JP2890287B2 - センサ回路 - Google Patents
センサ回路Info
- Publication number
- JP2890287B2 JP2890287B2 JP35924892A JP35924892A JP2890287B2 JP 2890287 B2 JP2890287 B2 JP 2890287B2 JP 35924892 A JP35924892 A JP 35924892A JP 35924892 A JP35924892 A JP 35924892A JP 2890287 B2 JP2890287 B2 JP 2890287B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- resistance
- constant current
- chamber
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスセンサ、湿度セン
サ等の周囲の雰囲気を検出するセンサの電気回路に関す
る。
サ等の周囲の雰囲気を検出するセンサの電気回路に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、ガス検出装置として、金
属酸化物半導体の内部に電極と、電極を兼ねたヒータを
内蔵し、該金属酸化物半導体をヒータにより加熱した時
に該金属酸化物半導体の抵抗値が該金属酸化物半導体の
表面でのガス吸着によって下がることを利用したものが
提案されているが、消費電力が大きく、乾電池駆動には
適さないという問題があった。この点を改良すべく、架
橋構造や片持梁構造等、空気中に張り出させた張り出し
部を設け、この張り出し部の上に金属酸化物半導体を形
成するようにし、もって、熱容量を可及的に小さくして
応答性を上げ、且つ消費電力を低下させる試みが成され
ている。
属酸化物半導体の内部に電極と、電極を兼ねたヒータを
内蔵し、該金属酸化物半導体をヒータにより加熱した時
に該金属酸化物半導体の抵抗値が該金属酸化物半導体の
表面でのガス吸着によって下がることを利用したものが
提案されているが、消費電力が大きく、乾電池駆動には
適さないという問題があった。この点を改良すべく、架
橋構造や片持梁構造等、空気中に張り出させた張り出し
部を設け、この張り出し部の上に金属酸化物半導体を形
成するようにし、もって、熱容量を可及的に小さくして
応答性を上げ、且つ消費電力を低下させる試みが成され
ている。
【０００３】また、この種のセンサにおいては、同様の
構造をもつ抵抗発熱体素子を２個設け、一方の素子を周
囲雰囲気に接触させてガス検出用として用い、他方の素
子を周囲雰囲気に接触させない密封構造とし、この密封
構造の素子にて周囲の温度を検出して温度補償をするこ
とが行われている。
構造をもつ抵抗発熱体素子を２個設け、一方の素子を周
囲雰囲気に接触させてガス検出用として用い、他方の素
子を周囲雰囲気に接触させない密封構造とし、この密封
構造の素子にて周囲の温度を検出して温度補償をするこ
とが行われている。
【０００４】図２（Ａ）,（Ｂ）は、絶対湿度センサの
一例を示す平面図及び断面図で、図示のように、シリコ
ンからなる基板１に、凹部５，６を形成し、基板１の表
面に絶縁保護膜を形成した上、薄膜抵抗発熱体素子３，
４を前記凹部５，６に架橋支持するように設置する。こ
の構成により、熱容量を小さくした薄膜抵抗発熱体素子
の熱が直接基板に熱伝導するのを抑えて、基板で構成し
た空間の気体の熱伝導により熱平衡を保ち、小電力化と
応答の高速化を図るようにしている。
一例を示す平面図及び断面図で、図示のように、シリコ
ンからなる基板１に、凹部５，６を形成し、基板１の表
面に絶縁保護膜を形成した上、薄膜抵抗発熱体素子３，
４を前記凹部５，６に架橋支持するように設置する。こ
の構成により、熱容量を小さくした薄膜抵抗発熱体素子
の熱が直接基板に熱伝導するのを抑えて、基板で構成し
た空間の気体の熱伝導により熱平衡を保ち、小電力化と
応答の高速化を図るようにしている。
【０００５】また、カバー部材２にも基板１に対応する
位置に前記素子用の空間を作るための凹部７，８を形成
し、さらに、薄膜抵抗発熱体素子３，４のボンディング
電極部９を露出させるための開口部１０および検出用の
空洞部１１を外気に連通する通気孔１３を形成する。
位置に前記素子用の空間を作るための凹部７，８を形成
し、さらに、薄膜抵抗発熱体素子３，４のボンディング
電極部９を露出させるための開口部１０および検出用の
空洞部１１を外気に連通する通気孔１３を形成する。
【０００６】そして、温度補償用の空洞部１２に封入す
る乾燥空気が一定既知の湿度の空気雰囲気中で、基板１
とカバー部材２を対向させ、図示のように、それぞれの
凹部で薄膜抵抗発熱体素子を囲む空間を作る配置にした
上、フリットシールガラスなどの封着剤１４で基板１と
カバー部材２を接合させることにより、温度補償側の空
洞１２は外部と遮断され常に一定の雰囲気に保たれる。
る乾燥空気が一定既知の湿度の空気雰囲気中で、基板１
とカバー部材２を対向させ、図示のように、それぞれの
凹部で薄膜抵抗発熱体素子を囲む空間を作る配置にした
上、フリットシールガラスなどの封着剤１４で基板１と
カバー部材２を接合させることにより、温度補償側の空
洞１２は外部と遮断され常に一定の雰囲気に保たれる。
【０００７】上記のように構成されたセンサは、２つの
薄膜抵抗発熱体素子に電力によって一定のエネルギを供
給して自己加熱させると、それぞれ参照用空間部、検出
用空間部の雰囲気によってその抵抗値が変化するので、
例えば、水蒸気が絶対湿度に対応する空間の熱伝導によ
って放熱し、一定の温度になってそれぞれ一定の抵抗値
をもつので、その差をブリッジ回路の非平衡電位の出力
として検出して絶対湿度を計測することができる。
薄膜抵抗発熱体素子に電力によって一定のエネルギを供
給して自己加熱させると、それぞれ参照用空間部、検出
用空間部の雰囲気によってその抵抗値が変化するので、
例えば、水蒸気が絶対湿度に対応する空間の熱伝導によ
って放熱し、一定の温度になってそれぞれ一定の抵抗値
をもつので、その差をブリッジ回路の非平衡電位の出力
として検出して絶対湿度を計測することができる。
【０００８】図３は、上述のごときセンサの電気回路の
一例を説明するための図で、図中、Ｒｒは密閉室１２内
に配設されたセンサの抵抗値、Ｒｓは開放室１１内に配
設されたセンサの抵抗値で、図示のように、密閉室のセ
ンサ抵抗Ｒｒと開放室のセンサ抵抗Ｒｓ及び演算増幅器
ＩＣにより密閉室のセンサ抵抗ＲｒにＩ＝（Ｖref／Ｒ
ｒ）（ただし、Ｖrefは基準電圧）なる電流を供給し、
開放室のセンサ抵抗Ｒｓの外気雰囲気例えば湿度に対す
る変化を、演算増幅器ＩＣの出力電圧Ｖoutに置き換え
ていた。
一例を説明するための図で、図中、Ｒｒは密閉室１２内
に配設されたセンサの抵抗値、Ｒｓは開放室１１内に配
設されたセンサの抵抗値で、図示のように、密閉室のセ
ンサ抵抗Ｒｒと開放室のセンサ抵抗Ｒｓ及び演算増幅器
ＩＣにより密閉室のセンサ抵抗ＲｒにＩ＝（Ｖref／Ｒ
ｒ）（ただし、Ｖrefは基準電圧）なる電流を供給し、
開放室のセンサ抵抗Ｒｓの外気雰囲気例えば湿度に対す
る変化を、演算増幅器ＩＣの出力電圧Ｖoutに置き換え
ていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図３において、演算増
幅器ＩＣの出力電圧Ｖoutは、 Ｖout＝Ｉ（Ｒｒ＋Ｒｓ）＝（１＋Ｒｓ／Ｒｒ）Ｖref となる。しかしながら、密閉室のセンサ抵抗Ｒｒ及び開
放室のセンサ抵抗Ｒｓには、湿度Ｈ、温度Ｔ、供給電流
Ｉに対して次の関係がある。 Ｒｒ＝ｆ（Ｔ，Ｉ），Ｒｓ＝ｆ（Ｈ，Ｔ，Ｉ） 従って、温度依存性については相殺するが、温度変化に
対して密閉室のセンサ抵抗Ｒｒの抵抗値が変化し、これ
に対応して供給電流Ｉが変化するため、開放室のセンサ
抵抗Ｒｓの湿度変化に対する感度が変動する欠点があっ
た。
幅器ＩＣの出力電圧Ｖoutは、 Ｖout＝Ｉ（Ｒｒ＋Ｒｓ）＝（１＋Ｒｓ／Ｒｒ）Ｖref となる。しかしながら、密閉室のセンサ抵抗Ｒｒ及び開
放室のセンサ抵抗Ｒｓには、湿度Ｈ、温度Ｔ、供給電流
Ｉに対して次の関係がある。 Ｒｒ＝ｆ（Ｔ，Ｉ），Ｒｓ＝ｆ（Ｈ，Ｔ，Ｉ） 従って、温度依存性については相殺するが、温度変化に
対して密閉室のセンサ抵抗Ｒｒの抵抗値が変化し、これ
に対応して供給電流Ｉが変化するため、開放室のセンサ
抵抗Ｒｓの湿度変化に対する感度が変動する欠点があっ
た。
【００１０】
【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、密閉室のセンサ抵抗と第１の基準抵抗Ｒ
1との直列回路から成り、前記密閉室のセンサ抵抗を帰
還抵抗とする第１の定電流回路と、開放室のセンサ抵抗
と第２の基準抵抗との直列回路から成り、前記開放室の
センサ抵抗を帰還抵抗とする第２の定電流回路と、前記
第１の定電流回路の出力電圧Ｖｒと第２の定電流回路の
出力電圧Ｖｓの差電圧Ｖｒ−Ｖｓを出力電圧とすること
を特徴としたものである。
決するために、密閉室のセンサ抵抗と第１の基準抵抗Ｒ
1との直列回路から成り、前記密閉室のセンサ抵抗を帰
還抵抗とする第１の定電流回路と、開放室のセンサ抵抗
と第２の基準抵抗との直列回路から成り、前記開放室の
センサ抵抗を帰還抵抗とする第２の定電流回路と、前記
第１の定電流回路の出力電圧Ｖｒと第２の定電流回路の
出力電圧Ｖｓの差電圧Ｖｒ−Ｖｓを出力電圧とすること
を特徴としたものである。
【００１１】図１は、本発明の一実施例を説明するため
の電気回路で、図示のように、密閉室のセンサ抵抗Ｒ
ｒ、第１の基準抵抗器Ｒ1及び演算増幅器ＩＣ１により
密閉室のセンサ抵抗Ｒｒに、Ｉ1＝（Ｖref／Ｒ1）なる
定電流を供給する。このとき、演算増幅器ＩＣ１の出力
電圧Ｖｒは次式で表わされる。 Ｖｒ＝Ｉ1（Ｒ1＋Ｒｒ）＝（１＋Ｒｒ／Ｒ1）Ｖref ここで、Ｖrefは基準電圧である。
の電気回路で、図示のように、密閉室のセンサ抵抗Ｒ
ｒ、第１の基準抵抗器Ｒ1及び演算増幅器ＩＣ１により
密閉室のセンサ抵抗Ｒｒに、Ｉ1＝（Ｖref／Ｒ1）なる
定電流を供給する。このとき、演算増幅器ＩＣ１の出力
電圧Ｖｒは次式で表わされる。 Ｖｒ＝Ｉ1（Ｒ1＋Ｒｒ）＝（１＋Ｒｒ／Ｒ1）Ｖref ここで、Ｖrefは基準電圧である。
【００１２】同様に、開放室のセンサ抵抗Ｒｓ、第２の
基準抵抗器Ｒ2及び演算増幅器ＩＣ２により、開放室の
センサ抵抗Ｒｓに、Ｉ2＝（Ｖref／Ｒ2）なる定電流を
供給する。このとき、演算増幅器ＩＣ２の出力電圧Ｖｓ
は次式で表わされる。 Ｖｓ＝Ｉ2（Ｒ2＋Ｒｓ）＝（１＋Ｒｓ／Ｒ２）Ｖref
基準抵抗器Ｒ2及び演算増幅器ＩＣ２により、開放室の
センサ抵抗Ｒｓに、Ｉ2＝（Ｖref／Ｒ2）なる定電流を
供給する。このとき、演算増幅器ＩＣ２の出力電圧Ｖｓ
は次式で表わされる。 Ｖｓ＝Ｉ2（Ｒ2＋Ｒｓ）＝（１＋Ｒｓ／Ｒ２）Ｖref
【００１３】ここで、演算増幅器ＩＣ１及びＩＣ２の出
力電圧Ｖｒ及びＶｓを演算増幅器ＩＣ３により差分信号
Ｖoutを取り出すと、 Ｖout＝Ｖｒ−Ｖｓ＝（Ｒｒ／Ｒ1−Ｒｓ／Ｒ2）Ｖref となる。密閉室のセンサ抵抗Ｒｒ及び開放室のセンサ抵
抗Ｒｓは湿度Ｈ、温度Ｔ、供給電流Ｉ1及びＩ2と次の関
係がある。 Ｒｒ＝ｆ（Ｔ，Ｉ1），Ｒｓ＝ｆ（Ｈ，Ｔ，Ｉ2）
力電圧Ｖｒ及びＶｓを演算増幅器ＩＣ３により差分信号
Ｖoutを取り出すと、 Ｖout＝Ｖｒ−Ｖｓ＝（Ｒｒ／Ｒ1−Ｒｓ／Ｒ2）Ｖref となる。密閉室のセンサ抵抗Ｒｒ及び開放室のセンサ抵
抗Ｒｓは湿度Ｈ、温度Ｔ、供給電流Ｉ1及びＩ2と次の関
係がある。 Ｒｒ＝ｆ（Ｔ，Ｉ1），Ｒｓ＝ｆ（Ｈ，Ｔ，Ｉ2）
【００１４】従って、抵抗器Ｒ1又はＲ2のいずれかを調
整し、供給電流Ｉ1及びＩ2を等しく設定すれば、以後、
湿度の変化分についてのみ差分信号Ｖoutが変化するこ
とになる。
整し、供給電流Ｉ1及びＩ2を等しく設定すれば、以後、
湿度の変化分についてのみ差分信号Ｖoutが変化するこ
とになる。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、従来技
術によると、定電流を密閉室のサーミスタに流れる電流
によって規定しているため、温度変化に対して密閉室の
センサ抵抗が変化すると、該密閉室のセンサ抵抗に流れ
る電流が変化し、密閉室のセンサ抵抗の被測定雰囲気に
対する感度が変動するが、本発明によると、上述のごと
き感度変動は生じない。
術によると、定電流を密閉室のサーミスタに流れる電流
によって規定しているため、温度変化に対して密閉室の
センサ抵抗が変化すると、該密閉室のセンサ抵抗に流れ
る電流が変化し、密閉室のセンサ抵抗の被測定雰囲気に
対する感度が変動するが、本発明によると、上述のごと
き感度変動は生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるセンサ回路の一実施例を説明す
るための図である。
るための図である。
【図２】 本発明が適用されるセンサの一例を説明する
ための図である。
ための図である。
【図３】 従来のセンサ回路の一例を説明するための図
である。
である。
Ｒｒ…密閉室のセンサ抵抗、Ｒｓ…開放室のセンサ抵抗
室、ＩＣ１〜ＩＣ３…演算増幅器、１…基板、２…カバ
ー部材、３，４…抵抗発熱体素子、５，６，７，８…凹
部、９…ボンディング電極、１０…開口部、１１，１２
…空洞部、１３…通気孔、１４…封着剤。
室、ＩＣ１〜ＩＣ３…演算増幅器、１…基板、２…カバ
ー部材、３，４…抵抗発熱体素子、５，６，７，８…凹
部、９…ボンディング電極、１０…開口部、１１，１２
…空洞部、１３…通気孔、１４…封着剤。
Claims (1)
- 【請求項１】 密閉室のセンサ抵抗と第１の基準抵抗と
の直列回路から成り、前記密閉室のセンサ抵抗を帰還抵
抗とする第１の定電流回路と、開放室のセンサ抵抗と第
２の基準抵抗との直列回路から成り、前記開放室のセン
サ抵抗を帰還抵抗とする第２の定電流回路と、前記第１
の定電流回路の出力電圧と第２の定電流回路の出力電圧
の差電圧を出力電圧とすることを特徴とするセンサ回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35924892A JP2890287B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | センサ回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35924892A JP2890287B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | センサ回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06201631A JPH06201631A (ja) | 1994-07-22 |
| JP2890287B2 true JP2890287B2 (ja) | 1999-05-10 |
Family
ID=18463525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35924892A Expired - Fee Related JP2890287B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | センサ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2890287B2 (ja) |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP35924892A patent/JP2890287B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06201631A (ja) | 1994-07-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4680963A (en) | Semiconductor flow velocity sensor | |
| JP3335860B2 (ja) | 熱式空気流量計用測定素子及び熱式空気流量計 | |
| US5837884A (en) | Humidity sensor using temperature sensing resistor controlled to be at constant temperature of more than 150° C. | |
| JP3343801B2 (ja) | 湿度センサ | |
| JP4157034B2 (ja) | 熱式流量計測装置 | |
| JPS58103654A (ja) | 多機能ガスセンサ | |
| JP2890287B2 (ja) | センサ回路 | |
| JP2890286B2 (ja) | センサ回路 | |
| JP3083901B2 (ja) | 雰囲気センサ | |
| JPH11118566A (ja) | 流量センサー | |
| JPH08184575A (ja) | 湿度センサ | |
| JPH07113777A (ja) | 雰囲気検出装置 | |
| JP3040867B2 (ja) | 多用途センサ | |
| JP3363983B2 (ja) | ヒートワイヤ型加速度検出器 | |
| JP3124609B2 (ja) | 雰囲気センサの構造 | |
| JPH11153466A (ja) | 流量センサー | |
| JPH0641133Y2 (ja) | 熱線式流量計 | |
| JP3358684B2 (ja) | 熱依存性検出装置 | |
| JPH06105177B2 (ja) | 感熱式流量センサ | |
| JP2938687B2 (ja) | センサー | |
| JP2865939B2 (ja) | センサー素子 | |
| JPH0318935Y2 (ja) | ||
| JP2553622Y2 (ja) | 湿度検知装置 | |
| JPH042967A (ja) | フローセンサ | |
| JP2567373Y2 (ja) | 絶対湿度センサー |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 10 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090226 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100226 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100226 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110226 Year of fee payment: 12 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |