專利名稱：用于檢測濕度的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測空氣濕度的技術(shù)，具體地說，是涉及一種適合用于空調(diào)器的濕度檢測技術(shù)。
常規(guī)上，人們已經(jīng)公知一種用于檢測指示空氣中水分?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′檢測的濕度對電子儀器的各種電路進(jìn)行控制。更具體地說，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8比特數(shù)字值(00至FF)時，模擬參考電壓Vref表示相應(yīng)于數(shù)字值FF的模擬電壓。通過使用一系列包括電阻器R21和R22的電路對電源電壓進(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％的檢測誤差?？刂齐娐?0′在A/D轉(zhuǎn)換期間也產(chǎn)生一個誤差，其包括由于在模擬電壓被轉(zhuǎn)換為數(shù)字值時產(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，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。這導(dǎo)致一個問題，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，控制精度下降。尤其是對于空調(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濕度很重要。
本發(fā)明的目的是提供一種濕度檢測裝置和方法，可以實(shí)現(xiàn)高精度的檢測，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濕度的裝置，其包括一個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部分，其特征在于還包括一個分步輸出電路，用于把從濕度檢測部分輸出的電壓轉(zhuǎn)換為以每個預(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)器中以檢測室內(nèi)濕度。
在本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于檢測濕度的方法，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)明的濕度檢測裝置，輸出一個電壓，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。尤其是，當(dāng)該濕度檢測裝置安裝在空調(diào)器的室內(nèi)部件中時，可高精度的檢測室內(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)明的濕度檢測方法也可提供基本相同的效果。
通過下面對最佳實(shí)施例的描述，對同領(lǐng)域技術(shù)人員來說本發(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是示出一個檢測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是說明常規(guī)濕度傳感器及使用該濕度傳感器的檢測結(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)合附圖通過一個實(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部分10和分步輸出電路20，檢測部分10把空氣的濕度轉(zhuǎn)換為電壓，分步輸出電路20把從檢測部分10輸出的電壓轉(zhuǎn)換為以每個預(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微處理器的控制電路30。這樣一個濕度傳感器和控制電路30通常安裝在一個電子儀器中?？刂齐娐?0以預(yù)定的方式控制電子儀器的各個部件。
檢測部分10是一個用于檢測濕度的電路，其包括一個濕度檢測元件，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，檢測部分10輸出一個模擬電壓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％時獲得的檢測部分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接收從檢測部分10輸出的電壓A′v，把電壓A′v轉(zhuǎn)換為以每個預(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。參照圖1，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。
每個比較器C1、C2、C3或C4在它們的負(fù)輸入端(-)接收各個參考電壓，在它們的正輸入端(+)接收從檢測部分10輸出的電壓A′v。通過包括電阻R11、R12、R13、R14和R15的串聯(lián)電路對電源電壓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，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，輸出端被控制在開路。在這個實(shí)例中，當(dāng)濕度分別為40％、50％、60％或70％時，每個比較器C1、C2、C3或C4的參考電壓被設(shè)定為等于從檢測部分10輸出的電壓V1、V2、V3或V4。這些饋送到比較器C1、C2、C3或C4的參考電壓可通過適當(dāng)選擇電阻R11、R12、R13、R14和R15的阻值確定。
當(dāng)從檢測部分10輸出的電壓A′v等于或高于用于比較器C1、C2、C3或C4的各個參考電壓時，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，當(dāng)輸出電壓A′v低于各個參考電壓時，各個電阻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，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V1和V2之間的值時，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)從檢測部分10輸出的電壓A′v增加到達(dá)到電壓V1、V2、V3和V4時，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，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，輸出電壓V′0，當(dāng)濕度在40％至50％的范圍內(nèi)時，輸出電壓V′1，當(dāng)濕度在50％至60％的范圍內(nèi)時，輸出電壓V′2，當(dāng)濕度在60％至70％的范圍內(nèi)時，輸出電壓V′3，當(dāng)濕度為70％或更高時，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每個預(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。參照圖4，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，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，濕度被確定為小于40％(S4)，并且處理過程終止。當(dāng)數(shù)字值Dv不小于閾值X1時，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，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，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，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，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，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，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電子儀器進(jìn)行預(yù)定的控制。
如上所述，控制電路30通過把從濕度傳感器輸出的檢測值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較來確定濕度。這些閾值被設(shè)定為與從濕度傳感器輸出的檢測值有足夠余量的值。因此，當(dāng)在檢測值的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，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，只有在檢測部分10中產(chǎn)生的誤差可影響檢測精度，整體上改進(jìn)了檢測精度。
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的室內(nèi)濕度，以及諸如由另一傳感器檢測的室內(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
1.一種用于檢測濕度的裝置，其包括一個用于輸出隨著空氣濕度的變化而連續(xù)變化的電壓的檢測部分(10)，其特征在于，還包括一個分步輸出電路(20)，用于把從濕度檢測部分輸出的電壓轉(zhuǎn)換為以每個預(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)包括多個各具有不同參考電壓的比較器(C1-C4)，以及多個電阻(R1-R4)，每個電阻在其一端與各個比較器的輸出相連，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)器中以檢測室內(nèi)濕度。
5.一種用于檢測濕度的方法，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)器的可高精度檢測濕度的裝置和方法。該濕度檢測裝置包括一個用于輸出隨著空氣濕度的變化而連續(xù)變化的電壓的檢測部分(10),以及一個用于把從濕度檢測部分(10)輸出的電壓轉(zhuǎn)換為以每個預(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H03M1/12GK1259664SQ99125980
公開日2000年7月12日 申請日期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 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社