JPS5818635B2 - Electronic watch with hygrometer - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は湿度検出素子を有する湿度計付電子腕時計に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an electronic wristwatch with a hygrometer having a humidity detection element.

さらに詳しくは、外気湿度の計測を電子的に行ない、こ
れを表示する湿度計付電子腕時計に関する。More specifically, the present invention relates to an electronic wristwatch with a hygrometer that electronically measures and displays outside air humidity.

本発明の目的は電子腕時計に新しい機能を与える事によ
って、電子腕時計の限りない可能性を追求すると共に、
携帯者の健康管理的機能を腕時計に開拓してゆくことに
ある。The purpose of the present invention is to pursue the limitless possibilities of electronic wristwatches by providing them with new functions, and to
The goal is to develop wristwatches with health management functions for the wearer.

第１図は金属酸化物の水蒸気吸着現象を利用したＡ７感
湿素子の構造を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing the structure of an A7 moisture sensing element that utilizes the water vapor adsorption phenomenon of metal oxides.

酸化皮膜（Ａ１２０３）１はＡｌ基板２を適当な電解液
中で陽極酸化して得られる多孔性の皮膜であり、皮膜１
の上に厚さ１５０〜２００λの網状構造の金属電極３を
蒸着する。The oxide film (A1203) 1 is a porous film obtained by anodizing the Al substrate 2 in a suitable electrolyte.
A metal electrode 3 having a network structure having a thickness of 150 to 200 λ is deposited thereon.

湿度による抵抗値の変化を第２図に示す。Figure 2 shows the change in resistance value due to humidity.

金属としてはＡ７の他にＦｅ、Ｍｎ。Ｃｒ 、 Ｎ ｉ
などが用いられ、応答速度は数１０秒で、かつ、ヒステ
リシスはない。In addition to A7, metals include Fe and Mn. Cr, Ni
etc. are used, the response speed is several tens of seconds, and there is no hysteresis.

第３図は絶縁基板上に沃化鉛を蒸着した感湿素子であり
、電極は金の薄膜を図のようにくし歯状に配置する。FIG. 3 shows a moisture-sensitive element in which lead iodide is deposited on an insulating substrate, and the electrodes are made of thin gold films arranged in a comb-like shape as shown in the figure.

この感湿素子は蒸着面に吸着した水分の量が湿度と共に
変化すると、膜の電気抵抗が変化するので、これを測定
するものである。This moisture sensing element measures the electrical resistance of the film, which changes when the amount of moisture adsorbed on the vapor deposition surface changes with humidity.

このタイプの感湿材料としてはこの他にある種の塩、弗
化物、酸化物があり、個々のものによって抵抗変化の様
子は異なるが、はぼ第２図と同様の特性を示す。Other moisture-sensitive materials of this type include certain salts, fluorides, and oxides, and although the resistance changes vary depending on the individual materials, they exhibit characteristics similar to those shown in FIG. 2.

半導体薄膜を応用したものではセレン感湿抵抗体、有機
半導体であるアン［・ラセン感湿抵抗体があり、これら
は薄膜に吸着した水の分子が半導体の表面エネルギーを
変化させ、抵抗値が変わることを利用している。There are selenium humidity-sensitive resistors and organic semiconductor an[irradial] humidity-sensitive resistors that utilize semiconductor thin films.In these, water molecules adsorbed to the thin film change the surface energy of the semiconductor, resulting in a change in resistance value. I'm taking advantage of that.

後者のアントラセンは温度係数が０〜３５°Ｃの間でほ
とんど無視しえる大きさにあり、応答速度も４〜５秒速
い。The latter anthracene has a temperature coefficient of 0 to 35°C, which is almost negligible, and its response speed is 4 to 5 seconds faster.

以上に述べたような感湿素子には第２図に示されたよう
な温度シフトがあるので、適当な温度補正を行なう必要
がある。Since the humidity sensing element described above has a temperature shift as shown in FIG. 2, it is necessary to perform appropriate temperature correction.

第４図は温度に対する相対湿度の補正量を示した特性例
である。FIG. 4 is a characteristic example showing the correction amount of relative humidity with respect to temperature.

補正の方法としてはサーミスタ等の感温素子を感湿抵抗
体に直列あるいは並列に入れて、感湿抵抗体の温度係数
を無視しうる大きさに調整する方法がある。As a method of correction, there is a method of inserting a temperature sensing element such as a thermistor in series or parallel to the humidity sensing resistor to adjust the temperature coefficient of the humidity sensing resistor to a size that can be ignored.

また、第４図の補正量に基づいて補整用に設けた感温素
子からのデータを湿度表示部分で差し引くような機構を
考えてもよいであろう。Furthermore, it may be possible to consider a mechanism in which data from a temperature sensing element provided for compensation is subtracted from the humidity display section based on the amount of compensation shown in FIG.

湿度の測定は直接感湿抵抗体の抵抗変化を検出してアン
プをかける方法と、第５図に示されたようなブリッジ回
路の一辺に感湿抵抗体４を挿入する方法がある。Humidity can be measured either by directly detecting the change in resistance of a humidity-sensitive resistor and applying an amplifier, or by inserting a humidity-sensitive resistor 4 into one side of a bridge circuit as shown in FIG.

後者の場合は感湿抵抗体４と他の３個の抵抗５のバラン
スが湿度によって変わると検流計の両端には湿度に比例
あるいは反比例した電流が流れるので、これを検出する
ものである。In the latter case, if the balance between the humidity-sensitive resistor 4 and the other three resistors 5 changes depending on the humidity, a current flows across the galvanometer that is proportional or inversely proportional to the humidity, and this is detected.

湿度を表示するまでの課程は第６図のブ田ンク図にある
ように、トランスジューサの抵抗値変化に伴なう電流の
増域をまず検出回路６で導いてやり、これを増幅回路７
で変化分を大きくする。As shown in the diagram in Figure 6, the process of displaying humidity is as follows: First, the increasing range of current caused by the change in the resistance value of the transducer is guided through the detection circuit 6, and then the current is passed through the amplifier circuit 7.
Increase the amount of change.

次にどのアナログ量をオペアンプなどを用いたＡ／Ｄ変
換器８によってディジタル化してやれば表示装置９を使
って数値で表わすことができる。Next, if any analog quantity is digitized by an A/D converter 8 using an operational amplifier or the like, it can be expressed numerically using a display device 9.

第７図にオペアンプを使ったＡ／Ｄ変換器の原理例を示
す。FIG. 7 shows an example of the principle of an A/D converter using an operational amplifier.

本例は計数方式と呼ばれるものである。This example is called a counting method.

入力電圧Ｖｉはバッファアンプ１０を通り、適当な電圧
レベルにアップされ、インピーダンス変換された後、積
分器１１に印加される。Input voltage Vi passes through buffer amplifier 10, is increased to an appropriate voltage level, and is applied to integrator 11 after impedance conversion.

一定期間Ｔｉ積分された後、入力電圧と逆極性のスロー
プで元に戻る（第７図す積分器出力図参照）。After Ti is integrated for a certain period of time, it returns to the original state with a slope of opposite polarity to the input voltage (see the integrator output diagram in Figure 7).

積分開始電圧まで戻ってきたとぎ、コンパレータ１２は
パルスを発生し、計数回路１３がＴｉ期間の終りからこ
の時までの時間を計数する。As soon as the voltage returns to the integration start voltage, the comparator 12 generates a pulse, and the counting circuit 13 counts the time from the end of the Ti period to this point.

この時ＴＲ−（Ｔ ｉ／ＶＲ）ＸＶｉなる関係が成立し
、Ｔｉ及びＶＲを一定とすれば、入力電圧Ｖｉは基準電
圧積分期間ＴＲを測定することによって、即ち内部基準
クロックを計算することによってディジタル化される。At this time, the relationship TR-(T i / VR) Digitized.

ここに使用されるバッファアンプ、積分器、コンパレー
クなとはオペアンプを利用することによって簡単に構成
できる。The buffer amplifier, integrator, and comparator used here can be easily configured using operational amplifiers.

また基準クロックは時計の標準信号を利用すればよいで
あろう。Furthermore, the standard clock signal may be used as the reference clock.

尚、オペアンプを使ったＡ／Ｄ変換器にはこの他に比較
方式と呼ばれるものがあるが、ここではふれない。Note that there is another type of A/D converter using an operational amplifier called a comparison method, but it will not be discussed here.

本発明に必要な増幅器、Ａ／Ｄ変換器等は全てＩＣ化す
ることが可能であり、湿度測定回路部分を１チツプ化す
ることができる。All the amplifiers, A/D converters, etc. necessary for the present invention can be integrated into ICs, and the humidity measuring circuit portion can be integrated into one chip.

あるいは、電子腕時計に必要な電子回路と合せて１チツ
プのＬＳＩにまとめることも可能であろう。Alternatively, it would be possible to combine the electronic circuits necessary for an electronic wristwatch into a single LSI chip.

また湿度の表示には時計の表示に用いている液晶、ある
いはＬＥＤの表示装置を兼用し、利用者の外部操作によ
って必要時のみチャンネル切換えを行なえば１つの表示
装置で時刻と湿度の両者を示すことができ不便はきたさ
ない。In addition, the liquid crystal or LED display device used to display the clock can also be used to display the humidity, and if the user can change channels only when necessary by external operation, both the time and humidity can be displayed on one display device. You can do it without any inconvenience.

第８図は感湿抵抗素子の取りつけ部分を示した概略図で
ある。FIG. 8 is a schematic diagram showing the mounting portion of the humidity-sensitive resistance element.

この例は時計の表側に表示体１４とならべて感湿抵抗素
子１５を配置し、直接外気にさらし湿度を検出するもの
である。In this example, a humidity-sensitive resistive element 15 is placed on the front side of the watch along with a display 14, and is directly exposed to outside air to detect humidity.

ここで注意を要する点は感湿抵抗素子の温度特性による
誤差である。The point that requires attention here is the error caused by the temperature characteristics of the humidity-sensitive resistance element.

そこで、感湿抵抗素子の正しい温度を検出する為にサー
ミスタなどの感温素子１６を感湿抵抗素子と近接した位
置において正しい補正を行なう必要がある。Therefore, in order to detect the correct temperature of the humidity-sensitive resistance element, it is necessary to correct the temperature-sensing element 16, such as a thermistor, at a position close to the humidity-sensitive resistance element.

補正の方法はすでに前述した。以上述べたようにして本
発明は電子腕時計の多機能化を計っていくものであるが
、特に外気湿度の提示によって時計の携帯者の健康管理
的機能を腕時計に開拓するものである。The method of correction has already been described above. As described above, the present invention aims to increase the functionality of electronic wristwatches, and in particular, develops a health management function for the wearer of the watch in the wristwatch by displaying outside air humidity.

例えば冬の間の暖房による室内の異状乾燥、あるいは夏
場のジメジメとした不快感など、身体にとって適正と思
われない状況を具体的に提示して、より良い環境へと身
の回りを改善してゆく努力に継なげてゆくことができる
。For example, we make efforts to improve our surroundings to create a better environment by presenting specific situations that are considered inappropriate for the body, such as abnormal dryness indoors due to heating during the winter, or damp discomfort during the summer. It can be passed on to the next generation.

また夏の不快指数などは温度センサーと組合せれば回路
的な処理によって簡単に表わすことができるので、この
ような方向も電子腕時計に新たに開拓できるであろう。In addition, the summer discomfort index can be easily expressed by circuit processing when combined with a temperature sensor, so this type of direction could also be a new development for electronic wristwatches.

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

第１図はＡｌの酸化皮膜を用いた感湿抵抗体である。 第２図は感湿抵抗体の特性例である。第３図は薄膜感湿
抵抗体の電極構造例である。 第４図は感湿抵抗体の温度に対する相対湿度の補正曲線
である。 第５図はブリッジ回路を用いた感湿抵抗体の検出回路で
ある。 第６図は湿度計の概略ブロック図である。 第７図ａ、ｂはオペアンプを用いたＡ／Ｄ変換器の一例
である。 第８図は感湿抵抗素子の時計体への配置例である。 １・・・・・・Ａｌ酸化膜、２・・・・・・ｌ基板、３
・・・・・・金電極、４・・・・・・感温抵抗体、５・
・・・・・抵抗、６・・・・・・検出回路、７・・・・
・・増幅器、８・・・・・・Ａ、／Ｄ変換器、９・・・
・・・表示装置、１０・・・・・・バッファアンプ、１
１・・・・・・積分器、１２・・・・・・コンパレーク
、１３・・・・・・コントロール及び計数回路、１４・
・・・・・表示体、１５・・・・・・感湿抵抗素子、１
６・・・・・・感温抵抗素子。FIG. 1 shows a moisture-sensitive resistor using an aluminum oxide film. FIG. 2 shows an example of the characteristics of a humidity-sensitive resistor. FIG. 3 shows an example of the electrode structure of a thin film moisture-sensitive resistor. FIG. 4 is a correction curve of relative humidity versus temperature of the humidity-sensitive resistor. FIG. 5 shows a detection circuit for a moisture-sensitive resistor using a bridge circuit. FIG. 6 is a schematic block diagram of the hygrometer. FIGS. 7a and 7b show an example of an A/D converter using an operational amplifier. FIG. 8 shows an example of the arrangement of a humidity-sensitive resistive element on a watch body. 1... Al oxide film, 2... l substrate, 3
...Gold electrode, 4...Temperature-sensitive resistor, 5.
...Resistor, 6...Detection circuit, 7...
...Amplifier, 8...A, /D converter, 9...
... Display device, 10 ... Buffer amplifier, 1
1... Integrator, 12... Comparator, 13... Control and counting circuit, 14...
... Display body, 15 ... Moisture-sensitive resistance element, 1
6... Temperature sensitive resistance element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ 湿度の変動に従って、電気抵抗の変動する湿度検出
素子、前記電気抵抗の変化を電流に変換し電気量の大小
として蓄積する積分器、前記積分器の蓄積電気を放電し
、その放電時間と基準クロックのパルス数に変換する計
数回路、前記湿度を示す計数回路出力と時計回路からの
時刻の少なくともいずれか一方を表示するデジタル表示
器から構成され、前記基準クロックは時計の標準信号か
ら派生する信号を用い、前記湿度検出素子に直列又は並
列に温度補正用の感温素子を接続し、前記湿度検出素子
と前記感温素子は時計体の外部と接する面に近接として
設けられたことを特徴とする湿度計付電子腕時計。1. A humidity detection element whose electrical resistance changes according to changes in humidity, an integrator that converts the change in electrical resistance into a current and stores it as a magnitude of electricity, and discharges the electricity stored in the integrator and determines its discharge time and standard. It is composed of a counting circuit that converts the number of clock pulses, and a digital display that displays at least one of the output of the counting circuit that indicates the humidity and the time from the clock circuit, and the reference clock is a signal derived from a standard signal of the clock. A temperature sensing element for temperature correction is connected in series or parallel to the humidity sensing element, and the humidity sensing element and the temperature sensing element are provided close to a surface of the watch body that contacts the outside. An electronic wristwatch with a hygrometer.