JP2517537B2 - 湿度測定回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は湿度測定回路に関する。

（従来の技術） 従来から使用されているセラミックなどからなる電気
抵抗変化形湿度センサは、第７図に示すようにセンサ周
辺の相対湿度とセンサの電気抵抗の対数が反比例する特
性を有する。そのため第８図のごとく交流信号源と抵
抗，センサを直列にし、センサ両端の電圧を増幅回路に
接続した回路や、第９図のごとく交流信号源と抵抗，セ
ンサを直列に接続し、抵抗両端の電圧を増幅回路に接続
した回路を使用してセンサの電気抵抗を測定し、これを
電圧や電流の変化に変換することを行っているが、誤差
が大きくて正確な結果が得られなかった。このような問
題を解決するために、第10図に示すように対数増幅器A₁
を使用するものもある。センサＳの出力は対数増幅器A1
において対数変換されるため、対数増幅器A₁の電気出力
量と相対湿度とは略比例関係となる。ところがセンサ特
性において、相対湿度とセンサの電気抵抗の対数が完全
に反比例関係にあるわけでないので、測定範囲が広くな
ると急激に誤差が増大する。このような第10図に示した
測定回路の特性を第11図に示す。また、この対数増幅器
は回路が複雑で調整も難しく、更に対数特性を得るため
に半導体の電圧−電流特性を利用するので温度による特
性変化も大きく、回路に温度補償を必要とするなど、使
いにくい問題点もあった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な
回路構成で高精度で、かつ安定な湿度測定を可能とする
工業的価値の高い湿度測定回路を提供することを目的と
するものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明になる湿度測定回路は、電気抵抗変化形の湿度
センサと、この湿度センサの一方の端子に直列に接続さ
れた第１の特性補正抵抗と、該湿度センサのもう一方の
端子に直列接続された第２の特性補正抵抗と、前記第１
の特性補正抵抗のもう一方の端子と第２の特性補正抵抗
のもう一方の端子間に接続されたセンサ駆動信号源とを
具備し、第１の特性補正抵抗と前記湿度センサの接合点
と第２の特性補正抵抗とセンサ駆動信号源の接合点間、
あるいは第１の特性補正抵抗両端から湿度検知信号を取
り出す分圧形湿度測定回路からなり、センサ駆動信号を
一定値としたとき、湿度変化に伴って変化する湿度検知
信号を３〜４点の湿度点について直線近似したとき、近
似直線に対する相関係数の二乗値が0.800〜1.000の範囲
になる第1,第２の特性補正抵抗を接続して構成された湿
度測定回路である。

（作用） 二つの変量、すなわち湿度とそれぞれの湿度に対する
湿度検知信号、すなわち分圧されたセンサ駆動信号との
特性において、湿度の３〜４点について直線近似を行
い、そのとき得られる相関係数の二乗値、すなわち下式
によって求められる値を求める。

ここでｒは相関係数、x_iは各近似点における湿度の値、
y_iは各近似点における湿度検知信号の値、ｎは近似点の
数を表わす。

この相関係数の二乗値は無相関で0,近似直線に完全に
一致したとき１となり、常に０と１の間の値を取ること
が統計学上知られている。

したがって、相関係数の二乗値によって直線化の度合
を知ることができる。すなわち、相関係数の二乗値が0.
800〜1.000の範囲に入るように前述第1,第２の特性補正
抵抗の値を求めることによって、湿度に比例した湿度検
知出力を得ることができる。

（実施例） 実施例１ 第１図は電気抵抗変化形、例えばセラミック湿度セン
サ１に第１の特性補正抵抗２及び第２の特性補正抵抗３
を接続した本発明の一実施例に係る湿度測定回路を示す
ものである。なお、４はセンサ駆動信号源である。該湿
度測定回路を用い、30％RH,50％RH,70％RHの各湿度につ
いて直線近似を行い、そのとき得られる相関係数の二乗
値を第1,第２の特性補正抵抗の和の値に対して表わした
のが第３図である。このようにセラミック湿度センサ１
に第1,第２の特性補正抵抗2,3を接続するとき、湿度の
変化に対する電気抵抗の変化が最も直線に近くなる二つ
の特性補正抵抗の和が存在するわけであるが，その特性
補正抵抗値の和は、第３図から明らかなように250KΩで
あり、そのときの相関係数の二乗値は0.9999である。こ
のときの湿度に対する分圧電圧の出力特性を第４図に示
す。一方、相関係数の二乗値が0.800未満では直線関係
が乏しく、高精度の測定は困難で実用的ではない。参考
までに相関係数の二乗値が0.750になる特性補正抵抗を
組み合せて接続したときの湿度に対する分圧電圧の出力
特性を第５図に示すようになった。

よって、上記実施例から相関係数の二乗値は0.800〜
1.000の範囲がよいことがわかる。しかして、第４図に
示すように第１図に示した本発明による湿度測定回路
は、従来の測定回路である第10図による特性曲線第11図
に比較し著しい測定精度の向上がみられ、湾曲が修正さ
れた形の値を得ることができる。

実施例２ 次に本発明の他の実施例について述べる。すなわち、
第２図は湿度センサ１に第１の特性補正抵抗２と第２の
特性補正抵抗３を直列に接続し、センサ駆動信号を第１
の特性補正抵抗２のもう一方の端子と、第２の特性補正
抵抗３のもう一方の端子に接続すると共に、該センサ駆
動信号が分圧された出力信号を第１の特性補正抵抗２間
から取り出した。

この回路において、実施例１で述べたように30％RH,5
0％RH,70％RHの各湿度について直線近似を行って、その
とき得られる相関係数の二乗値と特性補正抵抗の関係に
は、前述した第３図と同じ関係、すなわち最大の直線性
を与える特性補正抵抗の和があることがわかった。しか
して、相関係数の二乗値として0.9999を与える特性補正
抵抗の和250KΩを満足するように第１の特性補正抵抗を
150KΩ，第２の特性補正抵抗を100KΩとして、第２図に
示した回路の湿度−出力電圧特性を測定した結果第６図
に示すようになり、実施例１と同様に著しい測定精度の
向上がみられた。

なお、実施例1,実施例２共に特性補正抵抗は１個の抵
抗として説明したが、複数の抵抗が直・並列に組み合せ
られたものでもかまわない。また、湿度センサも１個の
センサのみの例を示したが、センサと抵抗が直・並列に
接続されたものでもよい。

また、第１図，第２図共２を第１の特性補正抵抗,3を
第２の特性補正抵抗としたが、入れかわっていても全く
同じ考え方で、湿度測定回路を構成できることは言うま
でもない。

［発明の効果］ 本発明によれば、セラミック湿度センサなど電気抵抗
変化形の湿度センサと、第1,第２の特性補正抵抗を直列
に接続した回路でセンサ駆動信号を分圧する湿度測定回
路において、３〜４点の湿度について直線近似したと
き、その相関係数の二乗値が0.800〜1.000の範囲になる
特性補正抵抗を接続するだけで、湿度に対する分圧電圧
の変化を比例的に直すことができる簡単で低価格、しか
も高精度の湿度の測定を可能とし、安定で工業的価値の
高い湿度測定回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる湿度測定回路の一実施例を示す回
路図、第２図は本発明になる湿度測定回路の他の実施例
を示す回路図、第３図は本発明になる特性補正抵抗の和
と相関係数の二乗値の関係を示す曲線図、第４図は本発
明で最も直線性が得られる特性補正抵抗の組み合せによ
る湿度と出力電圧特性との関係を示す曲線図、第５図は
参考例で相関係数が0.75のときの湿度と出力電圧特性を
示す曲線図、第６図は本発明の他の実施例による湿度と
出力電圧特性の関係を示す曲線図、第７図は従来例にな
るセラミック湿度センサの湿度−抵抗特性を示す曲線
図、第８図〜第10図は従来の湿度測定回路をそれぞれ示
す回路図、第11図は従来の対数増幅回路による湿度測定
回路の特性を示す曲線図である。 １……湿度センサ ２……第１の特性補正抵抗 ３……第２の特性補正抵抗 ４……センサ駆動信号源

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック形湿度センサなどの電気抵抗変
   化形湿度センサと、この湿度センサの一方の端子に直列
   に接続された第１の特性補正抵抗と、該湿度センサのも
   う一方の端子に直列接続された第２の特性補正抵抗と、
   前記第１の特性補正抵抗のもう一方の端子と第２の特性
   補正抵抗のもう一方の端子間に接続されたセンサ駆動信
   号源とを具備し、第１の特性補正抵抗と前記湿度センサ
   の接合点と第２の特性補正抵抗とセンサ駆動信号源の接
   合点間、あるいは第１の特性補正抵抗両端から湿度検知
   信号を取り出す分圧形湿度測定回路からなり、湿度に対
   する分圧電圧の変化特性を３〜４点の各湿度について直
   線近似させたとき、直線近似直線に対する相関係数の二
   乗値が0.800〜1.000の範囲となるような特性補正抵抗を
   接続して構成された湿度測定回路。