JP4807252B2 - Humidity sensor device - Google Patents
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Description
本発明は、湿度の変化に応じてインピーダンスが変化する湿度センサを備えた湿度センサ装置に関するものである。 The present invention relates to a humidity sensor device including a humidity sensor whose impedance changes according to a change in humidity.
従来、例えば特許文献１に示されるように、湿度の変化に応じてインピーダンスが変化する所謂抵抗式の湿度センサを備えた湿度センサ装置が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in, for example,
抵抗式の湿度センサは、感湿膜のイオン伝導効果を利用しており、基板上に離間して対向配置された一対の電極と、この電極を覆うように設けられた感湿膜とを有している。水分量によって感湿膜中の可動イオンの遊離量が変化すると、それに応じて感湿膜のインピーダンスが変化するが、可動イオン量は相対湿度と一定の関係にあるので、インピーダンスを換算することによって湿度を検出することができる。 The resistance type humidity sensor utilizes the ion conduction effect of the moisture sensitive film, and has a pair of electrodes that are spaced apart from each other on the substrate and a moisture sensitive film provided so as to cover the electrodes. is doing. When the amount of mobile ions released in the moisture sensitive film changes depending on the amount of moisture, the impedance of the moisture sensitive film changes accordingly, but the amount of mobile ions has a fixed relationship with the relative humidity. Humidity can be detected.
なお、抵抗式の湿度センサを備えた湿度センサ装置においては、直流信号を印加すると電気分極が生じるため、発振回路を用いて湿度センサに交流信号を印加している。
ところで、湿度センサのインピーダンスは、周波数によって、各湿度によるインピーダンスに差がほとんどない領域、少なくとも一部の湿度によるインピーダンスに差はあるものの周波数の変化に伴うインピーダンス変化が大きい不飽和領域、各湿度によるインピーダンスに差があり、周波数の変化に伴うインピーダンス変化が僅かである（ゼロも含む）飽和領域が存在する。湿度を検出するには、少なくとも不飽和領域、好ましくは飽和領域の周波数を有する交流信号を湿度センサに印加すること望まれる。 By the way, the impedance of the humidity sensor is a region where there is almost no difference in impedance due to each humidity, an unsaturated region where there is a difference in impedance due to a change in frequency, although there is a difference in impedance due to at least some humidity, and due to each humidity There is a saturation region in which there is a difference in impedance, and the impedance change with a change in frequency is slight (including zero). In order to detect humidity, it is desired to apply an AC signal having a frequency of at least an unsaturated region, preferably a saturated region, to the humidity sensor.
しかしながら、温度が変化すると不飽和領域や飽和領域もシフトする。したがって、上述した従来の湿度センサ装置のように、発振回路から出力される交流信号の周波数が一定の場合には、精度良く湿度を検出できる温度範囲が狭いという問題がある。特に車両用の湿度センサ装置においては、使用温度範囲が民生用と比べて広いため、上述した問題解消が望まれる。 However, when the temperature changes, the unsaturated region and the saturated region also shift. Therefore, as in the conventional humidity sensor device described above, when the frequency of the AC signal output from the oscillation circuit is constant, there is a problem that the temperature range in which humidity can be detected with high accuracy is narrow. In particular, in a humidity sensor device for a vehicle, since the operating temperature range is wider than that for consumer use, it is desired to solve the above-described problems.
本発明は上記問題点に鑑み、広い温度範囲において精度良く湿度の検出が可能な湿度センサ装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a humidity sensor device capable of accurately detecting humidity in a wide temperature range.
上記目的を達成する為に、請求項１に記載の湿度センサ装置は、周囲の湿度変化に応じてインピーダンスが変化する湿度センサと、湿度センサに対して、所定周波数の交流信号を出力する発振回路と、を備えたものであって、発振回路が周囲の温度に応じて異なる周波数の交流信号を出力し、該交流信号は、各湿度によるインピーダンスに差があって周波数の変化によるインピーダンスの変化が僅かである周波数域の、任意周波数の信号であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a humidity sensor device according to
このように本発明によれば、発振回路に温度特性を持たせており、これによって発振回路が温度に応じた周波数の交流信号を出力することができる。したがって、従来のように発振回路の周波数が一定である構成に比べて、広い温度範囲において精度良く湿度を検出することができる。 Thus, according to the present invention, the oscillation circuit is given temperature characteristics, whereby the oscillation circuit can output an AC signal having a frequency corresponding to the temperature. Therefore, it is possible to detect the humidity with high accuracy in a wide temperature range as compared with the conventional configuration in which the frequency of the oscillation circuit is constant.
なお、各湿度によるインピーダンスに差があれば、湿度の検出が可能であるが、本発明では、発振回路が、各湿度によるインピーダンスに差があって周波数の変化によるインピーダンスの変化が僅かである周波数域の、任意周波数の交流信号を出力するように構成されている。 If there is a difference in impedance due to each humidity, the humidity can be detected. However, in the present invention, the oscillation circuit has a frequency in which there is a difference in impedance due to a change in frequency due to a difference in impedance due to each humidity. It is configured to output an AC signal of any frequency.
このため、各湿度によるインピーダンスに差はあるものの周波数の変化に伴うインピーダンス変化が大きい周波数域の、任意周波数の交流信号を出力する構成に比べて、より精度良く湿度を検出することができる。 For this reason, humidity can be detected with higher accuracy than a configuration in which an AC signal having an arbitrary frequency is output in a frequency range in which there is a difference in impedance due to a change in frequency although there is a difference in impedance due to each humidity.
請求項２に記載のように、発振回路として、コンデンサと抵抗を組み合わせてなるＣＲ発振回路を採用し、ＣＲ発振回路を構成する抵抗に温度特性を持たせた構成とすることが好ましい。このように、発振回路を構成する抵抗に温度特性を持たせることで、簡素な構成でありながら、発振回路の構成を、温度に応じた周波数の交流信号を出力する構成とすることができる。 According to a second aspect of the present invention, it is preferable that a CR oscillation circuit in which a capacitor and a resistor are combined is adopted as the oscillation circuit, and the resistor constituting the CR oscillation circuit has a temperature characteristic. In this way, by providing temperature characteristics to the resistors constituting the oscillation circuit, the configuration of the oscillation circuit can be configured to output an AC signal having a frequency corresponding to the temperature, although the configuration is simple.
なお、各湿度を検出できる周波数領域が、室温よりも低い温度において、室温よりも低周波側にシフトすることが本発明者によって確認されている。したがって、請求項３に記載のように、発振回路が、室温よりも低い温度において、室温時の周波数よりも低周波の交流信号を出力するように構成されることが好ましい。It has been confirmed by the present inventor that the frequency region in which each humidity can be detected shifts to a lower frequency side than room temperature at a temperature lower than room temperature. Therefore, it is preferable that the oscillation circuit is configured to output an AC signal having a frequency lower than that at room temperature at a temperature lower than room temperature.
次いで、請求項４に記載の湿度センサ装置は、周囲の湿度変化に応じてインピーダンスが変化する湿度センサと、湿度センサに対して、所定周波数の交流信号を出力する発振回路と、を備えたものであって、発振回路は、周囲の温度に応じて異なる周波数の交流信号を出力するとともに、該交流信号として、室温よりも低い温度では、室温時の周波数よりも低周波の信号を出力することを特徴とする。本発明の作用効果は、上記請求項１及び請求項３に記載の発明の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。また、請求項５に記載の発明の作用効果は、請求項２に記載の発明の作用効果と同じであるため、その記載を省略する。Next, the humidity sensor device according to claim 4 includes a humidity sensor whose impedance changes according to a change in ambient humidity, and an oscillation circuit that outputs an AC signal of a predetermined frequency to the humidity sensor. The oscillation circuit outputs an AC signal having a different frequency according to the ambient temperature, and outputs a signal having a frequency lower than that at room temperature at a temperature lower than room temperature as the AC signal. It is characterized by. Since the operational effects of the present invention are the same as the operational effects of the first and third aspects of the invention, description thereof is omitted. Moreover, since the effect of the invention of Claim 5 is the same as the effect of the invention of Claim 2, the description is omitted.
次に、請求項６に記載の湿度センサ装置は、周囲の湿度変化に応じてインピーダンスが変化する湿度センサと、湿度センサに対して、所定周波数の交流信号を出力する発振回路と、を備えたものであって、発振回路として、互いに異なる周波数の交流信号を出力する複数の発振部を有することを特徴とする。 Next, a humidity sensor device according to a sixth aspect includes a humidity sensor whose impedance changes according to a change in ambient humidity, and an oscillation circuit that outputs an AC signal having a predetermined frequency to the humidity sensor. The oscillation circuit includes a plurality of oscillation units that output alternating signals having different frequencies.
このように本発明によれば、互いに異なる周波数の交流信号を出力する複数の発振部によって発振回路を構成している。したがって、従来のように発振回路の周波数が一定である構成に比べて、広い温度範囲において精度良く湿度を検出することができる。 As described above, according to the present invention, the oscillation circuit is configured by the plurality of oscillation units that output AC signals having different frequencies. Therefore, it is possible to detect the humidity with high accuracy in a wide temperature range as compared with the conventional configuration in which the frequency of the oscillation circuit is constant.
なお、各湿度によるインピーダンスに差があれば、湿度の検出が可能であるが、好ましくは、請求項７に記載のように、複数の発振部が、各湿度によるインピーダンスに差があって周波数の変化によるインピーダンスの変化が僅かである周波数域が互いに異なり、それぞれの周波数域における任意周波数の交流信号を出力するように構成されると良い。 In addition, if there is a difference in impedance due to each humidity, it is possible to detect the humidity. Preferably, however, as described in claim 7, a plurality of oscillation units have different impedances due to each humidity and have different frequencies. It is preferable that the frequency ranges in which the impedance changes due to the change are different from each other, and an AC signal having an arbitrary frequency in each frequency range is output.
このような構成とすると、複数の発振部の少なくとも１つが、少なくとも一部の湿度によるインピーダンスに差はあるものの周波数の変化に伴うインピーダンス変化が大きい周波数域の、任意周波数の交流信号を出力する構成に比べて、より精度良く湿度を検出することができる。 With such a configuration, at least one of the plurality of oscillating units outputs an AC signal having an arbitrary frequency in a frequency range in which there is a large impedance change accompanying a change in frequency although there is a difference in impedance due to at least some humidity. The humidity can be detected with higher accuracy than the above.
複数の発振部を有する構成においては、例えば請求項８に記載のように、湿度センサに印加される交流信号を出力する１つの発振部を、周囲の温度に応じて複数の発振部のなかから選択する選択手段を備える構成としても良い。また、請求項９に記載のように、湿度センサとして、複数の発振部にそれぞれ対応し、周囲の湿度変化に応じてインピーダンスが変化する複数の素子部を有する構成としても良い。いずれの構成としても良いが、請求項８に記載の構成とすると、請求項９に記載の構成よりも簡素とすることができる。 In the configuration having a plurality of oscillating units, for example, as described in claim 8, one oscillating unit that outputs an AC signal applied to the humidity sensor is connected to the plurality of oscillating units according to the ambient temperature. It is good also as a structure provided with the selection means to select. According to a ninth aspect of the present invention, the humidity sensor may include a plurality of element units that respectively correspond to the plurality of oscillating units and whose impedance changes according to a change in ambient humidity. Any configuration may be adopted, but the configuration described in claim 8 can be simplified compared to the configuration described in claim 9.
このように請求項１〜９いずれか１項に記載の湿度センサ装置によれば、広い温度範囲において精度良く湿度の検出が可能である。したがって、請求項１０に記載のように、請求項１〜９いずれか１項に記載の湿度センサ装置は、民生用と比べて使用温度範囲が広い車両用として好適である。
Thus, according to the humidity sensor device of any one of
先ず、本発明の実施の形態について説明する前に、本発明者が本発明を創作するに至った経緯を説明する。図１は、従来の湿度センサ装置における問題点を示すインピーダンス特性図である。 First, before describing the embodiment of the present invention, the background of the inventor's creation of the present invention will be described. FIG. 1 is an impedance characteristic diagram showing problems in a conventional humidity sensor device.
本発明者は、発振回路から周波数一定の交流信号を所謂抵抗式の湿度センサに供給する構成の従来の湿度センサ装置を、使用温度範囲が広い車両用に適用することを検討した。例えば交流信号の周波数ｆを数ｋＨｚ〜十数ｋＨｚ程度で一定（図１においては約３ｋＨｚ）としたところ、室温（２５℃）においては、２０％ＲＨ、５０％ＲＨ、６０％ＲＨ、８０％ＲＨの各湿度を精度良く検出することができた。ところが、室温とは異なる温度（例えば−１０℃）においては、少なくとも一部の湿度（特に低湿度側）を検出できないことが確認された。 The present inventor examined the application of a conventional humidity sensor device configured to supply a constant frequency AC signal from an oscillation circuit to a so-called resistance type humidity sensor for vehicles having a wide operating temperature range. For example, when the frequency f of the AC signal is constant at about several kHz to several tens of kHz (about 3 kHz in FIG. 1), 20% RH, 50% RH, 60% RH, 80% at room temperature (25 ° C.). Each humidity of RH could be detected with high accuracy. However, it has been confirmed that at least a part of humidity (particularly on the low humidity side) cannot be detected at a temperature (for example, −10 ° C.) different from room temperature.
そこで本発明者は、周波数とインピーダンスとの関係について精査した。すると、室温（２５℃）において各湿度を検出できた上述の周波数ｆが、図１に示すように、−１０℃においては、少なくとも一部の湿度によるインピーダンスに差はある領域であって、且つ、周波数の変化に伴うインピーダンス変化が大きい不飽和領域に存在することが確認された。すなわち、温度が変化すると不飽和領域や飽和領域もシフトすることが確認された。なお、図１に示す否検出領域とは、周波数によって、各湿度によるインピーダンスに差がほとんどなく、実質的に湿度の検出が不可能な領域である。また、飽和領域とは、各湿度によるインピーダンスに差がある領域であって、且つ、周波数の変化に伴うインピーダンス変化が僅かである（ゼロも含む）領域である。すなわち、各湿度の検出が可能な（広い湿度範囲の検出が可能な）領域であり、室温においては上述の周波数ｆも存在する領域である。 Therefore, the present inventor scrutinized the relationship between frequency and impedance. Then, as shown in FIG. 1, the above-described frequency f at which each humidity was detected at room temperature (25 ° C.) is a region where there is a difference in impedance due to at least a part of humidity at −10 ° C., and It was confirmed that the impedance change accompanying the change in the frequency exists in the unsaturated region. That is, it was confirmed that the unsaturated region and the saturated region shift when the temperature changes. The non-detection area shown in FIG. 1 is an area where there is almost no difference in impedance due to each humidity depending on the frequency, and the humidity cannot be detected substantially. The saturation region is a region where there is a difference in impedance due to each humidity, and a region where the impedance change due to the change in frequency is slight (including zero). That is, it is a region where each humidity can be detected (a wide humidity range can be detected), and the above-described frequency f also exists at room temperature.
図１にも示すように、湿度を検出するには、少なくとも不飽和領域の周波数（否検出領域を除く周波数）を有する交流信号を湿度センサに印加する必要がある。しかしながら、不飽和領域の場合、インピーダンスに差のある湿度については検出が可能（すなわち、狭い湿度範囲の検出が可能）であるが、周波数の変化に伴うインピーダンス変化が大きいため、検出精度を向上するのが困難である。したがって、好ましくは飽和領域の周波数を有する交流信号を湿度センサに印加すること望まれる。これに対し、上述した従来の湿度センサ装置のように、発振回路から出力される交流信号の周波数が一定の場合には、精度良く湿度を検出できる温度範囲が狭い。この問題を解決する構成として、以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態に係る湿度センサ装置の概略構成を示すブロック図である。図３は、図２に示すＣＲ発振回路の一例を示す回路図である。図４は、本実施形態に係る湿度センサ装置の発振周波数を示すインピーダンス特性図である。
As shown in FIG. 1, in order to detect humidity, it is necessary to apply an AC signal having at least a frequency in the unsaturated region (a frequency excluding the non-detection region) to the humidity sensor. However, in the unsaturated region, it is possible to detect humidity with a difference in impedance (that is, it is possible to detect a narrow humidity range), but since the impedance change accompanying the change in frequency is large, the detection accuracy is improved. Is difficult. Therefore, it is desirable to apply an AC signal, preferably having a frequency in the saturation region, to the humidity sensor. On the other hand, when the frequency of the AC signal output from the oscillation circuit is constant as in the conventional humidity sensor device described above, the temperature range in which humidity can be detected with high accuracy is narrow. As a configuration for solving this problem, an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the humidity sensor device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the CR oscillation circuit shown in FIG. FIG. 4 is an impedance characteristic diagram showing the oscillation frequency of the humidity sensor device according to this embodiment.
図２に示すように、湿度センサ装置１００は、要部として、湿度センサ１１０と、湿度センサ１１０に対して交流信号を出力する発振回路１２０と、湿度センサ１１０からの出力を処理する後段処理回路１３０と、を含んでいる。
As shown in FIG. 2, the
湿度センサ１１０は、周囲の湿度変化に応じてインピーダンスが変化する公知の抵抗式湿度センサである。具体的には、要部として、基板上に離間して対向配置された導電材料からなる一対の電極と、この電極を覆うように設けられたイオン伝導性の高分子ポリマーを材料とする感湿膜とを含み、感湿膜のイオン伝導効果を利用して湿度を検出する。水分量によって感湿膜中の可動イオンの遊離量が変化すると、それに応じて感湿膜のインピーダンスが変化するが、可動イオン量は相対湿度と一定の関係にあるので、インピーダンスを換算することによって湿度を検出することができる。本実施形態においては、湿度センサ１１０として、一対の電極及び感湿膜からなる１つの感湿素子を含んでいる。
The
発振回路１２０は、湿度センサ１１０に印加する、所定周波数の交流信号（正弦波）を出力する回路である。このように、交流信号を湿度センサ１１０に印加する理由は、抵抗式の湿度センサ１１０に直流信号を印加すると電気分極の影響を受けるためである。本実施形態においては、発振回路１２０が、周囲の温度に応じて異なる周波数の交流信号を出力するように構成されている。すなわち、発振回路１２０に温度特性を持たせている。
The
なお、発振回路１２０に温度特性を持たせるに当たり、上述したように各湿度によるインピーダンスに差があれば（少なくとも、否検出領域を除く周波数であれば）湿度の検出が可能であるが、好ましくは、各測定温度における飽和領域内の、任意周波数の交流信号を出力するように発振回路１２０が構成されると良い。少なくとも一部の測定温度において、不飽和領域の、任意周波数の交流信号を出力する場合も、一部の湿度は検出することが可能である。しかしながら、周波数の僅かなずれによって、インピーダンスが大きく変化するため、湿度の検出誤差が大きくなる。これに対し、各測定温度における飽和領域内の、任意周波数の交流信号を出力する構成とすると、周波数が僅かにずれたとしても、インピーダンスが殆ど変化しないか全く変化しないので、不飽和領域の、任意周波数の交流信号を出力する構成に比べて、より精度良く湿度を検出することができる。本実施形態においては、湿度センサ１１０に印加される交流信号の周波数が、各測定温度において飽和領域内となるように、発振回路１２０が構成されている。
In addition, when the temperature characteristic is given to the
また、上述したように、飽和領域や不飽和領域は、室温よりも低い温度において、室温よりも低周波側にシフトすることが本発明者によって確認されている。そこで、本実施形態においては、室温よりも低い温度において、室温時の周波数よりも低周波の交流信号を出力するように、発振回路１２０に温度特性を持たせている。
Further, as described above, the present inventors have confirmed that the saturated region and the unsaturated region shift to a lower frequency side than room temperature at a temperature lower than room temperature. Therefore, in the present embodiment, the
発振回路１２０としては、温度に応じて周波数が変化する構成であれば採用が可能である。例えばコンデンサと抵抗を組み合わせてなるＣＲ発振回路を採用し、ＣＲ発振回路を構成する抵抗に温度特性を持たせた構成とすると良い。ＣＲ発振回路のように、発振回路１２０を構成する抵抗に温度特性を持たせることで、簡素な構成でありながら、発振回路１２０の構成を、温度に応じた周波数の交流信号を出力する構成とすることができる。
The
本実施形態においては、図２に示すように、発振回路１２０としてＣＲ発振回路（移相形）を採用し、発振回路１２０を構成する抵抗（Ｒ）として、所望の温度特性を有する抵抗を採用している。このような発振回路１２０の一例として、例えば図３に示すように、演算増幅器１２１と、コンデンサ１２２〜１２４と、抵抗１２５〜１２６とによる構成を採用することができる。このようなＣＲ発振回路においては、回路を構成する素子（コンデンサや抵抗）の定数の選択によって、交流信号の周波数や振幅などを決定することができるので、抵抗に温度特性を持たせることによって、発振回路１２０に温度特性を持たせることができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, a CR oscillation circuit (phase shift type) is adopted as the
後段処理回路１３０は、湿度センサ１１０からの出力を処理する回路であり、要部として、湿度センサ１１０からの電流信号を電圧信号に変換するとともに、対数圧縮する対数圧縮回路や増幅回路などを含んでいる。このような後段処理回路１３０としては、公知の構成を採用することができる。
The
本発明者は、このように構成される湿度センサ装置１００において、発振回路１２０が、室温（２５℃）において数ｋＨｚの周波数の交流信号を出力（図示略）し、−１０℃において、図４に示すように室温よりも低周波である０．１ｋＫｚ程度の周波数の交流信号を出力することを確認している。
In the
このように本実施形態に係る湿度センサ装置１００においては、発振回路１２０に温度特性を持たせており、各測定温度において飽和領域内の周波数をもった交流信号が湿度センサ１１０に印加される。したがって、従来のように発振回路の周波数が一定である構成に比べて、広い温度範囲において精度良く湿度を検出することができる。すなわち、民生用と比べて使用温度範囲が広い車両用の湿度センサ装置として好適である。
As described above, in the
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図５に基づいて説明する。図５は、第２実施形態に係る湿度センサ装置の概略構成を示すブロック図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the humidity sensor device according to the second embodiment.
第２実施形態に係る湿度センサ装置は、第１実施形態に示した湿度センサ装置１００と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
Since the humidity sensor device according to the second embodiment is often in common with the
第１実施形態においては、湿度センサ装置１００を構成する発振回路１２０に温度特性を持たせることで、測定温度が変化しても各湿度を検出することのできる構成を例示した。これに対し、本実施形態においては、例えば図５に示すように、湿度センサ装置２００が、発振回路２２０として、互いに異なる周波数の交流信号を出力する複数（ｎ個：２≦ｎ≦９）の発振回路２２１〜２２ｎを有している。また、湿度センサ２１０として、複数の発振回路２２１〜２２ｎにそれぞれ対応し、周囲の湿度変化に応じてインピーダンスが変化する複数（発振回路２２１〜２２ｎと同数）の感湿素子２１１〜２１ｎを有している。なお、発振回路２２１〜２２ｎが特許請求の範囲に記載の発振部に相当し、感湿素子２１１〜２１ｎが特許請求の範囲に記載の素子部に相当する。
In the first embodiment, a configuration in which each humidity can be detected even when the measurement temperature changes by giving temperature characteristics to the
各発振回路２２１〜２２ｎは、互いに異なる温度（或いは互いに異なる所定温度域）において、少なくとも否検出領域内を除く一定の周波数、好ましくは飽和領域内となる一定の周波数ｆ１〜ｆｎの交流信号を出力するように構成されている。その理由は、第１実施形態で示した通りである。また、感湿素子２１１〜２１ｎは、１つの素子が上述したように一対の電極及び感湿膜からなり、それぞれが対応する発振回路２２１〜２２ｎと電気的に接続されている。そして各感湿素子２１１〜２１ｎの出力は、後段処理回路２３０において、湿度センサ２１０の出力として合成（インピーダンス合成）され、対数圧縮などの所定処理がなされる。
Each of the
上述したように、湿度センサのインピーダンスは、周波数によって、各湿度によるインピーダンスに差がほとんどない否検出領域、少なくとも一部の湿度によるインピーダンスに差はあるものの周波数の変化に伴うインピーダンス変化が大きい不飽和領域、各湿度によるインピーダンスに差があり、周波数の変化に伴うインピーダンス変化が僅かである飽和領域が存在する。したがって、各感湿素子２１１〜２１ｎの出力（インピーダンス）を合成した場合、合成されたインピーダンスにおいて、その測定温度において少なくとも否検出領域内を除く一定の周波数（好ましくは飽和領域内となる一定の周波数）の交流信号が印加された各感湿素子２１１〜２１ｎの１つの出力における各湿度のインピーダンスの差が、合成されたインピーダンスにおいても反映される。
As described above, the impedance of the humidity sensor is unsaturation in which there is almost no difference in impedance due to each humidity depending on the frequency, and there is a large impedance change accompanying a change in frequency although there is a difference in impedance due to at least some humidity There is a difference in the impedance depending on the area and each humidity, and there is a saturated area where the impedance change with the change in frequency is slight. Therefore, when the outputs (impedances) of the respective moisture
このように本実施形態に係る湿度センサ装置２００においては、複数の発振回路２２１〜２２ｎと各発振回路２２１〜２２ｎに対応する複数の感湿素子２１１〜２１ｎを有し、各発振回路２２１〜２２ｎの出力する交流信号の周波数を互いに異なるものとしている。したがって、従来のように発振回路の周波数が一定である構成に比べて、広い温度範囲において精度良く湿度を検出することができる。すなわち、民生用と比べて使用温度範囲が広い車両用の湿度センサ装置として好適である。
As described above, the
また、発振回路２２０を複数の発振回路２２１〜２２ｎによって構成するので、各測定温度において、いずれかの発振回路２２１〜２２ｎの周波数を飽和領域内とする確率が高まる。したがって、第１実施形態に示す構成よりも、回路構成は複雑となるが、広い温度範囲においてより精度良く湿度を検出することも可能である。
In addition, since the
なお、本実施形態においては、発振回路２２０が複数（ｎ個：２≦ｎ≦９）の発振回路２２１〜２２ｎによって構成され、湿度センサ２１０も同数の感湿素子２１１〜２１ｎによって構成される例を示した。しかしながら、ともに１０個以上の発振回路や感湿素子によって構成されても良い。
In the present embodiment, the
また、本実施形態においては、全ての感湿素子２１１〜２１ｎの出力を合成して処理する例を示した。しかしながら、複数の感湿素子２１１〜２１ｎの出力のうち、温度に応じて１つ又は少数の出力を選択し、選択された信号のみを後段処理回路２３０にて処理するようにしても良い。例えば温度センサ（図示略）の測定温度（信号）に基づいて、交流信号の周波数がその測定温度における飽和領域内に含まれる発振回路に対応する感湿素子の出力のみを、選択的に後段処理回路２３０にて処理する構成としても良い。この場合、上述の構成よりも回路構成は複雑となるが、より精度良く湿度を検出することが可能である
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図６に基づいて説明する。図６は、第３実施形態に係る湿度センサ装置の概略構成を示すブロック図である。
Moreover, in this embodiment, the example which synthesize | combines and processes the output of all the moisture sensitive elements 211-21n was shown. However, one or a small number of outputs may be selected from the outputs of the plurality of moisture
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the humidity sensor device according to the third embodiment.
第３実施形態に係る湿度センサ装置は、第２実施形態に示した湿度センサ装置２００と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
Since the humidity sensor device according to the third embodiment is often in common with the
第２実施形態においては、湿度センサ装置２００が、発振回路２２０として、互いに異なる周波数の交流信号を出力する複数（ｎ個：２≦ｎ≦９）の発振回路２２１〜２２ｎを有し、湿度センサ２１０として、発振回路２２１〜２２ｎと同数の感湿素子２１１〜２１ｎを有する例を示した。これに対し、本実施形態においては、例えば図６に示すように、湿度センサ装置３００が、湿度センサ装置２００同様、発振回路３２０として、互いに異なる周波数の交流信号を出力する複数（ｎ個：２≦ｎ≦９）の発振回路３２１〜３２ｎを有している。また、湿度センサ３１０として、第１実施形態同様、一対の電極及び感湿膜からなる１つの感湿素子を含んでいる。そして、複数の発振回路３２１〜３２ｎのなかから、測定温度に応じて湿度センサ３１０に印加される１つの交流信号を選択する交流信号選択回路３４０を要部としてさらに備える点を特徴とする。このような交流信号選択回路３４０はトランジスタ等によって構成することができる。
In the second embodiment, the
図６に示すように、交流信号選択回路３４０は、温度センサ３４１からの信号に基づいて、少なくとも周波数が不飽和領域内に含まれ、好ましくは飽和領域内に含まれる交流信号を、各発振回路３２１〜３２ｎの出力のなかから選択する。そして、選択された交流信号が湿度センサ３１０に印加され、湿度センサ３１０の出力が、後段処理回路１３０同様、後段処理回路３３０にて処理される。
As shown in FIG. 6, the AC
このように本実施形態に係る湿度センサ装置３００においては、第２実施形態に示した
湿度センサ装置２００同様、複数の発振回路３２１〜３２ｎを有し、各発振回路３２１〜３２ｎの出力する交流信号の周波数を互いに異なるものとしている。したがって、従来のように発振回路の周波数が一定である構成に比べて、広い温度範囲において精度良く湿度を検出することができる。すなわち、民生用と比べて使用温度範囲が広い車両用の湿度センサ装置として好適である。
As described above, the
また、本実施形態においては、交流信号選択回路３４０によって、各発振回路２２１〜２２ｎからの交流信号のうち、その測定温度に適した周波数の交流信号を選択して、湿度センサ３１０に供給する。したがって、第２実施形態に示したように、複数の感湿素子２１１〜２１ｎを有する構成よりも、構成を簡素とすることが可能である。
In the present embodiment, the AC
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１００，２００，３００・・・湿度センサ装置
１１０，２１０，３１０・・・発振回路
１２０，２２０，３２０・・・湿度センサ
１３０，２３０，３３０・・・後段処理回路
100, 200, 300 ...
Claims (10)
前記湿度センサに対して、所定周波数の交流信号を出力する発振回路と、を備えた湿度センサ装置であって、
前記発振回路は、周囲の温度に応じて異なる周波数の交流信号を出力し、
前記交流信号は、各湿度によるインピーダンスに差があって周波数の変化によるインピーダンスの変化が僅かである周波数域の、任意周波数の信号であることを特徴とする湿度センサ装置。 A humidity sensor whose impedance changes according to changes in ambient humidity;
An oscillation circuit that outputs an alternating current signal having a predetermined frequency to the humidity sensor, and a humidity sensor device comprising:
The oscillation circuit outputs an AC signal having a different frequency according to the ambient temperature ,
2. The humidity sensor device according to claim 1, wherein the AC signal is a signal having an arbitrary frequency in a frequency range in which there is a difference in impedance due to each humidity and a change in impedance due to a change in frequency is slight .
前記湿度センサに対して、所定周波数の交流信号を出力する発振回路と、を備えた湿度センサ装置であって、
前記発振回路は、周囲の温度に応じて異なる周波数の交流信号を出力するとともに、該交流信号として、室温よりも低い温度では、室温時の周波数よりも低周波の信号を出力することを特徴とする湿度センサ装置。 A humidity sensor whose impedance changes according to changes in ambient humidity;
An oscillation circuit that outputs an alternating current signal having a predetermined frequency to the humidity sensor, and a humidity sensor device comprising:
The oscillation circuit outputs an AC signal having a different frequency according to an ambient temperature, and outputs a signal having a frequency lower than that at room temperature at a temperature lower than room temperature as the AC signal. Humidity sensor device.
前記湿度センサに対して、所定周波数の交流信号を出力する発振回路と、を備えた湿度センサ装置であって、
前記発振回路として、互いに異なる周波数の交流信号を出力する複数の発振部を有することを特徴とする湿度センサ装置。 A humidity sensor whose impedance changes according to changes in ambient humidity;
An oscillation circuit that outputs an alternating current signal having a predetermined frequency to the humidity sensor, and a humidity sensor device comprising:
A humidity sensor device comprising a plurality of oscillating units that output alternating signals having different frequencies as the oscillating circuit.
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