JP3715983B2

JP3715983B2 - Environmental measurement equipment

Info

Publication number: JP3715983B2
Application number: JP2004214255A
Authority: JP
Inventors: 茂雄畠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: JP2004309501A

Description

本発明は、例えば電子写真方式を用いた複写機，プリンタ等の画像形成装置において、使用環境状態を検知するための環境測定装置に関するものである。 The present invention relates to an environment measuring apparatus for detecting a use environment state in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system.

図１８は温度や湿度などの環境状態を検知する従来の環境測定装置の回路構成図である。同図において、１０１は各部に電源（＋９Ｖ，−９Ｖ）を供給する電源発生回路、１０２は温度センサであるサーミスタ１０３と湿度センサ１０４を有したセンサユニット、１０５，１０６及び１０９はオペアンプ（演算増幅器）、１０７は整流用の直線検波回路、１０８は平滑用の積分回路、１１０は湿度センサ１０４に抵抗（抵抗値Ｒ１１）１１６を通して所定周波数，振幅のパルスを印加する発振回路、１１３はオペアンプ１０６，１０９、直線検波回路１０７及び積分回路１０８から成る環境状態の検知手段である。また、１１４，１１５は容量Ｃ１１，Ｃ１２のコンデンサである。 FIG. 18 is a circuit configuration diagram of a conventional environment measuring apparatus that detects environmental conditions such as temperature and humidity. In the figure, 101 is a power generation circuit for supplying power (+ 9V, -9V) to each part, 102 is a sensor unit having a thermistor 103 and a humidity sensor 104 as temperature sensors, and 105, 106 and 109 are operational amplifiers (operational amplifiers). ) 107 is a rectifying linear detection circuit, 108 is a smoothing integration circuit, 110 is an oscillation circuit that applies a pulse of a predetermined frequency and amplitude to the humidity sensor 104 through a resistor (resistance value R11) 116, 113 is an operational amplifier 106, Reference numeral 109 denotes an environmental state detection unit including a linear detection circuit 107 and an integration circuit 108. Reference numerals 114 and 115 denote capacitors C11 and C12.

上記のような測定装置においては、電源発生回路１０１の端子Ｐ１，Ｐ２にフローティング電源を入力させて±９Ｖの電源を作り、装置内の各部に供給する。また、所定の周波数（例えば１ｋＨｚ）、振幅（例えば３Ｖｐｐ）を持つ発振出力を発振回路１１０から抵抗１１６及び容量Ｃ１１のコンデンサ１１４を介して湿度センサ１０４に供給し、そのセンサ出力を容量Ｃ１２のコンデンサ１１５を介して高入力インピーダンスのオペアンプ１０６で増幅し、このオペアンプ１０６の出力を直線検波回路１０７で整流した後、積分回路１０８で平滑してオペアンプ１０９により出力インピーダンスを下げ、端子Ｐ４から直流出力信号を得るようにしている。よって、湿度センサ１０４の抵抗値が環境によって変化すると、それに対応した直流出力信号を得ることが可能になる。 In the measurement apparatus as described above, a floating power supply is input to the terminals P1 and P2 of the power generation circuit 101 to create a ± 9 V power supply, which is supplied to each part in the apparatus. Further, an oscillation output having a predetermined frequency (for example, 1 kHz) and amplitude (for example, 3 Vpp) is supplied from the oscillation circuit 110 to the humidity sensor 104 via the resistor 116 and the capacitor 114 of the capacitor C11, and the sensor output is supplied to the capacitor of the capacitor C12. 115 is amplified by an operational amplifier 106 having a high input impedance, and the output of the operational amplifier 106 is rectified by a linear detection circuit 107, then smoothed by an integration circuit 108, the output impedance is lowered by an operational amplifier 109, and a DC output signal is output from a terminal P4. Like to get. Therefore, when the resistance value of the humidity sensor 104 changes depending on the environment, a DC output signal corresponding to the resistance value can be obtained.

図１９に他の従来例を示す。図中、１〜１１，６１，７０，７１はアナログスイッチであり、湿度センサ２３に方形波の信号を印加したり、湿度センサ２３を基準電源２２に接続したり、またコンデンサ１２，６８，６９に湿度センサ２３を接続したりするためのスイッチである。１３〜１６は２入力のＡＮＤゲートで、アナログスイッチ６，８，９，１１の切替えタイミング制御のために用いられる。２１，２２は基準電源であり、固定電圧となっている。 FIG. 19 shows another conventional example. In the figure, reference numerals 1 to 11, 61, 70 and 71 denote analog switches, which apply a square wave signal to the humidity sensor 23, connect the humidity sensor 23 to the reference power source 22, and capacitors 12, 68 and 69. It is a switch for connecting the humidity sensor 23 to. Reference numerals 13 to 16 denote 2-input AND gates that are used for switching timing control of the analog switches 6, 8, 9, and 11. Reference numerals 21 and 22 are reference power supplies, which are fixed voltages.

５５は湿度センサ２３の抵抗測定時に用いるコンパレータ１７の比較基準電圧を与えるＤ／Ａ変換器であり、制御手段２０によって信号線４５に制御信号が送られるとデジタルデータが切替わる。 55 is a D / A converter for providing a comparison reference voltage for the comparator 17 used when measuring the resistance of the humidity sensor 23. When a control signal is sent to the signal line 45 by the control means 20, the digital data is switched.

１９はカウント手段で、そのカウント結果を用いて演算手段１８で湿度を演算できるようになっている。２６，２７，２８はインバータ回路であり、その入力信号に反転して出力する素子である。以上の構成要素は以下のように接続されている。 Reference numeral 19 denotes a counting means. The calculating means 18 can calculate the humidity using the count result. Reference numerals 26, 27, and 28 denote inverter circuits, which are elements that are inverted to the input signals and output. The above components are connected as follows.

すなわち、片端子が接地されたコンデンサ１２，６８，６９の他端はそれぞれアナログスイッチ１，２，７０の一端に接続され、アナログスイッチ１，２，７０の他端は信号線３１に接続され、この信号線３１を通じてコンパレータ１７のプラス信号入力端子、他端が接地された２０３のアナログスイッチ３の信号入力端子、及び２０７のアナログスイッチ７の一方の信号入力端子が接続されている。またＤ／Ａ変換器５５のアナログ信号出力端子は、信号線４０を通してコンパレータ１７のマイナス信号入力端子に接続されている。 That is, the other ends of the capacitors 12, 68, 69 with one terminal grounded are connected to one ends of the analog switches 1, 2, 70, respectively, and the other ends of the analog switches 1, 2, 70 are connected to the signal line 31. A positive signal input terminal of the comparator 17, a signal input terminal 203 of the analog switch 3 whose other end is grounded, and a signal input terminal of the analog switch 7 207 are connected through the signal line 31. The analog signal output terminal of the D / A converter 55 is connected to the negative signal input terminal of the comparator 17 through the signal line 40.

一方の信号入力端子が接地されたアナログスイッチ８の他方の信号入力端子は、それぞれアナログスイッチ６，７の一方の信号入力端子と湿度センサ２３の一端子に接続され、同様に一方の信号入力端子が接地されたアナログスイッチ１１の他方の信号入力端子は、それぞれアナログスイッチ９，１０の一方の信号入力端子と湿度センサ２３の他の一端子に接続されている。アナログスイッチ６，９の他方の信号入力端子は、共に信号線４８を通してマイナス端子が接地されている電源２１のプラス端子に接続され、アナログスイッチ１０の他方の信号入力端子は信号線４６を通してマイナス端子が接地されている電源２２のプラス端子に接続されている。 The other signal input terminal of the analog switch 8 whose one signal input terminal is grounded is connected to one signal input terminal of each of the analog switches 6 and 7 and one terminal of the humidity sensor 23. Similarly, one signal input terminal The other signal input terminal of the analog switch 11 grounded is connected to one signal input terminal of the analog switches 9 and 10 and the other terminal of the humidity sensor 23, respectively. The other signal input terminals of the analog switches 6 and 9 are both connected to the positive terminal of the power source 21 whose negative terminal is grounded through the signal line 48, and the other signal input terminal of the analog switch 10 is connected to the negative terminal through the signal line 46. Is connected to the positive terminal of the power supply 22 which is grounded.

アナログスイッチ１，２，７０のコントロール端子は、信号線３７を通して制御手段２０の制御信号出力端子に接続されている。また、アナログスイッチ７，１０のコントロール端子は、共に信号線３３を通してインバータ２８の出力端子に接続されている。 The control terminals of the analog switches 1, 2 and 70 are connected to the control signal output terminal of the control means 20 through the signal line 37. The control terminals of the analog switches 7 and 10 are both connected to the output terminal of the inverter 28 through the signal line 33.

アナログスイッチ６，８，９，１１のコントロール端子は、それぞれ２入力のＡＮＤゲート１３〜１６の出力端子に接続されており、それらのＡＮＤゲート１３〜１６の一方の入力端子は信号線３２を通して制御手段２０の制御信号出力端子に接続されている。ＡＮＤゲート１３，１４の他方の信号入力端子は、共に信号線５４を通して制御手段２０の制御信号出力端子に接続されている。同様に、ＡＮＤゲート１５，１６の他方の信号入力端子は、信号線５４′を通して制御手段２０の制御信号出力端子に接続されている。また、信号線３２は２入力ＡＮＤゲート６４の１入力端子とインバータ２６の入力端子に接続されている。２６，２７，２８は３つで１種のディレー要素として構成されたインバータで、インバータ２６の信号出力端子がインバータ２７の信号入力端子に接続され、インバータ２７の信号出力端子がインバータ２８の信号入力端子に接続されている。コンパレータ１７の信号出力端子は、信号線４１を通してカウント手段１９の信号入力端子に接続されている。 The control terminals of the analog switches 6, 8, 9, and 11 are connected to the output terminals of the 2-input AND gates 13 to 16, respectively, and one input terminal of the AND gates 13 to 16 is controlled through the signal line 32. The control signal output terminal of the means 20 is connected. The other signal input terminals of the AND gates 13 and 14 are both connected to the control signal output terminal of the control means 20 through the signal line 54. Similarly, the other signal input terminals of the AND gates 15 and 16 are connected to the control signal output terminal of the control means 20 through the signal line 54 '. The signal line 32 is connected to one input terminal of the two-input AND gate 64 and the input terminal of the inverter 26. 26, 27, and 28 are three inverters configured as one type of delay element. The signal output terminal of the inverter 26 is connected to the signal input terminal of the inverter 27, and the signal output terminal of the inverter 27 is the signal input of the inverter 28. Connected to the terminal. The signal output terminal of the comparator 17 is connected to the signal input terminal of the counting means 19 through the signal line 41.

制御手段２０とカウント手段１９は、双方向信号線４４で接続されている。また、カウント手段１９は信号線４３を通して演算手段１８に演算情報を出力する。また、演算手段１８は信号線４２を通して制御手段２０の制御信号出力端子に接続されている。また、信号線６２は２入力ＡＮＤゲート６４の一方の信号入力端子に接続されており、ＡＮＤゲート６４の出力端子はアナログスイッチ３のコントロール端子に接続されている。 The control means 20 and the count means 19 are connected by a bidirectional signal line 44. Further, the count means 19 outputs calculation information to the calculation means 18 through the signal line 43. The computing means 18 is connected to the control signal output terminal of the control means 20 through the signal line 42. The signal line 62 is connected to one signal input terminal of the 2-input AND gate 64, and the output terminal of the AND gate 64 is connected to the control terminal of the analog switch 3.

次に、図２０のフローチャートにより動作について説明する。 Next, the operation will be described with reference to the flowchart of FIG.

非湿度測定時には、制御手段２０は信号線５４，５４′に逆相のデューティー５０％の方形波を出力すると同時に、信号線３２に“Ｈ”の信号を出力してＡＮＤゲート１３〜１６をアクティブにし、また信号線６２に“Ｈ”の信号を出力してアナログスイッチ３をオンとし、信号線３１の電位をＧＮＤ電位に固定する。また信号線６０を“Ｌ”とする。この状態は、信号線５４に“Ｈ”、信号線５４′に“Ｌ”が出力されている時はアナログスイッチ６，１１がオンとなり、アナログスイッチ８，９がオフとなる。同様に信号線５４に“Ｌ”、信号線５４′に“Ｈ”が出力されている時はアナログスイッチ６，１１がオフとなり、アナログスイッチ８，９がオンとなる。そして、信号線３３も“Ｌ”となるため、アナログスイッチ７，１０がオフとなっている。この状態で湿度センサ２３には、図８に示す電源２１の電圧の倍の振幅を有したデューティー５０％、所定周波数のパルス（方形波）が印加される（Ｓ７０１）。 At the time of non-humidity measurement, the control means 20 outputs a square wave having a reverse phase duty of 50% to the signal lines 54 and 54 'and simultaneously outputs an "H" signal to the signal line 32 to activate the AND gates 13-16. In addition, an “H” signal is output to the signal line 62, the analog switch 3 is turned on, and the potential of the signal line 31 is fixed to the GND potential. The signal line 60 is set to “L”. In this state, when “H” is output to the signal line 54 and “L” is output to the signal line 54 ′, the analog switches 6 and 11 are turned on and the analog switches 8 and 9 are turned off. Similarly, when “L” is output to the signal line 54 and “H” is output to the signal line 54 ′, the analog switches 6 and 11 are turned off and the analog switches 8 and 9 are turned on. Since the signal line 33 is also “L”, the analog switches 7 and 10 are off. In this state, a pulse (square wave) with a duty of 50% and a predetermined frequency having an amplitude twice the voltage of the power source 21 shown in FIG. 8 is applied to the humidity sensor 23 (S701).

次に湿度を測定する測定手順について説明する。 Next, a measurement procedure for measuring humidity will be described.

制御手段２０は非湿度測定状態の時、Ｄ／Ａ変換器５５のデジタル入力端子に標準比較基準デジタルデータを設定しておく。同時に信号線３７に信号を出力し、アナログスイッチ１をオン状態とし、アナログスイッチ２，７をオフ状態とし、中湿度域を測定するのに最適な容量Ｃ２のコンデンサ６８を信号線３１に接続して容量Ｃ２を設定しておく（Ｓ７０２）。 The control means 20 sets the standard comparison reference digital data to the digital input terminal of the D / A converter 55 in the non-humidity measurement state. At the same time, a signal is output to the signal line 37, the analog switch 1 is turned on, the analog switches 2 and 7 are turned off, and the capacitor 68 having the capacity C2 that is optimal for measuring the intermediate humidity region is connected to the signal line 31. The capacity C2 is set in advance (S702).

この時、コンデンサ６８の容量Ｃ２は予めその目的にあった値、例えば６８００ＰＦ程度としておく。またコンデンサ１２の容量Ｃ１は高湿度域測定に適した値、例えば、０．６８μＦ程度、コンデンサ６９の容量Ｃ３は低湿度域測定に適した値、例えば３３ＰＦとしておく。また、抵抗２９，３０，７２の値は、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３との時定数を合せるためにそれぞれ±１％以下の精度で１ＫΩ，１００ＫΩ，１０ＭΩとしておく。 At this time, the capacitance C2 of the capacitor 68 is set to a value suitable for the purpose, for example, about 6800 PF. The capacitance C1 of the capacitor 12 is set to a value suitable for high humidity measurement, for example, about 0.68 μF, and the capacitance C3 of the capacitor 69 is set to a value suitable for low humidity measurement, for example, 33 PF. The values of the resistors 29, 30, and 72 are set to 1 KΩ, 100 KΩ, and 10 MΩ with an accuracy of ± 1% or less, respectively, in order to match the time constants with C1, C2, and C3.

制御手段２０は、まずこの状態で信号線３２，６０，６２に“Ｈ”の信号を送出し、またアナログスイッチ５をオンとする。その後、信号線６２に“Ｌ”を送出し、抵抗３０と容量Ｃ２を直列に接続する。これによって、基準電源２２が抵抗３０を通じて容量Ｃ２の充電を開始する。その際、制御手段２０は信号線３２に“Ｌ”を出力する直前に信号線４４に“Ｈ”を出力し、予めカウント手段１９をリセットしておくことはもちろんのことである。 In this state, the control means 20 first sends an “H” signal to the signal lines 32, 60 and 62, and turns on the analog switch 5. Thereafter, “L” is sent to the signal line 62, and the resistor 30 and the capacitor C2 are connected in series. As a result, the reference power source 22 starts charging the capacitor C <b> 2 through the resistor 30. At that time, the control means 20 outputs “H” to the signal line 44 immediately before outputting “L” to the signal line 32 and, of course, resets the counting means 19 in advance.

そして、信号線６２が“Ｌ”になった瞬間にカウント手段１９は信号線３２の“Ｌ”レベルを検出し、カウントを開始する（カウント手段１９はタイムベースも当然含まれている）。信号線３１の電位がＤ／Ａ変換器５５の比較基準デジタルデータによるアナログ出力値に相当する比較基準電位に達すると、コンパレータ１７の出力が“Ｌ”から“Ｈ”に反転し、カウント手段１９はその反転タイミングを検出するとカウントを停止し、そのカウント値を信号線４３に出力する。演算手段１８は、使用している充電用コンデンサの容量、抵抗の値より求まる充電時間の理論値に対して、Ｄ／Ａ変換器５５がコンパレータ１７のマイナス入力端子に与えている基準電位の補正を実行した後、制御手段２０に信号を出力し、Ｄ／Ａ変換器５５の出力データを変更する（Ｓ７０３）。 Then, at the moment when the signal line 62 becomes “L”, the counting means 19 detects the “L” level of the signal line 32 and starts counting (the counting means 19 naturally includes a time base). When the potential of the signal line 31 reaches the comparison reference potential corresponding to the analog output value by the comparison reference digital data of the D / A converter 55, the output of the comparator 17 is inverted from “L” to “H”, and the counting means 19 Detects the inversion timing, stops counting and outputs the count value to the signal line 43. The calculation means 18 corrects the reference potential applied to the negative input terminal of the comparator 17 by the D / A converter 55 with respect to the theoretical value of the charging time obtained from the capacitance and resistance values of the charging capacitor used. Is executed, a signal is output to the control means 20, and the output data of the D / A converter 55 is changed (S703).

その後、信号線６２を“Ｌ”から“Ｈ”とし、信号線３２の信号レベルを“Ｌ”とし、その結果ＡＮＤゲート１３〜１６は全てオフ状態となり、その出力が“Ｌ”となる。そして、２０６，２０８，２０９，２１１のアナログスイッチ６，８，９，１１は全てオフ状態となる。同時にアナログスイッチ３がオフとなり、信号線３１はフローティング状態になる。 Thereafter, the signal line 62 is changed from “L” to “H”, the signal level of the signal line 32 is changed to “L”, and as a result, all the AND gates 13 to 16 are turned off, and the output thereof becomes “L”. Then, the analog switches 6, 8, 9, and 11 of 206, 208, 209, and 211 are all turned off. At the same time, the analog switch 3 is turned off, and the signal line 31 enters a floating state.

そして、次のタイミングでインバータ２６〜２８を経て信号線３３が“Ｈ”となり、アナログスイッチ７，１０がオンとなり、基準電源２２が湿度センサ２３を通じて容量Ｃ２の充電を開始する。 Then, at the next timing, the signal line 33 becomes “H” through the inverters 26 to 28, the analog switches 7 and 10 are turned on, and the reference power source 22 starts charging the capacitor C <b> 2 through the humidity sensor 23.

また、制御手段２０は信号線３２に“Ｌ”を出力する直前に信号線４４に“Ｈ”を出力し、予めカウント手段１９をリセットしておくのは上記と同様である。 Further, the control means 20 outputs “H” to the signal line 44 immediately before outputting “L” to the signal line 32 and resets the counting means 19 in the same manner as described above.

そして、信号線３２が“Ｌ”になった瞬間にカウント手段１９は信号線３２の“Ｌ”レベルを検出してカウントを開始する（Ｓ７０４）。信号線３１の電位がＤ／Ａ変換器５５の比較基準デジタルデータによるアナログ出力値に相当する比較基準電位に達すると（Ｓ７０５）、コンパレータ１７の出力が“Ｌ”から“Ｈ”に反転し、カウント手段１９はその反転タイミングを検出するとカウントを停止し（Ｓ７０６）、そのカウント値を信号線４３に出力する。演算手段１８は、使用している充電用コンデンサの容量、コンパレータ１７の比較基準電位、予め測定した測定環境温度を信号線４３を通じて制御手段２０より読み込み、信号線４３のデータを以下の条件を持って演算するか、あるいはチャートによる比較反転等の手段により相対湿度、絶対温度を求めるように動作する。そして、上記の環境測定を所定の回数繰返し行い、相対湿度、絶対温度の平均値を求めるように動作する。 Then, at the moment when the signal line 32 becomes “L”, the counting means 19 detects the “L” level of the signal line 32 and starts counting (S704). When the potential of the signal line 31 reaches the comparison reference potential corresponding to the analog output value based on the comparison reference digital data of the D / A converter 55 (S705), the output of the comparator 17 is inverted from “L” to “H”. When the count means 19 detects the inversion timing, it stops counting (S706) and outputs the count value to the signal line 43. The calculation means 18 reads the capacity of the charging capacitor used, the comparison reference potential of the comparator 17 and the measurement environment temperature measured in advance from the control means 20 through the signal line 43, and the data of the signal line 43 has the following conditions. The relative humidity and the absolute temperature are calculated by means such as comparison inversion using a chart. Then, the above-described environmental measurement is repeated a predetermined number of times to operate so as to obtain the average values of relative humidity and absolute temperature.

なお、カウント手段１９でのカウント値がある一定のレベルに達せぬ時には、制御手段２０は信号線４４でその情報を受取り、一旦非湿度測定時の動作に戻り、所定の緩和時間を待って再度湿度測定を実施する。 When the count value of the counting means 19 does not reach a certain level, the control means 20 receives the information through the signal line 44, once returns to the operation at the time of non-humidity measurement, waits for a predetermined relaxation time, and again. Perform humidity measurement.

その際、アナログスイッチ２をオンし、容量Ｃ１が信号線３１に接続するようにして上記の湿度測定を繰返す（Ｓ７０７，Ｓ７１２，Ｓ７１３）。 At that time, the analog switch 2 is turned on, and the above humidity measurement is repeated so that the capacitor C1 is connected to the signal line 31 (S707, S712, S713).

また、カウント手段１９でのカウント値がある一定のレベル以上の時には、制御手段２０は信号線４４でその情報を受取り、一旦非湿度測定時の動作に戻り、所定の緩和時間を待って再度湿度測定を実施する。 When the count value in the counting means 19 is a certain level or more, the control means 20 receives the information through the signal line 44, returns to the operation at the time of non-humidity measurement, waits for a predetermined relaxation time, and again returns to the humidity. Perform the measurement.

その際は、アナログスイッチ７０をオンし、容量Ｃ３が信号線３１に接続するようにして上記の湿度測定を繰返す。この時、上記の容量を変更して再測定する前に、コンパレータ１７のマイナス入力端子に基準電位を与えているＤ／Ａ変換器５５のデータを上述の補正方法で補正完了としておく（Ｓ７０８，Ｓ７１４，Ｓ７１５）。 In that case, the analog switch 70 is turned on, and the above humidity measurement is repeated so that the capacitor C3 is connected to the signal line 31. At this time, the data of the D / A converter 55 that applies the reference potential to the negative input terminal of the comparator 17 is corrected by the above-described correction method before re-measurement by changing the capacitance (S708, S708). S714, S715).

なお、湿度センサ２３の抵抗値は、
Ｒ＝ｔ／（Ｃ×１ｎ（１／（１−Ｖｒｅｆ／Ｖａ）））
Ｒ：湿度センサ２３の抵抗値
Ｃ：コンデンサ１２，６８，６９の容量
Ｖｒｅｆ：Ｄ／Ａ変換器５５の設定基準電圧
Ｖａ：基準電源２２の基準電圧
ｔ：Ｃへの０ＶからＶｒｅｆまでの充電時間
となる。演算手段１８は、このＲの抵抗値におけるｔ値と相対湿度の変換マップを持ち、比較手段により求める（Ｓ７０９〜ＳＳ７１１）。 The resistance value of the humidity sensor 23 is
R = t / (C × 1n (1 / (1-Vref / Va)))
R: Resistance value of the humidity sensor 23
C: Capacitance of capacitors 12, 68 and 69
Vref: setting reference voltage of the D / A converter 55
Va: Reference voltage of the reference power source 22
t: Charging time from 0V to Vref to C. The calculation means 18 has a conversion map of the t value and the relative humidity in the resistance value of R, and obtains it by the comparison means (S709 to SS711).

また、図２１は他の従来例の回路構成を示したものである。この回路は、前述の図１９の回路において抵抗２９，３０，７２とこれに接続されたアナログスイッチ４，５，７１を略したものであるが、このような回路においても同様に環境湿度を測定することができる。
特開平０５−２４０８１７号公報 FIG. 21 shows a circuit configuration of another conventional example. This circuit is abbreviated to the resistors 29, 30, 72 and the analog switches 4, 5, 71 connected thereto in the circuit of FIG. 19, but the environmental humidity is similarly measured in such a circuit. can do.
Japanese Patent Laid-Open No. 05-240817

しかしながら、上記のような従来の環境測定装置にあっては、装置内に具備している浮遊容量、特に湿度センサに接続されている配線容量の影響により、低湿度域（湿度センサの抵抗値が数百ＭΩとなる環境範囲）では出力のダイナミックレンジが取れず、結果として測定可能範囲を広げることが困難であるという問題点があった。 However, in the conventional environment measuring apparatus as described above, due to the influence of the stray capacitance provided in the apparatus, particularly the wiring capacitance connected to the humidity sensor, the low humidity range (the resistance value of the humidity sensor is In the environmental range of several hundred MΩ), the output dynamic range cannot be obtained, and as a result, it is difficult to widen the measurable range.

また、アナログスイッチの入力端子に約１０ＰＦの浮遊容量が無条件に付いているので、湿度センサの抵抗値が数ＧΩになる環境条件においてアナログスイッチが１０個以上容量に接続されると、容量値が大きくなることによって同様に測定範囲が狭まるという問題点も存在していた。 In addition, since the stray capacitance of about 10PF is unconditionally attached to the input terminal of the analog switch, the capacitance value will be increased if more than 10 analog switches are connected to the capacitance under the environmental condition where the resistance value of the humidity sensor is several GΩ. Similarly, there is a problem that the measurement range is narrowed by increasing the value of.

さらに従来では、湿度センサが過度に直流電圧を印加すると性能が劣化するということから、１回測定終了ごとに湿度センサの劣下を緩和させる非測定時間を一定時間設定して再度湿度測定を実施することもあるが、前回測定時間が湿度センサが高抵抗化して例えば１００ｍｓ以上の時間であったとすると、該緩和時間は１０秒以上設定しないと湿度センサは初期の性能に復帰しないということが本発明者の実験によってわかり、環境測定回数を重ねるごとに湿度センサが劣化し、装置自体の長期に渡る性能の維持が困難であるという問題点があった。 Furthermore, since the performance deteriorates when the humidity sensor applies excessive DC voltage in the past, the humidity measurement is performed again after setting a non-measurement time to alleviate the deterioration of the humidity sensor after each measurement. However, if the previous measurement time is a time of 100 ms or more after the humidity sensor has increased in resistance, the humidity sensor will not return to the initial performance unless the relaxation time is set to 10 seconds or more. As a result of experiments conducted by the inventors, the humidity sensor deteriorates each time the number of environmental measurements is repeated, and there is a problem that it is difficult to maintain the performance of the apparatus itself over a long period of time.

また、湿度センサが低抵抗化する環境条件（高湿度域）においては、比較器のプラス信号入力端子の電位が測定開始後すぐに充電容量に接続されるアナログスイッチのオン抵抗と湿度センサの抵抗との抵抗分割により若干上がるので、カウント手段で計測した容量の充電時間が理論値より短いものとなってしまい、結果として装置の出力が実際の相対湿度よりも高い相対湿度に対応したものとなり、高精度が得られないという問題点があった。 In addition, under the environmental conditions (high humidity range) where the humidity sensor has a low resistance, the on-resistance of the analog switch and the humidity sensor resistance are connected to the charging capacity immediately after the measurement of the positive signal input terminal of the comparator. As a result, the charging time of the capacity measured by the counting means is shorter than the theoretical value, and as a result, the output of the device corresponds to a relative humidity higher than the actual relative humidity, There was a problem that high accuracy could not be obtained.

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、環境の測定可能範囲が広く、またコストダウンが可能で、高性能，高精度が得られる環境測定装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and provides an environment measuring apparatus that has a wide environment measurable range, can be reduced in cost, and can achieve high performance and high accuracy. It is aimed.

本発明の環境測定装置は、次のように構成したものである。 The environment measuring device of the present invention is configured as follows.

（１）環境によって抵抗値が変化する検知素子と、前記検知素子と直列に接続されるコンデンサと、前記コンデンサを前記検知素子を通して計測開始時点から、基準電源で設定されたしきい値電圧に達するまでの充電時間を測定し、その測定結果から該検知素子の抵抗値に応じた環境状態の検知信号を得る検知手段とを備え、環境状態の測定範囲を少なくとも３分割し、各範囲に対してそれぞれ前記検知素子と直列に接続されるコンデンサを有し、前記コンデンサとの時定数を合わせるための基準抵抗を設け、且つ前記検知素子が高抵抗となる環境状態を測定する際に使用される前記コンデンサは、前記検知素子にスイッチを介さずに直接接続することで、前記スイッチの容量変動の影響を軽減させることを特徴とする環境測定装置。 (1) A sensing element whose resistance value varies depending on the environment, a capacitor connected in series with the sensing element, and a threshold voltage set by a reference power supply from the measurement start point through the capacitor through the sensing element. And a detection means for obtaining a detection signal of the environmental state corresponding to the resistance value of the detection element from the measurement result, and dividing the measurement range of the environmental state into at least three, and for each range Each having a capacitor connected in series with the sensing element, providing a reference resistance for matching the time constant with the capacitor, and used when measuring an environmental condition in which the sensing element has a high resistance An environment measuring apparatus characterized in that a capacitor is directly connected to the sensing element without a switch, thereby reducing the influence of capacitance variation of the switch.

（２）環境によって抵抗値が変化する検知素子と、前記検知素子と直列に接続されるコンデンサと、前記コンデンサを前記検知素子を通して計測開始時点から、基準電源で設定されたしきい値電圧に達するまでの充電時間を測定し、その測定結果から該検知素子の抵抗値に応じた環境状態の検知信号を得る検知手段とを備え、環境状態の測定範囲を少なくとも３分割し、各範囲に対してそれぞれ前記検知素子と直列に接続されるコンデンサを有し、前記コンデンサとの時定数を合わせるための基準抵抗を設け、且つ前記検知素子が低抵抗となる環境状態を測定する時に、前記充電時間を計測する計測手段に予めオフセット計測値を与えて補正することで、環境測定時の補正を可能としたことを特徴とする環境測定装置。 (2) A sensing element whose resistance value varies depending on the environment, a capacitor connected in series with the sensing element, and a threshold voltage set by a reference power supply from the measurement start point through the capacitor through the sensing element. And a detection means for obtaining a detection signal of the environmental state corresponding to the resistance value of the detection element from the measurement result, and dividing the measurement range of the environmental state into at least three, and for each range Each having a capacitor connected in series with the sensing element, providing a reference resistance for matching the time constant with the capacitor, and measuring the environmental time when the sensing element has a low resistance, An environment measuring apparatus characterized in that correction at the time of environmental measurement is made possible by giving an offset measurement value to a measuring means to measure in advance and correcting it.

本発明によれば、環境の測定可能範囲が広くなり、コストダウンが可能で、高性能，高精度が得られるという効果がある。 According to the present invention, the measurable range of the environment is widened, the cost can be reduced, and high performance and high accuracy can be obtained.

また、浮遊容量の影響を軽減させることができ、長期にわたる性能の維持が可能となり、オフセットも解消することができる。 In addition, the effect of stray capacitance can be reduced, performance can be maintained over a long period of time, and offset can be eliminated.

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.

図１は本発明の第１実施例の環境測定装置の回路構成図である。電源回路１０１は本環境測定装置の各部に＋９Ｖまたは−９Ｖの電源を供給する。センサユニット１０２は温度の変化によって抵抗値が変化する素子であるサーミスタ１０３と湿度の変化に応じて抵抗値が変化する素子である湿度センサ１０４を含む。サーミスタ１０３には抵抗１１８を介して＋９Ｖが印加され、このサーミスタ１０３と抵抗１１８の間のＢ点の電圧がオペアンプ１０５により増幅されて、Ａ／Ｄコンバータを内蔵したＣＰＵ１２０に入力される。そして、ＣＰＵ１２０はオペアンプ１０５からの信号に基づいてサーミスタ１０３の抵抗値を測定し、サーミスタ１０３の周囲の温度を検出する。 FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an environment measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. The power supply circuit 101 supplies + 9V or -9V power to each part of the environment measuring apparatus. The sensor unit 102 includes a thermistor 103, which is an element whose resistance value changes according to a change in temperature, and a humidity sensor 104, which is an element whose resistance value changes according to a change in humidity. + 9V is applied to the thermistor 103 via the resistor 118, and the voltage at point B between the thermistor 103 and the resistor 118 is amplified by the operational amplifier 105 and input to the CPU 120 incorporating the A / D converter. Then, the CPU 120 measures the resistance value of the thermistor 103 based on the signal from the operational amplifier 105 and detects the temperature around the thermistor 103.

湿度センサ１０４には抵抗１１６または抵抗１１７及びコンデンサ１１４を介して、発振回路１１０または発振回路１１１から３Ｖの電圧が印加される。スイッチ１１２は発振回路１１０，１１１のいずれか一方を選択し、また抵抗１１６，１１７のいずれか一方を選択する。またこのスイッチ１１２はＣＰＵ１２０によって制御される。発振回路１１０は図２の（ａ）に示すような振幅０〜３Ｖ、周波数１ＫＨｚの矩形波の電圧を印加し、発振回路１１１は図２の（ｄ）に示すような振幅０〜３Ｖ、周波数１００Ｈｚの矩形波の電圧を印加する。この矩形波を湿度センサ１０４に印加する理由は、湿度センサ１０４に長時間直流電圧を印加すると湿度センサ１０４が壊れてしまうためである。抵抗１１６は数百ＫΩであり、抵抗１１７は数十ＭΩである。 A voltage of 3 V is applied to the humidity sensor 104 from the oscillation circuit 110 or the oscillation circuit 111 via the resistor 116 or the resistor 117 and the capacitor 114. The switch 112 selects one of the oscillation circuits 110 and 111 and selects one of the resistors 116 and 117. The switch 112 is controlled by the CPU 120. The oscillation circuit 110 applies a rectangular wave voltage with an amplitude of 0 to 3 V and a frequency of 1 KHz as shown in FIG. 2A, and the oscillation circuit 111 has an amplitude of 0 to 3 V and a frequency as shown in FIG. A rectangular wave voltage of 100 Hz is applied. The reason for applying this rectangular wave to the humidity sensor 104 is that the humidity sensor 104 is broken when a DC voltage is applied to the humidity sensor 104 for a long time. The resistor 116 is several hundreds KΩ, and the resistor 117 is several tens of MΩ.

湿度センサ１０４と抵抗１１６または１１７との間のＡ点の電圧はコンデンサ１１５を介してオペアンプ１０６に入力される。コンデンサ１１５とオペアンプ１０６の間の電圧波形は、図３の（ａ）に示すように０Ｖを中心とする矩形波になる。この波形はオペアンプ１０６で増幅されて、図３の（ｂ）のようになる。そしてこの波形は検波回路１０７により整流されて、図３の（ｃ）のようになる。この整流された波形は積分回路１０８に入力され、この積分回路１０８から図３の（ｄ）に示すような積分値を示す信号が出力される。この信号はオペアンプ１０９により増幅されてＣＰＵ１２０に入力される。ＣＰＵ１２０はオペアンプ１０９からの信号に基づいて湿度センサ１０４の抵抗値を測定し、湿度センサ１０４の周囲の湿度を検知する。そしてＣＰＵ１２０は、検出した温度，湿度に基づいて不図示の画像形成装置の各部を制御する。 The voltage at point A between the humidity sensor 104 and the resistor 116 or 117 is input to the operational amplifier 106 via the capacitor 115. The voltage waveform between the capacitor 115 and the operational amplifier 106 is a rectangular wave centered on 0V as shown in FIG. This waveform is amplified by the operational amplifier 106 and becomes as shown in FIG. This waveform is rectified by the detection circuit 107 and becomes as shown in FIG. The rectified waveform is input to the integration circuit 108, and a signal indicating an integration value as shown in FIG. This signal is amplified by the operational amplifier 109 and input to the CPU 120. The CPU 120 measures the resistance value of the humidity sensor 104 based on the signal from the operational amplifier 109 and detects the humidity around the humidity sensor 104. The CPU 120 controls each part of the image forming apparatus (not shown) based on the detected temperature and humidity.

図４はＣＰＵ１２０の湿度測定に関する制御フローチャートである。まず、スイッチ１１２を発振回路１１０，抵抗１１６側へ切り換え（ステップＳ１）、オペアンプ１０９からの信号に基づいて湿度を測定する（ステップＳ２）。そして、湿度センサ１０４の抵抗値が数ＫΩ〜数ＭΩ（中高湿度域）であるか、数十ＭΩ〜数百ＭΩ（低湿度域）であるか判定する。このとき、ステップＳ２でＡ点の電圧が非常に高い場合は低湿度域である（ステップＳ３）。 FIG. 4 is a control flowchart regarding the humidity measurement of the CPU 120. First, the switch 112 is switched to the oscillation circuit 110 and the resistor 116 side (step S1), and the humidity is measured based on the signal from the operational amplifier 109 (step S2). Then, it is determined whether the resistance value of the humidity sensor 104 is several KΩ to several MΩ (medium / high humidity region) or several tens MΩ to several hundred MΩ (low humidity region). At this time, if the voltage at point A is very high in step S2, it is a low humidity region (step S3).

ステップＳ３で中高湿度域と判定した場合は、ステップＳ２で測定した測定結果に基づいて画像形成装置の各部を制御する（ステップＳ４）。ステップＳ２で低湿度域と判定した場合は、スイッチ１１２を発振回路１１１，抵抗１１７側へ切り換え（ステップＳ５）、オペアンプ１０９からの信号に基づいて湿度を測定する（ステップＳ６）。そして、ステップＳ４に進み、ステップＳ６で測定した測定結果に基づいて画像形成装置の各部を制御する。 If it is determined in step S3 that the medium and high humidity range, each part of the image forming apparatus is controlled based on the measurement result measured in step S2 (step S4). If it is determined in step S2 that the humidity is low, the switch 112 is switched to the oscillation circuit 111 and the resistor 117 side (step S5), and the humidity is measured based on the signal from the operational amplifier 109 (step S6). In step S4, each unit of the image forming apparatus is controlled based on the measurement result measured in step S6.

上述したように、低湿度域では、中高湿度域のときの発振回路１１０の周波数よりも低い周波数の発振回路１１１を選択し、中高湿度域のときの抵抗１１６よりも高い抵抗値の抵抗１１７を選択している。発振回路をこのように選択する理由は、次の通りである。すなわち、中高湿度域ではＡ点の電圧波形が図２の（ｂ）のようになるのに対し、低湿度域では湿度センサ１０４の抵抗値が数十ＭΩ〜数百ＭΩになり、回路基板上の配線容量などの浮遊容量の影響を受けやすくなって、Ａ点の電圧波形が図２の（ｃ）のようになってしまう。図２の（ｂ）と（ｃ）を比較してわかるように、図２の（ｃ）ではＡ点の電圧が本来の分圧された電圧に達する前に発振回路からの印加電圧が０Ｖになってしまうため、このような電圧を積分回路で積分しても正確な測定ができない。そこで発振回路から図２の（ｄ）のような波形の電圧を印加することにより、Ａ点の電圧波形が図２の（ｅ）に示すように本来の分圧された電圧に達するので、正確な測定ができる。抵抗を上述のように選択する理由は、湿度センサ１０４の抵抗値が数ＫΩ〜数ＭΩ（中高湿度域）のときには数百ＫΩの抵抗との間の分圧電圧を測定し、数十ＭΩ〜数百ＭΩのときには数十ＭΩの抵抗との間の分圧電圧を測定することにより、湿度センサ１０４の抵抗特性に応じた正確な測定を行うためである。 As described above, in the low humidity region, the oscillation circuit 111 having a frequency lower than the frequency of the oscillation circuit 110 in the middle / high humidity region is selected, and the resistor 117 having a resistance value higher than that of the resistor 116 in the middle / high humidity region is selected. Selected. The reason for selecting the oscillation circuit in this way is as follows. That is, the voltage waveform at point A in the middle and high humidity range is as shown in FIG. 2 (b), whereas in the low humidity range, the resistance value of the humidity sensor 104 is several tens of MΩ to several hundreds of MΩ. As a result, the voltage waveform at point A becomes as shown in FIG. 2C. As can be seen by comparing (b) and (c) in FIG. 2, in FIG. 2 (c), the applied voltage from the oscillation circuit is set to 0 V before the voltage at the point A reaches the original divided voltage. Therefore, even if such a voltage is integrated by an integration circuit, accurate measurement cannot be performed. Therefore, by applying a voltage having a waveform as shown in FIG. 2 (d) from the oscillation circuit, the voltage waveform at point A reaches the original divided voltage as shown in FIG. 2 (e). Can be measured. The reason for selecting the resistance as described above is that when the resistance value of the humidity sensor 104 is several KΩ to several MΩ (medium / high humidity range), the divided voltage between several hundreds KΩ resistance is measured and several tens of MΩ to This is because when the voltage is several hundreds MΩ, the divided voltage between the resistance of several tens of MΩ and the resistance characteristic of the humidity sensor 104 is measured accurately.

図５は本発明の第２実施例を示す回路構成図であり、図１９と同一符号は同一構成部分を示している。同図において、１〜１１及び６１は各回路の径路を切り換えるアナログスイッチで、非測定時には湿度に応じて抵抗値が変化する湿度センサ２３（図１の湿度センサ１０４に相当）の両端を他の回路から切り離し、基準電源２１からの基準直流電圧を一定時間毎に反転した矩形波の信号を印加したり、その状態で比較用の基準抵抗３０，７２を通してコンデンサ１２，６８，６９を充電させるように回路を切り換えたり、そのコンデンサ１２，６８，６９に蓄積された電荷を放電させたりする。また測定時には、湿度センサ２３の一端を異なる基準直流電圧を発生する基準電源２２に接続するとともに、他端を容量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のコンデンサ１２，６８，６９に接続し、スイッチ７がオフの時は基準抵抗３０，７２をコンデンサ１２，６８，６９に接続する。 FIG. 5 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 19 denote the same components. In the figure, reference numerals 1 to 11 and 61 denote analog switches for switching the path of each circuit. The other ends of the humidity sensor 23 (corresponding to the humidity sensor 104 in FIG. 1) whose resistance value changes according to the humidity when not measuring are connected to the other ends. Disconnect from the circuit and apply a rectangular wave signal obtained by inverting the reference DC voltage from the reference power source 21 at regular intervals, or charge the capacitors 12, 68, 69 through the reference resistors 30, 72 for comparison in that state. The circuit is switched to the above, or the electric charges accumulated in the capacitors 12, 68 and 69 are discharged. At the time of measurement, one end of the humidity sensor 23 is connected to a reference power source 22 that generates a different reference DC voltage, and the other end is connected to capacitors 12, 68, and 69 having capacitances C1, C2, and C3, and the switch 7 is turned off. In some cases, the reference resistors 30, 72 are connected to the capacitors 12, 68, 69.

１３〜１６は２入力のＡＮＤゲートで、アナログスイッチ６，８，９，１１の切換タイミング制御のため用いられている。２１，２２は上述の基準電源であり、固定電圧となっている。５５は湿度センサ２３の抵抗測定時に用いるコンパレータ１７の比較基準電圧（しきい値電圧）を与えるＤ／Ａ変換（デジタル−アナログ変換）器で、各手段を逐次判断する制御手段２０（図１の検知手段１１３に相当）から信号線４５に制御信号が送られると、出力デジタルデータが切換わる。 Reference numerals 13 to 16 denote 2-input AND gates which are used for switching timing control of the analog switches 6, 8, 9 and 11. 21 and 22 are the above-mentioned reference power supplies, which are fixed voltages. 55 is a D / A converter (digital-analog converter) that provides a comparison reference voltage (threshold voltage) of the comparator 17 used when measuring the resistance of the humidity sensor 23. The control means 20 (FIG. 1) sequentially determines each means. When a control signal is sent to the signal line 45 from the detection means 113), the output digital data is switched.

１９はコンデンサ１２，６８，６９の充電時間を計測するカウント手段で、このカウント手段１９の計測結果から湿度センサ２３の周囲の湿度を演算手段１８で演算できるようになっている。２６，２７，２８はインバータ回路で、その入力信号を反転して出力する素子から構成されている。そして、以上の構成要素は、ここでは次のように接続されている。 Reference numeral 19 denotes a counting means for measuring the charging time of the capacitors 12, 68 and 69, and the calculation means 18 can calculate the humidity around the humidity sensor 23 from the measurement result of the counting means 19. Reference numerals 26, 27 and 28 denote inverter circuits which are composed of elements which invert the input signals and output the inverted signals. And the above component is connected as follows here.

すなわち、片端子が接地されたコンデンサ１２，６８，６９の他端は、それぞれアナログスイッチ１，２，７０の一端に接続され、このアナログスイッチ１，２，７０の他端が信号線３１に接続され、更にこの信号線３１を通してコンパレータ１７の＋信号入力端子、他端が接地されたアナログスイッチ３の信号入力端子、及びアナログスイッチ７の一方の信号入力端子に接続されている。 That is, the other ends of the capacitors 12, 68 and 69 whose one terminals are grounded are connected to one ends of the analog switches 1, 2 and 70, respectively, and the other ends of the analog switches 1, 2 and 70 are connected to the signal line 31. Further, the positive signal input terminal of the comparator 17, the signal input terminal of the analog switch 3 whose other end is grounded, and one signal input terminal of the analog switch 7 are connected through the signal line 31.

また、アナログスイッチ５，７１の一方の信号入力端子は、それぞれ他端が接地されている基準抵抗３０，７２の一端に接続されている。また、アナログスイッチ６１の制御端子は、信号線６０を通じて制御手段２０に接続されている。 Further, one signal input terminal of each of the analog switches 5 and 71 is connected to one end of a reference resistor 30 or 72 whose other end is grounded. The control terminal of the analog switch 61 is connected to the control means 20 through the signal line 60.

上記Ｄ／Ａ変換器５５のアナログ信号出力端子は、信号線４０を通してコンパレータ１７の−信号入力端子に接続されている。また、一方の信号入力端子が接地されているアナログスイッチ８の他方の信号入力端子は、それぞれアナログスイッチ６，７の一方の信号入力端子と湿度センサ２３の一端子に接続され、同様に一方の信号入力端子が接地されているアナログスイッチ１１の他方の信号入力端子は、それぞれアナログスイッチ９，１０の一方の信号入力端子と湿度センサ２３の他の一端子に接続されている。そして、アナログスイッチ６，９の他方の信号入力端子は、共に信号線４８を通してマイナス端子が接地されている基準電源２１の＋端子に接続され、アナログスイッチ１０の他方の信号入力端子は、信号線４６を通してマイナス端子が接地されている基準電源２２の＋端子に接続されている。 The analog signal output terminal of the D / A converter 55 is connected to the negative signal input terminal of the comparator 17 through the signal line 40. The other signal input terminal of the analog switch 8 whose one signal input terminal is grounded is connected to one signal input terminal of the analog switches 6 and 7 and one terminal of the humidity sensor 23, respectively. The other signal input terminal of the analog switch 11 whose signal input terminal is grounded is connected to one signal input terminal of the analog switches 9 and 10 and the other terminal of the humidity sensor 23, respectively. The other signal input terminals of the analog switches 6 and 9 are both connected to the + terminal of the reference power supply 21 whose negative terminal is grounded through the signal line 48, and the other signal input terminal of the analog switch 10 is connected to the signal line. The negative terminal is connected to the positive terminal of the reference power supply 22 through 46.

アナログスイッチ１の制御端子は、信号線３７を通して制御手段２０の制御信号出力端子に接続されている。また、信号線３４がアナログスイッチ５，７１の制御端子に接続されている。アナログスイッチ７，１０の制御端子は、共に信号線３３を通してインバータ２８の出力端子に接続されている。また、アナログスイッチ６，８，９，１１の制御端子は、それぞれ２入力のＡＮＤゲート１３〜１６の出力端子に接続されている。同様に、ＡＮＤゲート１５，１６の他方の信号入力端子は信号線５４′を通して制御手段２０の制御信号出力端子に接続されている。 The control terminal of the analog switch 1 is connected to the control signal output terminal of the control means 20 through the signal line 37. The signal line 34 is connected to the control terminals of the analog switches 5 and 71. The control terminals of the analog switches 7 and 10 are both connected to the output terminal of the inverter 28 through the signal line 33. The control terminals of the analog switches 6, 8, 9, and 11 are connected to the output terminals of the 2-input AND gates 13 to 16, respectively. Similarly, the other signal input terminals of the AND gates 15 and 16 are connected to a control signal output terminal of the control means 20 through a signal line 54 '.

また信号線３２は２入力ＡＮＤゲート６４の一方の入力端子とインバータ２６の入力端子に接続されている。インバータ２６，２７，２８は三つで一種のディレー要素として構成されたインバータで、インバータ２６の信号出力端子がインバータ２７の信号入力端子に接続され、インバータ２７の信号出力端子がインバータ２８の信号入力端子に接続されている。またコンパレータ１７の信号出力端子は、信号線４１を通してカウント手段１９の信号入力端子に接続されている。 The signal line 32 is connected to one input terminal of the two-input AND gate 64 and the input terminal of the inverter 26. The inverters 26, 27, and 28 are three inverters configured as a kind of delay element. The signal output terminal of the inverter 26 is connected to the signal input terminal of the inverter 27, and the signal output terminal of the inverter 27 is the signal input of the inverter 28. Connected to the terminal. The signal output terminal of the comparator 17 is connected to the signal input terminal of the counting means 19 through the signal line 41.

上記カウント手段１９及び制御手段２０は、双方向信号線４４で接続されており、カウント手段１９は信号線４３を通して演算手段１８に演算情報を出力するようになっている。また演算手段１８は、信号線４２を通して制御手段２０の制御信号出力端子に接続されている。また、カウント手段１９の制御信号出力端子は信号線３２に接続され、２入力ＡＮＤゲート６４の一方の信号入力端子は信号線６２に接続されている。そして、ＡＮＤゲート６４の出力端子がアナログスイッチ３のコントロール端子に接続されている。 The counting means 19 and the control means 20 are connected by a bidirectional signal line 44, and the counting means 19 outputs calculation information to the calculation means 18 through the signal line 43. The computing means 18 is connected to the control signal output terminal of the control means 20 through the signal line 42. The control signal output terminal of the counting means 19 is connected to the signal line 32, and one signal input terminal of the two-input AND gate 64 is connected to the signal line 62. The output terminal of the AND gate 64 is connected to the control terminal of the analog switch 3.

また、アナログスイッチ５，７１と基準抵抗３０，７２はそれぞれ信号線３９，７３により接続され、アナログスイッチ６，９は共に基準電源２１と信号線４８により接続されている。また、アナログスイッチ６，７，８と湿度センサ２３の一端は共に信号線４９で接続され、アナログスイッチ９，１０，１１と湿度センサ２３の他端は共に信号線４７で接続されている。更に、ＡＮＤゲート１３〜１６の出力端子は、それぞれ信号線５０〜５３により、アナログスイッチ６，１１，９，８と接続されている。 The analog switches 5 and 71 and the reference resistors 30 and 72 are connected by signal lines 39 and 73, respectively. The analog switches 6 and 9 are both connected by the reference power source 21 and the signal line 48. The analog switches 6, 7, 8 and one end of the humidity sensor 23 are both connected by a signal line 49, and the analog switches 9, 10, 11 and the other end of the humidity sensor 23 are both connected by a signal line 47. Further, the output terminals of the AND gates 13 to 16 are connected to the analog switches 6, 11, 9, and 8 by signal lines 50 to 53, respectively.

なお、上記コンパレータ１７は、充電用のコンデンサ１２，６８，６９の端子電圧を設定により変更可能な基準電源（Ｄ／Ａ変換器５５）で設定されたしきい値電圧と比較し、カウント手段１９は、コンデンサ１２，６８，６９の端子電圧が計測開始時点から設定されたしきい値電圧に達するまでの充電時間、つまり計測開始時点からコンパレータ１７の出力信号が変化するまでの時間を測定する。そして、その測定結果から湿度センサ２３の周囲の湿度を演算手段１８で求めるようになっている。 The comparator 17 compares the terminal voltages of the charging capacitors 12, 68, and 69 with a threshold voltage set by a reference power supply (D / A converter 55) that can be changed by setting, and counts 19 Measures the charging time until the terminal voltage of the capacitors 12, 68, 69 reaches the set threshold voltage from the measurement start time, that is, the time from the measurement start time until the output signal of the comparator 17 changes. Then, the humidity around the humidity sensor 23 is obtained by the calculation means 18 from the measurement result.

図６は上記第２実施例の測定動作を示すフローチャートであり、各ステップＳ１０１〜Ｓ１１５の処理内容は図２０のステップＳ７０１〜Ｓ７１５の処理内容と同様である。したがって、ここでは本実施例の特徴となる部分について述べる。 FIG. 6 is a flowchart showing the measurement operation of the second embodiment, and the processing contents of steps S101 to S115 are the same as the processing contents of steps S701 to S715 of FIG. Therefore, here, the characteristic part of the present embodiment will be described.

従来では、容量Ｃ２は中湿度域測定に適した値６８００ＰＦ程度、容量Ｃ１は高湿度域測定に適した値０．６８μＦ程度、容量Ｃ３は低湿度域測定に適した値３３ＰＦとし、また、抵抗２９，３０，７２の値はＣ１，Ｃ２，Ｃ３との時定数を合せるためにそれぞれ±１％以下の精度で１ＫΩ，１００ＫΩ，１０ＭΩとしていた。この条件である所定の電圧レベル（例えば０．２Ｖ）がコンパレータ１７のマイナス端子に与えられて、所定の基準電源２２の電圧（例えば１Ｖ）が各抵抗に与えられている場合、各容量が充電される時間が１００μＳとなるように設定されている。そして、湿度センサ２３で各容量を充電する前に充電を実施し、上記１００μＳを基準としてそのずれ分を補正するためにＤ／Ａ変換器５５のデジタルデータを変更させていた。 Conventionally, the capacity C2 is about 6800PF suitable for medium humidity measurement, the capacity C1 is about 0.68 μF suitable for high humidity measurement, the capacity C3 is 33PF suitable for low humidity measurement, and resistance. The values of 29, 30, and 72 were set to 1 KΩ, 100 KΩ, and 10 MΩ with an accuracy of ± 1% or less, respectively, in order to match the time constants with C1, C2, and C3. When a predetermined voltage level (for example, 0.2 V) as this condition is applied to the negative terminal of the comparator 17 and a voltage (for example, 1 V) of the predetermined reference power supply 22 is applied to each resistor, each capacitor is charged. The set time is set to 100 μS. Then, charging is performed before charging each capacity by the humidity sensor 23, and the digital data of the D / A converter 55 is changed in order to correct the deviation with the 100 μS as a reference.

しかし本実施例においては、３種類の基準抵抗のうち一つの基準抵抗を削除し（例えば１ＫΩ、もしくは１００ＫΩ）、その対となる補正対象容量は２オーダー上の基準抵抗を以て充電時間１０ｍＳを基準として、Ｄ／Ａ変換器５５のデジタデータを変更するようにしている。 However, in this embodiment, one of the three types of reference resistors is deleted (for example, 1 KΩ or 100 KΩ), and the correction target capacity of the pair is based on a charging time of 10 mS with a reference resistor of two orders. The digital data of the D / A converter 55 is changed.

すなわち、環境状態として湿度の測定範囲を少なくとも３分割し、各範囲に対してそれぞれコンデンサの容量補正を行うための基準抵抗を設け、且つそのうち少なくとも二つの基準抵抗を共用としている。したがって、それに伴うアナログスイッチも減らすことができ、コストダウンが可能となる。 That is, the humidity measurement range is divided into at least three as environmental conditions, and a reference resistor for correcting the capacitance of each capacitor is provided for each range, and at least two reference resistors are shared. Therefore, the number of analog switches associated therewith can be reduced, and the cost can be reduced.

図７は本発明の第３実施例の回路構成図である。本実施例は、湿度センサ２３が高抵抗となる環境状態を測定するための容量（Ｃ３）は該装置に具備された容量（浮遊容量）としたものである。 FIG. 7 is a circuit diagram of the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the capacity (C3) for measuring the environmental state where the humidity sensor 23 has a high resistance is the capacity (floating capacity) provided in the apparatus.

また、図８は図７の湿度センサ２３に印加されるパルス波形図、図９は本実施例の測定動作を示すフローチャートである。 8 is a pulse waveform diagram applied to the humidity sensor 23 of FIG. 7, and FIG. 9 is a flowchart showing the measurement operation of this embodiment.

図９のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１〜Ｓ２０９は図６のステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理に対応し、ステップＳ２１０，Ｓ２１１及びステップＳ２１２，Ｓ２１３は同ステップＳ１１２，Ｓ１１３及びステップＳ１１４，Ｓ１１５に対応しているので、説明は省略する。 In the flowchart of FIG. 9, steps S201 to S209 correspond to the processes of steps S101 to S109 of FIG. 6, and steps S210, S211 and steps S212, S213 correspond to steps S112, S113 and steps S114, S115. The description is omitted.

従来では、アナログスイッチと装置の基板との間に約１０ＰＦの容量が無条件に付いているので、湿度センサ２３の抵抗値が数ＧΩになる環境条件においてアナログスイッチが１０個以上容量に接続されると、容量値が大きくなることによって測定範囲が狭まるといった問題点が存在していたが、本実施例のようにアナログスイッチと装置の基板との間の容量のみを用いて、湿度センサ２３の抵抗値が数ＧΩになる環境条件において充放電を行うことによって、環境状態の測定可能範囲が広がり、コストダウンが計れる。 Conventionally, a capacity of about 10 PF is unconditionally provided between the analog switch and the board of the device, so that 10 or more analog switches are connected to the capacity in an environmental condition where the resistance value of the humidity sensor 23 is several GΩ. Then, there is a problem that the measurement range is narrowed by increasing the capacitance value. However, as in the present embodiment, only the capacitance between the analog switch and the substrate of the apparatus is used, and the humidity sensor 23 By performing charging / discharging under an environmental condition where the resistance value is several GΩ, the measurable range of the environmental state is expanded, and the cost can be reduced.

図１０は本発明の第４実施例の回路構成図である。本実施例は、上述の第３実施例で低湿度域においてより高精度測定を行おうとするものであり、湿度センサ２３が高抵抗となる環境条件を測定するための容量（Ｃ３）は常に湿度センサ２３に接続されているようにしたものである。 FIG. 10 is a circuit diagram of the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, high accuracy measurement is performed in the low humidity region in the third embodiment described above, and the capacity (C3) for measuring the environmental condition in which the humidity sensor 23 has high resistance is always humidity. This is connected to the sensor 23.

図７の実施例において低湿度域を測定するための装置内に具備するアナログスイッチと基板との間に存在する容量（Ｃ３）は、測定条件によって変化する場合がある。そこで、その容量の変動による誤差を減少するために、本実施例では信号線３１に容量（Ｃ３）が接続され、またアナログスイッチを介して湿度センサ２３と直列に接続するのではなく、直接湿度センサ２３に直列に接続するようにしている。なお、容量（Ｃ３）は例えば１００ＰＦ程度としておく。 In the embodiment of FIG. 7, the capacitance (C3) existing between the analog switch and the substrate provided in the apparatus for measuring the low humidity region may vary depending on the measurement conditions. Therefore, in order to reduce the error due to the fluctuation of the capacity, in this embodiment, the capacity (C3) is connected to the signal line 31, and not directly connected to the humidity sensor 23 via the analog switch but directly to the humidity. The sensor 23 is connected in series. The capacity (C3) is set to about 100 PF, for example.

このように、アナログスイッチによって切換えていた容量を湿度センサ２３と直接直列に接続したり、装置内の比較器（コンパレータ１７）の入力端子の近傍に接続することにより、アナログスイッチの容量変動の影響を軽減させ、且つコストダウンを計ることができる。 In this way, the capacitance that has been switched by the analog switch is directly connected to the humidity sensor 23 in series or connected to the vicinity of the input terminal of the comparator (comparator 17) in the apparatus, thereby affecting the influence of the capacitance variation of the analog switch. Can be reduced and the cost can be reduced.

図１１は本発明の第５実施例を示す回路構成図である。本実施例は、コンデンサ１２，６８，６９の充電時間に応じて次回測定までの繰返し測定のインターバル時間を可変させるようにしたものであり、具体的にはダウンカウンタ８０を設けて制御を行っている。 FIG. 11 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the interval time of the repeated measurement until the next measurement is varied according to the charging time of the capacitors 12, 68, 69. Specifically, a down counter 80 is provided to perform control. Yes.

上記ダウンカウンタ８０は、信号線８１を通して制御手段２０の湿度センサ緩和時間設定データ出力ポート、信号線８２を通して緩和時間カウント開始信号出力端子、信号線８３を通して湿度センサ緩和時間終了検出端子にそれぞれ接続されている。 The down counter 80 is connected to the humidity sensor relaxation time setting data output port of the control means 20 through the signal line 81, the relaxation time count start signal output terminal through the signal line 82, and the humidity sensor relaxation time end detection terminal through the signal line 83. ing.

図１２は本第５実施例の測定動作を示すフローチャートである。このフローチャートのステップＳ３０１〜Ｓ３１５の処理は図６のステップＳ１０１〜Ｓ１１１と同じであるので省略するが、カウント手段１９のカウント値がある一定のレベル（例えば１００μＳ）に達せぬ時、またはある範囲内（例えば１００μＳ〜１０ｍＳ）の時には、制御手段２０は信号線４４でその情報を受取り、一旦非湿度測定時の動作に戻り、所定の緩和時間（例えば２Ｓ）をカウントする設定データをダウンカウンタ８０に信号線８１を通して出力し（Ｓ３１２）、信号線８２を通してカウントダウンをスタートさせる。その後、設定緩和時間が終了すると（Ｓ３１３）、信号線８３を通して制御手段２０が湿度センサ緩和時間終了を検知し、その後容量Ｃ１を選択してＤ／Ａデータを補正し（Ｓ３１４）、再度湿度測定を実施する。 FIG. 12 is a flowchart showing the measurement operation of the fifth embodiment. The processing of steps S301 to S315 in this flowchart is the same as steps S101 to S111 of FIG. 6 and will be omitted. However, when the count value of the counting means 19 does not reach a certain level (for example, 100 μS) or within a certain range At the time of (for example, 100 μS to 10 mS), the control unit 20 receives the information through the signal line 44, returns to the operation at the time of non-humidity measurement, and sets the setting data for counting a predetermined relaxation time (for example, 2S) to the down counter 80. The signal is output through the signal line 81 (S312), and the countdown is started through the signal line 82. Thereafter, when the set relaxation time ends (S313), the control means 20 detects the end of the humidity sensor relaxation time through the signal line 83, then selects the capacitance C1, corrects the D / A data (S314), and measures the humidity again. To implement.

その際、カウント手段１９のカウント値がある一定のレベル（例えば１００μＳ）に達せぬ時は、アナログスイッチ２をオンして容量Ｃ１を信号線３１に接続し、ある範囲内（例えば１００μＳ〜１０ｍＳ）の時には、アナログスイッチ１をオンして容量Ｃ２を信号線３１に接続するようにして、上記の湿度測定を繰返す。 At that time, when the count value of the counting means 19 does not reach a certain level (for example, 100 μS), the analog switch 2 is turned on and the capacitor C1 is connected to the signal line 31, and within a certain range (for example, 100 μS to 10 mS). In this case, the analog switch 1 is turned on to connect the capacitor C2 to the signal line 31, and the above humidity measurement is repeated.

また、カウント手段１９のカウント値がある一定のレベル以上（例えば１０ｍＳ）の時には、本実施例の特徴となるところであるが、制御手段２０は信号線４４でその情報を受取り、一旦非湿度測定時の動作に戻り、所定の緩和時間（例えば１０Ｓ）をカウントする設定データをダウンカウンタ８０に信号線８１を通して出力し（Ｓ３１５）、信号線８２を通してカウントダウンをスタートさせる。その後、設定緩和時間が終了すると（Ｓ３１６）、信号線８３を通して制御手段２０が湿度センサ緩和時間終了を検知し、その後容量Ｃ３を選択してＤ／Ａデータを補正し（Ｓ３１７）、再度湿度測定を実施する。 Further, when the count value of the counting means 19 is equal to or higher than a certain level (for example, 10 mS), the control means 20 receives the information through the signal line 44 and once measures non-humidity. Returning to the operation, setting data for counting a predetermined relaxation time (for example, 10S) is output to the down counter 80 through the signal line 81 (S315), and the countdown is started through the signal line 82. Thereafter, when the set relaxation time ends (S316), the control means 20 detects the end of the humidity sensor relaxation time through the signal line 83, then selects the capacitance C3, corrects the D / A data (S317), and measures the humidity again. To implement.

その際、アナログスイッチ７０をオンして容量Ｃ３を信号線３１に接続し、上記の湿度測定を繰返す。この時、上記の要領を変更して再測定する前にコンパレータ１７のマイナス入力端子に基準電位を与えているＤ／Ａ変換器のデータを前述の補正方法で補正しておく（Ｓ３１８，Ｓ３１９）。 At that time, the analog switch 70 is turned on to connect the capacitor C3 to the signal line 31, and the humidity measurement is repeated. At this time, the data of the D / A converter that applies the reference potential to the negative input terminal of the comparator 17 is corrected by the above-described correction method before the above procedure is changed and remeasured (S318, S319). .

ここで、上述の実施例において、各環境測定間の湿度センサ緩和時間をカウント手段１９のデータに合せて１次的に可変とさせることができる。 Here, in the above-described embodiment, the humidity sensor relaxation time between the environmental measurements can be changed primarily according to the data of the counting means 19.

Ｔ＝αＴｘ＋β
（Ｔ：湿度センサ緩和時間設定データ、Ｔｘ：カウント手段１９のデータ、
α，β：定数）
つまり、前回環境測定時のカウント手段１９のデータが小さい時には湿度センサ緩和時間を短く、カウント手段１９のデータが大きい時には湿度センサ緩和時間を長くすることによって、環境測定時間自体の短縮が可能となり、同時に環境測定回数を重ねても湿度センサは劣化することなく、装置自体の長期に渡る性能の維持を可能にすることができる。 T = αTx + β
(T: humidity sensor relaxation time setting data, Tx: data of the counting means 19,
α, β: constants)
That is, when the data of the counting means 19 at the previous environmental measurement is small, the humidity sensor relaxation time is shortened, and when the data of the counting means 19 is large, the humidity sensor relaxation time is lengthened, so that the environmental measurement time itself can be shortened. At the same time, even if the number of environmental measurements is repeated, the humidity sensor does not deteriorate, and the performance of the device itself can be maintained over a long period of time.

従来では、湿度センサ２３が過度に直流電圧を印加すると性能が劣化するということから、１回測定終了ごとに湿度センサ２３の劣化を緩和させる非測定時間を一定時間設定して再度湿度測定を実施していたが、前回測定時間が湿度センサ２３が高抵抗化し例えば１００ｍＳ以上の時間であったとすると、該緩和時間は１０秒以上設定しないと湿度センサ２３は初期の性能に復帰しないという本発明者の実験よって、環境測定回数を重ねるごとに湿度センサ２３が劣化し、環境測定装置自体の長期に渡る性能の維持が不可能であった。しかしながら、本実施例では、１回湿度測定終了後の湿度センサ緩和時間を前回測定時間の長短によって可変設定することによって、環境測定回数を重ねても湿度センサ２３は劣化することなく、環境測定装置自体の長期に渡る性能の維持が可能となる。 Conventionally, if the humidity sensor 23 applies a DC voltage excessively, the performance deteriorates. Therefore, a non-measurement time for alleviating the deterioration of the humidity sensor 23 is set every time measurement is completed, and the humidity measurement is performed again. However, if the humidity sensor 23 has a high resistance because the previous measurement time is a time of, for example, 100 mS or more, the humidity sensor 23 does not return to the initial performance unless the relaxation time is set for 10 seconds or more. As a result of this experiment, the humidity sensor 23 deteriorates each time the number of environmental measurements is repeated, and it is impossible to maintain the performance of the environmental measurement device itself over a long period. However, in the present embodiment, the humidity sensor relaxation time after the end of the one-time humidity measurement is variably set according to the length of the previous measurement time, so that the humidity sensor 23 does not deteriorate even if the number of times of environmental measurement is repeated. It is possible to maintain the performance over a long period of time.

図１３は本発明の第６実施例を示す回路構成図である。本実施例は、湿度センサ２３が低抵抗値となる環境状態（湿度）を測定する時に、コンデンサの充電時間を計測する計測手段であるカウント手段に予めオフセット計測値を与えて補正するようにしたものであり、図１４にその測定動作を示す。また図１５に図１３のコンパレータ１７の＋側入力端子の電圧波形を示す。 FIG. 13 is a circuit diagram showing the sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, when measuring the environmental state (humidity) in which the humidity sensor 23 has a low resistance value, correction is performed by giving an offset measurement value in advance to the counting means, which is a measuring means for measuring the charging time of the capacitor. FIG. 14 shows the measurement operation. FIG. 15 shows the voltage waveform at the + side input terminal of the comparator 17 in FIG.

図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ４０１〜Ｓ４１１の処理は図６のステップＳ１０１〜Ｓ１１１の処理と同様であり、ここでは本実施例の特徴となる補正動作について述べる。 In the flowchart of FIG. 14, the processing of steps S401 to S411 is the same as the processing of steps S101 to S111 of FIG. 6, and here, correction operations that characterize the present embodiment will be described.

高湿度条件（湿度センサ２３が低抵抗化する環境条件）では、アナログスイッチ２がオンとなって容量Ｃ１を湿度センサ２３で充電させる状態となっている。 Under high humidity conditions (environmental conditions in which the humidity sensor 23 has a low resistance), the analog switch 2 is turned on and the capacitor C1 is charged by the humidity sensor 23.

まず、アナログスイッチ２，３をオンさせて容量Ｃ１を放電させ、コンパレータ１７の＋入力端子をＧＮＤ電位にする。そして、アナログスイッチ３をオフ、アナログスイッチ６１，４をオンにし、基準抵抗２９を介して容量Ｃ１を充電し、そこからコンパレータ１７の出力が反転するまでの時間をカウント手段１９で計測する。そして、その充電時間と理論値の時間とを比較し、Ｄ／Ａ変換器５５のデジタルデータを補正する（Ｓ４１２，Ｓ４１８）。 First, the analog switches 2 and 3 are turned on to discharge the capacitor C1, and the + input terminal of the comparator 17 is set to the GND potential. Then, the analog switch 3 is turned off, the analog switches 61 and 4 are turned on, the capacitor C1 is charged via the reference resistor 29, and the time from when the output of the comparator 17 is inverted is measured by the counting means 19. Then, the charging time is compared with the theoretical time, and the digital data of the D / A converter 55 is corrected (S412, S418).

その後、アナログスイッチ４，６１をオフ、信号線３２，６２を“Ｌ”にして、湿度センサ２３を通して容量Ｃ１を充電し、その充電時間を計測する（Ｓ４１３〜Ｓ４１５）。この測定開始直前には、湿度センサ２３とアナログスイッチ２のオン抵抗の抵抗分割によってコンパレータ１７の＋入力端子の電位が図１５に示すように若干上昇する。 Thereafter, the analog switches 4 and 61 are turned off, the signal lines 32 and 62 are set to “L”, the capacitor C1 is charged through the humidity sensor 23, and the charging time is measured (S413 to S415). Immediately before the start of the measurement, the potential at the + input terminal of the comparator 17 slightly rises as shown in FIG. 15 due to the resistance division of the ON resistance of the humidity sensor 23 and the analog switch 2.

そこで、このコンパレータ１７の＋入力端子のオフセット電位を解消するために、上記手段により充電時間を計測した後、その値に応じたカウント手段１９のオフセット計測値を制御手段２０で求め、ダウンカウンタ８０に設定する（Ｓ４１６）。そして、カウント手段１９，ダウンカウンタ８０を同時にスタートさせ（Ｓ４１７）、ダウンカウンタ８０から制御手段２０にカウント終了信号が出力されると、制御手段２０はカウント手段１９にカウント停止信号を与え、これによりカウント手段１９にオフセット計測値を与えることが可能となる。 Therefore, in order to eliminate the offset potential of the + input terminal of the comparator 17, the charging time is measured by the above means, and then the offset measurement value of the counting means 19 corresponding to the value is obtained by the control means 20, and the down counter 80 (S416). Then, the count means 19 and the down counter 80 are started simultaneously (S417). When the count end signal is output from the down counter 80 to the control means 20, the control means 20 gives a count stop signal to the count means 19, thereby An offset measurement value can be given to the counting means 19.

よって、再度湿度測定時の補正が可能となる。次に、前述の制御手段２０で求められるオフセット計測値の計算方法について述べる。 Therefore, correction at the time of humidity measurement can be performed again. Next, a method for calculating the offset measurement value obtained by the control means 20 will be described.

基準電源２１をＶｉｎ、容量Ｃ１の両端電圧をＶｃ、コンパレータ１７の＋入力端子に入力される電圧をＶｏｕｔ、湿度センサ２３の抵抗値をＲ、アナログスイッチ２のオン抵抗をＲｚ、実測充電時間をｔ’、理論充電時間をｔ、容量Ｃ１の容量値をＣとすると、
Ｖｃ＝Ｖｉｎ＊（１−ｅ^{-t’/((R+Rz)C)})
Ｖｏｕｔ＝（Ｖｉｎ−Ｖｃ）＊Ｒｚ／（Ｒ＋Ｒｚ）＋Ｖｃ
Ｖｏｕｔ＝｛Ｖｉｎ−Ｖｉｎ（１−ｅ^-t/(R+Rz)C)）｝＊Ｒｚ／（Ｒ＋Ｒｚ）＋Ｖｃ
よって実測充電時間は、Ｖｏｕｔ＝Ｖｒｅｆ（コンパレータ１７の−入力端子電圧）とすると、次式のように求められる。 The reference power supply 21 is Vin, the voltage across the capacitor C1 is Vc, the voltage input to the + input terminal of the comparator 17 is Vout, the resistance value of the humidity sensor 23 is R, the on-resistance of the analog switch 2 is Rz, and the measured charging time is If t ′, the theoretical charging time is t, and the capacity value of the capacity C1 is C,
Vc = Vin * (1-e- ^{t '/ ((R + Rz) C)} )
Vout = (Vin−Vc) * Rz / (R + Rz) + Vc
Vout = {Vin−Vin (1−e ^{−t / (R + Rz) C)} )} * Rz / (R + Rz) + Vc
Therefore, the measured charging time is obtained as follows when Vout = Vref (−input terminal voltage of the comparator 17).

ｔ’＝Ｃ（Ｒ＋Ｒｚ）
＊１ｎ｛（Ｒｚ／（Ｒ＋Ｒｚ））＊（Ｖｉｎ／（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ））｝
……（１）
ここで、理論充電時間ｔは
ｔ＝ＣＲ１ｎ（Ｖｉｎ／（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ） ……（２）
Ｖｉｎ／（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ）＝Ｙとすると
ｔ−ｔ’＝Ｃ（Ｒｉｎ（（Ｒ＋Ｒｚ）／Ｒ）−ＹＲｚ１ｎ（Ｒ／（Ｒ＋Ｒｚ）））
……（３）
上記（１）式は、高湿度条件で湿度センサ２３が４ＫΩ〜１０ＫΩの範囲では直線近似が可能であることを示している。 t ′ = C (R + Rz)
* 1n {(Rz / (R + Rz)) * (Vin / (Vin−Vref))}
...... (1)
Here, the theoretical charging time t is t = CR1n (Vin / (Vin−Vref) (2)
When Vin / (Vin−Vref) = Y, t−t ′ = C (Rin ((R + Rz) / R) −YRz1n (R / (R + Rz)))
...... (3)
The above equation (1) indicates that linear approximation is possible when the humidity sensor 23 is in the range of 4 KΩ to 10 KΩ under high humidity conditions.

よって、ｔ’＝ｆ（Ｒ） −−−−−＞Ｒ＝ｇ（ｔ’）
（ｆ，ｇはある１次関数）
また、（３）式は、湿度センサ２３が４ＫΩ〜１０ＫΩの範囲では直線近似が可能であることを示しているので、
ｔ−ｔ’（オフセット計測値）＝ｆ（ｇ（ｔ’））
となり、オフセット計測値をｔ’の１次関数として表現できる。 Therefore, t ′ = f (R) -----> R = g (t ′)
(F and g are some linear functions)
In addition, since the equation (3) indicates that the humidity sensor 23 can perform linear approximation in the range of 4 KΩ to 10 KΩ,
t−t ′ (offset measurement value) = f (g (t ′))
Thus, the offset measurement value can be expressed as a linear function of t ′.

また、図１６は本発明の第７実施例による測定動作を示すフローチャートである。なお、この場合の回路構成は図５と同じであるので省略する。また、図１６のフローチャートにおけるステップＳ５０１〜Ｓ５１６の処理は、図１４のステップＳ４０１〜Ｓ４１６の処理と同じであり、ステップＳ５１７の処理はステップＳ４１８の処理と同じである。 FIG. 16 is a flowchart showing the measurement operation according to the seventh embodiment of the present invention. The circuit configuration in this case is the same as that in FIG. Also, the processing of steps S501 to S516 in the flowchart of FIG. 16 is the same as the processing of steps S401 to S416 of FIG. 14, and the processing of step S517 is the same as the processing of step S418.

本実施例の特徴としては、前述のカウント手段１９に予めオフセット計測値を与える代りに、Ｄ／Ａ変換器５５のデジタルデータに予めオフセット電圧を与えて、測定開始直前に発生する湿度センサ２３とアナログスイッチ２のオン抵抗の抵抗分割によってコンパレータ１７の＋入力端子の電位が若干上昇する現象を解消しようとするものである。 As a feature of this embodiment, instead of previously giving an offset measurement value to the counting means 19 in advance, an offset voltage is given in advance to the digital data of the D / A converter 55, and the humidity sensor 23 generated immediately before the start of measurement An attempt is made to eliminate the phenomenon that the potential of the + input terminal of the comparator 17 slightly rises due to the resistance division of the on-resistance of the analog switch 2.

前述の（１），（２）式より、
Ｖｒｅｆ＝Ｖｉｎ（１−ｅ^-t/CR） ……（４）
Ｖｒｅｒ’＝Ｖｉｎ（１−ｅ^-t/C(R+Rz)＋Ｒｚ／（Ｒ＋Ｒｚ）ｅ^-t/C(R+Rz)）（５）
また、（４），（５）式よりＤ／Ａ変換器５５のデジタルデータに与えるオフセット電圧（Ｖｒｅｆ’−Ｖｒｅｆ）は
Ｖｒｅｆ’−Ｖｒｅｆ≒Ｒｚ／（Ｒ＋Ｒｚ）＊Ｖｉｎ＊ｅ^-t/C(R+Rz) ……（６）
上記（６）式は湿度センサ２３が４ＫΩ〜１０ＫΩの範囲では直線近似が可能であることを示している。 From the above equations (1) and (2),
Vref = Vin (1-e- ^{t / CR} ) (4)
Vrer '= Vin (1-e- ^{t / C (R + Rz)} + Rz / (R + Rz) e- ^{t / C (R + Rz)} ) (5)
Further, from the equations (4) and (5), the offset voltage (Vref′−Vref) applied to the digital data of the D / A converter 55 is Vref′−Vref≈Rz / (R + Rz) * Vin * e ^{−t / C ( R + Rz)} ...... (6)
The above equation (6) indicates that the humidity sensor 23 can perform linear approximation in the range of 4 KΩ to 10 KΩ.

さらに、上述の第６実施例より、Ｒ＝ｇ（ｔ’）
Ｖｒｅｆ’−Ｖｒｅｆ（オフセット電圧）＝ｑ（ｇ（ｔ’））（ｑはある１次関数）
となり、Ｄ／Ａ変換器５５のオフセット電圧ｔ’の１次関数として表現できる。 Furthermore, from the above-described sixth embodiment, R = g (t ′)
Vref′−Vref (offset voltage) = q (g (t ′)) (q is a certain linear function)
Thus, it can be expressed as a linear function of the offset voltage t ′ of the D / A converter 55.

また、図１７は本発明の第８実施例による測定動作を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、各ステップＳ６０１〜Ｓ６０８の処理は図６のステップＳ１０１〜Ｓ１０８の処理と同じであり、また、ステップＳ６１１〜Ｓ６１３はステップＳ１０９〜Ｓ１１１、ステップＳ６１４，Ｓ６１５はステップＳ１１２，Ｓ１１３、ステップＳ６１６，Ｓ６１７はステップＳ１１４，Ｓ１１５とそれぞれ対応している。 FIG. 17 is a flowchart showing the measuring operation according to the eighth embodiment of the present invention. In this flowchart, the processes in steps S601 to S608 are the same as those in steps S101 to S108 in FIG. , S617 correspond to steps S114, S115, respectively.

本実施例の特徴としては、前述のカウント手段１９に予めオフセット計測値を与える方法や、Ｄ／Ａ変換器５５のデジタルデータに予めオフセット電圧を与えるといった補正方法の代りに、実測充電時間にＣＰＵ等の制御手段２０において補正充電時間を演算して加え、測定開始直前に発生する湿度センサ２３とアナログスイッチ２のオン抵抗の抵抗分割によってコンパレータ１７の＋入力端子の電位が若干上昇する現象を解消しようとするものである（Ｓ６０９，Ｓ６１０）。 As a feature of the present embodiment, instead of a method of giving an offset measurement value to the counting means 19 in advance or a correction method of giving an offset voltage to digital data of the D / A converter 55 in advance, the CPU is measured during the actual charging time. The control charging unit 20 calculates the corrected charging time and eliminates the phenomenon that the potential at the + input terminal of the comparator 17 slightly increases due to the resistance division of the ON resistance of the humidity sensor 23 and the analog switch 2 that occurs immediately before the start of measurement. This is what is to be attempted (S609, S610).

上記補正充電時間は、前述の（３）式より、
Ｖｉｎ／（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ）＝Ｙとすると
ｔ−ｔ’＝Ｃ（Ｒ１ｎ（（Ｒ＋Ｒｚ）／Ｒ）−ＹＲｚ１ｎ（Ｒ／（Ｒ＋Ｒｚ）））
である。 The corrected charging time is calculated from the above equation (3).
When Vin / (Vin−Vref) = Y, t−t ′ = C (R1n ((R + Rz) / R) −YRz1n (R / (R + Rz)))
It is.

従来では、前述のように湿度センサ２３が低抵抗化する環境条件（高湿度域）においては、コンパレータ１７のプラス信号入力端子の電位が測定開始後すぐに充電容量に接続されるアナログスイッチのオン抵抗と湿度センサ２３との抵抗分割により若干上がるので、カウント手段１９で計測した容量の充電時間が理論値より短いものとなってしまい、結果として検知出力が実際の相対湿度よりも高い相対湿度に対応したものとなり、装置自身の精度の面で問題点が存在していた。 Conventionally, in the environmental condition (high humidity region) where the humidity sensor 23 has a low resistance as described above, the analog switch in which the potential of the plus signal input terminal of the comparator 17 is connected to the charging capacity immediately after the measurement is started is turned on. Since the resistance division between the resistance and the humidity sensor 23 slightly increases, the charging time of the capacity measured by the counting means 19 is shorter than the theoretical value, and as a result, the detected output becomes a relative humidity higher than the actual relative humidity. There was a problem in terms of accuracy of the device itself.

しかし、上述の実施例では、湿度センサ２３が低抵抗化する条件（高湿度域）においては、初回に計測した時間に補正を施すため次回測定する前にダウンカウンタ等の別のカウント手段に該初回計測時間に応じた値を設定し、二つのカウント手段を同時にスタートさせることによって、ダウンカウンタに設定したオフセット計測時間を与えている。また、装置のコストダウンを計る目的として、カウント手段にオフセット計測時間を与える代りにコンパレータのマイナス信号入力端子に与えられる基準電圧に初回計測時間に応じたオフセット電圧を与えている。さらに、環境測定時間の短縮を計る目的として、初回計測時間に対して中央演算処理装置等の制御手段で所定の演算によって求められる補正時間を与えることによって、コンパレータのプラス信号入力端子電位のオフセットを解消することが可能となる。 However, in the above-described embodiment, under the condition that the humidity sensor 23 has a low resistance (high humidity range), the time measured for the first time is corrected so that another counting means such as a down counter is used before the next measurement. By setting a value corresponding to the initial measurement time and starting the two counting means simultaneously, the offset measurement time set for the down counter is given. For the purpose of reducing the cost of the apparatus, an offset voltage corresponding to the initial measurement time is given to the reference voltage given to the negative signal input terminal of the comparator instead of giving the offset measurement time to the counting means. Furthermore, for the purpose of shortening the environmental measurement time, the offset of the positive signal input terminal potential of the comparator is reduced by giving a correction time obtained by a predetermined calculation by a control means such as a central processing unit to the initial measurement time. It can be solved.

本発明の第１実施例の回路構成図1 is a circuit configuration diagram of a first embodiment of the present invention. 図１の回路の各部の波形を示す図The figure which shows the waveform of each part of the circuit of FIG. 図１の回路の各部の波形を示す図The figure which shows the waveform of each part of the circuit of FIG. 図１のＣＰＵ１２０の制御フローチャートControl flow chart of CPU 120 in FIG. 本発明の第２実施例の回路構成図Circuit configuration diagram of second embodiment of the present invention 第２実施例の測定動作を示すフローチャートFlowchart showing measurement operation of the second embodiment 本発明の第３実施例の回路構成図Circuit configuration diagram of third embodiment of the present invention 図７の湿度センサに印加されるパルス波形図Pulse waveform diagram applied to the humidity sensor of FIG. 第３実施例の測定動作を示すフローチャートFlowchart showing measurement operation of the third embodiment 本発明の第４実施例の回路構成図Circuit configuration diagram of the fourth embodiment of the present invention 本発明の第５実施例の回路構成図Circuit configuration diagram of fifth embodiment of the present invention 第５実施例の測定動作を示すフローチャートFlowchart showing measurement operation of the fifth embodiment 本発明の第６実施例の回路構成図Circuit configuration diagram of sixth embodiment of the present invention 第６実施例の測定動作を示すフローチャートFlowchart showing the measurement operation of the sixth embodiment 図１３のコンパレータの＋側入力端子の電圧波形図Voltage waveform diagram of + side input terminal of comparator in FIG. 第７実施例の測定動作を示すフローチャートFlowchart showing the measurement operation of the seventh embodiment 第８実施例の測定動作を示すフローチャートFlowchart showing measurement operation of the eighth embodiment 従来例の回路構成図Circuit diagram of conventional example 他の従来例の回路構成図Circuit diagram of another conventional example 図１９の回路の動作を示すフローチャート19 is a flowchart showing the operation of the circuit of FIG. 他の従来例の回路構成図Circuit diagram of another conventional example

Explanation of symbols

１２，６８，３９コンデンサ
１７コンパレータ
１８演算手段
１９カウント手段
２０制御手段
２１，２２基準電源
２３湿度センサ（検知素子）
２９，３０，７２基準抵抗
８０ダウンカウンタ
１０３サーミスタ（検知素子）
１０４湿度センサ（検知素子）
１１０，１１１発振回路
１１２切換スイッチ（切換手段）
１１３検知手段
１１４，１１５コンデンサ
１１６，１１７抵抗 12, 68, 39 Capacitor 17 Comparator 18 Calculation means 19 Count means 20 Control means 21, 22 Reference power supply 23 Humidity sensor (detection element)
29, 30, 72 Reference resistance 80 Down counter 103 Thermistor (detection element)
104 Humidity sensor (sensing element)
110, 111 Oscillator circuit 112 Changeover switch (switching means)
113 Detection means 114, 115 Capacitor 116, 117 Resistance

Claims

A sensing element whose resistance value changes depending on the environment;
A capacitor connected in series with the sensing element;
Measure the charging time until the threshold voltage set by the reference power supply is reached from the measurement start point through the sensing element, and the environmental state detection signal according to the resistance value of the sensing element from the measurement result Detecting means for obtaining
The measurement range of the environmental state is divided into at least three, each having a capacitor connected in series with the sensing element for each range, and providing a reference resistor for matching the time constant with the capacitor,
In addition, the capacitor used when measuring the environmental state in which the sensing element has a high resistance is connected directly to the sensing element without a switch, thereby reducing the influence of the capacitance variation of the switch. A characteristic environmental measuring device.

A sensing element whose resistance value changes depending on the environment;
A capacitor connected in series with the sensing element;
Measure the charging time until the threshold voltage set by the reference power supply is reached from the measurement start point through the sensing element, and the environmental state detection signal according to the resistance value of the sensing element from the measurement result Detecting means for obtaining
The measurement range of the environmental state is divided into at least three, each having a capacitor connected in series with the sensing element for each range, and providing a reference resistor for matching the time constant with the capacitor,
In addition, when measuring an environmental state in which the sensing element has a low resistance, the measurement unit for measuring the charging time is corrected by giving an offset measurement value in advance, thereby enabling correction during environmental measurement. Environmental measuring device.