JPH0640056B2 - 湿度センサ - Google Patents
湿度センサInfo
- Publication number
- JPH0640056B2 JPH0640056B2 JP59250006A JP25000684A JPH0640056B2 JP H0640056 B2 JPH0640056 B2 JP H0640056B2 JP 59250006 A JP59250006 A JP 59250006A JP 25000684 A JP25000684 A JP 25000684A JP H0640056 B2 JPH0640056 B2 JP H0640056B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- humidity sensor
- elements
- temperature
- humidity
- oscillation frequency
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content
- G01N5/025—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content for determining moisture content
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02845—Humidity, wetness
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、湿度センサに関するものである。
従来の技術 従来この種の湿度センサは、第５図に示すように、２個
のサーミスタ素子１、２と、２個の抵抗素子３、４とか
らなるブリッジ回路からなっていた。ブリッジ端子５、
６に直流電圧を印加し、電流を流し、サーミスタ素子
１、２をジュール熱により約１５０〜２００℃自己加熱
していた。このときサーミスタ１は乾燥空気中に密閉さ
れ、サーミスタ２は大気に触れるよう開孔部を有する容
器に封入されている。大気の熱伝達率は、水分の含有量
とともに大きくなる。このためサーミスタ２は、サーミ
スタ１に比べ放熱量が多くなり、より冷却されることに
なる。このためブリッジ回路の平衡がくずれ、ブリッジ
端子７、８間に電圧が発生する。この電圧を検知し、湿
度センサとしていた。
のサーミスタ素子１、２と、２個の抵抗素子３、４とか
らなるブリッジ回路からなっていた。ブリッジ端子５、
６に直流電圧を印加し、電流を流し、サーミスタ素子
１、２をジュール熱により約１５０〜２００℃自己加熱
していた。このときサーミスタ１は乾燥空気中に密閉さ
れ、サーミスタ２は大気に触れるよう開孔部を有する容
器に封入されている。大気の熱伝達率は、水分の含有量
とともに大きくなる。このためサーミスタ２は、サーミ
スタ１に比べ放熱量が多くなり、より冷却されることに
なる。このためブリッジ回路の平衡がくずれ、ブリッジ
端子７、８間に電圧が発生する。この電圧を検知し、湿
度センサとしていた。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、２つのサーミスタ
を用いブリッジ回路を組み、かつジュール熱による自己
加熱によるある一定の温度に昇温して用いるため、２つ
のサーミスタ素子は広い温度範囲にわたって、温度・抵
抗特性あるいは電圧・電流特性のよく揃ったものを選び
組み合わせて用いる必要があった。このため選別に多く
の工数がかかり、再現性が悪かった。
を用いブリッジ回路を組み、かつジュール熱による自己
加熱によるある一定の温度に昇温して用いるため、２つ
のサーミスタ素子は広い温度範囲にわたって、温度・抵
抗特性あるいは電圧・電流特性のよく揃ったものを選び
組み合わせて用いる必要があった。このため選別に多く
の工数がかかり、再現性が悪かった。
また出力値が電圧値、すなわちアナログ値であるためマ
イコンなどに入力する場合にはＡ／Ｄコンバータが必要
であった。
イコンなどに入力する場合にはＡ／Ｄコンバータが必要
であった。
本発明はかかる従来の問題を解消するもので、選別の不
要な、再現性の良い、デジタル出力の湿度センサを提供
することを目的とする。
要な、再現性の良い、デジタル出力の湿度センサを提供
することを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の湿度センサは基
準発振器用振動素子と、湿度検知発振器用振動素子とを
備え、かつ前記２つの振動素子を、あらかじめ定められ
た温度に昇温するための加熱源を有するという構成から
なるものである。
準発振器用振動素子と、湿度検知発振器用振動素子とを
備え、かつ前記２つの振動素子を、あらかじめ定められ
た温度に昇温するための加熱源を有するという構成から
なるものである。
作 用 本発明は上記構成によって、例えば温度係数の大きなか
つよく揃った振動素子、例えば単結晶圧電材料、LiNb
O3、水晶、LiTaO3、PbTiO3などからなる振動素子を用い
ることにより、２つの振動素子の選別は不要となる。
つよく揃った振動素子、例えば単結晶圧電材料、LiNb
O3、水晶、LiTaO3、PbTiO3などからなる振動素子を用い
ることにより、２つの振動素子の選別は不要となる。
また、それぞれの振動素子からなる２つの発振器を構成
することにより、２つの振動素子の温度バランスの差を
それぞれの発振器の発振周波数の差、すなわちデジタル
出力として取り出すことが出来、マイコンに直結するこ
とが出来る。
することにより、２つの振動素子の温度バランスの差を
それぞれの発振器の発振周波数の差、すなわちデジタル
出力として取り出すことが出来、マイコンに直結するこ
とが出来る。
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
第１図は本発明に基づく湿度センサの断面図を示す。１
１は基準発振器用振動素子で、LiNbO3単結晶からなる弾
性表面波素子を用いた。１２は湿度検知発振器用振動素
子で同じくLiNbO3単結晶からなる弾性表面波素子を用い
た。それぞれの素子は板厚０．２mm、長さ５mm、幅３mm
であった。LiNbO3は基板はＹ−cutであり、弾性表面波
の伝搬方向はＺ方向とした。それぞれの素子１１、１２
はパッケージ基台１３上に接着した。基台は熱バランス
を考慮して銅で構成した。１４は基台１３に設けられた
φ２．５mm、深さ５mmの凹部、15は基台１３に設けられ
たφ２．５mmの開孔部を示す。１６はパッケージのギャ
ップを示す。キャップ上には加熱用ヒーター１７を設け
た。キャップ１６は基台１３に接着されている。空隙１
８及び凹部１４には乾燥空気を封入した。空隙１８の空
気は凹部１４あるいは開孔部１５の空気と混合すること
はない。
第１図は本発明に基づく湿度センサの断面図を示す。１
１は基準発振器用振動素子で、LiNbO3単結晶からなる弾
性表面波素子を用いた。１２は湿度検知発振器用振動素
子で同じくLiNbO3単結晶からなる弾性表面波素子を用い
た。それぞれの素子は板厚０．２mm、長さ５mm、幅３mm
であった。LiNbO3は基板はＹ−cutであり、弾性表面波
の伝搬方向はＺ方向とした。それぞれの素子１１、１２
はパッケージ基台１３上に接着した。基台は熱バランス
を考慮して銅で構成した。１４は基台１３に設けられた
φ２．５mm、深さ５mmの凹部、15は基台１３に設けられ
たφ２．５mmの開孔部を示す。１６はパッケージのギャ
ップを示す。キャップ上には加熱用ヒーター１７を設け
た。キャップ１６は基台１３に接着されている。空隙１
８及び凹部１４には乾燥空気を封入した。空隙１８の空
気は凹部１４あるいは開孔部１５の空気と混合すること
はない。
第２図は、第１図に示した湿度センサの回路図を示す。
１１、１２は第１図に示した弾性表面波素子であり、表
面にＡｌ蒸着膜からなる交差指型電極１９を有してい
る。２０は増幅器を示す。２１は混合回路を示す。２
２、２３は出力端子を示す。このように結線することに
より２つの発振器Ａ、Ｂを構成する。Ａは基準用発振
器、Ｂは湿度検知用発振器となる。それぞれの発振器の
発振周波数は約１７４ＭＨＺであった。
１１、１２は第１図に示した弾性表面波素子であり、表
面にＡｌ蒸着膜からなる交差指型電極１９を有してい
る。２０は増幅器を示す。２１は混合回路を示す。２
２、２３は出力端子を示す。このように結線することに
より２つの発振器Ａ、Ｂを構成する。Ａは基準用発振
器、Ｂは湿度検知用発振器となる。それぞれの発振器の
発振周波数は約１７４ＭＨＺであった。
まず室温の乾燥空気中に第１図に示した湿度センサを放
置し、発振器Ｂの発振周波数Ｂを増幅器２０の位相条
件を変えることにより調整し、出力端子２３から出力さ
れる発振周波数Ａ，発振周波数Ｂとの差の周波数
（＝Ａ−Ｂ）を１００ＫＨＺとする。
置し、発振器Ｂの発振周波数Ｂを増幅器２０の位相条
件を変えることにより調整し、出力端子２３から出力さ
れる発振周波数Ａ，発振周波数Ｂとの差の周波数
（＝Ａ−Ｂ）を１００ＫＨＺとする。
次に基準用発振器Ａの発振周波数Ａを出力端子２２よ
りモニターしながらヒータ17に電流を流し加熱し、湿度
センサを昇温する。発振周波数Ａの温度係数を利用す
ることにより、湿度センサの温度を知ることが出来る。
乾燥空気中における湿度センサの温度Ｔｓと発振周波数
Ａ、および発振周波数ｆＡ、発振周波数Ｂとの差の
周波数との関係を第３図に示す。出力端子２２の発振
周波数Ａは周囲温度により大幅に変化するが、出力端
子２３の発振周波数は広い温度範囲、室温〜200℃にお
いて、その変動は±０．５ＫＨＺ以内であった。これは
周波数の温度係数のバラツキが非常に小さく選別が不要
であることを意味している。
りモニターしながらヒータ17に電流を流し加熱し、湿度
センサを昇温する。発振周波数Ａの温度係数を利用す
ることにより、湿度センサの温度を知ることが出来る。
乾燥空気中における湿度センサの温度Ｔｓと発振周波数
Ａ、および発振周波数ｆＡ、発振周波数Ｂとの差の
周波数との関係を第３図に示す。出力端子２２の発振
周波数Ａは周囲温度により大幅に変化するが、出力端
子２３の発振周波数は広い温度範囲、室温〜200℃にお
いて、その変動は±０．５ＫＨＺ以内であった。これは
周波数の温度係数のバラツキが非常に小さく選別が不要
であることを意味している。
温度センサの差の周波数と湿度との関係を第４図に示
す。同図において、横軸は室温における相対湿度を、縦
軸は湿度センサをヒーター加熱により２００℃に保持し
たときの発振周波数を示す。
す。同図において、横軸は室温における相対湿度を、縦
軸は湿度センサをヒーター加熱により２００℃に保持し
たときの発振周波数を示す。
同図より、差の周波数のオフセットを１００ＫＨＺと
すると、すなわち−１００（KHZ）が湿度に比例して
いることがわかる。すなわち、湿度変化が周波数変化、
デジタル出力として得られたことを示している。
すると、すなわち−１００（KHZ）が湿度に比例して
いることがわかる。すなわち、湿度変化が周波数変化、
デジタル出力として得られたことを示している。
発明の効果 以上のように本発明の湿度センサによれば、すなわち単
結晶からなる振動素子を用いることにより、選別不要な
湿度センサを構成することが出来る。
結晶からなる振動素子を用いることにより、選別不要な
湿度センサを構成することが出来る。
また、振動素子の温度バランスを発振周波数の差として
出力することにより、湿度変化を周波数というデジタル
量に変換することが出来る。
出力することにより、湿度変化を周波数というデジタル
量に変換することが出来る。
第１図は本発明の一実施例における湿度センサの断面
図、第２図は湿度センサの動作を説明するための回路
図、第３図、第４図は同湿度センサの特性図、第５図は
従来の湿度センサの等価回路図である。 １、２……サーミスタ素子、３、４……抵抗、５、６、
７、８……端子、１１、１２……弾性表面波素子、１３
……パッケージ基台、１６……パッケージキャップ、１
７……ヒーター、１９……交差指型電極、２０……増幅
器、２１……混合器、２２、２３……出力端子。
図、第２図は湿度センサの動作を説明するための回路
図、第３図、第４図は同湿度センサの特性図、第５図は
従来の湿度センサの等価回路図である。 １、２……サーミスタ素子、３、４……抵抗、５、６、
７、８……端子、１１、１２……弾性表面波素子、１３
……パッケージ基台、１６……パッケージキャップ、１
７……ヒーター、１９……交差指型電極、２０……増幅
器、２１……混合器、２２、２３……出力端子。
Claims (2)
- 【請求項１】乾燥空気中に密閉された基準発振器用振動
素子と、一主面を乾燥空気に曝し、且つ、他の主面を大
気に曝してなる湿度検知発振器用振動素子と、前記２つ
の素子を一定温度に加熱する加熱源とからなり、前記２
つの素子の発振周波数の差の周波数を出力してなる湿度
センサ。 - 【請求項２】２つの素子は弾性表面波素子から構成され
た特許請求の範囲第１項記載の湿度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59250006A JPH0640056B2 (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 湿度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59250006A JPH0640056B2 (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 湿度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61128138A JPS61128138A (ja) | 1986-06-16 |
| JPH0640056B2 true JPH0640056B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=17201442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59250006A Expired - Lifetime JPH0640056B2 (ja) | 1984-11-27 | 1984-11-27 | 湿度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640056B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0446202Y2 (ja) * | 1985-07-12 | 1992-10-29 | ||
| JPH064305Y2 (ja) * | 1987-12-28 | 1994-02-02 | 株式会社鷺宮製作所 | 小型水圧センサ |
| JPH04307351A (ja) * | 1991-04-04 | 1992-10-29 | Hitachi Ltd | 冷蔵庫 |
| WO2005073715A1 (en) * | 2004-01-27 | 2005-08-11 | H2Scan Corporation | Thin film gas sensor configuration |
| US8015872B2 (en) * | 2008-09-09 | 2011-09-13 | Honeywell International Inc. | Surface acoustic wave based humidity sensor apparatus with integrated signal conditioning |
-
1984
- 1984-11-27 JP JP59250006A patent/JPH0640056B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61128138A (ja) | 1986-06-16 |
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