JP3328462B2 - 湿度検出回路 - Google Patents
湿度検出回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、湿度に比例して静電容
量が増加する湿度センサを用い、静電容量の変化をアナ
ログ電圧の変化に変換し、湿度に比例した直流電圧信号
を得る湿度検出回路に関するものである。
量が増加する湿度センサを用い、静電容量の変化をアナ
ログ電圧の変化に変換し、湿度に比例した直流電圧信号
を得る湿度検出回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、湿度に応じて静電容量が変化
する静電容量変化型湿度センサを用いて湿度を検出する
方法が種々提案されている。例えば、特開昭６２−１７
６４９号公報には、静電容量変化型湿度センサを発振回
路の一部に用いて、発振周波数（周期）の変化に基づき
湿度を検出する方法が提案されている。更に、特公平２
−２２３３８号公報には、センサに一定のパルスを加
え、積分回路を用いてセンサ容量値の変化をパルスの波
高値に変換し、この後直流電圧に変換する方法が提案さ
れている。更に、特開平３−８７６４１号公報には、ダ
イオードを用いてセンサ容量値の変化をパルスの波高値
に変換する方法が提案されている。
する静電容量変化型湿度センサを用いて湿度を検出する
方法が種々提案されている。例えば、特開昭６２−１７
６４９号公報には、静電容量変化型湿度センサを発振回
路の一部に用いて、発振周波数（周期）の変化に基づき
湿度を検出する方法が提案されている。更に、特公平２
−２２３３８号公報には、センサに一定のパルスを加
え、積分回路を用いてセンサ容量値の変化をパルスの波
高値に変換し、この後直流電圧に変換する方法が提案さ
れている。更に、特開平３−８７６４１号公報には、ダ
イオードを用いてセンサ容量値の変化をパルスの波高値
に変換する方法が提案されている。
【０００３】一方、特開平３−１４４３５５号公報に
は、パルスのデューティー比を変化させる方法が開示さ
れている。この方法では、静電容量変化型湿度センサを
含む発振回路のハイレベルのパルス信号（幅が湿度によ
って変化する）と、静電容量変化型湿度センサを含まな
い発振回路のロウレベルのパルス信号（幅がほぼ一定）
とを組み合わせ、このパルス信号を平滑して直流電圧に
して、センサ容量の変化に比例させた出力電圧を得てい
る。
は、パルスのデューティー比を変化させる方法が開示さ
れている。この方法では、静電容量変化型湿度センサを
含む発振回路のハイレベルのパルス信号（幅が湿度によ
って変化する）と、静電容量変化型湿度センサを含まな
い発振回路のロウレベルのパルス信号（幅がほぼ一定）
とを組み合わせ、このパルス信号を平滑して直流電圧に
して、センサ容量の変化に比例させた出力電圧を得てい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した特開昭６２−
１７６４９号公報に示されている静電容量変化型湿度セ
ンサを用いて、発振周波数（周期）の変化に基づき湿度
を検出する方法では、周波数変化に基づき湿度を検出す
るには、マイクロコンピュータ等を用いたカウンタ回路
で周波数をカウントし、周波数をデジタルの湿度値に変
換する演算が必要となる。ここで湿度に比例する電圧値
等のアナログ出力を得るためには、更にＤ−Ａコンバー
タで該デジタル値をアナログ値に変換することになる。
このため回路構成が複雑となった。
１７６４９号公報に示されている静電容量変化型湿度セ
ンサを用いて、発振周波数（周期）の変化に基づき湿度
を検出する方法では、周波数変化に基づき湿度を検出す
るには、マイクロコンピュータ等を用いたカウンタ回路
で周波数をカウントし、周波数をデジタルの湿度値に変
換する演算が必要となる。ここで湿度に比例する電圧値
等のアナログ出力を得るためには、更にＤ−Ａコンバー
タで該デジタル値をアナログ値に変換することになる。
このため回路構成が複雑となった。
【０００５】また、上述した特公平２−２２３３８号公
報に示されているセンサ容量値の変化をパルスの波高値
に変換し、この後直流電圧に変換する方法においては、
センサ容量値を変換したパルスの波高値が、静電容量の
変化に対して比例しないため、後段に直線性補正回路を
追加することが必要になった。このため回路構成が複雑
となっていた。
報に示されているセンサ容量値の変化をパルスの波高値
に変換し、この後直流電圧に変換する方法においては、
センサ容量値を変換したパルスの波高値が、静電容量の
変化に対して比例しないため、後段に直線性補正回路を
追加することが必要になった。このため回路構成が複雑
となっていた。
【０００６】更に、上述した特開平３−８７６４１号公
報に示されているダイオードを用いてセンサ容量値の変
化をパルスの波高値に変換する方法においては、センサ
容量値を変換したパルスの波高値が、やはり静電容量の
変化に対して比例しない。このため、簡易的な補正回路
としてダイオードを用いたアナログ・アンプを後段に追
加しているが、この補正回路の構成を簡易にすると高い
精度を得ることができなかった。
報に示されているダイオードを用いてセンサ容量値の変
化をパルスの波高値に変換する方法においては、センサ
容量値を変換したパルスの波高値が、やはり静電容量の
変化に対して比例しない。このため、簡易的な補正回路
としてダイオードを用いたアナログ・アンプを後段に追
加しているが、この補正回路の構成を簡易にすると高い
精度を得ることができなかった。
【０００７】一方、上述した特開平３−１４４３５５号
公報に示されているパルスのデューティー比を変化させ
る方法においては、前述したようにパルス幅を固定した
ロウレベルと、パルス幅を静電容量変化型湿度センサの
容量の変化に比例させたハイレベルとから成るパルス信
号を平滑して直流電圧とすると、この直流電圧はパルス
高の１／２のオフセット電圧を有している。このため該
オフセット電圧を除去するようにアナログ演算回路を後
段に追加していた。このため、やはり回路構成が複雑で
あった。
公報に示されているパルスのデューティー比を変化させ
る方法においては、前述したようにパルス幅を固定した
ロウレベルと、パルス幅を静電容量変化型湿度センサの
容量の変化に比例させたハイレベルとから成るパルス信
号を平滑して直流電圧とすると、この直流電圧はパルス
高の１／２のオフセット電圧を有している。このため該
オフセット電圧を除去するようにアナログ演算回路を後
段に追加していた。このため、やはり回路構成が複雑で
あった。
【０００８】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、簡易な
構成で正確に相対湿度が測定できる湿度検出回路を提供
することにある。
なされたものであり、その目的とするところは、簡易な
構成で正確に相対湿度が測定できる湿度検出回路を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１では、湿度に比例して静電容量が変化する
静電容量変化型湿度センサを備え、湿度に比例させてパ
ルス信号の周期を変化させる発振回路と、前記発振回路
の湿度に比例したパルス信号の半周期のパルス幅から、
該発振回路の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半
周期に相当するパルス幅を差し引く遅延回路と、前記遅
延回路のパルス信号を平滑してアナログ電圧信号に変換
する平滑回路とからなることを要旨とする。
め、請求項１では、湿度に比例して静電容量が変化する
静電容量変化型湿度センサを備え、湿度に比例させてパ
ルス信号の周期を変化させる発振回路と、前記発振回路
の湿度に比例したパルス信号の半周期のパルス幅から、
該発振回路の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半
周期に相当するパルス幅を差し引く遅延回路と、前記遅
延回路のパルス信号を平滑してアナログ電圧信号に変換
する平滑回路とからなることを要旨とする。
【００１０】また、請求項２では、請求項１において、
前記遅延回路が、抵抗と、ダイオードと、コンデンサ
と、インバータとを有し、該インバータの出力が前記平
滑回路に接続され、該インバータの入力が抵抗を介して
前記発振回路に接続され、該インバータの入力には、他
端が接地されたコンデンサが接続され、該抵抗及び該コ
ンデンサがインバータの入力への遅延を設定し、該抵抗
には順方向に配置されたダイオードが並列に接続されて
成り、遅延時間を設定する前記抵抗及び前記コンデンサ
を、発振回路の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の
半周期に相当させるよう調整したことを要旨とする。
前記遅延回路が、抵抗と、ダイオードと、コンデンサ
と、インバータとを有し、該インバータの出力が前記平
滑回路に接続され、該インバータの入力が抵抗を介して
前記発振回路に接続され、該インバータの入力には、他
端が接地されたコンデンサが接続され、該抵抗及び該コ
ンデンサがインバータの入力への遅延を設定し、該抵抗
には順方向に配置されたダイオードが並列に接続されて
成り、遅延時間を設定する前記抵抗及び前記コンデンサ
を、発振回路の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の
半周期に相当させるよう調整したことを要旨とする。
【００１１】また、請求項３では、請求項１において、
前記遅延回路が、抵抗と、ダイオードと、コンデンサ
と、バッファとを有し、該バッファの出力が前記平滑回
路に接続され、該バッファの入力が抵抗を介して前記発
振回路に接続され、該バッファの入力には、他端が接地
されたコンデンサが接続され、該抵抗及び該コンデンサ
がバッファの入力への遅延を設定し、該抵抗には逆方向
に配置されたダイオードが並列に接続されて成り、遅延
時間を設定する前記抵抗及び前記コンデンサを、発振回
路の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周期に相
当させるよう調整したことを要旨とする。
前記遅延回路が、抵抗と、ダイオードと、コンデンサ
と、バッファとを有し、該バッファの出力が前記平滑回
路に接続され、該バッファの入力が抵抗を介して前記発
振回路に接続され、該バッファの入力には、他端が接地
されたコンデンサが接続され、該抵抗及び該コンデンサ
がバッファの入力への遅延を設定し、該抵抗には逆方向
に配置されたダイオードが並列に接続されて成り、遅延
時間を設定する前記抵抗及び前記コンデンサを、発振回
路の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周期に相
当させるよう調整したことを要旨とする。
【００１２】また、請求項４では、請求項２又は３にお
いて、前記遅延回路の前記抵抗に可変抵抗が接続されて
いる。
いて、前記遅延回路の前記抵抗に可変抵抗が接続されて
いる。
【００１３】また、請求項５では、請求項２又は３にお
いて、前記遅延回路の前記抵抗にサーミスタが接続され
ている。
いて、前記遅延回路の前記抵抗にサーミスタが接続され
ている。
【００１４】上記の目的を達成するため、請求項６で
は、湿度に比例して静電容量が変化する静電容量変化型
湿度センサを備え、湿度に比例させてパルス信号の周期
を変化させる発振回路と、前記発振回路の湿度に比例し
たパルス信号の半周期のパルス幅から、該発振回路の第
１の相対湿度におけるパルス信号の半周期に相当するパ
ルス幅を差し引く第１遅延回路と、前記発振回路の湿度
に比例したパルス信号の半周期に相当するパルス幅か
ら、該発振回路の第２の相対湿度におけるパルス信号の
半周期に相当するパルス幅を差し引く第２遅延回路と、
前記第１遅延回路と第２遅延回路とのパルス信号を平滑
してアナログ電圧信号に変換する平滑回路とからなるこ
とを要旨とする。
は、湿度に比例して静電容量が変化する静電容量変化型
湿度センサを備え、湿度に比例させてパルス信号の周期
を変化させる発振回路と、前記発振回路の湿度に比例し
たパルス信号の半周期のパルス幅から、該発振回路の第
１の相対湿度におけるパルス信号の半周期に相当するパ
ルス幅を差し引く第１遅延回路と、前記発振回路の湿度
に比例したパルス信号の半周期に相当するパルス幅か
ら、該発振回路の第２の相対湿度におけるパルス信号の
半周期に相当するパルス幅を差し引く第２遅延回路と、
前記第１遅延回路と第２遅延回路とのパルス信号を平滑
してアナログ電圧信号に変換する平滑回路とからなるこ
とを要旨とする。
【００１５】
【作用】請求項１の湿度検出回路では、発振回路が、湿
度に比例する周期のパルス信号を出力する。この湿度に
比例するパルス信号の半周期のパルス幅から、遅延回路
が、該発振回路の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号
の半周期に相当するパルス幅を差し引き、湿度に比例す
る幅のパルス信号を得る。平滑回路が、湿度に比例する
幅のパルス信号を平滑してアナログ電圧信号に変換す
る。
度に比例する周期のパルス信号を出力する。この湿度に
比例するパルス信号の半周期のパルス幅から、遅延回路
が、該発振回路の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号
の半周期に相当するパルス幅を差し引き、湿度に比例す
る幅のパルス信号を得る。平滑回路が、湿度に比例する
幅のパルス信号を平滑してアナログ電圧信号に変換す
る。
【００１６】請求項２の湿度検出回路では、発振回路の
パルス信号がハイレベルの半サイクルでは、順方向に接
続されたダイオードにより、インバータの出力はロウと
なる。そして、発振回路のパルス信号がロウレベルの半
サイクルでは、抵抗とコンデンサとにより決定される時
間分遅れて該インバータの出力はハイになる。この遅延
時間を設定する抵抗及びコンデンサの値を、発振回路の
相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周期に相当す
るよう調整することにより、発振回路の湿度に比例する
周期のパルス信号から、該発振回路の相対湿度０％ＲＨ
におけるパルス信号の半周期のパルス幅を差し引くこと
ができる。
パルス信号がハイレベルの半サイクルでは、順方向に接
続されたダイオードにより、インバータの出力はロウと
なる。そして、発振回路のパルス信号がロウレベルの半
サイクルでは、抵抗とコンデンサとにより決定される時
間分遅れて該インバータの出力はハイになる。この遅延
時間を設定する抵抗及びコンデンサの値を、発振回路の
相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周期に相当す
るよう調整することにより、発振回路の湿度に比例する
周期のパルス信号から、該発振回路の相対湿度０％ＲＨ
におけるパルス信号の半周期のパルス幅を差し引くこと
ができる。
【００１７】請求項３の湿度検出回路では、発振回路の
パルス信号がロウレベルの半サイクルでは、逆方向に接
続されたダイオードにより、バッファの出力はロウとな
る。そして、発振回路のパルス信号がハイレベルの半サ
イクルでは、抵抗とコンデンサとにより決定される時間
分遅れて該バッファの出力はハイになる。この遅延時間
を設定する抵抗及びコンデンサの値を、発振回路の相対
湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周期に相当するよ
う調整することにより、発振回路の湿度に比例する周期
のパルス信号から、該発振回路の相対湿度０％ＲＨにお
けるパルス信号の半周期のパルス幅を差し引くことがで
きる。
パルス信号がロウレベルの半サイクルでは、逆方向に接
続されたダイオードにより、バッファの出力はロウとな
る。そして、発振回路のパルス信号がハイレベルの半サ
イクルでは、抵抗とコンデンサとにより決定される時間
分遅れて該バッファの出力はハイになる。この遅延時間
を設定する抵抗及びコンデンサの値を、発振回路の相対
湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周期に相当するよ
う調整することにより、発振回路の湿度に比例する周期
のパルス信号から、該発振回路の相対湿度０％ＲＨにお
けるパルス信号の半周期のパルス幅を差し引くことがで
きる。
【００１８】請求項４の湿度検出回路では、遅延回路の
抵抗に可変抵抗が接続されているため、可変抵抗によっ
て抵抗分を調整することにより、可変抵抗及び抵抗とコ
ンデンサとにより決定される遅延時間を任意に設定する
ことができる。
抵抗に可変抵抗が接続されているため、可変抵抗によっ
て抵抗分を調整することにより、可変抵抗及び抵抗とコ
ンデンサとにより決定される遅延時間を任意に設定する
ことができる。
【００１９】請求項５の湿度検出回路では、遅延回路の
抵抗にサーミスタが接続されているため、該サーミスタ
及び抵抗とコンデンサとにより決定される遅延時間を、
当該サーミスタの温度特性により補正することができ
る。
抵抗にサーミスタが接続されているため、該サーミスタ
及び抵抗とコンデンサとにより決定される遅延時間を、
当該サーミスタの温度特性により補正することができ
る。
【００２０】請求項６の湿度検出回路では、発振回路
が、現在の湿度に比例する周期のパルス信号を出力す
る。この現在の湿度に比例するパルス信号の半周期のパ
ルス幅から、第１遅延回路が、該発振回路の第１の相対
湿度におけるパルス信号の半周期に相当するパルス幅を
差し引き、第１の相対湿度と現在の相対速度との差分に
比例する幅のパルス信号を得る。同様に、発振回路から
の現在の湿度に比例するパルス信号の半周期のパルス幅
から、第２遅延回路が、該発振回路の第２の相対湿度に
おけるパルス信号の半周期に相当するパルス幅を差し引
き、第２の相対湿度と現在の相対湿度との差分に比例す
る幅のパルス信号を得る。そして、平滑回路が、第１遅
延回路と第２遅延回路とのパルス信号を平滑してアナロ
グ電圧信号に変換する。
が、現在の湿度に比例する周期のパルス信号を出力す
る。この現在の湿度に比例するパルス信号の半周期のパ
ルス幅から、第１遅延回路が、該発振回路の第１の相対
湿度におけるパルス信号の半周期に相当するパルス幅を
差し引き、第１の相対湿度と現在の相対速度との差分に
比例する幅のパルス信号を得る。同様に、発振回路から
の現在の湿度に比例するパルス信号の半周期のパルス幅
から、第２遅延回路が、該発振回路の第２の相対湿度に
おけるパルス信号の半周期に相当するパルス幅を差し引
き、第２の相対湿度と現在の相対湿度との差分に比例す
る幅のパルス信号を得る。そして、平滑回路が、第１遅
延回路と第２遅延回路とのパルス信号を平滑してアナロ
グ電圧信号に変換する。
【００２１】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例について図
を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例に係る
湿度検出回路を示している。この湿度検出回路は、Ｃ−
ＭＯＳのシュミット付きインバータ１１の入力とアース
間に静電容量変化型湿度センサＣｓを接続し、該インバ
ータ１１の入出力の間に抵抗Ｒ１を接続してなる発振回
路１２と、該発振回路１２の出力をダイオードＤ１と抵
抗Ｒ２との並列回路を介してインバータ１５の入力に接
続し、コンデンサＣ１を該インバータ１５の入力とアー
ス間に接続してなる遅延回路１４と、該遅延回路１４と
電圧出力端子ＶＨとの間に接続された抵抗Ｒ３と、該電
圧出力端子ＶＨとアースとの間に接続された抵抗Ｒ４及
びコンデンサＣ２とから成る平滑回路１６とで構成され
ている。
を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例に係る
湿度検出回路を示している。この湿度検出回路は、Ｃ−
ＭＯＳのシュミット付きインバータ１１の入力とアース
間に静電容量変化型湿度センサＣｓを接続し、該インバ
ータ１１の入出力の間に抵抗Ｒ１を接続してなる発振回
路１２と、該発振回路１２の出力をダイオードＤ１と抵
抗Ｒ２との並列回路を介してインバータ１５の入力に接
続し、コンデンサＣ１を該インバータ１５の入力とアー
ス間に接続してなる遅延回路１４と、該遅延回路１４と
電圧出力端子ＶＨとの間に接続された抵抗Ｒ３と、該電
圧出力端子ＶＨとアースとの間に接続された抵抗Ｒ４及
びコンデンサＣ２とから成る平滑回路１６とで構成され
ている。
【００２２】この湿度検出回路では、発振回路１２が、
湿度に比例する周期のパルス信号を出力する。この湿度
に比例するパルス信号の半周期のパルス幅から、遅延回
路１４が、該発振回路１２の相対湿度０％ＲＨにおける
パルス信号の半周期に相当するパルス幅を差し引き、湿
度に比例する幅のパルス信号を得る。そして、平滑回路
１６が、湿度に比例する幅のパルス信号を平滑してアナ
ログ電圧信号に変換する。
湿度に比例する周期のパルス信号を出力する。この湿度
に比例するパルス信号の半周期のパルス幅から、遅延回
路１４が、該発振回路１２の相対湿度０％ＲＨにおける
パルス信号の半周期に相当するパルス幅を差し引き、湿
度に比例する幅のパルス信号を得る。そして、平滑回路
１６が、湿度に比例する幅のパルス信号を平滑してアナ
ログ電圧信号に変換する。
【００２３】以下この湿度検出回路の動作について図２
の波形図を参照して説明する。まず、発振回路１２の発
振周期Ｔは次式で表される。
の波形図を参照して説明する。まず、発振回路１２の発
振周期Ｔは次式で表される。
【数１】Ｔ＝ａ・Ｒ１・Ｃｓ （ａは定数） 即ち、該発振回路１２の出力は、図１中のＡ点の波形を
示す図２（Ａ）のようにパルス波形となり、この周期Ｔ
は静電容量変化型湿度センサＣｓの容量に比例する。
示す図２（Ａ）のようにパルス波形となり、この周期Ｔ
は静電容量変化型湿度センサＣｓの容量に比例する。
【００２４】一方、遅延回路１４のインバータ１５は、
該発振回路１２の出力がハイレベルの半サイクルにおい
て、ダイオードＤ１によって該ハイレベルが印加されて
ロウレベルとなる（図１中のインバータ１５の出力を示
すＣ点の波形を表した図２（Ｃ）参照）。そして、該発
振回路１２の出力がロウレベルの半サイクルにおいて、
インバータ１５の入力（図１中のインバータ１５への入
力を示すＢ点の波形を表した図２（Ｂ）参照）へは、抵
抗Ｒ２及びコンデンサＣ１による遅延構成により電源電
圧Ｖｃｃから徐々に低減する電圧が印加される。そし
て、この印加電圧がインバータ１５のしきい値であるＶ
ＴＨより低下すると、該インバータ１５がハイレベルを
出力し、これは、発振回路１２の出力がハイレベルに反
転するまで継続する。即ち、該遅延回路１４の出力（イ
ンバータ１５の出力）のハイレベルの幅（パルス幅）Ｔ
Ｈは、発振回路１２の発振周期Ｔの半分（即ち、ロウレ
ベルの間）から、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ１の値によ
り決定される遅延時間ＴＤを差し引いた時間に相当す
る。この遅延時間ＴＤは次式で表される。
該発振回路１２の出力がハイレベルの半サイクルにおい
て、ダイオードＤ１によって該ハイレベルが印加されて
ロウレベルとなる（図１中のインバータ１５の出力を示
すＣ点の波形を表した図２（Ｃ）参照）。そして、該発
振回路１２の出力がロウレベルの半サイクルにおいて、
インバータ１５の入力（図１中のインバータ１５への入
力を示すＢ点の波形を表した図２（Ｂ）参照）へは、抵
抗Ｒ２及びコンデンサＣ１による遅延構成により電源電
圧Ｖｃｃから徐々に低減する電圧が印加される。そし
て、この印加電圧がインバータ１５のしきい値であるＶ
ＴＨより低下すると、該インバータ１５がハイレベルを
出力し、これは、発振回路１２の出力がハイレベルに反
転するまで継続する。即ち、該遅延回路１４の出力（イ
ンバータ１５の出力）のハイレベルの幅（パルス幅）Ｔ
Ｈは、発振回路１２の発振周期Ｔの半分（即ち、ロウレ
ベルの間）から、抵抗Ｒ２及びコンデンサＣ１の値によ
り決定される遅延時間ＴＤを差し引いた時間に相当す
る。この遅延時間ＴＤは次式で表される。
【数２】ＴＤ＝ｂ・Ｒ２・Ｃ１ （ｂは定数）
【００２５】ここで、０％ＲＨ（相対湿度）の時の静電
容量変化型湿度センサＣｓの静電容量をＣ0 、発振周期
をＴ0 とし、任意の湿度での該静電容量変化型湿度セン
サＣｓの静電容量をＣｓ＝Ｃ0 ＋ΔＣ（ΔＣ：容量値の
変化分）とする。これを上記数１に代入すると、発振周
期Ｔは次式で表される。
容量変化型湿度センサＣｓの静電容量をＣ0 、発振周期
をＴ0 とし、任意の湿度での該静電容量変化型湿度セン
サＣｓの静電容量をＣｓ＝Ｃ0 ＋ΔＣ（ΔＣ：容量値の
変化分）とする。これを上記数１に代入すると、発振周
期Ｔは次式で表される。
【数３】 Ｔ＝ａ・Ｒ１・（Ｃ0 ＋ΔＣ）＝ａ・Ｒ１・Ｃ0 ＋ａ・Ｒ１・ΔＣ ＝Ｔ0 ＋ａ・Ｒ１・ΔＣ
【００２６】更にここで、遅延時間ＴＤが０％ＲＨ（相
対湿度）における発振回路１２の発振周期Ｔ0 の１／２
になるように（即ち、ＴＤ＝Ｔ0 ／２）抵抗Ｒ２及びコ
ンデンサＣ１の値を設定する。この時のパルス幅ＴＨは
次式で表される。
対湿度）における発振回路１２の発振周期Ｔ0 の１／２
になるように（即ち、ＴＤ＝Ｔ0 ／２）抵抗Ｒ２及びコ
ンデンサＣ１の値を設定する。この時のパルス幅ＴＨは
次式で表される。
【数４】 これを数３に代入すると、
【数５】 となり、遅延回路１４のパルス幅ＴＨが、静電容量変化
型湿度センサＣｓの静電容量の変化分ΔＣに比例するこ
とが分かる。
型湿度センサＣｓの静電容量の変化分ΔＣに比例するこ
とが分かる。
【００２７】次に、遅延回路１４のパルス出力を平滑回
路１６で平滑すると電圧出力端子ＶＨでの電位Ｖｈ（図
１中の電圧出力端子ＶＨの電位Ｖｈを示す図２（Ｄ）参
照）は、次式で表される。
路１６で平滑すると電圧出力端子ＶＨでの電位Ｖｈ（図
１中の電圧出力端子ＶＨの電位Ｖｈを示す図２（Ｄ）参
照）は、次式で表される。
【数６】
【００２８】この数６に数３及び数５を代入すると次式
が成立する。
が成立する。
【数７】
【００２９】ここで、一般に静電容量変化型湿度センサ
において、湿度に対する静電容量の変化は全体の容量に
比べてかなり小さい（ΔＣ≪Ｃ0 ）。従って、数７は次
のように表し得る。
において、湿度に対する静電容量の変化は全体の容量に
比べてかなり小さい（ΔＣ≪Ｃ0 ）。従って、数７は次
のように表し得る。
【数８】
【００３０】数８から分かるように、該湿度検出回路の
出力端子ＶＨでの電位Ｖｈは、静電容量変化型湿度セン
サＣｓの容量の変化分ΔＣに比例し、即ち、相対湿度に
比例する。以上説明したように本発明の第１実施例の湿
度検出回路では、簡易な回路構成で、静電容量変化型湿
度センサＣｓの容量の変化分ΔＣに比例（即ち、相対湿
度に比例）した電圧出力を得ることができる。
出力端子ＶＨでの電位Ｖｈは、静電容量変化型湿度セン
サＣｓの容量の変化分ΔＣに比例し、即ち、相対湿度に
比例する。以上説明したように本発明の第１実施例の湿
度検出回路では、簡易な回路構成で、静電容量変化型湿
度センサＣｓの容量の変化分ΔＣに比例（即ち、相対湿
度に比例）した電圧出力を得ることができる。
【００３１】次に、本発明の第２実施例の湿度検出回路
について図３を参照して説明する。ここで、図１を参照
して上述した第１実施例の同様な部材については、同一
の参照番号を用いると共に説明を省略する。前述した第
１実施例では、遅延回路１４にインバータ１５が用いら
れていたが、この第２実施例では、遅延回路１４にバッ
ファ２５が用いられている。また、第１実施例では、該
インバータ１５の入力側にダイオードＤ１が順方向に接
続されていたが、この第２実施例では、バッファ２５に
ダイオードＤ２が逆方向に接続されている。
について図３を参照して説明する。ここで、図１を参照
して上述した第１実施例の同様な部材については、同一
の参照番号を用いると共に説明を省略する。前述した第
１実施例では、遅延回路１４にインバータ１５が用いら
れていたが、この第２実施例では、遅延回路１４にバッ
ファ２５が用いられている。また、第１実施例では、該
インバータ１５の入力側にダイオードＤ１が順方向に接
続されていたが、この第２実施例では、バッファ２５に
ダイオードＤ２が逆方向に接続されている。
【００３２】この第２実施例の湿度検出回路では、発振
回路１２のパルス信号がロウレベルの半サイクルでは、
逆方向に接続されたダイオードＤ２により、バッファ２
５の出力はロウとなる。そして、発振回路１２のパルス
信号がハイレベルの半サイクルでは、抵抗Ｒ２とコンデ
ンサＣ１とにより決定される時間分遅れて該バッファ２
５の出力はハイになる。この遅延時間を設定する抵抗Ｒ
２及びコンデンサＣ１の値を、第１実施例と同様に発振
回路１２の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周
期に相当するよう調整することにより、発振回路１２の
湿度に比例する周期のパルス信号から、該発振回路の相
対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周期のパルス幅
を差し引き、遅延回路１４のパルス幅ＴＨを、静電容量
変化型湿度センサＣｓの静電容量の変化分ΔＣに比例さ
せる。
回路１２のパルス信号がロウレベルの半サイクルでは、
逆方向に接続されたダイオードＤ２により、バッファ２
５の出力はロウとなる。そして、発振回路１２のパルス
信号がハイレベルの半サイクルでは、抵抗Ｒ２とコンデ
ンサＣ１とにより決定される時間分遅れて該バッファ２
５の出力はハイになる。この遅延時間を設定する抵抗Ｒ
２及びコンデンサＣ１の値を、第１実施例と同様に発振
回路１２の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周
期に相当するよう調整することにより、発振回路１２の
湿度に比例する周期のパルス信号から、該発振回路の相
対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周期のパルス幅
を差し引き、遅延回路１４のパルス幅ＴＨを、静電容量
変化型湿度センサＣｓの静電容量の変化分ΔＣに比例さ
せる。
【００３３】図４は、本発明の第３実施例に係る湿度検
出回路を示している。この第３実施例では、遅延回路１
４の抵抗Ｒ２に可変抵抗ＲＶ１が、また、平滑回路１６
の抵抗Ｒ４に可変抵抗ＲＶ２が直列に接続されている。
この第３実施例では、可変抵抗ＲＶ１、ＲＶ２を調整す
ることによりオフセット調整、スパン調整といった出力
の微調整が可能となる。即ち、可変抵抗ＲＶ１を調整す
ることにより、可変抵抗ＲＶ１、抵抗Ｒ２、コンデンサ
Ｃ１によって決定される図２を参照して上述した遅延時
間ＴＤを、湿度０％ＲＨ（相対湿度）における発振回路
１２の発振周期Ｔ0 の１／２となるように微調整でき
る。また、可変抵抗ＲＶ２を調整することにより、電圧
出力端子ＶＨの電位Ｖｈを微調整できる。
出回路を示している。この第３実施例では、遅延回路１
４の抵抗Ｒ２に可変抵抗ＲＶ１が、また、平滑回路１６
の抵抗Ｒ４に可変抵抗ＲＶ２が直列に接続されている。
この第３実施例では、可変抵抗ＲＶ１、ＲＶ２を調整す
ることによりオフセット調整、スパン調整といった出力
の微調整が可能となる。即ち、可変抵抗ＲＶ１を調整す
ることにより、可変抵抗ＲＶ１、抵抗Ｒ２、コンデンサ
Ｃ１によって決定される図２を参照して上述した遅延時
間ＴＤを、湿度０％ＲＨ（相対湿度）における発振回路
１２の発振周期Ｔ0 の１／２となるように微調整でき
る。また、可変抵抗ＲＶ２を調整することにより、電圧
出力端子ＶＨの電位Ｖｈを微調整できる。
【００３４】図５は、本発明の第４実施例に係る湿度検
出回路を示している。この第４実施例では、遅延回路１
４の抵抗Ｒ２にサーミスタＴＨ１が、また、平滑回路１
６の抵抗Ｒ４にサーミスタＴＨ２が直列に接続されてい
る。この第４実施例では、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２に
よって温度補正を行うことができる。即ち、サーミスタ
ＴＨ１によって、該サーミスタＴＨ１、抵抗Ｒ２、コン
デンサＣ１によって決定される図２を参照して上述した
遅延時間ＴＤを、湿度０％ＲＨ（相対湿度）における発
振回路１２の発振周期Ｔ0 の１／２となるように温度補
正できる。また、サーミスタＴＨ２により、電圧出力端
子ＶＨの電位Ｖｈを温度補正できる。なお、サーミスタ
としては、正の温度特性を有するサーミスタも、また、
負の温度特性を有するサーミスタをも、静電容量変化型
湿度センサＣｓの温度特性に適合するように使用可能で
ある。
出回路を示している。この第４実施例では、遅延回路１
４の抵抗Ｒ２にサーミスタＴＨ１が、また、平滑回路１
６の抵抗Ｒ４にサーミスタＴＨ２が直列に接続されてい
る。この第４実施例では、サーミスタＴＨ１、ＴＨ２に
よって温度補正を行うことができる。即ち、サーミスタ
ＴＨ１によって、該サーミスタＴＨ１、抵抗Ｒ２、コン
デンサＣ１によって決定される図２を参照して上述した
遅延時間ＴＤを、湿度０％ＲＨ（相対湿度）における発
振回路１２の発振周期Ｔ0 の１／２となるように温度補
正できる。また、サーミスタＴＨ２により、電圧出力端
子ＶＨの電位Ｖｈを温度補正できる。なお、サーミスタ
としては、正の温度特性を有するサーミスタも、また、
負の温度特性を有するサーミスタをも、静電容量変化型
湿度センサＣｓの温度特性に適合するように使用可能で
ある。
【００３５】図６は、本発明の第５実施例に係る湿度検
出回路を示している。第１実施例では、図１を参照して
上述したように発振回路１２にてＣ−ＭＯＳインバータ
１１を用いて発振回路を構成したが、この第５実施例で
は、発振回路１２でコンパレータ３１によって発振回路
を構成している。また、第１実施例では、遅延回路１４
にてインバータ１５を用いて出力の反転を行ったが、こ
の第５実施例では、遅延回路１４でコンパレータ３５を
用いて出力の反転（パルスの成形）を行っている。この
第５実施例の構成においても、第１実施例と同様に電圧
出力端子ＶＨにて相対湿度に比例する電圧出力Ｖｈを得
ることができる。
出回路を示している。第１実施例では、図１を参照して
上述したように発振回路１２にてＣ−ＭＯＳインバータ
１１を用いて発振回路を構成したが、この第５実施例で
は、発振回路１２でコンパレータ３１によって発振回路
を構成している。また、第１実施例では、遅延回路１４
にてインバータ１５を用いて出力の反転を行ったが、こ
の第５実施例では、遅延回路１４でコンパレータ３５を
用いて出力の反転（パルスの成形）を行っている。この
第５実施例の構成においても、第１実施例と同様に電圧
出力端子ＶＨにて相対湿度に比例する電圧出力Ｖｈを得
ることができる。
【００３６】図７は、本発明の第６実施例に係る湿度検
出回路を示している。上述した第１乃至第５実施例で
は、１つの遅延回路１４によって、発振回路１２の湿度
に比例する周期のパルス信号から、遅延回路の抵抗Ｒ２
とコンデンサＣ１とによる遅延構成により発振回路１２
の相対湿度０％におけるパルス信号の半周期のパルス幅
を差し引き、遅延回路１４のパルス幅ＴＨを静電容量変
化型湿度センサＣｓの静電容量の変化分ΔＣに比例させ
た。これに対して、この第６実施例では、第１遅延回路
１４Ａと第２遅延回路１４Ｂとの２つの遅延回路が設け
られており、第１遅延回路１４Ａの出力と第２遅延回路
１４Ｂの出力とを平滑回路１６にて加算して出力電圧Ｖ
ｈを得る構成になっている。
出回路を示している。上述した第１乃至第５実施例で
は、１つの遅延回路１４によって、発振回路１２の湿度
に比例する周期のパルス信号から、遅延回路の抵抗Ｒ２
とコンデンサＣ１とによる遅延構成により発振回路１２
の相対湿度０％におけるパルス信号の半周期のパルス幅
を差し引き、遅延回路１４のパルス幅ＴＨを静電容量変
化型湿度センサＣｓの静電容量の変化分ΔＣに比例させ
た。これに対して、この第６実施例では、第１遅延回路
１４Ａと第２遅延回路１４Ｂとの２つの遅延回路が設け
られており、第１遅延回路１４Ａの出力と第２遅延回路
１４Ｂの出力とを平滑回路１６にて加算して出力電圧Ｖ
ｈを得る構成になっている。
【００３７】この第６実施例の湿度検出回路では、第１
遅延回路１４Ａは、上述した第１乃至第５実施例と同
様、０％ＲＨを越える相対湿度に相当する幅のパルス信
号を出力する。一方、第２遅延回路１４Ｂでは、抵抗Ｒ
１１とコンデンサＣ３により設定される遅延時間を、発
振回路の相対湿度５０％ＲＨの時のパルス信号の半周期
に相当するよう調整してある。これにより、該第２遅延
回路１４Ｂは、相対湿度５０％ＲＨ以下ではパルス信号
を出力せず、相対湿度５０％ＲＨを越えるようになる
と、５０％ＲＨとの差分に相当する幅のパルス信号を出
力する。この第１遅延回路１４Ａの出力と第２遅延回路
１４Ｂの出力とを、平滑回路１６は、抵抗Ｒ１２と抵抗
Ｒ３との比に依って決まる割合で加算して出力電圧Ｖｈ
を得ている。この第６実施例の湿度検出回路では、上述
したように出力電圧Ｖｈの直線性を相対湿度５０％ＲＨ
を分岐点として変えている。このようにして、静電容量
変化型湿度センサＣｓの出力特性が相対湿度５０％ＲＨ
を分岐として変わる場合に対応させている。
遅延回路１４Ａは、上述した第１乃至第５実施例と同
様、０％ＲＨを越える相対湿度に相当する幅のパルス信
号を出力する。一方、第２遅延回路１４Ｂでは、抵抗Ｒ
１１とコンデンサＣ３により設定される遅延時間を、発
振回路の相対湿度５０％ＲＨの時のパルス信号の半周期
に相当するよう調整してある。これにより、該第２遅延
回路１４Ｂは、相対湿度５０％ＲＨ以下ではパルス信号
を出力せず、相対湿度５０％ＲＨを越えるようになる
と、５０％ＲＨとの差分に相当する幅のパルス信号を出
力する。この第１遅延回路１４Ａの出力と第２遅延回路
１４Ｂの出力とを、平滑回路１６は、抵抗Ｒ１２と抵抗
Ｒ３との比に依って決まる割合で加算して出力電圧Ｖｈ
を得ている。この第６実施例の湿度検出回路では、上述
したように出力電圧Ｖｈの直線性を相対湿度５０％ＲＨ
を分岐点として変えている。このようにして、静電容量
変化型湿度センサＣｓの出力特性が相対湿度５０％ＲＨ
を分岐として変わる場合に対応させている。
【００３８】なお、第６実施例の静電容量変化型湿度セ
ンサＣｓに直列に接続されているコンデンサＣ４は、該
静電容量変化型湿度センサＣｓに印加される電圧の直流
分を除去するためのコンデンサであり、Ｃ４≫Ｃｓに設
定されているため、該Ｃ４のキャパシタンスは出力電圧
Ｖｈに影響しない。また、図７に示した例では、２つの
遅延回路１４Ａ、１４Ｂを組み合わせて湿度検出回路を
構成する例を挙げたが、３個以上の遅延回路を組み合わ
せることにより、静電容量変化型湿度センサに複雑な非
直線性がある場合に、これを補正することができる。こ
の第６実施例では、簡単な回路構成によって静電容量変
化型湿度センサの複雑な特性を補正することが可能であ
る。
ンサＣｓに直列に接続されているコンデンサＣ４は、該
静電容量変化型湿度センサＣｓに印加される電圧の直流
分を除去するためのコンデンサであり、Ｃ４≫Ｃｓに設
定されているため、該Ｃ４のキャパシタンスは出力電圧
Ｖｈに影響しない。また、図７に示した例では、２つの
遅延回路１４Ａ、１４Ｂを組み合わせて湿度検出回路を
構成する例を挙げたが、３個以上の遅延回路を組み合わ
せることにより、静電容量変化型湿度センサに複雑な非
直線性がある場合に、これを補正することができる。こ
の第６実施例では、簡単な回路構成によって静電容量変
化型湿度センサの複雑な特性を補正することが可能であ
る。
【００３９】
【効果】以上記述したように請求項１に記載した構成に
よれば、周波数のカウントのためのマイクロコンピュー
タ、あるいは、オフセット電圧除去・線形化のためのア
ナログ演算回路等を必要としないため、極めて簡単な回
路構成で湿度に比例した電圧出力を得ることができる。
また、相対湿度０％ＲＨからの変化分だけを検出する構
成を採用しているので、静電容量変化型湿度センサの微
小な容量変化を感度良く検出できる。また、請求項６に
記載した構成によれば、簡単な回路構成によって静電容
量変化型湿度センサの複雑な特性を補正し、正確な相対
湿度を得ることが可能となる。
よれば、周波数のカウントのためのマイクロコンピュー
タ、あるいは、オフセット電圧除去・線形化のためのア
ナログ演算回路等を必要としないため、極めて簡単な回
路構成で湿度に比例した電圧出力を得ることができる。
また、相対湿度０％ＲＨからの変化分だけを検出する構
成を採用しているので、静電容量変化型湿度センサの微
小な容量変化を感度良く検出できる。また、請求項６に
記載した構成によれば、簡単な回路構成によって静電容
量変化型湿度センサの複雑な特性を補正し、正確な相対
湿度を得ることが可能となる。
【図１】本発明の第１実施例に係る湿度検出回路の回路
図である。
図である。
【図２】図１に示す湿度検出回路の波形図である。
【図３】本発明の第２実施例に係る湿度検出回路の回路
図である。
図である。
【図４】本発明の第３実施例に係る湿度検出回路の回路
図である。
図である。
【図５】本発明の第４実施例に係る湿度検出回路の回路
図である。
図である。
【図６】本発明の第５実施例に係る湿度検出回路の回路
図である。
図である。
【図７】本発明の第６実施例に係る湿度検出回路の回路
図である。
図である。
１１ インバータ １２ 発振回路 １４ 遅延回路 １５ インバータ １６ 平滑回路 Ｃｓ 静電容量変化型湿度センサ Ｃ１、Ｃ２ コンデンサ Ｄ１ ダイオード Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−103655（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−36046（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−121145（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−17649（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−87641（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−144355（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−22338（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/24
Claims (6)
- 【請求項１】 湿度に比例して静電容量が変化する静電
容量変化型湿度センサを備え、湿度に比例させてパルス
信号の周期を変化させる発振回路と、 前記発振回路の湿度に比例したパルス信号の半周期のパ
ルス幅から、該発振回路の相対湿度０％ＲＨにおけるパ
ルス信号の半周期に相当するパルス幅を差し引く遅延回
路と、 前記遅延回路のパルス信号を平滑してアナログ電圧信号
に変換する平滑回路とからなることを特徴とする湿度検
出回路。 - 【請求項２】 前記遅延回路が、抵抗と、ダイオード
と、コンデンサと、インバータとを有し、該インバータ
の出力が前記平滑回路に接続され、該インバータの入力
が抵抗を介して前記発振回路に接続され、該インバータ
の入力には、他端が接地されたコンデンサが接続され、
該抵抗及び該コンデンサがインバータの入力への遅延を
設定し、該抵抗には順方向に配置されたダイオードが並
列に接続されて成り、 遅延時間を設定する前記抵抗及び前記コンデンサを、発
振回路の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周期
に相当させるよう調整したことを特徴とする請求項１の
湿度検出回路。 - 【請求項３】 前記遅延回路が、抵抗と、ダイオード
と、コンデンサと、バッファとを有し、該バッファの出
力が前記平滑回路に接続され、該バッファの入力が抵抗
を介して前記発振回路に接続され、該バッファの入力に
は、他端が接地されたコンデンサが接続され、該抵抗及
び該コンデンサがバッファの入力への遅延を設定し、該
抵抗には逆方向に配置されたダイオードが並列に接続さ
れて成り、 遅延時間を設定する前記抵抗及び前記コンデンサを、発
振回路の相対湿度０％ＲＨにおけるパルス信号の半周期
に相当させるよう調整したことを特徴とする請求項１の
湿度検出回路。 - 【請求項４】 前記遅延回路の前記抵抗に可変抵抗が接
続されていることを特徴とする請求項２又は３の湿度検
出回路。 - 【請求項５】 前記遅延回路の前記抵抗にサーミスタが
接続されていることを特徴とする請求項２又は３の湿度
検出回路。 - 【請求項６】 湿度に比例して静電容量が変化する静電
容量変化型湿度センサを備え、湿度に比例させてパルス
信号の周期を変化させる発振回路と、 前記発振回路の湿度に比例したパルス信号の半周期のパ
ルス幅から、該発振回路の第１の相対湿度におけるパル
ス信号の半周期に相当するパルス幅を差し引く第１遅延
回路と、 前記発振回路の湿度に比例したパルス信号の半周期に相
当するパルス幅から、該発振回路の第２の相対湿度にお
けるパルス信号の半周期に相当するパルス幅を差し引く
第２遅延回路と、 前記第１遅延回路と第２遅延回路とのパルス信号を平滑
してアナログ電圧信号に変換する平滑回路とからなるこ
とを特徴とする湿度検出回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07951195A JP3328462B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 湿度検出回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07951195A JP3328462B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 湿度検出回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08247985A JPH08247985A (ja) | 1996-09-27 |
| JP3328462B2 true JP3328462B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=13691993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07951195A Expired - Fee Related JP3328462B2 (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 湿度検出回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3328462B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3440457B2 (ja) * | 1998-12-14 | 2003-08-25 | 松下電器産業株式会社 | 湿度検知装置及び方法 |
| DE10342333B4 (de) * | 2003-09-11 | 2011-02-10 | Preh Gmbh | Beschlagsensor |
-
1995
- 1995-03-09 JP JP07951195A patent/JP3328462B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08247985A (ja) | 1996-09-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |