JPH0328751A - ローパワー湿度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−Ｌの利用分野］ 本発明は、ロ−パヮ−湿度センサに関し、史に詳しくい
えば、各種の電子機器等において湿度を検出する際に利
用されるものであり、特に、湿度センサの低消費電力化
、小型化を実現し、かつイ氏湿度側での出力のリニアリ
ティを改善したロ−パワ−湿度センサに関ずる。

〔従来の技術〕

従来、例えば複写機、プリンタ等の紙を取り扱う装置、
あるいはその他の湿度検出が必要な装置などにおいては
、各種の４度センサが用いられていた。

前記湿度センサにおける湿度センサ素子として、水分子
の吸着によりインピーダンスの変化するこどを利用した
湿度センサ素子が知られている。

このようなインピーダンス変化型湿度センサ素子には、
セラミンク湿度センサ素子や、高分子系センサ素子があ
る。

また、インピーダンス変化素子を更に分けると、抵抗変
化（Ｒ変化）を利用したもの、静電容量変化（Ｃ変化）
を利用したもの、インピーダンス変化（Ｚ変化）を利用
したもの、の３つに分けられる。

そして、静電容量変化型湿度センサ素子（高分子系セン
サ素子）は、湿度の増大にともなって静電容量がほぼ同
じ比率で減少する。

また、抵抗変化型湿度センサ素子は、低湿度側では高抵
抗であり、湿度の増加にともなってその抵抗値が指数関
数的に減少すると共に、温度変化にともなって非直線的
な変化をする。

更に、インピーダンス変化型湿度センサ素子は、低湿度
側では高インピーダンスで、湿度の変化によりあまり変
化しないが、高湿度側においてインピーダンスが急激に
滅少ずる（非直線的な変化）と共に、瓜度変化にともな
って非直線的な変化をする特性を有する。

上記のインピーダンス変化型４度センサ素子を用いた湿
度センサとしては、次のようなものが知られていた。

第８図は、従来の電圧検出方式によるκ度センサを示し
た図、第９図は、従来の位相比較方式による湿度センサ
を示した図である。

図において、ＯＳＣは発振器、Ｒ　ｏは抵抗、ｌ４Ｓは
インピーダンス変化型の湿度センサ素子、Ｄはダイオ−
　Ｆ＼Ｃｏはコンデンサ、ＯＵＴは出力端子、ｌ）　Ｄ
は位相比較器を示す。

第８図に示した電圧検出方式では、発振器ＯＳＣの交流
出力電圧が抵抗Ｒ　ｏと湿度センサ素子Ｉ４Ｓの１ｌ“
（列回路に印加する。

これにより、湿度センサ素子Ｈ　Ｓに電流が流れる。こ
の時、湿度の変化に応して湿度センサ素子Ｈ　Ｓのイン
ピーダンスが変化する。

したがって、湿度センサ素子ＨＳに流れる電流は、湿度
の変化番こともなって変化することになり、コンデンサ
Ｃｏの端子電圧を出力端子Ｏ　ｔＪ　Ｔに取り出せば、
湿度の検出ができる。

−Ｌｆ．−、第９図に示した位相比較方式の湿度センサ
においては、湿度センサ素子１｛Ｓが等価的に抵抗Ｒｓ
とコンデンサＣｓとの並列回路になっており、これらＲ
ｓ及びＣｓが湿度の変化にともなって変化することによ
る電流位相の変化を検出して湿度の検出を行うものであ
る。

ずなわち、湿度センサ素子１−Ｉ　Ｓの湿度変化にとも
なうインピーダンスの変化を、位相信号に変換し、位相
比較器ＰＤにおいて位相比較を行って湿度信号を得るも
のである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のものにおいては、次のような欠点があった。

（１）　　インピーダンス変化型の湿度センサにおいて
は、インピーダンスの変化がリニアでないため、リニア
ライズ回路が複雑かつ高価となる。

（２）　　インピーダンス変化型湿度センサにおいては
、温度特性がリニアでないため、温度補正が複雑かつ高
価となる。

（３）セラ≧ツク湿度センサ素子では、インビダンスが
高いため、低湿度側で不安定になりやすい。

（４）電圧検出方式の湿度センサ（第６図参照）では、
インピーダンス変化を電圧変化に変換する際、振幅一定
の交流電圧を得るために回路が複雑かつ高価となる。

（５）　　セラミック湿度センサ素子等は、直汰電圧を
印加すると、素子劣化があるため、交流駆動をしなけれ
ばならず、そのために回路が複雑かつ高価となる。

（６）回路が複雑になると、電力消費も増大し、発熱の
影響がある。

このため、温度補正が困難であり、高価で大型の湿度セ
ンサとなる。

本発明は、このような従来の欠点を解消し、インピーダ
ンス変化型の湿度センサを低消費電力化し、小型で安価
なものにすると共に、温度変化に対しても安定で、特に
、低湿度側における出力のリニアリティを改善すること
により、広範囲の湿度変化に対してリニアな特性を有す
る湿度センサが得られるようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は次のようにしたも
のである。

（１）湿度の変化を周波数の変化に変換して、湿度信号
を取り出す湿度センサとするために、発振器と、湿度セ
ンサ素子回路とから威る湿度一周波数変換回路を設ける
。

そして、Ｃ−ＭＯＳゲ−Ｉ・ＩＣによって構成した同相
ゲートと逆相ゲートとの直列回路の両端に、ゲート保護
用の抵抗と、時定数回路を構成する抵抗との直列回路を
接続し、 前記同相ゲ−１・と逆相ゲートの接続点と、曲記２つの
抵抗の接続点との間にコンデンサを接続して上記発振器
を構成する。

また、上記湿度センサ素子回路を、インピーダンス変化
型（抵抗変化型を含む）の湿度センサ素子（セラミック
素子、あるいは高分子系素子）と、ローバスフィルタと
、直波分阻止用のコンデンサとの直列回路で構成し、 前記湿度センサ素子回路を、時定数回路を構成する上記
抵抗と並列に接続する。

このような構成により、湿度変化を周波数の変化として
出力信号を取り出し、湿度の検出を行うことにより、ロ
ーパワー（低消費電力化）の湿度センサを得る。

（２）　　このようなローバワ−湿度センサにおいて、
湿度一周波数変換回路の出力側に、周波数−電圧変換回
路を設け、電圧信号として湿度信号を取り出す。

前記周波数一電圧変換回路としては、コンデンサと抵抗
から或る微分回路を用いる。

そして、微分回路のコンデンサとして、例えばセラ５　
’７クコンデンサのように、温度Ｌ昇により、容量が小
さくなる特性のものを用いる。

すなわち、温度変化にともなうインピーダンスの変化が
、湿度センサ素子と、微分回路のコンデンサとで逆の変
化をするように選定する。

このようにすると、湿度センサ素子の瓜度変化にともな
う周波数の変化を、微分回路のコンデンサにより補償で
きる。

（３）　　上記（２）のローパワー湿度センサにおいて
、周波数−電圧変換回路の出力側に、出力電圧をリニア
ライズするための非『１：線素子から或るリニアライズ
回路を接続する。

（／ｌ）　　．１二記（３１のローパワ−湿度センサに
おいて、リニアライズ回路に、動作点を任意に設定する
ためのバイアス電源を接続し、広範囲にわたるリニアラ
イズを容易にできるように構成する。

〔作用〕

上記のように構戒したので、次のような作用がある。

上記（１）のように構成すると、４度の変化により湿度
センサ素子のインピーダンスが変化するが、このインピ
ーダンスの変化は、発振回路の時定数の変化となり、発
振出力が変化する。

この場合、湿度が高くなると、湿度センサ素子のインピ
ーダンス（等価抵抗分）が小さくなり、発振周波数が高
くなる。

この周波数の変化を、例えば電１ｆの変化に変換すれば
、湿度の検出ができることになる。

また、発振回路には、Ｃ　−ＭＯＳゲ　｝ＩＣで構成し
たゲートを使用しているため、消費２Ｈ力が極めて少な
くなり、ローパワーの湿度センサが４５られる。

−１１記（２）のように構成すると、周波数信号を電ｈ
：信号に変換して湿度検出ができるだけでなく、同の１
０１路において、滉度センサ素子の温度補償ができるも
のである。

−１二記（３）及び（４）のように構成すると、出力電
圧がリニアライズされ、低湿度側から高湿度側にわたる
広範囲の湿度変化に対して、リニアな出力電圧特性とな
る。

したがって、温度補償が十分にされ、しかもリニアな特
性で、１コ　バワ−、かつ小型の湿度センサが得られる
。

そして、本発明では、湿度センサ素子回路の湿度センサ
素子と直列Ｃこ、「１−パスフィルタを接続したので、
この回路の伝達量を、動作周波数に対して減少させ、湿
度センサ素−ｒの抵抗成分のみが有効に作用する。

これにより、特に低湿度側における出力のリニ−ノ′リ
フーイが改セ今できる。

〔実施例〕

以ト、本発１９１の実施例を第Ｉ１メ１乃卆第５図を参
１２ 照しながら説明する。

第１図は湿度センサのｌＷ度一周波数変換］Ｉ！１路を
示した図である。

図において、ｌは湿度一周波数変換回路、６は発振器、
７は湿度センサ素子回路、Ｌ　Ｐ　Ｆ↓；ｔｏパスフィ
ルタ、ｌ？　Ｉ−　Ｒ　３は抵抗、ＣＩ．Ｃ２、Ｃ５は
コンデンサ、Ｈ　Ｓはインピーダンス変化型（抵抗変化
型を含む）湿度センサ素子（セラミソク湿度センサ素子
）８及び９は、Ｃ　−ＭＯＳゲ１〜ＩＣで作られたゲ−
　１・を示ず。

湿度変化を周波数の変化に変換するには、図示の発振器
６に湿度センサ素子回路７を接続し、全体として、湿度
変化に応じて発振周波数Ｔｏを変化さセ′る発振器とし
て動作さセる。

そのために、発振器６として図示のものを用いる。ずな
わら、同相ゲート８と逆相ゲ　ト０との直列ＩＪＩ路の
両端に、低抗１？直と１？２との直列回路を接続し、前
記ゲ−　ト８及び９の接続点と一前記抵抗Ｒ１及びＲ２
の接続点間にコンデンサＣ１を接続して発振器６を４１
１或ずる。

この発振器６において、抵抗Ｒ１は、同相ゲト８に高電
圧が印加するのを防止するために設けたゲート保護用の
抵抗である。

抵抗Ｒ２とコンデンサＣＩとは、発振周波数１０を決定
するＣＲ時定数用のものである。

ゲート８及び９は上記のように、Ｃ　−Ｍ　Ｏ　Ｓゲ１
−　Ｉ　Ｃで構成されており、図示しない電源に接続さ
れている。このような構成の発振器６は次のような原理
で発振をする。

先ず、電源投入時は、コンデンサＣＬの電荷はないから
、ａ点は［ト−レヘルのＩＯ］であり、ｂ点はハイレヘ
ルの『Ｉ」である。

このため、Ｃ点はｂ点と同し「１」であるから、（−＋
ｄ→ａの方向で電流が流れコンデンサＣ１が所定の時定
数（ＣｘＲｚで決定される）で充電を開始する。したが
って、ｄ点の電位は上昇し、所定の電圧に達すると、Ｃ
点がハイレベルの「１」となる。

Ｃ点がｒ　１　．＋になると、ａ点も「１」となりｂ点
が「０』となる。この変化により二１ンデンザＣ１は、
上記の場合とは逆方向に充電され、ｄ点の電位が下がる
。

ｄ点が所定値まで下がると、ｅ点が「０１となり、ｄ点
が［０」、ｂ点が１−１１となり、以後、同様な動作を
繰り返し発振が継続する。

このような発振の周波数は、時定数Ｃ　Ｉ　Ｒ　２によ
って決まり、ほぼ矩形波の発振出力が取り出せる。

上記発振器６を構成ずる抵抗Ｒ２と並列Ｃこ接続された
湿度センサ素子回路７は、湿度センサ素子１−Ｉ　Ｓと
、該湿度センサ素：／−１１３に直列接続され、抵抗Ｒ
３とコンデンサＣ５から成るローバスフィルタＬ　Ｐ　
Ｆと、直流分阻止用のコンデンサＣ２で構成ずる。

上記抵抗Ｒ３とコンデンサＣ５で構成されたロバスフィ
ルタＬ　Ｐ　Ｆは、湿度センサ素子］｛Ｓを含む経路の
伝達量を、動作周波数に対して減少させ、湿度センサ素
子Ｈ　Ｓの抵抗成分のみが有効になるようにするもので
ある。そして、湿度センサ素子ＩＩｓをセラミンク湿度
センサ素子で構成した場合、直流駆動すると素子劣化が
あるため、コンデンサＣ２により直流分が湿度センサ素
子ＨＳに印加しないようにしている。

また、上記Ｉｔ度センサ素子１１Ｓは、等価的に担抗Ｒ
ｓとコンデンサＣｓとの並列回路となっている。

そして、抵抗Ｒｓは、低湿度側で極めて高く、Ｃｓは極
めて小さいが、高湿度になると、Ｒｓは指数関数的に減
少し、Ｃｓは逆に急激な増加をする。

このような湿度センサ素子Ｈ　Ｓにおける等価的なＲ　
ｓ及びＣｓの変化の高湿度側のリニアリティを補償ずる
ために、湿度センサ素子１−Ｉ　Ｓと直列に抵抗Ｒ３を
接続する。

今、湿度センサ素子Ｈ　Ｓの等価抵抗Ｒ　ｓと、抵抗Ｒ
２及びＲ３を含めた全合威抵抗をＲｏとすると、発振器
６の発振周波数Ｔｏは、時定数τ一Ｃ１ なる。

１５ ｌ６ 湿度の変化によってＲｏが変化することになるから結局
、湿度の変化に応した周波数の発振出力が取り出せるご
とになり、湿度−周波数変換ができるものである。

なお、上記の例では、湿度センサ素子Ｈ　Ｓと直列接続
した抵抗Ｒ３は、ローパスフィルタ（　Ｌ　ｌ）Ｆ）を
構成する抵抗であるが、この抵抗Ｒ３は、湿度センサ素
子の高湿度側の補償用抵抗を兼用している。

第２図は、上記実施例における湿度センサ素子ＨＳの説
明図である。

（イ）に示した湿度センサＨ　Ｓの等価回路は、（ロ）
に示すように、抵抗Ｒ　ｓとコンデンサＣｓとの並列回
路で構成されており、前記抵抗ＲｓとコンデンサＣｓは
湿度の変化に対して複雑な変化をする。

（ハ）は、上記コンデンサＣｓの実測例を示した図であ
る。コンデンサＣｓは、低湿度側においてはその等価容
量が小さく、あまり変化しないが、高湿度側では等価容
量が指数関数的に大きくなる特性を右ずる。

（二）は、抵抗Ｒｓの実測例であり、低湿度側ではＲ　
ｓが大きいが、湿度の増加と共に、その抵抗値は指数関
数的に減少する特性を有する。

（ホ）は上記抵抗ＲｓとコンデンサＣｓとを合成した等
価インピーダンスＺｓの実測例であり、低湿度側では高
インピーダンスであるが、湿度変化に対してインピーダ
ンスＺｓはあまり変化しない。

しかし、高湿度側になると、インピーダンスＺＳは所定
の割合で減少する特性を有する。

ところで、１二記のような特性を有する湿度センサ素子
を、そのまま湿度一周波数変換回路１の湿度センサ素子
回路７に用いると、リニアな湿度信号が得られない。

等価容早であるコンデンサＣＳは高温時に急激に大きく
なり、出力のリニアリティを劣化させる原因となる。こ
れを補償ずるために、湿度センサ素子ｔｌ　Ｓと直列に
抵抗を接続する必要がある。第１図の例ではローバスフ
ィルタの抵抗Ｒ３が前記のような高湿度側での補償用抵
抗を兼ねている。

このように、湿度センサ素子Ｈ　Ｓと直列に抵抗を接続
すれば高湿時のリニアリティは改着できるが、コンデン
サＣｓが存在することにより、低湿度側でのリニアリテ
ィも劣化ずる。

抵抗Ｒｓは、（二）に示したように、低湿度側でも大き
な変化をするが、インピーダンスＺｓはコンデンサＣｓ
の影響で低湿度側であまり変化しない。このため、湿度
が低くなるに従って出力のりニアリティが悪くなるから
これを補償ずる必要がある。

コンデンサＣｓの影響を小さくするには、第１図に示し
た発振器の発振周波数を下げることが考えられる。しか
し、発振周波数を下げると、湿度周波数変換回路１の出
力側に設けるローバスフィルタの時定数を大きくしなけ
ればならず、湿度センサが大型化する。

また、前記ローバスフィルタを構成する抵抗を大きくす
ると、後段に接続する回路の入カインピダンスを上げな
ければならない。

更に、中、高湿度側でのりニアリティ確保のため、最適
な周波数（〜ｌ　Ｋ　Ｈ　ｚ　）が存在し、低瀉度側で
のりニアリティとのハランス−１−、やたらに周波数を
ｒげることは出来ない。

そこで、第１図に示したように、湿度センサ素子Ｈ　Ｓ
と直列に、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ５とから成るローパ
スフィルタ（ＬＰＦ）を接続し、湿度センサ素子ＨＳを
含む経路の伝達量を、動作周波数に対して減少させ、湿
度センサ素子ＨＳの抵抗成分のみが有効になるようにす
る。

このようにすれば、湿度センサの出力におけるリニアリ
ティは、低湿、中湿、高湿の全ての領域で十分良好なも
のとなる。

第３図は、湿度センサの湿度一周波数−電圧変換回路を
示した図であり、第ｌ図と同符号は同−のものを示す。

図において、Ｃ３はコンデンサ、Ｒ４は抵抗、２は周波
数一電圧変換回路を示す。周波数一電圧変換目路２は、
：１ンデンサＣ３と抵抗ｌ？　４から成ｌ９ ２０ る微分回路で構成され、コンデンサＣ３としては、セラ
くツクコンデンサ、あるいはセラミックコンデンサと同
等の温度特性、すなわち、温度の上昇にともなって容量
が小さくなる’ｌ＃性のコンデンサを用いる。

湿度一周波数変換回路１については上記のとおりであり
、ほぼ矩形波で、湿度変化に応した周波数ｆｏの発振出
力を出す。

この矩形波出力は、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ４から戒る
微分回路で微分され、出力電圧ＶＱを得る。

ところで、セラミック湿度センサ素子のようなインピー
ダンス変化型（抵抗変化型を含む）湿度センサ素子ＨＳ
は、温度が上昇すると、インビダンスが小さくなる。

この変化により、発振周波数ｆｏが大きくなるから、仮
りにコンデンサＣ３と抵抗Ｒ４が温度変化で変わらない
とすれば、微分回路の出力電圧ＶＯは増大することにな
る。

しかし、Ｊ二記のように、コンデンサＣ３は温度が高く
なると、その容量が小さくなるものを使用する。

このため、発振周波数ｒｏが大きくなった場合、コンデ
ンサＣ３の容量が小さくなり、微分される幅が狭くなる
。

したがって、出力電圧ｖｏは増大することなく、４度セ
ンサ素子Ｈ　Ｓの温度変化による変化分を補正する。

すなわち、微分回路のコンデンサＣ８を、温度上昇によ
り容量の小さくなるセラごツクコンデンサ等を用いるこ
とにより、インビ＝ダンス変化型の湿度センサ素子に対
する温度補償ができることになる。

第４図は、リニアライズ回路を付加した湿度センサの１
例を示した図であり、第１図〜第３図と同符号は同一の
ものを示す。

図において、ｌは湿度一周波数変換回路、２は周波数−
電圧変換回路、３は波形整形回路、４はローバスフィル
タ、５はリニアライズ回路を示す。

また、Ｒ６は抵抗、Ｄはダイオ−ト゜を示ず。リニアラ
イズ回路５は、図示のように、抵抗Ｒ６とダイオ＝ドＤ
との直列回路を出力側に設けたものである。

このリニアライズ回路５は、湿度一周波数変換回路の発
振周波数Ｔｏが、上記合戒抵抗Ｒ　ｏに対１ 化）ことにより、湿度センサの出力電圧が非直線的な変
化をするのを補正して、リニアリティを改善ずるための
ものである。

すなわち、湿度−周波数変換回路１の出力周波数ｆｏは
、湿度の変化にともなって非直線的に変化（温度の増加
により指数関数的に減少）するが、この非直線的な変化
と、ダイオードの電圧に対する電流の変化が前記非直線
的な変化と逆の関係で変化することに着目して補正を行
うものである。

上記ｆｏは、温度が低湿度側から高湿度側に移ると非直
線的に大きくなりその結果、出力端子ＯＵＴの出力電圧
はｆｏの変化に応して大きくなる。

この時、ダイオー　ドＤに印加する電圧が小さければ電
流はあまり流れないが、電圧が増加すると、急激に主流
が増大し、この変化がｆｏの非直線な変化と逆の関係で
非直線的な変化をする。

このため、ダイオードＤの端子間電圧の変化が上記ｆｏ
の変化を補正し、出力端子ＯＵＴの電圧は、リニアライ
ズされ、低湿度側から高湿度側にわたる全湿度変化領域
でリニアリティの良い特性が得られる。なお、リニアラ
イズ回路は、ダイオドでなくとも、他の非直線素子を用
いてもよい。

第５図は、第４図に示したリニアライズ回路に、バイア
ス電源を付加した湿度センサの１例を示した図であり、
第１図乃至第４図と同符号は同一のものを示す。

図において、ｌは湿度−周波数変換回路、２は周波数一
電圧変換回路、３は波形整形回路、４はローバスフィル
タ、５はリニアライズ回路、ＯＵＴは出力端子を示す。

また、Ｈ　Ｓは湿度センサ素子、Ｒ１〜Ｒ７は抵抗、Ｃ
ｌ−Ｃ５はコンデンサ、Ｄはダイオード、Ｔ一よバイア
ス電源端子、８〜ｉｏはＣ　−ＭＯ　Ｓ２３ ２４ ゲー　ト回路を示す。

この例では、リニアライズ回路５Ｇこおいて、ダイオー
　ドＤと抵抗Ｒ６との接続点に抵抗ＲＴを接続し、端子
Ｔ．にハイアス電源を接続ずる。

端子Ｔ．に印加する電圧を変化させると、ダイオードＤ
に印加する電圧が変化し、流れる電流が変化する。

これを利用して、リニアライズずべき動作点を可変とす
るものであり、容易にリニアライズができるものである
。

したがって、湿度センサ素子■Ｉｓを変えた場合に、リ
ニアライズの動作点を任意に、Ｈ．っ容易に設定できる
。

第６図は、上記実施例における実測例を示した図であり
、横軸は相対湿度（ＲＨ％〕、縦軸はセンサ出力〔Ｖ〕
を示す。

図示のように、低湿度側、特に相対湿度が５０％以下に
なると、ローパスフィルタを接続しない時は、急激にセ
ンサ出力のリニアリティが悪くなる。

しかし、本発咽のように、湿度センサ素子と直列に、１
：ト−バスフィルタを接続ずると、センサ出力のリニア
リティが改善されることが明らかである。

第７図は、本発明における湿度センサ素子回路の変形例
を示した図である。

本発明の湿度センサ素子回路は、上記の実施例の他に、
例えば第７図（イ）に示したように、湿度センサ素子Ｈ
Ｓの両側に、該湿度センサ素子ＨＳと直列に接続された
２つのローパスフィルタＬＰＦ１及びＩ−　Ｐ　Ｆ　２
を設けてもよい。

この例では、ＬＰＦ　１は抵抗Ｒ８とコンデンサＣ６と
から或り、ＬＰＦ２は抵抗Ｒ３とコンデンサＣ５とから
威る。

この場合、抵抗Ｒ３とＲ８は、湿度センサ素子ＨＳの高
湿時における出力のリニアリティ改善用抵抗と兼用でき
る。

また、第７図（口）は、湿度センサ素子ＨＳの高湿度側
における出力のリニ了りティ改善用抵抗Ｒ３とは別に、
低湿度側にお吋る出ノノのリニアリティを改善するため
のローパスフィルタ（　＋−　ＰＦ）を設けたものであ
る。

このローバスフィルタ（　Ｌ　Ｐ　Ｆ　）は、抵抗Ｒｏ
と：１ンデンサＣ５で構成される。ごの鳩合、Ｊｌｌ：
　ｂ”〔Ｒ３とＲＯとが直列接続されているので、この
合或抵抗を考慮して高温時の補償をする必要がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば次のようｆ．，：
効果がある。

（１）　　湿度−周波数変換回路に、Ｃ−Ｍ　Ｏ　Ｓゲ
−１−Ｉｃを用い、本発明のような構成にしたので、消
費電力が極めて少なくなり、また、回路構成も簡単で安
価な湿度セン→Ｊ一となる。

（２）周波数−電圧変換回路により、特別な回路を設け
なくても、湿度センサ素子の温度補償が簡単にできる。

（３）籠単な回路により、特に低湿度側における１１・
１カ電匝のリニアリティを補正でき、広範囲の湿度変化
にわたって１分にリニアな湿度信号が取り出せる。

（／１）　　回路に流れる電流が極めて少なく、例えば
１００μＡ以下にできるため、回路の発熱が極めて少な
くできる。

また、回路構成が簡単で小型化できるため、湿度セン４
ノ゛素子と、信シ冫処Ｐ］１回路とを−・体化できる。

（５）上記（４）の理由により、温度特性の補正が有効
に働き、良好な特性の湿度信号が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は、本発明の実施例を示した図であり
、 第１図は湿度センサの湿度一周波数変換回路を示した図
、 第２図は湿度センサ素子の説明図、 第３図は湿度センサの湿度−周波数一電圧変換回路を示
した図、 第４図はリニアライズ回路を付加した湿度センサの回路
図、 第５図はバイアス可変のリニアライズ回路を付加した湿
度センサの回路図、 ２７ ２８ 第６図は」一記実施例の実名！リ例を示した図、第７図
は湿度センサ素子回路の変形例を示した図、第８図は従
来の電圧検出方式による湿度センサを示した図、 箪９図は征未の付和比恢方式に，Ｌる１ｊｌｌ！度セン
サを示した図である。 ■−湿度−周波数変換回路 ２一周波数一電圧変換回路 ３一波形整形回路 ４　−ローパスフィルタ ５　−リニアライズ回路 ６−発振器 ７−湿度センサ素子回路 ８−正相ゲート ９−逆相ゲート ＨＳ−湿度センサ素子 Ｌ　Ｐ　Ｆ−ローパスフィルタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）発振器（６）と、 前記発振器（６）に接続された湿度センサ素子回路（７
   ）とから成り、 湿度の変化を周波数の変化に変換する湿度−周波数変換
   回路（１）を設け、 前記湿度−周波数変換回路（１）の出力信号を用いて湿
   度の検出を行う湿度センサにおいて、同相ゲート（８）
   と逆相ゲート（９）との直列回路の両端に、 ゲート保護用の抵抗（Ｒ＿１）と、時定数回路を構成す
   る抵抗（Ｒ＿２）との直列回路を接続し、前記ゲート（
   ８）及び（９）の接続点と、前記抵抗（Ｒ＿１）及び（
   Ｒ＿２）との接続点との間にコンデンサ（Ｃ＿１）を接
   続して上記発振器（６）を構成し、 前記湿度センサ素子回路（７）を、 インピーダンス変化型（抵抗変化型を含む）の湿度セン
   サ素子（ＨＳ）と、 ローパスフィルタ（ＬＰＦ）と、直流分阻止用のコンデ
   ンサ（Ｃ＿２）との直列回路で構成し、前記湿度センサ
   素子回路（７）を、前記時定数回路を構成する抵抗（Ｒ
   ＿２）と並列に接続したことを特徴とするローパワー湿
   度センサ。
2. （２）請求項（１）に記載のローパワー湿度センサにお
   いて、 湿度−周波数変換回路（１）の出力側に、 コンデンサ（Ｃ＿３）と抵抗（Ｒ＿４）から成る微分回
   路で構成した周波数−電圧変換回路（２）を設け、これ
   により周波数信号を電圧信号に変換すると共に、前記微
   分回路のコンデンサ（Ｃ＿３）として、 温度上昇により容量の小さくなるコンデンサを用い、 湿度センサ素子（ＨＳ）の温度変化にともなう周波数の
   変化を、前記コンデンサ（Ｃ＿３）で補償することを特
   徴とするローパワー湿度センサ。
3. （３）請求項（２）に記載のローパワー湿度センサにお
   いて、 周波数−電圧変換回路（２）の出力側に、 出力電圧をリニアライズするための非直線素子から成る
   リニアライズ回路（５）を接続したことを特徴とするロ
   ーパワー湿度センサ。
4. （４）請求項（３）に記載のローパワー湿度センサにお
   いて、 リニアライズ回路（５）に、動作点を任意に設定するた
   めのバイアス電源を接続したことを特徴とするローパワ
   ー湿度センサ。