JPH0387641A - Signal processing circuit for humidity sensor - Google Patents
Signal processing circuit for humidity sensorInfo
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- JPH0387641A JPH0387641A JP22290089A JP22290089A JPH0387641A JP H0387641 A JPH0387641 A JP H0387641A JP 22290089 A JP22290089 A JP 22290089A JP 22290089 A JP22290089 A JP 22290089A JP H0387641 A JPH0387641 A JP H0387641A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的コ
(産業上の利用分野)
本発明は、例えばエアコン、加湿器等に用いられる湿度
センサの信号処理回路に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Objective of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a signal processing circuit for a humidity sensor used in, for example, an air conditioner, a humidifier, or the like.
(従来の技術)
湿度センサの信号処理回路としては、センサの特性変化
を電圧変換、あるいは周波数変換する場合がほとんどで
ある。電圧変換を行った場合には、その出力をさらにA
/D変換してマイコン等に取り込むことができる。周波
数変換を行った場合には、その出力はマイコン内のソフ
トウェアによるカウンタ、あるいはハードウェアによる
カウンタにより処理しデータとして取り込むことになる
。−膜内には、周波数変換の信号処理回路の方が簡単な
構成となるが、その後のカウンタによる処理が複雑とな
りやすい、一方、電圧変換の信号処理回路は複雑になり
やすいが、その後の処理は比較的容易になると考えられ
る。(Prior Art) Most signal processing circuits for humidity sensors convert changes in sensor characteristics into voltage or frequency. When voltage conversion is performed, the output is further converted to A
/D conversion and can be imported into a microcomputer, etc. When frequency conversion is performed, the output is processed by a software counter in a microcomputer or a hardware counter and is taken in as data. - Although the signal processing circuit for frequency conversion has a simpler structure in the membrane, the subsequent processing by the counter tends to be complicated.On the other hand, the signal processing circuit for voltage conversion tends to be complicated, but the subsequent processing is expected to be relatively easy.
第6図は湿度センサの出力を電圧変換する場合の信号処
理回路の従来例である。この回路においては、交流信号
源1の信号を、容量変化型の湿度センサ3と比較用コン
デンサ4によって分圧し、インピーダンス変換回路5で
インピーダンス変換を行った後、ダイオード、抵抗、コ
ンデンサで構成されるサンプルホールド回路7でピーク
電圧を検出し、直流増幅回路ってピーク電圧を増幅して
センサ出力とするのである。なお、第6図において、2
はバイアス抵抗である。FIG. 6 shows a conventional example of a signal processing circuit for converting the output of a humidity sensor into voltage. In this circuit, a signal from an AC signal source 1 is voltage-divided by a variable capacitance humidity sensor 3 and a comparison capacitor 4, and after impedance conversion is performed by an impedance conversion circuit 5, The sample and hold circuit 7 detects the peak voltage, and the DC amplifier circuit amplifies the peak voltage to provide the sensor output. In addition, in Figure 6, 2
is the bias resistance.
高分子材料を用いた容量変化型の湿度センサは、元来、
感湿特性がほぼリニアで、温度依存性が小さいことが特
徴である。このため、従来の折れ線型の非線形性補正手
段は必要なく高精度を然程要求されない通常の条件下で
の使用においては、上述した信号処理回路が有効である
。Capacitive humidity sensors using polymeric materials were originally
It is characterized by almost linear moisture sensitivity characteristics and low temperature dependence. Therefore, the above-described signal processing circuit is effective when used under normal conditions where the conventional polygonal linear nonlinearity correction means is not required and high accuracy is not required.
(発明が解決しようとする課題)
しかしながら、容量変化型湿度センサにあっても感湿特
性に非線形性が全く無いわけではなく、微少ながらも非
線形性、温度特性を有しており、高精度が要求される条
件下での使用ではこれが問題となって来る。この場合、
上述した信号処理回路では、微少な非線形性、温度特性
を補正する対策については特に考慮されていない。また
、上述した信号処理回路において、湿度センサ3の湿度
に対応する静電容量変化を検出する回路は、伝達関数自
体に若干の非直線性を有しており、その影響が出力特性
に現れる。このため、高精度が要求される条件下での使
用にも対応できる信号処理回路の出現が切望されていた
。(Problem to be solved by the invention) However, even capacitive humidity sensors do not have non-linearity in their humidity-sensing characteristics; they have non-linearity and temperature characteristics, albeit slight, and are highly accurate. This becomes a problem when used under the required conditions. in this case,
In the signal processing circuit described above, no particular consideration is given to measures to correct minute nonlinearities and temperature characteristics. Furthermore, in the signal processing circuit described above, the circuit that detects the capacitance change corresponding to the humidity of the humidity sensor 3 has some nonlinearity in the transfer function itself, and the effect thereof appears in the output characteristics. Therefore, there has been a strong desire for a signal processing circuit that can be used under conditions that require high accuracy.
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目的として
は、微少な非線形性および温度特性を適確に補正でき、
高精度が要求される条件下での使用に対応可能な湿度セ
ンサの信号処理回路を提供することにある。The present invention has been made in view of the above, and its purpose is to be able to accurately correct minute nonlinearities and temperature characteristics;
An object of the present invention is to provide a signal processing circuit for a humidity sensor that can be used under conditions that require high accuracy.
[発明の構成]
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するため、本発明は、高分子材料を感応
材として構成され湿度の変化を容量の変化として検出す
る湿度センサと、この湿度センサで検出された容量を電
圧に変換する電圧変換回路と、湿度センサおよび電圧変
換回路における非線形性を相殺するように帰還回路にダ
イオードが設けられ電圧変換回路で変換された電圧を増
幅する増幅回路とを有することを要旨とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a humidity sensor configured with a polymeric material as a sensitive material and detects a change in humidity as a change in capacitance, and a humidity sensor that detects changes in humidity as changes in capacitance. A voltage conversion circuit that converts the capacitance detected by the sensor into voltage, and an amplifier circuit that amplifies the voltage converted by the voltage conversion circuit and includes a diode in the feedback circuit to offset nonlinearity in the humidity sensor and voltage conversion circuit. The gist is to have the following.
(作用)
本発明に係る湿度センサの信号処理回路にあっては、電
圧変換回路により湿度センサで検出された容量を電圧に
変換した後、この変換電圧を湿度センサおよび電圧変換
回路における非線形性を相殺するように帰還回路にダイ
オードが設けられた増幅回路によって増幅出力している
。すなわち、湿度センサの出力としては、その最終出力
段である増幅回路で増幅される際に非線形性が補正され
た状態で出力されるのである。(Function) In the signal processing circuit for a humidity sensor according to the present invention, after the voltage conversion circuit converts the capacitance detected by the humidity sensor into voltage, this converted voltage is used to correct nonlinearity in the humidity sensor and the voltage conversion circuit. The output is amplified by an amplifier circuit with a diode provided in the feedback circuit so as to cancel the signal. That is, the output of the humidity sensor is output with nonlinearity corrected when it is amplified by the amplifier circuit that is the final output stage.
(実施例) 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.
第1図は本発明の一実施例に係る湿度センサの信号処理
回路を示すものである。その特徴としては、最終出力段
の増幅回路として入力抵抗20および帰還抵抗21が接
続されたオペアンプ19を用いると共に、オペアンプ1
9の出力側がカソードとなるように帰還抵抗21に対し
並列にダイオード22を接続したことにある。すなわち
、ダイオード22は順方向にバイアスし、かつオン状態
以前で動作するよう電圧設定、ゲイン配分を行なってお
き、オペアンプ1つの出力電圧に対応してダイオード2
2のわずかな順方向電流が変化して、湿度センサ3の微
少な感湿特性の非線形性、温度特性、あるいは検出回路
自体の非線形性を補正することを可能としているのであ
る。なお、第1図において、第6図と同一符号のものは
同一物を示す。FIG. 1 shows a signal processing circuit of a humidity sensor according to an embodiment of the present invention. Its features include the use of an operational amplifier 19 connected to an input resistor 20 and a feedback resistor 21 as the final output stage amplifier circuit;
The diode 22 is connected in parallel to the feedback resistor 21 so that the output side of the feedback resistor 21 serves as a cathode. That is, the diode 22 is biased in the forward direction, and the voltage setting and gain distribution are performed so that it operates before the on state, and the diode 2
By changing the slight forward current of 2, it is possible to correct the slight nonlinearity of the moisture sensitivity characteristics of the humidity sensor 3, the temperature characteristics, or the nonlinearity of the detection circuit itself. In FIG. 1, the same reference numerals as in FIG. 6 indicate the same components.
次に、本実施例の作用としてオペアンプ1つにおける非
線形性等の補正処理について説明する。Next, as an effect of this embodiment, correction processing for nonlinearity and the like in one operational amplifier will be described.
第2図は湿度センサ3の感湿特性であり、低湿度側にお
いて、出力の低下が大きくなるという非線形性がある。FIG. 2 shows the humidity sensitivity characteristics of the humidity sensor 3, which exhibits nonlinearity in that the output decreases greatly on the low humidity side.
これに対しては、オペアンプ1つの出力電圧に応じて、
ダイオード22に流れる微少な順方向電流が変化し、意
識的にオペアンプ19の特性に非線形を持たしているた
め、湿度センサ3の特性を補正することができる。すな
わち、この場合はダイオード22の向きから出力電圧が
低下したときのダイオード22がオンし初めて、順方向
電流が微妙に流れることによって、感度が低下して湿度
センサ3の低湿度側の特性が補正されるのである。した
がって、オペアンプ1つの特性としては、第3図のよう
になり、両者の特性からリニアな特性が得られることに
なる。In contrast, depending on the output voltage of one operational amplifier,
Since the minute forward current flowing through the diode 22 changes and the characteristics of the operational amplifier 19 are intentionally made nonlinear, the characteristics of the humidity sensor 3 can be corrected. That is, in this case, the diode 22 turns on only when the output voltage decreases due to the direction of the diode 22, and a forward current flows slightly, reducing the sensitivity and correcting the low humidity side characteristics of the humidity sensor 3. It will be done. Therefore, the characteristic of one operational amplifier is as shown in FIG. 3, and a linear characteristic can be obtained from both characteristics.
第4図は湿度センサ3の温度特性の示すもので、温度セ
ンサ3は低温側で感度が低下し、高温側で感度が上昇す
る傾向がある。これに対しては、ダイオード22は正の
温度特性を有しており、温度の上昇とともに、順方向電
流が増加していくので、この特性を利用すれば信号処理
回路に感度の温度特性をもたせることができ、上記の湿
度センサの感度の温度特性を補正することが可能なので
ある。FIG. 4 shows the temperature characteristics of the humidity sensor 3. The sensitivity of the temperature sensor 3 tends to decrease on the low temperature side and increase on the high temperature side. On the other hand, the diode 22 has a positive temperature characteristic, and the forward current increases as the temperature rises, so if this characteristic is used, the signal processing circuit can have a temperature characteristic of sensitivity. Therefore, it is possible to correct the temperature characteristics of the sensitivity of the humidity sensor.
第5図は検出回路部分の非線形性を示すもので、その特
性は、上に凸な特性であり、湿度センサ3の静電容量変
化を比較用コンデンサ4とによって分圧して出力を取り
出すと言う検出方式自体の固有なものである。これに対
しては、ダイオード22を帰還回路に挿入したことによ
り、湿度センサ3の特性の補正と同様に低湿度側におけ
る増幅回路の感度を下げ、直線性を改善することが可能
なのである。Figure 5 shows the nonlinearity of the detection circuit, and its characteristics are upwardly convex, and the capacitance change of the humidity sensor 3 is divided by the comparison capacitor 4 to obtain the output. This is unique to the detection method itself. In response to this, by inserting the diode 22 into the feedback circuit, it is possible to lower the sensitivity of the amplifier circuit on the low humidity side and improve linearity, similar to correcting the characteristics of the humidity sensor 3.
したがって、本実施例によれば、湿度センサの非線形性
および温度特性や検出回路の非線形性を補正して湿度セ
ンサの線形性を確保しているので、高精度条件下の使用
要求にも対応することができる。Therefore, according to this embodiment, the linearity of the humidity sensor is ensured by correcting the nonlinearity of the humidity sensor, the temperature characteristics, and the nonlinearity of the detection circuit, so it can meet the requirements for use under high precision conditions. be able to.
なお、ダイオード22の向きを第1図の場合と反対にす
れば高温側の特性が低下している湿度センサ3の特性を
補正することも可能である。さらに、これら2つの特性
を同時に補正することも可能であり、また、ダイオード
に直列に抵抗あるいはサーミスタを挿入することで、こ
の補正量を調整することも可能である。Note that by reversing the direction of the diode 22 from that shown in FIG. 1, it is also possible to correct the characteristics of the humidity sensor 3 whose characteristics are degraded on the high temperature side. Furthermore, it is possible to correct these two characteristics simultaneously, and it is also possible to adjust the amount of correction by inserting a resistor or a thermistor in series with the diode.
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、電圧変換回路によ
り湿度センサで検出された容量を電圧に変換した後、こ
の変換電圧を湿度センサおよび電圧変換回路における非
線形性を相殺するように帰還回路にダイオードが設けら
れた増幅回路によって増幅出力しており、湿度センサの
出力としては、その最終出力段である増幅回路で増幅さ
れる際に非線形性が補正された状態で出力されるように
したので、微少な非線形性および温度特性を適確に補正
することができ、もって高精度が要求される条件下での
使用に適切に対応できる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, after the voltage conversion circuit converts the capacitance detected by the humidity sensor into voltage, the converted voltage is used to offset the nonlinearity in the humidity sensor and the voltage conversion circuit. As shown in the figure, the output is amplified by an amplifier circuit with a diode in the feedback circuit, and the output of the humidity sensor is output with nonlinearity corrected when it is amplified by the amplifier circuit, which is the final output stage. As a result, minute nonlinearity and temperature characteristics can be corrected appropriately, and thus it can be used appropriately under conditions where high accuracy is required.
第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図乃至第5図
は当該一実施例を説明するための図、第6図は従来例を
示す図である。
1・・・交流信号源
2・・・バイアス抵抗
3・・・湿度センサ
4・・・比較用コンデンサ
7・・・サンプルホールド回路
9・・・直流増幅回路
】9・・・オペアンプ
20・・・人力抵抗
21・・・帰還抵抗
22・・・ダイオードFIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2 to 5 are diagrams for explaining the embodiment, and FIG. 6 is a diagram showing a conventional example. 1... AC signal source 2... Bias resistor 3... Humidity sensor 4... Comparison capacitor 7... Sample hold circuit 9... DC amplifier circuit] 9... Operational amplifier 20... Human resistance 21... Feedback resistance 22... Diode
Claims (1)
の変化として検出する湿度センサと、この湿度センサで
検出された容量を電圧に変換する電圧変換回路と、湿度
センサおよび電圧変換回路における非線形性を相殺する
ように帰還回路にダイオードが設けられ電圧変換回路で
変換された電圧を増幅する増幅回路とを有することを特
徴とする湿度センサの信号処理回路。A humidity sensor configured with a polymeric material as a sensitive material and detects changes in humidity as changes in capacitance, a voltage conversion circuit that converts the capacitance detected by the humidity sensor into voltage, and nonlinearity in the humidity sensor and voltage conversion circuit. 1. A signal processing circuit for a humidity sensor, comprising: a diode provided in a feedback circuit so as to cancel the voltage, and an amplifier circuit for amplifying the voltage converted by the voltage conversion circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22290089A JPH0387641A (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Signal processing circuit for humidity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22290089A JPH0387641A (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Signal processing circuit for humidity sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0387641A true JPH0387641A (en) | 1991-04-12 |
Family
ID=16789628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22290089A Pending JPH0387641A (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Signal processing circuit for humidity sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0387641A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0725625U (en) * | 1993-09-29 | 1995-05-12 | 春日電機株式会社 | Photoelectric switch |
| JP2012198123A (en) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Azbil Corp | Humidity measuring device and deterioration inspection method |
| CN104267071A (en) * | 2014-09-03 | 2015-01-07 | 华南理工大学 | Humidity measuring circuit fast to respond |
| CN106908647A (en) * | 2015-12-23 | 2017-06-30 | 深圳市盛德金科技有限公司 | Current detection circuit |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP22290089A patent/JPH0387641A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0725625U (en) * | 1993-09-29 | 1995-05-12 | 春日電機株式会社 | Photoelectric switch |
| JP2012198123A (en) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Azbil Corp | Humidity measuring device and deterioration inspection method |
| CN104267071A (en) * | 2014-09-03 | 2015-01-07 | 华南理工大学 | Humidity measuring circuit fast to respond |
| CN106908647A (en) * | 2015-12-23 | 2017-06-30 | 深圳市盛德金科技有限公司 | Current detection circuit |
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