JPH0727732A - 湿度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単一電源で動作する湿度検出装置に於て低価
格化と省電力化を図るため基準電圧発生回路を簡素化し
た湿度検出装置を提供するものである。 【構成】 湿度−電圧変換回路３と、交流電圧を加える
ための発振回路１と、基準電圧発生回路２と、湿度−電
圧変換回路３の出力を直流にするための整流平滑回路４
とを具備し、発振回路１の発振条件を決めるための抵抗
器８，１０，１１，１２やコンデンサ９等の回路部品と
入力インピーダンスが高い基準電圧発生回路２と接続
し、更に湿度−電圧変換回路３と接続して、発振回路１
の出力を加える構成にした。 【効果】 基準電圧発生回路に直流電圧を抵抗器で分圧
する必要がなく、基準電圧を発生させることができる。
その結果、回路の簡素化、省電力化と低価格化が図れ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コピー機や冷房器等に
用いられる湿度検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にセラミック系もしくは有機高分子
系の湿度センサは、直流電圧を連続的に加えると分極作
用を起こすため、交流電圧を加える必要がある。これら
の湿度センサを用いた検出装置として、例えば、特開６
１−５７８４１号公報に示される装置があり、発振回
路、基準電圧発生回路、平滑増幅回路、センサ部の湿度
−電圧変換回路から構成されている。発振回路は差動増
幅器、抵抗器とコンデンサからなる無安定マルチバイブ
レータ、基準電圧発生回路は直流電圧を分圧する抵抗
と、分圧した電圧を低インピーダンスに変換して基準電
圧を発生するための差動増幅器からなっている。センサ
部は湿度センサと抵抗器の直列回路で、発振回路の出力
端子と基準電圧発生回路の出力端子に接続され、センサ
部の出力端子は整流平滑回路の入力端子と接続されてい
る。湿度センサの湿度に対する抵抗値の変化を直列抵抗
器の端子電圧変化として検出する。平滑増幅回路は差動
増幅器、ダイオード、抵抗器、コンデンサからなり、差
動増幅器の非反転入力が信号の入力端子、差動増幅器の
出力にダイオードが接続された構成である。

【０００３】従来技術は、小型化、低コスト化のため単
電源化を図った。湿度検出装置を単一電源で動作させる
ため、湿度変化を電圧変化に変換する湿度センサ部に交
流電圧を加える際、基準電圧発生回路において直流電圧
を抵抗等で分圧する回路を別途設け、発振回路の出力を
その基準電圧を基準とした正負の交流電圧をセンサ部に
加える構成にした。そして、湿度センサの湿度に対する
抵抗値の変化を直列抵抗器の端子電圧変化として検出
し、その検出した電圧を平滑増幅回路で直流の所望の電
圧信号に変換している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最近のマイクロコンピ
ュータ等を用いた電子装置にあっては、更に、省電力化
や装置の簡素化、低価格化が強く要望されている。従来
の湿度検出装置では、基準電圧を発生させるため、直流
電圧を分圧する回路が余分に必要であり、また、その回
路においても余分な電力を消費する。従って、湿度検出
装置の簡素化、低価格化や省電力化を行いにくいという
問題点があった。

【０００５】本発明の目的は、単一電源で動作する湿度
検出装置に於て低価格化と省電力化を図るため基準電圧
発生回路を簡素化した湿度検出装置を提供するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、湿度変化を電圧の変化に変換する湿度−電圧変換回
路と、該湿度−電圧変換回路に交流電圧を加えるための
発振回路と基準電圧発生回路と、前記湿度−電圧変換回
路の出力を直流にするための整流平滑回路とを具備し、
前記発振回路は第１の差動増幅器とコンデンサと抵抗器
とで構成され、該抵抗器の一端は前記第１の差動増幅器
の出力端子と接続され、前記基準電圧発生回路は第２の
差動増幅器の出力端子を該第２の差動増幅器の反転入力
端子と接続して構成され、前記発振回路の出力は結合コ
ンデンサを介して前記湿度−電圧変換回路の一端と接続
され、前記湿度−電圧変換回路の他端は前記基準電圧発
生回路の第２の差動増幅器の出力端子と接続され、前記
基準電圧発生回路の入力は前記抵抗器を介して前記第２
の差動増幅器の非反転入力端子と接続され、前記湿度−
電圧変換回路の出力端子は前記整流平滑回路の入力端子
と接続された構成とした。

【０００７】

【作用】本発明は、発振回路の発振条件を決めるための
抵抗器やコンデンサ等の回路部品と入力インピーダンス
が高い電圧ホロアの基準電圧発生回路と接続し、その出
力を更に湿度−電圧変換回路と接続して、発振回路の出
力を加える構成にした。このことにより、発振回路の発
振条件に殆ど影響されず基準電圧を中心とした交流電圧
を湿度−電圧変換に加えることができる。また、この基
準電圧は発振回路の出力電圧の振幅より小さく、しか
も、湿度検出電圧と共に整流平滑回路で直流に変換され
るから基準電圧として利用できる。従って、基準電圧発
生回路に直流電圧を抵抗器で分圧する必要がなく、基準
電圧を発生させることができる。

【０００８】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明の一実施例における湿度検出
装置を示す回路構成図である。図１において１は発振回
路、２は基準電圧発生回路、３はセンサ部である湿度−
電圧変換回路、４は整流平滑回路、５は単一の直流電源
端子、６は湿度検出装置の出力端子である。

【０００９】発振回路１は従来技術と同じ無安定マルチ
バイブレータを構成している。発振回路１において、７
は差動増幅器、１３は非反転入力端子、１４は出力端
子、１５は反転入力端子、９はコンデンサ、８，１０，
１１，１２は抵抗器である。基準電圧発生回路２は電圧
ホロアであり、差動増幅器１７で構成されているととも
に、差動増幅器１７の出力端子は差動増幅器１７の反転
入力端子と接続され、差動増幅器１７の非反転入力端子
は差動増幅器７の非反転入力端子１３と接続されてい
る。１６は結合コンデンサである。湿度−電圧変換回路
３の１９は湿度センサ（感湿素子）、２０はサーミスタ
（感温抵抗器）、１８，２１は交流電圧を加えるための
端子、２２は湿度−電圧変換回路の出力端子で整流平滑
回路４の入力端子に接続されている。この構成におい
て、湿度センサは多孔質セラミックスに高分子電解質を
含浸した感湿素子を用いた。その他湿度センサとしてセ
ラミック系の感湿素子であってもよい。整流平滑回路４
は理想ダイオードと平滑回路から構成されており、整流
平滑回路４において、２３は差動増幅器、２４はダイオ
ード、２５はコンデンサ、２６は抵抗器である。

【００１０】次に動作を説明する。発振回路１は矩形波
に近い交流波形を発生する。その動作を図２を用いて説
明する。発振回路１の出力端子１４の波形は図２に示す
Ｖｏの矩形波となる。時間ｔ０で出力端子１４がハイの
時、差動増幅器７の非反転入力端子１３の電圧Ｖｒは図
２のＨの電位になるとする。コンデンサ９は抵抗器８を
介して充電されその反転入力端子１５の端子電圧が図２
のＶｃに示すように上昇する。時間ｔ１でＶｃの値がＨ
の値を越えると、出力端子１４はローになる。その時、
差動増幅器７の非反転入力端子１３の電圧Ｖｒは図２の
Ｌの電位になるとする。コンデンサ９は抵抗器８を介し
て放電されその端子電圧が図２のＶｃに示すように下降
する。時間ｔ２でＶｃの値がＬの値より下がると、出力
端子１４は再びハイになりこの動作を一定の周期で繰り
返す。ところで、周期は電圧Ｖｒが所定のＨとＬの分圧
値になるように抵抗器１０，１１，１２の値を選定し、
抵抗器８とコンデンサ９との時定数を選定すると決ま
る。抵抗器１０は単一電源で発振を起動するため設けて
有る。

【００１１】従来技術と異なるところは、基準電圧の発
生方法にある。すなわち、直流電圧を別途分圧すること
なく発振回路１の非反転入力端子１３の交流電圧Ｖｒ
を、基準電圧として基準電圧発生回路２に与えたことに
ある。基準電圧発生回路２の入力は差動増幅器１７の非
反転入力端子１３であるから、高インピーダンスであ
る。そのため、発振回路１の非反転入力端子１３と接続
しても発振条件に殆ど影響しない。また、差動増幅器１
７の出力は差動増幅器１７の反転入力端子に接続され、
更に、端子２１に接続されており、低インピーダンスに
なる。従って、発振回路１の出力端子１４の電圧Ｖｏは
結合コンデンサ１６を介し、非反転入力端子１３の交流
電圧Ｖｒを中心値として湿度−電圧変換回路３に加えら
れる。

【００１２】湿度−電圧変換回路３は相対湿度の変化に
よって湿度センサ１９の抵抗値が変わると、その変化を
サーミスタ２０の端子電圧変化として検出する。この検
出した電圧は、基準電圧発生回路２の出力と合成され
る。そして、整流平滑回路４の入力端子に加えられる。
整流平滑回路４の入力は差動増幅器２３の非反転入力端
子で高インピーダンスである。差動増幅器２３の出力は
ダイオード２４を介して差動増幅器２３の反転入力端子
に加え、更に、コンデンサ２５、抵抗器２６によって直
流電圧を平滑にし出力端子６に出力する構成である。

【００１３】ここで、非反転入力端子１３の電圧Ｖｒの
振幅が、発振回路１の出力端子１４の電圧Ｖｏより一桁
程度小さい値になるように抵抗器１０，１１，１２の値
を選定しておく。例えば、電源電圧Ｖｃｃ＝５Ｖとする
と、出力Ｖｏがハイの時約３．７Ｖ、ローの時約０．７
Ｖで、電圧Ｖｒの振幅は約０．４Ｖｐｐ程度である。こ
の電圧Ｖｒの振幅は整流平滑回路４で湿度検出電圧と共
に直流電圧に変換される。しかし、電圧Ｖｒの振幅が小
さいから基準電圧として使用しても湿度検出装置の湿度
−出力電圧特性に悪い影響を与えない。図３に、相対湿
度と湿度検出装置の湿度−出力電圧特性の一例を示し
た。図３に示すごとく相対湿度に応じた直流の出力電圧
を得ることができる。この実施例の構成では、基準電圧
の入力端子は差動増幅器７の非反転入力端子１３と接続
したが、基準電圧発生回路２の入力は差動増幅器１７の
非反転入力端子であるから、高インピーダンスである。
そのため、発振回路１の抵抗器やコンデンサなどの発振
条件を決める回路部品と接続してもよく、発振条件に殆
ど影響しない。

【００１４】（実施例２）図４は第２の実施例の回路構
成を示す。図１と異なるところは図４の発振回路におい
て、図１の抵抗器１１の代わりに可変抵抗器２７を接続
し、可変抵抗器２７の中点を電圧ホロア２９の入力端子
に接続し、電圧ホロア２９の出力は結合コンデンサ１６
（図１と同じ）と接続する。また、図１の抵抗器１２の
代わりに可変抵抗器２８を接続し、可変抵抗器の中点は
図１の基準電圧発生回路２の入力端子と接続した構成で
ある。湿度−電圧変換回路、整流平滑回路等その他の構
成は、図１と同じであるので説明を省略する。又、３０
は差動増幅器である。

【００１５】実施例２の動作は、可変抵抗器２７と電圧
ホロア２９を使用することで、電圧ホロア２９の入力イ
ンピーダンスが高いので発振回路の発振条件に影響せず
に多湿度側の出力電圧を設定できる。また、可変抵抗器
２８と基準電圧発生回路２と使用することで、発振回路
の発振条件に影響せずに低湿度側の出力電圧を設定でき
る。従って、余分な電力の消費がない利点がある。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、発振回路の発振条件を決める
ための抵抗器やコンデンサ等の回路部品と入力インピー
ダンスが高い電圧ホロアと接続し、その出力を更に湿度
−電圧変換回路と接続して、発振回路の出力を加える構
成にした。このことにより、発振回路の発振条件に殆ど
影響されず基準電圧を中心とした交流電圧を湿度−電圧
変換に加えることができる。直流電圧を分圧する回路を
別途必要としないから、構成部品が削減でき回路構成の
簡素化ができるほか低価格化、小型化が実現できる。し
かも、分圧のための余分な電力の消費もなく省電力化が
図れるなど優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における湿度検出装置を示
す回路構成図

【図２】発振回路の動作を説明するための各部の電圧波
形図

【図３】本発明に係る湿度検出装置の湿度−出力電圧特
性を示す図

【図４】本発明の第２実施例における湿度検出装置を示
す回路構成図

【符号の説明】

１ 発振回路 ２ 基準電圧発生回路 ３ 湿度−電圧変換回路 ４ 整流平滑回路 ５ 直流電源端子 ６ 出力端子 ７ 差動増幅器 ８ 抵抗器 ９ コンデンサ １０ 抵抗器 １１ 抵抗器 １２ 抵抗器 １３ 非反転入力端子 １４ 出力端子 １５ 反転入力端子 １６ 結合コンデンサ １７ 差動増幅器 １８，２１ 端子 １９ 湿度センサ ２０ サーミスタ ２２ 出力端子

フロントページの続き (72)発明者 大野 博司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湿度変化を電圧の変化に変換する湿度−
   電圧変換回路と、該湿度−電圧変換回路に交流電圧を加
   えるための発振回路と、基準電圧発生回路と、前記湿度
   −電圧変換回路の出力を直流にするための整流平滑回路
   とを具備し、前記発振回路は第１の差動増幅器とコンデ
   ンサと抵抗器とで構成され、該抵抗器の一端は前記第１
   の差動増幅器の出力端子と接続され、前記基準電圧発生
   回路は第２の差動増幅器の出力端子を該第２の差動増幅
   器の反転入力端子と接続して構成され、前記発振回路の
   出力は結合コンデンサを介して前記湿度−電圧変換回路
   の一端と接続され、前記湿度−電圧変換回路の他端は前
   記基準電圧発生回路の第２の差動増幅器の出力端子と接
   続され、前記基準電圧発生回路の入力は前記抵抗器と前
   記第２の差動増幅器の非反転入力端子と接続され、前記
   湿度−電圧変換回路の出力端子は前記整流平滑回路の入
   力端子と接続されたことを特徴とする湿度検出装置。