(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿度が増加すると対数的にインピーダンスが減少し、湿度が減少するとインピーダンスが対数的に増加する特性を有する湿度センサと、
前記湿度センサに印加するための所定の周波数と振幅を有する交流信号を発生する発振回路と、
前記湿度センサの出力電流を対数圧縮した交流電圧に変換して一対の入出力端子から出力する対数圧縮回路と、
前記対数圧縮回路の一対の入出力端子間に現れる前記交流電圧を増幅し、一対の入力端子からバイアス電流が流出するタイプの演算増幅器及び、前記演算増幅器の出力電圧のピーク電圧を保持するピーク電圧保持回路を有するピーク電圧増幅回路とを具備し、
前記湿度センサの出力端子と前記対数圧縮回路の一方の前記入力端子との接続点に接続される前記演算増幅器の一方の前記入力端子から流出する前記バイアス電流と前記湿度センサの出力電流が前記対数圧縮回路を流れるように前記ピーク電圧増幅回路が構成されていることを特徴とする湿度センサユニット。
【請求項２】
直流電源電圧を分圧するように直列に接続された複数の抵抗体からなる分圧回路と、前記分圧回路の分圧点とアースとを結合し且つ前記分圧点の電位を一定の基準電圧に固定する第１のコンデンサとから構成された基準電圧発生回路と、
前記発振回路の出力端子と前記湿度センサとの間に配置された第２のコンデンサと、該第２のコンデンサと前記湿度センサの接続点と前記分圧点とを接続し、前記発振回路の出力電圧の直流電位を調整する直流電位調整回路とを備え、
前記対数圧縮回路は逆並列接続した２つのダイオードで構成され、
前記湿度センサの出力端子と前記対数圧縮回路の一方の前記ダイオードのアノードと前記演算増幅器の一方の前記入力端子とが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の湿度センサユニット。
【請求項３】
前記ピーク電圧増幅回路は非反転入力端子に前記ダイオードのアノードが接続され、反転入力端子が第１の抵抗体を介して前記分圧点に接続され、且つ第２の抵抗体を介して、前記ピーク電圧増幅回路の出力端子に接続された演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子にアノードが接続され、カソードが前記ピーク電圧増幅回路の前記出力端子に接続されたダイオードと、
前記ピーク電圧増幅回路の前記出力端子とアースとの間に接続されたピーク電圧保持用コンデンサから構成されていることを特徴とする請求項２に記載の湿度センサユニット。
【請求項４】
前記分圧回路とアースとの間にアース側にカソードを向けた温度補償用ダイオードが接続されている請求項２に記載の湿度センサユニット。
【請求項５】
前記ピーク電圧増幅回路は非反転入力端子に前記ダイオードのアノードが接続され、反転入力端子が第１の抵抗体を介してアースに接続され、且つ第２の抵抗体を介して前記ピーク電圧増幅回路の出力端子に接続された演算増幅器と、
前記演算増幅器の出力端子にアノードが接続され、カソードが前記ピーク電圧増幅回路の前記出力端子に接続されたダイオードと、
前記ピーク電圧増幅回路の前記出力端子とアースとの間に接続されたピーク電圧保持用コンデンサから構成されていることを特徴とする請求項４に記載の湿度センサユニット。
【請求項６】
前記ピーク電圧増幅回路の前記演算増幅器は、ｐｎｐトランジスタを入力段に備ており且つ前記演算増幅器の動作に必要な前記バイアス電流が前記ｐｎｐトランジスタのベースから流れ出る押し出し型の演算増幅器であることを特徴とする請求項３または４に記載の湿度センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
低湿度で湿度センサのインピーダンスが高くなった場合でも、簡単な回路で確実に湿度を検出できる湿度センサユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から湿度の変化に応じてインピーダンスが変化する感湿性高分子ポリマーを用いて湿度を自動測定する湿度センサユニットがある。湿度センサの構造は例えば特開平１０−３１０００号公報、図１０（Ａ）で説明されているようなものである。相対湿度に対して、インピーダンスの変化は５〜６桁の範囲に及ぶ。従って湿度センサに一定電圧を印加した場合の出力電流には、湿度の関数として同じく５〜６桁の変化が起こる。そのため湿度センサの出力を処理する回路では、まず電流を対数圧縮して、処理し易い範囲内の電圧変化に変換する。
【０００３】
感湿性高分子ポリマーからなる湿度センサに直流を印加すると電気分極が発生するため、発振回路を用いて湿度センサに交流電流を流している。従来の湿度センサユニットでは、湿度センサを流れ出る交流電流を対数圧縮して交流電圧に変換し、この交流電圧の負の半波をバイポーラの演算増幅器を用いて増幅してそのピーク電圧を保持していた。しかしながらこのような回路で、特に入力端子からバイアス電流が流出するタイプの演算増幅器を用いると、湿度センサのインピーダンスが大きくなってきたときに、湿度センサを流れる演算増幅器のバイアス電流が小さくなりすぎて、演算増幅器が機能しなくなる問題が発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そのため従来の湿度センサユニットでは、対数変換された出力電圧の測定範囲を湿度センサの高インピーダンス領域にまで拡大することができなかった。電界効果トランジスタを内蔵する演算増幅器を用いると、前述のような問題は生じないが、湿度センサユニットが高価になる問題が発生する。
【０００５】
本発明の目的は、湿度センサを流れる電流を対数圧縮した電圧に変換し、低湿度領域まで高感度で検出できる湿度センサユニットを従来よりも安価に提供することにある。
【０００６】
本発明の更に他の目的は、低湿度領域でも高感度の検出が可能な、従来よりも簡単な構造の湿度センサユニットを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、低湿度領域でも高感度の検出が可能な湿度センサユニットを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、バイポーラ型の演算増幅器を用いて低湿度領域でも高感度の検出を実現することができる湿度センサユニットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は湿度が増加すると対数的にインピーダンスが減少し、湿度が減少するとインピーダンスが対数的に増加する特性を有する湿度センサと、湿度センサに流す所定の周波数と振幅の交流電圧を湿度センサに出力する発振回路と、湿度センサの出力電流を対数圧縮した交流電圧に変換して一対の入出力端子から出力する対数圧縮回路と、対数圧縮回路の一対の入出力端子間に現れる交流電圧を増幅し、一対の入力端子からバイアス電流が流出するタイプの演算増幅器及び、演算増幅器の出力電圧のピーク電圧を保持するピーク電圧保持回路を有するピーク電圧増幅回路とを有する湿度センサユニットを改良の対象とする。
【００１０】
本発明では、湿度センサの出力端子と対数圧縮回路の一方の入力端子との接続点に接続される演算増幅器の一方の入力端子から流出するバイアス電流と湿度センサの出力電流が対数圧縮回路を流れるようにピーク電圧増幅回路を構成する。
【００１１】
このように構成すると湿度センサから流れ出る電流と演算増幅器から流出するバイアス電流が対数圧縮回路を流れる。その結果、湿度センサが高インピーダンスになったときでも、演算増幅器から流出するバイアス電流は対数圧縮回路を通過するので、バイアス電流が減少することはなく、演算増幅器が演算動作を継続することが出来て、対数圧縮回路の出力を正しく増幅できる。
【００１２】
このような湿度センサユニットの構成には、基準電圧発生回路と、直流電位調整回路を付加しても良い。基準電圧発生回路は、電源電圧を分圧して基準電圧を発生する直列に接続された複数の抵抗体からなる分圧回路と、分圧回路の分圧点(基準電圧点）とアースとを結合する第1のコンデンサとで構成されて、基準電圧点の電位を一定の基準電圧に固定する。また直流電位調整回路は、発振回路の出力端子に接続された第2のコンデンサとこれと直列に接続された湿度センサとの接続点と前述の分圧点と接続する。これにより発振回路から出力される交流電圧の振動の中心の直流電位を決定する。また対数圧縮回路は互いに逆並列接続した２つダイオードにより構成することができる。
【００１３】
次にピーク電圧増幅回路の具体的な構成は以下のようであっても良い。ピーク電圧増幅回路は非反転入力端子にダイオードのアノードが接続され、反転入力端子が第１の抵抗体を介して分圧回路の分圧点（基準電圧点）に接続され、且つ第２の抵抗体を介して、ピーク電圧増幅回路の出力端子に接続された演算増幅器と、演算増幅器の出力端子にアノードが接続され、カソードがピーク電圧増幅回路の前記出力端子に接続されたダイオードと、ピーク電圧増幅回路の出力端子とアースとの間に接続されたピーク電圧保持用コンデンサから構成されている。
【００１４】
また基準電圧発生回路は分圧回路とアースとの間にアース側にカソードを向けた温度補償用ダイオードを接続してもよい。
【００１５】
またピーク電圧増幅回路は非反転入力端子にダイオードのアノードが接続され、反転入力端子が第１の抵抗体を介してアースに接続され、且つ第２の抵抗体を介してピーク電圧増幅回路の出力端子に接続された演算増幅器と、演算増幅器の出力端子にアノードが接続され、カソードがピーク電圧増幅回路の前記出力端子に接続されたダイオードと、ピーク電圧増幅回路の出力端子とアースとの間に接続されたピーク電圧保持用コンデンサから構成してもよい。
【００１６】
本発明のピーク電圧増幅回路の演算増幅器にはｐｎｐトランジスタを入力段に用いるタイプのものを用いる。これによってバイアス電流がｐｎｐトランジスタのベースから流れ出る押し出し型の演算増幅器になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の湿度センサユニットの実施の形態の一例について説明する。図１は、本発明の実施の形態の一例の構成を示す詳細な回路図である。図１において１は発振回路である。発振回路１は所定の周波数で振幅Ｖ０の交流電圧［図２（Ａ）参照］を発生する。３は基準電圧発生回路であり、５は直流電位調整回路である。基準電圧発生回路３は、湿度センサ７に印加されるピーク電圧増幅回路１１の出力電圧の振動の基準を与える基準電圧Ｖ３を発生する。直流電位調整回路５は、発振回路１から出力される交流電圧の直流電位を調整し、交流電圧は基準電圧Ｖ３を中心として振動する［図２（Ｂ）参照］。湿度センサ７は、湿度の変化に応じて対数的にインピーダンスが変化するものである。湿度センサ７への入力端子の電位は図２（Ｂ）に示す波形になり、湿度センサ７の端子間に印加される電圧は図２（Ｃ）で示す波形になる。９は対数圧縮回路であり、対数圧縮回路９は湿度センサを流れる交流電流［図２（Ｄ）参照］を対数変換された交流電圧［図２（Ｅ）参照］に変換して出力する。１１はピーク電圧増幅回路である。ピーク電圧増幅回路１１は増幅回路１１ａとピーク電圧保持回路１１ｂで構成されている。ピーク電圧増幅回路１１は対数圧縮回路９から出力された交流電圧のピーク電圧を増幅し、保持する役割を果たす［図２（Ｆ）参照］。
【００１８】
以上の各機能ブロックの内部回路の詳細を説明する。発振回路１は演算増幅器ＯＰ１と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、コンデンサＣ１とから構成される。これらの回路素子の定数の選択により、図２（Ａ）に示すような交流電圧の周波数、振幅、パルス幅などが決まる。
【００１９】
基準電圧発生回路３は電源とアースを結ぶ直列抵抗Ｒ１８，Ｒ１９と、これらの直列抵抗の接続点即ち分圧点（以下基準電圧点と呼ぶ）ＲＰとアースを結合するコンデンサＣ７で構成される。直列の分圧抵抗Ｒ１８及びＲ１９は基準電源電圧を予め定めた比率で分圧した基準電圧Ｖ３を基準電圧点ＲＰに発生する。コンデンサＣ７は基準電圧点に印加される交流成分をバイパスして基準電圧点ＲＰの直流レベルを基準電圧Ｖ３に固定する。
【００２０】
直流電位調整回路５は、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ５で構成されている。コンデンサＣ２と抵抗Ｒ５は発振回路１の出力端子と基準電圧点ＲＰを直列に結合している。コンデンサＣ２は発振回路１の出力端子に接続され、抵抗Ｒ５は基準電圧発生回路３の基準電圧点ＲＰに接続されている。コンデンサＣ２と抵抗Ｒ５との接続点は湿度センサ７への入力端子になっている。発振回路１からの交流電圧の出力が停止し、一定の直流が出力される定常状態では抵抗Ｒ５は湿度センサ７への入力端子の電位Ｖ１を基準電圧Ｖ３に保つ働きをする。発振回路１から交流電圧が出力される動作状態では、コンデンサＣ２の端子間の電圧は固定され、抵抗Ｒ３の端子間の電圧に発振回路１から出力される交流電圧の振幅が重なったものが、湿度センサ７への入力電圧Ｖ１として湿度センサに印加される［図２Ｂ参照］。湿度センサ７の端子間には図２（Ｃ）に示す波形の電圧が印加される。
【００２１】
湿度センサ７は、湿度の変化に応じて対数的にインピーダンスが変化する。即ち、インピーダンスの対数が湿度の関数として直線に近い関係で増加する。またインピーダンスは周囲の温度変化の影響を受けて多少変化する。この実施の形態では湿度センサとして北陸電気工業株式会社がＨＩＳ−０２の製品番号で販売する抵抗変化型の湿度センサを用いている。湿度センサ７の一端はコンデンサＣ２と抵抗Ｒ５との接続点に接続され、湿度センサ７の他端は対数圧縮回路９のダイオードＤ１ｂのアノードに接続されている。湿度センサ７と対数圧縮回路９は直列に接続して、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ５との接続点と基準電圧点ＲＰを接続する。湿度センサ７と対数圧縮回路９のダイオードＤ１ｂのアノードとの接続点を対数電圧点ＩＰと呼ぶ。湿度センサ７と対数圧縮回路９の直列回路には振幅Ｖ０の交流電圧が印加される［図２（Ｃ）参照］。湿度センサ７と対数圧縮回路９のインピーダンスとを比べると湿度センサのインピーダンスの方が圧倒的に大きくなる場合には、交流電圧振幅Ｖ０の大部分が湿度センサ７に印加される。従って湿度センサ７の入力端子にかかる電圧が発振回路１から出力される電圧振幅Ｖ０の交流電圧［図２（Ｃ）参照］であるとすると、発振回路１から湿度センサ７に流れる交流電流の振幅Ｉは図２（Ｄ）のようになる。
【００２２】
対数圧縮回路９は逆並列接続された２つのダイオードＤ１ａ及びＤ１ｂから構成され、湿度センサ７の出力端子（対数電圧点ＩＰ）と基準電圧点ＲＰとを結合している。対数圧縮回路９には、湿度センサ７から出力される交流の電流信号［図２（Ｄ）参照］が流れ、これを対数圧縮された電圧信号に変換する。図２（Ｅ）は対数圧縮回路９の出力電圧を示している。湿度センサ７から出力された交流電流は、２つのダイオードＤ１ａ及びＤ１ｂを通ることによって、対数圧縮された交流電圧に変換される。この出力電圧が対数電圧点ＩＰと基準電圧点ＲＰとの間に現れる。その結果、対数圧縮回路９から図２（Ｅ）に示すような波形の電圧信号が対数電圧点ＩＰに出力される。図２（Ｅ）は対数電圧点ＩＰの電位Ｖ２を示している。対数電圧点の電位Ｖ２は、基準電圧点の電位Ｖ３を直流電位とし、湿度センサを流れる電流を対数圧縮した電圧を振幅を交流成分として振動している。この出力電圧の交流成分が次段のピーク電圧増幅回路１１で増幅される。
【００２３】
ピーク電圧増幅回路１１は増幅回路１１ａとピーク電圧保持回路１１ｂとから構成される。ピーク電圧増幅回路１１は対数圧縮回路７の出力のピーク値を増幅して、保持する回路である。増幅回路１１ａは、演算増幅器ＯＰ２と２つの抵抗体Ｒ１７，Ｒ２０とで構成されている。増幅回路１１ａの一方の入力端子は演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子であり、他方の入力端子は基準電圧点ＲＰである。対数圧縮回路９の入出力端子の一方（ダイオードＤ１ｂのアノード）が演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子に接続され、対数圧縮回路９の入力端子の他方（ダイオードＤ１ｂのカソード）が基準電圧点ＲＰに接続されている。従って、対数圧縮回路の出力電圧が増幅回路１１ａに入力される構成になっている。つまり図２（Ｅ）に示す対数電圧点の電位Ｖ２の交流成分が増幅回路１１ａに入力される。
【００２４】
演算増幅器ＯＰ２の出力端子はピーク電圧保持回路１１ｂの入力端子に接続されている。抵抗Ｒ２０はピーク電圧増幅回路１１の出力端子と演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子との間に接続され、演算増幅器ＯＰ２の負帰還回路を構成している。抵抗Ｒ１７は演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子と基準電圧点ＲＰとの間に接続されている。対数圧縮回路９を流れる電流が対数電圧点ＩＰから基準電圧点ＲＰの方向に流れるときは、演算増幅器ＯＰ２の出力電流がダイオードＤ２を順方向に流れ、演算増幅器ＯＰ２の負帰還回路が働いて、演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子の電位は対数電圧点ＩＰの電位Ｖ２と等しくなり、対数圧縮回路９の出力電圧が抵抗Ｒ１７の両端子間の電圧に投影される。抵抗Ｒ１７を流れる電流は抵抗Ｒ２０を流れ、ピーク電圧増幅回路１１の出力端子と基準電圧点ＲＰとの間の出力電圧を規定する。この出力電圧は基準電圧点ＲＰと抵抗Ｒ１７とＲ２０の接続点の間の電位差の（１＋Ｒ２０／Ｒ１７）倍に増幅される。つまり対数圧縮回路９の出力電圧が同じ倍率増幅された電圧が増幅回路１１から出力される。
【００２５】
対数圧縮回路９を流れる電流の向きが逆向きの場合（ダイオードＤ１ａを流れる場合）は、ピーク電圧増幅回路１１のダイオードＤ２は非導通状態になっていて、帰還回路は働かない。この場合ピーク電圧増幅回路１１の出力電圧はピーク電圧保持回路１１ｂによって正の電流のときの出力電圧のピーク値に保持されている［図２（Ｆ）参照］。
【００２６】
ピーク電圧保持回路１１ｂはダイオードＤ２とピーク電圧保持用コンデンサＣ３とで構成されている。ダイオードＤ２は演算増幅器ＯＰ２の出力端子にアノードが接続され、カソードがピーク電圧増幅回路１１の出力端子となっている。コンデンサＣ３はダイオードＤ２のカソードとアースとの間に接続されている。ピーク電圧保持回路１１ｂは、増幅回路１１ａから出力される電圧信号［図２（Ｅ）参照］のピーク電圧信号だけをダイオードＤ２を通して出力して、その出力でピーク電圧保持用コンデンサＣ３を充電し、ピーク電圧が保持される［図２（Ｆ）参照］。図２（Ｆ）に示すピーク電圧増幅回路１１の出力は図２（Ｅ）に示す対数圧縮回路９の出力波形の交流成分の正極のみを増幅し、これを基準電圧Ｖ３を基準として出力したものである。
【００２７】
図１の実施の形態に関する以上の説明は演算増幅器ＯＰ１、ＯＰ２が動作するためのバイアス電流が０とみなせる場合についてのものである。本発明で使用するバイポーラ型の演算増幅器は最大２５０ｎＡのバイアス電流が流れている。この場合でも、発振回路の振幅Ｖ０が２．５Ｖとした場合、湿度センサのインピーダンスが１０ＭΩよりはるかに小さい場合には、湿度センサに流れる電流は２５０ｎＡよりはるかに大きな値になり、バイアス電流を無視することは許される。しかしながら、湿度センサのインピーダンスが１０ＭΩ以上になると、湿度センサに流れる電流は２５０ｎＡ以下になり、このような場合には、従来の技術では演算増幅器が十分に動作しなくなる問題が生ずることは先に従来の技術の項で述べたとおりである。またこのような場合には、図２（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）でもバイアス電流の影響を考慮した図に書き換える必要がある。
【００２８】
本発明では演算増幅器ＯＰ２としては、バイアス電流が反転及び非反転入力端子から出てくる方向に流れる押し出し型のバイポーラ演算増幅器を用いる。このような演算増幅器は入力段にｐｎｐトランジスタからなる差動増幅器に用いたタイプであって、演算増幅器が動作するためのバイアス電流がこのｐｎｐトランジスタのベースから流れ出る。湿度センサ７を流れる電流と演算増幅器ＯＰ２のバイアス電流との和［図３（Ａ）参照］が、対数圧縮回路９で対数変換される。この時対数圧縮回路を流れる電流は図２（Ｄ）の代わりに図３（Ａ）のようになる。図３（Ａ）には湿度センサ７を流れる交流電流と、演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子から流出するバイアス電流が同じくらいの大きさの場合について示している。図３（Ｂ）は対数圧縮回路９から出力される出力電圧で対数圧縮点ＩＰの電位Ｖ２を、基準電圧Ｖ３を電位の基準として示している。この出力はピーク電圧増幅回路１１に入力され、ピーク電圧増幅回路１１から出力された交流電圧の正のピーク電圧となる［図３（Ｃ）参照］。図３（Ｃ）も基準電圧Ｖ３を電位の基準として示している。ピーク電圧保持回路１１ｂは、増幅回路１１ａから出力される電圧信号［図３（Ｂ）参照］のピーク電圧信号だけをダイオードＤ２を通して出力して、その出力でピーク電圧保持用コンデンサＣ３を充電し、ピーク電圧が保持される［図３（Ｃ）参照］。
【００２９】
本発明で演算増幅器ＯＰ２として演算増幅器が動作するためのバイアス電流が反転及び非反転入力端子から流れ出すｐｎｐトランジスタを用いた押し出し型の演算増幅器を用いる理由は、ピーク電圧増幅回路１１の演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子から流出するバイアス電流を対数圧縮回路９を通して、基準電圧発生回路３を通ってアースに流すためである。これによって演算増幅器ＯＰ２を流れるバイアス電流は湿度センサ７を流れないため、湿度センサ７が高インピーダンスになっても制限されることはない。従って演算増幅器ＯＰ２は演算動作を継続することができる。
【００３０】
対数圧縮回路９は簡単な温度補償回路の役割を果たしている。湿度センサを流れる電流を対数圧縮した電圧Ｖは温度に依存する第１項と、温度に依存しないで相対湿度に依存する第２項との和の形に書けることが実験的に分かっている。第２項が湿度センサの出力電圧の湿度依存性を与える項である。第１項が湿度センサの温度依存性を表し、その効果が現れないように補償する必要がある。対数圧縮した電圧Ｖの第１項を具体的に書くと次式のように書ける。
【００３１】
Ｖ＝（kT/q）ｌｏｇ（Ｂ（Ｔ））＋ＶＧ−ＶＡ＋温度に依存しない相対湿度に依存する項
但し、ここでＴは絶対温度、ｋはボルツマン定数、ｑは電子の電荷である。（kT/q）は絶対温度３００Ｋで０．０２５９Ｖと言う小さな値である。ＶＧは電圧単位で表したシリコンのバンドギャップである。ＶＡは湿度センサの抵抗の温度特性が１つの活性化エネルギで表現できるとして、電圧単位で表した活性化エネルギである。このような活性化エネルギの存在は実験的に確認されている。電圧Ｖの第１項のｌｏｇは自然対数で、ｌｏｇの中のＢ（Ｔ）は温度の弱い関数であり、一定と考える近似が許され、この項は室温近傍で弱い温度変化を与えるだけである。以上から対数圧縮回路９は温度補償効果を持つといえる。
【００３２】
図４は、図１の実施の形態から得られる相対湿度とピーク電圧増幅回路１１の出力電圧との関係を示す実測データである。測定温度は摂氏５度、２５度、45度である。出力電圧は相対湿度が低下すると、相対湿度の関数としてゆるやかに減少する。低湿度領域では、出力電圧の減少がやや急激になる。このデータから分かるように、この実施例によれば相対湿度１０％から９０％の広い範囲の全域で出力電圧と相対湿度の関係は低湿度領域まで測定可能なことを示している。図４に示した温度範囲内で温度補償もなされている。
【００３３】
図５は本発明に係る湿度センサユニットの実施の形態の他の例を示したものである。図５の実施の形態において、図１の実施の形態を構成する部分と同様の部分には図１に付した符号と同じ符号を付して説明を省略する。この湿度センサユニットにおいては、基準電圧発生回路３は基準電源電圧を予め定めた比に分圧するように直列接続された抵抗Ｒ２２とＲ２３の接続点に抵抗Ｒ１８が接続され、これと直列に抵抗Ｒ１９の一端が接続される。抵抗Ｒ１９の他端はダイオードＤ３のアノードに接続され、ダイオードＤ３のカソードはアースに接続される。ダイオードＤ３は順方向にバイアスされるので、ダイオードＤ３の端子間の電圧降下を無視すると、直列抵抗Ｒ１８、Ｒ１９の接続点（基準電圧点ＲＰ）の電位（基準電圧Ｖ３）は抵抗Ｒ２２とＲ２３の接続点の電位を直列抵抗Ｒ１８、Ｒ１９の比で内分した電位になる。基準電圧点ＲＰはコンデンサＣ７を介してアースと接続される。コンデンサＣ７は基準電圧Ｖ３を一定値に固定する。基準電圧点ＲＰは対数圧縮回路９の一方の端子に接続している。
【００３４】
増幅回路１１ａは演算増幅器ＯＰ２と抵抗Ｒ２０、Ｒ２１で構成される。演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子は湿度センサ７と対数圧縮回路９との接続点（対数電圧点ＩＰ）に接続されている。対数圧縮回路９を流れる電流は湿度センサを流れる交流電流と演算増幅器ＯＰ２から流出するバイアス電流の和になっていて、図３（Ａ）の波形と同形の波形になる。対数電圧点ＩＰの電位Ｖ２は基準電圧点ＲＰの電位（基準電圧Ｖ３）と湿度センサ７を流れる電流を対数圧縮した電圧との和になっている。この電位の波形は図３（Ｂ）の波形と同形の波形になる。これが演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子に増幅回路１１ａへの信号として入力される。演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子はピーク電圧保持回路１１ｂの出力端子であるダイオードＤ２のカソードと抵抗Ｒ２０を介して接続し、抵抗Ｒ２１を介してアースと接続している。ダイオードＤ２が導通状態のときは抵抗Ｒ２０，Ｒ２１の接続点の電位が演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子に負帰還される。この時は対数電圧点ＩＰの電位Ｖ２が抵抗Ｒ２１の両端の電圧として現れ、この電圧の（１＋Ｒ２０／Ｒ２１）倍の電圧がダイオードＤ２のカソード端子からピーク電圧増幅回路１１の出力として出力され、出力のピーク値がピーク電圧保持用コンデンサＣ３によって保持される。出力電圧波形は図３（Ｃ）と同形であるが、基準電圧Ｖ３のレベルが交流成分と同じ倍率だけ増幅されている点が異なる。基準電圧発生回路３のダイオードＤ３の順方向のバイアス電圧の温度変化によって基準電圧Ｖ３が変化すると増幅回路１１ａの出力電圧が温度によって変化し、湿度センサ７の温度変化を補償する。
【００３５】
本実施の形態においても演算増幅器ＯＰ２として演算増幅器が動作するためのバイアス電流が反転及び非反転入力端子から流れ出すｐｎｐトランジスタを用いた押し出し型の演算増幅器を用いる。これはピーク電圧増幅回路１１の演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子から流出するバイアス電流を対数圧縮回路９を通して、基準電圧発生回路３を通ってアースに流すためである。これによって演算増幅器ＯＰ２を流れるバイアス電流は湿度センサ７を流れないため、湿度センサ７が高インピーダンスになっても制限されることはない。従って演算増幅器ＯＰ２は演算動作を継続することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、押し出し型の演算増幅器を用いることによって、湿度センサが高インピーダンスになったときでも簡単な回路構成で、湿度センサの出力を検出できる湿度センサユニットを得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の湿度センサユニットの実施の形態の一例の回路図を示している。
【図２】（Ａ）〜（Ｆ）は図１の各部の出力波形を示す図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は押し出し型の演算増幅器を用いた場合の図１の各部の出力波形を示す図である。
【図４】図１の実施例から得られる相対湿度と出力電圧との関係を示す実測データである。
【図５】本発明の湿度センサユニットの第２の実施の形態の一例の回路図を示している。
【符号の説明】
１  発振回路
３  基準電圧発生回路
５  直流電位調整回路
７  湿度センサ
９  対数圧縮回路
１１  ピーク電圧増幅回路
１１ａ  増幅回路
１１ｂ  ピーク電圧保持回路
【図１】
0004397502.tif 000002
【図２】
0004397502.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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