JP3149292B2 - 湿度検知装置 - Google Patents

湿度検知装置

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JP3149292B2 JP10066093A JP10066093A JP3149292B2 JP 3149292 B2 JP3149292 B2 JP 3149292B2 JP 10066093 A JP10066093 A JP 10066093A JP 10066093 A JP10066093 A JP 10066093A JP 3149292 B2 JP3149292 B2 JP 3149292B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、周囲の湿度に応じて内
部抵抗値が変化する感湿素子を利用して雰囲気湿度を検
知するようにした湿度検知装置に関する。
【0002】
【従来の技術】浴室用換気扇の自動運転などを行う場合
に必要となる湿度検知装置は、一般的には、周囲の湿度
に応じて内部抵抗値が変化する感湿素子を利用して構成
されるものである。具体的には、この種の湿度検知装置
にあっては、感湿素子の内部抵抗値を電圧信号に変換す
る変換回路と、この変換回路からの電圧信号と浴室用換
気扇の運転開始湿度に対応して設定された基準電圧とを
比較する比較回路とを含んで構成されるものであり、比
較回路は、前記電圧信号及び基準電圧が所定の関係とな
ったときに、浴室用換気扇の自動運転制御に供するため
の検知信号を発生するように構成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】周囲の湿度に応じて内
部抵抗値が変化する感湿素子としては、一般的には、結
露センサとして知られる比較的安価な素子が利用され
る。この結露センサは、抵抗型高分子膜湿度センサによ
り構成されるもので、吸湿性樹脂と炭素粒子のような導
電性材料とより成る感湿抵抗被膜を有し、その被膜が湿
度の吸着により膨潤したときに、炭素粒子間の距離が拡
大して内部抵抗値が増大するという原理に基づいたもの
である。
【0004】ところが、このような感湿素子にあって
は、検知湿度が90%程度となったときに内部抵抗値が
急激に増大するという性質があるため、従来の湿度検知
装置では、広い湿度範囲にわたっての検知動作が困難に
なるという問題点があり、浴室用換気扇の自動運転制御
を精密に行うことが不可能なものであった。また、従来
構成の湿度検知装置では、感湿素子の特性が、溶剤やガ
スなどにより劣化したときに、変換回路から出力される
電圧信号に直接的に影響が及んで当該電圧信号が変動す
ることになるため、湿度検知動作が不安定になることが
避けられず、信頼性に劣るという問題点もあった。
【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、比較的安価な感湿素子を利用したも
のでありながら、広い湿度範囲にわたっての検知動作が
可能になると共に、湿度検知動作の信頼性向上を実現で
きるなどの効果を奏する湿度検知装置を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、周囲の湿度に応じて内部抵抗値が変化する
感湿素子を利用して構成される湿度検知装置において、
動作特性が異なる少なくとも2個の感湿素子を直列に接
続して成りそれらの直列回路に定電圧が印加されるセン
サ回路と、基準電圧を発生する基準電圧発生回路とを設
けた上で、前記センサ回路における所定の感湿素子間の
接続点から出力される検知電圧と前記基準電圧とを比較
し両者が所定の関係になったときに検知信号を発生する
比較手段を設ける構成としたものである。
【0007】また、周囲の湿度に応じて内部抵抗値が変
化する感湿素子を利用して構成される湿度検知装置にお
いて、動作特性が異なる2個の感湿素子の抵抗値を夫々
電圧信号に変換する第1及び第2の変換回路と、これら
第1及び第2の変換回路からの各電圧信号の差に応じた
電圧信号を出力する差動増幅回路と、この差動増幅回路
からの電圧信号のレベルが所定の状態になったときに検
知信号を発生する判断手段とを設ける構成とすることも
できる。
【0008】このような構成とする場合には、一方の感
湿素子の湿度・抵抗値特性曲線における任意湿度での微
分値が、他方の感湿素子の湿度・抵抗値特性曲線におけ
る上記任意湿度での微分値より常に大きくなるように選
定することが望ましく、また、上記のような第1及び第
2の変換回路から出力される電圧信号の少なくとも一方
に対して、一定レベルのバイアス電圧を付与するバイア
ス手段を設ける構成としても良い。
【0009】
【作用】請求項1に記載された湿度検知装置において
は、定電圧が印加されるセンサ回路内の少なくとも2個
の感湿素子の動作特性が異なっているから、所定の感湿
素子間の接続点から出力される検知電圧(センサ回路に
よる検知湿度に対応)は、それら感湿素子の内部抵抗値
の差分の変化に対応して緩やかに増減する特性を示すよ
うになり、斯様な検知電圧によって広い範囲の湿度を検
知できるようになる。比較手段は、上記検知電圧と基準
電圧発生回路からの基準電圧とを比較し、両者が所定の
関係になったときに検知信号を発生する。従って、上記
基準電圧を予め任意の湿度に対応した値に設定しておけ
ば、その設定湿度に達したときに検知信号が発生するこ
とになる。
【0010】請求項2に記載された湿度検知装置におい
ては、第1及び第2の変換回路から、動作特性が異なる
各感湿素子の抵抗値に応じた2種類の電圧信号が出力さ
れると共に、差動増幅回路から、上記各電圧信号の差に
応じた電圧信号が検知湿度に対応した信号として出力さ
れることになる。このように出力される電圧信号は、2
個の感湿素子の内部抵抗値の差分の変化に対応して緩や
かに増減する特性を示すようになるから、斯様な電圧信
号によって広い範囲の湿度を検知できるようになる。判
断手段は、上記差動増幅回路からの電圧信号のレベル、
つまり検知湿度が所定の状態になったときに検知信号を
発生する。
【0011】請求項3に記載された湿度検知装置におい
ては、一方の感湿素子の湿度・抵抗値特性曲線における
任意湿度での微分値が、他方の感湿素子の湿度・抵抗値
特性曲線における上記任意湿度での微分値より常に大き
くなるように選定されているので、第1及び第2の変換
回路から出力される各電圧信号間の差は、検知湿度が大
小変化するのに応じて漸次増減する特性を示すようにな
り、結果的に湿度検知動作が確実化するようになる。
【0012】請求項4に記載された湿度検知装置におい
ては、第1及び第2の変換回路から出力される電圧信号
の少なくとも一方に対して一定レベルのバイアス電圧が
付与されることになるから、上記第1及び第2の変換回
路から出力される各電圧信号間に任意の差を付与できる
ようになり、湿度検知動作をさらに確実に行い得るよう
になる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の第1実施例について図1〜図
3を参照しながら説明する。電気的構成を概略的に示す
図1において、雰囲気湿度を検知するためのセンサ回路
1は、感湿素子としての2個の結露センサ2及び3を直
列に接続して構成されている。この場合、結露センサ2
及び3は、例えば抵抗型高分子膜湿度センサにより構成
されたもので、図2に示すように、周囲の湿度に応じて
内部抵抗値が次第に増大する湿度・抵抗値特性を備えて
おり、特に周囲の湿度が90%程度を越えた状態では内
部抵抗値が急激に増大する特性を備えている。尚、図2
によって明らかなように、各結露センサ2及び3として
は、動作特性つまり湿度・抵抗値特性に差があるものが
利用される。
【0014】上記センサ回路1は、定電圧電源端子+V
ccとアース端子との間に介在されており、結露センサ2
及び3間の共通接続点からは、それら結露センサ2及び
3の内部抵抗値(ひいては検知湿度)に応じた電圧値の
検知電圧Vdが出力されることになる。上記検知電圧V
dは、結露センサ2及び3の湿度・抵抗値特性が前記図
2に示すようなものであった場合には、検知湿度に対し
て図3に示すように変化することになる。即ち、図3か
ら明らかように、検知電圧Vdは、結露センサ2及び3
の内部抵抗値の差分の変化に対応して緩やかに増減する
特性を示すものであり、図2に示す結露センサ2及び3
の各湿度・内部抵抗値両特性曲線が交差する湿度(約8
5%)において、定電圧電源端子+Vccの出力電圧の1
/2の値を呈するようになる。
【0015】基準電圧発生回路4は、定電圧電源端子+
Vccとアース端子との間に分圧用の抵抗5及び6を直列
に接続して成るもので、抵抗5及び6間の共通接続点か
ら基準電圧Vsを発生するようになっている。尚、この
基準電圧Vsは、負荷である例えば浴室用換気扇の運転
開始湿度に対応した値となるように設定されるものであ
る。
【0016】比較手段としてのコンパレータ7は、オー
プンコレクタ形のもので、出力端子がプルアップ抵抗8
を介して定電圧電源端子+Vccに接続されており、前記
検知電圧Vd及び基準電圧Vsが、Vd≧Vsの関係に
なったとき、つまりセンサ回路1による検知湿度が基準
電圧Vsにより示される浴室用換気扇の運転開始湿度以
上になったときに、ハイレベル信号より成る検知信号S
aを出力端子7aを通じて発生するようになっている。
尚、この検知信号Saが出力されたときには、浴室用換
気扇の運転を開始する制御が行われることになる。
【0017】上記した実施例によれば、センサ回路1に
よる検知湿度は、結露センサ2及び3の内部抵抗値の差
分の変化に対応して緩やかに増減する特性を示すように
なるから、広い湿度範囲にわたっての検知動作が可能に
なり、従って負荷である浴室用換気扇の自動運転を細か
く制御できるようになる。また、上記センサ回路1は、
2個の結露センサ2及び3を直列接続して構成され、そ
れら結露センサ2及び3間の共通接続点から検知湿度に
応じた検知電圧Vdを得るようにしているから、結露セ
ンサ2及び3の特性が溶剤やガスなどにより劣化したと
しても、それら結露センサ2及び3の相対的な出力特性
は比較的安定したものとなって、センサ回路1の湿度検
知動作の信頼性が向上するものである。しかも、本実施
例では、上記のような出力特性を有したセンサ回路1を
構成するにあたって、比較的安価な結露センサ2及び3
を設けるだけで済むから全体のコスト上昇を極力抑制で
きるようになる。
【0018】尚、上記実施例においては、2個の結露セ
ンサ2及び3によってセンサ回路1を構成するようにし
たが、さらに多数個の結露センサを直列接続することに
よってセンサ回路を構成することもできる。
【0019】図4〜図6には、本発明の第2実施例が示
されており、以下これについて前記第1実施例と異なる
部分のみ説明する。即ち、図4において、第1の変換回
路9は、結露センサ2の内部抵抗値を電圧信号V1に変
換して出力し、第2の変換回路10は、結露センサ3の
内部抵抗値を電圧信号V2に変換して出力する。尚、上
記結露センサ2及び3としては、前記第1実施例の説明
で用いた図2に示すように、一方の結露センサ3の湿度
・抵抗値特性曲線における任意湿度での微分値が、他方
の結露センサ2の湿度・抵抗値特性曲線における上記任
意湿度での微分値より常に大きくなるように選定され
る。
【0020】バイアス手段としてのバイアス付加回路1
1は、例えば第2の変換回路10から出力される電圧信
号V2に対して一定レベルのバイアス電圧ΔVを付与す
るようになっており、これに伴い電圧信号V1及びV2
は、図5に示すような関係を持つようになる。これによ
り、任意湿度での微分値が大なる電圧信号V2のレベル
を、常時において電圧信号V1のレベルより大きくなる
状態に確実に設定できるものであり、これにより、両者
の電圧差は湿度が高くなるのに従って拡大するようにな
る。
【0021】一方、差動増幅回路12は、上記電圧信号
V1及びV2の差に応じた電圧信号V3を出力するもの
であり、その電圧信号V3は、結露センサ2及び3の湿
度・抵抗値特性が前記図2に示すようなものであった場
合には、検知湿度に対して図6に示すように変化するこ
とになる。つまり、電圧信号V3は、電圧信号V1及び
V2の差分の変化に対応して緩やかに増減する特性を示
すものである。尚、上記差動増幅回路12は、増幅率が
「1」のものも含む概念である。
【0022】判断手段としての判別回路13は、上記差
動増幅回路12からの電圧信号V3のレベルが、所定の
状態(例えば、浴室用換気扇の運転開始湿度に対応した
レベル)になったときに、出力制御回路14から検知信
号Saを発生させる。
【0023】従って、上記した第2実施例においても、
検知湿度を示す電圧信号V3は、結露センサ2及び3の
内部抵抗値の差分の変化に対応して緩やかに増減する特
性を示すようになるから、広い湿度範囲にわたっての検
知動作が可能になり、負荷である浴室用換気扇の自動運
転を細かく制御できるようになる。また、上記電圧信号
V3は、電圧信号V1及びV2の差分に応じた信号であ
るから、結露センサ2及び3の特性が溶剤やガスなどに
より劣化した場合の悪影響を受け難くなって湿度検知動
作の信頼性が向上するようになると共に、同相ノイズが
キャンセルされることになって誤動作を抑制できるよう
になる。勿論、本実施例においても、比較的安価な結露
センサ2及び3を設けるだけで済むから全体のコスト上
昇を極力抑制できるようになる。
【0024】尚、上記第2実施例におけるバイアス付加
回路11は、結露センサ2及び3の湿度・抵抗値特性曲
線が交差する場合に必要となるものであるから、場合に
よっては省略することもできる。また、結露センサ2及
び3の湿度・抵抗値特性曲線が交差する場合であって
も、第1及び第2の変換回路9及び10の各変換比を異
ならせることによって、それらから出力される電圧信号
V1及びV2の特性曲線が交差しないように構成する場
合には、バイアス付加回路11を不要にできることにな
る。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば以上の説明によって明ら
かなように、動作特性が異なる少なくとも2個の感湿素
子を利用することによって、湿度に対する検知出力が広
い範囲にわたって緩やかに増減するように構成したの
で、比較的安価な感湿素子を利用したものでありなが
ら、広い湿度範囲にわたっての検知動作が可能になると
いう優れた効果を奏するものであり、また、上記感湿素
子の特性が劣化した場合でも検知出力に及ぶ悪影響が小
さくなって湿度検知動作の信頼性向上を実現できるよう
になるという効果も奏し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す回路構成図
【図2】結露センサの湿度・抵抗値特性曲線を示す図
【図3】センサ回路の出力特性を示す図
【図4】本発明の第2実施例を示す電気的構成図
【図5】第1及び第2の変換回路の出力特性を示す図
【図6】差動増幅回路の出力特性を示す図
【符号の説明】
図面中、1はセンサ回路、2、3は結露センサ(感湿素
子)、4は基準電圧発生回路、7はコンパレータ(比較
手段)、9は第1の変換回路、10は第2の変換回路、
11はバイアス付加回路(バイアス手段)、12は差動
増幅回路、13は判別回路(判断手段)を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/12 G01N 27/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周囲の湿度に応じて内部抵抗値が変化す
    る感湿素子を利用して構成される湿度検知装置におい
    て、 動作特性が異なる少なくとも2個の感湿素子を直列に接
    続して成りそれらの直列回路に定電圧が印加されるセン
    サ回路と、 基準電圧を発生する基準電圧発生回路と、 前記センサ回路における所定の感湿素子間の接続点から
    出力される検知電圧と前記基準電圧とを比較するように
    設けられ両者が所定の関係になったときに検知信号を発
    生する比較手段とを備えたことを特徴とする湿度検知装
    置。
  2. 【請求項2】 周囲の湿度に応じて内部抵抗値が変化す
    る感湿素子を利用して構成される湿度検知装置におい
    て、 動作特性が異なる2個の感湿素子の抵抗値を夫々電圧信
    号に変換する第1及び第2の変換回路と、 これら第1及び第2の変換回路からの各電圧信号の差に
    応じた電圧信号を出力する差動増幅回路と、 この差動増幅回路からの電圧信号のレベルが所定の状態
    になったときに検知信号を発生する判断手段とを備えた
    ことを特徴とする湿度検知装置。
  3. 【請求項3】 一方の感湿素子の湿度・抵抗値特性曲線
    における任意湿度での微分値が、他方の感湿素子の湿度
    ・抵抗値特性曲線における上記任意湿度での微分値より
    常に大きくなるように選定されていることを特徴とする
    請求項記載の湿度検知装置。
  4. 【請求項4】 第1及び第2の変換回路から出力される
    電圧信号の少なくとも一方に対して、一定レベルのバイ
    アス電圧を付与するバイアス手段が設けられていること
    を特徴とする請求項2または3記載の湿度検知装置。
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