JPH0378650A - 湿度検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、感温素子の特性を感温素子の温度検出値に基
づいて補償するようにした湿度検出装置の改良に関する
。

〔従来の技術〕

この種の湿度検出装置としては、従来、第８図に示すよ
うに、センサプローブ１内に感湿素子２及び感温素子３
を配設し、これら感湿素子２及び感温素子３の検出値を
伝送路４を介して湿度検出装置本体５に供給し、この湿
度検出装置本体５に内蔵されたマイクロコンピュータ６
によって演算処理することにより湿度をディジタル表示
する構成を有するものが知られている。

ところで、感湿素子２としては、一般に一対の電極間に
高分子感湿膜を介在させ、この高分子感湿膜が湿度によ
って抵抗値が変化することを利用して湿度を検出するよ
うにしているが、湿度と抵抗値との関係を表す出力特性
にはバラツキがあると共に、温度依存性を有するので、
マイクロコンピュータ６で感湿素子２の出力信号を出力
特性補償及び温度補償を行うことにより、正確な湿度を
検出するようにしている。

このため、マイクロコンピュータ６には、これに接続す
る感湿素子２の出力特性及び温度係数等の特性データを
入力する必要があり、上記従来の装置では、接続する感
湿素子２の特性データを予め測定し、その特性データを
表示した紙片７をセンサプローブ１の外周面に貼着して
おき、使用者が特性データを湿度検出装置本体５の表面
に配設された設定キー８を操作してマイクロコンピュー
タ６に入力するようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の湿度検出装置にあっては、湿
度検出装置本体にマイクロコンピュータを内蔵させ、こ
のマイクロコンピュータに特性データを設定キーを使用
して入力しているので、特性データの誤入力による湿度
の誤検出を生じるおそれがあると共に、湿度検出装置本
体に設定キーを設ける必要があり、湿度検出装置本体を
小型化するためには一定の限度がある。

しかも、湿度検出装置本体にセンサプローブを接続した
ときに一々特性データを入力する必要があるため、その
操作が面倒であると共に、湿度測定範囲の変更、センサ
プローブの故障等によって接続するセンサプローブを交
換することがしばしばあり、この度に特性データを再入
力する必要があるという未解決の課題があった。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目し
てなされたものであり、センサプローブの装着する毎に
特性データの入力を行うことなく湿度の検出を行うこと
ができる湿度検出装置を提供することを目的としている
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、請求項（１）に係る湿度検
出装置は、湿度に応じた電気的信号を出力する感湿素子
と、温度を測定する感温素子と、前記感湿素子の湿度検
出値に基づいてその出力特性及び感温素子の温度検出値
を元に検出湿度を算出する湿度算出手段とを備えた湿度
検出装置において、前記感湿素子及び感温素子と、当該
感湿素子の出力特性及び温度係数を予め記憶した記憶手
段とを少なくともセンサプローブ内に配設したことを特
徴としている。

また、請求項（２）に係る湿度検出装置は、前記感湿素
子が、絶縁基板上に設けた一対の電極と、当該電極間に
介在された湿度に対して抵抗値変化又は容量変化を生じ
る高分子感湿膜とで構成されていることを特徴としてい
る。

さらに、請求項（３）に係る湿度検出装置は、湿度算出
手段が、少なくとも感湿素子の特性データを記憶したＲ
ＯＭと、マイクロプロセッサとで構成され、これらがセ
ンサプローブに内装されていることを特徴としている。

さらにまた、請求項（４）に係る湿度検出装置は、前記
感湿素子及び感温素子が、当該感湿素子及び感温素子の
出力特性に応じて予め抵抗値又はコンデンサ容量が調整
されたＲＣ発振回路を介して前記湿度算出手段に接続さ
れ、当ｇｔｊ　ＲＣ発振回路が、前記感湿素子及び感温
素子と共にセンサプローブ内に配設されたことを特徴と
している。

〔作用〕

請求項（１）に係る湿度検出装置においては、センサブ
ローブ内に感湿素子及び感温素子に加えて少なくとも感
湿素子の出力特性及び温度係数を予め記憶した記憶手段
が内装されているので、設定キーによって出力特性及び
温度特性を入力する必要はなく、センサプローブを交換
するたびに改めて感温素子の特性データを人力し直す必
要がない。

また、請求項（２）に係る湿度検出装置においては、絶
縁基板上に一対の電極を配設し、これら電極間に高分子
感湿膜を介在させることにより、湿度を抵抗変化又は容
量変化として正確に検出することができる。

さらに、請求項（３）に係る湿度検出装置においては、
湿度算出手段を感温素子の出力特性と温度特性とを記憶
したＲＯＭと、マイクロプロセッサとで構成することに
より、感湿素子の特性データを入力する必要がないと共
に、ＲＯＭに記憶された各特性が電源電圧の変動によっ
て消失することがなく、常に安定した湿度検出を行うこ
とができると共に、湿度検出装置本体を簡易小型化する
ことができる。

さらにまた、請求項（４）に係る湿度検出装置において
は、センサプローブ内に、感湿素子及び感温素子の特性
に応じて抵抗値又はコンデンサ容量を予め調整したＲＣ
発振回路が配設されているので、センサプローブを交換
するたびに改めて感湿素子の特性データを入力し直す必
要がない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す外観図であり、センサ
プローブ１０とこれが接続される湿度検出装置本体１）
とで構成されている。

センサプローブ１０は、先端を開放した円筒上のケース
体１０ａと、その先端部に装着される保護キャップ１０
ｂとで構成され、ケース体１０ａの先端には感温素子１
２及び感温素子１３が突出して配設され、これら感湿素
子１２及び感温素子１３がケース体１０ａの内部に配設
された湿度算出手段としての１チツプマイクロコンピユ
ータ１４に接続されている。また、保護キャンプ１０ｂ
は、円筒部の外周面に所定間隔を保って複数の長円形の
通気孔１０ｃが穿設されている。

また、感湿素子１２は、第２図に示すように、絶縁基板
１２ａ上に一対の櫛歯状電極１２ｂ及び１２ｃを所定間
隔を保って配設し、これら電極１２ｂ及び１２ｃの上面
に接触して高分子重合体で構成される高分子感湿膜１２
ｄが配設され、画電極１２ｂ及び１２ｃ間が高分子重合
体で構成される感湿膜Ｌ２ｄを介して導通ずるように構
成され、湿度に応じて感湿膜１２ｄの抵抗値が変化する
。

さらに、感温素子１３は、温度変化に比例して抵抗値が
変化するサーミスタで構成されている。

また、湿度検出装置本体１）は、ケース体１）ａの前面
に液晶表示装置１５が配設されていると共に、側面に３
位置の切替スイッチ１６が配設され、さらに上面にセン
サプローブ１０の接続コード１７に形成された接続コネ
クタ１８が装着される接続コネクタ１９が設けら、ケー
ス体１）ａの内部に電池２０が配設されている。

そして、感温素子１２及び感温素子１３、マイクロコン
ピュータ１４及び湿度検出装置本体１）が、第３図に示
すように、電気的に接続されている。

すなわち、感湿素子１２のリード線１２ｅ及び１２ｆが
湿度検出装置本体１）に内装された電池２０からの電源
が供給される安定化電源２２からの直流電力が供給され
る例えばＲＣ発振回路２３にその発振用抵抗として接続
されていると共に、感温素子１３のリード線１３ａ及び
１３ｂが同様に安定化電源２２からの直流電力が供給さ
れるＲＣ発振回路２４にその発振用抵抗として接続され
ている。

そして、両ＲＣ発振回路２３及び２４から出力される抵
抗値に応じた周波数の発振出力がこれらを電圧に変換す
る周波数−電圧変換回路２５及び２６及びこれらの出力
電圧をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２７及び
２８を介して前記安定化電源２２からの直流電力が供給
されるマイクロコンピュータ１４に入力される。

このマイクロコンピュータ１４は、入力インタフェース
回路１４ａ及び出力インタフェース回路１４ｂと、マイ
クロプロセッサ１４ｃと、ＲＯＭ及びＲＡＭを有するメ
モリ１４ｄとで構成され、入力インタフェース回路１４
ａにＡ／Ｄ変換器２７及び２８から出力される湿度検出
値Ｓ０及び温度検出値Ｔｅｌ　、湿度検出装置本体１）
の切替スイッチ１６からのスイッチ信号ＳＷが入力され
ると共に、マイクロプロセッサ１４Ｃに供給される電源
電圧がＡ／Ｄ変換器３０を介して入力され、出力インタ
フェース回路１４ｂから出力される表示データが湿度検
出装置本体１）の液晶表示装置１５に供給される。

マイクロプロセッサ１４Ｃは、各Ａ／Ｄ変換器２７及び
２８からの感湿素子１２及び感温素子１３の検出値を読
込み、これを元にＲＯＭに予め記憶された感湿素子１２
の湿度に対応する出力特性及び温度特性データを参照し
て正確な湿度を算出し、これを出力インタフェース回路
１４ｂを介して液晶表示装置１５に出力する。

メモリ１４ｄは、ＲＯＭに、マイクロプロセッサ１４Ｃ
の演算処理に必要なプログラムと、感湿素子１２の予め
測定した第４図の温度をパラメータとする湿度に対する
抵抗値の特性線図に対応する特性データ記憶テーブルと
、感温素子の抵抗値を温度に変換する温度管理用記憶テ
ーブルが記憶されており、またＲＡＭにマイクロプロセ
ッサ１４Ｃの演算過程で必要なデータを逐次記憶する。

次に、上記実施例の動作をマイクロプロセッサ１４Ｃの
処理手順を示す第５図を伴って説明する。

先ず、湿度検出装置本体１）の切替スイッチ１６をオフ
位置とした状態で、センサプローブ１０の接続コード１
°７を湿度検出装置本体１）に接続する。この状態で、
湿度検出装置本体１）の切替スイッチ１６をオフ位置か
ら温度表示位置又は湿度表示位置に切り替えることによ
り、安定化電源２２からの直流電力がマイクロコンピュ
ータ１４、ＲＣ発振回路２３及び２４、周波数−電圧変
換回路２５及び２６並びにＡ／Ｄ変換器２７及び２８に
投入され、マイクロプロセッサ１４ｃで第５図の処理が
実行開始される。

すなわち、ステップ■でＡ／Ｄ変換器２８から入力され
る感温素子１３の温度検出値ＴＤを読込み、これを元に
ＲＯＭに記憶された温度管理用記憶テーブルを参照して
検出温度を算出し、これをＲＡＭの所定記憶領域に更新
記憶する。

次いで、ステップ■に移行して、切替スイッチ１７から
のスイッチ信号ＳＷがオン状態であるか否かを判定し、
スイッチ信号ＳＷがオフ状態であるときには、温度表示
を行うものと判断してステップ■に移行し、ＲＡＭの所
定記憶領域に記憶されている検出温度をそのまま出力イ
ンタフェース回路１４ｂを介して液晶表示装置１５に出
力してからステップ■に戻り、スイッチ信号ＳＷがオン
状態であるときにはステップ■に移行する。

このステップ■では、Ａ／Ｄ変換器２７から入力される
感湿素子１２の湿度検出値を読込むと共に、ＲＡＭから
前記ステップ■で記憶した検出温度を読出し、次いでス
テップ■に移行して湿度検出値及び検出温度を元にＲＯ
Ｍに記憶されている第４図に対応する特性データ記憶テ
ーブルを参照して検出湿度を算出してこれをＲＡＭの所
定記憶領域に更新記憶し、次いでステップ■に移行して
算出した検出湿度を出力インタフェース回路１４ｂを介
して液晶表示装置１５に出力して表示してから前記ステ
ップ■に戻る。

また、マイクロプロセッサ１４Ｃは、所定時間例えば５
０ｍ５ｅｃ毎に第６図に示す警報用タイマ割込処理を実
行する。

この警報用タイマ割込処理は、先ずステップ■でＡ／Ｄ
変換器３０を介して電源電圧Ｖを読込み、これが予め設
定した下限電圧１）未満であるか否かを判定し、Ｖ２：
ＶＬであるときには、そのままステップ０に移行し、Ｖ
＜Ｖ、であるときには、ステップ＠に移行して、電池２
０の容量が不足していることを表す例えばｒ−Ｂ−」の
表示データをインタフェース回路１４Ｃを介して液晶表
示装置１５に出力することにより表示してからステップ
■に移行する。

ステップ０では、切替スイッチ１６のスイッチ信号ＳＷ
がオン状態であるか否かを判定し、スイッチ信号ＳＷが
オフ状態であるときには、温度を測定するものと判断し
てステップ［相］に移行し、前記第５図のステップ■の
処理でＲＡＭに記憶されている検出温度Ｔ、を続出し、
これが予め設定した下限測定温度ＴＬ　（例えば−１０
℃）以下であるかを判定し、ＴＩ、≦ＴＬであるときに
は、ステップ■に移行して測定環境の温度が下限値を越
えていることを表す例えば「−Ｌ−」の表示データを出
力インタフェース回路１４ｂを介して液晶表示装置１５
に出力することにより表示してからステップ［相］に移
行し、Ｔ　ｏ　＞　Ｔ　ｔであるときには、そのままス
テップ［相］に移行する。

このステップ［相］では、ＲＡＭに記憶されている検出
温度ＴＤを読出し、これが予め設定した上限温度ＴＨ（
例えば＋６０℃）以上であるか否かを判定し、Ｔｏ≧Ｔ
、であるときには、ステップＯに移行して測定環境の温
度が上限値を越えていることを表す例えばｒ−Ｈ−Ｊの
表示データを出力インタフェース回路１４ｂを介して液
晶表示装置１５に出力することにより表示してからタイ
マ割込処理を終了して第５図の処理に復帰し、Ｔ　ｏ　
＜　Ｔ　Ｈであるときには、そのままタイマ割込処理を
終了して第５図の処理に復帰する。

また、前記ステップ０の判定結果が切替スイッチ１６の
スイッチ信号ＳＷがオン状態であるときには、湿度を測
定するものと判断してステップ［相］に移行して、前記
第５図のステップ■で記憶された検出湿度Ｓ０を読出し
、これが予め設定した上限湿度Ｓ、（例えば９９．９％
ＲＨ）を越えているか否かを判定し、ＳＩ、〉ＳＨであ
るときには、ステップ＠に移行して測定環境の湿度が上
限値を越えていることを表す例えば「−Ｈ−Ｊの表示デ
ータを出力インタフェース回路１４ｂを介して液晶表示
装置１５に出力することにより表示してからステップ［
相］に移行し、ＳＯ≦Ｓイであるときには、そのままス
テップ［相］に移行する。

このステップ［相］では、ＲＡＭの所定記憶領域に記憶
されている検出温度Ｔｌ１ｌを読出し、これが前記上限
温度Ｔ、４及び下限温度ＴＬの範囲内にあるか否かを判
定し、ＴＬ≦Ｔｏ≦Ｔ、であるときには、そのままタイ
マ割込処理を終了して第５図の処理に復帰し、そうでな
いときにはステップ０に移行して測定環境の温度が許容
範囲外であることを表す例えばｒ−Ｅ−Ｊの表示データ
を出力インタフェース回路１４ｂを介して液晶表示装置
１５に出力してからタイマ割込処理を終了して第５図の
処理に復帰する。

このように、上記実施例によると、センサプローブｌＯ
内に感湿素子１２、感温素子１３及びマイクロコンピュ
ータ１４が配設され、マイクロコンピュータ１４のＲＯ
Ｍに予め感湿素子１２の出力特性及び温度特性が記憶さ
れているので、センサプローブ１０から直接検出湿度を
表すデータを出力することができ、感湿素子１２の特性
データを入力する必要は全くな（、特性データを入力す
る際の誤入力を防止することができると共に、入力操作
の手間を省略することができる。しかも、湿度検出装置
本体１）に設定キー等の入力手段を設ける必要がなく、
この湿度検出装置１）を簡易小型化することができる。

また、センサプローブ１０を交換する際にも、新たなセ
ンサプローブ１０を湿度検出装置本体１）に接続するだ
けでよく、感湿素子の特性データを再入力する必要がな
くなり、センサプローブ１０の交換を迅速に行うことが
できる。

なお、上記実施例においては、感温素子の抵抗値をＲＣ
発振回路で周波数に変換し、これを周波数−電圧変換回
路で電圧に変換する場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、ＲＣ発振回路の周波数出力を波
形整形回路でパルス信号に変換し、これを直接マイクロ
コンピュータ１４に入力し、このマイクロコンピュータ
１４のマイクロプロセッサ１４Ｃで単位時間当たりのパ
ルス数を計数して周波数を測定し、これを抵抗値に変換
するようにしてもよい。

また、上記実施例においては、感温素子として高分子抵
抗変化型の感温素子を適用した場合について説明したが
、これに限定されるものではなく、高分子容量変化型の
感湿素子、その他の任意の感温素子を適用することがで
きる。

さらに、上記実施例においては、感温素子の特性データ
をＲＯＭに記憶する場合について説明したが、これに限
定されるものではなく、ＥＰＲＯＭのような不揮発メモ
リに記憶するようにしてもよいこと勿論である。

またさらに、上記実施例においては、湿度算出手段とし
てマイクロコンピュータを適用し、そのＲＯＭに感湿素
子の特性データを予め記憶する場合について説明したが
、これに躍らず特性データを記憶するＲＯＭ等の記憶手
段のみをセンサプローブ１０内に設け、マイクロプロセ
ッサを湿度検出装置本体１）内に設けるようにしてもよ
い。

なおさらに、上記実施例においては、感湿素子の特性デ
ータを記憶テーブルとして記憶する場合について説明し
たが、これに限定されるものではなく、特性データを方
程式によって近似させ、この方程式を記憶するようにし
てもよい。

また、上記実施例においては、表示装置として液晶表示
装置１５を適用した場合について説明したが、これに限
らず発光ダイオード等の他の表示装置を適用することが
できる。

さらに、上記実施例に比して精度的にやや劣るが、より
簡便な手段としては、例えば第７図に示すように、感湿
素子１２及び感温素子１３に接続されるＲＣ発振回路２
３及び２４の可変抵抗Ｒ，，Ｒ，の抵抗値又は可変コン
デンサＣＩ。

Ｃ２の容量を素子の特性に応じて調整して、発振周波数
を所望の値に設定すればよい。

すなわち、素子の特性に応じて抵抗値又はコンデンサ容
量を調整することにより、素子の特性の違いによる出力
信号のバラツキが補正されるので、例えば、工場出荷時
に予め調整しておけば、ユーザーがセンサプローブ１０
を交換するたびに特性データを入力し直す必要はない。

また、センサプローブ１０内には、感湿素子１２及び感
温素子１３と、ＲＣ発振回路２３及び２４だけ配設すれ
ば足り、湿度算出手段となるマイクロコンピュータ１４
を湿度検出装置本体１）に設けることができるので、セ
ンサプローブ１０の小型化を図ることができる。

さらに、ＲＣ発振回路２３及び２４により、感温素子１
２及び感温素子１３の出力信号が補正されるので、マイ
クロコンピュータ１４のＲＯＭには素子１２．１３の特
性にかかわらず一種類のデータを入力しておけばよく、
ＲＯｌｖｉへのデータ入力のコストを低減することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、請求項（１）に係る湿度検出装置
によれば、センサプローブ内に感湿素子及び感温素子と
、感温素子の特性データを予め記憶した記憶手段とを少
なくとも配設したので、湿度の検出に当たって感湿素子
の特性データを入力する必要がなくなり、特性データの
入力に要する手間を省略することができると共に、特性
データの誤入力による検出異常を防止することができ、
しかも湿度検出装置本体に設定キー等の特性データ入力
手段を設ける必要がないので、この湿度検出装置本体を
簡易小型化することができる等の効果が得られる。

また、請求項（２）に係る湿度検出装置によれば、感温
素子が絶縁基板上に配設した一対の電極間に高分子感湿
膜を介在させた構成としたので、湿度変化に対する抵抗
変化を大きくすることができ、湿度を高精度で検出する
ことができる効果が得られる。

さらに、請求項（３）に係る湿度検出装置によれば、湿
度算出手段を、感湿素子の特性データを格納したＲＯＭ
と、マイクロプロセッサとで構成したので、電源電圧の
変動等によって感湿素子の特性データが消失することを
防止することができると共に、湿度検出装置本体を簡易
小型化することができる効果が得られる。

さらにまた、請求項（４）に係る湿度検出装置によれば
、請求項（１）に係る湿度検出装置と同様、特性データ
を入力する必要がないばかりでなく、湿度算出装置を湿
度検出装置本体に配してセンサプローブの小型化を図る
ことができ、また、湿度算出装置のＲＯＭには、素子の
特性にかかわらず一種類のデータを入力しておけばよい
ので、その入力コストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す外観図、第２図は感温
素子を示す斜視図、第３図はセンサプローブ及び湿度検
出装置本体の電気的接続関係を示すブロック図、第４図
は感湿素子の温度をパラメータとする湿度と抵抗値との
関係を示す特性線図、第５図及び第６図はそれぞれマイ
クロプロセッサの処理手順の一例を示すフローチャート
、第７図は他の実施例を示す回路図、第８図は従来例を
示す外観図である。 符号の説明 １０−センサブローフ、 １）−・−湿度検出装置本体、１２・〜・感湿素子、１
２　ａ−−絶縁基板、１２ｂ、１２ｃｍ電極、１２（１
−ｍ−高分子重合薄膜、１３−・−感温素子、１４−マ
イクロコンピュータ、１４ｄ−メモリ、１５一液晶表示
装置、１７・・−接続コード、２０−・−電池、２３．
２４・−ＲＣ発振回路、２５．２６−・−周波数一電圧
変換回路、２７　、　２８−−−−Ａ／Ｄ変換器。 抵抗（Ω） 第４図 ０ ０ ０ 温度（％ＲＨ） ０ ００ ３１）− 第５図 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）湿度に応じた電気的信号を出力する感湿素子と、
   温度を測定する感温素子と、前記感湿素子の湿度検出値
   に基づいてその出力特性及び感温素子の温度検出値を元
   に検出湿度を算出する湿度算出手段とを備えた湿度検出
   装置において、前記感湿素子及び感温素子と、当該感湿
   素子の出力特性及び温度係数を予め記憶した記憶手段と
   を少なくともセンサプローブ内に配設したことを特徴と
   する湿度検出装置。
2. （２）前記感湿素子は、絶縁基板上に設けた一対の電極
   と、当該電極間に介在された湿度に対して抵抗値変化又
   は容量変化を生じる高分子感湿膜とで構成されている請
   求項（１）記載の湿度検出装置。
3. （３）前記湿度算出手段は、少なくとも感湿素子の出力
   特性と温度係数とを予め記憶したＲＯＭと、マイクロプ
   ロセッサとで構成され、これらがセンサプローブに内装
   されている請求項（１）又は（２）記載の湿度検出装置
   。
4. （４）湿度に応じた電気的信号を出力する感湿素子と、
   温度を測定する感温素子と、前記感湿素子の湿度検出値
   に基づいてその出力特性及び感温素子の温度検出値を元
   に検出湿度を算出する湿度算出手段とを備えた湿度検出
   装置において、前記感湿素子及び感温素子が、当該感湿
   素子及び感温素子の出力特性に応じて予め抵抗値又はコ
   ンデンサ容量が調整されたＲＣ発振回路を介して前記湿
   度算出手段に接続され、当該ＲＣ発振回路が、前記感湿
   素子及び感温素子と共にセンサプローブ内に配設された
   ことを特徴とする湿度検出装置。