JPS6375546A - Electronic hydroscope - Google Patents

Electronic hydroscope

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JPS6375546A
JPS6375546A JP21824086A JP21824086A JPS6375546A JP S6375546 A JPS6375546 A JP S6375546A JP 21824086 A JP21824086 A JP 21824086A JP 21824086 A JP21824086 A JP 21824086A JP S6375546 A JPS6375546 A JP S6375546A
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pulse signal
square wave
wave pulse
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田澤 勇夫
Norihiro Kiuchi
木内 規博
Hideo Segawa
瀬川 秀夫
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Abstract

PURPOSE:To miniaturize an instrument and to reduce power consumption, and a cost by counting the frequency of a rectangular pulse signal outputted by an oscillating means. CONSTITUTION:A rectangular wave pulse oscillator 1 consists of an inverter element 7, a resistance element 3, and a humidity detecting element 5. This element 7 outputs the rectangular pulse signal of frequency corresponding to the oscillation frequency of a CR oscillation circuit formed of the electrostatic capacity value of the element 5 and element 3 when the electrostatic capacity value of the element 5 varies with atmospheric humidity and the oscillation frequency of the CR oscillation circuit varies. Further, a microcomputer 9 is provided with a CPU, a counter which counts the rectangular wave pulse signal outputted by the oscillator 1, a memory for storing a control program, etc., and necessary data, etc. The CPU of the microcomputer 9 counts the frequency (f) of the rectangular wave pulse signal outputted by the oscillator 1 and computes the electrostatic capacity value C of the element 5, thereby finding the atmospheric humidity value from the capacity value C and humidity- electrostatic capacitance characteristic data of the element 5.

Description

【発明の詳細な説明】 −上の徂 ノ 本発明は一般に電子湿度計に関し、特に例えば、大気中
の湿度変化に応じて静電容量の値が可変する湿度検知素
子を備えたディジタル電子湿度計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention generally relates to an electronic hygrometer, and more particularly, to a digital electronic hygrometer equipped with a humidity sensing element whose capacitance value varies according to changes in atmospheric humidity. Regarding.

]Jの 術・′ とその11  へ 周知のように、この種のディジタル電子湿度計は、感湿
素子に大気中の湿度変化に応じて該素子の静電容品の値
が可変し電気的出力が得られるものを使用し、該感湿素
子の静電容量値可変に応じて該素子から出力されるアナ
ログ電圧信号を増幅器により増幅した後、アナログ/デ
ィジタル変換器(以下rA/D変換器」という)にてデ
ィジタル信号に変換し、マイクロコンピュータ、マイク
ロプロセッサ等のディジタル電子回路制御機器(以下単
に「マイクロコンピュータ」トイウ)が、前記ディジタ
ル信号に基づいて前記感湿素子によって検知された大気
中の湿度値を算出するようになっている。
As is well known, this type of digital electronic hygrometer has a humidity sensing element whose capacitance value changes according to changes in atmospheric humidity, and produces an electrical output. After amplifying the analog voltage signal output from the humidity sensing element according to the variable capacitance value of the humidity sensing element using an amplifier, an analog/digital converter (hereinafter referred to as rA/D converter) is used. A digital electronic circuit control device such as a microcomputer or microprocessor (hereinafter simply referred to as a "microcomputer") converts the atmospheric air detected by the moisture sensing element into a digital signal based on the digital signal. The humidity value is calculated.

ところで上述した内容から明らかなように、従来のディ
ジタル電子湿度計には、前述した大気中の湿度変化に応
じて静電容量の値が可変する感湿素子から出力されたア
ナログ電圧信号に基づいてマイクロコンピュータが大気
中の湿度値を算出するのに、前記感湿素子とマイクロコ
ンピュータとの間に前記感湿素子から出力されたアナロ
グ信号を増幅する増幅器と、該増幅器から出力されたア
ナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変換器と
を接続する必要があったので、マイクロコンピュータを
始めとする増幅器、A/D変換器等をも含めた回路全体
を1チップLSI化することができず、従って小型化、
低消費電力化を図るには自ずから限界があり、又、低コ
スト化を図ることも困難であった。
By the way, as is clear from the above, conventional digital electronic hygrometers are based on the analog voltage signal output from the humidity sensing element whose capacitance value changes according to the changes in atmospheric humidity. When the microcomputer calculates the humidity value in the atmosphere, an amplifier for amplifying the analog signal output from the humidity sensing element is provided between the humidity sensing element and the microcomputer, and an amplifier for amplifying the analog signal output from the amplifier. Since it was necessary to connect the A/D converter that converts the signal to a digital signal, it was not possible to integrate the entire circuit, including the microcomputer, amplifier, A/D converter, etc., into a single chip LSI. , hence miniaturization,
There is a natural limit to reducing power consumption, and it has also been difficult to reduce costs.

そこで上述した事実に鑑みて、本発明者等が研究を重ね
た結果、」二記のごときディジタル電子湿度計において
比較的高価なA/D変換器を使用せず、A/D変換器の
機能を他の技術的手段に補完させることにより回路の部
品点数を低減せしめ、もって回路全体を1チップLSI
化し得ることを見出した。
Therefore, in view of the above-mentioned facts, the inventors of the present invention and others have conducted repeated research and have found that, without using a relatively expensive A/D converter in a digital electronic hygrometer as described in 2. By complementing this with other technical means, the number of parts in the circuit can be reduced, and the entire circuit can be integrated into a one-chip LSI.
I discovered that it is possible to

本発明は、斯る新規な知見に基づくものである。The present invention is based on such novel findings.

旦−一酌 従って本発明は、」−述したごとき経緯によって創案さ
れたものであって、その目的は、比較的高価なA/D変
換器を除去して回路の部品点数を減少することによって
回路全体の1チップLSI化を図り、もって小型化、低
消費電力化、低コスト化を図ることが可能な電子湿度計
を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention was devised based on the circumstances described above, and its purpose is to reduce the number of components in a circuit by eliminating a relatively expensive A/D converter. It is an object of the present invention to provide an electronic hygrometer that can realize miniaturization, low power consumption, and low cost by integrating the entire circuit into a single-chip LSI.

。1 市  ・尖 るための−゛ ト記目的は本発明に係る電子湿度計によって達成される
。要約すれば本発明は、方形波パルス信号発生器と該方
形波パルス信号発生器に接続された大気中の湿度変化に
応じて静電容量の値が可変する湿度検知素子と前記方形
波パルス信号発生器に接続され前記湿度検知素子の静電
容量の値との間でCR時定数回路を形成する抵抗素子と
を備え、前記湿度検知素子の静電容量の値の可変に応じ
た方形波パルス信号を出力する発振手段と、前記発振手
段から出力された方形波パルス信号の周波数を計数し、
該計数結果に基づいて大気中の湿度値を求めるディジタ
ル演算処理手段とを有することを特徴とする電子湿度計
である。
. 1. The above objectives are achieved by the electronic hygrometer according to the present invention. To summarize, the present invention provides a square wave pulse signal generator, a humidity sensing element connected to the square wave pulse signal generator and whose capacitance value varies according to changes in atmospheric humidity, and the square wave pulse signal generator. a resistance element connected to the generator and forming a CR time constant circuit with the capacitance value of the humidity sensing element, the square wave pulse responsive to variation of the capacitance value of the humidity sensing element; oscillating means for outputting a signal; counting the frequency of a square wave pulse signal output from the oscillating means;
The electronic hygrometer is characterized by having a digital arithmetic processing means for determining a humidity value in the atmosphere based on the counting results.

丸亙鷹 以F、図面により本発明に従う実施例について説明する
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Takai Maruki F. will explain embodiments according to the present invention with reference to the drawings.

第1図は、本発明の第1の実施例に従う電子湿度計を示
す。本発明の第1の実施例に従う電子湿度計の概要は、
第1図を参照して明らかなように、発振f段即ち方形波
パルス発振器lと、前記方形波パルス発振器1の出力信
号を受けるディジタル演算処理手段即ちマイクロコンピ
ュータ9とから成っている。前述した方形波パルス発振
器1は、方形波パルス信号発生器即ち論理レベル信号た
る方形波パルス信号を出力するインバータ素子7と、前
記インバータ素子7の帰還回路に接続されている抵抗素
子3と、前記抵抗素子3の電気抵抗値との間でCR峙定
数回路即ちCR発振回路を形成する湿度検知素子5とで
構成されている。前記湿度検知素子5には、大気中の湿
度変化に応じて静電容量の値が可変するもの、所謂静電
容量可変型と称される感湿素子が用いられている。前述
した静電容量可変型の感湿素子としては、例えば、タン
タル、チタン、ニオブ、アルミニウム、ハフニウムのよ
うな弁作用金属から成る陽極基体の上に陽極酸化により
誘電体性陽極酸化皮膜を形成し、さらにこの誘電体性陽
極酸化皮膜の上の全面又は一部に、例えば硝酸マンガン
のような熱分解性金属塩の熱分解によって二酸化マンガ
ンのような半導体性金属酸化物層を形成し、そしてその
上にカーボン、銀ペイントを用いて水蒸気透過性の導電
性電極を形成したごとき構造のものがある。1−述した
構造の静電容量可変型の感湿素子による湿度検知のプロ
セスは、以下のようである。
FIG. 1 shows an electronic hygrometer according to a first embodiment of the invention. The outline of the electronic hygrometer according to the first embodiment of the present invention is as follows:
As is clear from FIG. 1, it consists of an oscillation stage f, ie, a square wave pulse oscillator 1, and a digital arithmetic processing means, ie, a microcomputer 9, which receives the output signal of the square wave pulse oscillator 1. The square wave pulse oscillator 1 described above includes a square wave pulse signal generator, that is, an inverter element 7 that outputs a square wave pulse signal which is a logic level signal, a resistor element 3 connected to a feedback circuit of the inverter element 7, and a resistor element 3 connected to a feedback circuit of the inverter element 7. The humidity sensing element 5 forms a CR constant circuit, that is, a CR oscillation circuit, with the electrical resistance value of the resistance element 3. The humidity sensing element 5 is a so-called variable capacitance type humidity sensing element whose capacitance value changes according to changes in atmospheric humidity. The above-mentioned variable capacitance type moisture sensing element is produced by forming a dielectric anodic oxide film by anodizing on an anode base made of a valve metal such as tantalum, titanium, niobium, aluminum, or hafnium. Furthermore, a semiconducting metal oxide layer such as manganese dioxide is formed on the entire surface or a part of the dielectric anodic oxide film by thermal decomposition of a thermally decomposable metal salt such as manganese nitrate. Some have a structure in which a water vapor permeable conductive electrode is formed on top using carbon and silver paint. 1- The process of humidity detection using the variable capacitance type humidity sensing element having the above structure is as follows.

即ち、前記湿度検知素子5が相対湿度に応じた空気中の
水分を吸着すると、この水分が誘電体性陽極酸化皮膜の
対向電極として作用し、高湿の場合には、この電極面積
が増加するので、高静電容量が得られ、低湿の場合には
逆に低静電容量が信号として検出され、最終的に空気中
の相対湿度変化を静電容量変化として検知する。前述し
たごとき静電容量可変型の湿度検知素子は、第2図にて
図示するように、0〜100%RHにわたって測定精度
、感度ともに高く、又、第3図にて図示するように、吸
脱溝の応答性も非常に優れている。
That is, when the humidity sensing element 5 adsorbs moisture in the air according to the relative humidity, this moisture acts as a counter electrode of the dielectric anodic oxide film, and in the case of high humidity, the area of this electrode increases. Therefore, a high capacitance is obtained, and in the case of low humidity, a low capacitance is detected as a signal, and finally a change in relative humidity in the air is detected as a change in capacitance. The variable capacitance type humidity sensing element described above has high measurement accuracy and sensitivity over a range of 0 to 100% RH, as shown in FIG. The responsiveness of groove removal is also very good.

前記インバータ素子7は、前記湿度検知素子5の静電容
量値が大気中の湿度変化に応じて可変しそれによって該
湿度検知素子5の静電容量値と前記抵抗素子3との間で
形成されているCR発振回路における発振周波数が可変
すると、該発振周波数に応じた周波数の方形波パルス信
号を出力するようになっている。本実施例においては、
前記インバータ素子7にC−MOSシュミットインバー
タが用いられており、このようにインバータ素子7にC
−MOSシュミットインバータを用いることによって、
低コスト化、低消費電力化を図るとともに、例えば10
0KHz程度のオーダの周波数に対しても安定した方形
波パルス信号が得られるようにしている。
The inverter element 7 has a structure in which the capacitance value of the humidity sensing element 5 changes according to changes in atmospheric humidity, so that a capacitance value is formed between the capacitance value of the humidity sensing element 5 and the resistance element 3. When the oscillation frequency in the CR oscillation circuit is varied, a square wave pulse signal having a frequency corresponding to the oscillation frequency is output. In this example,
A C-MOS Schmidt inverter is used for the inverter element 7, and in this way, the inverter element 7 has a C-MOS Schmidt inverter.
- By using a MOS Schmitt inverter,
In addition to lowering costs and power consumption, e.g.
A stable square wave pulse signal can be obtained even at frequencies on the order of 0 KHz.

前述したマイクロコンピュータ9は、算術演算、論理演
算を行なうCPU、前記方形波パルス発振器lから出力
された方形波パルス信号を計数するカウンタ、制御プロ
グラム等を内臓し又必要データを記憶するメモリ、入出
力ボート等を備えている。前記マイクロコンピュータ9
のメモリに記憶されているデータとしては、例えば前記
第2図にて図示したごとき湿度検知素子5の湿度−静電
容量値特性データを始め、前記湿度検知素子5の温度補
償値データ、第1図にて図示した方形波パルス発振器1
から出力される方形波パルス信号の発振周波数fと前記
湿度検知素子5の静電容量値Cとの関係を表わす式 但し、vO:前記方形波パルス発振器1の出力電圧 VTR:前記インバータ素子7(即ちC−MOSシュミ
ットインバータ)の Hrレベルスレッショルド’l 圧 VTL :前記インバータ素子7(即ちC−MOSシュ
ミットインバータ)の LOレベルスレッショルド電圧 k :定数 がある。前記マイクロコンピュータ9のCPUは、前述
した方形波パルス発振器1から出力される方形波パルス
信号の周波数fをカウントし、該カウントした方形波パ
ルス信号の発振周波数fと前記メモリに記憶されている
0式とから前記湿度検知素子5の静電容量値Cを演算し
、該演算した前記湿度検知素子5の静電容量値Cと前記
メモリに記憶されている第2図にて示した前記湿度検知
素子5の湿度−静電容量値特性データとから大気中の湿
度値を求めることとなる。
The microcomputer 9 described above includes a CPU that performs arithmetic operations and logical operations, a counter that counts the square wave pulse signal output from the square wave pulse oscillator 1, a control program, etc., and also has a memory that stores necessary data, and an input. It is equipped with output boats, etc. The microcomputer 9
The data stored in the memory includes, for example, the humidity-capacitance characteristic data of the humidity sensing element 5 as shown in FIG. 2, the temperature compensation value data of the humidity sensing element 5, the first Square wave pulse oscillator 1 illustrated in the figure
Expression expressing the relationship between the oscillation frequency f of the square wave pulse signal outputted from the humidity sensing element 5 and the capacitance value C of the humidity sensing element 5. However, vO: the output voltage of the square wave pulse oscillator 1 VTR: the inverter element 7 ( (ie, C-MOS Schmitt inverter) Hr level threshold voltage VTL: LO level threshold voltage k of the inverter element 7 (ie, C-MOS Schmitt inverter): There is a constant. The CPU of the microcomputer 9 counts the frequency f of the square wave pulse signal output from the square wave pulse oscillator 1, and calculates the oscillation frequency f of the counted square wave pulse signal and 0 stored in the memory. The capacitance value C of the humidity sensing element 5 is calculated from the formula, and the calculated capacitance value C of the humidity sensing element 5 and the humidity sensing value shown in FIG. 2 stored in the memory are calculated. The atmospheric humidity value is determined from the humidity-capacitance characteristic data of the element 5.

以」二説明したように、本発明の第1の実施例によれば
、インへ−タ′素子7に、C−MOSシュミットインバ
ータを用いたので、低コスト化、低消費電力化を図るこ
とができ、これとともに例えば100KHz程度のオー
ダの周波数に対しても安定した方形波パルス信号を得る
ことができる。
As explained above, according to the first embodiment of the present invention, a C-MOS Schmitt inverter is used for the inverter element 7, so that cost and power consumption can be reduced. At the same time, a stable square wave pulse signal can be obtained even at frequencies on the order of, for example, 100 KHz.

又、湿度検知素子5をインバータ素子7の入力側に接続
し、該湿度検知素子5の湿度変化に応じて該湿度検知素
子5の静電容量値と前記インバータ素子7の帰還回路に
接続されている抵抗素子3との間で形成されているCR
発振回路における発振周波数の可変に応じた周波数の方
形波パルス信号が前記インバータ素子7から出力され該
方形波パルス信号ヲマイクロコンピュータ9によって計
数することで大気中の湿度値を求めることとしたので、
回路全体の1チツプLSI化が可能となった。
Further, the humidity sensing element 5 is connected to the input side of the inverter element 7, and the capacitance value of the humidity sensing element 5 is connected to the feedback circuit of the inverter element 7 according to the humidity change of the humidity sensing element 5. The CR formed between the resistor element 3
Since a square wave pulse signal of a frequency corresponding to the variation of the oscillation frequency in the oscillation circuit is output from the inverter element 7 and the square wave pulse signal is counted by the microcomputer 9, the humidity value in the atmosphere is determined.
It became possible to implement the entire circuit into a single-chip LSI.

第4図は、本発明の第2の実施例に従う電子湿度計を示
す。本発明の第2の実施例に従う電子湿度計の1!要は
、第4図を参照して明らかなように、前記第1図にて図
示した方形波発振器1のインバータ素子7の入力側に接
続されている湿度検知素子5に対して基準容量素子Co
11を並列接続し、前記湿度検知素子5が接続されてい
る側を開/閉する第1のスイッチング手段即ちSWIと
前記基準容量素子Co11が接続されている側を開/閉
する第2のスイッチング手段即ちSW2とを設け、前記
マイクロコンピュータにより、前記湿度検知素子5の静
電容量の値Cと前記基準容量素子Co11の静電容量の
値COとの比:CO/Cに対応する前記SWlのみが閉
成されたときの前記方形波パルス発振器lから出力され
る方形波パルス信号の発振周波数fHと前記SW2のみ
が閉成したときの前記方形波パルス発振器1から出力さ
れる方形波パルス信号の発振周波数fOとの比r f 
= f H/ f Oを演算し、r f E f H/
 f 0=CO/Cの関係式からC= CO/ r f
に−cct7)値を求めることによって、該Cの値と前
記第2図にて示したデータとから大気中の湿度値を求め
ることとしたものである。方形波パルス発振器1を、前
述したような構成としたのは、以下に記載するごとき理
由による。即ち、本発明者等が前述した第1図にて示す
方形波パルス発振器1を用いて実験を行なった結果、該
発振器lの発振周波数fは抵抗素子3の抵抗値R、イン
バータ素子7のHiレベルスレッショルド電圧VTR2
同素子7のLOレベルス1/ツショルド電圧VTL、該
発振器1の出力電圧■o及び定数にの値のバラツキや温
度特性等によって多少の影響を受けることが判明した。
FIG. 4 shows an electronic hygrometer according to a second embodiment of the invention. 1 of the electronic hygrometer according to the second embodiment of the present invention! In short, as is clear with reference to FIG. 4, the reference capacitive element Co is
11 are connected in parallel, and a first switching means, that is, SWI, opens/closes the side to which the humidity sensing element 5 is connected, and a second switching means opens/closes the side to which the reference capacitance element Co11 is connected. means, SW2, and the microcomputer detects only the SW1 corresponding to the ratio: CO/C between the capacitance value C of the humidity sensing element 5 and the capacitance value CO of the reference capacitance element Co11. The oscillation frequency fH of the square wave pulse signal output from the square wave pulse oscillator l when SW2 is closed, and the oscillation frequency fH of the square wave pulse signal output from the square wave pulse oscillator 1 when only the SW2 is closed. Ratio r f to oscillation frequency fO
= f H/ f O, calculate r f E f H/
From the relational expression of f 0 = CO/C, C = CO/ r f
By determining the -cct7) value, the humidity value in the atmosphere can be determined from the value of C and the data shown in FIG. 2. The reason why the square wave pulse oscillator 1 is configured as described above is as follows. That is, as a result of experiments conducted by the present inventors using the square wave pulse oscillator 1 shown in FIG. Level threshold voltage VTR2
It has been found that the LO level 1/threshold voltage VTL of the element 7, the output voltage 2o of the oscillator 1, variations in constant values, temperature characteristics, etc. have some influence.

そこで、−1−述したように本発明者等は湿度検知素子
5に対して基準容量素子Co11を並列接続し、前記S
WI、SW2を夫々設けて一方を閉成させたときには他
方を開成させることによってSWIのみを閉成せしめた
ときの発振周波数によって求まる。)、SW2のみを閉
成せしめたときの発振周波数fO(fo=1/ rk−
R−Cロコンピュータ9によってカランI・させ然る後
にfHとfOとの比をとって前記VTR,VTL、VO
,に、Rを消去させ、CO/Cの値のみで前記発振周波
数fの値を決定することによって、より高精度な湿度測
定値データを得ることができた。前述した基準容量素子
Co11は、その温度変化等の影響による静電容量値の
変動が、前記VTH,VTL、VO1R,に等の特性値
変動に比較して殆んど無視できるほど小さいので、前記
rfの値即ちf h / f oの値を求めることによ
ってin記VTH,VTL、VO,R,に等の値をキャ
ンセルせしめて前記rfの値が湿度検知素子5の静電容
量の値Cの可変のみによって決まるようにすることで、
より高精度な湿度測定が行なえるようにしたものである
。なお、前述したSWI、SW2には、通常のアナログ
スイッチ又は3ステートバツフア等が使用されている。
Therefore, as described in -1-, the present inventors connected the reference capacitive element Co11 in parallel to the humidity sensing element 5, and
When WI and SW2 are provided and one is closed, the other is opened, and the oscillation frequency is determined by the oscillation frequency when only SWI is closed. ), oscillation frequency fO when only SW2 is closed (fo=1/rk-
The R-C computer 9 calculates the ratio of fH and fO and calculates the VTR, VTL, and VO.
, by eliminating R and determining the value of the oscillation frequency f only by the value of CO/C, it was possible to obtain more accurate humidity measurement value data. The reference capacitance element Co11 mentioned above has a capacitance value whose fluctuation due to the influence of temperature changes is so small that it can be ignored compared to the characteristic value fluctuations of the VTH, VTL, VO1R, etc. By calculating the value of rf, that is, the value of f h / f o , the values of VTH, VTL, VO, R, etc. described in in are canceled, and the value of rf becomes the value of capacitance C of the humidity sensing element 5. By making it determined only by variables,
This allows for more accurate humidity measurement. Note that a normal analog switch or a 3-state buffer is used for the above-mentioned SWI and SW2.

第5図は、本発明の第3の実施例に従う電子湿度計を示
す。本発明の第3の実施例に従う電子湿度計の概要は、
第5図を参照して明らかなように、前記第4図にて図示
した回路構成の方形波パルス発振器lにおいて、前記イ
ンバータ素子7の入力側に接続されている湿度検知素子
5に対して該湿度検知素子5の静電容量の値Cどの間で
合成容量C′を形成する前記湿度検知素子5の定常状態
における静電容量の値Cよりも大きな静電容量の値C1
を持った第1の保護容量素子即ちコンデンサC1を直列
接続するとともに、前記湿度検知素子5と前記コンデン
サC1とが直列接続されてに対して該合成容量C′との
間で更に合成容量C” (C” = C′+ C2)を
形成する前記湿度検知素子5の定常状態における静電容
量の値Cよりも小さな静電容量の値C2を持った第2の
保護容量素子即ちコンデンサC2を並列接続し、前記湿
度検知素子5、コンデンサC1、コンデンサC2の合成
容量C″の上限値については前記コンデンサC1の静電
容量値CIと前記コンデンサC2の静電容量値C2どの
和分値CI+C2未満になるように規制し、前記湿度検
知素子5、コンデンサC1、コンデンサC2の合成容量
C″の下限値については前記コンデンサC2の静電容量
値C2以五にならないように規制したものである。方形
波パルス発振器1を、前述したような構成とした理由は
、大気中の湿度変化に応じて可変する前記湿度検知素子
5の静電容量値Cの可変範囲が予め設定されている一定
値以上或いは一定値以下にならないように規制すること
によって、方形波パルス発振器1からマイクロコンピュ
ータ9に対して該マイクロコンピュータ9のメモリに記
憶されている一定の範囲を持った発振周波数データより
も高い周波数の方形波パルス信号が出力されたりするよ
うなことのないようにするためである。なお、仮りに上
記発振周波数の設定範囲外の周波数の方形波パルス信号
が前記方形波パルス発振器1から出力されたような場合
には、CPUは表示部(図示しない)に対してオーバー
フロー或いはアンダーフローの表示をするよう指令出力
するようになっている。本実施例においては、前記湿度
検知素f−5の静電容量の値Cの可変範囲を一定範囲内
に規制するために、前述したごとく湿度検知素子5の定
常状態における静電容量の値Cよりも大きな静電容量C
1を持ったコンデンサc1を該湿度検知素子5と直列接
′続し、前記湿度検知素子5の静電容量値Cよりも小さ
な静電容量値c2を持ったコンデンサC2を前記湿度検
知素子5とコンデンサC1との直列体に対して並列接続
することによって、前記湿度検知素子5とコンデンサC
1との直列体の合成容1B−c’がコンデンサclの静
電容量C1よりも大きくならないことを利用して前記湿
度検知素子5.コンデンサc1、コンデンサC2によっ
て形成される合成容量c ”の値を、前記湿度検知素子
5の静電容量の値Cが増大した際にはC” < C′+
 C2に規制せしめ、又、一方前記湿度検知素子5の静
電容量値Cが減少して前記C′が非常に小さくなった際
には、前記c″をC” > 02に規制せしめることと
したものである。
FIG. 5 shows an electronic hygrometer according to a third embodiment of the invention. The outline of the electronic hygrometer according to the third embodiment of the present invention is as follows:
As is clear with reference to FIG. 5, in the square wave pulse oscillator l having the circuit configuration shown in FIG. A capacitance value C1 larger than a capacitance value C in a steady state of the humidity sensing element 5 forming a composite capacitance C' between the capacitance value C of the humidity sensing element 5;
A first protective capacitance element, that is, a capacitor C1 having a capacitor C1 is connected in series, and the humidity sensing element 5 and the capacitor C1 are connected in series, and a combined capacitance C' is further connected between the humidity sensing element 5 and the capacitor C1. A second protective capacitance element, that is, a capacitor C2, having a capacitance value C2 smaller than the capacitance value C in the steady state of the humidity sensing element 5, forming (C'' = C'+ C2), is connected in parallel. The upper limit of the combined capacitance C'' of the humidity sensing element 5, capacitor C1, and capacitor C2 must be less than the sum of the capacitance value CI of the capacitor C1 and the capacitance value C2 of the capacitor C2. The lower limit value of the combined capacitance C'' of the humidity sensing element 5, the capacitor C1, and the capacitor C2 is regulated so that it does not exceed the capacitance value C2 of the capacitor C2. The reason why the square wave pulse oscillator 1 is configured as described above is that the variable range of the capacitance value C of the humidity sensing element 5, which varies according to changes in atmospheric humidity, is equal to or greater than a preset constant value. Alternatively, by regulating the frequency so that it does not fall below a certain value, the square wave pulse oscillator 1 can transmit to the microcomputer 9 a frequency higher than the oscillation frequency data having a certain range stored in the memory of the microcomputer 9. This is to prevent a square wave pulse signal from being output. In addition, if a square wave pulse signal with a frequency outside the setting range of the oscillation frequency is output from the square wave pulse oscillator 1, the CPU will notify the display section (not shown) of an overflow or underflow signal. It is designed to output a command to display the following. In this embodiment, in order to regulate the variable range of the capacitance value C of the humidity sensing element f-5 within a certain range, the capacitance value C of the humidity sensing element 5 in a steady state is set as described above. A capacitance C greater than
1 is connected in series with the humidity sensing element 5, and a capacitor C2 having a capacitance value c2 smaller than the capacitance value C of the humidity sensing element 5 is connected in series with the humidity sensing element 5. The humidity sensing element 5 and the capacitor C are connected in parallel to the series body with the capacitor C1.
Using the fact that the combined capacitance 1B-c' of the series body with 5. When the capacitance value C of the humidity sensing element 5 increases, the value of the composite capacitance c'' formed by the capacitor c1 and the capacitor C2 becomes C''<C'+
On the other hand, when the capacitance value C of the humidity sensing element 5 decreases and the C' becomes very small, the c'' is restricted to C''> 02. It is something.

なお、本発明の上記各実施例に従う電子湿度計では、湿
度検知素子5はインバータ素子7の入力側に接続し、抵
抗素子3を前記インバータ素子7の帰還回路側に接続す
ることとしたが、湿度検知素子5を前記インバータ素子
7の帰還回路側に接続し、又、抵抗素T−3を前記イン
バータ素f−7の入力側に接続することとしても差支え
ない。
In the electronic hygrometer according to each of the embodiments of the present invention, the humidity sensing element 5 is connected to the input side of the inverter element 7, and the resistance element 3 is connected to the feedback circuit side of the inverter element 7. The humidity sensing element 5 may be connected to the feedback circuit side of the inverter element 7, and the resistor element T-3 may be connected to the input side of the inverter element f-7.

i艶立亘」 以1−説明したように、本発明によれば、発振手段から
出力された方形波パルス信号の周波数を計数し、該計数
結果に基づいて大気中の湿度値を求めることとしたので
、比較的高価なA/D変換器が不要となり回路の部品点
数を減少させることができるために、回路全体の1チツ
プLSI化を図ることが可能となり、もって小型化、低
消費電力化、低コスト化を図ることが可能な電子湿度計
を提供することができる。
1. As explained above, according to the present invention, the frequency of the square wave pulse signal output from the oscillation means is counted, and the humidity value in the atmosphere is determined based on the counting result. This eliminates the need for a relatively expensive A/D converter and reduces the number of components in the circuit, making it possible to implement the entire circuit on a single chip LSI, resulting in smaller size and lower power consumption. , it is possible to provide an electronic hygrometer that can reduce costs.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の第1の実施例に従う電子湿度計の回
路構成図である。 第2図は、前記第1図にて図示した電子湿度計に使用さ
れている湿度検知素fの湿度−静電容鼠値特性図である
。 第3図は、前記第1図にて図示した電子湿度itに使用
されている湿度検知素子の吸脱湿応答特性を示す特性図
である。 第4図は、本発明の第2の実施例に従う電子湿度itの
回路構成図である。 第5図は、本発明の第3の実施例に従う電子湿度計の回
路構成図である。 ■=方形波パルス信号発振器 3:抵抗素子 5:湿度検知素子 7:インバータ素子 9:マイクロコンピュータ
FIG. 1 is a circuit diagram of an electronic hygrometer according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a humidity-capacitance characteristic diagram of the humidity sensing element f used in the electronic hygrometer shown in FIG. 1. FIG. 3 is a characteristic diagram showing the moisture absorption and desorption response characteristics of the humidity sensing element used in the electronic humidity IT shown in FIG. 1. FIG. 4 is a circuit diagram of an electronic humidity IT according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a circuit diagram of an electronic hygrometer according to a third embodiment of the present invention. ■ = Square wave pulse signal oscillator 3: Resistance element 5: Humidity detection element 7: Inverter element 9: Microcomputer

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)方形波パルス信号発生器と該方形波パルス信号発生
器に接続された大気中の湿度変化に応じて静電容量の値
が可変する湿度検知素子と前記方形波パルス信号発生器
に接続され前記湿度検知素子の静電容量の値との間でC
R時定数回路を形成する抵抗素子とを備え、前記湿度検
知素子の静電容量の値の可変に応じた方形波パルス信号
を出力する発振手段と、前記発振手段から出力された方
形波パルス信号の周波数を計数し、該計数結果に基づい
て大気中の湿度値を求めるディジタル演算処理手段とを
有することを特徴とする電子湿度計。 2)前記湿度検知素子は、前記方形波パルス信号発生器
の入力側に接続されているとともに、前記抵抗素子は、
前記方形波パルス信号発生器の帰還回路に接続されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電子湿
度計。 3)前記方形波パルス信号発生器は、インバータ素子で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項
に記載の電子湿度計。 4)前記インバータ素子は、C−MOSシュミットイン
バータであることを特徴とする特許請求の範囲第3項記
載の電子湿度計 5)前記方形波パルス信号発生器の入力側に接続されて
いる湿度検知素子に対して基準容量素子を並列接続し、
前記湿度検知素子側を開/閉する第1のスイッチング手
段と前記基準容量素子側を開/閉する第2のスイッチン
グ手段とを設け、前記ディジタル演算処理手段により、
前記湿度検知素子の静電容量の値と前記基準容量素子の
静電容量の値との比に対応する前記第1のスイッチング
手段のみが閉成されたときの前記発振手段から出力され
る方形波パルス信号の発振周波数と前記第2のスイッチ
ング手段のみが閉成されたときの前記発振手段から出力
される方形波パルス信号の発振周波数との比を演算し、
該演算結果に基づいて大気中の湿度値を求めるようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第4項のい
ずれかの項に記載の電子湿度計。 6)前記方形波パルス信号発生器の入力側に接続されて
いる湿度検知素子に対して該湿度検知素子の静電容量と
の間で合成容量を形成する前記湿度検知素子の定常状態
における静電容量の値よりも大きな静電容量の値を持っ
た第1の保護容量素子を直列接続するとともに、前記湿
度検知素子と前記第1の保護容量素子とが直列接続され
て形成される合成容量に対して該合成容量との間で更に
合成容量を形成する前記湿度検知素子の定常状態におけ
る静電容量の値よりも小さな静電容量の値を持った第2
の保護容量素子を並列接続し、前記全ての素子の合成容
量の上限値については前記第1の保護容量素子の静電容
量値と前記第2の保護容量素子の静電容量値との和分値
未満になるように規制し、前記全ての素子の合成容量の
下限値については前記第2の保護容量素子の静電容量値
以下にならないように規制したことを特徴とする特許請
求の範囲第5項記載の電子湿度計。
[Scope of Claims] 1) A square wave pulse signal generator, a humidity sensing element connected to the square wave pulse signal generator and whose capacitance value varies according to changes in atmospheric humidity, and the square wave pulse signal generator. C between the capacitance value of the humidity sensing element connected to the signal generator.
oscillation means for outputting a square wave pulse signal according to variation of the capacitance value of the humidity sensing element; and a square wave pulse signal output from the oscillation means. 1. An electronic hygrometer, comprising: a digital calculation processing means for counting the frequency of the hygrometer and calculating a humidity value in the atmosphere based on the counting result. 2) The humidity sensing element is connected to the input side of the square wave pulse signal generator, and the resistance element is connected to the input side of the square wave pulse signal generator.
The electronic hygrometer according to claim 1, wherein the electronic hygrometer is connected to a feedback circuit of the square wave pulse signal generator. 3) The electronic hygrometer according to claim 1 or 2, wherein the square wave pulse signal generator is an inverter element. 4) An electronic hygrometer according to claim 3, wherein the inverter element is a C-MOS Schmitt inverter. 5) A humidity sensor connected to the input side of the square wave pulse signal generator. A reference capacitance element is connected in parallel to the element,
A first switching means for opening/closing the humidity sensing element side and a second switching means for opening/closing the reference capacitance element side are provided, and the digital arithmetic processing means
a square wave output from the oscillation means when only the first switching means corresponding to the ratio of the capacitance value of the humidity sensing element to the capacitance value of the reference capacitance element is closed; calculating the ratio between the oscillation frequency of the pulse signal and the oscillation frequency of the square wave pulse signal output from the oscillation means when only the second switching means is closed;
The electronic hygrometer according to any one of claims 1 to 4, wherein an atmospheric humidity value is determined based on the calculation result. 6) Static capacitance of the humidity sensing element in a steady state forming a composite capacitance with the humidity sensing element connected to the input side of the square wave pulse signal generator. A first protective capacitor element having a capacitance value larger than the capacitance value is connected in series, and a composite capacitor formed by connecting the humidity sensing element and the first protective capacitor element in series. On the other hand, a second element having a capacitance value smaller than the capacitance value in the steady state of the humidity sensing element forming a composite capacitance with the composite capacitance.
protective capacitance elements are connected in parallel, and the upper limit of the combined capacitance of all the elements is the sum of the capacitance value of the first protective capacitance element and the capacitance value of the second protective capacitance element. The lower limit value of the combined capacitance of all the elements is regulated so as not to be less than the capacitance value of the second protective capacitance element. The electronic hygrometer described in Section 5.
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DE8787306891T DE3782219T2 (en) 1986-08-28 1987-08-04 ELECTRONIC MOISTURE METER AND ELECTRONIC TEMPERATURE AND MOISTURE METER.
EP87306891A EP0259012B1 (en) 1986-08-28 1987-08-04 Electronic hygrometer and electronic thermohygrometer
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