JPS59202051A - 電子式相対湿度計測・伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電力消費が少なく、相対湿度の値の計測お
よび／または伝送のために適当であり、好ましくは、温
度変化のためには容量性のセンサおよび電子的な補償手
段、そして、感度の非直線性の感知のためにはセンサ手
段の助けによって操作さ九るようにした電子的な装置に
関するものである。

相対湿度の計測のために用いられる既知の機器には、諸
種のタイプの電気的な出力信号センサが設けられている
。それらは、乾／湿抵抗、温度計、リチウム・クロライ
ド・センサ、湿度の影響で例えば伸長の如くそれらの機
械的な特性を変化させるセンサ、および、湿度の影響で
容量性、導電性のようなそれらの電気的な特性を変化さ
せるセンサである。

すべてのセンサに共通の特性は、それらが物理量、即ち
湿度、によって生起される変化を用いるようにされる湿
度の決定のだめのものである。１７かしながら、この変
化の程度もまた、これに加えて、温度に対する湿度およ
び計測されるべき媒体のガス飽和に対する湿度に依存し
ている。そのために、機器の温度依存性および感度の非
直線的な変動に対する補償をすることができるように高
価な回路が用いられている。このようなものは、例えば
Ｇｅｒ、　Ａ２．２．９．０７５、Ｕ、Ｓ、％３．８８
６．７９３およびＵ、　Ｓ、扁３．８９０．８２８の如
き特許明細書において見出される。このような回路によ
り、一方では機器が複雑化され、他方ではセンサを変更
する場合には時間ｆ：要する再調整処理が必要とされる
ものである。

我々の目的は、小形で電力消費の少ない相対湿度計測装
置であって、直接的なディジタル・ディスプレイおよび
／または伝送または自動的なデータ処理のために適合さ
れている出力信号を供給するものを開発することにある
。我々の史に別異の目的は、センサを同じタイプのセン
サと変更する場合には、その位置で迅速に簡単なやり方
で調整をすることが可能にされることにある。

我々の目的は、以下の態様で果された。双方の側に多孔
質の全電極が設けられている商業的に利用可能なアセテ
ート・ホイルであって、Ｖａｌｖｏタイプ２３２２６９
１１０００１なるキャパシタが、センサとして使用され
た。後者はゝゝ湿度″メジレータの周波数決定要素であ
る。理論的には、Ｒ−Ｃオシレータの抵抗性要素をセン
サとして使用することも可能である。容量は相対湿度の
影響で変化し、そのために、″湿度“オシレータの周波
数もまだ変化される。相対湿度の評価は、同様な設計の
信号変換回路が双方のオシレータに接続されている態様
で、基準オシレータによってなされる。

与えられた数のサイクル経過のあと、例えば低から高へ
のレベル変化は、信号変換回路の出力部において生起さ
れる。基準オシレータの定周波数は、０％の相対湿度の
場合には、″湿度“オシレータのそれに等［〜い態様で
調整される。したがって、より高い相対湿度においては
、よシ高い周波数で発振されるものは常に基準オシノー
夕であシ、また、計測信号オシレータを基準オシレータ
に接続された信号変換手段の出力から開始させることが
できる。計測信号オシレータの信号はカウンタに導かれ
ている。゛１湿度”オシレータのブランチにおいて生起
するものであシ、その時点は相対湿度の値に比例する周
波数に依存しているレベル変化でカウンタが停止され、
非蓄積回路の供給電圧がオフに切換えられる。その結果
として、相対湿度の値に比例するパルス・コードがカウ
ンタの出力部に現われる。修正テーブルの適用なしに、
このコードから多単位で直接的に相対湿度の値を得るだ
めに、計測信号オシレータの電圧依存性が用いられる。

より高い温度においては、センサは同じ相対湿度にする
ために容量の値を、より低い温度におけるよシも高く指
定する。したがって、″湿度“オシレータはよシ低い周
波数で発振され、おくれた時点でカウント操作が停止さ
れる。カウンタの出力部に現われるパルス・コードが、
温度によってもたらされる歪なしに相対湿度を特徴づけ
なければならぬという計画は、計測周波数オシレータも
また温度に依存する電圧によって同調されるという事実
によって達成される。このような態様で、より高い温度
ではより低い周波数で発振され、したがって、変化され
ない数のパルスがゲート回路を通１〜てカウンタに加え
られ、より高い温度の結果として、該ゲート回路はより
長い時間だけ開放にされる。

センサの％徴は、その容量が増大する湿度に対して直線
的に増大するものではなく、容量のより高い増大が相対
湿度における単位増大に関連しているということである
。相対湿度の単位変化にともなう計測信号オシレータの
周波数変化は、全計測範囲を通じて同じ程度であること
が達成されるべきである。このことは、好ましくは、計
測信号オシレータの周波数が容量変化の増大に等しい程
度で減少される態様で具体化されることができる。

実際には、カウンタの出力からコントロールサれる電子
的スイッチで計測信号オシレータに容量値の増大ととも
に減少する供給電圧を供給する態様で、破線近似によっ
て連続的な補償に近似させることで充分でおる。かくし
て、全計測範囲を通して、１パルスが例えば１係の相対
湿度に関連するようにされる。

センブリ変更の場合と同様に機器を初めて操作するとき
には、該機器の標準化は、湿度オシレータおよび基準オ
シレータが同一周波数に同調され、これに対して相対湿
度の値が０に近似されていることが計測されている態様
で行われる。実際には、このことは、該機器がディスプ
レイ上で既知の相対湿度の値を示すまでポテンショメー
タを調整することによってなされる。計測周波数オシレ
ータの周波数は別異のポテンショメータによって同調さ
れ、一方相対湿度の飽和への近似が計測されて、表示さ
れた値がおよそ１００％になることとなる。

ここで、前述てれた調整がくり返される。この標準化を
行なうことを可能なものにするため、２個の既知の相対
湿度の値であって、飽和された塩溶液を供給する２１固
のアクセサリにおいて、センサに装着することのできる
ものが必要とされる。

電力消費の低い要素の適用に加えて、該機器の最少限の
電力消費は間欠的な操作によっても確実なものにされる
。

この発明の主題は、以下に詳述される実施例に基づき、
図面に即して説明される。第１図には、可能性のある実
施例のブロック図が示されている。

湿度センサ・オシレータ１、基準オシレータ２および温
度センサ・オンレータ３の出方は信号形成・切換ユニッ
ト４に接続され、それの出力け、計測仏月オシレータ５
の入力部、カウンタ６の駆動（Ｕ号入力部および供給ユ
ニット８に接続されている。カウンタ６の出力は、計測
信号周波数コントローラ７、ディスプレイ９およびトラ
ンスミッタ１０に接続されている。計測信号周波数コン
）。

−２７の出力は、計測信号オシレータ５の第２の入力部
に接続されている。温度センサ・オシレータ３の第２の
出力は計測信号オシレータ５の第３の入力部に接続され
ている。供給ユニット８の間欠的に動作する出力は湿度
センサ・オシレータ１、基準オシレータ２および温度セ
ンサ・オシレータ３に接続され、これに対して供給電圧
を必要とする全ての別異のサブユニットは、供給ユニッ
ト８の（図示されない）連続操作の出方に接続されてい
る。

第１図による回路の操作は次のとおシでおる。

供給電圧の作用とともＫ、間欠的な態様で切換られて、
湿度センサ・オシレータ１は信号列を信号形成・切換ユ
ニット４の入力部の１個に対して、該センサの周囲にお
ける相対湿度に依存する周波数をもって供給する。同時
に、基準オシレータ２は信号形成・切換ユニット４の他
方の入力部に対して一定周波数の信号列を供給する。双
方の信号列は周波数ディバイダに向けられるが、その出
力部において、論理レベルの変化は同数のパルスが与え
られたあとで生起する。カウンタ６の駆動信号入力部お
よび供給ユニット８の間欠的に動作する出力部と同様に
、計測信号オシレータ５は、第１のレベルの要化によっ
てオンに切換えられ、また第２のレベルの変化によって
オフに切換えられる。標準化がなされているとき、湿度
センサ・オシレータ１の周波数は相対湿度が０％である
ときに基準オシレータ２０周波数と等しくなるように調
整されるべきものである。この場合には、信号形成・切
換ユニット４の２個の周波数デイバイダにおけるレベル
変化は同時に生起し、そして、計測周波数オシレータ５
はパルスを供給せず、カウンタ６は値０に留まる。

湿度センサ・オシレータ１の周囲における相対湿度が上
昇したときは、その周波数は減少し、その結果として、
それに接続されている周波数デイバイダ・ブランチにお
けるレベル変化はあとから生起する。かくして、計測周
波数オシレータ５は相対湿度の値に依存する１７度をも
ってカウンタ６係による相対湿度と表示される数値との
間の直線的な関係は、カウンタの増加の飽和とともによ
シ低い値の所定の点においてそれが計測信号オシレータ
５の周波数を調整するような態様で計測周波数コントロ
ーラ７によって確実なものにされる。

この例においては、直線化の破線的な近似の断続点は、
４０，６０．８０および９０％の相対湿度であるように
選択される。

ｉＷＵセンサ・オシレータ１の温度依存へのｍｆｆ１の
段１坂な、計測周波数オシレータ５がよυ高い周囲温度
の結果として塘犬された感度に比例してよ逆低い周波数
に対して同調されるような態様をもって温度センサ・オ
シレータ３かも計測周波数オシレータ５に導かれる補償
電圧によって実行される。よシ詳細な説明は第２図に即
してなされる。

この１ノ・０においては、供給電圧はバッテリからえら
れる。湿度センサ・オシレータ１、基準オシレータ２、
計測信号オシレータ５および温度センサ・オシレータ３
は、間欠的な供給電圧、即ち実際の計測期間のみオンに
切換えられるものによって操作されるものであり、これ
に対して、信号形成・切換ユニット４、カウンタ６、計
測信号周波数コントローラ７、ディスプレイ９およびト
ランスミッタ１０は連続的な供給電圧を受けるようにさ
れている。信号形成・切換ユニット４およびカウンタ６
を０にしたあとで、計測は自動的にくシ返される。０に
することは、自動的に生成されるかまたは外部から供給
されるかのいずれかであるパルスによって実行される。

ブツシュボタンによって温度計測操作のため罠機器を切
換えると、信号形成・切換ユニット４は湿度センサ・オ
ンレータ１を切離して、温度センサ・オシレータ３をオ
ンに切換える。同時に、信号形成・切換ユニット４は計
測周波数コントローラ７をも切離す。したがって、温度
計測操作において、計測周波数オシレータ５の周波数は
計測信号周波Ｍト・口・−ラフからは独立している。温
度センサは瞬時的な温度に依存する周波数に温度オシレ
ータを同調させ、また、基準オシレータ２の周波数から
のそのずれは計測信号オシレータ５の操作時間を規定す
る。温度が負である場合には、信号形成・切換ユニット
４に組込まれている２個の周波数デイバイダの出力部に
おいて現われるレベル変化の順序は逆転され、このこと
はカウンタ６の符号回路によって感知されて、ディスプ
レイ９の負の入力部をコントロールするようにされる。

例にしたがって具体化された、示された実施例のブロッ
クにはこの発明の必須要素が含まれておシ、より詳細に
は第２図に示されている。

計測信号オシレータ５は、タイプＣＡ　５５５ＩＣＩの
回路によって具体化されうるＲ−Ｃオンレータであって
、その周波数はその相異なる入力部に導かれる電圧によ
ってコントロールされるものである。ｃ、ｉ　ｌ　Ｒ７
およびＲ６は、Ｒ７の周波数値を決定するタイミング要
素である。ＣＩＯは集積回路における内部の電圧デイバ
イダの円滑化キャパシタである。上述された周波数決定
要素の場合には、計測（Ｍ号オシレータ５の周波数は、
前記要素の値に加えて、Ｒ２に導かれる電圧およびＩＣ
１入力部５の内部の電圧デイバイダに供給される電圧に
よっても影響を受ける。該周波数は、Ｒ２に導かれる電
圧に比例し、まだ、入力部５に導かれる電圧に逆比例す
るものである。

Ｒ２に導かれる直圧は計測周波数コントローラ７によっ
て供給される。湿度センサの非直線性を補償するために
作用するこのユニットは、本質的には電圧デイバイタ“
であって、その上部要素はＲ８、その下部要素は目標抵
抗■ζ９、Ｒｌｏ、　Ｒ１１およびＲ１２の並列合成さ
れたものであり、それらは実際には回路内に切換えられ
るものである。カウンタ６の４０％の飽和までは、計測
信号周波ｇ３．．’ｖ’　、）ローラ７のＩＣ８回路の
全てのゲートはシャット・ダウンされ、それらの出力部
は高レベルにあり、これによって、それらはＲ２に現わ
れる電圧に影響しないこととなる。４０および６０％の
間では、ＩＣ８／１の入力部が高レベルに、またその出
力部は低レベルに変化され、これによって、Ｒ９はＲ８
と共に電圧デイバイダを形成し、それは計測信号オシレ
ータ５０周波数を減少させる。６０および８０俤の間で
は、ＩＣ８／２の第２の入力部も高レベルにされ、これ
によって、ＲＩＯはＲ９に並列に接続されることとなる
。８０％においては、ＩＣ８／１および２の入力部は低
くされ、また、ＩＣ８／３の入力部は高くされ、したが
って、周波数ディバイダの下部要素は１尤９およびＲＩ
Ｏに代えてＲ１１になる。９０％をこえると、ＩＣ８／
４の第２の入力部も高レベルにされ、これによ’）、Ｒ
ｘ２はＲ１１に並列に接続されることとなる。

Ｒ４・・・Ｒ７は切離しダイオードである。直線化は、
所望の数および値の断続点をもって当然になされうるも
のである。

温度センサ・オシレータ３は２個の機能を果すものであ
る。相対湿度の計測においては、タイプＡＤ５９０／Ｉ
Ｃ１６の温度センサの計測抵抗Ｒ３７によって、低圧ホ
ロワＩＣｌ３／１、電圧デイバイダＲ４２−Ｒ４３およ
び電圧ホロワＩＣ１５／２を通して計測信号オシレータ
５に温度依存電圧が供給されるが、これは、湿度センサ
の温度依存性を補償するために、計測周波数オンレータ
５の周波数を減少させるものである。

温度計測とともに、同じ温度センサの電圧は演算増中器
ＩＣｌ３／４によってＲ４５／　Ｒ４４の比率にｊ％ｒ
ｊコされて、ＩＣ２の同調入力部に導かれる。オシレー
タＩＣ２の周波数は、Ｒ２２に供給される電圧の関数と
して、Ｒ２２、、ＲｓｏおよびＣ１５によって決定され
る。Ｃ９はタイプＣＡ３５５のタイマ回路の内部の電圧
デイバイダの円滑化キャパシタでらる。ＩＣ２によって
操作される温度オシレータの操作範囲の基本点、即ち０
℃は、回路要素Ｒ１９、Ｒ３およびＲｌＢによって調整
されうるものである。

基準オシレータ２と同様に湿度センサ・オシレータ１は
温度オシレータ１０２と同様な設計のものであシ、例え
ばタイプＣＡ３５５の回路によって具体化されることが
できる。信号形成・切換ユニット４には、′電子的およ
び機械的スイッチと同様な、例えばＣＤ　４０４０の、
２個の集積化された周波数デイバイダが含まれている。

カウンタ６は、例えばタイプＣＤ　４５１８の回路によ
って具体化されることができる。

供給ユニット８にはブツシュボタンで操作されるバッテ
リ切換回路が含′！！：れでおシ、更に、０にする信号
を周期的に生成させるタイマ回路および間欠的な操作の
電圧コントローラ回路が含まれている。後者は０になる
とともにオンに切換えられ、計測の終漫においてオフに
切換えられるものである。更に、供給回路８には、バッ
テリのスイッチが解放されると、少し余分の時間だけデ
ィスプレイのだめの供給電圧を与える回路が含まれてい
る。

これらの回路は通常の回路要素によって組立てられるも
のである。

ティスプレィ９は通常の駆動回路を有するＬＣＤである
。

トランスミッタ１０にはＤ／Ａコンバータおよび例えば
レコーダを駆動するフヒめの整合増巾器が含１れている
。

この発明に２ける機器は、ぬらしたり流したシするよう
ないかなる処理操作も保守も必要とせず、いかなる侵攻
的な環境に対しても不感であるようなセンサをもって操
作されるという利点がある。

必要でわれは、センサは同じタイプの別異のものと簡単
に交換されることができ、このような場合には、再調整
はその位置で簡単に行われること　４゜ができる。

す、バッテリ操作式のものであって、可搬型に設計され
ており、直接的なディジタル・ディスプレイが設けられ
ている。トランスミッタとして操作されているときに（
ｄ、その出力信号はデータ処理システムに対して直接的
に入力される。

計測の正確さは、計測されるべき媒体の温度とは独立し
ている。

この装置の著しい利点は、その出力信号は相対湿度に対
して直腺的に比例していること、即ち、計６１１］範囲
のどこにおいても、ディスプレイ−ヒで示される数値は
相対湿度の１％の変化について１単位だけの変化をする
ということである。

この装置の更に別異の利点は、湿度計測モードから温度
計測モードに簡単に切換えられうるということである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の実施例を示すブロック図である。 第２図は、第１図のブロック図において、要部を詳細に
示すものである。 １：湿度センサ・オシレータ ２：基準オシレータ ３：温度センサ・オシレータ ４：信号形成・切換ユニット ５：　ｆｆ１ｌ測信号オシレータ ６：カウンタ ７二計ｉ′ｌ１ｌｌ　（ｇ骨間波数コントローラ８；供
給ユニット ９；チーｒスゾレイ ｌ○ニドランスミッタ 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電子的手段による容量性または抵抗性のセンサをも
   って相対湿度を計測するだめの装置であって、容量性ま
   たは抵抗性の回路要素によって同調可能なオシレータ、
   基準オシレータ、信号形成ユニットおよびカウンタが含
   まれており、その湿度オシレータの周波数決定要素、相
   対湿度センサおよびオシレータの出力部は、好ましくは
   信号形成ユニットを通して、カウンタの第１の入力部に
   接続されており、更にその基準オシレータは、好ましく
   は信号形成ユニットを通して、計坦］］信号オシレータ
   に接続され、これはカウンタの第２の入力部に接続きれ
   、その出力部は計測信号周波数コントローラに接続され
   ており、後者にはまた温度センサも設けられ、そして、
   前記コントローラの出力部は計測信号オシレータに接続
   されている、前記相対湿度計測装置。 ２、計測信号周波数コントローラの回路には、温度依存
   電圧コントローラ、更には計測された値に依存する電圧
   コントローラが含まれている、特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ３、そのオシレータに接続された相対湿度センサに加え
   て温度センサも含まれ、後者は転換スイッチによって接
   続されている、特許請求の範囲第１項記載の装置。