專利名稱：用于檢測(cè)濕度的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)空氣濕度的技術(shù)，具體地說(shuō)，是涉及一種適合用于空調(diào)器的濕度檢測(cè)技術(shù)。
常規(guī)上，人們已經(jīng)公知一種用于檢測(cè)指示空氣中水分?jǐn)?shù)量的濕度的濕度傳感器。這種濕度傳感器通常輸出相應(yīng)于濕度的電壓。圖5是示出常規(guī)濕度傳感器的輸出特性的曲線圖。在圖5中，水平軸代表空氣的濕度，垂直軸代表濕度傳感器的輸出電壓。從該圖中可以看出，常規(guī)濕度傳感器輸出隨著濕度的變化而連續(xù)改變的電壓。
上面所述的濕度傳感器被用于各種電子儀器。通常，它們被用于空調(diào)器，用來(lái)控制室內(nèi)空氣的溫度和濕度。如圖6中所示，這樣一種電子儀器包括一個(gè)用于控制電子儀器工作的控制電路30′(例如微處理器)?？刂齐娐?0′基于濕度傳感器10′檢測(cè)的濕度對(duì)電子儀器的各種電路進(jìn)行控制。更具體地說(shuō)，控制電路30′把從濕度傳感器10′輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換為基于模擬參考電壓Vref的數(shù)字值(以下該轉(zhuǎn)換被稱為“A/D轉(zhuǎn)換”)，并且基于數(shù)字值確定濕度。模擬參考電壓Vref表示用于A/D轉(zhuǎn)換的模擬電壓的最大值。例如，當(dāng)模擬電壓被轉(zhuǎn)換為一個(gè)8比特?cái)?shù)字值(00至FF)時(shí)，模擬參考電壓Vref表示相應(yīng)于數(shù)字值FF的模擬電壓。通過(guò)使用一系列包括電阻器R21和R22的電路對(duì)電源電壓進(jìn)行分壓可獲得模擬參考電壓Vref。
濕度傳感器10′本身具有±5％的檢測(cè)誤差?？刂齐娐?0′在A/D轉(zhuǎn)換期間也產(chǎn)生一個(gè)誤差，其包括由于在模擬電壓被轉(zhuǎn)換為數(shù)字值時(shí)產(chǎn)生的定量誤差以及提供模擬參考電壓Vref的電阻R21和R22的阻值的變化、電源電壓Vcc的變化等等而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換誤差(約±1比特)。把這些誤差加起來(lái)，常規(guī)濕度傳感器具有總共約10％的誤差，結(jié)果不能實(shí)現(xiàn)高精度的濕度檢測(cè)。這導(dǎo)致一個(gè)問(wèn)題，即當(dāng)在電子儀器中使用這種濕度傳感器進(jìn)行基于濕度的控制時(shí)，控制精度下降。尤其是對(duì)于空調(diào)器，由于空調(diào)器需要各種類型的基于濕度的控制，以便產(chǎn)生更舒適的空調(diào)環(huán)境，所以盡可能精確地檢測(cè)濕度很重要。
本發(fā)明的目的是提供一種濕度檢測(cè)裝置和方法，可以實(shí)現(xiàn)高精度的檢測(cè)，特別適合于空調(diào)器使用。
在本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于檢測(cè)濕度的裝置，其包括一個(gè)用于輸出隨空氣濕度的變化而連續(xù)變化的電壓的濕度檢測(cè)部分，其特征在于還包括一個(gè)分步輸出電路，用于把從濕度檢測(cè)部分輸出的電壓轉(zhuǎn)換為以每個(gè)預(yù)定電壓范圍逐步改變的電壓，以輸出被轉(zhuǎn)換的電壓。
該裝置還可包括一個(gè)確定單元，其接收從分步輸出電路輸出的電壓，并且確定接收的電壓的電平以確定濕度。該裝置可安裝在空調(diào)器中以檢測(cè)室內(nèi)濕度。
在本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于檢測(cè)濕度的方法，其特征在于包括如下步驟產(chǎn)生隨著空氣濕度以每個(gè)預(yù)定濕度范圍變化而逐步改變的電壓；以及確定該電壓的電平以確定濕度。
根據(jù)本發(fā)明的濕度檢測(cè)裝置，輸出一個(gè)電壓，其隨著空氣濕度的變化而逐步改變。進(jìn)行預(yù)定的基于濕度的控制的控制電路確定從濕度檢測(cè)裝置輸出的電壓的電平，并由此確定濕度。因此，可消除在A/D轉(zhuǎn)換期間由于定量誤差、電源電壓的變化等等而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)換誤差。以此方式，可實(shí)現(xiàn)高精度的濕度檢測(cè)。尤其是，當(dāng)該濕度檢測(cè)裝置安裝在空調(diào)器的室內(nèi)部件中時(shí)，可高精度的檢測(cè)室內(nèi)濕度。這實(shí)現(xiàn)了高精度的基于濕度的控制，并由此產(chǎn)生更舒適的空調(diào)環(huán)境。根據(jù)本發(fā)明的濕度檢測(cè)方法也可提供基本相同的效果。
通過(guò)下面對(duì)最佳實(shí)施例的描述，對(duì)同領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更加顯而易見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的濕度傳感器的結(jié)構(gòu)圖；圖2是示出一個(gè)檢測(cè)部分的輸出特性的曲線圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的濕度傳感器的輸出特性的曲線圖；圖4是用于控制電路的濕度確定處理的流程圖5是示出常規(guī)濕度傳感器的輸出特性的曲線圖；圖6是說(shuō)明常規(guī)濕度傳感器及使用該濕度傳感器的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)定控制的控制電路的結(jié)構(gòu)圖。
下面將結(jié)合附圖通過(guò)一個(gè)實(shí)例描述根據(jù)本發(fā)明的濕度傳感器。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的濕度傳感器的結(jié)構(gòu)。濕度傳感器包括檢測(cè)部分10和分步輸出電路20，檢測(cè)部分10把空氣的濕度轉(zhuǎn)換為電壓，分步輸出電路20把從檢測(cè)部分10輸出的電壓轉(zhuǎn)換為以每個(gè)預(yù)定電壓范圍逐步改變的電壓。濕度傳感器的輸出被輸入比如包括一個(gè)微處理器的控制電路30。這樣一個(gè)濕度傳感器和控制電路30通常安裝在一個(gè)電子儀器中?？刂齐娐?0以預(yù)定的方式控制電子儀器的各個(gè)部件。
檢測(cè)部分10是一個(gè)用于檢測(cè)濕度的電路，其包括一個(gè)濕度檢測(cè)元件，并且基本上具有與常規(guī)濕度傳感器同樣的輸出特性。也就是說(shuō)，檢測(cè)部分10輸出一個(gè)模擬電壓A′v，該電壓隨著空氣濕度的變化而連續(xù)或線性改變，如圖2中所示。在圖2中，當(dāng)濕度為40％、50％、60％和70％時(shí)獲得的檢測(cè)部分10的輸出電壓A′v分別由V1、V2、V3和V4具體表示。
分步輸出電路20接收從檢測(cè)部分10輸出的電壓A′v，把電壓A′v轉(zhuǎn)換為以每個(gè)預(yù)定的電壓范圍逐步改變的電壓Av如圖3中所示，并且輸出被轉(zhuǎn)換的電壓Av。參照?qǐng)D1，分步輸出電路20包括比較器C1、C2、C3和C4，電阻R1-R4和R11-R17。電阻R1、R2、R3和R4與相應(yīng)的比較器C1、C2、C3和C4的輸出端相連。電阻R11、R12、R13、R14和R15構(gòu)成串聯(lián)電路以分別向比較器C1、C2、C3和C4提供參考電壓。電阻R16和R17提供濕度傳感器的輸出電壓。
每個(gè)比較器C1、C2、C3或C4在它們的負(fù)輸入端(-)接收各個(gè)參考電壓，在它們的正輸入端(+)接收從檢測(cè)部分10輸出的電壓A′v。通過(guò)包括電阻R11、R12、R13、R14和R15的串聯(lián)電路對(duì)電源電壓Vcc進(jìn)行分壓獲得參考電壓。電阻R1、R2、R3和R4的另一端與節(jié)點(diǎn)A相連，在節(jié)點(diǎn)A處，電阻R16和R17彼此相連。隨著濕度傳感器的輸出電壓Av饋入控制電路30可獲得節(jié)點(diǎn)A處的電壓。
每個(gè)比較器C1、C2、C3和C4的輸出以下述方式被控制。當(dāng)正輸入端的電壓低于負(fù)輸入端的電壓時(shí)，輸出端保持在接地電位，并且當(dāng)正輸入端的電壓等于或高于負(fù)輸入端的電壓時(shí)，輸出端被控制在開路。在這個(gè)實(shí)例中，當(dāng)濕度分別為40％、50％、60％或70％時(shí)，每個(gè)比較器C1、C2、C3或C4的參考電壓被設(shè)定為等于從檢測(cè)部分10輸出的電壓V1、V2、V3或V4。這些饋送到比較器C1、C2、C3或C4的參考電壓可通過(guò)適當(dāng)選擇電阻R11、R12、R13、R14和R15的阻值確定。
當(dāng)從檢測(cè)部分10輸出的電壓A′v等于或高于用于比較器C1、C2、C3或C4的各個(gè)參考電壓時(shí)，與比較器C1、C2、C3或C4相連的電阻R1、R2、R3或R4被置于懸浮狀態(tài)。同時(shí)，當(dāng)輸出電壓A′v低于各個(gè)參考電壓時(shí)，各個(gè)電阻R1、R2、R3或R4的一端被接地。結(jié)果是，當(dāng)輸出電壓A′v低于V1時(shí)，在節(jié)點(diǎn)A和地GND之間形成包括電阻R1、R2、R3、R4和R17的并聯(lián)電路。同樣，當(dāng)輸出電壓A′v是一個(gè)V1和V2之間的值時(shí)，在節(jié)點(diǎn)A和地GND之間形成包括電阻R2、R3、R4和R17的并聯(lián)電路。以此方式，當(dāng)從檢測(cè)部分10輸出的電壓A′v增加到達(dá)到電壓V1、V2、V3和V4時(shí)，構(gòu)成在節(jié)點(diǎn)A和地GND之間形成的并聯(lián)電路的電阻的數(shù)目減少，增加了整個(gè)并聯(lián)電路的阻值。結(jié)果是，節(jié)點(diǎn)A處的電壓逐步增加。
通常，濕度傳感器輸出與濕度成正比的連續(xù)變化的電壓，如圖5中所示。同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的濕度傳感器輸出隨著濕度的變化以每個(gè)預(yù)定電壓范圍逐步改變的電壓，如圖3中所示。具體地，如圖3中所示，當(dāng)濕度低于40％時(shí)，輸出電壓V′0，當(dāng)濕度在40％至50％的范圍內(nèi)時(shí)，輸出電壓V′1，當(dāng)濕度在50％至60％的范圍內(nèi)時(shí)，輸出電壓V′2，當(dāng)濕度在60％至70％的范圍內(nèi)時(shí)，輸出電壓V′3，當(dāng)濕度為70％或更高時(shí)，輸出電壓V′4。關(guān)于這方面，也可以表示出，本發(fā)明的濕度傳感器檢測(cè)每個(gè)預(yù)定濕度范圍內(nèi)的濕度。
在該實(shí)施例中，輸出電壓逐步改變的濕度范圍被設(shè)定為10％。該范圍并不限于此，可以使用任何范圍。
接著，將描述基于濕度傳感器的輸出確定濕度的控制電路30的工作。
圖4是示出用于控制電路30的濕度確定處理的流程圖。參照?qǐng)D4，控制電路30接收從濕度傳感器(分步輸出電路20)輸出的模擬電壓Av(S1)，并把接收的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值Dv(A/D轉(zhuǎn)換)(S2)。然后，控制電路30把數(shù)字值Dv與一些預(yù)定電平(閾值X1、X2、X3和X4)進(jìn)行比較以確定濕度范圍。
此處，將描述確定濕度范圍的閾值X1、X2、X3或X4。閾值X1被設(shè)定為由電壓V′0和V′1的A/D轉(zhuǎn)換獲得的值之間的一個(gè)值。閾值X2被設(shè)定為由電壓V′1和V′2的A/D轉(zhuǎn)換獲得的值之間的一個(gè)值。閾值X3被設(shè)定為由電壓V′2和V′3的A/D轉(zhuǎn)換獲得的值之間的一個(gè)值。閾值X4被設(shè)定為由電壓V′3和V′4的A/D轉(zhuǎn)換獲得的值之間的一個(gè)值。閾值X1、X2、X3或X4被分別設(shè)定為與由電壓V′1、V′2、V′3或V′4的A/D轉(zhuǎn)換值有足夠余量的值。因此，當(dāng)在電壓V′1、V′2、V′3或V′4的A/D轉(zhuǎn)換期間由于電源電壓Vcc的變化等等導(dǎo)致誤差時(shí)，該誤差可被余量吸收，使?jié)穸却_定免受變化的影響。
回到圖4，在步驟S2之后，確定數(shù)字值Dv是否小于閾值X1(S3)。當(dāng)數(shù)字值Dv小于閾值X1時(shí)，濕度被確定為小于40％(S4)，并且處理過(guò)程終止。當(dāng)數(shù)字值Dv不小于閾值X1時(shí)，處理進(jìn)行到步驟S5。
在步驟S5，確定數(shù)字值Dv是否小于閾值X2。當(dāng)數(shù)字值Dv小于閾值X2時(shí)，濕度被確定為在40％至50％的范圍內(nèi)(S6)，并且處理終止。當(dāng)數(shù)字值Dv不小于閾值X2時(shí)，處理進(jìn)行到步驟S7。
在步驟S7，確定數(shù)字值Dv是否小于閾值X3。當(dāng)數(shù)字值Dv小于閾值X3時(shí)，濕度被確定為在50％至60％的范圍內(nèi)(S8)，并且處理終止。當(dāng)數(shù)字值Dv不小于閾值X3時(shí)，處理進(jìn)行到步驟S9。
在步驟S9，確定數(shù)字值Dv是否小于閾值X4。當(dāng)數(shù)字值Dv小于閾值X4時(shí)，濕度被確定為在60％至70％的范圍內(nèi)(S10)，并且處理終止。當(dāng)數(shù)字值Dv不小于閾值X4時(shí)，濕度被確定為70％或更多(S11)。
控制電路30以上述方式使用濕度傳感器的輸出確定濕度(濕度范圍)，其后基于確定的濕度范圍對(duì)電子儀器進(jìn)行預(yù)定的控制。
如上所述，控制電路30通過(guò)把從濕度傳感器輸出的檢測(cè)值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較來(lái)確定濕度。這些閾值被設(shè)定為與從濕度傳感器輸出的檢測(cè)值有足夠余量的值。因此，當(dāng)在檢測(cè)值的A/D轉(zhuǎn)換期間由于電源電壓Vcc的變化、參考阻值的變化等等導(dǎo)致轉(zhuǎn)換誤差時(shí)，最終的濕度確定不受這些誤差的影響。因此，在A/D轉(zhuǎn)換期間控制電路30中產(chǎn)生的誤差可被消除，只有在檢測(cè)部分10中產(chǎn)生的誤差可影響檢測(cè)精度，整體上改進(jìn)了檢測(cè)精度。
上述濕度傳感器可安裝在空調(diào)器的室內(nèi)元件中。例如，可使用由濕度傳感器檢測(cè)的室內(nèi)濕度，以及諸如由另一傳感器檢測(cè)的室內(nèi)溫度(吸進(jìn)室內(nèi)元件中的空氣的溫度)或管道系統(tǒng)中的溫度(致冷劑溫度)之類的其它因素，來(lái)控制室內(nèi)和室外部件。這實(shí)現(xiàn)了空調(diào)器中要求的基于濕度的高精度控制。
在不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍的情況下，本發(fā)明的很多修改和變化對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。因此可以理解，本發(fā)明并不限于在此描述的具體實(shí)施例，僅由隨附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)濕度的裝置，其包括一個(gè)用于輸出隨著空氣濕度的變化而連續(xù)變化的電壓的檢測(cè)部分(10)，其特征在于，還包括一個(gè)分步輸出電路(20)，用于把從濕度檢測(cè)部分輸出的電壓轉(zhuǎn)換為以每個(gè)預(yù)定電壓范圍逐步改變的電壓以輸出被轉(zhuǎn)換的電壓。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，分步輸出電路(20)包括多個(gè)各具有不同參考電壓的比較器(C1-C4)，以及多個(gè)電阻(R1-R4)，每個(gè)電阻在其一端與各個(gè)比較器的輸出相連，在其另一端與分步輸出電路的輸出節(jié)點(diǎn)(A)相連。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，一個(gè)確定單元(30)接收從分步輸出電路輸出的電壓，并且確定接收的電壓的電平以確定濕度。
4.按照權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，該裝置可安裝在空調(diào)器中以檢測(cè)室內(nèi)濕度。
5.一種用于檢測(cè)濕度的方法，包括獲得隨著空氣濕度的變化而連續(xù)改變的電壓的步驟，其特征在于包括如下步驟產(chǎn)生隨著空氣濕度以每個(gè)預(yù)定濕度范圍變化而逐步改變的電壓；以及確定該電壓的電平以確定濕度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適合空調(diào)器的可高精度檢測(cè)濕度的裝置和方法。該濕度檢測(cè)裝置包括一個(gè)用于輸出隨著空氣濕度的變化而連續(xù)變化的電壓的檢測(cè)部分(10),以及一個(gè)用于把從濕度檢測(cè)部分(10)輸出的電壓轉(zhuǎn)換為以每個(gè)預(yù)定電壓范圍逐步改變的電壓以輸出被轉(zhuǎn)換的電壓的分步輸出電路(20)。
文檔編號(hào)H03M1/12GK1259664SQ99125980
公開日2000年7月12日 申請(qǐng)日期1999年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月14日
發(fā)明者西原義和, 高原務(wù), 丸毛登志雄, 宇仁田浩行 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社