JPS62274251A - 湿度検出回路 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［産業上の利用分野］ この発明は、湿度変化に応じた信号を検出して湿度信号
として空調用具の他制御機器類に出力するための湿度検
出回路に関するものであり、特におん度補償機能を備え
た湿度検出回路の改良に関するものである。

［従来の技術］ 従来、湿度センサは、空間の湿度を争に測定するほかに
、空間の湿度調節用の空調機、除湿機、加湿機等に用い
られ、それら機器を自動ル制御するのに役立っている。

それら制御用に用いられるセンサには、例えばセラミッ
ク系のものが開発され、それと同時に、該センサのイン
ピーダンスを検出し、制御ｒ段に接続する電気回路が各
種開発されている。

そのような、電気回路に用いられるセラミ５・クヤ／す
のインピーダンスは、湿度とわん度の両方の彩πを受け
て変化する。そのため最近では、電気回路中にわん度補
償回路を設けたものが開発されている。ｔ！ｌち従来の
この種の回路としては、−例として、国内印行物である
　「セッサ技術」（１９８５４Ｆ　５月臨時増刊号Ｖｏ
１．５．Ｎｏ、８）　ニ記戎されているようなものが知
らｎている。これによると、第３図示すように発振回路
ｌに抵抗Ｒ，，Ｒ２，Ｒ］を介して接続された湿度セン
サ２を右し、この湿度センサ２の出力電圧をバッファＢ
Ｆを介して整流回路４に入力し、この整流回路４の出力
を抵抗Ｒ４、Ｒ５を偵えた差０増輻オベア／グＯＰＩ　
の反転入力端に入力し、このオペアンプＯＰ１　の非反
転入力端にはわん度補ａ機老を顧えた基準ｔｒＥ発生回
路Ｓｖの出力信号が入力されるようになっている。ここ
で、この基？Ｆ−電圧発生回路Ｓｖは電源マにそれぞれ
直列に接続された抵抗ｌ（６，１１７、及び【１１変抵
抗ＶＲをイｌし、この可変抵抗Ｖｌ（の出力端かオペア
ンプｏｐ２の非反転入力端に接続されており、このオペ
アンプＯＰ２の反転入力端と出力抵抗Ｒ８との間に接続
される帰還抵抗Ｒ９に並列にサーミスタ３が接続されて
いる。

なお、オペアンプＯＰ２の反転入力端は抵抗Ｈ１゜を介
して接地されている。而して、差動増幅オペアンプＯＰ
ｌの出力は増幅回路５を介して比較回路６に入力され、
この比較回路６の出力は出力回路７に入力されている。

従って、発振回路１から所定電圧の全派出力が湿度セン
サ２に印加されると、この湿度センサ２の出力信号は整
流回路４で整流されて差動増幅オペアンプＯＰ１に入力
されるのであるが、この差動増幅オペアンプには可変抵
抗ＶＲによりその大きさを変化させ得る基準電圧が入力
されている一方、この基準電圧の大きさはサーミスタ３
の抵抗変化に追従することから湿度センサ２の出力のお
ん度補償が行なわれるようになる。

こうして、おん度補償がなされた湿度センサ２の出力は
増幅された後比較回路６の比較器６八において、基準１
５号源６ａから出力された所定の大きさの信号との比較
が行なわれ、その結果の出力が出力回路７から湿度信号
として出力されるものである。

［本発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記のような従来技術の構成では湿度セ
ンサ２のおん度補償を行なうためにａ数のオペアンプｏ
ｐ、、ｏｐ２や多数の抵抗ＶＲ，Ｒ４、Ｒ５・・・・・
・・・・ＲＩＯ等々を用いる必要があり、回路構成が複
雑となって回路基板の複雑化を招来させ、ひいては、回
路装置のコストダウンが図れない欠点があった。

［問題点を解決するための手段コ 本発明は上記のような従来技術における問題点を解決す
べくなされたものであり、その湿度検出回路は湿度制御
部に接した発信回路に、湿度およびおん度の変化に応じ
てインピータンスか変化する特性を」Ｌ備する湿度セン
サの一端が接続され、ぞの湿度センサの他端には、その
湿度センサのサーミスタ定数と同一のサーミスタ定数を
有し、かつ、おん度変化に応じてインピーダンスが変化
するおん度補償素子が接続され、前記の湿度センサとお
ん度補償素子との接続点における湿度検出信号を必要に
応じて、処理する整流回路およびまたは増幅回路が接続
され、前記検出信号または処理された検出信号が第一の
入力端に入力され、かつ、所定の基準信号が第二の入力
端に入力されることにより、その基準信号と航記検出信
号の大きさが比較される比較回路が接続され、その比較
回路の出力を受けて、湿度信号を出力する出力回路が接
続されていることを特徴とする。従って同　のサーミス
タ定数を有する湿度センサとおん度補償素ｒ−とを弔に
直列に接続するという明快な構成をとることによって、
おん度補償を行なった湿度１６３号を検出＋１７能とし
、それを出力として、空Ｊ！１機具の他の湿度の制御を
必要とする、機器の制御を行なうことを＝ｒ能にしたも
のである。

［作用］ 湿度センサとおん度補償素子との接続点には湿度センサ
に接続された発信回路の電気信号源に基づく検出信号が
得られるが、この検出信号は湿度センサとおん度補償素
子との両方の各サーミスタ定数が等しいため、おん度に
よる影舌、換言すればおん度変化による湿度検出の誤差
が排除された、より正確な検出湿度が得られることとな
る。従って、このようにして得られた検出信号は、必要
に応じて整流及び又は増幅されて、比較回路にて所定の
湿度に対応する基準信号と比較され、その比較結果の出
力に応じて出力回路から湿度信号として制御機器等に出
力される。

［実施例］ 次に実施例を用いて、前記作用の具体的説明等も含め、
本発明について更に詳細に説明する。先ず１本発明の原
理は次の通りである。

一般に、半導体的性質を有する素子の特性として、成る
おん度変化（Ｔ１からＴ２への変化）に対するインピー
ダンスｆ１変化（Ｚ、からＺ）への変化）のａ友釣関係
は次のようになっている。

Ｚ２　＝Ｚ＋ｅｘｐＢ　（ｌパ２−１／ＴＩ　）　−・
・−・、、　、、、■ここでＢはサーミスタ定ａ（研究
者間ではＢ定数と略称される）と称される定数であり、
前記ト導体的性質を有する素子（−例としてはセラミッ
クス）の夫々に固有のものである。

そこで、夫々サーミスタ定数を有する第一素子と第二素
子とを直列に！ａ続し、その両端に所定准圧Ｖを印加し
た場合、第−素子の各わん度Ｔ１．Ｔ、に対するインピ
ーダンスを夫”Ｚｈ＋、Ｚ１１２゜第二素子の各おん度
Ｔ１．Ｔ２　に対するインピーダンス値を夫々Ｚ口、Ｚ
Ｅ２　とし、両素子の接続点に表われる電圧を各おん度
ＴＩ、Ｔ２　についてＶｌ！、ＶＩ２　とすると１次の
ようになる。

そこで、前記接続点の電圧がおん度に対する依存性を排
除するためには、常にＶ１１＝Ｖ「２　なる関係が必要
である。

なる関係を成立させる必要がある。

一方、第−素子及び第二素子は夫々サーミスタ定数Ｂｈ
、Ｂｔ　を有するので、 Ｚｈｚ＝　Ｚ＋＋１ｅＸＰ　Ｂｈ（１／Ｔｚ　−１／Ｔ
Ｉ）　−−−−−−−−−（３’ｒＺ　ｔ２＝　Ｚ　Ｌ
ｌｅＸＰ　Ｂ　Ｌ（１／Ｔ２−１／Ｔ＋）　−−−■が
成立している。

従って、前記０式を恒常的に成立させるためには、各サ
ーミスタ常数８ｈ、Ｂｔ　を等しくすれば良いことが導
出される。

したがって、たとえば第−素子に湿度センナとしてのセ
ラミックスを用いた場合おん度のみならず湿度に対して
もインピーダンス変化を示す特性があるので、Ｌ−記の
ようにサーミスタ常数を副しくした接続状態にすればそ
の接続点からは湿度にのみ依存した信号が得られること
となる。

以ト史に１．記の原理に」、（づき、たとえば発信回路
から交流を出力させたときの湿度検出回路例について詳
説する。

第１図に示すように、所定の印加電圧を全県する発信回
路１の出力側にはセラミックスから成る湿度センサ２の
一端が接続されており、この湿度センサ２の他端には接
地されたおん度補償素子３の一端が接続されている。こ
こで湿度センサ２を構成するセラミックスとしてはＭｇ
（：Ｔ２０．−　　Ｔ、０２系、ＶＪｓ−Ｔ１０２系、
ＺｒＯ□−ＭｇＯ系、Ｌ、、ＶＯ，−ＺｎＯ系等の金属
酸化物焼結体が例示される。そのセラミックスのサーミ
スタ定数と、おん度補償素子３のサーミスタ定数とは等
しいものを用いるように構成する。

他方、湿度センサ２とおん度補償諧子３との接続点は！
１流回路４に接続されており、この整流回路４の出力側
には増幅回路５を介して比較回路６を構成する比較器６
＾の第一・の入力端に接続されていて、その第二の入力
端には所定の基ｌ信号を出力する基準信号源６ａが接続
され、更に、比較回路６の出力側にはスイッチングトラ
ンジスタ等から成る出力回路７が接続されている。

第２図は比較回路６の詳細を示すものであり、オペアン
プ８の非反転入力端には増幅回路５に接続される抵抗９
が接続されており、この非反転入力端と出力端との間に
は帰還抵抗ＩＯが接続されていて、その反転入力端には
抵抗１１を介して接地された可変抵抗１２の出力端が接
続されている。而してこの可変抵抗１２の上流端にはｉ
丁亥抵抗１３及び抵抗１４を介して所定の電源Ｖ、に接
続されている。

従って、発信回路１から出力される所定の交流信号電圧
が湿度センサ２に印加され、湿度センサ２の測定雰囲気
の湿度が変化すると、湿度センサ２とおん度補償素子３
との接続点から湿度変化に応じた検出信号が得られるが
、この検出１２号は湿度センサ２及びおん度補償素子３
の各サーミスタ定数が等しいのでおん度依存性がないも
のとなっている。而して、この検出イエ号は整流回路４
により整流されて直流信号となり、増幅回路５により直
流増幅され、比較回路６の才へアンプ８の非反転入力端
に入力される。このオペアンプ８の反転入力端には可変
抵抗１２．１３により設定可能な基準信号が入力されて
いるので、この基準信号と府述の検出信号との比較が行
なわれてその大小関係に応じた出力がオペアンプ８の出
力端から得られ、出力回路（７）から測定雰囲気の湿度
に応じたオンオフ信号が出される。この信号を例えば空
調用制御機器に出力することにより所望の湿度に自動的
に制御できるようになる。

なお、オペアンプ８の出力と非反転入力端子との間に帰
還抵抗９を接続し、才へアンプ８の電気的ヒステリシス
を調節するようになっている。

以上は湿度センサにセラミックスを用い、発信回路から
交流を印加させた場合について説明したが１本発明はこ
れに限定されることなく、センサに他の材質を用い直流
を印加させる場合も含むものである。

［本発明の効果コ 以−Ｌ詳細に説明したように、本発明によれば、湿度セ
ンサに直列に゛接続されるおん度補償素子のす：ミスタ
常数を湿度センサのサーミスタ定数と同一にし、それら
の接続点が検出信号を得て、この検出信号に基づき湿度
信号を得る構成としたので、回路構成が従来技術に比較
し、非常に簡潔能率的となり、大幅なコストダウンの実
現を期待しつるという大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は比較
回路の−・実施例を示す回路図、第３図は従来の湿度検
出回路の構成を示す回路図である。 １・・発信回路、　　　　２・・湿度センサ、３・・お
ん度補償素子、４・・整流回路、５・・増幅回路、　　
　　６・・比較回路、７・・出力回路。 第１図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）湿度およびおん度の変化に応じてインピーダンス
   が変化する特性を具備する湿度センサの一端に発信回路
   が接続され、該湿度センサの他端には該湿度センサと同
   一のサーミスタ定数を有し、かつ、おん度変化に応じて
   インピーダンスが変化するおん度補償素子が接続され、
   前記湿度センサと該おん度補償素子との接続点における
   湿度検出信号を必要に応じて処理する整流回路およびま
   たは増幅回路が接続され、前記検出信号または処理され
   た検出信号が第一の入力端に入力され、かつ、所定の基
   準信号が第二の入力端に入力されることにより、該基準
   信号と前記検出信号の大きさが比較される比較回路が接
   続され、該比較回路の出力を受けて、湿度信号を出力す
   る出力回路が接続されていることを特徴とする湿度検出
   回路。
2. （２）前記湿度センサがセラミックセンサである特許請
   求の範囲第１項に記載の湿度検出回路。