JPH06138071A - マイクロセンサの駆動制御装置 - Google Patents

マイクロセンサの駆動制御装置

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JPH06138071A
JPH06138071A JP4309405A JP30940592A JPH06138071A JP H06138071 A JPH06138071 A JP H06138071A JP 4309405 A JP4309405 A JP 4309405A JP 30940592 A JP30940592 A JP 30940592A JP H06138071 A JPH06138071 A JP H06138071A
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JP
Japan
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drive control
humidity
microsensor
pulse
sensor
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JP4309405A
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English (en)
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Junji Manaka
順二 間中
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Ricoh Seiki Co Ltd
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Ricoh Seiki Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/56Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結露に起因して発生する電気的な短絡を回避
し,どのような使用環境においても出力電圧を得て,セ
ンサとしての機能を保証する。 【構成】 気密性を有する基板に,該基板を積層したと
き対向する位置に複数の凹部を設け,前記基板を接合領
域を介して積層し,前記凹部で形成された複数の空間に
各々検出用及び温度補償用の薄膜発熱体を架橋配置する
マイクロセンサの駆動制御装置において,周囲の湿度を
検出する湿度検出部101と,湿度検出部101により
検出された検出値に基づいてパルス駆動制御と常時通電
駆動制御とを選択する制御部103とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,湿度を検出するマイク
ロセンサの駆動制御装置に関し,より詳細には,電極間
に発生する結露を防止し,使用環境による影響を排除し
て検出範囲の拡大を実現したマイクロセンサの駆動制御
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来におけるマイクロセンサの一例を,
熱伝導の変化を利用する湿度センサを用いて説明する。
この湿度センサは雰囲気ガスの熱伝導度が,水蒸気の濃
度(湿度)に対応して変化することを利用したものであ
る。その構成は,2つの同じ特性を持つ薄膜抵抗発熱素
子を用いて,その一方の素子を乾燥空気,或いは一定湿
度の空気等の特定雰囲気で気密密封して温度補償用素子
とし,他方の素子は雰囲気が外気と循環できる空間に設
置して検出用素子とする。
【0003】以上の構成において,検出用素子は,外気
の湿度と等しい湿度の大気熱伝導特性の雰囲気中に設置
したことになり,検出用素子に一定量の発熱をさせる
と,設置した空間における熱伝導の熱量とバランスする
一定温度となる。従って,検出用素子はその温度計数か
ら,その空間内の湿度に対応した抵抗値を持つ状態にな
る。この状態で,温度補償用素子と検出用素子を同じ発
熱量にしておけば,それらの素子間に両素子を設置した
空間の絶対湿度の差に対応した温度差,従って,抵抗値
の差が生じることになり,この抵抗値の差をブリッジ回
路の非平衡出力とすることで外気の絶対湿度を測定する
ことができる。
【0004】上記の薄膜抵抗発熱素子は,外気温度の変
動によっても温度が変化するが,このときは温度補償側
も検出側も同じ温度変化をするので,原理上は,前記ブ
リッジ回路の出力は変化せず,外気温に関係なく絶対湿
度のみ検知することができる。
【0005】また,センサの特性が使用する周囲の使用
環境の温度に影響される場合にあっては,温度補償部の
出力データと,検出部の出力データを比較する原理を用
いて温度依存分を差し引く必要がある。上記温度補償部
と検出部が非常に近接した距離に配置されていれば,検
出部の周囲温度を正確に把握することができる。従っ
て,同一基板上に温度補償部と検出部を併設すればよい
ことになる。
【0006】図3は,上記のように構成されたセンサチ
ップ300の一例を示す断面図であり,301は基板,
302は基板301上に配置された絶縁保護膜,303
は絶縁保護膜302上に配置された発熱部,304は温
度補償部,305は湿度検出部,306は湿度検出部3
05に設けられた通気孔,307は発熱部303上に接
続された電極である。
【0007】図4及び図5は,図3に示したように構成
されたセンサチップ300をケースにアッセンブリした
状態を示す説明図であり,401はベース部,402は
リードピン,403はベース部401に嵌合させるニッ
ケルキャップ,404はマイクロセンサの上部を覆うス
テンレス二重メッシュ,405はセンサチップ300と
リードピン402とを接続するボンデングワイヤ,40
6はセンサチップ300とベース部401とを接合させ
るダイボンド接着剤である。
【0008】以上の構成において,図3に示したセンサ
チップ300をケースにアッセンブリし,図6に示すホ
イートストンブリッジ回路において,電源601を介し
て,例えば,50msecのパルス幅によるパルス駆動
制御によりマイクロセンサを駆動していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記に
示されるような従来におけるマイクロセンサにあって
は,パルス駆動により間欠的にセンサを制御していたた
め,使用環境によっては電極部分が結露により短絡し,
その結果,出力電圧が得られなくなり,センサとしての
機能を果たさなくなるという問題点があった。
【0010】上記の問題点を図を用いて詳細に説明す
る。マイクロセンサにより検出する周囲の環境条件が図
7に示すグラフの状態(相対湿度/経過時間)である場
合を想定する。マイクロセンサは微小構造で,熱容量が
小さいから,例えば,1sec間に1回50msecの
割合で7Vの電源を印加する条件で使用するが,経過時
間がT1以降になると湿度が90%を越え,それ以降出
力電圧が得られなくなる。これは,図3に示した電極間
に発生した結露により電極相互間が電気的に短絡するた
めである。
【0011】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て,結露に起因して発生する電気的な短絡を回避し,ど
のような使用環境においても出力電圧を得て,センサと
しての機能を保証することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は,上記の目的を
達成するために,気密性を有する基板に,該基板を積層
したとき対向する位置に複数の凹部を設け,前記基板を
接合領域を介して積層し,前記凹部で形成された複数の
空間に各々検出用及び温度補償用の薄膜発熱体を架橋配
置するマイクロセンサの駆動制御装置において,前記マ
イクロセンサに対し常時通電するマイクロセンサの駆動
制御装置を提供するものである。
【0013】また,気密性を有する基板に,該基板を積
層したとき対向する位置に複数の凹部を設け,前記基板
を接合領域を介して積層し,前記凹部で形成された複数
の空間に各々検出用及び温度補償用の薄膜発熱体を架橋
配置するマイクロセンサの駆動制御装置において,周囲
の湿度を検出する検出手段と,前記検出手段により検出
された検出値に基づいてパルス駆動制御と常時通電駆動
制御とを選択する制御手段とを具備するマイクロセンサ
の駆動制御装置を提供するものである。
【0014】また,前記パルス駆動制御におけるパルス
電圧は,常時有電圧状態にあることが望ましい。
【0015】また,前記制御手段は,前記検出手段が湿
度90%以上を検出したとき,パルス駆動制御を常時通
電駆動制御に切り換え,湿度90%以下を検出したと
き,常時通電駆動制御をパルス駆動制御に切り換えるこ
とが望ましい。
【0016】
【作用】本発明によるマイクロセンサの駆動制御装置に
あっては,マイクロセンサに対し常時通電する。また,
周囲の湿度を検出して,該検出された検出値に基づいて
パルス駆動制御と常時通電駆動制御とを選択する。ま
た,パルス駆動制御におけるパルス電圧は,常時有電圧
状態にある。また,湿度90%以上を検出したとき,パ
ルス駆動制御を常時通電駆動制御に切り換え,湿度90
%以下を検出したとき,常時通電駆動制御をパルス駆動
制御に切り換える。
【0017】
【実施例】以下,本発明の一実施例を添付図面を参照し
て説明する。図1は,本発明によるマイクロセンサの駆
動制御装置の概略構成を示す説明図である。101は湿
度検出部,102は温度補償部,103は制御部であ
り,103aはセンサからの信号を入力し,該入力信号
をデータバスへ送り出す入力インターフェース,103
bは各種制御処理を実行するためのプログラムが格納さ
れているROM,103cはROM103bの格納プロ
グラムに従って各種の処理を実行するCPU,103d
はCPU103cによって処理された結果やデータを記
憶するRAM,103eは制御指令を所定のフォーマッ
トにより出力する出力インターフェースである。また,
104は電源105を選択的にパルス駆動或いは常時通
電駆動させる駆動部,105は電源である。
【0018】以上の構成において,その動作を図2を用
いて説明する。図2(a)にあっては,何ら特殊な制御
を実行することなく,パルス駆動を止め,電源105か
ら7Vを常時印加する。その結果,図4,図5に示した
ケース全体まで温度が上昇する。因に,周囲が20℃の
とき,ケースは38℃となる。従って,温度20℃,湿
度90%であってもケース周辺は温度が高いため,湿度
が90%以下60%程度にまで下降している。従って,
センサチップやケースに結露が発生せず,電気的な短絡
は生じない。
【0019】図2(b)にあっては,湿度が90%以上
でパルス駆動制御から常時通電駆動制御に切り換わり,
その状態は湿度が90%以下になるまで維持される。即
ち,センサチップからの信号が制御部103に入力さ
れ,湿度が90%に到達しているか否かを常に判断す
る。判断の結果,湿度が90%に到達していると判断し
た場合にあっては,制御部103は制御信号を駆動部1
04に対して出力し,駆動部104はパルス駆動制御か
ら常時通電駆動制御に電源105を切り換える。反対
に,その状態でセンサチップからの信号により湿度が9
0%以下に下がったと制御部103が判断した場合にあ
っては,制御部103は制御信号を駆動部104に対し
て出力し,駆動部104は常時通電駆動制御からパルス
駆動制御に電源105を切り換える。
【0020】図2(c)にあっては,上記図2(b)に
おけるパルス駆動制御において,パルス電圧に休みを与
えず,7V−4Vのパルス駆動制御を実行し,上記図2
(b)に示したものと同様に湿度が90%以上になった
と判断すると7V−4Vのパルス駆動制御から常時通電
駆動制御に切り換え,その状態は湿度が90%以下にな
るまで維持される。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によるマイ
クロセンサの駆動制御装置にあっては,マイクロセンサ
に対し常時通電し,また,周囲の湿度を検出して,該検
出された検出値に基づいてパルス駆動制御と常時通電駆
動制御とを選択し,また,パルス駆動制御におけるパル
ス電圧は,常時有電圧状態にあり,また,湿度90%以
上を検出したとき,パルス駆動制御を常時通電駆動制御
に切り換え,湿度90%以下を検出したとき,常時通電
駆動制御をパルス駆動制御に切り換えるため,結露に起
因して発生する電気的な短絡を回避し,どのような使用
環境においても出力電圧を得られ,センサとしての機能
を充分に保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るマイクロセンサの駆動制御装置の
概略構成を示す説明図である。
【図2】図1に示したマイクロセンサの駆動制御装置の
制御動作を示すグラフである。
【図3】センサチップの構成を示す断面図である。
【図4】図3に示したセンサチップをケースにアッセン
ブリした状態を示す断面図である。
【図5】図3に示したセンサチップをケースにアッセン
ブリした状態を示す上面図である。
【図6】マイクロセンサを駆動するためのホイートスト
ンブリッジ回路を示す回路図である。
【図7】従来のマイクロセンサにおけるパルス駆動制御
の問題点を示すグラフである。
【符号の説明】
101 湿度検出部 102 温
度補償部 103 制御部 104 駆
動部 105 電源 300 マ
イクロセンサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気密性を有する基板に,該基板を積層し
    たとき対向する位置に複数の凹部を設け,前記基板を接
    合領域を介して積層し,前記凹部で形成された複数の空
    間に各々検出用及び温度補償用の薄膜発熱体を架橋配置
    するマイクロセンサの駆動制御装置において,前記マイ
    クロセンサに対し常時通電することを特徴とするマイク
    ロセンサの駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 気密性を有する基板に,該基板を積層し
    たとき対向する位置に複数の凹部を設け,前記基板を接
    合領域を介して積層し,前記凹部で形成された複数の空
    間に各々検出用及び温度補償用の薄膜発熱体を架橋配置
    するマイクロセンサの駆動制御装置において,周囲の湿
    度を検出する検出手段と,前記検出手段により検出され
    た検出値に基づいてパルス駆動制御と常時通電駆動制御
    とを選択する制御手段とを具備することを特徴とするマ
    イクロセンサの駆動制御装置。
  3. 【請求項3】 前記パルス駆動制御におけるパルス電圧
    は,常時有電圧状態にあることを特徴とする請求項2記
    載のマイクロセンサの駆動制御装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は,前記検出手段が湿度9
    0%以上を検出したとき,パルス駆動制御を常時通電駆
    動制御に切り換え,湿度90%以下を検出したとき,常
    時通電駆動制御をパルス駆動制御に切り換えることを特
    徴とする前記請求項2記載のマイクロセンサの駆動制御
    装置。
JP4309405A 1992-10-23 1992-10-23 マイクロセンサの駆動制御装置 Pending JPH06138071A (ja)

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