compensating element shown in FIG. 1 (a 2 ), as shown in FIG. 1 (b 2 ), the output voltage naturally changes in proportion to only the ambient temperature regardless of the absolute humidity. I do. Lines with ambient temperatures of 20 ° C, 30 ° C, and 40 ° C
21, and B 22 and B 23.

【0032】図1(b1)と図1(b2)とから同一の周
囲温度での絶体湿度に対応する出力を減算する。直線B
13,からB23を、B12からB22を、B11からB21を各々
減算すると、図1(b3)に示すように、周囲温度によ
らず、絶体湿度のみに負の比例関係にある絶体湿度と出
力電圧との関係直線B33が得られる。
The output corresponding to the absolute humidity at the same ambient temperature is subtracted from FIGS. 1 (b 1 ) and 1 (b 2 ). Straight line B
13 and B 23 , B 12 and B 22 , and B 11 and B 21 , respectively. As shown in FIG. 1 (b 3 ), the negative proportional relationship only to the absolute humidity is obtained regardless of the ambient temperature. related linear B 33 of the absolute body moisture and the output voltage in the obtained.

【0033】本発明の雰囲気計の一例としての湿度計に
おいては、検出素子7を低電流、例えば1mAで駆動し
たときは、図2(a),(b)に示すように、絶対湿度
に影響されず周囲湿度20℃,30℃および40℃のみ
に比例した出力電圧が得られ、図1(c1)に示す平行
直線c1,c2,c3が得られる。これは図1(b2)と同
一の関係を示すものであり、図1(c1)と図1(b1
の関係とから、図1(d1)に示すように、図1(b3
の特性と等しい絶対湿度のみに負の比例関係にある出力
直線B0が得られる。
In the hygrometer as an example of the atmosphere meter according to the present invention, when the detecting element 7 is driven at a low current, for example, 1 mA, the absolute humidity is affected as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). Instead, an output voltage proportional to only the ambient humidity of 20 ° C., 30 ° C., and 40 ° C. is obtained, and parallel straight lines c 1 , c 2 , and c 3 shown in FIG. 1 (c 1 ) are obtained. This shows the same relationship as FIG. 1 (b 2 ), and FIGS. 1 (c 1 ) and 1 (b 1 )
From the relationship, as shown in FIG. 1 (d 1 ), FIG. 1 (b 3 )
An output straight line B 0 that is in a negative proportional relationship only with the absolute humidity equal to the characteristic is obtained.

【0034】以上の説明において、本発明に係る湿度検
出素子は定電流で駆動した場合について述べたが、検出
素子7の熱容量は極めて小さく応答性が優れているので
時間幅の短いパルス電流で駆動してもよい。また、定電
圧又は定電圧パルス駆動でもよい。
In the above description, the case where the humidity detecting element according to the present invention is driven by a constant current has been described. However, since the heat capacity of the detecting element 7 is extremely small and the response is excellent, it is driven by a pulse current having a short time width. May be. Further, constant voltage or constant voltage pulse driving may be used.

【0035】図3は、本発明による雰囲気計の一例とし
ての湿度計の湿度検出素子駆動方式を説明するための図
であり、,図3(a1)はパルス電流駆動方式、図3
(a2)はパルス電圧駆動方式を示す。即ち、本発明の
湿度計は、図2(a)の湿度特性曲線および図2(b)
の温度特性曲線に従った駆動であれば駆動パルスが定電
流の場合でも定電圧の場合でもよい。図3(a1)に示
した定電流パルス駆動の場合は、定電流パルス電源10
と検出素子11とを直列接続して検出素子11の両端電
圧Voutを検出する。図3(a2)のパルス電圧駆動
方式においては、定電圧パルス電源12と検出抵抗13
および検出素子11とを直列接続して検出抵抗13の両
端電圧Voutを検出する。何れの場合も検出素子11
に対し、駆動時の温度値が異なる2種類の定電流又は定
電圧パルスが印加される。
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of driving a humidity detecting element of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention. FIG. 3 (a 1 ) shows a pulse current driving method, and FIG.
(A 2 ) shows a pulse voltage driving method. That is, the hygrometer of the present invention has a humidity characteristic curve shown in FIG.
The drive pulse may be a constant current or a constant voltage as long as the drive is performed in accordance with the temperature characteristic curve. Figure 3 is the case of the constant current pulse driving shown in (a 1), a constant current pulse power supply 10
And the detecting element 11 are connected in series to detect the voltage Vout across the detecting element 11. In the pulse voltage driving method shown in FIG. 3A 2 , the constant voltage pulse power supply 12 and the detection resistor 13
And the detection element 11 are connected in series to detect the voltage Vout across the detection resistor 13. In any case, the detecting element 11
In contrast, two types of constant current or constant voltage pulses having different temperature values during driving are applied.

【0036】図3(b)は、図3(a1)電流パルス駆
動時における電流パルス列の一例を示す図で、検出素子
11に対し時間t1から時間t2に到る間は、波高値2m
A,パルス幅50ms(ミリ秒)の小パルス電流を印加
し、続いて、時間t2からt3に到る間は、波高値8mA
でパルス幅50msの大パルス電流を印加する。時間t
3からt4に到る100msの休止時間を置いて、再び同
じ時間幅の2mA,8mAの小電流パルスと大電流パル
スによる電流パルス列により駆動される。
[0036] FIG. 3 (b), a diagram showing an example of a current pulse train at FIG 3 (a 1) a current pulse driving, while extending from time t 1 to time t 2 to detection element 11, a peak value 2m
A, a small pulse current having a pulse width of 50 ms (millisecond) is applied, and then, from time t 2 to t 3 , a peak value of 8 mA
Applies a large pulse current having a pulse width of 50 ms. Time t
After a pause time of 100 ms from 3 to t 4 , it is driven again by a current pulse train of 2 mA and 8 mA small and large current pulses of the same time width.

【0037】図3(c)は、図3(b)に示した電流パ
ルス駆動により検出素子11間に発生する電圧(Vou
t)の電圧パルス列を示すもので、電流パルスの立ち上
げにおいては時間遅れを伴う電圧パルスが生ずる。この
ため、電圧検出は電圧値が安定したc1,c2の時間幅内
で行うことが必要である。尚、図3(b)に示した駆動
電流パルス列の時間t3〜t4間の休止期間は、8mAの
パルス電流印加後、検出素子11の発熱温度が略周囲温
度になる時間幅を選んだものである。
FIG. 3C shows a voltage (Vou) generated between the detecting elements 11 by the current pulse driving shown in FIG.
This shows the voltage pulse train of t), and a voltage pulse with a time delay occurs at the rise of the current pulse. For this reason, it is necessary to perform voltage detection within the time width of c 1 and c 2 where the voltage value is stable. Incidentally, rest period between times t 3 ~t 4 of the drive current pulse train shown in FIG. 3 (b), after the pulse current application of 8 mA, chose time width heating temperature of the detection element 11 becomes substantially ambient temperature Things.

【0038】図3(b)においては、小電流パルスと大
電流パルスとを連続して検出素子11に印加したが、小
電流を印加してから所定の安定時間を経てから大電流を
印加することでもよいが、各駆動電流パルス毎に時間遅
れが生ずるので高応答性の検出はできない。これに対し
て図3(b)に示した駆動方法によると、図3(d)に
点線d1にて示すように、大電流パルスを印加したとき
の出力電圧の応答性が小電流駆動による予熱のため高め
られる。
In FIG. 3B, a small current pulse and a large current pulse are continuously applied to the detecting element 11, but a large current is applied after a predetermined stabilization time has elapsed after the application of the small current. However, since a time delay occurs for each drive current pulse, high response cannot be detected. According to the driving method shown contrast in FIG. 3 (b), as shown by a dotted line d 1 in FIG. 3 (d), due to the response of the output voltage when applying a large current pulse is small current driving Increased for preheating.

【0039】図4(a),(b)は、大電流パルス駆動連
続して小電流パルス電流駆動したときの電流パルス波形
および電圧パルス出力波形を示したものである。
FIGS. 4A and 4B show a current pulse waveform and a voltage pulse output waveform when a large current pulse drive is continuously performed and a small current pulse current drive is performed.

【0040】すなわち、最初、時間幅T1で温湿度検出
のための大電流パルス(8mA)で駆動し、その後連続
して時間幅T2の温度検出の小電流パルス(2mA)で
駆動した場合、出力電圧は図4(b)のB1に示すよう
に、大電流パルス駆動時の立ち上げの時間遅れが大きく
なり、同様に、B2に示すように、立ち下げ時の時間遅
れも大きくなるので、小電流パルス駆動時の出力電圧安
定時間が長くなり応答性のすぐれた検出ができなくな
る。
That is, when driving is first performed with a large current pulse (8 mA) for detecting the temperature and humidity in the time width T 1 , and then driven continuously with a small current pulse (2 mA) for detecting the temperature in the time width T 2. , the output voltage as shown in B 1 in FIG. 4 (b), the time delay of the rising of the time of large current pulse driving is increased, similarly, as shown in B 2, greater time delay during falling Therefore, the output voltage stabilization time at the time of small current pulse driving becomes long, and detection with excellent responsiveness cannot be performed.

【0041】図5(a),(b),(c),(d)は、本
発明による雰囲気計の一例としての湿度計の環境変化と
出力特性との関係を説明するための図で、図5(a)は
時間軸上の温度変化、図5(b)は時間軸上の湿度変
化、図5(c)は印加電流波形、図5(d)は上記温度
変化および湿度変化に対応した印加電流による検出出力
電圧波形を示す。
FIGS. 5 (a), 5 (b), 5 (c), and 5 (d) are diagrams for explaining the relationship between environmental changes and output characteristics of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention. 5 (a) is a temperature change on the time axis, FIG. 5 (b) is a humidity change on the time axis, FIG. 5 (c) is an applied current waveform, and FIG. 5 (d) corresponds to the above temperature change and humidity change. 5 shows a detected output voltage waveform due to the applied current.

【0042】印加電流は所定休止時間をもち2mAの小
電流パルスに続いて印加する8mAの大電流パルスから
なる連続したパルス電流で、このパルス電流は時間t0
〜t1,t1〜t2,t2〜t3の間に1回出力される。一
方、温度変化は図5(a)に示すように一定温度30℃
から時間t1〜t2の期間に20℃,30℃,40
℃に変化し、その他の期間では30℃に保たれているも
のとする。また、湿度変化は図5(b)に示すように一
定湿度20g/m3から時間t2〜t3の期間に10
g/m3又は30g/m3に変化するものである。
The applied current is a continuous pulse current consisting of a small current pulse of 2 mA having a predetermined pause time and a large current pulse of 8 mA to be applied, and the pulse current is a time t 0.
It is output once during ~t 1, t 1 ~t 2, t 2 ~t 3. On the other hand, the temperature change is a constant temperature of 30 ° C. as shown in FIG.
Period of time t 1 ~t 2 from the 20 ℃, 30 ℃, 40
° C, and kept at 30 ° C during other periods. Also, changes in humidity in the period of constant humidity 20 g / m 3 from the time t 2 ~t 3 as shown in FIG. 5 (b) 10
g / m 3 or 30 g / m 3 .

【0043】従って、時間t0〜t1の期間では温度、湿
度共に一定、時間t1〜t2の期間では温度のみ変化し時
間t2〜t3の期間では湿度のみ変化している。
[0043] Thus, in a period of time t 0 ~t 1 temperature, constant humidity both are changing only humidity for a period of time changes only the temperature t 2 ~t 3 during a period of time t 1 ~t 2.

【0044】この結果、検出出力電圧波形は、図5
(d)に示すように時間t0〜t1の期間では温度、湿度
一定に対応する出力電圧となり、時間t1〜t2の期間で
は、湿度一定であり温度のみに比例した出力電圧とな
り、大電流駆動時の出力電圧から小電流駆動時の出力電
圧を減算した減算値は一定となり、この場合、湿度影響
はない。これに対して、湿度のみが変化する時間t2
3の期間では、小電流駆動時の出力電圧は湿度,
,の場合でも一定で、大電流駆動時のみ湿度影響を
受け変化する。このときの出力電圧は、湿度の大きい
では小さく、湿度の小さいで大きい電圧となる。次
に、このような演算を行う駆動回路に基づいて説明す
る。
As a result, the detected output voltage waveform is shown in FIG.
Becomes an output voltage corresponding temperature, humidity constant at a period of time t 0 ~t 1 (d), the in the period of time t 1 ~t 2, becomes an output voltage proportional only to the temperature and humidity constant, A subtraction value obtained by subtracting the output voltage at the time of the small current drive from the output voltage at the time of the large current drive becomes constant, and in this case, there is no influence of humidity. On the other hand, the time t 2 at which only the humidity changes
During the period of t 3 , the output voltage at the time of small current drive is humidity,
, Is constant, and changes under the influence of humidity only at the time of large current driving. The output voltage at this time is low when the humidity is high, and is high when the humidity is low. Next, a description will be given based on a driving circuit that performs such an operation.

【0045】図6は、本発明による雰囲気計の一例とし
ての湿度計の駆動回路の一例を示すブロック図で、図
中、15は一定の電流をセンサに供給する回路(定電流
回路)、16は係数設定回路、17はホールド回路、1
8は減算回路、19は出力端子である。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a driving circuit of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention. In the figure, reference numeral 15 denotes a circuit for supplying a constant current to a sensor (constant current circuit); Is a coefficient setting circuit, 17 is a hold circuit, 1
8 is a subtraction circuit, and 19 is an output terminal.

【0046】増幅回路15には、検出素子7と一端が接
地された基準抵抗Rとの直列抵抗が負荷され、基準抵抗
Rの電圧は一定の電流をセンサに供給する回路(定電流
回路)15の反転入力端に帰還されており、非反転入力
端にはa,bおよびc接点を有するスイッチSW1が接
続される。スイッチSW1のa接点には、基準電圧VREF
1,b接点にはVREF2,c接点は接地され、基準電圧
REF1およびVREF2は、 VREF1=2R(mV) (1) VREF2=8R(mV) (2) が設定されている。
The amplifier circuit 15 is loaded with a series resistor of the detecting element 7 and a reference resistor R whose one end is grounded. The voltage of the reference resistor R supplies a constant current to the sensor (constant current circuit) 15. of which is fed back to an inverting input terminal, to the non-inverting input terminal a, the switch SW 1 with b and c contacts are connected. The a contact of the switch SW 1, the reference voltage V REF
The 1 and b contacts have V REF 2 and the c contact are grounded, and the reference voltages V REF 1 and V REF 2 are V REF 1 = 2R (mV) (1) V REF 2 = 8R (mV) (2) Is set.

【0047】更に、一定の電流をセンサに供給する回路
(定電流回路)15の出力端にはa,b接点を有するス
イッチSW2が接続され、a接点には、低温加熱時の温
度を湿度を演算する時の周囲温度に換算するための係数
Kを設定する、例えばKに応じて増幅度可変な係数設定
回路16が接続され、b接点には、減算回路18の一方
の入力端に接続され、高温加熱時の大電流を流したとき
の出力電圧VDを入力する。
[0047] Further, the output end of the constant circuit for supplying a current to the sensor (constant current circuit) 15 a, the switch SW 2 having a b-contact is connected to a contact, humidity temperature during low temperature heating A coefficient setting circuit 16 for setting a coefficient K for converting to an ambient temperature at the time of the calculation is connected, for example, a coefficient setting circuit 16 whose amplification degree is variable according to K is connected to one input terminal of a subtraction circuit 18 at the contact b. is, inputs the output voltage V D at the time of a large current flows at the time of high temperature heating.

【0048】係数設定回路16と減算回路18との間に
は、a接点およびc接点を有するスイッチSW3および
ホールド回路17が接続されている。スイッチSW3
a接点はホールド回路17に接続されている。
A switch SW 3 having an a contact and a c contact and a hold circuit 17 are connected between the coefficient setting circuit 16 and the subtraction circuit 18. The a contact of the switch SW 3 is connected to the hold circuit 17.

【0049】以上の如く構成された駆動回路のスイッチ
SW1,SW2およびSW3は連動しており、切換により
スイッチSW1,SW2,SW3の各々のa,b,c接点
が同時に切換えられる。a接点に切換えたとき、増幅回
路15の反転入力端に接続された基準抵抗Rには基準電
圧VREF1に等しい電圧が印加され検出素子7には2m
Aの定電流が流れる。同様にb接点に切換えたとき、基
準抵抗Rには基準電圧VREF2に等しい電圧が印加され
検出素子7には8mAの定電流が流れる。
The switches SW 1 , SW 2, and SW 3 of the drive circuit configured as described above are interlocked, and the respective contacts a, b, and c of the switches SW 1 , SW 2 , and SW 3 are simultaneously switched by switching. Can be When the contact is switched to the “a” contact, a voltage equal to the reference voltage V REF 1 is applied to the reference resistor R connected to the inverting input terminal of the amplifier circuit 15, and 2 m is applied to the detecting element 7.
A constant current flows. Similarly, when the contact is switched to the contact b, a voltage equal to the reference voltage V REF 2 is applied to the reference resistor R, and a constant current of 8 mA flows to the detection element 7.

【0050】図7は、図6に示した駆動回路の各部にお
ける波形図であり、以下、図6と図7とにより駆動回路
の動作を説明する。スイッチSW1(SW2,SW3も同
期駆動)は図7(a),(b)の電圧波形の駆動電圧パ
ルスにより時間t1〜t2および時間t2〜t3の期間で切
換えられ、切換に応じて検出素子7には、図7(c)i
sに示す駆動電流2mAおよび8mAが流れる。a接点
に切換えられたときスイッチSW2のa接点には、周囲
温度に比例した図7(d)に示す電圧Vsが出力され
る。
FIG. 7 is a waveform diagram of each part of the drive circuit shown in FIG. 6. The operation of the drive circuit will be described below with reference to FIGS. The switch SW 1 (SW 2 and SW 3 are also driven synchronously) is switched by the driving voltage pulses having the voltage waveforms of FIGS. 7A and 7B in the period from time t 1 to t 2 and from time t 2 to t 3 , FIG. 7 (c) i
The drive currents 2 mA and 8 mA indicated by s flow. The a contact of the switch SW 2 when it is switched to a contact point, the voltage Vs is output shown in FIG. 7 (d) in proportion to the ambient temperature.

【0051】電圧Vsは係数設定回路16に入力し予め
設定された係数Kが乗算され、図7(e)に示す電圧
V′s(=KVs)が出力される。スイッチSW2がa
接点に切換えられたとき、出力される電圧Vsは、周囲
温度に正しく比例した値でないために周囲温度と対応す
るように電圧Vsを補正するための係数で K=(VD−湿度変化分)/Vs (3) で与えられる。
The voltage Vs is input to the coefficient setting circuit 16 and is multiplied by a coefficient K set in advance, and a voltage V's (= KVs) shown in FIG. Switch SW 2 is a
When switched to the contact point, the output voltage Vs is not a value that is correctly proportional to the ambient temperature, and is a coefficient for correcting the voltage Vs so as to correspond to the ambient temperature. K = (V D −change in humidity) / Vs (3).

【0052】ホールド回路17は、図7(f)に示すよ
うに、電圧V′sと等しいV″s(=V′s)を出力す
る。減算回路18には電圧VDとV″sが入力して図7
(h)に示す絶対湿度に比例した電圧Vが出力される。
すなわち、 V=VD−V″s (4) が得られる。
[0052] hold circuit 17, as shown in FIG. 7 (f), the "voltage V D and V in. Subtraction circuit 18 for outputting s (= V's)" s Voltage V's equal V Enter and Figure 7
A voltage V proportional to the absolute humidity shown in (h) is output.
That is, V = V D −V ″ s (4) is obtained.

【0053】図8は、本発明による雰囲気計の一例とし
ての湿度計の、他の実施例を説明するための駆動回路ブ
ロック図であり、図中、20は電圧検出回路、21は電
流検出回路、22は割算回路で、図6と同じ作用をする
部分には図6と同一の参照番号を付している。
FIG. 8 is a block diagram of a drive circuit for explaining another embodiment of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention. In FIG. 8, reference numeral 20 denotes a voltage detection circuit, and 21 denotes a current detection circuit. , 22 are division circuits, and portions having the same functions as in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals as in FIG.

【0054】図8に示した駆動回路は、検出素子7の抵
抗変化から湿度を検出するための駆動回路である。すな
わち、検出素子7を小電流で駆動したときと大電流で駆
動したとき、この何れの期間においても電圧検出器20
により検出素子7の両端の電圧を検知して割算回路22
に入力し、一方、抵抗値が既知の基準抵抗Rの両端の電
圧を電流検出器21により検出して割算回路22に入力
し、割算回路22で検出素子7の抵抗値を演算する。ス
イッチSW2以下の回路は、図6に示した駆動回路と同
様の原理に基づいて小電流パルス駆動時の出力電圧を大
電流パルス駆動時における出力電圧から差し引いて湿度
演算がなされる。
The drive circuit shown in FIG. 8 is a drive circuit for detecting humidity from a change in resistance of the detection element 7. That is, when the detection element 7 is driven with a small current and when driven with a large current, the voltage detector 20
Detects the voltage between both ends of the detecting element 7 and
On the other hand, the voltage across the reference resistor R having a known resistance value is detected by a current detector 21 and input to a division circuit 22, which calculates the resistance value of the detection element 7. Switch SW 2 The following circuit is subtracted from the output voltage at the time of large current pulse driving humidity computing an output voltage at the time of a small current pulse driving based on the same principle as the drive circuit shown in FIG. 6 is performed.

【0055】図9(a),(b)は、本発明に係る2電
源駆動方式を再提示したもので、図3(b),(c)と
同じ湿度検出素子の駆動電流および出力電圧波形を示し
た図である。上述においては、図(a)に示すような連
続した2mA,8mAの電流パルス駆動したとき、図9
(b)に示す遅れを伴なう電圧出力が得られるが、この
駆動方式では高精度な2つの駆動電源を必要とし、駆動
電源の精度や安定度が直接出力電圧値に影響される。例
えば、2mA,8mAの2つの波高値の電流パルスを得
るためには各々異なった回路部品が必要となり、波高値
の精度は、その部品の特性に左右される。
FIGS. 9 (a) and 9 (b) show again the dual power supply driving method according to the present invention, and show the same driving current and output voltage waveform of the humidity detecting element as FIGS. 3 (b) and 3 (c). FIG. In the above description, when continuous 2 mA and 8 mA current pulse driving as shown in FIG.
Although a voltage output with a delay as shown in (b) is obtained, this drive method requires two highly accurate drive power supplies, and the accuracy and stability of the drive power supply are directly affected by the output voltage value. For example, different circuit components are required to obtain two peak current pulses of 2 mA and 8 mA, respectively, and the accuracy of the peak value depends on the characteristics of the components.

【0056】図10(a),(b)は、本発明による雰
囲気計の一例としての湿度計の駆動電流波形および出力
電圧波形の一例を示す図で、図10(a)に示す時間t
1からt2までの所定時間幅内で時間に比例する三角波
(鋸歯状)の電流で駆動したとき、図10(b)に示す
ように時間遅れを伴ない出力電圧が出力する。しかし、
図9(b)の点P,Cと同様に、図10(b)において
は定められた点P,Qで示した計測タイミングを定めた
時間に小電流駆動時と大電流駆動時の電圧値を定める。
このように、三角形の定電流源で駆動することにより、
駆動は一個だけの電源でよく、しかも高精度にでき計測
においては計測タイミングP,Qを定めておけばよい。
FIGS. 10A and 10B are diagrams showing an example of a drive current waveform and an output voltage waveform of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention, and show a time t shown in FIG. 10A.
When driven with a current of a triangular wave (sawtooth) which is proportional to the time within a predetermined time width from 1 to t 2, and outputs the wake no output voltage time delay as shown in Figure 10 (b). But,
Similarly to the points P and C in FIG. 9B, in FIG. 10B, the voltage values at the time of the small current drive and the time of the large current drive are set at the measurement time indicated by the determined points P and Q. Is determined.
In this way, by driving with a triangular constant current source,
Only one power supply is required for driving, and the measurement can be performed with high accuracy. In measurement, measurement timings P and Q may be determined.

【0057】図11(a),(b)は、本発明による雰
囲気計の一例としての湿度計の検出素子の、他の駆動電
流波形を示す。図11(a)は、電流変化が時間と共に
変化率が小さくなる凸状に湾曲した近似三角波状電流波
形であり、図11(b)は電流変化が時間と共に変化率
が大きくなる凹状に湾曲した近似三角波状電流波形であ
り、安定して電流源であれば、図10の三角波電流駆動
の場合と同じ効果が得られる。
FIGS. 11A and 11B show other driving current waveforms of the detecting element of the hygrometer as an example of the atmosphere meter according to the present invention. FIG. 11A is a convexly curved approximate triangular current waveform in which the rate of change in current decreases with time, and FIG. 11B is a concave curve in which the rate of change in current changes with time. As long as the current waveform has an approximate triangular waveform and is a stable current source, the same effect as in the case of the triangular current driving of FIG. 10 can be obtained.

【0058】図12(a),(b),(c),(d),(e)は、本
発明による雰囲気計の一例としての湿度計の駆動回路の
動作を説明するタイミングチャートである。図12
(a)は低高温駆動期間で出力される低高温電圧波形、
図12(b)は鋸歯状波駆動時の出力電圧波形、図12
(c)はクロックパルス、図12(d)は計測ON/O
FF信号、図12(e)はリセット信号を示す。
FIGS. 12 (a), 12 (b), 12 (c), 12 (d) and 12 (e) are timing charts for explaining the operation of a hygrometer driving circuit as an example of an atmosphere meter according to the present invention. FIG.
(A) is a low / high temperature voltage waveform output during the low / high temperature driving period,
FIG. 12B shows an output voltage waveform at the time of sawtooth wave driving.
(C) is a clock pulse, and FIG. 12 (d) is measurement ON / O.
FIG. 12E shows the FF signal, and FIG. 12E shows the reset signal.

【0059】図3(c),図9(b)のP,Qには、出
力電圧が安定した時点での電圧値計測タイミングを定め
ているが、低温駆動時の計測タイミングtaおよび高温
駆動時の計測タイミングtbは検出素子7を加熱駆動す
るタイミングt0が定まれば一義的に定められ、(a)
高低温電圧波形又は、(b)鋸歯状波電圧波形と点線A
−A線とが変わるa点までの時間taおよび点線B−B
線と変わるb点までの時間tbで低高温の電圧が計測さ
れる。
In FIG. 3 (c) and FIG. 9 (b), P and Q define voltage measurement timings when the output voltage is stabilized. The measurement timing tb is uniquely determined if the timing t 0 for heating and driving the detection element 7 is determined.
High / low temperature voltage waveform or (b) sawtooth voltage waveform and dotted line A
Time to a point where the -A line changes t a and the dotted line B-B
Low hot voltage is measured at the time t b until the point b changes the line.

【0060】また、低高温駆動の時間t1および駆動休
止時間t2は、(d)計測ON/OFF信号で定めら
れ、低高温駆動が完了する時間t1では(e)リセット
信号が出力される。しかし、これらの時間ta,tb,t
1,t2は(c)クロックパルスの数により計測されて定
められる。
The low-high-temperature driving time t 1 and the driving suspension time t 2 are determined by the (d) measurement ON / OFF signal. At the time t 1 at which the low-high temperature driving is completed, (e) a reset signal is output. You. However, these times t a , t b , t
1 and t 2 are determined by measuring (c) the number of clock pulses.

【0061】図13は、本発明に係るタイミング発生図
の一例のブロック図で、図中、20はクロック発生回
路、21a,21b,21cはカウンタ,回路22基準
電圧発生回路である。
FIG. 13 is a block diagram of an example of a timing generation diagram according to the present invention. In FIG. 13, reference numeral 20 denotes a clock generation circuit, 21a, 21b, and 21c denote counters and a circuit 22 reference voltage generation circuit.

【0062】クロック発生回路20からは図12(c)
に示すクロックパルスが発生され、カウンタ回路21a
では、時間taに対応する予め設定されたパルス数に達
したとき計測タイミングパルスaが出力され、同様に、
カウンタ回路21bからは、時間tbに対応するパルス
数に達したとき計測タイミングパルスbが出力される。
また、カウンタ回路21cからは、計測ON/OFF信
号の低高温駆動時間t1および駆動休止時間t2に対応す
るパルスを出力し、時間t1でのパルスによりカウンタ
回路21a,21b,21cをリセットし、時間t2
のパルスよりカウンタ回路21a,21bのカウンタゲ
ートを開路する。また、カウンタ21cがリセットされ
たとき基準電圧発生回路22から検出素子を駆動する基
準電圧Eが出力される。
FIG. 12C shows the state of the clock generation circuit 20.
Is generated, and the counter circuit 21a
In the example, when a preset number of pulses corresponding to the time ta is reached, the measurement timing pulse a is output.
From the counter circuit 21b, is output measurement timing pulses b when it reaches the number of pulses corresponding to the time t b.
Further, the counter circuit 21c, and outputs a pulse corresponding to the measured ON / OFF signal low high thermal drive time t 1 and the drive downtime t 2, the pulse by the counter circuit 21a at time t 1, reset 21b, and 21c and to open the pulse from the counter circuit 21a, the counter gate of 21b at time t 2. When the counter 21c is reset, the reference voltage generation circuit 22 outputs a reference voltage E for driving the detection element.

【0063】図14は、リセット回路の例、図15は、
図14のリセット回路のタイムチャートを示す。D−F
・F(遅延フリップフロップ)23のD入力端に図15
(b)に示す。計測ON/OFF信号が入力されると、
1クロックパルス遅れてON/OFF信号に対応する図
15(c)に示すQが出力される。図15(b)のクロ
ックパルスと出力Qとのアンド出力としてクロックパル
ス幅の図15(d)のリセット信号が出力される。
FIG. 14 is an example of a reset circuit, and FIG.
15 shows a time chart of the reset circuit of FIG. DF
FIG. 15 is connected to the D input terminal of the F (delay flip-flop) 23.
(B). When the measurement ON / OFF signal is input,
The Q shown in FIG. 15C corresponding to the ON / OFF signal is output with a delay of one clock pulse. The reset signal of FIG. 15D having the clock pulse width is output as an AND output between the clock pulse of FIG. 15B and the output Q.

【0064】図16は、本発明に係る検出素子を駆動す
る鋸歯状波電流駆動回路の一例を示すブロック回路で、
基準電圧Eの入力を受ける抵抗R0と、該抵抗R0と帰還
コンデンサC0およびO−Pアンプ26とからなる積分
回路リセット信号により帰還コンデンサC0をデスチャ
ージするスイッチ27を有し、リセット信号により定め
られる期間内で時間tに比例する鋸歯状電圧V1が出力
される。 V1=(E/COO)t (5)
FIG. 16 is a block circuit showing an example of a saw-tooth wave current drive circuit for driving a detection element according to the present invention.
Includes a resistor R 0 which receives reference voltage E, the resistance R 0 and the feedback capacitor C 0 and O-P amplifier 26. Switch 27 des charges the feedback capacitor C 0 by the integrating circuit reset signal consisting of a reset A saw-tooth voltage V 1 proportional to time t is output within a period determined by the signal. V 1 = (E / C O R O) t (5)

【0065】電圧V1は基準抵抗RSと同一な入力抵抗R
aを有するO・Pアンプ28からなる定電流回路に入力
して、電圧V1に比例した鋸歯状の定電流iが検出素子
に流れる。すなわち(5)から
The voltage V 1 is equal to the input resistance R which is the same as the reference resistance R S.
The current is input to a constant current circuit composed of an OP amplifier 28 having a , and a sawtooth-shaped constant current i proportional to the voltage V 1 flows to the detection element. That is, from (5)

【0066】[0066]

【数1】 (Equation 1)

【0067】が得られる。Is obtained.

【0068】図17は、本発明に係る検出素子の鋸歯状
波電流駆動による湿度出力回路の一実施例を説明するた
めのブロック回路図であり、図中、29,30は増幅回
路、31は係数設定回路、32,33はホールド回路、
34は減算回路である。
FIG. 17 is a block circuit diagram for explaining an embodiment of a humidity output circuit using a sawtooth wave current drive of the detection element according to the present invention. In the figure, reference numerals 29 and 30 denote amplification circuits, and 31 denotes an amplification circuit. Coefficient setting circuit, 32 and 33 are hold circuits,
34 is a subtraction circuit.

【0069】検出素子7には、図16で示した鋸歯状定
電流iが流れ、該検出素子7の両端電圧は、並列接続さ
れた増幅回路29および30に入力される。増幅回路2
9は低電流駆動時の出力電圧Vsを測定するもので係数
設定回路31とホールド回路32とが列接続されてい
る。一方、増幅回路30は高電流駆動時の出力電圧VD
を測定するものでホールド回路33が接続される。
The sawtooth-shaped constant current i shown in FIG. 16 flows through the detecting element 7, and the voltage between both ends of the detecting element 7 is input to the amplifier circuits 29 and 30 connected in parallel. Amplifier circuit 2
9 and the coefficient setting circuit 31 and hold circuit 32 in which measuring the output voltage V s of the low current drive is the column connection. On the other hand, the amplifier circuit 30 outputs the output voltage V D at the time of high current driving.
And a hold circuit 33 is connected.

【0070】ホールド回路32は、小電流駆動時の出力
電圧Vsに係数Kを乗算後の補正電圧V’sを計測タイミ
ングパルスaによりホールドする。一方、ホールド回路
33は、大電流駆動時の出力電圧VDを計測タイミング
パルスbによりホールドする。
[0070] hold circuit 32 holds the correction voltage V 's measurement timing pulse a after multiplied by a coefficient K to the output voltage V s of the time of small current drive. On the other hand, the hold circuit 33 holds the measuring timing pulse b output voltage V D at the time of large current driving.

【0071】ホールド回路32にホールドされた小電流
駆動時の出力電圧VS”(=VS’)とホールド回路33
にホールドされた大電流駆動時の出力電圧VDとは減算
回路34で減算され絶体湿度に比例した電圧Vが出力さ
れる。尚、低温度の小電流駆動電流を2mA,高温時の
大電流駆動電流8mAとする(6)式に従ってt=T a
のとき2mA,t=tbのとき8mAとなるように回路
定数CO,RO,RSおよびEを定めればよい。
The small current held by the hold circuit 32
Output voltage V during drivingS”(= VS′) And the hold circuit 33
Output voltage V at the time of large current driving held atDSubtracts
The voltage V which is subtracted by the circuit 34 and is proportional to the absolute humidity is output.
It is. It should be noted that the low-temperature small current drive current was 2 mA,
Assuming a large current driving current of 8 mA, t = T according to the equation (6). a
2mA, t = tbThe circuit is set to 8 mA when
Constant CO, RO, RSAnd E may be determined.

【0072】図18は、本発明に係る検出素子の鋸歯状
波電流駆動部による湿度出力回路の、他の実施例を説明
するためのブロック図で、図中、36はA/Dコンバー
タ,37はCPU(中央演算処理回路)であり、図中、
図13,17と同じ同作をする部分には図13,17と
同一の参照番号を付している。
FIG. 18 is a block diagram for explaining another embodiment of a humidity output circuit using a saw-tooth wave current driver of the detecting element according to the present invention. In FIG. Denotes a CPU (Central Processing Unit).
13 and 17 are denoted by the same reference numerals as in FIGS.

【0073】図18に示した湿度出力回路は、タイミン
グパルス、すなわち、計測ON/OFF信号,計測タイ
ミングtaおよびtbリセット信号はCPU37のクロッ
クを利用している。また、CPU37は、記憶機能を有
するので、低温時および高温時の出力電圧をホールドす
る特別のホールド回路は不必要である。従って検出素子
7の出力電圧は、増幅回路35で所定電圧に増幅後A/
Dコンバータ36でディジタル変換して変換された検出
電圧のディジタル値をCPU37による計測タイミング
aおよびtbのタイミングで読み取り記憶し、更に、係
数設定を行い、減算処理して簡易に絶体湿度を求めるこ
とができる。
The humidity output circuit shown in FIG. 18 uses the clock of the CPU 37 for the timing pulse, that is, the measurement ON / OFF signal and the measurement timings t a and t b reset signals. Further, since the CPU 37 has a storage function, a special hold circuit for holding the output voltage at the time of low temperature and at the time of high temperature is unnecessary. Therefore, the output voltage of the detection element 7 is amplified to a predetermined voltage by the
The digital value of the detected voltage converted by the D converter 36 is read and stored at the timing of the measurement timings t a and t b by the CPU 37, and the coefficient is set. You can ask.

【0074】図19は、本発明に係る検出素子を電圧パ
ルス駆動した場合の湿度出力回路の実施例を説明するた
めの図で、図中、38aは基準電圧発生回路1、38b
は基準電圧発生回路2、39は定電圧回路であり、図1
8と同じ作用する部分には、図18と同一の参照番号を
付している。
FIG. 19 is a diagram for explaining an embodiment of a humidity output circuit when the detecting element according to the present invention is driven by a voltage pulse. In the drawing, reference numeral 38a denotes reference voltage generating circuits 1 and 38b.
1 is a reference voltage generating circuit 2 and 39 is a constant voltage circuit.
Portions that operate the same as in FIG. 8 are given the same reference numerals as in FIG.

【0075】38aに示した基準電圧発生回路1は検出
素子7に低電圧であるVREF1を印加する定電圧回路
で、38bに示した基準電圧発生回路2は、検出素子7
に高電圧であるVREF2を印加する定電圧回路で、各々
の定電圧回路は、CPU37の端子P01から出力される
タイミングパルスにより駆動されるa接点、b接点およ
び接地されたc接点を有するスイッチSW1のa接点お
よびb接点に接続され、スイッチSW1は、定電圧回路
39の非反転入力に接続される。
The reference voltage generating circuit 1 shown at 38a is a constant voltage circuit for applying a low voltage V REF 1 to the detecting element 7, and the reference voltage generating circuit 2 shown at 38b is a constant voltage circuit.
A constant voltage circuit that applies a high voltage V REF 2 to each other. Each constant voltage circuit includes an a contact, a b contact, and a grounded c contact driven by a timing pulse output from a terminal P 01 of the CPU 37. It is connected to a contact and b-contact of the switch SW 1 having the switch SW 1 is connected to the non-inverting input of the constant voltage circuit 39.

【0076】定電圧回路39は、基準抵抗Rsと他端が
接地された検出素子7との直列抵抗を負荷し接続点は反
転入力に接続される。この回路構成の定電圧回路39に
おいて検出素子7間の電圧VsはスイッチSW1の接点
に印加される各々の電圧と等しい電圧となる。すなわ
ち、スイッチSW1が a接点のときVs=VREF1 b接点のときVs=VREF2 c接点のときVs=0 の一定電圧が出力される。
The constant voltage circuit 39 loads a series resistance of the reference resistance Rs and the detection element 7 whose other end is grounded, and the connection point is connected to the inverting input. Voltage Vs between the sensing element 7 in the constant voltage circuit 39 of the circuit arrangement is the respective voltage equal to the voltage applied to the contacts of the switch SW 1. That is, the switch SW 1 is a constant voltage of Vs = 0 when Vs = V REF 2 c contacts when Vs = V REF 1 b contacts when a contact is output.

【0077】このように抵抗値がRsの検出素子7の電
圧Vs=一定で、基準抵抗Rrを流れる電流isは、i
s=Vs/Rsとなり検出素子7には抵抗Rsに応じた
電流が流れる。すなわち、抵抗Rsが温度または湿度に
より変化すると電流isもそれに応じて変化し、基準抵
抗Rrを流れる電流isを電圧Vr(=is・Rr)と
して増幅回路35で検出する。
As described above, when the voltage Vs of the detection element 7 having the resistance value Rs is constant, the current is flowing through the reference resistance Rr is i
s = Vs / Rs, and a current corresponding to the resistance Rs flows through the detection element 7. That is, when the resistance Rs changes due to temperature or humidity, the current is also changed accordingly, and the amplifier circuit 35 detects the current is flowing through the reference resistance Rr as the voltage Vr (= is · Rr).

【0078】図20は、図19の一例のタイムチャート
であり、例えば、VREF1=0.5V,VREF2=4.5V
とすると、スイッチSW1がa接点に接続された時間t1
の期間ではVs=0.5V、b接点に接続された時間t2
の期間ではVs=4.5Vとなり、c接点に接続された
時間t3の期間は図6に示した定電流加熱時と同様なタ
イミング設定がなされる。すなわち、SW1がa接点に
接続された低温加熱は定電流2mA駆動に相当し、SW
2がb接点に接続された低温加熱は、定電流8mA駆動
の場合と同じである。
FIG. 20 is a time chart showing an example of FIG. 19. For example, V REF 1 = 0.5 V, V REF 2 = 4.5 V
Then, the time t 1 when the switch SW 1 is connected to the contact a is
, Vs = 0.5 V, time t 2 connected to contact b
Vs = 4.5V becomes the period, the period of time that is connected to the contact c t 3 is similar timing settings and during the constant current heating shown in FIG. 6 is performed. That is, the low-temperature heating in which SW 1 is connected to the a contact corresponds to a constant current drive of 2 mA,
The low-temperature heating in which 2 is connected to the b-contact is the same as in the case of driving at a constant current of 8 mA.

【0079】図21は、本発明による雰囲気計の一例と
しての湿度計の湿度センサの、他の実施例を説明するた
めの斜視図であり、図中、40はシリコン基板、41,
42は空洞部、43,44は酸化膜基板、45,46は
抵抗体、A,B,Cは電極である。
FIG. 21 is a perspective view for explaining another embodiment of a humidity sensor of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention. In FIG. 21, reference numeral 40 denotes a silicon substrate;
42 is a cavity, 43 and 44 are oxide film substrates, 45 and 46 are resistors, and A, B and C are electrodes.

【0080】図1(a1)に図示した湿度検出素子は、
前述のようにマイクロブリッジ構造を有する抵抗体であ
る検出素子7を1個有し、1個の検出素子7を連続し
て、例えば、50ms毎の低温加熱および高温加熱を行う
ものであった。現実にはこのような微小時間内に急激に
周囲環境が変化することはないが、理想的には検出素子
7を低温,高温加熱同時駆動して、抵抗値の差を検出で
きればよい。しかし、同一場所で同一時間に低高温加熱
することが不可能である。このため、図21は本発明に
よる湿度センサの他の実施例で、一つの基板上に相互に
影響を及ぼさない程度に、2個の抵抗体をできるだけ近
接させて配設したものである。
[0080] humidity sensing element illustrated in FIG. 1 (a 1) is
As described above, one detecting element 7 which is a resistor having a microbridge structure is provided, and one detecting element 7 is continuously heated at a low temperature and a high temperature every 50 ms, for example. In reality, the surrounding environment does not change abruptly within such a short time, but ideally, it is sufficient if the detection element 7 can be simultaneously driven at low and high temperatures to detect a difference in resistance value. However, it is impossible to perform low-temperature and high-temperature heating at the same place and at the same time. FIG. 21 shows another embodiment of the humidity sensor according to the present invention, in which two resistors are arranged as close as possible to one another so as not to affect each other.

【0081】図21に示した湿度センサは、酸化膜40
aを有する結晶シリコン基板40上に、異方極性エッチ
ングにより支持腕43a〜43dおよび44a〜44d
で支持された酸化膜基板45,46を残し、同形等体の
空洞部41および42を形成し、該空洞部41,42上
に形成された酸化膜基板45,46上にジクザク構造を
有する微細幅の抵抗体45,46を直列に接続し、接続
部を電極Bとし、他端を各々電極A,Cとした構造を有
する。この時、結晶シリコン基板40のパッケージは封
止キャップではなく、通気性のあるメッシュキャップを
用いる。次に、上述の構造を有する湿度センサの動作を
説明する。
The humidity sensor shown in FIG.
a supporting arms 43a to 43d and 44a to 44d
The hollow portions 41 and 42 having the same shape and the same shape are formed, leaving the oxide film substrates 45 and 46 supported by the above-mentioned steps, and the fine structure having a zigzag structure is formed on the oxide film substrates 45 and 46 formed on the hollow portions 41 and 42. Resistors 45 and 46 having a width are connected in series, a connection portion is used as an electrode B, and the other ends are used as electrodes A and C, respectively. At this time, the package of the crystalline silicon substrate 40 uses a gas-permeable mesh cap instead of a sealing cap. Next, the operation of the humidity sensor having the above-described structure will be described.

【0082】図22(a),(b)〜(d)は、図21
に示した湿度センサを用いて湿度を求めるタイムチャー
トである。図22(a)は、クロック回路(図示せず)
より等しいインターバルをもって等時間間隔に発信され
るクロックパルスa1,a2,a3…を示す。図22
(b)は、クロックパルスa1,a2,a3…に同期して
端子C,B間の抵抗体46を加熱する低波高値の電力パ
ルスb1,b2,b3で低温加熱し、温度に比例した抵抗
体46の抵抗値を検出する。
FIGS. 22 (a) and 22 (b) to (d) show FIGS.
5 is a time chart for obtaining humidity using the humidity sensor shown in FIG. FIG. 22A shows a clock circuit (not shown).
Clock pulses a 1 , a 2 , a 3 ... Transmitted at equal time intervals with equal intervals are shown. FIG.
(B) shows low-temperature heating with low-peak power pulses b 1 , b 2 , b 3 for heating the resistor 46 between the terminals C, B in synchronization with the clock pulses a 1 , a 2 , a 3 . , The resistance value of the resistor 46 proportional to the temperature is detected.

【0083】同時に、クロックパルスa1,a2,a3
に同期して端子B−A間の抵抗体45を加熱する高波高
値の電力パルスc1,c2,c3…により高温加熱し、温
度および湿度に比例した抵抗体46の抵抗値を検出す
る。
At the same time, clock pulses a 1 , a 2 , a 3 ...
.., Which heats the resistor 45 between the terminals B and A in synchronism with the high-temperature power pulses c 1 , c 2 , c 3 ..., And detects the resistance value of the resistor 46 proportional to the temperature and humidity. .

【0084】図22(d)は、湿度演算回路(図示せ
ず)により高温加熱した抵抗体45の抵抗値から低温加
熱した抵抗体46の抵抗値を差し引き、クロックパルス
1,a2,a3…に同期し湿度に比例した波高値を有す
る湿度パルスd1,d2,d3…を得る。
FIG. 22D shows the result of subtracting the resistance value of the resistor 46 heated at a low temperature from the resistance value of the resistor 45 heated at a high temperature by a humidity operation circuit (not shown) to obtain clock pulses a 1 , a 2 and a. The humidity pulses d 1 , d 2 , d 3, ... Having a peak value in proportion to the humidity in synchronization with 3 .

【0085】図23(a),(b),(c)は、図21に
示した湿度センサを用いて湿度を求める他のタイムチャ
ートを示す。図23(a)に示したクロックパルス
1,a2,a3…も図22(a)に示したクロックパル
スa1,a2,a3…と同じインターバルをもち、抵抗体
45,46をクロックパルスa1,a2,a3…に同期し
て駆動する。
FIGS. 23 (a), 23 (b) and 23 (c) show other time charts for obtaining the humidity using the humidity sensor shown in FIG. The clock pulses a 1 , a 2 , a 3 ... Shown in FIG. 23A have the same intervals as the clock pulses a 1 , a 2 , a 3 . Are driven in synchronization with the clock pulses a 1 , a 2 , a 3 .

【0086】このため、図23のタイムチャートの駆動
方法は、図22に示した駆動方法をさらに改良したタイ
ムチャートを示すもので、低温側抵抗体46も交互に高
温動作させ、その時は、他方の抵抗体45は低温動作さ
せ、それぞれ温度検出ならびに温湿度検出も交互に行う
方式とする。
For this reason, the driving method of the time chart of FIG. 23 is a time chart obtained by further improving the driving method of FIG. 22, and the low-temperature-side resistors 46 are also operated alternately at a high temperature. The resistor 45 is operated at a low temperature, and the temperature detection and the temperature / humidity detection are performed alternately.

【0087】即ち、クロックパルス(a1)に同期した
端子B−C間の抵抗体46を電力パルスb1で低温加熱
したときは、端子B−A間の抵抗体45は電力パルスc
1で高温加熱する。湿度パルス(図示せず)は、クロッ
クパルスa1のタイミングでは、温湿度をあらわすc1
ルスから、温度のみをあらわすb1パルス駆動時の抵抗
体の抵抗値差を求め、次のクロックパルスa2のタイミ
ングでは、b1のパルスの高電力パルス駆動時と低電力
パルス駆動時における抵抗値差に基づいて湿度を検出す
る。
That is, when the resistor 46 between the terminals B and C synchronized with the clock pulse (a 1 ) is heated at a low temperature by the power pulse b 1 , the resistor 45 between the terminals B and A becomes the power pulse c
Heat to 1 at high temperature. At the timing of the clock pulse a 1 , the humidity pulse (not shown) calculates the resistance value difference of the resistor at the time of driving the b 1 pulse that represents only the temperature from the c 1 pulse that represents the temperature and humidity. the second timing, detects the humidity based on the resistance value difference at high power pulse drive time and low power pulses at the time of driving the pulse b 1.

【0088】[0088]

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明による
と、以下のような効果が得られる。 (1)請求項1〜6に対する効果: (a)検知素子の個々のバラツキに対して:検出素子と
補償素子を別個に組み合わせる従来の雰囲気計では、そ
れぞれの検出素子の抵抗値(V−I特性)と抵抗温度係
数が一致していないと、広い温度範囲での使用の防げと
なったり、より高精度の検出性能が得られない。そのた
めに、厳重な特性組み合わせを必要とし、この結果は量
産性、歩留り、工程数においてコストアップになった
が、本発明においては、同一の検出素子で補償と検出が
行われるため抵抗値(V−I特性)も抵抗温度係数も同
一であるため、個々の検出素子がバラツキがあっても高
精度な性能が得られる。 (b)検出素子の個々の応答時間(立ち上り時間)のバ
ラツキに対して:従来の2個の検出素子を組み合わせる
場合は応答時間にバラツキがあるが、本発明では、同一
の検出素子であり、温度検出が遅ければ、所定気体濃度
検出も遅く、応答時間は常に一定の関係であり、組み合
わせの困難性はない。 (c)検出素子の個々の経時変化のバラツキに対して:
従来の2個の検出素子では、それぞれ経時変化は微妙に
異なるので、一致している時間のみ使用できるが、その
期間を過ぎると使用できなくなる。また、その期間の予
測あるいは期間を自己検出することも難しかったが、本
発明では、同一の素子であり、特性の変化に応じて一定
の関係があるので問題とならない。従って、素子の経時
特性にバラツキがあっても、素子そのものに経時変動が
極度に大きくなければ使用できる。 (d)封止キャップの湿度影響に対して:従来の補償素
子のある雰囲気計では、封止キャップに異なる濃度の気
体が加わるとごくわずかではあるが密封された空気を伝
導して内部の発熱体に出力が現れ異なる気体濃度の影響
が現れて正確に気体濃度変動分を取り出すことができな
いが、本発明においては、1個の検出素子であり、気体
濃度測定も気体濃度および周囲温度測定もどちらもキャ
ップの状態・周囲雰囲気の状態が同一であるから気体濃
度影響は全くない。 (e)消費電力に対して:従来の補償素子を用いる濃度
計では、消費電力は検出素子のほぼ2倍を必要としてい
たが、本発明においては、補償の役割分については数分
の1ないし数10分の1の電力であり全体の消費電力は
およそ1/2になる。 (f)圧力変動について:封止キャップの定常圧で温度
補償されるのと異なり、温度補償の雰囲気圧力も検出時
とほぼ同一であるため圧力変動による測定値のズレがな
く高精度である。 (2)請求項7に対する効果:急激な周囲環境変化に対
しても同時に気体濃度測定ができる。 (3)請求項8に対する効果:2つの抵抗体を異なる駆
動電力パルスで交互に駆動させると、次のような効果も
加わる。 (a)単純に耐久寿命が2倍に長くなる。 (b)温度気体濃度検出側の熱蓄積が少なくなり、動作
間隔をつめられることができ、 用途が広がる。 (c)通電時の電源に対する電力負加が均一で安定す
る。 (d)集積回路技術を利用して作るので、2コ間のバラ
ツキが少ないから、これが実現しやすい。
As apparent from the above description, the following effects can be obtained according to the present invention. (1) Effects on Claims 1 to 6: (a) For individual variations of the sensing element: In the conventional atmosphere meter in which the sensing element and the compensation element are separately combined, the resistance value (VI) of each sensing element is used. If the characteristic) and the temperature coefficient of resistance do not match, use in a wide temperature range can be prevented, or higher-precision detection performance cannot be obtained. Therefore, a strict combination of characteristics is required, which results in an increase in cost in terms of mass productivity, yield, and the number of steps. However, in the present invention, since the same detection element performs compensation and detection, the resistance value (V -I characteristic) and the temperature coefficient of resistance are the same, so that high-accuracy performance can be obtained even if individual detection elements vary. (B) Variation in individual response time (rise time) of the detection elements: When two conventional detection elements are combined, the response time varies, but in the present invention, the same detection element is used. If the temperature detection is slow, the detection of the predetermined gas concentration is also slow, and the response time is always in a fixed relationship, and there is no difficulty in combination. (C) For the variation with time of individual detection elements:
In the two conventional detection elements, changes with time are slightly different from each other, so that only the matching time can be used, but after that period, the two detection elements cannot be used. It was also difficult to predict the period or to self-detect the period. However, in the present invention, there is no problem because the elements are the same and have a certain relationship according to a change in characteristics. Therefore, even if the aging characteristics of the device vary, the device can be used if the aging variation of the device itself is not extremely large. (D) With respect to the influence of humidity on the sealing cap: In a conventional atmosphere meter having a compensating element, when a gas having a different concentration is applied to the sealing cap, a very small amount of the sealed air is conducted to generate heat inside the sealing cap. Although the output appears on the body and the influence of different gas concentrations appears, it is not possible to accurately take out the gas concentration fluctuations. However, in the present invention, only one detection element is used, and both gas concentration measurement and gas concentration and ambient temperature measurement are performed. In both cases, since the state of the cap and the state of the surrounding atmosphere are the same, there is no influence of the gas concentration. (E) With respect to power consumption: In a densitometer using a conventional compensating element, power consumption was required to be approximately twice that of a detecting element. The power is several tenths of the power, and the total power consumption is about half. (F) Pressure fluctuation: Unlike the case where the temperature is compensated by the steady pressure of the sealing cap, the ambient pressure of the temperature compensation is almost the same as that at the time of detection, so that there is no deviation of the measured value due to the pressure fluctuation and high accuracy. (2) Effect on Claim 7: Gas concentration can be measured at the same time even for a sudden change in the surrounding environment. (3) Effect on Claim 8: When the two resistors are alternately driven with different driving power pulses, the following effects are also added. (A) The durability life is simply doubled. (B) The heat accumulation on the temperature gas concentration detection side is reduced, the operation interval can be reduced, and the application is expanded. (C) The power applied to the power supply during energization is uniform and stable. (D) Since it is made using the integrated circuit technology, there is little variation between the two components, and this is easy to realize.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明による雰囲気計の一例としての湿度計
の原理を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention.

【図2】 湿度検出素子の電圧電流特性図である。FIG. 2 is a voltage-current characteristic diagram of a humidity detecting element.

【図3】 本発明による雰囲気計の一例としての湿度計
の湿度検出素子駆動方式を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a humidity detection element driving method of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention.

【図4】 大電流パルス駆動連続して小電流パルス電流
駆動したときの電流パルス波形および電圧パルス出力波
形を示したものである。
FIG. 4 shows a current pulse waveform and a voltage pulse output waveform when a large current pulse drive is continuously performed and a small current pulse current drive is performed.

【図5】 本発明による雰囲気計の一例としての湿度計
の環境変化と出力特性との関係を説明するための図であ
る。
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between environmental changes and output characteristics of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention.

【図6】 本発明による雰囲気計の一例としての湿度計
の駆動回路の一例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing an example of a driving circuit of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention.

【図7】 図6に示した駆動回路の各部における波形図
である。
FIG. 7 is a waveform chart in each part of the drive circuit shown in FIG. 6;

【図8】 本発明による雰囲気計の一例としての湿度計
の、他の実施例を説明するための駆動回路ブロック図で
ある。
FIG. 8 is a drive circuit block diagram for explaining another embodiment of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention.

【図9】 本発明に係る2電源駆動方式を再提示したも
のである。
FIG. 9 is a re-presentation of the dual power supply driving method according to the present invention.

【図10】 本発明による雰囲気計の一例としての湿度
計の駆動電流波形および出力電圧波形の一例を示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a drive current waveform and an output voltage waveform of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention.

【図11】 本発明による雰囲気計の一例としての湿度
計の検出素子の、他の駆動電流波形を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing another drive current waveform of the detection element of the hygrometer as an example of the atmosphere meter according to the present invention.

【図12】 本発明による雰囲気計の一例としての湿度
計の駆動回路の動作を説明するタイミングチャートであ
る。
FIG. 12 is a timing chart for explaining an operation of a drive circuit of a hygrometer as an example of an atmosphere meter according to the present invention.

【図13】 本発明に係るタイミング発生図の一例のブ
ロック図である。
FIG. 13 is a block diagram of an example of a timing generation diagram according to the present invention.

【図14】 リセット回路の例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a reset circuit.

【図15】 図14のリセット回路のタイムチャートを
示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a time chart of the reset circuit of FIG. 14;

【図16】 本発明に係る検出素子の鋸歯状波電流駆動
回路の一例を示すブロック回路である。
FIG. 16 is a block circuit showing an example of a saw-tooth wave current drive circuit of the detection element according to the present invention.

【図17】 本発明に係る検出素子の鋸歯状波電流駆動
による湿度出力回路の一実施例を説明するためのブロッ
ク回路図である。
FIG. 17 is a block circuit diagram for explaining an embodiment of a humidity output circuit based on sawtooth current drive of the detection element according to the present invention.

【図18】 本発明に係る検出素子の鋸歯状波電流駆動
による湿度出力回路の、他の実施例を説明するためのブ
ロック図である。
FIG. 18 is a block diagram for explaining another embodiment of the humidity output circuit based on the sawtooth current drive of the detection element according to the present invention.

【図19】 本発明に係る検出素子を電圧パルス駆動し
た場合の湿度出力回路の実施例を説明するための図であ
る。
FIG. 19 is a diagram for explaining an embodiment of a humidity output circuit when the detection element according to the present invention is driven by a voltage pulse.

【図20】 図19の一例のタイムチャートである。FIG. 20 is a time chart of one example of FIG. 19;

【図21】 本発明による雰囲気計の一例としての湿度
計の湿度センサの、他の実施例を説明するための斜視図
である。
FIG. 21 is a perspective view for explaining another embodiment of the humidity sensor of the hygrometer as an example of the atmosphere meter according to the present invention.

【図22】 図21に示した湿度センサを用いて湿度を
求めるタイムチャートである。
FIG. 22 is a time chart for obtaining humidity by using the humidity sensor shown in FIG. 21.

【図23】 図21に示した湿度センサを用いて湿度を
求める他のタイムチャートを示す。
23 shows another time chart for obtaining humidity by using the humidity sensor shown in FIG. 21.

【図24】 従来の湿度計の構造を示す部分断面図であ
る。
FIG. 24 is a partial sectional view showing the structure of a conventional hygrometer.

【図25】 従来の湿度計の雰囲気温度検出の応答遅れ
による検出誤差発生を説明するための図である。
FIG. 25 is a diagram for explaining the occurrence of a detection error due to a response delay in atmospheric temperature detection of a conventional hygrometer.

【図26】 従来の他の湿度計を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing another conventional hygrometer.

【図27】 従来の、更に他の湿度計の構造を示す図で
ある。
FIG. 27 is a view showing the structure of still another conventional hygrometer.

【図28】 図27に示した湿度計の回路構成例であ
る。
28 is a circuit configuration example of the hygrometer shown in FIG. 27.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…封止キャップ、2…メッシュ、3…ベース、4…ハ
ーメチックシール、5,6…リードピン、7…抵抗体
(検出素子)、15…増幅回路、16…係数設定回路、
17…ホールド回路、18…減算回路、19…出力端
子、20…電圧検出回路、21…電流検出回路、22…
割算回路、23…D−F・F(遅延フリップフロッ
プ)、26…O−Pアンプ、27…スイッチ、29,3
0…増幅回路、31…係数設定回路、32,33…ホー
ルド回路、34…減算回路、36…A/Dコンバータ、
37…CPU(中央演算処理回路)、38a…基準電圧
発生回路1、38b…基準電圧発生回路2、39…定電
圧回路、40…シリコン基板、41,42…空洞部、4
3,44…酸化膜基板、45,46…抵抗体、A,B,C
…電極。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sealing cap, 2 ... Mesh, 3 ... Base, 4 ... Hermetic seal, 5 ... Lead pin, 7 ... Resistor (detection element), 15 ... Amplifier circuit, 16 ... Coefficient setting circuit,
17 Hold circuit, 18 Subtractor, 19 Output terminal, 20 Voltage detection circuit, 21 Current detection circuit, 22
Division circuit, 23: DF / F (delay flip-flop), 26: OP amplifier, 27: switch, 29, 3
0: amplification circuit, 31: coefficient setting circuit, 32, 33: hold circuit, 34: subtraction circuit, 36: A / D converter,
37 CPU (Central Processing Unit), 38a Reference voltage generating circuit 1, 38b Reference voltage generating circuit 2, 39 Constant voltage circuit, 40 Silicon substrate, 41, 42 Hollow part, 4
3, 44: oxide film substrate, 45, 46: resistor, A, B, C
…electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01N 27/00 - 27/24 G01N 25/64 G01F 1/68 - 1/699 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G01N 27/00-27/24 G01N 25/64 G01F 1/68-1/699

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 雰囲気中において加熱される抵抗体の抵
抗値の変化に基づいて前記雰囲気中の所定気体を検知す
る雰囲気計において、前記抵抗体を抵抗変化が雰囲気温
度のみに影響される低温度で加熱する低温駆動回路と、
前記抵抗体を抵抗変化が雰囲気の温度および所定気体に
感応する高温度で加熱する高温駆動回路と、前記抵抗体
両端に生ずる高温における電圧から低温における電圧を
比較する比較検出回路とからなり、該比較検出回路の出
力電圧に応じて前記雰囲気に含まれる所定気体濃度を検
知することを特徴とする雰囲気計。
1. An atmosphere meter for detecting a predetermined gas in an atmosphere based on a change in the resistance value of the resistor heated in the atmosphere, wherein the resistor has a low temperature in which the resistance change is affected only by the atmosphere temperature. A low-temperature drive circuit for heating with
A high-temperature drive circuit for heating the resistor at a high temperature where the resistance change is sensitive to the temperature of the atmosphere and a predetermined gas; and a comparison detection circuit for comparing a high-temperature voltage generated between both ends of the resistor with a low-temperature voltage. An atmosphere meter for detecting a concentration of a predetermined gas contained in the atmosphere according to an output voltage of a comparison detection circuit.
【請求項2】 低高温加熱期間および加熱休止期間を定
める計測ON/OFF信号発生回路と、前記低高温加熱
期間に同期して抵抗体を加熱する基準電力発生回路と、
前記低高温加熱期間に同期して低温加熱および高温加熱
時の前記抵抗体の抵抗を電圧として読み取る読み取りの
タイミングを定める時間計測回路と、前記抵抗値読み取
りタイミングに同期して抵抗体に生ずる電圧を読み取る
電圧測定回路と、低温加熱における抵抗体に生ずる電圧
を周囲温度に対応する電圧となるように補正する係数を
設定乗算して補正電圧を出力する係数設定回路と、前記
補正電圧を記憶するメモリ回路と、前記高温加熱におけ
る抵抗体に生ずる電圧から前記記憶された補正電圧を減
算する減算回路とを有し、該減算回路の出力に比例して
雰囲気内の所定気体濃度を求めることを特徴とする請求
項1記載の雰囲気計。
2. A measurement ON / OFF signal generation circuit for determining a low / high temperature heating period and a heating pause period, a reference power generation circuit for heating a resistor in synchronization with the low / high temperature heating period,
A time measurement circuit that determines a read timing for reading the resistance of the resistor as a voltage during low-temperature heating and high-temperature heating in synchronization with the low-high temperature heating period; and a voltage generated in the resistor in synchronization with the resistance value reading timing. A voltage measuring circuit for reading, a coefficient setting circuit for setting and multiplying a coefficient for correcting a voltage generated in the resistor during low-temperature heating to be a voltage corresponding to the ambient temperature and outputting a correction voltage, and a memory for storing the correction voltage And a subtraction circuit for subtracting the stored correction voltage from a voltage generated in the resistor during the high-temperature heating, wherein a predetermined gas concentration in the atmosphere is obtained in proportion to an output of the subtraction circuit. The atmosphere meter according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記抵抗体を電力印加により発熱する発
熱作用を有する細線状体とし、該細線状体の両端を電導
ピンを介して測定気体中に絶縁保持したマイクロブリッ
ジ形状としたことを特徴とする請求項1又2記載の雰囲
気計。
3. A micro-bridge having a thin wire having a heat-generating action of generating heat by applying electric power and having both ends of the thin wire insulated and held in a measurement gas via conductive pins. The atmosphere meter according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】 抵抗体を低温および高温で加熱する低高
温加熱期間と、該加熱期間後前記抵抗体の抵抗が少なく
とも雰囲気温度における抵抗値に戻るのに要する時間の
加熱休止期間とからなる加熱サイクルで加熱することを
特徴とする請求項1乃至3の何れか1に記載の雰囲気
計。
4. A heating system comprising a low-high temperature heating period in which the resistor is heated at low and high temperatures, and a heating pause period in which a time required for the resistance of the resistor to return to a resistance value at least at an ambient temperature after the heating period. The atmosphere meter according to any one of claims 1 to 3, wherein heating is performed in a cycle.
【請求項5】 抵抗体の低高温加熱期間における前記抵
抗体の加熱電力を低波高値の電圧又は電流パルスと、該
低波高値の電圧又は電流パルス直後に出力される高波高
値の電圧又は電流パルスとしたことを特徴とする請求項
1乃至4の何れか1に記載の雰囲気計。
5. A low peak voltage or current pulse, and a high peak voltage or current output immediately after the low peak voltage or current pulse, the heating power of the resistor during the low high temperature heating period of the resistor. The atmosphere meter according to any one of claims 1 to 4, wherein the atmosphere meter is a pulse.
【請求項6】 抵抗体の低高温加熱期間における前記抵
抗体の加熱電力を鋸歯状波の電圧又は電流としたことを
特徴とする請求項1乃至4何れか記載の雰囲気計。
6. The atmosphere meter according to claim 1, wherein the heating power of the resistor during the period of heating the resistor at a low temperature and a high temperature is a sawtooth voltage or a current.
【請求項7】 隣接した同形等大の空洞部を有する基板
と、前記空洞部上面にマイクロブリッジ状に配設され直
列接続された等抵抗の抵抗体を有する雰囲気センサと;
該雰囲気センサの各々の抵抗体を同時駆動するタイミン
グを与えるクロックパルスを発振するクロック回路と;
前記クロックパルスに同期して前記抵抗体の一方を低温
加熱する低電力パルス、および他方を高温加熱する高電
力パルスを出力する駆動回路と;前記抵抗体の高温加熱
した抵抗値と低温加熱した抵抗値を比較して比較値に応
じた所定気体濃度を算出する所定気体濃度演算回路を有
することを特徴とする雰囲気計。
7. A substrate having adjacent equal-sized and equal-sized cavities, and an atmosphere sensor having an equal-resistance resistor arranged in series on the upper surface of the cavities and connected in a microbridge shape;
A clock circuit that oscillates a clock pulse that gives timing for simultaneously driving each resistor of the atmosphere sensor;
A drive circuit for outputting a low-power pulse for heating one of the resistors at a low temperature and a high-power pulse for heating the other at a high temperature in synchronization with the clock pulse; a high-temperature heated resistor and a low-temperature heated resistor of the resistor; An atmosphere meter comprising a predetermined gas concentration calculation circuit for comparing values and calculating a predetermined gas concentration according to the comparison value.
【請求項8】 前記駆動回路は、クロック回路のクロッ
クパルスに同期して、前記直列接続された各々の抵抗体
を同時に高温加熱又は低温加熱することなく、交互に高
温加熱と低温加熱とを繰返えし駆動することを特徴とし
た請求項7記載の雰囲気計。
8. The driving circuit alternately performs high-temperature heating and low-temperature heating in synchronization with a clock pulse of a clock circuit, without simultaneously heating or serially heating the series-connected resistors. The atmosphere meter according to claim 7, wherein the atmosphere meter is driven back.
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