電気式湿度計センサーの仕組み・測定原理とは

湿度計センサーは、空気中の水分の量を測定して電気信号に変換するための電子部品です。得られた電気信号から湿度の数値を求め、デジタル表示することができます。ちなみに電気式の湿度計が用いられるよりも以前は人の毛髪が用いられていて、水分を吸収することで毛の長さが変化するという仕組みが用いられていました。電気式の湿度計センサーは、静電容量式と抵抗式の2種類があります。

いずれも空気中の水分を吸収する高分子の感湿材のフィルムを2枚の電極で挟んだ構造になっています。抵抗式のセンサーは、高分子フィルムが水分を吸収することで電気抵抗が変化するという特性を用いています。電気抵抗を測定すれば、フィルムが吸収している水分量を知ることができます。抵抗式は安価で耐久性が高いという利点がありますが、湿度が低い環境では誤差が大きくなったり測定がこんなになるというデメリットがあります。

静電容量式の湿度計センサーも、空気中の水分を吸収する感湿材を2枚の金属電極で挟んだ構造になっています。高分子フィルムが空気中の水分を吸収すると膨張し、2枚の電極の距離が長くなります。空気が乾燥するとフィルムに吸収される水分が蒸発して薄くなり、電極の距離が狭くなります。一般的に薄いフィルムで絶縁された2枚の電極に電圧をかけるとコンデンサーになりますが、電極間の距離に応じて静電容量に違いが出ます。

コンデンサーの静電容量(キャパシタンス)は極板間の距離に反比例するので、キャパシタンス測定を行うことでフィルムが吸収している水分量の情報を得ることができるという仕組みです。

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