JPH0251143B2 - - Google Patents

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JPH0251143B2
JPH0251143B2 JP58153178A JP15317883A JPH0251143B2 JP H0251143 B2 JPH0251143 B2 JP H0251143B2 JP 58153178 A JP58153178 A JP 58153178A JP 15317883 A JP15317883 A JP 15317883A JP H0251143 B2 JPH0251143 B2 JP H0251143B2
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JP
Japan
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voltage
circuit
changes
adjustment
humidity
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JP58153178A
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JPS6046452A (ja
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Toyoaki Ueki
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Marcon Electronics Co Ltd
Original Assignee
Marcon Electronics Co Ltd
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Publication date
Application filed by Marcon Electronics Co Ltd filed Critical Marcon Electronics Co Ltd
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Publication of JPS6046452A publication Critical patent/JPS6046452A/ja
Publication of JPH0251143B2 publication Critical patent/JPH0251143B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G01N27/122Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は湿度検出回路に係り、特にセラミツク
湿度センサを用いる検出回路に適用し得る湿度検
出回路に関する。
従来の湿度検出回路としては、例えば、公開実
用新案公報昭55−38234号に示される回路のよう
に、オペアンプ(前記公報ではインピーダンス変
換回路と呼んでいる)とダイオードを組み合わせ
た整流回路を用いて構成していた(なおオペアン
プの出力端は反転入力端とダイオードのアノード
に接続されている)。
また、例えば、公開特許公報昭56−36046号に
示される回路のように、整流回路としてはダイオ
ードとコンデンサその余の部品を組み合わせた整
流回路を用いて構成していた。
さらに、例えば公開実用新案公報昭58−14147
号に示されるようにオペアンプ(該公報ではバツ
フア回路と呼んでいる)とダイオードを組み合わ
せた整流回路を用いて構成していた。
従来の湿度検出回路においては、次のような欠
点があつた。
一般に、ダイオードに順方向電流が流れると
きのダイオードのアノード、カソード間の電圧
(順方向電圧または単に順電圧と呼ばれている)
は温度によつて変化する。そのために、ダイオ
ードのカソードと接続された平滑コンデンサの
電圧は、温度の変化によつても変化することに
なる。これは、湿度センサ回路は湿度の変化だ
けによつてその出力電圧が変化するのが望まし
いのに対し、湿度が同一でも温度が異なればそ
の出力電圧も変化してしまうという、好ましく
ない結果をもたらす。このために、正確な湿度
の検出ができなくなつてしまう欠点があつた。
また、従来の回路において、ダイオードのア
ノード側の電圧の振幅の大小に応じて平滑コン
デンサの電圧の大小も変化するのが望ましいの
であるが、従来の回路の整流回路では、ダイオ
ードのアノード側の電圧の振幅がダイオードの
順方向電圧と比べて無視できない程小さくなる
と、ダイオードのアノード側の電圧の振幅が変
化しても平滑コンデンサの電圧はそれに追従し
て変化しなくなつてしまう欠点があつた。
基本的に、上記、の欠点を有していたた
めに、低電圧電源で動作させるのがむずかし
い。また、湿度センサの特性によつては誤差が
大きくなり、湿度センサの互換性に乏しい等の
欠点があつた。
一般に実用化されているセラミツク湿度センサ
(以下センサと称す)はイオン導電性のものであ
るため、これに直流電圧を印加すると分極が生ず
る。従つてこれを計測回路に挿入して湿度検出を
行なう場合には、センサに直流電圧を印加できな
いから発振電圧の如き交流電圧を印加する必要が
ある。このため上記センサを用いる従来の湿度検
出回路は、センサに発振電圧を印加する発振回路
と、センサの抵抗変化を交流電圧の変化に変換す
る抵抗−電圧変換回路と、この抵抗−電圧変換回
路から出力される交流電圧の変化を直流電圧の変
化に変換する整流回路と、この整流回路から出力
される直流電圧の変化を入力して所望の湿度−出
力電圧特性を得るためのリニアライジング回路
(調整回路)とにより構成されている。
しかしながら上記従来の湿度検出回路において
は、上記のリニアライジング回路として例えば第
1図に示されたように電源(+V)と接地
(GND)間に3端子可変抵抗を挿入し、電源(+
V)と接地(GND)との中間電位を演算増巾器
OP(以下オペアンプと称す)の非反転入力端子に
送りこむことによつて直流電圧出力の零点を調整
する回路が用いられるのが普通である。このよう
な従来のリニアライジング回路においては、例え
ば電源電圧の変動や可変抵抗の調整精度等によ
り、オペアンプOPの非反転入力端子電位の安定
性がそこなわれるので、高精度の湿度−出力電圧
特性が得られないという欠点があつた。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、電源電圧の変動やセン
サのバラツキおよび可変抵抗の調整精度等により
湿度−出力電圧特性が左右されることなく、常に
高精度の湿度検出を行い得る湿度検出回路を提供
するにある。
本発明による湿度検出回路は湿度変化に応じて
抵抗値が変化する湿度センサと、この湿度センサ
の抵抗値の変化を交流電圧の変化に変換する抵抗
−電圧変換回路と、この抵抗−電圧変換回路から
出力される交流電圧の変化を直流電圧の変化に変
換する整流回路と、この整流回路から出力される
直流電圧の変化を入力して湿度検出信号を出力す
る基準点調整および傾斜調整のための調整回路と
を具備し、前記調整回路は演算増巾器とその非反
転入力端子に接続された可変抵抗とを有し、前記
可変抵抗の少くとも一端が定電圧素子に接続され
てなることを特徴とし、前記可変抵抗に接続され
た定電圧素子例えばツエナーダイオードにより、
前記演算増巾器の非反転入力端子の電位の安定化
を図り、前記従来の欠点を解消し、常に高精度の
湿度−出力電圧特性が得られるようにしたもので
ある。
本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に
説明する。
第2図は本発明の一実施例を構成を示すブロツ
ク線図、第3図は第2図に示す各部の詳細構成を
示す図、第4図は本発明の他の実施例における調
整回路の構成を示す回路図、第5図は本発明の一
実施例における相対湿度−出力電圧特性を示す特
性図である。
第2図および第3図において、1は発振回路、
2は抵抗−電圧変換回路、3は整流回路、4は基
準点調整、傾斜調整のための調整回路、5はセラ
ミツク湿度センサである。発振回路1は例えば
ZnCr−LiZnV2O5系のセラミツク湿度センサ5の
素子に直流を印加すると分極が起るので、この分
極を避けるために用いられる発振回路であり、例
えばウイーンブリツジ発振回路の1種で構成され
てセラミツク湿度センサ5に直流電圧以外の交流
発振電圧を印加するようになされている。発振回
路1から出力された発振電圧はコンデンサ6を介
してセンサ5の抵抗の変化を交流電圧の変化に変
える抵抗−電圧変換回路2入力される。この抵抗
−電圧変換回路2にはセンサ5が挿入されてお
り、このセンサ5により相対湿度の変化を抵抗の
変化に変えるようになされている。抵抗−電圧変
換回路2から出力される相対湿度の変化に応じた
交流電圧の変化は整流回路3に入力され、交流電
圧の変化を直流電圧の変化に変えるようになされ
ている。この整流回路3は第3図に示す如く高入
力インピーダンス形の絶対値回路31と平滑回路
32とにより構成されている。整流回路3から出
力される直流電圧の変化は基準点調整、傾斜調整
のための後記の調整回路4に入力され、零位調整
とフルスケール調整が行なわれて、湿度検出信号
をその出力端から出力するようになされている。
なお第3図においてA1〜A5はそれぞれ演算増
巾器、R1〜R12,R14はそれぞれ固定抵抗、R13
よびR15はそれぞれ可変抵抗、C1〜C4はそれぞれ
コンデンサ、D1〜D4はそれぞれダイオード、+V
および−Vはそれぞれ電源電圧である。
また調整回路4は第3図に示す如く演算増巾器
7とその非反転入力端子に接続された可変抵抗8
とを有し、この可変抵抗8の一端には定電圧素子
例えばツエナーダイオード9の陽極が接続され、
この陽極は固定抵抗R14を介して−Vに接続さ
れ、またツエナーダイオード9の陰極は接地
GND端子に接続されている。さらにこの調整回
路4と整流回路3との間には、例えばユニテイゲ
インバツフアの機能を有する演算増巾器A4が設
けられ、整流回路3の出力電圧が調整回路4の入
力インピーダンスに左右されることなく動作し得
るようになされている。さらにまた前記発振回路
1と抵抗−電圧変換回路2との間に挿入されたコ
ンデンサ6は、センサ5に印加される直流成分を
カツトして、センサ5の分極の発生を防止するた
めに設けられたものであるから、このコンデンサ
6としては容量が比較的に大きく、漏洩電流の少
ないコンデンサ例えばフイルムコンデンサ等を使
用することが望ましい。
上記本発明の一実施例の作用について説明す
る。
第3図において相対湿度が変化すると、センサ
5の抵抗が変化して抵抗−電圧変換回路2から出
力される交流出力電圧が変化する。これにより整
流回路3から出力される出力電圧は相対湿度の変
化に対応したものとなり、この直流出力電圧が調
整回路4に入力し、その零位調整やフルスケール
調整を行ない出力端から湿度検出信号が出力され
る。
上記の湿度検出回路において、若し第3図に示
された調整回路4の代りに第1図図示の従来の調
整回路を用いる場合には、第1図図示のオペアン
プOPの入出力特性は近似式のE0(S)=−R02/R01 (E1(S)−E2(S))で表わされ、この中でE2(S)
が+Vで定数であるから、第1図図示の調整回路
の入力−出力電圧特性の傾斜は略−R02/R01となり、 この傾斜は可変抵抗R02の抵抗を変化することに
より任意に変えることができる。また第1図図示
の調整回路の出力電圧のレベルシフトは上記の近
似式から明らかなように可変抵抗R03を調整し+
Vの値を疑似的に変化させることにより行うこと
ができる。しかしながら第1図図示の従来の調整
回路においては電源電圧+Vおよび−Vの変動や
センサのバラツキおよび可変抵抗R03の調整精度
等によりオペアンプOPの非反転入力端子電位が
変動するので高精度の湿度−出力電圧特性が得ら
れない。
一方前記従来の調整回路の代りに第3図図示の
本発明の一実施例における調整回路4を用いる場
合には、演算増巾器7の非反転入力端子に接続さ
れている可変抵抗8の一端(+Vと反対側の端
子)がツエナーダイオード9の陽極と接続され、
ツエナーダイオード9の陰極が接地GNDされ、
同時にツエナーダイオード9の陽極が固定抵抗
R14を介して電源−Vに接続されているので、例
えばツエナーダイオード9のツエナー電圧をVZ
とすると、演算増巾器7の非反転入力端子の電位
は前記第1図に示す従来例と比較して広い範囲で
変化させることができるので、出力電圧のレベル
シフトの範囲をも広くすることができる。さらに
電源電圧−Vが変動してもツエナー電圧VZは略
一定であるから、演算増巾器7の非反転入力端子
電位は前記従来例と比較して著しく安定すること
となる。これにより上記本発明の一実施例によれ
ば電源電圧の変動やセンサのバラツキおよび可変
抵抗の調整精度等に左右されることなく、常に高
精度の湿度検出を行い得ることとなる。
第5図は本発明の一実施例における相対湿度−
出力電圧特性を示す特性図で、これから本発明に
よれば点線で示す理想特性直線に近い特性が得ら
れるものであり、これによりセンサのバラツキに
よる特性変化も簡単に調整できることがわかる。
第4図には本発明の他の実施例における調整回
路の回路図が示されている。第4図においては説
明の便宜上第3図における調整回路4と同一部分
には同一符号を符して説明する。第4図において
第3図の調整回路4と異なるところは、演算増巾
器7の非反転入力端子に接続されている可変抵抗
8の一端に接続されるツエナーダイオード9の接
続箇所が、第3図の場合には可変抵抗8の一V側
端子と接地との間に介挿されているのに対し、第
4図の場合には可変抵抗8の+V側端子と+Vと
の間に介挿されていることである。その他の構成
は第3図に示すものと同一である。従つて第4図
に図示された調整回路を第3図の調整回路4の代
りに用いる場合には、前記第3図について説明し
たものと実質的に同一作用、効果が得られるの
で、その説明を省略する。
なお上記本発明の各実施例においては演算増巾
器の非反転入力端子に接続された可変抵抗の少く
とも一端にツエナーダイオードを接続するものに
ついて説明したが、本発明はこれに限定すること
なく、ツエナーダイオードと実質的に同一機能を
有する他の定電圧素子を使用してもよいことは言
うまでもない。
以上の如く本発明によればセンサとして例えば
セラミツク湿度センサを用いる湿度検出回路にお
いて、演算増巾器の非反転入力端子に接続された
可変抵抗の少くとも一端にツエナーダイオードの
如き定電圧素子を接続してなる調整回路を設ける
ことにより、電源電圧の変動、センサのバラツキ
および可変抵抗の調整精度等により左右されるこ
となく、常に高精度の湿度検出を行い得る等の優
れた効果が奏せられるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の調整回路の構成を示す回路
図、第2図は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ツク線図、第3図は第2図に示す各部の詳細構成
を示す図、第4図は本発明の他の実施例における
調整回路の構成を示す回路図、第5図は本発明の
一実施例における相対湿度−出力電圧特性を示す
特性図である。 1……発振回路、2……抵抗−電圧変換回路、
3……整流回路、4……調整回路、5……セラミ
ツク湿度センサ、6……コンデンサ、7……演算
増巾器、8……可変抵抗、9……ツエナーダイオ
ード、A1〜A4……演算増巾器、R1〜R12,R14
…固定抵抗、R15……可変抵抗、C1,C2,C4……
コンデンサ、D1〜D4……ダイオード。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 湿度変化に応じて抵抗値が変化する湿度セン
    サと、この湿度センサの抵抗値の変化を交流電圧
    の変化に変換する抵抗−電圧変換回路と、この抵
    抗−電圧変換回路から出力される交流電圧の変化
    を直流電圧の変化に変換する整流回路と、この整
    流回路から出力される直流電圧の変化を入力して
    湿度検出信号を出力する基準点調整および傾斜調
    整のための調整回路とを具備し、前記調整回路は
    演算増巾器とその非反転入力端子に接続された可
    変抵抗とを有し、前記可変抵抗の少くとも一端が
    定電圧素子に接続されてなることを特徴とする湿
    度検出回路。
JP15317883A 1983-08-24 1983-08-24 湿度検出回路 Granted JPS6046452A (ja)

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JP15317883A JPS6046452A (ja) 1983-08-24 1983-08-24 湿度検出回路

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JPS6046452A JPS6046452A (ja) 1985-03-13
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