JPH0634681Y2 - 湿度センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、湿度センサに関し、更に詳しくいえば、各種
の電子機器等において湿度を検出するために利用される
ものであり、特に周囲の温度変化に対して、センサの温
度特性を補償できるようにした湿度センサに関する。

〔従来の技術〕

従来、例えば複写機、プリンタ等の紙を取扱う装置、あ
るいは湿度検出が必要な他の電子機器等においては、各
種の湿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が変化することを利用した
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センサ素子には、セラ
ミック湿度センサ素子や高分子系センサ素子がある。

また、インピーダンス湿度センサ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。

第４図は、従来の位相比較方式によるインピーダンス変
化型湿度センサの１例を示した図であり、イは、位相比
較方式の原理図、ロは、その等価回路、ハは、センサ素
子の特性説明図である。

図において、１はインピーダンス変化型の湿度センサ素
子、２は位相比較器、３は交流電源（発振器）を示す。

イに示したように、交流電源３からの交流電圧を湿度セ
ンサ素子１に加え、該湿度センサ素子に流れる電流の位
相を基準位相と比較して湿度の検知を行うものである。

このような位相比較方式を用いると、交流電源の振幅に
影響されることなく湿度の検出ができる。

しかし、実際には、イに示した回路は、ロのようになっ
ていて種々の問題がある。

先ず、イに示した湿度センサ素子１は、等価的には抵抗
Ｒと静電容量Ｃとの並列回路となっている。

そして、上記Ｒ及びＣは、ハのような特性を有する。す
なわち、低湿度側ではＲは極めて高く、Ｃは極めて小さ
いが、高湿度になると、Ｒは急激に小さくなり、Ｃは急
激に増大する。

ロの等価回路において、今仮りにＣが湿度の変化に対し
て一定値であるとすると、低湿度側ではＲが極めて大で
あるから大部分の電流はＣ側を流れる。

したがって、低湿度側では進み位相の電流が流れるから
基準値との位相差が大である。

湿度が低湿度側から高湿度側へ移るに従って、Ｒは急激
に小となるから、Ｃに流れていた電流は減少し、Ｒに流
れる電流が急激に増大する。

したがって、高湿度側においては、電流位相は基準値に
近づくため、位相差が急激に小となる。

このような位相変化を、位相比較器２で検出して湿度信
号を出すが、実際にはＣが湿度の変化に対して一定値で
はなく、ハに示したような変化をする。

このようなＣの変化があると、高湿度側において、出力
の湿度信号の特性が悪化する。

また、上記の説明では、周囲温度が一定である場合につ
いて説明したが、実際の使用状態においては、周囲温度
の変化がある。

湿度センサ素子１の周囲温度が変化すると、第３図ハに
示したＲ及びＣの特性も変動する。そして、温度が上昇
すると、インピーダンスが低下し、湿度センサ素子１に
流れる電流が増大する。

これにより、位相の変化もあり、湿度センサの湿度信号
の特性が劣化する。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記のような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（Ｒ、Ｚ変化型）の湿度セ
ンサ素子は、そのインピーダンスが湿度の変化に対して
リニアでない変化をするだけでなく、湿度特性がリニア
でないため、リニアライズ回路が複雑かつ高価となる。

（２）複雑な回路を用いると、発熱量も大きくなり、そ
のための温度補正が複雑かつ高価となる。

本考案の目的は、上記従来の欠点を解消し、湿度センサ
素子の温度補償を簡単な回路により実現して、安価でか
つ特性の良好な湿度センサを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本考案に係る湿度センサの原理図である。

図において、HSはインピーダンス変化型（Ｒ変化型、Ｚ
変化型）の湿度センサ素子、ATは抵抗とNTC素子（サー
ミスタ）から成るＴ型アッテネータ（減衰器）、T₁及び
T₂は端子を示す。

この考案は、インピーダンス変化型湿度センサ素子HSの
近傍において、前記湿度センサ素子HSと並列に、抵抗と
NTC素子から成るＴ型アッテネータATを並列に接続した
ものである。

〔作用〕

上記のように構成したので、温度が上昇して湿度センサ
素子のインピーダンスが低下し、電流が増大しようとす
るが、上記のＴ型アッテネータATにより補正する。

すなわち、湿度センサ素子HSを介して端子T₁からT₂への
電流の伝達量の増大を、Ｔ型アッテネータATによる伝達
量の減少で補正する。

このようにして簡単な回路の付加により、湿度センサの
温度補償が実現できる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は、本考案の第１実施例の回路図であり、HSは、
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、ATはＴ型アッテネータ、T₁〜T₄は端子を示す。

また、R₁、R₂は抵抗、THはNTC（負性抵抗サーミスタ）
素子を示す。

Ｔ型アッテネータATは、前記抵抗R₁及びR₂と、NTC素子T
Hとにより構成されており、このＴ型アッテネータAT
は、湿度センサ素子HSに対して並列接続する。

このようにすると、端子T₁側からT₂側へ流れる電流は、
温度が高くなって湿度センサ素子HSのインピーダンスが
小さくなると増大しようとする。

しかし、この場合、温度上昇にともなって、NTC素子TH
の抵抗値が減少する。これにより、端子T₁から抵抗R₁を
通り、NTC素子THへ流れる電流も増大する。

したがって、上記の場合、湿度センサ素子HSの電流増加
分は、NTC素子THへ流れる電流の増加で補正し、全体と
して、端子T₁側からT₂側への電流増加はなくなり、温度
補償ができることになる。

なお、本考案は、位相比較方式の信号処理を行う場合、
特に効果があるが、このようなものに限らず、他の信号
処理においても用いることが可能である。

第３図は、本考案の第２実施例の回路図であり、第２図
と同符号は同一のものを示す。

図において、HSは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、Rs、R₁、R₂は抵抗、THはNTC
素子、T₁〜T₄は端子を示す。

この実施例は、インピーダンス変化型の湿度センサと直
列に抵抗Rsを接続し、この直列回路と並列にＴ型アッテ
ネータATを接続したものである。

上記の湿度センサ素子HSは、等価的には抵抗Ｒとコンデ
ンサＣとの並列回路と考えられ、前期ＲとＣは湿度の変
化にともなって、その値が非直線的に変化する（第４図
参照）。

このため、例えば位相比較方式による湿度検出を行う場
合には、高湿度側においてコンデンサＣが非常に大きく
なり、湿度センサ素子HSを通る電流位相の進みが大きく
なる。

したがって、抵抗Rsがなければ、出力電圧（湿度信号）
のリニアリティが劣化する。このような高湿度側におけ
るリニアリティの劣化を補償するためにインピーダンス
変化型の湿度センサ素子HSと直列に抵抗Rsを接続する。

前記抵抗Rsは、湿度センサ素子HSの等価回路におけるCR
積が、Ｃの増大で増大しないように、かつＣ（Ｒ＋Rs）
の値が単調減少となるようにその抵抗値を選定する。

そして、湿度センサ素子HSと抵抗Rsとの直列回路と並列
に、抵抗R₁、R₂及びNTC素子THから成るＴ型アッテネー
タATを接続して、湿度経なと温度変化の両方の変化に対
する補償を行うものである。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば次のような効果が
ある。

（１）簡単な回路により、インピーダンス変化型湿度セ
ンサの温度補償ができる。

（２）簡単な回路により温度補償ができるから、湿度セ
ンサが安価となり、且つ発熱量も少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る湿度センサの原理図、 第２図は本考案の第１実施例の回路図、 第３図は第２実施例の回路図、 第４図は従来のインピーダンス変化型湿度センサの説明
図である。 HS……インピーダンス変化型湿度センサ素子 AT……Ｔ型アッテネータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 土田 敦子 東京都中央区日本橋１丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−160856（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】インピーダンス変化型の湿度センサ素子の
   近傍において、 前記湿度センサ素子（HS）と並列に、抵抗とNTC素子か
   ら成るＴ型アッテネータ（AT）を接続し、 前記湿度センサ素子（HS）の温度特性を補償したことを
   特徴とする湿度センサ。