JP2001336989A - 温度測定回路 - Google Patents

温度測定回路

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JP2001336989A
JP2001336989A JP2000155593A JP2000155593A JP2001336989A JP 2001336989 A JP2001336989 A JP 2001336989A JP 2000155593 A JP2000155593 A JP 2000155593A JP 2000155593 A JP2000155593 A JP 2000155593A JP 2001336989 A JP2001336989 A JP 2001336989A
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JP
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temperature
thermistor
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magnitude
voltage drop
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Application number
JP2000155593A
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English (en)
Inventor
Mikio Osato
幹雄 大郷
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Kenwood KK
Original Assignee
Kenwood KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度を正確に測定することが可能な温度測定
回路を提供することである。 【解決手段】 電流D/Aコンバータ13から、コント
ローラ17により指定された大きさの第1の電流がサー
ミスタ11に流されると、A/Dコンバータ15がサー
ミスタ11の電圧降下を測定してA/D変換し、変換結
果をコントローラ17に供給する。コントローラ17
は、変換結果と第1の電流の大きさとよりサーミスタ1
1の温度域を特定し、温度域に対応付けられた大きさの
第2の電流を流すことを電流D/Aコンバータ13に指
示する。電流D/Aコンバータ13から第2の電流がサ
ーミスタ11に流されると、A/Dコンバータ15がサ
ーミスタ11の電圧降下を測定してA/D変換し、変換
結果をコントローラ17に供給する。コントローラは、
変換結果と第1の電流の大きさとよりサーミスタ11の
温度を特定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、サーミスタを用
いて温度を測定する温度測定回路に関し、特に、非線形
素子であるサーミスタを用いて正確に温度を測定するこ
とができる温度測定回路に関する。
【0002】
【従来の技術】サーミスタは、温度に応じて抵抗値が変
化する電気素子であり、温度を測定する様々な場面で使
用されている。サーミスタを用いて、温度を測定する場
合には、通常、図5に示す構成の温度測定回路が使用さ
れる。
【0003】図5の温度測定回路は、スイッチS1をオ
ンすることにより、定電圧源V1から、固定抵抗R1と
サーミスタT1とより構成された直列回路へと電流を流
し、このときサーミスタT1の両端間に発生する電圧降
下の値V2をA/Dコンバータを使用して読みとる。そ
して、サーミスタT1に流れる電流の電流値I1をI1
=(V1・V2)/R1として求め、サーミスタの抵抗
値RthをRth=V2/I1として算出し、サーミスタの
抵抗−温度特性に基づいて、測定時のサーミスタT1の
温度を求めていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、サーミスタ
は、単位温度当たりの抵抗値の変化量が温度域毎に異な
る(すなわち、サーミスタは非線形素子である)。特
に、高温時には抵抗値の変化量が小さくなり、図5の回
路を使用した場合、単位温度あたりのV2の値の変化量
が非常に小さくなってしまい、A/Dコンバータによる
測定時に精度が十分に確保されにくく、温度測定にばら
つきが出やすい。
【0005】また、使用するA/Dコンバータの分解能
は測定精度にそのまま影響するため、解像度の低いA/
Dコンバータを使用した場合、測定精度が低くなってし
まう。さらに、固定抵抗R1自身の抵抗値のばらつき、
スイッチS1に使用する素子の抵抗値の温度変化なども
あるため、精度の高い温度測定が難しい。
【0006】この発明は、上記実状に鑑みてなされたも
のであり、温度を正確に測定することが可能な温度測定
回路を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべ
く、この発明の温度測定回路は、サーミスタと、温度概
算用の第1の電流を前記サーミスタに供給する定電流源
と、前記第1の電流が前記サーミスタに流れることによ
り前記サーミスタに発生した第1の電圧降下の大きさを
測定する電圧測定手段と、前記第1の電圧降下の大きさ
の測定結果に基づいて、前記サーミスタの温度が属する
温度域を特定する概略温度特定手段と、を備え、前記定
電流源は、前記概略温度特定手段が特定した温度域に対
応付けられた大きさの第2の電流を前記サーミスタに供
給する手段を備え、前記電圧測定手段は、前記第2の電
流が前記サーミスタに流れることにより前記サーミスタ
に発生した第2の電圧降下の大きさを測定する手段を備
え、前記概略温度特定手段は、前記第2の電圧降下の大
きさの測定結果に基づいて、前記サーミスタの温度を特
定する精密温度測定手段を備える、ことを特徴とする。
【0008】このような温度測定回路によれば、特定さ
れた温度域でサーミスタの電圧降下の変化量が十分大き
くなるような大きさの第2の電流が流れるようにするこ
とによって、サーミスタを用いた精度の高い温度測定が
行われる。また、このような温度測定回路では、サーミ
スタに抵抗器を直列接続することを省略でき、またスイ
ッチの使用も省略されるので、固定抵抗の抵抗値のばら
つきやスイッチに使用する素子の抵抗値の温度変化など
による温度測定の精度の劣化が防止される。
【0009】前記第2の電流は前記第1の電流よりも大
きいものとすれば、まず少量の電流で温度域の特定が行
われ、次いでより大きな電流で温度の精密な特定が行わ
れるので、電力消費が効率的になる。
【0010】前記電圧測定手段は、前記第1及び第2の
電圧降下の大きさの測定結果をアナログ−デジタル変換
して当該測定結果を表すデジタル信号を生成し、生成し
た当該デジタル信号を前記概略温度特定手段に供給する
手段を備えていてもよい。この場合、前記概略温度特定
手段は、前記電圧測定手段より供給されたデジタル信号
が表す第1の電圧降下の大きさの測定結果に基づいて、
前記サーミスタの温度が属する温度域を特定し、前記電
圧測定手段より供給されたデジタル信号が表す第2の電
圧降下の大きさの測定結果に基づいて、前記サーミスタ
の温度を特定するものとすればよい。
【0011】この場合、前記第2の電流の大きさは、前
記精密温度特定手段が前記第2の電圧降下に基づいて前
記サーミスタの温度を所定値以上の分解能で特定するよ
うな大きさであればよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、この発
明の実施の形態に係る温度測定回路について詳細に説明
する。
【0013】図1は、この発明の実施の形態に係る温度
測定回路1の構成を示す図である。図示するように、こ
の温度測定回路1は、サーミスタ11と、電流D/Aコ
ンバータ13と、A/Dコンバータ15と、コントロー
ラ17とより構成される。
【0014】サーミスタ11は、図2に温度特性を示す
ように、温度の上昇に従って非線形に抵抗値が減少する
タイプの温度測定素子である。電流D/Aコンバータ1
3は、コントローラ17から供給されるディジタルデー
タに従った大きさの一定電流を、サーミスタ11に対し
供給する。A/Dコンバータ15は、サーミスタ11の
両端間に発生する電圧降下を入力電圧としてA/D変換
し、変換により得られるデジタル信号をコントローラ1
7に供給する。
【0015】コントローラ17は、マイクロプロセッサ
とメモリなどから構成され、図3に示す処理を実行し
て、サーミスタ11の正確な温度を測定する。この温度
測定のため、コントローラ17は、「10℃未満」「1
0℃以上40℃未満」及び「40℃以上」の各温度域に
ついて、サーミスタ11に流す電流値「30μA」「5
0μA」及び「150μA」を示すデータを記憶する。
【0016】これらの電流値は、各温度域において、そ
の値の電流をサーミスタ11に流したとき、サーミスタ
11に発生する電圧をA/Dコンバータ15により変換
した結果に基づいて、コントローラ17が、サーミスタ
11の温度を一定レベル以上の精度で特定するように選
択された値である。ただし、これらの電流値のうちの最
小値である30μAという電流は、仮に温度が10℃未
満でないとしても、一定レベル未満の精度ながらサーミ
スタの温度を特定することが可能な値である。
【0017】次に、上記構成の温度測定回路の温度測定
動作を、図3を参照して説明する。温度を測定する場
合、まず、コントローラ17は、電流D/Aコンバータ
13に、自己が記憶する最小の電流値「30μA」を指
示する値をセットする。電流D/Aコンバータ13は、
セットされた値に従って、30μAの電流をサーミスタ
11に流す(ステップS1)。なお、以下では、サーミ
スタ11に流れる電流の大きさを電流値Ithとする。
【0018】A/Dコンバータ15は、30μAの電流
を通電することによりサーミスタ11に発生する電圧
(電圧降下)Vthを測定し、測定結果をアナログ−デジ
タル変換してデジタル信号を生成し、このデジタル信号
をコントローラ17に出力する(ステップS2)。前述
のように、30μAという電流は、仮に温度が10℃未
満ならば、サーミスタの温度を一定レベル以上の精度で
特定可能であり、他の温度帯域においても温度の特定が
可能な値である。
【0019】次に、コントローラ17は、電流値Ith及
びA/Dコンバータ15が測定した電圧Vthとから、サ
ーミスタ11の抵抗値Rthを求め、求めた抵抗値Rthを
温度に換算する(ステップS3)。次に、コントローラ
17は、ステップS3での換算により得られた値が10
℃未満であるか否かを判別する(ステップS4)。そし
て、10℃未満であれば、得られた値を測定温度と決定
し、測定を終了する。
【0020】一方、ステップS4で、測定温度が10℃
以上であると判別した場合、コントローラ17は、測定
温度が40℃未満か否かを判別する(ステップS5)。
そして、40℃未満であると判別した場合は、Ithを5
0μAに設定し、電流D/Aコンバータ13に、電流値
50μAを指示する値をセットする(ステップS6)。
電流D/Aコンバータ13は、セットされた値に従い、
50μAの電流をサーミスタ11に流す。
【0021】A/Dコンバータ15は、50μAの電流
が通電されたことによりサーミスタ11に発生する電圧
を測定し、コントローラ17に出力する(ステップS
8)。コントローラ17は、電流値Ithと測定した電圧
Vthとからサーミスタ11の抵抗値Rthを求め、これを
温度に換算し、得られた値を測定温度として(ステップ
S9)、処理を終了する。前述のように、50μAとい
う電流は、温度が10℃以上40℃未満の場合にサーミ
スタ11の温度を一定レベル以上の精度で特定可能な電
流である。このため、コントローラ17が求めた温度
は、一定レベル以上の精度を有する。
【0022】一方、コントローラ17は、ステップS5
で、測定温度が40℃以上であると判別した場合は、I
thを150μAに設定し、電流D/Aコンバータ13
に、電流値150μAを指示する値をセットする(ステ
ップS7)。電流D/Aコンバータ13は、セットされ
た値に従い、150μAの電流をサーミスタ11に流
す。
【0023】A/Dコンバータ15は、150μAの電
流が通電されたことによりサーミスタ11に発生する電
圧を測定し、コントローラ17に出力する(ステップS
8)。コントローラ17は、電流値Ithと測定した電圧
Vthとからサーミスタ11の抵抗値Rthを求め、これを
温度に換算し、得られた値を測定温度として(ステップ
S9)、処理を終了する。前述のように、150μAと
いう電流は、温度が40℃以上の場合にサーミスタ11
の温度を一定レベル以上の精度で特定可能な電流であ
る。このため、コントローラ17が求めた温度は、一定
レベル以上の精度を有する。
【0024】なお、この温度測定回路の構成は上述のも
のに限られない。例えば、図4に示すように、サーミス
タ11はスイッチSWを介して電流D/Aコンバータ1
3に接続されていてもよく、このような構成を有するこ
とにより、電流D/Aコンバータ13からサーミスタ1
1へ供給される電流の断続が手動で制御される。また、
上述の構成では、コントローラ17が電流D/Aコンバ
ータ13を制御してサーミスタ11に流させる電流値I
thは3通りであった。しかし、電流値Ithは3通りであ
る必要はなく、4通り以上でも、2通りでもよい。
【0025】
【発明の効果】以上の説明のように、この発明によれ
ば、温度を正確に測定することが可能な温度測定回路が
実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係る温度測定回路の構
成を示す回路図である。
【図2】サーミスタの温度特性を示すグラフである。
【図3】図1の温度測定回路が実行する処理を示すフロ
ーチャートである。
【図4】図1の温度測定回路の変形例を示す図である。
【図5】従来の温度測定回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 温度測定回路 11 サーミスタ 13 電流D/Aコンバータ 15 A/Dコンバータ 17 コントローラ SW スイッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】サーミスタと、 温度概算用の第1の電流を前記サーミスタに供給する定
    電流源と、 前記第1の電流が前記サーミスタに流れることにより前
    記サーミスタに発生した第1の電圧降下の大きさを測定
    する電圧測定手段と、 前記第1の電圧降下の大きさの測定結果に基づいて、前
    記サーミスタの温度が属する温度域を特定する概略温度
    特定手段と、を備え、 前記定電流源は、前記概略温度特定手段が特定した温度
    域に対応付けられた大きさの第2の電流を前記サーミス
    タに供給する手段を備え、 前記電圧測定手段は、前記第2の電流が前記サーミスタ
    に流れることにより前記サーミスタに発生した第2の電
    圧降下の大きさを測定する手段を備え、 前記概略温度特定手段は、前記第2の電圧降下の大きさ
    の測定結果に基づいて、前記サーミスタの温度を特定す
    る精密温度測定手段を備える、 ことを特徴とする温度測定回路。
  2. 【請求項2】前記第2の電流は前記第1の電流よりも大
    きい、 ことを特徴とする請求項1に記載の温度測定回路。
  3. 【請求項3】前記電圧測定手段は、前記第1及び第2の
    電圧降下の大きさの測定結果をアナログ−デジタル変換
    して当該測定結果を表すデジタル信号を生成し、生成し
    た当該デジタル信号を前記概略温度特定手段に供給する
    手段を備え、 前記概略温度特定手段は、前記電圧測定手段より供給さ
    れたデジタル信号が表す第1の電圧降下の大きさの測定
    結果に基づいて、前記サーミスタの温度が属する温度域
    を特定し、前記電圧測定手段より供給されたデジタル信
    号が表す第2の電圧降下の大きさの測定結果に基づい
    て、前記サーミスタの温度を特定する、 ことを特徴とする請求項1又は2に記載の温度測定回
    路。
  4. 【請求項4】前記第2の電流の大きさは、前記精密温度
    特定手段が前記第2の電圧降下に基づいて前記サーミス
    タの温度を所定値以上の分解能で特定するような大きさ
    である、 ことを特徴とする請求項3に記載の温度測定回路。
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Effective date: 20040622