KR940002513B1 - Humidity measuring apparatus - Google Patents

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KR940002513B1
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하지메 미야자끼
쯔까사 무라나까
구니히로 이노우에
쇼이찌 우찌야마
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세이꼬 엡슨 가부시끼가이샤
야마무라 가쯔미
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

습도 측정 장치Humidity measuring device

제1도는 본 발명의 습도 측정 장치의 전체 구성도.1 is an overall configuration diagram of a humidity measuring apparatus of the present invention.

제2도는 본 발명의 습도 측정 장치 회로 구성도.2 is a circuit diagram of the humidity measuring apparatus of the present invention.

제3도는 본 발명의 습도 측정 장치 동작을 나타내는 플로차아트.3 is a flowchart illustrating the operation of the humidity measuring apparatus of the present invention.

제4도는 충전전환 설명도.4 is an explanatory diagram of charging conversion.

제5도는 방전시 회로 접속도.5 is a circuit connection diagram during discharge.

제6도는 습도 센서 선택시의 회로 접속도.6 is a circuit connection diagram when the humidity sensor is selected.

제7도는 센서 전환 수단 기능 설명도.7 is an explanatory diagram of a sensor switching means function.

제8도는 습도 결정 수단 설명도.8 is an explanatory diagram of humidity determining means.

제9도는 발진회수 카운트 수단의 다른 예를 나타낸 도면.9 is a view showing another example of the oscillation count counting means.

제10도는 습도 센서 단면도.10 is a cross-sectional view of the humidity sensor.

제11도는 습도 센서 특성도.11 is a humidity sensor characteristic diagram.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

101 : 습도 센서 102 : 기준저항101: humidity sensor 102: reference resistance

103 : 기준 콘덴서 104 : 충전 전환수단103: reference capacitor 104: charge switching means

105 : 전압 판별수단 106 : 충방전 전환수단105: voltage discrimination means 106: charge and discharge switching means

107 : 방전저항 108 : 센서방향 전환수단107: discharge resistance 108: sensor direction switching means

109 : 발진회수 카운트 수단 110 : 습도 센서 저항치 계산수단109: oscillation count counting means 110: humidity sensor resistance value calculation means

111 : 습도 결정수단111: humidity determination means

본 발명은 저항치 변화형의 습도 센서를 사용하여 상대 습도의 측정을 행하는 습도측정 장치에 관한 것이다. 종래 저항치 변화형 센서를 사용하여 온도 측정을 행하는 전자 온도계로서 특개소 58-15134(전자 온도계)에 개시된 방법등이 알려져 있다. 상술한 전자 온도계의 장치 구성을 이용하면 일견, 습도 장치가 가능하다고 생각되지만 습도 센서는 장시간에 걸쳐 한 방향으로 전류를 흘리면 전기 분해등을 일으켜 버리고 감습 특성이 변화해 버리기 때문에 정확한 습도 측정을 장기간에 걸쳐 실현할 수가 없었다. 또한 습도 센서는 특성의 분산이 크고 측정장치 조정에 시간이 걸리며 값비싼 것이 많다.The present invention relates to a humidity measuring apparatus for measuring relative humidity by using a humidity sensor of a resistance value change type. Background Art A method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-15134 (Electronic Thermometer) is known as an electronic thermometer that performs temperature measurement using a resistance change type sensor. At first glance, it is thought that a humidity device is possible by using the device configuration of the electronic thermometer described above.However, a humidity sensor causes electrolysis and changes in humidity characteristics when a current flows in one direction for a long time, so that accurate humidity measurement is performed for a long time. Could not be realized over. In addition, the humidity sensor has a large dispersion of characteristics, takes time to adjust the measuring device, and is expensive.

그래서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 장기간에 걸쳐 정확한 습도 측정을 실현하는 것이 가능한 습도측정 장치를 염가로 제공함을 목적으로 한다. 본 발명의 습도측정 장치는 제1도의 전체 구성도에 나타내듯이 (a) 습도 변화에 따라 임피이던스가 변화하는 습도 센서(101), (b) 저항치가 기지의 기준저항(102), (c) 용량이 기지의 기준 콘덴서(103), (d) 상기 기준 콘덴서에 상기 기준 저항인지 상기 습도 센서인지의 어느 것이든 직렬 접속하여 직류 전원부터의 충전을 행하는 충전 전환 수단(104), (e) 상기 기준 콘덴서 단자간 전압의 고저(H.L)를 판별하는 전압 판별수단(105), (f) 상기 전압판별 수단 출력에 따라 상기 기준 콘덴서 충전과 상기 콘덴서 방전의 전환을 행하는 충방전 전환수단(106), (g) 상기 기준 콘덴서 방전시에 상기 기준 콘덴서 부하 저항이 되는 방전 저항(107), (h) 일정주기마다 상기 습도 센서의 접속 방향을 전환하여 상기 기준 콘덴서 충전시에 상기 습도 센서에 흐르는 전류의 방향을 방전시키는 센서 방향 전환수단(108), (i) 일정 시간내의 상기 기준 콘덴서 충방전의 반복 회수를 카운트하는 발진회수 카운트 수단(109), (j) 상기 기준 저항을 접속하여 상기 기준 콘덴서에 충전한 경우의 충방전 반복 회수와 습도 센서를 접속하여 기준 콘덴서에 충전한 경우의 충방전 반복 회수에서 상기 습도 센서 저항치를 계산하는 습도 센서 저항치 계산수단(110), (K) 상기 습도 센서 저항치 결정 수단에 의해 얻어진 습도 센서 저항치에서 습도를 결정하는 습도 결정수단(11)를 갖춘 것을 특징으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a humidity measuring apparatus which can realize accurate humidity measurement over a long period of time at low cost. In the humidity measuring apparatus of the present invention, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 1, (a) humidity sensors 101 whose impedance changes with changes in humidity, (b) resistances are known reference resistances 102, and (c) capacitances. Charge switching means 104 and (e) the reference reference capacitors 103 and (d) which charge from a DC power supply in series with either the reference resistor or the humidity sensor in series with the known reference capacitors 103 and (d). Voltage discrimination means 105 for determining the height HL of the voltage between the capacitor terminals; (f) charge / discharge switching means 106 for switching between the reference capacitor charge and the capacitor discharge according to the output of the voltage discrimination means; g) the discharge resistance 107 which becomes the reference capacitor load resistance at the time of discharging the reference capacitor, and (h) the direction of the current flowing through the humidity sensor at the time of charging the reference capacitor by switching the connection direction of the humidity sensor at regular intervals. When discharging Is the sensor direction switching means 108, (i) the oscillation count counting means 109 for counting the number of repetitions of the reference capacitor charge / discharge within a predetermined time, and (j) the reference capacitor is connected and charged By the humidity sensor resistance value calculating means (110) and (K) the humidity sensor resistance value determining means for calculating the humidity sensor resistance value in the charging and discharging repetition number of times when the charging and discharging repetition number of times and the humidity sensor are connected to the reference capacitor. Humidity determination means 11 for determining the humidity from the obtained humidity sensor resistance value is characterized in that it is provided.

(2) 상기 습도 센서가 다층 박막 전극을 형성한 절연성 기판상에 탄소 입자를 분산시킨 다공질 실리카막(주감습막)을 형성한 구조임을 특징으로 한다.(2) The humidity sensor is characterized in that a porous silica film (main damp film) in which carbon particles are dispersed is formed on an insulating substrate on which a multilayer thin film electrode is formed.

(3)는 상기 주감습막 원료에 4wt% 이하의 탄소 입자를 포함하는 솔을 사용함을 특징으로 한다.(3) is characterized in that to use a brush containing 4wt% or less carbon particles in the main moisture-sensitive film raw material.

이하 본 발명의 한 실시예를 도면을 사용하여 상세히 설명하겠다. 제2도는 본 발명의 습도측정 장치 회로 구성도이다. 제2도에 습도 센서(101)는 습도의 변화로 임피이던스가 변화하는 특성을 가진다. 습도 센서 양끝에는 아날로그 스위치(208a),(208b)가 센서방향 전환 수단으로서 설치되어 있다. 기준 콘덴서(103)의 단자에는 아날로그 스위치(206)이 충방전 전환 수단으로서 설치되어 있다. 습도측정 방법은 먼저 충전전환 수단으로서 마련한 아날로그 스위치(204)로 기준저항(102)를 선택하여 회로 접속 상태를 제4도와 같이 한다. 시간과 함께 기준 콘덴서(103)의 단자가 전압 Vc는 증가해간다. 이때 충방전 전환 수단인 아날로그 스위치(206)는 충전을 선택하며 접속 상태는 제4도와 같이 돼 있다. 기준 콘덴서(103)에 접속된 전압판별 수단은 히스테리 시스를 가진 논리반전 게이트(205)로 제7도에 나타내듯이 Vc가 논리반전 게이트(205)의 위쪽 문지방치 VH에 달하면 Va가 L 레벨로 되며 아날로그 스위치(206)가 방전을 선택한다. 방전시의 회로 접속 상태는 제5도와 같이 되며 기준 콘덴서(103)은 반전저항(107)에 접속되고 Vc는 시간과 더불어 감소해간다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 2 is a circuit diagram of the humidity measuring apparatus of the present invention. In FIG. 2, the humidity sensor 101 has a characteristic in which impedance is changed due to a change in humidity. At both ends of the humidity sensor, analog switches 208a and 208b are provided as sensor direction switching means. An analog switch 206 is provided at the terminal of the reference capacitor 103 as the charge / discharge switching means. In the humidity measurement method, first, the reference resistor 102 is selected by the analog switch 204 provided as the charge switching means, and the circuit connection state is as shown in FIG. The voltage Vc of the terminal of the reference capacitor 103 increases with time. At this time, the analog switch 206, which is the charge / discharge switching means, selects the charge and the connection state is as shown in FIG. The voltage discrimination means connected to the reference capacitor 103 is a logic inversion gate 205 having hysteresis, and when Vc reaches the threshold value VH above the logic inversion gate 205, Va becomes L level. Analog switch 206 selects the discharge. The circuit connection state at the time of discharge is shown in FIG. 5, and the reference capacitor 103 is connected to the inversion resistor 107, and Vc decreases with time.

제7도에 나타내듯이 Vc가 논리반전 게이트(205)의 아래쪽 문지방치 VL까지 내려가면 Va가 H레벨이 되며 아날로그 스위치(206)는 충전을 선택하고 이하 충전 방전을 반복한다. 이때 미리 설정된 일정한 시간 T 사이에 기준 콘덴서(103)의 충전 방전이 몇번 되풀이 되었는지를 발진회수 카운트 수단(109)에 의해 카운트한다. 본 실시예에서는 CPU(209), ROM(210), RAM(211)등으로 구성된 마이크로컴퓨터(212)로 카운트하고 있다. 이상과 같이 기준 저항이 선택되었을때의 카운트 회수를 N으로 한다. 다음에 아날로그 스위치(204)로 습도 센서(101)을 선택하여 회로접속 상태를 제6도와 같이 한다. 기준 저항의 경우와 마찬가지로 기준 콘덴서(103)의 충방전을 반복한다. 마이크로 컴퓨터로 반복 회수를 카운트한다. 이때 카운트 회수를 Ns로 한다. 여기서 센서방향 전환수단으로서 설치한 아날로그 스위치(208)는 충전시 습도 센서의 접속 방향을 전환하기 위한 것이다. 구체적으로 제2도에 나타내듯이 플립플롭(213)에 의한 분주 회로에 의해 아날로그 스위치(208a),(208b)를 제어한다. 편의상 습도 센서(101)의 2개 단자를 a,b로 하면 제7도에 나타내는 바와 같이 충전 방전 되풀이마다 습도 센서(101)에 흐르는 전류 방향이 전환된다. 이 전환은 습도 센서(101)의 전기 분해등을 피하기 위해 필요한 기능으로, 종래의 문제점을 해결하기 위한 극히 효과적인 기능이다.As shown in FIG. 7, when Vc falls to the lower threshold VL of the logic inversion gate 205, Va becomes H level, and the analog switch 206 selects charging and repeats the charging and discharging. At this time, the oscillation count counting means 109 counts how many times the charge discharge of the reference capacitor 103 has been repeated between the predetermined time T set in advance. In the present embodiment, the count is counted by the microcomputer 212 composed of the CPU 209, the ROM 210, the RAM 211, and the like. As described above, the number of counts when the reference resistance is selected is N. Next, the humidity sensor 101 is selected by the analog switch 204, and the circuit connection state is as shown in FIG. As in the case of the reference resistor, charging and discharging of the reference capacitor 103 are repeated. Count the number of repetitions with a microcomputer. At this time, the count number is Ns. Here, the analog switch 208 provided as a sensor direction switching means is for switching the connection direction of the humidity sensor during charging. Specifically, as shown in FIG. 2, the analog switches 208a and 208b are controlled by a divider circuit by the flip-flop 213. FIG. For convenience, if the two terminals of the humidity sensor 101 are a and b, the direction of current flowing through the humidity sensor 101 is switched for each charge discharge cycle as shown in FIG. This switching is a function necessary to avoid the electrolysis of the humidity sensor 101, and is an extremely effective function for solving the conventional problems.

이상과 같이 해서 구한 N,Ns와 기준저항(102)의 저항치 Rn에서 습도 센서(101)의 저항치 Rs가 다음 식으로 계산된다.The resistance value Rs of the humidity sensor 101 is calculated by the following equation from N, Ns obtained as described above, and the resistance value Rn of the reference resistance 102.

Rs=(N/Ns)Rn (1)Rs = (N / Ns) Rn (1)

이하, 식(1)을 간단히 설명한다. 기준저항(102)를 사용했을때의 충전 시간을 Tnc, 습도 센서(101)를 사용했을 때의 충전 시간을 Tsc, 방전 시간을 Td, 기준 저항(102)의 저항치를 Rn 방전 저항(107)의 저항치를 Rd, 기준 콘덴서(103)의 용량을 C로 하면 이하의 3식이 성립된다.Expression (1) is briefly described below. The charge time when the reference resistor 102 is used is Tnc, the charge time when the humidity sensor 101 is used is Tsc, the discharge time is Td, and the resistance value of the reference resistor 102 is determined by the Rn discharge resistance 107. When the resistance is Rd and the capacitance of the reference capacitor 103 is C, the following three expressions are established.

Tnc=CRn ln[(V-VL)/(V-VH)]Tnc = CRn ln [(V-VL) / (V-VH)]

T5c=CRs' ln[(V-VL)/(V-VH)]T5c = CRs' ln [(V-VL) / (V-VH)]

Td=CRd' ln(VH/VL)Td = CRd 'ln (VH / VL)

여기서 N,Ns의 정의에서 다음 식이 성립된다.Here, in the definition of N, Ns, the following equation is established.

T=N(Tnc+Td)=Ns(Tsc+Td)T = N (Tnc + Td) = Ns (Tsc + Td)

여기서 방전 저항의 저항치 Rd를 Rn·Rs에 비해 충분히 작게 설정하면Here, if the resistance value Rd of the discharge resistance is set sufficiently smaller than Rn · Rs,

Tnc《Td, Ts《TdTnc << Td, Ts << Td

그러므로 다음 식이 성립된다.Therefore, the following equation is established.

NTnc=NsTscNTnc = NsTsc

즉 NRn=NsRsNRn = NsRs

따라서 전술한 식(1)이 인도된다. 이 식(1)의 계산을 실행하는 것이 습도 센서 저항치 계산수단(110)이며 마이크로컴퓨터(212)로 실현하고 있다. 그리고 기준저항(102)를 사용하여 N를 구한 이유는 일반적으로 콘덴서는 온도 변화로 용량이 변화하기 쉽기 때문에 온도가 변화하도라도 정확한 습도 측정을 할 수 있도록 하기 위해서이다. 기준 콘덴서(103)의 용량은 엄밀히 측정해둘 필요는 없으나 상술한 측정시간 T를 정할때에 참고로 할 필요가 있다. 다음에 습도 센서(101)의 저항치에서 습도를 결정하는 기능이 습도 결정수단(111)으로 제8도에 나타나듯이 습도와 저항치의 테이블(801)을 작성하고 ROM(210)에 비축하여 CPU(209)에 의한 독출을 행하는 방법이 종래부터 알려져 있으나, 본 발명에서는 제11도에 나타내는 바와 같은 특성의 습도 센서를 사용했기 때문에 간단한 계산을 마이크로컴퓨터에 의해 실행하는 것으로 습도 결정이 가능케 되어 있다. 습도 센서(101)의 저항치 Rs에서 습도 Rh(%)를 계산하는 식은 이하에 나타내는 바와 같다.Therefore, the above formula (1) is delivered. It is the humidity sensor resistance value calculation means 110 which performs calculation of this Formula (1), and is implemented by the microcomputer 212. As shown in FIG. The reason why N is obtained by using the reference resistor 102 is to allow accurate humidity measurement even if the temperature changes because the capacitor is generally easy to change its capacity due to temperature change. The capacity of the reference capacitor 103 does not need to be measured strictly, but it is necessary to refer to it when determining the measurement time T described above. Next, the function of determining the humidity from the resistance value of the humidity sensor 101 is a humidity determination means 111. As shown in FIG. 8, a table 801 of humidity and resistance values is prepared, and the CPU 210 is stored in the ROM 210. Although a method of reading by the above method has been known in the past, in the present invention, since the humidity sensor having the characteristics as shown in FIG. 11 is used, the humidity can be determined by performing a simple calculation by a microcomputer. The formula for calculating the humidity Rh (%) from the resistance value Rs of the humidity sensor 101 is as shown below.

Rh=P·log Rs+Q (2)Rh = Plog Rs + Q (2)

다만 P 및 Q는 습도 센서의 특성에 의해 정해지는 정수이다. 이상의 측정 수순을 나타낸 플로차트가 제3도이다. 그림중 P1-P6은 플로차트의 각 스텝을 나타낸다. 측정은 일정시간마다 외부로부터의 명령에 따라 실행된다. 먼저 P1로 기준 저항에 의한 측정 P2를 행하는지 습도 센서에 의한 측정 P4를 행하는지를 결정한다. 기준 저항에 의한 측정 P2는 측정 환경의 온도 변화가 작을 경우는 장치의 기동시만 행한다. 이 경우 처리 시간이 짧아지며 습도 변화가 격심한 경우는 유효하다. 또한 측정 정밀도를 향상시키기 위해 P2를 몇번인가 되풀이하는 것도 가능하며 P3으로 선택한다. P2,P4에서는 상술한 바와 같이 마이크로컴퓨터로 일정시간 T 내에서의 반복회수 N,Ns를 구한다. 발진회수 카운트 수단은 제9도에 나타내듯이 마이크로컴퓨터에서 리세트(902)의 제어가 가능한 카운트 회로(901)을 사용하는 것도 가능하며, 마이크로컴퓨터를 멀티 타스크로 사용할 경우에는 편리하다. P5에서는 습도 센서의 저항치를 결정한다. 구체적으로는 식(1)의 계산을 한다. 습도 센서의 저항치가 계산된 후에 P6으로 습도를 결정한다. 본 발명에서는 식(2)의 계산을 하고 있다. 그리고 펄스의 카운트 식(1),(2)의 계산, RAM 데이타 독출등은 주지의 기술이기 때문에 상세한 것은 생략한다. 다음에 본 발명의 습도 센서 제조 방법에 관하여 간단히 기술한다. 알루미나 기판상에 Cr에 의한 빗모양 전극을 스퍼터링으로 형성하고 리이드선을 접속할 부분을 다시 Au,Ni,Cr,Au를 이 순으로 스퍼터링하여 전극을 형성했다. 즉 탄소 입자를 분산시킨 다공질 실리카막이 형성된 부분은 Cr만으로 형성된 빗모양 전극이며 리이드 선을 접속할 부분은 기판에 가까운쪽에서 Cr,Au,Ni,Cr,Au의 순으로 형성된 4층 전극이다.However, P and Q are integers determined by the characteristics of the humidity sensor. 3 is a flowchart showing the above measurement procedure. In the figure, P1-P6 shows each step of the flowchart. The measurement is carried out according to an external command every fixed time. First, P1 determines whether measurement P2 by reference resistance or measurement P4 by humidity sensor is performed. Measurement P2 by reference resistance is performed only at the start of the apparatus when the temperature change in the measurement environment is small. In this case, the treatment time is short and it is effective when the humidity change is severe. It is also possible to repeat P2 several times in order to improve measurement accuracy and select P3. In P2 and P4, as described above, the repetition number N and Ns in a predetermined time T are calculated by a microcomputer. As shown in FIG. 9, the oscillation count counting means can also use a count circuit 901 which can control the reset 902 in the microcomputer, which is convenient when the microcomputer is used as a multitask. In P5, the resistance value of the humidity sensor is determined. Specifically, the formula (1) is calculated. After the resistance of the humidity sensor is calculated, the humidity is determined by P6. In the present invention, the formula (2) is calculated. The calculation of the pulse count equations (1) and (2), reading of RAM data, and the like are well-known techniques, and thus detailed descriptions thereof are omitted. Next, the humidity sensor manufacturing method of the present invention will be briefly described. A comb-shaped electrode made of Cr was formed on the alumina substrate by sputtering, and the portions to which the lead wires were connected were sputtered in this order again in order of Au, Ni, Cr, and Au. That is, the portion where the porous silica film in which the carbon particles are dispersed is formed is a comb-shaped electrode formed only of Cr, and the portion to which the lead wire is connected is a four-layer electrode formed in the order of Cr, Au, Ni, Cr, and Au near the substrate.

다음에 테트라에톡시실란(Si(OC2H5)4) 270g에 에타놀 1300g, 0.02N 염산 240g을 가해 1시간 교반 후 글리세린 76g, 미분말 실리카 81g을 가하여 30분간 교반하고 활성탄 36g, 카아본 블랙 14g을 가하여 교반한 후 초음파 분산을 1시간했다. 완전히 같은 방법으로 25로트의 솔을 작성하여 점도를 측정했던바, 표 1에 나타내는 결과(2.5WT%)가 되며 극히 점도의 분산이 작았었다. 비교를 위해 탄소입자(활성탄과 카아본 블랙)의 양을 변화시킨 경우의 결과를 같은 표에 나타낸다. 탄소입자 양이 1에서 4WT% 범위로 재현성이 양호했었다.Next, 1300 g of ethanol and 240 g of 0.02N hydrochloric acid were added to 270 g of tetraethoxysilane (Si (OC 2 H 5 ) 4 ), followed by stirring for 1 hour. Then, 76 g of glycerin and 81 g of fine powder silica were added and stirred for 30 minutes. After adding and stirring, ultrasonic dispersion was performed for 1 hour. A 25-lot sole was prepared and the viscosity was measured in exactly the same way. The result is shown in Table 1 (2.5 WT%), and the dispersion of the viscosity was extremely small. The result of changing the amount of carbon particles (activated carbon and carbon black) for comparison is shown in the same table. The reproducibility was good in the amount of carbon particles in the range of 1 to 4WT%.

다음에 탄소 입자를 2.5wt% 포함하는 솔을 전극을 형성한 알루미나 기판상에 디프코오팅하고, 100℃로 10분간 건조해거 430℃로 30분간 소결하여 탄소 입자를 분산시킨 다공질 실리카막(주감습막)을 형성했다. 다음에 테트라에톡시실란 50㎖에 에타놀 35㎖, 0.02N 염산 4㎖를 가해 30분간 교반후 미분말 실리카 10g을 가하여 30분간 교반한 용액을 주감습막상에 디프코오팅하고, 120℃로 30분간 건조해서 400℃로 20분간 소결하여 실리카막을 형성했다.Next, a porous silica film in which carbon particles were dispersed was carbon coated on the alumina substrate on which the electrodes were formed, and then dried at 100 ° C. for 10 minutes and sintered at 430 ° C. for 30 minutes to disperse the carbon particles. Moist film). Next, 35 ml of ethanol and 4 ml of 0.02N hydrochloric acid were added to 50 ml of tetraethoxysilane, followed by stirring for 30 minutes, 10 g of fine powder silica was added thereto, and the solution was stirred for 30 minutes on a main moisture-sensitive film, followed by drying at 120 ° C. for 30 minutes. Then, it sintered at 400 degreeC for 20 minutes, and the silica film was formed.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00001
Figure kpo00001

이렇게해서 제작한 습도 센서의 단면도를 제10도에 나타낸다. 제1도에서 11은 기판, 12는 전극, 13은 탄소입자를 분산시킨 다공질 실리카막, 14는 실리카막이다. 이상과 같이 해서 얻어진 습도 센서는 제10도에 나타내듯이 상대 습도와 저항치의 대수가 직선 관계가 되며 상술한 바와 같이 간단한 계산을 실행하면 습도 측정이 가능케된다. 또한 습도 센서를 구성하고 있는 실리카, 탄소는 어느쪽도 화학적으로 대단히 안정하기 때문에 습도 센서는 온도 변화에 대해 감습 특성이 변화하기 어렵고, 장치에 특별한 온도보상 회로를 설치하지 아니하더라도 충분히 사용할 수 있다. 또한 전극을 스퍼터링으로 형성했기 때문에 전극간 갭을 극히 작게 하는 것이 가능하며 습도 센서의 저항치를 낮게 억제되어 실용적이다.10 is a cross-sectional view of the humidity sensor thus produced. In FIG. 1, 11 is a substrate, 12 is an electrode, 13 is a porous silica film in which carbon particles are dispersed, and 14 is a silica film. As shown in FIG. 10, the humidity sensor obtained as described above has a linear relationship between the relative humidity and the logarithm of the resistance value, and the humidity can be measured by performing a simple calculation as described above. In addition, since both silica and carbon, which constitute the humidity sensor, are very chemically stable, the humidity sensor is difficult to change the humidity characteristics against temperature changes, and the device can be sufficiently used even if a special temperature compensation circuit is not installed in the device. In addition, since the electrode is formed by sputtering, it is possible to make the gap between the electrodes extremely small, and it is practical because the resistance value of the humidity sensor is kept low.

이상 나타낸 실시예에서 아날로그 스위치는 경우에 따라서는 소형 릴레이, 그 밖의 스위치 소자를 사용하는 것도 가능하며 습도 센서 전환에 사용한 분주 회로는 플립플롭 이외의 수단을 사용하는 것도 가능하고, 전압 판별 수단은 컴파레이터 소자를 사용하는 등의 방법도 생각할 수 있다.In the above-described embodiment, the analog switch may use a small relay and other switch elements in some cases, and the division circuit used for switching the humidity sensor may use means other than flip-flop, and the voltage discrimination means It is also possible to think of a method such as using a radar element.

또한 본 실시예에서는 다층박막 전극을 형성한 절연성 기판상에 탄소 입자를 분산시킨 다공질 실리카막을 형성한 구조인 습도 센서에 대해서 설명했는데, 본 실시예에서 설명한 이외의 습도 센서라도 발명의 습도 측정 장치에 응용할 수 있다.In addition, in the present embodiment, a humidity sensor having a structure in which a porous silica film in which carbon particles are dispersed is formed on an insulating substrate on which a multilayer thin film electrode is formed, has been described. It can be applied.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음 효과를 기대할 수 있다.As described above, according to the present invention, the following effects can be expected.

(가) 습도 센서에 흐르는 전류 방향을 전환하는 수단을 마련했기 때문에 습도 센서의 전기 분해등에 의한 특성 변화가 적고 장기간에 걸쳐 정확한 습도 측정이 가능케 되며 신뢰성 높은 습도 측정장치를 실현할 수 있다.(A) Since the means for changing the direction of the current flowing through the humidity sensor is provided, the characteristics change due to the electrolysis of the humidity sensor are small, accurate humidity can be measured over a long time, and a reliable humidity measuring device can be realized.

(나) 습도 센서로서 탄소 입자를 분산시킨 다공질 실리카막을 사용하고 있기 때문에 고온 다습한 환경에서 정확한 습도 측정이 가능케 된다.(B) As the humidity sensor uses a porous silica membrane in which carbon particles are dispersed, accurate humidity measurement can be performed in a high temperature and high humidity environment.

(다) 습도 센서의 감습 특성이 온도 변화에 대해 안정하므로 복잡한 온도 보상회로등이 불필요하고 장치 구성이 심플하며 싼 가격이 된다.(C) Since the humidity sensor's humidity characteristics are stable against temperature changes, complicated temperature compensation circuits are unnecessary, and the device configuration is simple and low price.

(라) 습도 센서가 상대습도 변화에 대해 임피이던스의 대수가 직선으로 변화하는 감습 특성을 갖기 때문에 장치 교정이 대단히 용이하다.(D) It is very easy to calibrate the device because the humidity sensor has the humidity characteristic that the number of impedances changes linearly with respect to the change in relative humidity.

(마) 습도 센서를 구성하는 실리카, 탄소가 화학적으로 안정하기 때문에 종래 문제가 되어 있던 고온 다습한 환경에서의 장시간의 습도 측정이 가능해진다.(E) Since the silica and carbon constituting the humidity sensor are chemically stable, a long time humidity measurement can be performed in a high temperature and high humidity environment, which has been a problem in the past.

(바) 습도 센서의 주 감습막의 원료가 되는 솔중의 탄소 입자량을 4wt% 이하로 함으로서 솔의 특성이 안정하고 감습특성이 안정한 습도 센서를 얻을 수 있으며, 습도측정 장치의 정밀도 분산을 작게할 수 있다.(E) By setting the amount of carbon particles in the sole, which is the raw material of the humidity sensor, to 4wt% or less, a humidity sensor with stable brush characteristics and stable humidity characteristics can be obtained, and the precision dispersion of the humidity measuring device can be reduced. have.

Claims (3)

습도 측정을 하는 습도 측정 장치에 있어서, (가) 습도 변화에 따라 임피이던스가 변화하는 습도 센서와, (나) 저항치가 기지의 기준 저항과, (다) 용량이 기지의 기준 콘덴서와, (라) 상기 기준 콘덴서에 상기 기준 저항인지 상기 습도 센서 인지의 어느쪽이든 직렬 접속하여 직류 전류로 부터의 충전을 하는 충전 전환 수단과, (마) 상기 기준 콘덴서의 단자간 전압의 고저(H.L)를 판별하는 전압판별 수단과, (바) 상기 전압 판별수단 출력에 따라 상기 기준 콘덴서 방전의 전환을 행하는 충방전 전환 수단과, (사) 상기 기준 콘덴서 방전시에 상기 기준 콘덴서의 부하 저항이 되는 방전 저항과, (아) 일정 주기마다 상기 습도 센서의 접속 방향을 전환하여 상기 기준 콘덴서 충전시에 상기 습도 센서에 흐르는 전류의 방향을 반전시키는 센서 방향 전환 수단과, (자) 일정시간내의 상기 기준 콘덴서의 충방전 반복 회수를 카운트하는 발진회수 카운트 수단과, (차) 상기 기준 저항을 접속하여 상기 기준 콘덴서에 충전한 경우의 충방전 반복회수와 상기 습도 센서를 접속하여 상기 기준 콘덴서에 충전한 경우의 반복 회수에서 상기 습도 센서의 저항치를 계산하는 습도 센서 저항치 계산 수단과, (카) 상기 습도 센서 저항치 결정 수단으로 얻어진 습도 센서 저항치에서 습도를 결정하는 습도 결정 수단을 갖춘 것을 특징으로 하는 습도 측정장치.A humidity measuring device for measuring humidity, comprising: (a) a humidity sensor whose impedance changes as the humidity changes, (b) a resistance value is a known reference resistance, (c) a capacity is a known reference capacitor, and (d) Charge switching means for charging from a DC current by connecting either the reference resistor or the humidity sensor in series to the reference capacitor; and (e) a voltage for determining the height (HL) of the voltage between the terminals of the reference capacitor. (F) charging and discharging switching means for switching the reference capacitor discharge in accordance with the output of the voltage discriminating means; (g) a discharge resistance that becomes the load resistance of the reference capacitor during the discharge of the reference capacitor; (H) sensor direction switching means for inverting the direction of current flowing through the humidity sensor when the reference capacitor is charged by switching the connection direction of the humidity sensor at regular intervals; Oscillation count counting means for counting the number of times of charge / discharge repetition of the reference capacitor within a predetermined time period; (d) the charge / discharge repeat count when the reference capacitor is connected and charged to the reference capacitor and the humidity sensor Humidity sensor resistance calculation means for calculating the resistance value of the humidity sensor in a repetitive number of times of charging the reference capacitor, and (k) humidity determination means for determining humidity from the humidity sensor resistance value obtained by the humidity sensor resistance value determination means. Humidity measuring device characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 습도 센서가 다층 박막 전극을 형성한 절연성 기판상에 탄소 입자를 분산시킨 다공질 실리카막(이하, 주감습막)을 형성한 구조임을 특징으로 하는 습도 측정장치.The humidity measuring apparatus according to claim 1, wherein the humidity sensor has a structure in which a porous silica film (hereinafter, referred to as a main humidity film) in which carbon particles are dispersed is formed on an insulating substrate on which a multilayer thin film electrode is formed. 제2항에 있어서, 상기 주 감습막 원료에 4wt% 이하의 탄소 입자를 포함하는 솔을 사용함을 특징으로 하는 습도 측정장치.The humidity measuring apparatus according to claim 2, wherein a brush containing 4 wt% or less of carbon particles is used as the main moisture-sensitive film raw material.
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