ココが凄い!温度計用センサー

湿度計に使用されているセンサーの構造と測定原理とは

最近は、湿度も測定可能な家庭用のデジタル温度計が多く販売されています。デジタル式の目覚まし時計に、温度計と湿度計が内蔵されているケースもあるようです。湿度は温度と同じように体感温度や熱中症・インフルエンザに罹るリスクに大きな影響を及ぼしているので、室内の環境を知るための重要な要素といえます。デジタル式の湿度計の内部には、空気中の水分を測定するためのセンサー(電子部品)が組み込まれています。

世界中で多く用いられている湿度計センサーは静電容量式と呼ばれるもので、幅広い範囲で湿度の測定ができるというメリットがあります。静電容量式の湿度計センサーの仕組みですが、水分を吸収すると膨張する性質を持つ感湿膜(高分子膜)を2枚の電極で挟んだ構造になっています。感湿膜を挟んでいる2枚の電極はコンデンサーになっており、静電容量は極板の距離に反比例することが知られています。感湿膜が空気中の水分を吸収して膨張すると、静電容量が減少します。

逆に感湿膜が乾燥すると2枚の電極の距離が短くなり、静電容量が大きくなります。コンデンサーの静電容量を計測すれば、湿度が判明するという仕組みです。静電容量式の湿度計センサーは、短時間で測定ができる・低湿度でも測定が可能である・高温や低温に強い、という利点があります。ただし測定時にノイズの影響を受けやすいという弱点があるので、電磁ノイズを防ぐために配線にシールドを施さなければなりません。

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