專利名稱：環(huán)境傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的若干形態(tài)涉及檢測(cè)環(huán)境中的物理量的環(huán)境傳感器。
背景技術(shù)：
以往，作為此種傳感器，所知的有2個(gè)電極間存在有感濕膜的濕度傳感器(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。該濕度傳感器中，感濕膜的靜電容量值會(huì)根據(jù)測(cè)定環(huán)境中的濕度而變化。因此，只要事先調(diào)查濕度與靜電容量值的對(duì)應(yīng)關(guān)系的話，可以將檢測(cè)到的靜電容量值轉(zhuǎn)換(換算)為濕度。此外，除了專利文獻(xiàn)I記載的靜電容量型的環(huán)境傳感器以外，所知的還有通過(guò)熱式、光學(xué)式、化學(xué)式或電氣式等的方法檢測(cè)環(huán)境中的物理量的環(huán)境傳感器。專利文獻(xiàn)I日本專利特開(kāi)平6-94663號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，這些以往的環(huán)境傳感器中，一般由所謂的固定電源供給電力，耗電量的多寡(多少)并不是問(wèn)題。但是，近年來(lái)，希望在任意環(huán)境下檢測(cè)物理量的要求(需求)增加，例如，在搭載于如便攜型或可搬型的設(shè)備那樣的電源電量有限的設(shè)備上的情況下，期望降低環(huán)境傳感器的耗電量。本實(shí)施形態(tài)的若干形態(tài)是鑒于上述的問(wèn)題，目的之一是提供可以降低耗電量的環(huán)境傳感器。本發(fā)明涉及的環(huán)境傳感器具備有檢測(cè)環(huán)境中的規(guī)定的物理量的傳感器部和向傳感器部施加交流電壓的電源部，傳感器部的阻抗高于以往的環(huán)境傳感器的傳感器部的阻抗。根據(jù)此種構(gòu)成，被施加了交流電壓的傳感器部的阻抗高于以往的環(huán)境傳感器的傳感器部。由此，較之于以往的環(huán)境傳感器，可以降低傳感器部的耗電量。優(yōu)選傳感器部含有第I電極板、第2電極板、以及配置于上述的第I電極板和上述的第2電極板之間的電介質(zhì)，上述的第I電極板與上述的第2電極板之間的靜電容量根據(jù)環(huán)境中的規(guī)定的物理量而變化，電源部向第I電極板與第2電極板之間施加交流電壓，根據(jù)傳感器部的阻抗，設(shè)定第I電極板與第2電極板之間的距離和第I電極板以及第2電極板的面積。根據(jù)此種構(gòu)成，根據(jù)傳感器部的阻抗，設(shè)定第I電極板與第2電極板之間的距離和第I電極板以及第2電極板的面積。此處，在靜電容量根據(jù)規(guī)定的物理量而變化的靜電容量型的以往的環(huán)境傳感器中，具有2個(gè)電極板間的距離為屯、2個(gè)電極板的面積為S1、靈敏度系數(shù)為Dh、靜電容量為C1 (= DhXS1M1)的傳感器部的情況下，通過(guò)將本發(fā)明的環(huán)境傳感器中的第I電極板與第2電極板之間的距離dh設(shè)定為大于距離Cl1 Cdh >屯)、或?qū)⒈景l(fā)明的環(huán)境傳感器中的第I電極板以及第2電極板的面積Sh設(shè)定為小于面積S1 (Sh < S1X或設(shè)定為這兩者，傳感器部的靜電容量Ch小于靜電容量C1 (Ch < C1),本發(fā)明的傳感器部的阻抗Zk高于以往的環(huán)境傳感器的傳感器部的阻抗Z1 (Z^Z1)0因此，通過(guò)根據(jù)傳感器部的阻抗Zh設(shè)定距離dh與面積Sh，可以令本發(fā)明的傳感器部的靜電容量Ch小于以往的環(huán)境傳感器的傳感器部的靜電容量C1，令本發(fā)明的傳感器部的阻抗Zh高于以往的環(huán)境傳感器的傳感器部的阻抗Zp由此，可以容易地實(shí)現(xiàn)(構(gòu)成)本發(fā)明的環(huán)境傳感器。優(yōu)選為在第I電極板的電介質(zhì)側(cè)的表面上形成有多個(gè)凹凸。根據(jù)此種構(gòu)成，在第I電極板的電介質(zhì)側(cè)的表面上形成有多個(gè)凹凸。此處，采用以往的環(huán)境傳感器的話，在配置于高濕度的環(huán)境的情況下、或使用后經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間的情況下，存在電介質(zhì)膨潤(rùn)、對(duì)濕度的靈敏度下降(劣化)的問(wèn)題。此外，由于電介質(zhì)的膨潤(rùn)(膨脹)而產(chǎn)生應(yīng)力，電介質(zhì)可能會(huì)從電極板剝離(剝落)。與此相對(duì)，本發(fā)明的環(huán)境傳感器，由于在第I電極板的電介質(zhì)側(cè)的表面形成有凹凸，第I電極板的電介質(zhì)一側(cè)的表面的表面積增加。由此，較之于第I電極板的電介質(zhì)一側(cè)的表面沒(méi)有形成凹凸的情況，可以緩和施加到電介質(zhì)的單位面積的力，電介質(zhì)難以剝離，且可以抑制電介質(zhì)膨潤(rùn)造成的靈敏度下降(劣化)，可 以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定檢測(cè)。此外，特別是根據(jù)傳感器部的阻抗Zh而設(shè)定為較小的第I電極板的面積sh，可以提升靜電容量CX的檢測(cè)靈敏度。優(yōu)選為在第I電極板的電介質(zhì)側(cè)的表面還具備有令電介質(zhì)附著的耦聯(lián)層。根據(jù)此種構(gòu)成，在第I電極板的電介質(zhì)側(cè)的表面還具備有令電介質(zhì)附著的耦聯(lián)層。由此，第I電極板與電介質(zhì)的附著性提升，電介質(zhì)難以剝離，且可以抑制電介質(zhì)膨潤(rùn)造成的靈敏度下降。由此，可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定檢測(cè)。優(yōu)選為還具備有支撐第I電極板的基材。根據(jù)此種構(gòu)成，還具備有支撐第I電極板的基材。由此，可以補(bǔ)強(qiáng)第I電極板的機(jī)械強(qiáng)度，特別是在根據(jù)傳感器部的阻抗Zh而將第I電極板的面積Sh設(shè)定為較小的情況下較為有效。優(yōu)選為還具備有間歇驅(qū)動(dòng)電源部的控制部。根據(jù)此種構(gòu)成，還具備有間歇驅(qū)動(dòng)電源部的控制部。由此，較之于連續(xù)驅(qū)動(dòng)電源部而使傳感器部始終通電的情況，可以進(jìn)一步降低環(huán)境傳感器的耗電量。此外，本發(fā)明的環(huán)境傳感器，由于根據(jù)傳感器部的阻抗zh，靜電容量Ch設(shè)定為小于以往的環(huán)境傳感器的靜電容量C1 (Ch < C1),當(dāng)內(nèi)部電阻Rif相同的情況下，本發(fā)明的環(huán)境傳感器的時(shí)間常數(shù)Th小于以往的環(huán)境傳感器的時(shí)間常數(shù)T1(ThCi1)tj因此，通過(guò)控制部間歇驅(qū)動(dòng)向第I電極板與第2電極板之間施加交流電壓的電源部，可以縮短到達(dá)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間，即至啟動(dòng)或停止傳感器部為止的等待時(shí)間(穩(wěn)定時(shí)間)。由此，可以降低等待時(shí)間中的耗電量，較之于以往的環(huán)境傳感器，可以進(jìn)一步降低本發(fā)明的環(huán)境傳感器的耗電量。優(yōu)選為還具備有含有電源部、檢測(cè)上述的靜電容量的接口電路部和將接口電路部所檢測(cè)到的上述的靜電容量發(fā)送到外部的通信部。根據(jù)此種構(gòu)成，還具備有含有電源部、檢測(cè)上述的靜電容量的接口電路部和將接口電路部所檢測(cè)到的上述的靜電容量發(fā)送到外部的通信部。由此，根據(jù)上述的規(guī)定的物理量而變化的靜電容量被發(fā)送到外部。由此，可將傳感器部檢測(cè)到的上述的規(guī)定的物理量通知(告知)到外部的設(shè)備。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的環(huán)境傳感器，較之于以往的環(huán)境傳感器，可以降低傳感器部的耗電量。由此，較之于以往的環(huán)境傳感器，可以降低包含傳感器部的本發(fā)明的環(huán)境傳感器整體的耗電量。此外，本發(fā)明的環(huán)境傳感器，不僅適用于具備固定電源的設(shè)備，還適用于通過(guò)移動(dòng)電源或電池(二次電池)供應(yīng)電力的設(shè)備，例如，通過(guò)太陽(yáng)發(fā)電、溫度差發(fā)電、振動(dòng)發(fā)電、生物發(fā)電、氣流或風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電、波浪發(fā)電、旋轉(zhuǎn)發(fā)電等的微弱能源自主發(fā)電的能量收集(環(huán)境發(fā)電)設(shè)備或具備便攜型燃料電池的設(shè)備，特別是便攜型或可搬型的進(jìn)行有線或無(wú)線通信的設(shè)備。


圖1是說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)中的濕度傳感器的框圖。圖2是顯示間歇驅(qū)動(dòng)中的電壓的時(shí)間變化的一例的圖表。圖3是顯示間歇驅(qū)動(dòng)中的電流的時(shí)間變化的一例的圖表。
圖4是說(shuō)明圖1所示的傳感器部的一例的立體圖。圖5是圖4所示的傳感器部的分解立體圖。圖6是圖4所示的I1-1I線箭頭方向截面圖。圖7是圖4所示的II1-1II線箭頭方向截面圖。圖8是說(shuō)明圖4所示的傳感器部的變形例的截面圖。圖9是說(shuō)明圖4所示的傳感器部的變形例的截面圖。圖10是說(shuō)明圖4所示的傳感器部的其他例子的截面圖。圖11是說(shuō)明圖4所示的傳感器部的其他例子的截面圖。圖12是說(shuō)明圖10以及圖11所示的傳感器部的變形例的截面圖。圖13是說(shuō)明圖10以及圖11所示的傳感器部的變形例的截面圖。圖14是圖4所示的傳感器部的基本部分放大截面圖。圖15是顯示相對(duì)濕度與感濕靈敏度系數(shù)關(guān)系的圖表。圖16是顯示相對(duì)濕度與耗電關(guān)系的圖表。符號(hào)說(shuō)明10…傳感器部11···第I電極板I Ib…凸部Ilc…凹部12…感濕膜13…第2電極板14…基材14a…凸部14b…凹部15…下部電極17…電極墊18…電極墊19…耦聯(lián)層30…電源部
50…接口電路部70…控制部90···通信部100…濕度傳感器
具體實(shí)施例方式以下說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的實(shí)施的形態(tài)。以下的附圖記載中，同一或類似部分用同一或類似符號(hào)表示。但是，附圖為示意圖。因此，具體的尺寸等應(yīng)根據(jù)以下的說(shuō)明進(jìn)行判斷。此外，附圖之間當(dāng)然也存在相互尺寸關(guān)系和比例不同的部分。此外，以下的說(shuō)明中，附圖的上側(cè)稱為“上”、下側(cè)為“下”、左側(cè)為“左”、右側(cè)為“右”。
圖1至圖16顯示的是本發(fā)明涉及的環(huán)境傳感器的一個(gè)實(shí)施形態(tài)。本實(shí)施形態(tài)中，作為檢測(cè)環(huán)境中的規(guī)定的物理量的環(huán)境傳感器的一例，針對(duì)檢測(cè)測(cè)定環(huán)境的氣氛中的濕度的濕度傳感器進(jìn)行說(shuō)明。圖1是說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)中的濕度傳感器的框圖。如圖1所示，濕度傳感器100配置于作為檢測(cè)對(duì)象的環(huán)境中，用于檢測(cè)氣氛(大氣)中的濕度。濕度傳感器100具備有傳感器部10、接口電路部50、控制部70、和通信部90。傳感器部10含有第I電極板11、第2電極板13、和配置于第I電極板11與第2電極板12之間的感濕膜12，作為可在第I電極板11與第2電極板13之間儲(chǔ)存電荷的電容器(Capacitor)發(fā)揮作用。此外,本實(shí)施形態(tài)中的感濕膜12相當(dāng)于本實(shí)施形態(tài)的環(huán)境傳感器中的“電介質(zhì)”的一例。一般，電容器中2個(gè)電極板間的距離為d [m]、2個(gè)電極板的面積為S [m2]、電介質(zhì)的介電常數(shù)為ε [F/m]時(shí),靜電容量C表示為下式(I)。C [F] = ε X S/d ... (I)感濕膜12的包括介電常數(shù)ε在內(nèi)的感濕靈敏度系數(shù)Dh會(huì)根據(jù)氣氛中的濕度而變化。因此，傳感器部10的靜電容量會(huì)根據(jù)氣氛中的濕度而變化。因此，第I電極板11以及第2電極板13間的距離為dh、第I電極板11以及第2電極板13的面積為Sh時(shí)，傳感器部10的靜電容量Ch可用感濕靈敏度系數(shù)Dh表示為下式(2)。Ch = DhXShMh ... (2)接口電路部50包含電源部30。電源部30與第I電極板11以及第2電極板13電連接，向第I電極板11與第2電極板12之間施加交流電壓。因此，由于傳感器部10中有與靜電容量Ch相應(yīng)的電流流過(guò)，接口電路部50會(huì)根據(jù)該電流信號(hào)而檢測(cè)傳感器部10的靜電容量Ch。此外，由于傳感器部10的靜電容量Ch會(huì)根據(jù)氣氛中的濕度而變化，因此可根據(jù)該電流信號(hào)檢測(cè)氣氛中的濕度。被施加了交流電壓的傳感器部10中，阻抗Zh表示為下式(3)。Zh = 1/2 31 fCh... (3)但是，f表示交流電壓的頻率。此外，將在第I電極板11與第2電極板12之間施加的電壓、在第I電極板11與第2電極板12之間流動(dòng)的電流分別作為時(shí)間t的函數(shù)而表示為eh (t)、ih (t)的話，滿足下式(4)的關(guān)系。
eh (t) = Zh · ih (t)…(4)如上所述，電源部30向第I電極板11與第2電極板12之間施加交流電壓的話，可檢測(cè)氣氛中的濕度。另一方面，由于第I電極板11與第2電極板12之間有電流流動(dòng)，因此傳感器部10會(huì)消耗電力。該傳感器部10的耗電ph (t)可用阻抗Zh表示為下式(5)。ph (t) = eh (t) · ih (t) = eh (t)2/Zh ... (5)如式(5)所示，耗電ph (t)與阻抗Zh的倒數(shù)成比例(反比例)，因此阻抗Zh的值增加的話，耗電Ph (t)的值、即耗電量會(huì)降低。此外，如式(3)所示，由于阻抗Zh與頻率f以及靜電容量Ch的倒數(shù)成比例(反比例)，因此頻率f以及靜電容量Ch中的至少一方的值減小的話，阻抗Zh的值會(huì)增加。又，如式(2)所示，靜電容量Ch與距離dh的倒數(shù)成比例(反比例)，且與面積Sh成比例，因此當(dāng)距離dh增加或面積Sh減小或?yàn)檫@兩種情況時(shí)，靜電容量Ch的值會(huì)減小。·本實(shí)施形態(tài)中，被施加了交流電壓的傳感器部10的阻抗高于以往的環(huán)境傳感器的傳感器部。由此，較之于以往的環(huán)境傳感器，可降低傳感器部10的耗電量。具體的，第I電極板11與第2電極板12之間的距離dh、第I電極板11以及第2電極板12的面積Sh根據(jù)傳感器部10的阻抗Zh而設(shè)定。此處，關(guān)于靜電容量會(huì)根據(jù)濕度而變化的靜電容量型的以往的濕度傳感器，在具有2個(gè)電極板的間的距離為屯、2個(gè)電極板的面積為S1、感濕靈敏度系數(shù)為Dh、靜電容量為C1(=DhXS1M1)的傳感器部的情況下，通過(guò)將本實(shí)施形態(tài)的濕度傳感器100的距離dh設(shè)定為大于距離Cl1 Cdh > Cl1),或?qū)⒈緦?shí)施形態(tài)的濕度傳感器100的面積Sh設(shè)定為小于面積S1 (Sh
<S1),或?qū)烧咴O(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?，傳感器?0的靜電容量Ch小于靜電容量(^(Ch < C1),本實(shí)施形態(tài)的傳感器部10的阻抗Zh高于以往的濕度傳感器的傳感器部的阻抗Z1 (Zh > Z1X因此，通過(guò)根據(jù)傳感器部10的阻抗Zh設(shè)定距離dh與面積sh，可以令本實(shí)施形態(tài)的傳感器部10的靜電容量Ch小于以往的濕度傳感器的傳感器部的靜電容量C1，可以令本實(shí)施形態(tài)的傳感器部10的阻抗Zh高于以往的濕度傳感器的傳感器部的阻抗Zp控制部70與接口電路部50電連接，每隔規(guī)定時(shí)間間隔輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，間歇驅(qū)動(dòng)(令其啟動(dòng)或停止)包含電源部30在內(nèi)的接口電路部50。由此，較之于連續(xù)驅(qū)動(dòng)電源部30而使傳感器部10始終通電的情況，可進(jìn)一步降低濕度傳感器100的耗電量。一般，由于電路中存在非意圖的內(nèi)部電阻Rif，因此將其作為電阻成分考慮的話，傳感器部10的阻抗Zif表示為下式(6)。Zif = Rif + Zh ... (6)此外，傳感器部10的電壓eh (t)表示為下式(7)。數(shù)I
權(quán)利要求
1.一種環(huán)境傳感器,其特征在于,具備 檢測(cè)環(huán)境中的規(guī)定的物理量的傳感器部；和 對(duì)所述傳感器部施加交流電壓的電源部， 所述傳感器部的阻抗高于以往的環(huán)境傳感器的傳感器部的阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境傳感器，其特征在于，所述傳感器部包含第I電極板、第2電極板、以及配置于所述第I電極板和所述第2電極板之間的電介質(zhì)，所述第I電極板與所述第2電極板之間的靜電容量會(huì)根據(jù)所述規(guī)定的物理量而變化， 所述電源部向所述第I電極板和所述第2電極板之間施加所述交流電壓， 根據(jù)所述傳感器部的阻抗，設(shè)定所述第I電極板與所述第2電極板之間的距離和所述第I電極板以及所述第2電極板的面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)境傳感器，其特征在于，在所述第I電極板的所述電介質(zhì)側(cè)的表面上形成有多個(gè)凹凸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的環(huán)境傳感器，其特征在于，在所述第I電極板的所述電介質(zhì)側(cè)的表面上還具備有令所述電介質(zhì)附著的耦聯(lián)層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的環(huán)境傳感器，其特征在于，還具備有支撐所述第I電極板的基材。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的環(huán)境傳感器，其特征在于，還具備有間歇驅(qū)動(dòng)所述電源部的控制部。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的環(huán)境傳感器，其特征在于，還具備有 包含所述電源部、檢測(cè)所述靜電容量的接口電路部；和 將所述接口電路部所檢測(cè)到的所述靜電容量發(fā)送到外部的通信部。
全文摘要
本發(fā)明提供可降低耗電量的環(huán)境傳感器。本實(shí)施形態(tài)的濕度傳感器(100)具備有檢測(cè)環(huán)境氣氛中的濕度的傳感器部(10)和對(duì)傳感器部(10)施加交流電壓的電源部(30)，傳感器部(10)的阻抗高于以往的濕度傳感器的傳感器部的阻抗。由此，較之于以往的濕度傳感器，可降低傳感器部(10)中的耗電量。因此，較之于以往的濕度傳感器，可降低包含有傳感器部(10)的本發(fā)明的濕度傳感器(100)整體的耗電量。
文檔編號(hào)G01N27/22GK102998345SQ201210324079
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者沈東演, 添田將 申請(qǐng)人:阿自倍爾株式會(huì)社