JP3340509B2 - 感湿素子駆動装置及び湿度測定装置 - Google Patents
感湿素子駆動装置及び湿度測定装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、湿度の測定に用いられ
るセラミック材料から成る感湿素子を駆動する感湿素子
駆動装置、及びかかる感湿素子駆動装置を備えた湿度測
定装置に関する。
るセラミック材料から成る感湿素子を駆動する感湿素子
駆動装置、及びかかる感湿素子駆動装置を備えた湿度測
定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種物理量を測定するために種々の測定
装置が用いられている。このような測定装置の一種に、
湿度を測定する湿度測定装置がある。従来、湿度測定装
置として毛湿計や乾湿球湿度計を用いて湿度を測定して
いるが、これらの湿度測定装置は、測定精度や湿度の変
化に対する応答性等が不充分であり、しかも、測定結果
を電気信号へ変換することが困難である。そこで、湿度
により物質の性質が変化するという特性、例えば物質の
伸縮、静電容量の変化、電気抵抗値の変化等を利用して
湿度を測定する湿度センサが開発されている。
装置が用いられている。このような測定装置の一種に、
湿度を測定する湿度測定装置がある。従来、湿度測定装
置として毛湿計や乾湿球湿度計を用いて湿度を測定して
いるが、これらの湿度測定装置は、測定精度や湿度の変
化に対する応答性等が不充分であり、しかも、測定結果
を電気信号へ変換することが困難である。そこで、湿度
により物質の性質が変化するという特性、例えば物質の
伸縮、静電容量の変化、電気抵抗値の変化等を利用して
湿度を測定する湿度センサが開発されている。
【０００３】かかる湿度センサの１つとして、セラミッ
ク材料が熱的に安定しているという点に着目した、セラ
ミック材料から成る感湿素子（以下、単に感湿素子とも
いう）を用いた湿度センサ（以下、単にセラミック湿度
センサともいう）を挙げることができる。セラミック湿
度センサにおいては、感湿素子が空気中の水分を吸着す
ることにより、感湿素子の電気抵抗値が変化する。それ
故、感湿素子に電圧を印加したとき流れる電流を測定す
ることによって感湿素子の電気抵抗値を求め、かかる電
気抵抗値から感湿素子の置かれた雰囲気における相対湿
度を得ることができる。
ク材料が熱的に安定しているという点に着目した、セラ
ミック材料から成る感湿素子（以下、単に感湿素子とも
いう）を用いた湿度センサ（以下、単にセラミック湿度
センサともいう）を挙げることができる。セラミック湿
度センサにおいては、感湿素子が空気中の水分を吸着す
ることにより、感湿素子の電気抵抗値が変化する。それ
故、感湿素子に電圧を印加したとき流れる電流を測定す
ることによって感湿素子の電気抵抗値を求め、かかる電
気抵抗値から感湿素子の置かれた雰囲気における相対湿
度を得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、感湿素
子に直流電圧を印加すると、感湿素子は分極現象を起こ
し、性能が劣化するという問題がある。それ故、感湿素
子には、直流成分を含まない交流電圧を印加することが
必要とされる。従って、従来のセラミック湿度センサで
電気抵抗値を測定するためには、感湿素子に交流電圧を
印加して流れる交流電流を測定し、更に交流電流を直流
電流に変換して電気抵抗値を算出する必要がある。
子に直流電圧を印加すると、感湿素子は分極現象を起こ
し、性能が劣化するという問題がある。それ故、感湿素
子には、直流成分を含まない交流電圧を印加することが
必要とされる。従って、従来のセラミック湿度センサで
電気抵抗値を測定するためには、感湿素子に交流電圧を
印加して流れる交流電流を測定し、更に交流電流を直流
電流に変換して電気抵抗値を算出する必要がある。
【０００５】そのため、従来のセラミック湿度センサに
おいては、得られた交流電流を直流電流に変換する整流
回路等が必要とされ、セラミック湿度センサを駆動する
回路構成が複雑となるという問題がある。また、回路構
成が複雑になることにより湿度測定精度の向上が図れな
いという問題もある。
おいては、得られた交流電流を直流電流に変換する整流
回路等が必要とされ、セラミック湿度センサを駆動する
回路構成が複雑となるという問題がある。また、回路構
成が複雑になることにより湿度測定精度の向上が図れな
いという問題もある。
【０００６】従って、本発明の目的は、簡単な回路構成
で湿度測定精度を高めることのできる感湿素子駆動装
置、及び湿度測定装置を提供することにある。
で湿度測定精度を高めることのできる感湿素子駆動装
置、及び湿度測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の感湿素子駆動装置は、相対湿度に応じて電
気抵抗値が変化しそして交流駆動されるセラミック材料
から成る感湿素子を駆動する感湿素子駆動装置である。
そして、交流信号が入力される交流信号入力部と、直流
電流が入力される直流電流入力部と、前記直流電流入力
部から入力される前記直流電流を、前記交流信号入力部
から入力された交流信号に応じて増幅された交流電流に
変換して前記感湿素子に供給する交流出力部と、前記直
流電流入力部に流れる直流電流を検出する電流検出手段
とを備え、該電流検出手段で検出された直流電流により
前記感湿素子の抵抗値を測定するようにしたことを特徴
とする。
めの本発明の感湿素子駆動装置は、相対湿度に応じて電
気抵抗値が変化しそして交流駆動されるセラミック材料
から成る感湿素子を駆動する感湿素子駆動装置である。
そして、交流信号が入力される交流信号入力部と、直流
電流が入力される直流電流入力部と、前記直流電流入力
部から入力される前記直流電流を、前記交流信号入力部
から入力された交流信号に応じて増幅された交流電流に
変換して前記感湿素子に供給する交流出力部と、前記直
流電流入力部に流れる直流電流を検出する電流検出手段
とを備え、該電流検出手段で検出された直流電流により
前記感湿素子の抵抗値を測定するようにしたことを特徴
とする。
【０００８】また、上記の目的を達成するための本発明
の感湿素子駆動装置は、相対湿度に応じて電気抵抗値が
変化しそして交流駆動されるセラミック材料から成る感
湿素子を駆動する感湿素子駆動装置である。そして、交
流信号が入力される交流信号入力部と、直流電流が入力
される直流電流入力部とを有し、直流電流入力部から入
力された直流電流を、前記交流信号入力部から入力され
た交流信号に応じて増幅された交流電流に変換して前記
感湿素子に供給するＢ級プッシュプル増幅回路と、該Ｂ
級プッシュプル増幅回路に入力される直流電流を検出す
る電流検出手段とを備え、該電流検出手段で検出された
直流電流により前記感湿素子の抵抗値を測定するように
したことを特徴とする。
の感湿素子駆動装置は、相対湿度に応じて電気抵抗値が
変化しそして交流駆動されるセラミック材料から成る感
湿素子を駆動する感湿素子駆動装置である。そして、交
流信号が入力される交流信号入力部と、直流電流が入力
される直流電流入力部とを有し、直流電流入力部から入
力された直流電流を、前記交流信号入力部から入力され
た交流信号に応じて増幅された交流電流に変換して前記
感湿素子に供給するＢ級プッシュプル増幅回路と、該Ｂ
級プッシュプル増幅回路に入力される直流電流を検出す
る電流検出手段とを備え、該電流検出手段で検出された
直流電流により前記感湿素子の抵抗値を測定するように
したことを特徴とする。
【０００９】更に、上記の目的を達成するための本発明
の湿度測定装置は、相対湿度に応じて電気抵抗値が変化
しそして交流駆動されるセラミックから成る感湿素子
と、交流信号を発生する交流信号発生器と、該交流信号
発生器で発生された交流信号が入力される交流信号入力
部と、直流電源と、該直流電源から供給される直流電流
が入力される直流電流入力部と、前記直流電流入力部か
ら入力される前記直流電流を、前記交流信号入力部から
入力された交流信号に応じて増幅された交流電流に変換
して前記感湿素子に供給する交流出力部と、前記直流電
流入力部に流れる直流電流を検出する電流検出手段とを
備え、該電流検出手段で検出された直流電流により前記
感湿素子の抵抗値を測定するようにしたことを特徴とす
る。
の湿度測定装置は、相対湿度に応じて電気抵抗値が変化
しそして交流駆動されるセラミックから成る感湿素子
と、交流信号を発生する交流信号発生器と、該交流信号
発生器で発生された交流信号が入力される交流信号入力
部と、直流電源と、該直流電源から供給される直流電流
が入力される直流電流入力部と、前記直流電流入力部か
ら入力される前記直流電流を、前記交流信号入力部から
入力された交流信号に応じて増幅された交流電流に変換
して前記感湿素子に供給する交流出力部と、前記直流電
流入力部に流れる直流電流を検出する電流検出手段とを
備え、該電流検出手段で検出された直流電流により前記
感湿素子の抵抗値を測定するようにしたことを特徴とす
る。
【００１０】また、上記の目的を達成するための本発明
の湿度測定装置は、相対湿度に応じて電気抵抗値が変化
しそして交流駆動されるセラミックから成る感湿素子
と、交流信号を発生する交流信号発生器と、直流電源
と、前記交流信号発生器で発生された交流信号が入力さ
れる交流信号入力部と、前記直流電源から供給される直
流電流が入力される直流電流入力部とを有し、前記直流
電流入力部から入力された前記直流電流を、前記交流信
号入力部から入力された交流信号に応じて増幅された交
流電流に変換して前記感湿素子に供給するＢ級プッシュ
プル増幅回路と、該Ｂ級プッシュプル増幅回路に入力さ
れる直流電流を検出する電流検出手段とを備え、該電流
検出手段で検出された直流電流により前記感湿素子の抵
抗値を測定するようにしたことを特徴とする。
の湿度測定装置は、相対湿度に応じて電気抵抗値が変化
しそして交流駆動されるセラミックから成る感湿素子
と、交流信号を発生する交流信号発生器と、直流電源
と、前記交流信号発生器で発生された交流信号が入力さ
れる交流信号入力部と、前記直流電源から供給される直
流電流が入力される直流電流入力部とを有し、前記直流
電流入力部から入力された前記直流電流を、前記交流信
号入力部から入力された交流信号に応じて増幅された交
流電流に変換して前記感湿素子に供給するＢ級プッシュ
プル増幅回路と、該Ｂ級プッシュプル増幅回路に入力さ
れる直流電流を検出する電流検出手段とを備え、該電流
検出手段で検出された直流電流により前記感湿素子の抵
抗値を測定するようにしたことを特徴とする。
【００１１】本発明の感湿素子駆動装置あるいは湿度測
定装置においては、Ｂ級プッシュプル増幅回路は、単電
源方式又は２電源方式の増幅回路で構成することができ
る。
定装置においては、Ｂ級プッシュプル増幅回路は、単電
源方式又は２電源方式の増幅回路で構成することができ
る。
【００１２】上記感湿素子に用いられるセラミック材料
としては、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3＋Ｃ、Ｆｅ2
Ｏ3、ＺｎＯ、Ｆｅ3Ｏ4、ＣｏＯ、Ｎｉ1-XＦｅ2+XＯ4、
ＴｉＯ2＋Ｍｎ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3＋Ｌｉ2Ｏ、ＳｎＯ2＋Ｓ
ｂ2Ｏ3、ＢａＴｉＯ3、Ａｌ2Ｏ3＋ガラス、Ｆｅ2Ｏ3＋
Ｋ2Ｏ、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ5＋Ｎａ2ＣＯ3＋Ｓｉ、Ｃｒ2Ｏ3
＋ガラス、ＺｎＯ＋Ｌｉ2Ｏ＋Ｖ2Ｏ5、ＭｇＣｒ2Ｏ4＋
ＴｉＯ2、ＴｉＯ2＋ＳｎＯ2、ＴｉＯ2＋Ｖ2Ｏ2、ＢａＴ
ｉＯ3＋ＳｒＴｉＯ3、Ｃａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2、Ａ
ｌＰＯ4、Ｃｏ3Ｏ4＋ＴｉＯ2、サーミスタ、ＺｎＣｒ2
Ｏ4＋Ｌｉ2Ｏ、ＭｎＷＯ4、ＬｉＮｂＯ3、ゼオライト＋
ＭｇＡｌ2Ｏ4＋ＭｇＦｅ2Ｏ4、ＳｎＯ2＋アパタイトを
例示することができる。
としては、Ａｌ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3＋Ｃ、Ｆｅ2
Ｏ3、ＺｎＯ、Ｆｅ3Ｏ4、ＣｏＯ、Ｎｉ1-XＦｅ2+XＯ4、
ＴｉＯ2＋Ｍｎ3Ｏ4、Ｆｅ2Ｏ3＋Ｌｉ2Ｏ、ＳｎＯ2＋Ｓ
ｂ2Ｏ3、ＢａＴｉＯ3、Ａｌ2Ｏ3＋ガラス、Ｆｅ2Ｏ3＋
Ｋ2Ｏ、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ5＋Ｎａ2ＣＯ3＋Ｓｉ、Ｃｒ2Ｏ3
＋ガラス、ＺｎＯ＋Ｌｉ2Ｏ＋Ｖ2Ｏ5、ＭｇＣｒ2Ｏ4＋
ＴｉＯ2、ＴｉＯ2＋ＳｎＯ2、ＴｉＯ2＋Ｖ2Ｏ2、ＢａＴ
ｉＯ3＋ＳｒＴｉＯ3、Ｃａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2、Ａ
ｌＰＯ4、Ｃｏ3Ｏ4＋ＴｉＯ2、サーミスタ、ＺｎＣｒ2
Ｏ4＋Ｌｉ2Ｏ、ＭｎＷＯ4、ＬｉＮｂＯ3、ゼオライト＋
ＭｇＡｌ2Ｏ4＋ＭｇＦｅ2Ｏ4、ＳｎＯ2＋アパタイトを
例示することができる。
【００１３】
【作用】本発明においては、例えば外部から入力された
交流信号の正の半サイクルの期間中は交流信号に応じた
正の電流が出力され、交流信号の負の半サイクルの期間
中は交流信号に応じた負の電流が出力される。即ち、入
力された交流信号に応じた交流電流が出力され、この交
流電流によって感湿素子が駆動される。
交流信号の正の半サイクルの期間中は交流信号に応じた
正の電流が出力され、交流信号の負の半サイクルの期間
中は交流信号に応じた負の電流が出力される。即ち、入
力された交流信号に応じた交流電流が出力され、この交
流電流によって感湿素子が駆動される。
【００１４】一方、上記感湿素子に供給される交流電流
は、直流電流入力部から入力される直流電流を、交流信
号に応じて制御することにより得られるものである。従
って、感湿素子に供給される交流電流は、上記直流電流
入力部から入力される直流電流と一定の関係、例えば比
例関係を有している。
は、直流電流入力部から入力される直流電流を、交流信
号に応じて制御することにより得られるものである。従
って、感湿素子に供給される交流電流は、上記直流電流
入力部から入力される直流電流と一定の関係、例えば比
例関係を有している。
【００１５】よって、上記直流電流を検出すれば上記感
湿素子に流れる電流を知ることができるので、感湿素子
の電気抵抗値を知ることができる。換言すれば、直流電
流入力部から供給される直流電流を検出することによ
り、周囲環境の湿度を測定することができる。
湿素子に流れる電流を知ることができるので、感湿素子
の電気抵抗値を知ることができる。換言すれば、直流電
流入力部から供給される直流電流を検出することによ
り、周囲環境の湿度を測定することができる。
【００１６】また、上記の感湿素子を交流電流で駆動す
るための回路は、より具体的には、いわゆるＢ級プッシ
ュプル増幅回路で構成することができる。そして、この
Ｂ級プッシュプル増幅回路に供給される直流電源電流の
変化を検出することにより、上記と同様の作用で、周囲
環境の湿度を測定することができる。
るための回路は、より具体的には、いわゆるＢ級プッシ
ュプル増幅回路で構成することができる。そして、この
Ｂ級プッシュプル増幅回路に供給される直流電源電流の
変化を検出することにより、上記と同様の作用で、周囲
環境の湿度を測定することができる。
【００１７】本発明の感湿素子駆動装置を湿度測定装置
に組み込めば、従来の装置のような交流電流を直流電流
に変換する整流回路等が不要となる。
に組み込めば、従来の装置のような交流電流を直流電流
に変換する整流回路等が不要となる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の感湿素子駆動装置及び湿度測
定装置の実施例につき、図面を参照して詳細に説明す
る。
定装置の実施例につき、図面を参照して詳細に説明す
る。
【００１９】図１（Ａ）は、本発明の湿度測定装置及び
感湿素子駆動装置の第１の実施例を示す回路図であり、
感湿素子ＲＬの駆動回路として単電源方式のＢ級プッシ
ュプル増幅回路を用いて構成したものである。
感湿素子駆動装置の第１の実施例を示す回路図であり、
感湿素子ＲＬの駆動回路として単電源方式のＢ級プッシ
ュプル増幅回路を用いて構成したものである。
【００２０】この第１の実施例における湿度測定装置
は、交流信号を発生する交流信号発生器ＶＯＳＣと、コ
ンデンサＣ１と、駆動回路１０と、感湿素子ＲＬと、直
流電源Ｖｃｃと、電流検出手段Ａとから成る。
は、交流信号を発生する交流信号発生器ＶＯＳＣと、コ
ンデンサＣ１と、駆動回路１０と、感湿素子ＲＬと、直
流電源Ｖｃｃと、電流検出手段Ａとから成る。
【００２１】また、この第１の実施例における感湿素子
駆動装置は、駆動回路１０及び電流検出手段Ａとから構
成される。
駆動装置は、駆動回路１０及び電流検出手段Ａとから構
成される。
【００２２】駆動回路１０は、交流信号入力部２０と、
直流電流入力部２２と、交流出力部２４とを有し、交流
信号入力部２０の一端はコンデンサＣ１を介して交流信
号発生器ＶＯＳＣに接続されている。直流電流入力部２
２は電流検出手段Ａを介して直流電源Ｖｃｃに接続され
ている。交流出力部２４は感湿素子ＲＬに接続されてい
る。
直流電流入力部２２と、交流出力部２４とを有し、交流
信号入力部２０の一端はコンデンサＣ１を介して交流信
号発生器ＶＯＳＣに接続されている。直流電流入力部２
２は電流検出手段Ａを介して直流電源Ｖｃｃに接続され
ている。交流出力部２４は感湿素子ＲＬに接続されてい
る。
【００２３】駆動回路１０は、ＮＰＮ形トランジスタＱ
１、ＰＮＰ形トランジスタＱ２、バイアス回路、及びコ
ンデンサＣ２から構成されている。バイアス回路は、抵
抗Ｒ１，Ｒ２、及びダイオードＤ１，Ｄ２から構成され
ており、その一端は直流電源Ｖｃｃに接続され、他端は
接地されている。このバイアス回路は、感湿素子ＲＬの
電気抵抗値が有限な値のときに後述する直流供給電流Ｉ
が流れるように、トランジスタＱ１及びＱ２のバイアス
信号を生成する。交流信号入力部２０の他端はダイオー
ドＤ１とダイオードＤ２の接続点に接続されている。
１、ＰＮＰ形トランジスタＱ２、バイアス回路、及びコ
ンデンサＣ２から構成されている。バイアス回路は、抵
抗Ｒ１，Ｒ２、及びダイオードＤ１，Ｄ２から構成され
ており、その一端は直流電源Ｖｃｃに接続され、他端は
接地されている。このバイアス回路は、感湿素子ＲＬの
電気抵抗値が有限な値のときに後述する直流供給電流Ｉ
が流れるように、トランジスタＱ１及びＱ２のバイアス
信号を生成する。交流信号入力部２０の他端はダイオー
ドＤ１とダイオードＤ２の接続点に接続されている。
【００２４】感湿素子ＲＬは、セラミック材料から成
り、交流駆動され、周囲環境の相対湿度の変化に応じて
電気抵抗値が変化する周知のものである。この感湿素子
ＲＬの一方の端子は交流出力部２４を介してコンデンサ
Ｃ２に接続されており、他方は接地されている。
り、交流駆動され、周囲環境の相対湿度の変化に応じて
電気抵抗値が変化する周知のものである。この感湿素子
ＲＬの一方の端子は交流出力部２４を介してコンデンサ
Ｃ２に接続されており、他方は接地されている。
【００２５】直流電源Ｖｃｃとして、例えば、＋５ボル
トの直流電源を用いることができる。
トの直流電源を用いることができる。
【００２６】電流検出手段Ａは、例えば直流電流計から
構成されるものであり、直流電源Ｖｃｃからトランジス
タＱ１のコレクタに流れる電流（直流供給電流）Ｉを検
出するために使用される。電流検出手段Ａが示す電流値
から相対湿度を求めることができる。この電流検出手段
ＡにはコンデンサＣ３が並列に挿入されている。即ち、
直流電源ＶｃｃとトランジスタＱ１のコレクタとの間に
コンデンサＣ３が配置され、脈動する直流供給電流Ｉの
平滑化と高周波成分をバイパスさせる役割を果たす。
構成されるものであり、直流電源Ｖｃｃからトランジス
タＱ１のコレクタに流れる電流（直流供給電流）Ｉを検
出するために使用される。電流検出手段Ａが示す電流値
から相対湿度を求めることができる。この電流検出手段
ＡにはコンデンサＣ３が並列に挿入されている。即ち、
直流電源ＶｃｃとトランジスタＱ１のコレクタとの間に
コンデンサＣ３が配置され、脈動する直流供給電流Ｉの
平滑化と高周波成分をバイパスさせる役割を果たす。
【００２７】なお、図１（Ａ）においては、電流検出手
段Ａとしての直流電流計を、トランジスタＱ１のコレク
タに流れる電流を検出するように配置したが、トランジ
スタＱ２のコレクタに流れる電流を検出するように配置
しても良い。この場合も、直流供給電流Ｉを測定したと
等価の検出値が得られる。
段Ａとしての直流電流計を、トランジスタＱ１のコレク
タに流れる電流を検出するように配置したが、トランジ
スタＱ２のコレクタに流れる電流を検出するように配置
しても良い。この場合も、直流供給電流Ｉを測定したと
等価の検出値が得られる。
【００２８】交流信号発生器ＶＯＳＣは、例えば１ＫＨ
ｚの正弦波交流信号を発生する。交流信号発生器ＶＯＳ
Ｃの出力は、コンデンサＣ１及び交流信号入力部２０を
介してバイアス回路（具体的には、ダイオードＤ１のカ
ソードとダイオードＤ２アノードの接続点）に入力され
る。コンデンサＣ１は直流阻止機能を有し、交流信号発
生器ＶＯＳＣから供給される交流信号のみが駆動回路１
０に加わるようにして、バイアスに変動が生じることを
防止する。
ｚの正弦波交流信号を発生する。交流信号発生器ＶＯＳ
Ｃの出力は、コンデンサＣ１及び交流信号入力部２０を
介してバイアス回路（具体的には、ダイオードＤ１のカ
ソードとダイオードＤ２アノードの接続点）に入力され
る。コンデンサＣ１は直流阻止機能を有し、交流信号発
生器ＶＯＳＣから供給される交流信号のみが駆動回路１
０に加わるようにして、バイアスに変動が生じることを
防止する。
【００２９】駆動回路１０を構成するトランジスタＱ１
はＮＰＮ形のトランジスタである。トランジスタＱ１の
コレクタは、電流検出手段Ａを介して直流電源Ｖｃｃに
接続されており、トランジスタＱ１には直流電源Ｖｃｃ
から直流電力が供給される。また、トランジスタＱ１の
ベースはバイアス回路（具体的には抵抗Ｒ１とダイオー
ドＤ１のアノードとの接続点）に接続されており、所定
のバイアス信号が供給されるようになっている。更に、
トランジスタＱ１のエミッタは、コンデンサＣ２及びト
ランジスタＱ２のエミッタに接続されている。
はＮＰＮ形のトランジスタである。トランジスタＱ１の
コレクタは、電流検出手段Ａを介して直流電源Ｖｃｃに
接続されており、トランジスタＱ１には直流電源Ｖｃｃ
から直流電力が供給される。また、トランジスタＱ１の
ベースはバイアス回路（具体的には抵抗Ｒ１とダイオー
ドＤ１のアノードとの接続点）に接続されており、所定
のバイアス信号が供給されるようになっている。更に、
トランジスタＱ１のエミッタは、コンデンサＣ２及びト
ランジスタＱ２のエミッタに接続されている。
【００３０】駆動回路１０を構成するトランジスタＱ２
はＰＮＰ形のトランジスタである。トランジスタＱ２の
エミッタは、上述したようにトランジスタＱ１のエミッ
タ及びコンデンサＣ２に接続されている。また、トラン
ジスタＱ２のベースはバイアス回路（具体的にはダイオ
ードＤ２のカソードと抵抗Ｒ１との接続点）に接続され
ており、所定のバイアス信号が供給されるようになって
いる。更に、トランジスタＱ２のコレクタは接地されて
いる。
はＰＮＰ形のトランジスタである。トランジスタＱ２の
エミッタは、上述したようにトランジスタＱ１のエミッ
タ及びコンデンサＣ２に接続されている。また、トラン
ジスタＱ２のベースはバイアス回路（具体的にはダイオ
ードＤ２のカソードと抵抗Ｒ１との接続点）に接続され
ており、所定のバイアス信号が供給されるようになって
いる。更に、トランジスタＱ２のコレクタは接地されて
いる。
【００３１】トランジスタＱ１及びＱ２の各エミッタと
感湿素子ＲＬとの間に配設されているコンデンサＣ２
は、トランジスタＱ１が動作している半サイクルは充電
され、トランジスタＱ２が動作している半サイクルは放
電される。このことはトランジスタＱ２が動作している
半サイクルは、トランジスタＱ２に対する電源としての
役目を果たすことを意味する。このコンデンサＣ２の充
放電に応じて、感湿素子ＲＬに交流電流が流れる。
感湿素子ＲＬとの間に配設されているコンデンサＣ２
は、トランジスタＱ１が動作している半サイクルは充電
され、トランジスタＱ２が動作している半サイクルは放
電される。このことはトランジスタＱ２が動作している
半サイクルは、トランジスタＱ２に対する電源としての
役目を果たすことを意味する。このコンデンサＣ２の充
放電に応じて、感湿素子ＲＬに交流電流が流れる。
【００３２】図２（Ａ）は、本発明の湿度測定装置及び
感湿素子駆動装置の第２の実施例を示す回路図であり、
感湿素子ＲＬの駆動回路として２電源方式のＢ級プッシ
ュプル増幅回路を用いて構成したものである。
感湿素子駆動装置の第２の実施例を示す回路図であり、
感湿素子ＲＬの駆動回路として２電源方式のＢ級プッシ
ュプル増幅回路を用いて構成したものである。
【００３３】この第２の実施例における湿度測定装置
は、交流信号を発生する交流信号発生器ＶＯＳＣと、駆
動回路１０と、感湿素子ＲＬと、直流電源Ｖｃｃと、第
２の直流電源Ｖｅｅと、電流検出手段Ａとから成る。
は、交流信号を発生する交流信号発生器ＶＯＳＣと、駆
動回路１０と、感湿素子ＲＬと、直流電源Ｖｃｃと、第
２の直流電源Ｖｅｅと、電流検出手段Ａとから成る。
【００３４】また、この第２の実施例における感湿素子
駆動装置は、駆動回路１０及び電流検出手段Ａとから構
成される。
駆動装置は、駆動回路１０及び電流検出手段Ａとから構
成される。
【００３５】駆動回路１０は、交流信号入力部２０と、
直流電流入力部２２と、交流出力部２４とを有し、交流
信号入力部２０の一端は交流信号発生器ＶＯＳＣに接続
されている。直流電流入力部２２は電流検出手段Ａを介
して直流電源Ｖｃｃに接続されている。交流出力部２４
は感湿素子ＲＬの一端に接続されている。
直流電流入力部２２と、交流出力部２４とを有し、交流
信号入力部２０の一端は交流信号発生器ＶＯＳＣに接続
されている。直流電流入力部２２は電流検出手段Ａを介
して直流電源Ｖｃｃに接続されている。交流出力部２４
は感湿素子ＲＬの一端に接続されている。
【００３６】駆動回路１０は、ＮＰＮ形トランジスタＱ
１、ＰＮＰ形トランジスタＱ２、及びバイアス回路から
構成されている。バイアス回路は、上記第１の実施例の
場合と同様に、抵抗Ｒ１，Ｒ２、及びダイオードＤ１，
Ｄ２から構成されており、その一端は直流電源Ｖｃｃに
接続され、他端は第２の直流電源Ｖｅｅの負側に接続さ
れている。このバイアス回路は、感湿素子ＲＬの電気抵
抗値が有限な値のときに後述する直流供給電流Ｉが流れ
るように、トランジスタＱ１及びＱ２のバイアス信号を
生成する。交流信号入力部２０の他端はダイオードＤ１
とダイオードＤ２の接続点に接続されている。
１、ＰＮＰ形トランジスタＱ２、及びバイアス回路から
構成されている。バイアス回路は、上記第１の実施例の
場合と同様に、抵抗Ｒ１，Ｒ２、及びダイオードＤ１，
Ｄ２から構成されており、その一端は直流電源Ｖｃｃに
接続され、他端は第２の直流電源Ｖｅｅの負側に接続さ
れている。このバイアス回路は、感湿素子ＲＬの電気抵
抗値が有限な値のときに後述する直流供給電流Ｉが流れ
るように、トランジスタＱ１及びＱ２のバイアス信号を
生成する。交流信号入力部２０の他端はダイオードＤ１
とダイオードＤ２の接続点に接続されている。
【００３７】感湿素子ＲＬとしては、上記第１の実施例
と同じものが用いられる。この感湿素子ＲＬの一方の端
子は交流出力部２４に接続されており、他方の端子は接
地されるとともに、第２の直流電源Ｖｅｅの正側に接続
されている。
と同じものが用いられる。この感湿素子ＲＬの一方の端
子は交流出力部２４に接続されており、他方の端子は接
地されるとともに、第２の直流電源Ｖｅｅの正側に接続
されている。
【００３８】直流電源Ｖｃｃ及び第２の直流電源Ｖｅｅ
として、例えば、＋５ボルトの直流電源を用いることが
できる。
として、例えば、＋５ボルトの直流電源を用いることが
できる。
【００３９】電流検出手段Ａ及びコンデンサＣ３の構成
及び作用は、上述した第１の実施例の場合と同じである
ので説明は省略する。
及び作用は、上述した第１の実施例の場合と同じである
ので説明は省略する。
【００４０】交流信号発生器ＶＯＳＣは、例えば１ＫＨ
ｚの正弦波交流信号を発生する。交流信号発生器ＶＯＳ
Ｃの出力は、交流信号入力部２０を介してバイアス回路
（具体的には、ダイオードＤ１のカソードとダイオード
Ｄ２アノードの接続点）に入力される。
ｚの正弦波交流信号を発生する。交流信号発生器ＶＯＳ
Ｃの出力は、交流信号入力部２０を介してバイアス回路
（具体的には、ダイオードＤ１のカソードとダイオード
Ｄ２アノードの接続点）に入力される。
【００４１】駆動回路１０を構成するトランジスタＱ１
はＮＰＮ形のトランジスタである。トランジスタＱ１の
コレクタは、電流検出手段Ａを介して直流電源Ｖｃｃに
接続されており、トランジスタＱ１には直流電源Ｖｃｃ
から直流電力が供給される。また、トランジスタＱ１の
ベースはバイアス回路（具体的には抵抗Ｒ１とダイオー
ドＤ１のアノードとの接続点）に接続されており、所定
のバイアス信号が供給されるようになっている。更に、
トランジスタＱ１のエミッタは、トランジスタＱ２のエ
ミッタに接続されている。
はＮＰＮ形のトランジスタである。トランジスタＱ１の
コレクタは、電流検出手段Ａを介して直流電源Ｖｃｃに
接続されており、トランジスタＱ１には直流電源Ｖｃｃ
から直流電力が供給される。また、トランジスタＱ１の
ベースはバイアス回路（具体的には抵抗Ｒ１とダイオー
ドＤ１のアノードとの接続点）に接続されており、所定
のバイアス信号が供給されるようになっている。更に、
トランジスタＱ１のエミッタは、トランジスタＱ２のエ
ミッタに接続されている。
【００４２】駆動回路１０を構成するトランジスタＱ２
はＰＮＰ形のトランジスタである。トランジスタＱ２の
エミッタは、上述したようにトランジスタＱ１のエミッ
タに接続されている。また、トランジスタＱ２のベース
はバイアス回路（具体的にはダイオードＤ２のカソード
と抵抗Ｒ１との接続点）に接続されており、所定のバイ
アス信号が供給されるようになっている。更に、トラン
ジスタＱ２のコレクタは第２の直流電源Ｖｅｅの負側に
接続されている。
はＰＮＰ形のトランジスタである。トランジスタＱ２の
エミッタは、上述したようにトランジスタＱ１のエミッ
タに接続されている。また、トランジスタＱ２のベース
はバイアス回路（具体的にはダイオードＤ２のカソード
と抵抗Ｒ１との接続点）に接続されており、所定のバイ
アス信号が供給されるようになっている。更に、トラン
ジスタＱ２のコレクタは第２の直流電源Ｖｅｅの負側に
接続されている。
【００４３】上述した図１（Ａ）に示した第１の実施例
に係る単電源方式のＢ級プッシュプル増幅回路と、図２
（Ａ）に示した第２の実施例に係る２電源方式のＢ級プ
ッシュプル増幅回路とは、本質的には同じものである。
に係る単電源方式のＢ級プッシュプル増幅回路と、図２
（Ａ）に示した第２の実施例に係る２電源方式のＢ級プ
ッシュプル増幅回路とは、本質的には同じものである。
【００４４】即ち、図１（Ａ）におけるコンデンサＣ１
は、上述したように、直流バイアスが信号源（交流信号
発生回路ＶＯＳＣ）によって乱されないようにするため
に挿入されているものであり、コンデンサＣ１のインピ
ーダンスが信号周波数において無視できれば、上記両回
路は交流的に等価となる。よって、図１（Ａ）における
コンデンサＣ１は必ずしも必要なものではない。
は、上述したように、直流バイアスが信号源（交流信号
発生回路ＶＯＳＣ）によって乱されないようにするため
に挿入されているものであり、コンデンサＣ１のインピ
ーダンスが信号周波数において無視できれば、上記両回
路は交流的に等価となる。よって、図１（Ａ）における
コンデンサＣ１は必ずしも必要なものではない。
【００４５】また、図１（Ａ）におけるコンデンサＣ２
は、図２（Ａ）における第２の直流電源Ｖｅｅに対応す
る機能を果たすものである。従って、図２（Ａ）におい
てはコンデンサＣ２に対応するものは設けられていな
い。
は、図２（Ａ）における第２の直流電源Ｖｅｅに対応す
る機能を果たすものである。従って、図２（Ａ）におい
てはコンデンサＣ２に対応するものは設けられていな
い。
【００４６】なお、単電源方式のＢ級プッシュプル増幅
回路では、図１（Ｂ）に示すように、コンデンサＣ２の
容量及び感湿素子ＲＬの電気抵抗値の時定数分だけ、負
側の振幅が定常状態に達するまで時間を必要とするとい
う点で、図２（Ｂ）に示した２電源方式のＢ級プッシュ
プル増幅回路と相違する。図１（Ｂ）に示す回路の場
合、負側の振幅が定常状態に達するまで時間を要した分
だけ、電荷オフセットが感湿素子ＲＬに生ずるが、これ
はコンデンサＣ２の自己放電がない限り電源断等の要因
により解消され、また、コンデンサＣ２の回路を通じて
放電がない場合は、次回の動作開始時からは時定数によ
る遅れはなくなる。
回路では、図１（Ｂ）に示すように、コンデンサＣ２の
容量及び感湿素子ＲＬの電気抵抗値の時定数分だけ、負
側の振幅が定常状態に達するまで時間を必要とするとい
う点で、図２（Ｂ）に示した２電源方式のＢ級プッシュ
プル増幅回路と相違する。図１（Ｂ）に示す回路の場
合、負側の振幅が定常状態に達するまで時間を要した分
だけ、電荷オフセットが感湿素子ＲＬに生ずるが、これ
はコンデンサＣ２の自己放電がない限り電源断等の要因
により解消され、また、コンデンサＣ２の回路を通じて
放電がない場合は、次回の動作開始時からは時定数によ
る遅れはなくなる。
【００４７】次に、以上のように構成される湿度測定装
置及び感湿素子駆動装置の動作について、以下説明す
る。
置及び感湿素子駆動装置の動作について、以下説明す
る。
【００４８】上述したように、第１の実施例として示し
た単電源方式のＢ級プッシュプル増幅回路を用いた湿度
測定装置及び感湿素子駆動装置は、第２の実施例として
示した２電源方式のＢ級プッシュプル増幅回路を用いた
湿度測定装置及び感湿素子駆動装置と実質的に等価であ
る。
た単電源方式のＢ級プッシュプル増幅回路を用いた湿度
測定装置及び感湿素子駆動装置は、第２の実施例として
示した２電源方式のＢ級プッシュプル増幅回路を用いた
湿度測定装置及び感湿素子駆動装置と実質的に等価であ
る。
【００４９】従って、以下では、図２に示した２電源方
式のＢ級プッシュプル増幅回路を用いた湿度測定装置及
び感湿素子駆動装置の動作について説明する。ここで、
Ｂ級プッシュプル増幅回路は、理想的な回路であるもの
とする。また、交流信号発生器ＶＯＳＣから供給される
交流信号の入力電圧Ｖiは、図３（Ａ）に示すような正
弦波であるものとする。
式のＢ級プッシュプル増幅回路を用いた湿度測定装置及
び感湿素子駆動装置の動作について説明する。ここで、
Ｂ級プッシュプル増幅回路は、理想的な回路であるもの
とする。また、交流信号発生器ＶＯＳＣから供給される
交流信号の入力電圧Ｖiは、図３（Ａ）に示すような正
弦波であるものとする。
【００５０】入力電圧Ｖiが正の半サイクルにあると
き、トランジスタＱ１がオンとなり、トランジスタＱ２
はオフとなる。これにより、直流電源Ｖｃｃから、トラ
ンジスタＱ１及び感湿素子ＲＬを経て接地に至る経路が
形成され、直流供給電流Ｉ（Ｉc1）が流れる。換言すれ
ば、交流信号発生器ＶＯＳＣが出力する交流信号が正の
半サイクルにあるとき、図３（Ｃ）に示すような脈動す
る正の直流電流が流される。従って、直流電源Ｖｃｃか
らトランジスタＱ１のコレクタには、上記感湿素子ＲＬ
を流れる直流電流に比例した直流電流が流れることにな
る。
き、トランジスタＱ１がオンとなり、トランジスタＱ２
はオフとなる。これにより、直流電源Ｖｃｃから、トラ
ンジスタＱ１及び感湿素子ＲＬを経て接地に至る経路が
形成され、直流供給電流Ｉ（Ｉc1）が流れる。換言すれ
ば、交流信号発生器ＶＯＳＣが出力する交流信号が正の
半サイクルにあるとき、図３（Ｃ）に示すような脈動す
る正の直流電流が流される。従って、直流電源Ｖｃｃか
らトランジスタＱ１のコレクタには、上記感湿素子ＲＬ
を流れる直流電流に比例した直流電流が流れることにな
る。
【００５１】一方、入力電圧Ｖiが負の半サイクルにあ
るとき、トランジスタＱ２がオンとなり、トランジスタ
Ｑ１はオフとなる。これにより、第２の直流電源Ｖｅｅ
（接地レベル）から、感湿素子ＲＬ及びトランジスタＱ
２を経て第２の直流電源Ｖｅｅに至る経路が形成され、
直流供給電流ＩC2が流れる。換言すれば、交流信号発生
器ＶＯＳＣが出力する交流信号が負の半サイクルにある
とき、図３（Ｄ）に示すような、脈動する負の直流電流
が、トランジスタＱ２のコレクタを流れる。尚、この場
合、電流検出手段ＡをトランジスタＱ２のコレクタに接
続してもよい。
るとき、トランジスタＱ２がオンとなり、トランジスタ
Ｑ１はオフとなる。これにより、第２の直流電源Ｖｅｅ
（接地レベル）から、感湿素子ＲＬ及びトランジスタＱ
２を経て第２の直流電源Ｖｅｅに至る経路が形成され、
直流供給電流ＩC2が流れる。換言すれば、交流信号発生
器ＶＯＳＣが出力する交流信号が負の半サイクルにある
とき、図３（Ｄ）に示すような、脈動する負の直流電流
が、トランジスタＱ２のコレクタを流れる。尚、この場
合、電流検出手段ＡをトランジスタＱ２のコレクタに接
続してもよい。
【００５２】上記の動作により、交流信号の半サイクル
毎に交番する交流電流が駆動回路１０の交流出力部２４
から出力されることになり、出力電圧ＶOは、図３
（Ｂ）に示すような、入力電圧Ｖiに比例した電圧とな
る。このようにして、交流信号発生器ＶＯＳＣから入力
された交流信号に応じて変化する交流電流が、交流出力
部２４を介して感湿素子ＲＬへ供給される。
毎に交番する交流電流が駆動回路１０の交流出力部２４
から出力されることになり、出力電圧ＶOは、図３
（Ｂ）に示すような、入力電圧Ｖiに比例した電圧とな
る。このようにして、交流信号発生器ＶＯＳＣから入力
された交流信号に応じて変化する交流電流が、交流出力
部２４を介して感湿素子ＲＬへ供給される。
【００５３】この場合、トランジスタＱ１及びＱ２は交
流信号発生器ＶＯＳＣに対してはエミッタフォロワとし
て動作する。従って、交流信号発生器ＶＯＳＣのインピ
ーダンスがある程度小さければ、感湿素子ＲＬに印加さ
れる交流電圧は、交流信号発生器ＶＯＳＣが出力する交
流信号にほぼ等しくなる。
流信号発生器ＶＯＳＣに対してはエミッタフォロワとし
て動作する。従って、交流信号発生器ＶＯＳＣのインピ
ーダンスがある程度小さければ、感湿素子ＲＬに印加さ
れる交流電圧は、交流信号発生器ＶＯＳＣが出力する交
流信号にほぼ等しくなる。
【００５４】即ち、トランジスタＱ１，Ｑ２がそれぞれ
の半サイクル毎にエミッタフォロワとして動作している
と考えれば、電圧利得Ａｖ＝ＶO／Ｖiは、感湿素子ＲＬ
の電気抵抗値とトランジスタＱ１，Ｑ２の特性に依存す
るが、「０．９９」程度である。
の半サイクル毎にエミッタフォロワとして動作している
と考えれば、電圧利得Ａｖ＝ＶO／Ｖiは、感湿素子ＲＬ
の電気抵抗値とトランジスタＱ１，Ｑ２の特性に依存す
るが、「０．９９」程度である。
【００５５】ここでエミッタフォロワにおける電圧利得
Ａｖと負荷抵抗（感湿素子の抵抗）ＲＬとの関係を更に
詳細に調べてみると、以下のようになる。
Ａｖと負荷抵抗（感湿素子の抵抗）ＲＬとの関係を更に
詳細に調べてみると、以下のようになる。
【００５６】図４（Ａ）にエミッタフォロワ、同図
（Ｂ）にエミッタ接地ハイブリッドモデルを使用した交
流等価回路を示す。なお、交流等価回路では、入力コン
デンサＣIN、出力コンデンサＣOUTのインピーダンスは
無視できるものとした。また、電圧駆動（Ｖin）なので
抵抗ＲＢは無視できる。また、直流電源Ｖｃｃの内部抵
抗はゼロとした。更に、抵抗ＲＥと抵抗ＲＬ’の合成抵
抗を負荷抵抗ＲＬとした。
（Ｂ）にエミッタ接地ハイブリッドモデルを使用した交
流等価回路を示す。なお、交流等価回路では、入力コン
デンサＣIN、出力コンデンサＣOUTのインピーダンスは
無視できるものとした。また、電圧駆動（Ｖin）なので
抵抗ＲＢは無視できる。また、直流電源Ｖｃｃの内部抵
抗はゼロとした。更に、抵抗ＲＥと抵抗ＲＬ’の合成抵
抗を負荷抵抗ＲＬとした。
【００５７】出力端子となるＥ点の電圧ＶOと入力電流
ｉbは、それぞれ下式で表される。 ＶO＝（ｉb＋ｈfe・ｉb）・ＲＬ ＝（１＋ｈfe）・ｉb・ＲＬ…（１） ｉb＝（Ｖi−ＶO）／ｈie…（２） ここで、（２）式を（１）式に代入すると、下式が得ら
れる。
ｉbは、それぞれ下式で表される。 ＶO＝（ｉb＋ｈfe・ｉb）・ＲＬ ＝（１＋ｈfe）・ｉb・ＲＬ…（１） ｉb＝（Ｖi−ＶO）／ｈie…（２） ここで、（２）式を（１）式に代入すると、下式が得ら
れる。
【数１】 上式のＶOの項とＶiの項を分離すると、下式のようにな
る。
る。
【数２】 よって、電圧利得Ａｖは、（３）式のようになる。
【数３】
【００５８】上記（３）式における、ｈfe＝１００、ｈ
ie＝１Ｋ〔Ω〕の場合の負荷抵抗ＲＬと電圧利得Ａｖの
関係を図５に示す。図５から明かなように、負荷抵抗Ｒ
Ｌが１Ｋ〔Ω〕における電圧利得は、「０．９９０」と
なり、感湿素子ＲＬに印加される交流電圧は、交流信号
発生器ＶＯＳＣから入力される交流信号とほぼ等しい値
になる。
ie＝１Ｋ〔Ω〕の場合の負荷抵抗ＲＬと電圧利得Ａｖの
関係を図５に示す。図５から明かなように、負荷抵抗Ｒ
Ｌが１Ｋ〔Ω〕における電圧利得は、「０．９９０」と
なり、感湿素子ＲＬに印加される交流電圧は、交流信号
発生器ＶＯＳＣから入力される交流信号とほぼ等しい値
になる。
【００５９】次に、Ｂ級プッシュプル増幅回路の負荷電
流ｉoと直流供給電流Ｉｃｃとの関係について説明す
る。
流ｉoと直流供給電流Ｉｃｃとの関係について説明す
る。
【００６０】上述した２電源方式の場合の正側のコレク
タ電流ＩC1と直流供給電流Ｉcc及び負荷抵抗ＲＬに流れ
る負荷電流ｉoの実効値ＩOの関係は以下のようになる。
タ電流ＩC1と直流供給電流Ｉcc及び負荷抵抗ＲＬに流れ
る負荷電流ｉoの実効値ＩOの関係は以下のようになる。
【００６１】先ず、負荷電流ｉoは、正弦波であるの
で、下記（４）式で表す。 ｉo＝Ｉm・ｓｉｎωｔ…（４） この負荷電流ｉoの実効値ＩOは、下記（５）式のように
なる。
で、下記（４）式で表す。 ｉo＝Ｉm・ｓｉｎωｔ…（４） この負荷電流ｉoの実効値ＩOは、下記（５）式のように
なる。
【数４】
【００６２】直流供給電流ＩCCは、コレクタ電流ｉcを
平均化したものであるので、下式のようになる。
平均化したものであるので、下式のようになる。
【数５】 なお、積分範囲が０〜Ｔ／２となっているのは、半サイ
クルしか導通しないためである。
クルしか導通しないためである。
【００６３】上記（５）式及び（６）式より、検出電流
効率ηは、下記のようになる。
効率ηは、下記のようになる。
【数６】
【００６４】上記のようにして算出した理論値を、実験
で確認した。実験に用いた回路を図６に示す。なお、半
波波形を得るために、ダイオードＤは、東芝社製Ｕ１Ｂ
Ｃ４４を用いた。
で確認した。実験に用いた回路を図６に示す。なお、半
波波形を得るために、ダイオードＤは、東芝社製Ｕ１Ｂ
Ｃ４４を用いた。
【００６５】また、ダイオードＤに対しては、トヨデン
１００Ｖ：１４０Ｖの絶縁トランスを用い、商用電源Ａ
Ｃ１００Ｖ、５０Ｈｚを１４０Ｖに昇圧して供給した。
これは、ダイオードＤの純方向電圧降下Ｖｆ（約１．０
Ｖ）の影響を小さくするためである。また、各電圧の計
測には、電圧計ＨＰ３４０３Ｃ ＴＲＵＥ ＲＭＳＶＯ
ＬＴ ＭＥＴＥＲを用いた。
１００Ｖ：１４０Ｖの絶縁トランスを用い、商用電源Ａ
Ｃ１００Ｖ、５０Ｈｚを１４０Ｖに昇圧して供給した。
これは、ダイオードＤの純方向電圧降下Ｖｆ（約１．０
Ｖ）の影響を小さくするためである。また、各電圧の計
測には、電圧計ＨＰ３４０３Ｃ ＴＲＵＥ ＲＭＳＶＯ
ＬＴ ＭＥＴＥＲを用いた。
【００６６】計測は、スイッチＳＷを開放した場合及び
スイッチＳＷを閉じた場合のそれぞれにつき、ダイオー
ドのアノード側の電圧Ｖ１、ダイオードのカソード側の
電圧Ｖ２、及び抵抗Ｒ２の両端の電圧Ｖ３を測定した。
各電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の測定にあたっては、電圧計の
ＡＣ（交流成分のみの実効値）、ＡＣ＋ＤＣ（ＤＣ成分
を含めた実効値）、及びＤＣ（ＡＣ成分を除去したＤＣ
成分のみの値＝ＤＣ平均値）の３種類を読み取って行っ
た。計測結果を表１に示す。
スイッチＳＷを閉じた場合のそれぞれにつき、ダイオー
ドのアノード側の電圧Ｖ１、ダイオードのカソード側の
電圧Ｖ２、及び抵抗Ｒ２の両端の電圧Ｖ３を測定した。
各電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の測定にあたっては、電圧計の
ＡＣ（交流成分のみの実効値）、ＡＣ＋ＤＣ（ＤＣ成分
を含めた実効値）、及びＤＣ（ＡＣ成分を除去したＤＣ
成分のみの値＝ＤＣ平均値）の３種類を読み取って行っ
た。計測結果を表１に示す。
【表１】
【００６７】それぞれの場合につき検出電流効率ηを求
めると、 η1＝Ｖ２（ＤＣ）／Ｖ１（ON）＝４４．９％ η2＝Ｖ２（ＤＣ）／Ｖ１（OFF）＝４４．７％ η3＝Ｖ３（ＤＣ）／Ｖ３（AC,ON）＝４５．０％ が得られる。この結果は、０．６７％以下の誤差で上述
した理論値「η＝０．４５０」と一致する。
めると、 η1＝Ｖ２（ＤＣ）／Ｖ１（ON）＝４４．９％ η2＝Ｖ２（ＤＣ）／Ｖ１（OFF）＝４４．７％ η3＝Ｖ３（ＤＣ）／Ｖ３（AC,ON）＝４５．０％ が得られる。この結果は、０．６７％以下の誤差で上述
した理論値「η＝０．４５０」と一致する。
【００６８】以上説明したように、上記駆動回路１０が
無損失、換言すればトランジスタＱ１及びＱ２が理想的
なトランジスタであるとした場合、感湿素子ＲＬを流れ
る交流駆動電流の実効値の４５％が直流供給電流Ｉ（Ｉ
C1）として電流検出手段Ａによって測定されることにな
る。
無損失、換言すればトランジスタＱ１及びＱ２が理想的
なトランジスタであるとした場合、感湿素子ＲＬを流れ
る交流駆動電流の実効値の４５％が直流供給電流Ｉ（Ｉ
C1）として電流検出手段Ａによって測定されることにな
る。
【００６９】従って、交流信号発生器ＶＯＳＣが出力す
る交流信号を一定に保てば感湿素子ＲＬの電気抵抗値Ｒ
Ｓは下式で求められる。 電気抵抗値ＲＳ＝ｋ×Ｖｏｓｃ／Ｉ／０．４５…（７） ここで、Ｖｏｓｃは交流信号発生器ＶＯＳＣが発生する
交流信号の電圧、Ｉは直流供給電流、ｋは定数である。
なお、理想的な場合はｋ＝１である。
る交流信号を一定に保てば感湿素子ＲＬの電気抵抗値Ｒ
Ｓは下式で求められる。 電気抵抗値ＲＳ＝ｋ×Ｖｏｓｃ／Ｉ／０．４５…（７） ここで、Ｖｏｓｃは交流信号発生器ＶＯＳＣが発生する
交流信号の電圧、Ｉは直流供給電流、ｋは定数である。
なお、理想的な場合はｋ＝１である。
【００７０】従って、感湿素子ＲＬの相対湿度−電気抵
抗変化特性を考慮して、電流検出手段Ａの感度が最適に
なるレンジで直流供給電流Ｉを測定できるように、交流
信号Ｖｏｓｃの電圧値を定めれば、良好な精度で湿度を
測定することができる。
抗変化特性を考慮して、電流検出手段Ａの感度が最適に
なるレンジで直流供給電流Ｉを測定できるように、交流
信号Ｖｏｓｃの電圧値を定めれば、良好な精度で湿度を
測定することができる。
【００７１】図７は、ＳｎＯ2＋アパタイトから成るセ
ラミック材料から作製した感湿素子を使用して、本実施
例の感湿素子駆動装置及び湿度測定装置を用いて、直流
電源Ｖｃｃの電圧Ｖccを＋４．５Ｖ，＋５．０Ｖ及び＋
５．５Ｖに変化させたときの感湿素子ＲＬの電気抵抗値
の測定結果と電源供給電流Ｉとの関係、及び、感湿素子
ＲＬの電気抵抗値の測定結果と感湿素子ＲＬを流れる電
流Ｉ’との関係、更には、感湿素子ＲＬの各電気抵抗値
における電源供給電流Ｉと感湿素子ＲＬを流れる電流
Ｉ’との比Ｉ／Ｉ’との関係を示す図である。尚、感湿
素子ＲＬを流れる電流Ｉ’（ｒｍｓ）は、感湿素子ＲＬ
の端子電圧（ｒｍｓ）から求めた。図７の縦軸及び横軸
は対数目盛である。
ラミック材料から作製した感湿素子を使用して、本実施
例の感湿素子駆動装置及び湿度測定装置を用いて、直流
電源Ｖｃｃの電圧Ｖccを＋４．５Ｖ，＋５．０Ｖ及び＋
５．５Ｖに変化させたときの感湿素子ＲＬの電気抵抗値
の測定結果と電源供給電流Ｉとの関係、及び、感湿素子
ＲＬの電気抵抗値の測定結果と感湿素子ＲＬを流れる電
流Ｉ’との関係、更には、感湿素子ＲＬの各電気抵抗値
における電源供給電流Ｉと感湿素子ＲＬを流れる電流
Ｉ’との比Ｉ／Ｉ’との関係を示す図である。尚、感湿
素子ＲＬを流れる電流Ｉ’（ｒｍｓ）は、感湿素子ＲＬ
の端子電圧（ｒｍｓ）から求めた。図７の縦軸及び横軸
は対数目盛である。
【００７２】図７からも理解できるように、感湿素子Ｒ
Ｌの電気抵抗値と電源供給電流Ｉとはほぼ対数的にリニ
アな関係にあることが確認できた。このことは、電源供
給電流Ｉの各値に所定の係数を乗算することにより、感
湿素子ＲＬの電気抵抗値、即ち湿度の値を直接求め得る
ことを意味する。
Ｌの電気抵抗値と電源供給電流Ｉとはほぼ対数的にリニ
アな関係にあることが確認できた。このことは、電源供
給電流Ｉの各値に所定の係数を乗算することにより、感
湿素子ＲＬの電気抵抗値、即ち湿度の値を直接求め得る
ことを意味する。
【００７３】また、感湿素子ＲＬの各電気抵抗値におけ
る電源供給電流Ｉと感湿素子ＲＬを流れる電流Ｉ’との
比はほぼ一定である。このことは、感湿素子ＲＬを流れ
る電流Ｉ’に代わりに電源供給電流Ｉを測定することよ
り、感湿素子ＲＬの電気抵抗値が求め得ることを意味す
る。従って、電源供給電流Ｉを測定して感湿素子ＲＬの
電気抵抗値を求めることを特徴とする本発明は肯首され
るべきものである。
る電源供給電流Ｉと感湿素子ＲＬを流れる電流Ｉ’との
比はほぼ一定である。このことは、感湿素子ＲＬを流れ
る電流Ｉ’に代わりに電源供給電流Ｉを測定することよ
り、感湿素子ＲＬの電気抵抗値が求め得ることを意味す
る。従って、電源供給電流Ｉを測定して感湿素子ＲＬの
電気抵抗値を求めることを特徴とする本発明は肯首され
るべきものである。
【００７４】なお、上記実施例では、感湿素子ＲＬとし
てＳｎＯ2＋アパタイトから成るセラミック感湿素子を
用いる場合について説明したが、本発明は、吸湿により
電気抵抗値が変化するものであればセラミックの種類は
問わずに適用できるものであり、上記実施例と同様の作
用・効果を奏する。また、交流信号発生器によって生成
される交流信号の周波数は１〜１００ｋＨｚ程度とする
ことができる。直流電源Ｖｃｃの電圧Ｖccは適宜変更す
ることができる。また、駆動回路１０も実施例にて説明
した回路に限定されず、適宜設計変更することができ
る。
てＳｎＯ2＋アパタイトから成るセラミック感湿素子を
用いる場合について説明したが、本発明は、吸湿により
電気抵抗値が変化するものであればセラミックの種類は
問わずに適用できるものであり、上記実施例と同様の作
用・効果を奏する。また、交流信号発生器によって生成
される交流信号の周波数は１〜１００ｋＨｚ程度とする
ことができる。直流電源Ｖｃｃの電圧Ｖccは適宜変更す
ることができる。また、駆動回路１０も実施例にて説明
した回路に限定されず、適宜設計変更することができ
る。
【００７５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
整流回路等が不要であり、簡単な回路構成で測定精度を
高めることのできる感湿素子駆動装置及び湿度測定装置
を提供できる。
整流回路等が不要であり、簡単な回路構成で測定精度を
高めることのできる感湿素子駆動装置及び湿度測定装置
を提供できる。
【図１】本発明に係る感湿素子駆動装置及び湿度測定装
置の第１の実施例を示す回路図及び動作波形図である。
置の第１の実施例を示す回路図及び動作波形図である。
【図２】本発明に係る感湿素子駆動装置及び湿度測定装
置の第２の実施例を示す回路図及び動作波形図である。
置の第２の実施例を示す回路図及び動作波形図である。
【図３】本発明の第２の実施例における入出力電圧と直
流電源から供給される電流の関係を説明するための図で
ある。
流電源から供給される電流の関係を説明するための図で
ある。
【図４】本発明の第２の実施例に係るエミッタフォロワ
の動作を説明するための図である。
の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係るエミッタフォロワ
の電圧利得Ａｖの負荷抵抗ＲＬによる変化を説明するた
めの図である。
の電圧利得Ａｖの負荷抵抗ＲＬによる変化を説明するた
めの図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る検出電流利得ηの
実験に用いた回路を示す図である。
実験に用いた回路を示す図である。
【図７】本発明の装置を用いて測定した、感湿素子ＲＬ
の電気抵抗値と電源供給電流Ｉとの関係、感湿素子ＲＬ
の電気抵抗値と感湿素子ＲＬを流れる電流Ｉ’との関
係、及び、感湿素子ＲＬの各電気抵抗値における電源供
給電流Ｉと感湿素子ＲＬを流れる電流Ｉ’との比Ｉ／
Ｉ’との関係を示す図である。
の電気抵抗値と電源供給電流Ｉとの関係、感湿素子ＲＬ
の電気抵抗値と感湿素子ＲＬを流れる電流Ｉ’との関
係、及び、感湿素子ＲＬの各電気抵抗値における電源供
給電流Ｉと感湿素子ＲＬを流れる電流Ｉ’との比Ｉ／
Ｉ’との関係を示す図である。
１０ 駆動回路 ２０ 交流信号入力部 ２２ 直流電流入力部 ２４ 交流出力部 ＲＬ 感湿素子 Ｑ１，Ｑ２ トランジスタ Ｒ１，Ｒ２ 抵抗 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ コンデンサ Ｄ１，Ｄ２ ダイオード Ａ 直流電流計 Ｖｃｃ，Ｖｅｅ 直流電源 ＶＯＳＣ 交流信号発生器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−46454（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−40553（ＪＰ，Ａ) 実公 昭58−48614（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/24 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (6)
- 【請求項１】相対湿度に応じて電気抵抗値が変化しそし
て交流駆動されるセラミック材料から成る感湿素子を駆
動する感湿素子駆動装置であって、 交流信号が入力される交流信号入力部と、直流電流が入
力される直流電流入力部とを有し、直流電流入力部から
入力された直流電流を、前記交流信号入力部から入力さ
れた交流信号に応じて増幅された交流電流に変換して前
記感湿素子に供給するＢ級プッシュプル増幅回路と、 該Ｂ級プッシュプル増幅回路に入力される直流電流を検
出する電流検出手段とを備え、 該電流検出手段で検出された直流電流により前記感湿素
子の抵抗値を測定するようにしたことを特徴とする感湿
素子駆動装置。 - 【請求項２】前記Ｂ級プッシュプル増幅回路は、単電源
方式の増幅回路であることを特徴とする請求項１に記載
の感湿素子駆動装置。 - 【請求項３】前記Ｂ級プッシュプル増幅回路は、２電源
方式の増幅回路であることを特徴とする請求項１に記載
の感湿素子駆動装置。 - 【請求項４】相対湿度に応じて電気抵抗値が変化しそし
て交流駆動されるセラミックから成る感湿素子と、 交流信号を発生する交流信号発生器と、 直流電源と、 前記交流信号発生器で発生された交流信号が入力される
交流信号入力部と、前記直流電源から供給される直流電
流が入力される直流電流入力部とを有し、前記直流電流
入力部から入力された前記直流電流を、前記交流信号入
力部から入力された交流信号に応じて増幅された交流電
流に変換して前記感湿素子に供給するＢ級プッシュプル
増幅回路と、 該Ｂ級プッシュプル増幅回路に入力される直流電流を検
出する電流検出手段とを備え、 該電流検出手段で検出された直流電流により前記感湿素
子の抵抗値を測定するようにしたことを特徴とする湿度
測定装置。 - 【請求項５】前記Ｂ級プッシュプル増幅回路は、単電源
方式の増幅回路であることを特徴とする請求項４に記載
の湿度測定装置。 - 【請求項６】前記Ｂ級プッシュプル増幅回路は、２電源
方式の増幅回路であることを特徴とする請求項４に記載
の湿度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13382693A JP3340509B2 (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 感湿素子駆動装置及び湿度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13382693A JP3340509B2 (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 感湿素子駆動装置及び湿度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06324012A JPH06324012A (ja) | 1994-11-25 |
| JP3340509B2 true JP3340509B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=15113951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13382693A Expired - Fee Related JP3340509B2 (ja) | 1993-05-12 | 1993-05-12 | 感湿素子駆動装置及び湿度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3340509B2 (ja) |
-
1993
- 1993-05-12 JP JP13382693A patent/JP3340509B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06324012A (ja) | 1994-11-25 |
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