JP3590173B2 - 湿度測定装置 - Google Patents
湿度測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3590173B2 JP3590173B2 JP33261995A JP33261995A JP3590173B2 JP 3590173 B2 JP3590173 B2 JP 3590173B2 JP 33261995 A JP33261995 A JP 33261995A JP 33261995 A JP33261995 A JP 33261995A JP 3590173 B2 JP3590173 B2 JP 3590173B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity
- capacitance value
- resistance
- value
- 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
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、容量変化による湿度素子を用いた湿度測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、容量変化による湿度素子を用いた湿度測定装置は、湿度素子の容量値Cとこれに接続する抵抗の抵抗値RとでCR発振回路を構成し、この出力を積分平滑してアナログ的に、又は周波数をカウントしてデジタル的に湿度測定値を得ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような静電容量式の湿度素子は、所定の湿度での測定容量値Cと湿度が0%(0%H2 O)での基準容量値C0との比のバラツキは小さいが、基準容量値C0のバラツキは大きい。ある基準容量値C0で調整した測定回路を、ただ単に異なる基準容量値C0の湿度素子の測定に用いたのでは、必要な精度の測定ができない。
【0004】
このため、所定の湿度での測定容量値Cの値のみで湿度を測定しようとすると、基準容量値C0が同じものを選別しなければならず、湿度素子の歩留りが悪くなる。又、素子のバラツキを回路で補正しようとすると、回路の抵抗、容量等をトリマ等で調整しなければならず、多くの機械的な調整が必要となり、信頼性の低下を招き、調整上ケースを密閉構造にできない等の不都合を生じていた。
【0005】
この発明の目的は、以上の点に鑑み、簡易な構成で、小形、安価、調整不要の湿度測定装置を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明は、湿度により容量値が変化する湿度素子及びこの湿度素子の容量値との積が一定の抵抗値を持つ基準抵抗の第1の直列回路と、所定の値の比較容量及び比較抵抗の第2の直列回路と、この各直列回路のいずれかと切換接続するスイッチ手段と、このスイッチ手段が各直列回路と接続したとき所定の発振周波数出力を発生する発振回路と、この発振回路が各直列回路と接続したときの各周波数の比に基いて湿度を演算する演算手段とを備えるようにした湿度測定装置である。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の一実施例を示す構成説明図である。図において、11は、湿度により容量値C1が変化するコンデンサとしての湿度素子で、この湿度素子11と直列に接続する基準抵抗21抵抗値R1は、湿度素子11が例えば湿度0%(0%H2 O)の基準状態のときの静電容量値(基準容量)C0との積C0・R1(R1は湿度に依存しない)が一定となるように選択、調整され、これらで第1の直列回路M1を構成している。又、この直列回路M1と並列に、所定の容量値C2を持つ比較容量(コンデンサ)12及び所定の抵抗値R2を持つ比較抵抗22を有する第2の直列回路M2が設けられている。又、この各直列回路M1,M2の両側にスイッチ手段S1,S2が設けられ、例えば、一方側がスイッチ手段S1を介し演算増幅器やインバータ等の発振回路3に接続し、他方側はスイッチ手段S2を介し、直接アース、又は、抵抗23,24で電圧Vを分圧した中点に接続している。
【0008】
そして、このスイッチ手段S1,S2が各直列回路M1,M2のいずれかを選択して切換接続したとき各コンデンサと抵抗の値による所定の発振周波数f1,f2の出力を発振回路3は発生し、この発振回路3が各直列回路M1、M2と接続したときの各周波数f1,f2の出力をμCPUのような演算手段4は入力し、各周波数f1,f2の比に基いて湿度RHを演算する。
【0009】
つまり、動作を説明すると、スイッチ手段S1,S2が共に上側の測定用の直列回路M1を切換接続したとき、Kを定数とし、発振回路3から得られる周波数f1は次式となる。
【0010】
f1=1/(K・C1・R1) (1)
次に、スイッチ手段S1,S2が共に下側の比較用の直列回路M2を切換選択したときに発振回路3から得られる周波数f2は次式となる。
【0011】
f2=1/(K・C2・R2) (2)
(1),(2)式の比をとると次式となる。
【0012】
f1/f2=(C2・R2)/(C1・R1) (3)
これより、
C1=[(C2・R2)/R1]・(f2/f1) (4)
となり、湿度RHはC1/C0の関数なので、C1とC0の比をとり次式を得る。
【0013】
C1/C0=[(C2・R2)/(C0・R1)]・(f2/f1) (5)
ここで、あらかじめ湿度素子11の湿度0%H2Oの容量値C0に対応して基準抵抗21の抵抗値をR1を選択して、両者をユニット化等して構成しているので、積C0・R1の値は一定で既知であり、又、比較容量C2、比較抵抗R2も既知であるから、周波数f1とf2を上記のように測定で求め、(5)式の演算を行うことにより、C1/C0が求まり、湿度RHが得られる。これらのスイッチ手段の切換、測定、演算は演算手段4で実行される。
【0014】
なお、湿度素子11の分極を防止するため、湿度素子11の片側はスイッチ手段S2を介し、抵抗23,24で電圧Vを分圧した中点に接続し、この電圧を中心として発振させ、湿度素子11等のコンデンサの分極を防止している。又、比較容量12、比較抵抗22には精度のよいものを用いると良い。
【0015】
ところで、回路部品や配線等の浮遊容量誤差分(ΔC1,ΔC2)や、スイッチ手段S1、S2のオン抵抗等の抵抗誤差分(ΔR1,ΔR2)等が存在すると、(5)式は次式となる。
つまり、誤差分の未知数が4個で、この式からは誤差分を見積もり、正しい測定をすることは困難である。このため、次のようにする。
【0016】
スイッチ手段S1,S2を切換選択して、上記第1、第2の各直列回路M1,M2のいずれかについての周波数f1,f2を測定する他に、スイッチ手段S1は上側を選択し、スイッチ手段S2は下側を選択し、基準抵抗21、比較容量12の第3の直列回路M3を切換接続したときに発振回路3から得られる周波数f3は次式となる。
【0017】
f3=1/(K・C2・R1) (7)
そして、(1),(2),(7)式の周波数f1,f2,f3について、演算手段4で、次のような比をとる。
【0018】
まず、(1),(7)式の周波数f1,f3につき次式のような比をとる。
【0019】
f1/f3=(C2・R1)/(C1・R1) (8)
これより次式が得られる。
【0020】
C1=C2・(f3/f1) (9)
次に、(2),(7)式の周波数f2,f3につき次式のような比をとる。
【0021】
f2/f3=(C2・R1)/(C2・R2) (10)
これより次式が得られる。
【0022】
R1=R2・(f2/f3) (11)
(9),(11)において、C2,R2は既知であり、周波数f1,f2,f3は測定で求まるので、C1,R1は求めることができる。湿度RHはC1/C0の関数なので、C1とC0の比をとりR1を用いて次式を得る。
【0023】
C1/C0=(C1・R1)/(C0・R1) (12)
ここで、あらかじめ湿度素子11の例えば湿度0%H2Oの基準状態21の抵抗値R1を選択して、両者をユニット化等して構成しているので、積C0・R1の値は一定で既知であり、又、(9)、(11)式からC1,R1は求まるので、(12)式からC1/C0が求まり、湿度RHが得られる。これらの測定、演算は演算手段4で実行される。
【0024】
なお、湿度素子11の分極を防止するため、湿度素子11の片側はスイッチ手段S2を介し、抵抗23,24で電圧Vを分圧した中点に接続し、この電圧を中心として発振させ、湿度素子11等のコンデンサの分極を防止し、又、比較容量12、比較抵抗22には精度のよいものを用いると良いことも、同様である。
【0025】
ところで、回路部品や配線等の浮遊容量誤差分(ΔC1,ΔC2)や、スイッチ手段S1、S2のオン抵抗等の抵抗誤差分(ΔR1,ΔR2)を含めると、(9)、(11)式は次式となる。
【0026】
C1=(C2+ΔC2)・(f3/f1)−ΔC1 (13)
R1=(R2+ΔR2)・(f2/f3)−ΔR1 (14)
(13)式において、C1=y,(f3/f1)=x,C2+ΔC2=a1,ΔC1=b1とすると、
y=a1・x−b1 (15)
となる。あらかじめ、既知の容量値の複数個のコンデンサを本回路で測定し、図2で示すように、xとyとの関係をプロットし、1次式で近似する。これより、a1,b1が求まり、ΔC1、ΔC2が次式で求まる。
【0027】
ΔC1=b1 (16)
ΔC2=a1−C2 (17)
したがって、(13)式において、浮遊容量を補正した湿度素子の容量値C1を求めることができる。
【0028】
又、(14)式において、R1=y,(f2/f3)=x,R2+ΔR2=a2,ΔR1=b2とすると、
y=a2・x−b2 (18)
となる。あらかじめ、既知の抵抗値の複数個の抵抗を本回路で測定し、同様にして、xとyとの関係をプロットし、1次式で近似する。これより、a2,b2が求まり、ΔR1、ΔR2が次式で求まる。
【0029】
ΔR1=b2 (19)
ΔR2=a2−R2 (20)
したがって、(14)式において、抵抗誤差分を補正した基準抵抗の抵抗値R1を求めることができる。
【0030】
以上のことから、(13)、(14)式により、C1、R1の誤差分は補正により正しく求まり、(12)式によりC1/C0が正しく得られ、湿度RHが得られる。なお、ΔC1、ΔC2、ΔR1、ΔR2は、演算手段4の図示しないメモリのROMテーブル等に書き込み利用すればよい。
【0031】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明は湿度により容量値が変化する湿度素子及びこの湿度素子の基準容量値との積が一定の抵抗値を持つ基準抵抗の第1の直列回路と、所定の値の比較容量及び比較抵抗の第2の直列回路と、この各直列回路のいずれかを選択して切換接続するスイッチ手段と、このスイッチ手段が各直列回路を選択したとき所定の発振周波数出力を発生する発振回路と、この発振回路が各直列回路と接続したときの各周波数の比に基づいて湿度を演算する演算手段とを備えるようにした湿度測定装置である。このように、湿度により容量値が変化する湿度素子及びこの湿度素子の基準容量値との積が一定の抵抗値を持つ基準抵抗の直列回路と、所定値容量と所定値抵抗の直列回路を切換えて周波数を測定しているので、調整レスで、必要な精度の湿度の測定ができる。又、更に基準抵抗及び比較抵抗の第3の直列回路を選択して周波数を測定して、湿度素子の容量値、基準抵抗抵抗値を求め、湿度を演算するようにしても良く、そして、湿度素子の容量値の誤差分、及び基準抵抗値の誤差分をあらかじめ求め補正して湿度を演算することにより、回路部品や配線等の浮遊容量誤差分や、スイッチ手段のオン抵抗等の抵抗誤差分の影響は除去でき、いっそう調整が不要の高精度の互換型の湿度測定ができる。このように簡易な構成で、小形、安価、調整不要の湿度測定が可能になり、多くの機械的な調整は必要無く、信頼性が向上し、調整不要なので、必要に応じ容易にケースを密閉構造にでき、様々な用途に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す構成説明図である。
【図2】この発明の一実施例を示す動作説明図である。
【符号の説明】
11 湿度素子
21 基準抵抗
12 比較容量
22 比較抵抗
S1,S2 スイッチ手段
3 発振回路
4 演算手段
Claims (3)
- 湿度により容量値が変化する湿度素子及びこの湿度素子の基準容量値との積が一定の抵抗値を持つ基準抵抗の第1の直列回路と、所定の値の比較容量及び比較抵抗の第2の直列回路と、この各直列回路のいずれかと切換接続するスイッチ手段と、このスイッチ手段が各直列回路と接続したとき所定の発振周波数出力を発生する発振回路と、この発振回路が各直列回路と接続したときの各周波数の比に基づいて湿度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする湿度測定装置。
- 湿度により容量値が変化する湿度素子及びこの湿度素子の基準容量値との積が一定の抵抗値を持つ基準抵抗の第1の直列回路と、所定の値の比較容量及び比較抵抗の第2の直列回路と、この第1、第2の各直列回路のいずれか又は基準抵抗及び比較容量の第3の直列回路と切換接続するスイッチ手段と、このスイッチ手段が第1、第2、第3の各直列回路と接続したとき所定の発振周波数出力を発生する発振回路と、この発振回路が第1、第2、第3の各直列回路と接続したときの第1、第2、第3の各周波数の比に基づいて湿度素子の容量値及び基準抵抗の抵抗値を求め湿度を演算する演算手段とを備えたことを特徴とする湿度測定装置。
- あらかじめ求めた第1の周波数と第3の周波数の比と、湿度素子の容量値との近似1次式により湿度素子の容量値を補正し、あらかじめ求めた第2の周波数と第3の周波数の比と、基準抵抗の抵抗値との近似1次式により基準抵抗の抵抗値を補正し、補正された湿度素子の容量値及び補正された基準抵抗の抵抗値を用いて湿度を演算する演算手段を備えたことを特徴とする請求項2記載の湿度測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33261995A JP3590173B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 湿度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33261995A JP3590173B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 湿度測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09145661A JPH09145661A (ja) | 1997-06-06 |
JP3590173B2 true JP3590173B2 (ja) | 2004-11-17 |
Family
ID=18256979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33261995A Expired - Fee Related JP3590173B2 (ja) | 1995-11-28 | 1995-11-28 | 湿度測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3590173B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5247562B2 (ja) * | 2009-03-31 | 2013-07-24 | アズビル株式会社 | 湿度計測装置 |
CN104267071A (zh) * | 2014-09-03 | 2015-01-07 | 华南理工大学 | 一种反应快捷的湿度测量电路 |
-
1995
- 1995-11-28 JP JP33261995A patent/JP3590173B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09145661A (ja) | 1997-06-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3106805B2 (ja) | 圧力差測定方法及び変位変換装置 | |
JP3233791B2 (ja) | 差動容量反転積分器及びこれを用いた静電容量変化量検出装置 | |
WO2002021084A1 (fr) | Debitmetre a air thermique | |
JPH01165920A (ja) | 静電容量式電子秤 | |
JPS63503085A (ja) | 力学的変形の測定回路装置 | |
US4987782A (en) | Capacitive pressure transducer system | |
JP3590173B2 (ja) | 湿度測定装置 | |
US4413917A (en) | Resistance measuring system | |
CN116067537B (zh) | 压阻式传感器感测电路、医用导管及医疗监测系统 | |
US20100001803A1 (en) | Electronic circuit for obtaining a variable capacitative impedence | |
JPH09145660A (ja) | 湿度測定装置 | |
JP2556367B2 (ja) | 電子温湿度計 | |
JPS60165527A (ja) | 温度計測回路 | |
JP4011181B2 (ja) | 測定装置およびその測定方法 | |
JPH0453574Y2 (ja) | ||
CN219870066U (zh) | 压阻式传感器感测电路、医用导管及医疗监测系统 | |
JP2003028726A (ja) | 電子体温計 | |
KR100210270B1 (ko) | 넓은 측정범위와 작은 측정오차를 갖는 온도측정장치 | |
JP2001337000A (ja) | 対静圧ゼロ点誤差補正機能付差圧測定装置 | |
JPS63314912A (ja) | 発振型検知回路とその製造方法 | |
CN116295969A (zh) | 压阻式传感器感测电路、医用导管及医疗监测系统 | |
JPH0843213A (ja) | 温度等の測定装置 | |
SU1041967A1 (ru) | Устройство дл регистрации параметров МДП-структур | |
JP3240463B2 (ja) | 発振回路の組立方法及び周波数調整容量測定装置 | |
RU1796935C (ru) | Устройство дл измерени давлени с помощью емкостного датчика |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040406 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040510 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040706 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040817 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040819 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090827 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100827 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110827 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120827 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130827 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |