JPH06109677A - 湿度検出回路 - Google Patents

湿度検出回路

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JPH06109677A
JPH06109677A JP28071592A JP28071592A JPH06109677A JP H06109677 A JPH06109677 A JP H06109677A JP 28071592 A JP28071592 A JP 28071592A JP 28071592 A JP28071592 A JP 28071592A JP H06109677 A JPH06109677 A JP H06109677A
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JP
Japan
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humidity
circuit
input terminal
humidity sensor
operational amplifier
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JP28071592A
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English (en)
Inventor
Toyoaki Ueki
豊昭 植木
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Marcon Electronics Co Ltd
Original Assignee
Marcon Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 広い湿度範囲にわたって十分な温度補償機能
を有する高精度の湿度検出回路を提供する。 【構成】 湿度変化に応じてインピーダンスが変化する
湿度センサ1と、湿度センサ1の出力を対数変換するた
めの対数変換手段2と、演算増幅回路3とを備える。演
算増幅回路3の反転入力端子に湿度センサ1の出力を接
続し、演算増幅回路3の反転入力端子と出力端子の間に
対数変換手段2を接続する。温度補償用感温素子5と複
数の抵抗6〜8を含む抵抗−電圧分割回路4を設ける。
抵抗−電圧分割回路4の分圧電圧を、演算増幅回路3の
非反転入力端子に接続するか、または、抵抗9を介して
演算増幅回路3の反転入力端子に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、湿度変化に対してほぼ
直線的に変化する出力電圧が得られるような湿度検出回
路に係り、特に、その温度補償機能を向上するための技
術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、このような湿度検出回路として
は、例えば、特公昭61−61628号公報に記載の技
術が存在している。この湿度検出回路は、湿度変化に応
じてインピーダンスが変化する湿度センサと、湿度セン
サの出力を対数変換するダイオードとを有し、ダイオー
ドの順方向電流と電圧の関係及びその温度依存性を利用
して、湿度センサの出力を対数変換し、同時に、温度補
償を行うように構成したものである。このような湿度検
出回路は、例えば、図9に示すように構成される。
【0003】すなわち、図9に示す湿度検出回路は、湿
度センサ1と、ダイオード2、及び演算増幅回路3を備
えている。そして、湿度センサ1は、信号入力端子11
と演算増幅回路3の反転入力端子との間に接続され、ダ
イオード2は、演算増幅回路3の反転入力端子と出力端
子の間に接続されている。また、演算増幅回路3の非反
転入力端子は接地されている。なお、図中12は湿度検
出回路の出力を示している。
【0004】次に、このような構成を有する図9の湿度
検出回路の作用を、特に、温度補償の観点から説明す
る。図9に示すように、信号入力端子11の入力電圧値
をei=10V、湿度センサ1の抵抗値をRH 、ダイオ
ード2の順方向電圧値をvf 、出力電圧値をeo とすれ
ば、ダイオード2が導通している時の出力電圧値e
o は、次の式(1)のように表される。
【0005】
【数1】eo =−vf … 式(1) また、図2は、5℃、25℃、45℃の各温度における
湿度センサ1の相対湿度特性の一例を示す特性図であ
る。ここで、図9の湿度センサ1が図2の特性を有する
ものとすれば、図2から、各温度における一定の湿度に
対する湿度センサ1の抵抗値RH が得られる。従って、
ダイオード2の順方向電流値をif とすれば、このダイ
オード2の順方向電流値if は、次の式(2)によって
求められる。
【0006】
【数2】if =ei /RH … 式(2) さらに、図3は、5℃、25℃、45℃の各温度におけ
るダイオード2の順方向の電流/電圧特性の一例を示す
特性図である。ここで、図9のダイオード2が図3の特
性を有するものとすれば、前記の式(2)によってダイ
オード2の順方向電流値if が決定されると、図3か
ら、ダイオード2の順方向電圧値vf が決定される。従
って、前記の式(1)より、各温度における一定の湿度
に対する出力電圧値eo が決定される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図9に示す
ような従来の湿度検出回路の温度特性を、湿度40%R
H、50%RH、70%RH、90%RHの各場合につ
いてグラフ化すれば、図4の破線で示す特性曲線にな
る。本来、湿度が一定の時は、その出力電圧は、温度に
関わらず、一定でフラットな特性曲線とならなければ、
精度の高い湿度検出を行うことはできないが、図4に示
す従来の湿度検出回路の特性曲線は、右上がりになって
いる。特に、低湿(50%RH、40%RH)では傾き
の大きい右上がりの曲線になっている。すなわち、図4
から、従来の湿度検出回路の温度補償機能は不完全であ
り、特に、低湿領域では、温度によって大きな誤差(湿
度換算で約10%RH)を生じていることがわかる。な
お、このように、低湿領域で温度補償効果が得られない
のは、湿度センサとダイオードとして、それぞれ図2及
び図3に示すような特性を有する湿度センサとダイオー
ドを使用した場合であり、湿度センサとダイオードの特
性が異なる場合には、高湿領域で温度補償効果が得られ
ない場合もあり得る。いずれにしても、温度補償効果が
ほとんど得られない湿度領域を生じる。
【0008】以上のように、従来の湿度検出回路におい
ては、湿度センサの温度特性とダイオードの温度特性と
が完全に相殺されないので、温度補償が不完全であり、
特に、温度補償効果がほとんど得られない湿度領域を生
じることにより、温度補償がなされる湿度範囲が狭くな
っている。
【0009】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解消するために提案されたものであり、その目的は、
広い湿度範囲にわたって十分な温度補償機能を有する高
精度の湿度検出回路を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明による湿度検出回
路は、湿度変化に応じてインピーダンスが変化する湿度
センサと、この湿度センサの出力を対数変換するための
対数変換手段と、演算増幅回路とを備え、この演算増幅
回路の反転入力端子に前記湿度センサの出力が接続され
ると共に、演算増幅回路の反転入力端子と出力端子の間
に前記対数変換手段が接続された湿度検出回路におい
て、温度補償用感温素子と複数の抵抗を含む抵抗−電圧
分割回路を設けたものである。そして、請求項1の湿度
検出回路は、抵抗−電圧分割回路の分圧電圧を前記演算
増幅回路の非反転入力端子に接続したことを特徴として
おり、請求項2の湿度検出回路は、抵抗−電圧分割回路
の分圧電圧を抵抗を介して前記演算増幅回路の反転入力
端子に接続したことを特徴としている。
【0011】この場合、対数変換手段としては、一般的
にダイオードを使用することが可能であるが、ダイオー
ドと抵抗とを直列または並列に接続してなる変換回路を
使用することも可能である。また、ダイオードの代わり
に、PN接合部を有する半導体素子を使用することも可
能である。
【0012】
【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は次の
通りである。まず、請求項1の湿度検出回路において
は、温度が変化すると、この温度変化に応じて、温度補
償用感温素子を含む抵抗−電圧分割回路の分圧電圧が変
化し、これに伴ない、演算増幅回路の非反転入力端子の
電圧が変化し、この電圧の変化は出力電圧を変化させる
ように作用する。そして、このような抵抗−電圧分割回
路の温度変化に応じた作用による変化分と、この作用が
ないときの変化分すなわち湿度センサと対数変換手段の
温度特性による変化分とが相殺されるので、良好な温度
補償がなされる。
【0013】次に、請求項2の湿度検出回路において
は、温度が変化すると、この温度変化に応じて、温度補
償用感温素子を含む抵抗−電圧分割回路の分圧電圧が変
化し、これに伴ない、演算増幅回路の反転入力端子と出
力端子の間に接続された対数変換手段に流れる電流が変
化し、この電流の変化は出力電圧を変化させるように作
用する。そして、このような抵抗−電圧分割回路の温度
変化に応じた作用による変化分と、この作用がないとき
の変化分すなわち湿度センサと対数変換手段の温度特性
による変化分とが相殺されるので、良好な温度補償がな
される。
【0014】さらに、対数変換手段として、ダイオード
またはPN接合部を有する半導体素子を抵抗と直列また
は並列に接続してなる変換回路を使用した場合には、湿
度変化に対する出力電圧の直線性を向上できる。
【0015】
【実施例】以下には、本発明による湿度検出回路の複数
の実施例に関して、図面を参照して具体的に説明する。
【0016】(1) 第1実施例…図1 図1は、本発明による湿度検出回路の代表的な一実施例
(第1実施例)を示す回路図であり、特に、請求項1の
発明の代表的な一実施例を示している。この第1実施例
の湿度検出回路は、湿度変化に応じて抵抗値RH が変化
する湿度センサ1と、この湿度センサ1の特性を対数変
換するためのダイオード(対数変換手段)2と、演算増
幅回路3、及び、図中破線で示すような抵抗−電圧分割
回路4を備えている。この場合、抵抗−電圧分割回路4
は、サーミスタ(温度補償用感温素子)5と3個の抵抗
6〜8から構成されている。そして、湿度センサ1は、
信号入力端子11と演算増幅回路3の反転入力端子との
間に接続され、ダイオード2は、演算増幅回路3の反転
入力端子と出力端子の間に接続されている。なお、図中
12は湿度検出回路の出力を示している。
【0017】また、抵抗−電圧分割回路4のサーミスタ
5と第1の抵抗6とは、並列に接続されており、この並
列接続の一端がマイナス電源−Veeに接続され、並列接
続の他端は第2の抵抗7の一端に接続されている。さら
に、第2の抵抗7の他端は演算増幅回路3の非反転入力
端子に接続されると共に、第3の抵抗8の一端に接続さ
れており、第3の抵抗8の他端は、プラス電源+Vcc
接続されている。
【0018】ここで、湿度センサ1及びダイオード2と
しては、それぞれ図2及び図3に示すような特性を有す
る湿度センサ及びダイオードを使用している。そして、
図1に示すように、湿度センサ1の抵抗値をRH 、サー
ミスタ5の抵抗値をRT 、3個の抵抗6〜8の抵抗値を
1 〜R3 とする。さらに、信号入力端子11による入
力電圧値をei =10V、出力電圧値をeo とする。こ
の場合、これらの電圧値は、いずれもグランド(0V)
に対する電圧値であり、出力電圧値eo は、ダイオード
2が導通状態の時の電圧値とする。そしてまた、ダイオ
ード2の順方向電圧値をvf 、演算増幅回路3の非反転
入力端子の電圧値をVref (グランドに対する電圧値)
とする。このとき、ダイオード2が導通している時の出
力電圧値eo は、次の式(3)のように表される。
【0019】
【数3】eo =Vref −vf … 式(3) 本実施例において、実際に、演算増幅回路3の非反転入
力端子の電圧値Vrefを調べたところ、5℃の場合にV
ref =0V、25℃の場合に−0.01V、45℃の場
合にVref =−0.02Vであった。図1において、湿
度センサ1を流れる電流値とダイオード2を流れる電流
値は等しく、この電流値をif とすれば、この電流値i
f は、次の式(4)によって求められる。
【0020】
【数4】if =(ei −Vref )/RH … 式(4) 従って、図2から、各温度における一定の湿度に対する
湿度センサ1の抵抗値RH を求めれば、この式(4)か
ら、湿度センサ1及びダイオード2を流れる電流値if
が求められ、さらに、図3から、ダイオード2の順方向
電圧値vf が決定される。このようにして得られた電圧
値vf と前記の式(3)から、各温度における一定の湿
度に対する出力電圧値eo が決定される。
【0021】このような本実施例の湿度検出回路の温度
特性を、湿度40%RH、50%RH、70%RH、9
0%RHの各場合についてグラフ化すれば、図4の実線
で示す特性曲線になる。実際に、本実施例の湿度検出回
路の温度特性を調べたところ、この図の特性曲線とほと
んど一致する結果が得られた。すなわち、この図に示す
ように、本実施例による湿度検出回路の温度特性は、低
湿(40%RH)においても、従来の湿度検出回路の温
度特性に比べて、右上がりの度合いが著しく小さくなっ
ており、十分な温度補償がなされていることがわかる。
【0022】(2) 他の実施例…図5〜図8 図5乃至図8は、本発明による他の実施例を示す回路図
である。これらの各実施例において、基本的構成は、前
記第1実施例と同様の部分が多いため、以下には、説明
の簡略化の観点から、各実施例の特徴的な構成について
のみ説明する。
【0023】まず、図5は、本発明による湿度検出回路
の別の代表的な一実施例(第2実施例)を示す回路図で
あり、特に、請求項2の発明の代表的な一実施例を示し
ている。すなわち、図5の湿度検出回路において、抵抗
−電圧分割回路4のサーミスタ5と第1の抵抗6との並
列接続の一端は、第4の抵抗9を介して演算増幅回路3
の反転入力端子に接続されると共に、第2の抵抗7を介
してマイナス電源−Veeに接続されており、並列接続の
他端は第3の抵抗8を介してプラス電源+Vccに接続さ
れている。この第2実施例は、他の構成については、前
記第1実施例と同様に構成されている。
【0024】次に、図6は、対数変換手段として2個の
ダイオード2a,2bを使用し、互いに逆向きとなるよ
うに並列に接続した実施例(第3実施例)を示してお
り、他の構成については、前記第1実施例と同様に構成
されている。また、図7は、対数変換手段としてダイオ
ード2と抵抗10の直列接続を使用した実施例(第4実
施例)を示しており、他の構成については、前記第1実
施例と同様に構成されている。さらに、図8は、対数変
換手段としてダイオード2の代わりにPN接合部を有す
る半導体素子13を使用した実施例(第5実施例)を示
しており、他の構成については、前記第1実施例と同様
に構成されている。
【0025】以上のような第2実施例乃至第5実施例に
ついても、前記第1実施例と同様の作用効果が得られる
が、特に、対数変換手段としてダイオード2と抵抗10
の直列接続を使用した第4実施例においては、湿度変化
に対する出力電圧の直線性を向上できる利点がある。ま
た、前記各実施例において、ダイオードの向きを逆にし
ても、同様の作用効果が得られることは明らかである。
なお、本発明においては、前記の各実施例以外にも、具
体的構成の異なる多種多様の実施例を構成可能であり、
同様に優れた作用効果が得られる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、温度補償用感温素子と複数の抵抗を含む抵抗−電圧
分割回路を設け、この抵抗−電圧分割回路の分圧電圧
を、演算増幅回路の非反転入力端子に接続するか、また
は、抵抗を介して演算増幅回路の反転入力端子に接続す
ることにより、従来に比べて格段に広い湿度範囲にわた
って十分な温度補償機能を有する高精度の湿度検出回路
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による湿度検出回路の代表的な一実施例
(第1実施例)を示す回路図。
【図2】図1、図5〜図9の湿度検出回路に使用する湿
度センサの、5℃、25℃、45℃の各温度における相
対湿度特性の一例を示す特性図。
【図3】図1、図5〜図7、図9の湿度検出回路に使用
するダイオードの、5℃、25℃、45℃の各温度にお
ける順方向の電流/電圧特性の一例を示す特性図。
【図4】従来の湿度検出回路(図9)と本発明の湿度検
出回路(図1)の温度特性を、湿度40%RH、50%
RH、70%RH、90%RHの各場合についてグラフ
化した特性曲線を示す特性図。
【図5】本発明による湿度検出回路の別の代表的な一実
施例(第2実施例)を示す回路図。
【図6】本発明による湿度検出回路の第3実施例を示す
回路図。
【図7】本発明による湿度検出回路の第4実施例を示す
回路図。
【図8】本発明による湿度検出回路の第5実施例を示す
回路図。
【図9】従来の湿度検出回路の一例を示す回路図。
【符号の説明】
1…湿度センサ 2,2a,2b…ダイオード(対数変換手段) 3…演算増幅回路 4…抵抗−電圧分割回路 5…サーミスタ(温度補償用感温素子) 6〜10…抵抗 11…信号入力端子 12…出力 13…PN接合部を有する半導体素子(対数変換手段)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 湿度変化に応じてインピーダンスが変化
    する湿度センサと、この湿度センサの出力を対数変換す
    るための対数変換手段と、演算増幅回路とを備え、この
    演算増幅回路の反転入力端子に前記湿度センサの出力が
    接続されると共に、演算増幅回路の反転入力端子と出力
    端子の間に前記対数変換手段が接続された湿度検出回路
    において、 温度補償用感温素子と複数の抵抗を含む抵抗−電圧分割
    回路を設け、この抵抗−電圧分割回路の分圧電圧を前記
    演算増幅回路の非反転入力端子に接続したことを特徴と
    する湿度検出回路。
  2. 【請求項2】 湿度変化に応じてインピーダンスが変化
    する湿度センサと、この湿度センサの出力を対数変換す
    るための対数変換手段と、演算増幅回路とを備え、この
    演算増幅回路の反転入力端子に前記湿度センサの出力が
    接続されると共に、演算増幅回路の反転入力端子と出力
    端子の間に前記対数変換手段が接続された湿度検出回路
    において、 温度補償用感温素子と複数の抵抗を含む抵抗−電圧分割
    回路を設け、この抵抗−電圧分割回路の分圧電圧を抵抗
    を介して前記演算増幅回路の反転入力端子に接続したこ
    とを特徴とする湿度検出回路。
JP28071592A 1992-09-26 1992-09-26 湿度検出回路 Pending JPH06109677A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004530861A (ja) * 2000-10-27 2004-10-07 マイン セイフティ アプライアンセス カンパニー 触媒センサ
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JP2012093244A (ja) * 2010-10-27 2012-05-17 Hiroo Imamura 物理量検出回路、及び物理量検出方法

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