JP2009121825A

JP2009121825A - 温度検出回路

Info

Publication number: JP2009121825A
Application number: JP2007292776A
Authority: JP
Inventors: Ryotaro Yamada; 亮太郎山田
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】できる限り少ない部品点数で、広範囲の温度を高精度に検出することができる温度検出回路を提供する。
【解決手段】検出温度の変化に応じて抵抗値が変化する温度センサであるサーミスタＴＨ１と、このサーミスタに対して直列接続した分圧抵抗Ｒ１とを備えた温度検出手段を有する温度検出回路において、前記サーミスタと前記分圧抵抗との接続点に温度検出部１０を接続し、前記サーミスタと前記分圧抵抗と並列に抵抗Ｒ２とスイッチＳ１との直列回路を接続してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度センサの抵抗値変化により広い範囲の温度を正確に検出する温度検出回路に関するものである。

従来から検出温度の変化に応じて抵抗値が変化することを特徴とするサーミスタが温度センサとして用いられていることはすでに公知である。このサーミスタを用いた温度検出回路は多く存在する。そのうち、図８に示すように、サーミスタＴＨ１と分圧手段である抵抗Ｒ１とを直列に接続し、このサーミスタＴＨ１と抵抗Ｒ１とによる分圧電圧から温度を検出していたものが最もよく用いられている。また、温度と検出電圧の関係は分圧抵抗の定数で決定していた（特許文献１，２参照）。
特開平５−１０７１１７号公報特開２００５−１５６３８９公報

しかし、サーミスタＴＨ１の温度と分圧抵抗Ｒ１の抵抗値の特性は非線形になり、定数設定で高温か低温のいずれかで精度が低下するといった問題点があった。また、従来の温度検出回路は、低温検出の精度が低いため、低温異常検出（サーミスタオープン検出）を外付け回路で補っていた。これは部品点数の増加になってしまっていた。

以上の問題点を解決するため、低温検出の精度を上げる手段として、サーミスタＴＨ１と、このサーミスタに直列接続した抵抗Ｒ２との接続点と検出回路の間にコンパレータを設ける手段がある。しかし、この場合はコンパレータとさらに基準電圧部を設ける必要があり、部品点数が多いという問題点がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、できる限り少ない部品点数で、広範囲の温度を高精度に検出することができる温度検出回路を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る温度検出回路は、検出温度の変化に応じて抵抗値が変化する温度センサと、この温度センサに対して直列接続した分圧手段とを備えた温度検出手段を有する温度検出回路において、前記温度センサと前記分圧手段との接続点に温度検出部を接続し、前記温度センサ又は前記分圧手段と並列に抵抗とスイッチとの直列回路を接続してあることを特徴とする。

本発明に係る温度検出回路は、前記温度センサに高温と低温の２つの閾値を設け、高温の閾値を上回ると前記スイッチがオンし、低温の閾値を下回ると前記スイッチがオフするように制御する手段を備えてあることを特徴とする。
本発明に係る温度検出回路は、前記制御手段はテーブルを設けており、前記温度センサで検出された温度値をデジタル化し、このデジタル値と前記テーブル内のデジタル値とを合致させ、このデジタル値に基づいて前記高温の閾値を上回っているか、若しくは低温の閾値を下回っているかを判断するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る温度検出回路は、前記温度センサと並列に抵抗を接続してあることを特徴とする。
また、本発明に係る温度検出回路は、前記温度センサをサーミスタで構成してあることを特徴とする。
さらに、本発明に係る温度検出回路は、前記分圧手段を抵抗で構成してあることを特徴とする。

本発明によれば、コンパレータを設ける必要がなく、低温検出の精度も高温検出と同様の精度を維持することができ、広範囲の温度を高精度に検出することができる。また、コンパレータではなく、スイッチを設けることで、部品点数を減少させることができる。

以下、添付図面を用いて本発明温度検出回路に係る実施例を説明する。図１は本発明に係る温度検出回路の一実施例である。本実施例は、検出温度の変化に応じて抵抗値が変化する温度センサと、この温度センサに対して直列接続した分圧手段とを備えた温度検出手段を有する。なお、温度センサとしてサーミスタＴＨ１を用い、分圧手段として抵抗Ｒ１を用いている。また、本実施例では、分圧抵抗Ｒ１が接地してある。本実施例では、サーミスタＴＨ１と分圧抵抗Ｒ１との接続点に温度検出を行う制御回路１０を接続してある。なお、制御回路１０の詳細については後述する。さらに、分圧抵抗Ｒ１と並列に抵抗Ｒ２とスイッチＱ１との直列回路を接続してある。なお、スイッチＱ１はトランジスタで構成してある。

本実施例では、サーミスタＴＨ１に高温と低温の２つの閾値を設けてある。高温の閾値を上回るとスイッチＱ１がオンし、低温の閾値を下回るとスイッチＱ１がオフするように制御する手段を備えてある。詳細については後述する。また、サーミスタＴＨ１を保護するために、サーミスタＴＨ１と並列に抵抗Ｒ３を接続してある。

続いて、制御回路１０についての詳細について図２図示の構成図に基づいて説明する。制御回路１０は図１図示温度検出回路より温度を検出する温度検出部１１を備えてある。実際にはサーミスタＴＨ１の抵抗値から電圧値を検出し、これを温度に換算した値がこの温度検出部１１で検出される。この制御回路１０は温度検出部１１で検出した温度をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換部１３を備えてある。このＡ／Ｄ変換部１３では温度検出部１１で検出されたアナログの温度値をデジタル値に変換する。この制御回路１０はサーミスタＴＨ１の特性の切り替え、言い換えればトランジスタＱ１のオン・オフの切替信号を出力する演算処理部１４を備えてある。演算処理部１４はテーブルを設けてあり、このテーブルはＡ／Ｄ変換部１３から出力されたデジタル化された温度値とテーブルに設けてあるテーブル値とを合致させ、この合致する値に応じて、トランジスタＱ１のオン・オフの切替信号を出力するよう構成してある。なお、本実施例においては、Ａ／Ｄ変換部１３及び演算処理部１４をマイコン１２内に設けてある。

以上のように構成してある温度検出回路について、図３図示のフローチャート並びに図４図示の動作波形図に基づいて説明する。本実施例では、起動時にトランジスタＱ１がオフしており、低温モード（Ｓ１１〜Ｓ１４）になっている。続いて、この低温モードの動作をフローチャートを参考に説明する。先ず、開始状態（Ｓ１）からトランジスタＱ１はオフしているため（Ｓ２）、低温モードとなる（Ｓ１１）。最初は温度検出回路が安定した状態（Ｓ１２）にしてあり、制御回路１０の温度検出部１１では温度を検出する。

本実施例ではサーミスタＴＨ１を使用しているため、このサーミスタＴＨ１の検出電圧が温度として検出される。この場合は低温モードであるため、図４図示の上側の緩やかな正弦波で示された波形図が温度と検出電圧との関係図となります。この波形図に従って検出された温度はアナログの温度値として温度検出部１１で検出される。検出されたアナログの温度値をＡ／Ｄ変換部１３でデジタル化する。デジタル化された温度値は演算処理部１４に出力される。演算処理部１４では、デジタル化された温度値とテーブルとを照らし合わせ、合致する値を検索する（Ｓ１２）。合致する値が検索されると、このテーブル値が出力される。このテーブル値が低温の閾値を下回るかを確認し（Ｓ１３）、このテーブル値が高温の閾値を上回るまで、これ以上の動作をせずに温度検出動作を終了し（Ｓ１０）、再度温度検出を開始する（Ｓ１）。テーブル値が高温の閾値を上回るまで、上記動作を繰り返す。

さらに温度検出を行い、テーブル値が高温の閾値を上回る（Ｓ１３）と、トランジスタＱ１がオフからオンに切り替える（Ｓ１４）。これにより、高温モード（Ｓ３〜Ｓ６）となる。

続いて、高温モードの動作をフローチャートを参考に説明する。低温モードから高温モードに切り替えると、最初の一定期間は温度検出回路が安定していない（Ｓ３）ため、これ以上の動作をせずに、一回目の動作は終了し（Ｓ１０）、再度温度検出を開始する（Ｓ１）。温度検出回路が安定するまで、上記動作を繰り返す。

一定時間が経過すると、温度検出回路が安定する。温度検出回路が安定すると、制御回路１０の温度検出部１１で温度を検出する。本実施例ではサーミスタＴＨ１を使用しているため、このサーミスタＴＨ１の検出電圧が温度として検出される。この場合は高温モードであるため、図４図示の下側の緩やかな正弦波で示された波形図が温度と検出電圧との関係図となります。この波形図に従って検出された温度はアナログの温度値として温度検出部１１で検出される。検出されたアナログの温度値をＡ／Ｄ変換部１３でデジタル化する。デジタル化された温度値は演算処理部１４に出力される。演算処理部１４では、デジタル化された温度値とテーブルとを照らし合わせ、合致する値を検索する（Ｓ４）。合致する値が検索されると、このテーブル値が出力される。このテーブル値が低温の閾値を下回るかを確認し（Ｓ５）、テーブル値が低温の閾値を下回るまで、これ以上の動作をせずに温度検出動作を終了し（Ｓ１０）、再度温度検出を開始する（Ｓ１）。テーブル値が低温の閾値を下回るまで、上記動作を繰り返す。

さらに温度検出を行い、テーブル値が低温の閾値を下回る（Ｓ５）と、トランジスタＱ１がオンからオフに切り替える（Ｓ６）。これにより、低温モード（Ｓ１１〜Ｓ１４）となる。

続いて、高温モードから低温モードに切り替えると、最初の一定期間は温度検出回路が安定していない（Ｓ１２）ため、これ以上の動作をせずに、一回目の動作は終了し（Ｓ１０）、再度温度検出を開始する（Ｓ１）。温度検出回路が安定するまで、上記動作を繰り返す。

一定時間が経過すると、温度検出回路が安定する。温度検出回路が安定すると、制御回路１０の温度検出部１１で温度を検出する。温度を検出した後については、初期の段階と同様に、演算処理部１４で、デジタル化された温度値とテーブルとを照らし合わせ、合致する値を検索し（Ｓ１２）、テーブル値が高温の閾値を上回るまで（Ｓ１３）、これ以上の動作をせずに温度検出動作を終了し（Ｓ１０）、再度温度検出を開始する（Ｓ１）。テーブル値が高温の閾値を上回るまで、上記動作を繰り返す。

以上の動作より、容易に高温モードと低温モードとを切り替えることができる。また、本発明はデジタル処理により温度検出をするため、例えば、コンパレータなどのアナログ検出器を設ける必要がなく、低温検出の精度も高温検出と同様の精度を維持することができ、広範囲の温度を高精度に検出することができる。また、コンパレータではなく、スイッチを設けることで、部品点数を減少させることができる。

続いて、別の実施例を図５に示す。この実施例は、図１図示実施例と同様にサーミスタＴＨ１と分圧抵抗Ｒ１とを直列に接続してある。但し、本実施例では、図１図示実施例と異なり、サーミスタＴＨ１が接地してある。また、本実施例では、サーミスタＴＨ１と分圧抵抗Ｒ１との接続点に温度検出を行う制御回路１０を接続してある。なお、制御回路１０の詳細については図２図示のものでよいため、詳細な説明は割愛する。本実施例では図１図示実施例と異なり、サーミスタＴＨ１と並列に抵抗Ｒ２とトランジスタＱ１との直列回路を接続してある。

本実施例においても、サーミスタＴＨ１に高温と低温の２つの閾値を設けてある。高温の閾値を上回るとスイッチＱ１がオンし、低温の閾値を下回るとスイッチＱ１がオフするように制御する手段を備えてある。また、サーミスタＴＨ１を保護するための抵抗Ｒ３を、分圧抵抗Ｒ１と並列に接続してある。

以上のように構成してある温度検出回路は、前記実施例と同様に動作する。なお、本実施例では、前記実施例とサーミスタＴＨ１と分圧抵抗Ｒ１との接続位置が異なるため、サーミスタＴＨ１の特性が変わる。そのため、動作波形については図６に図示する通り、前記実施例とはトランジスタＱ１の高温モードと低温モードが逆転する。その他のついては前記実施例と同様であるため、説明を割愛する。

続いて、さらに別の実施例を図７に示す。この実施例は、前記実施例と同様にサーミスタＴＨ１と分圧抵抗Ｒ１とを直列に接続してあるが、本実施例では、図５図示実施例と同様にサーミスタＴＨ１が接地してある。また、本実施例では、サーミスタＴＨ１と分圧抵抗Ｒ１との接続点に温度検出を行う制御回路１０を接続してある。なお、制御回路１０の詳細については図２図示のものでよいため、詳細な説明は割愛する。本実施例では図５図示実施例と異なり、分圧抵抗Ｒ１と並列に抵抗Ｒ２とトランジスタＱ１との直列回路を接続してある。

以上のように構成してある温度検出回路は、前記実施例と同様に動作する。なお、本実施例では、図５図示実施例と同様にサーミスタＴＨ１を接地してあるため、動作波形については図６に図示する通りである。その他のついては前記実施例と同様であるため、説明を割愛する。

本発明によれば、コンパレータを設ける必要がなく、低温検出の精度も高温検出と同様の精度を維持することができ、広範囲の温度を高精度に検出することができる。また、コンパレータではなく、スイッチを設けることで、部品点数を減少させることができ、産業上利用可能である。

本発明に係る温度検出回路の一実施例を示した回路図である。図１図示温度検出回路を構成する制御回路の一実施例を示した構成図である。図１図示温度検出回路における制御手段の動作を説明するためのフローチャートである。図１図示温度検出回路における温度と検出電圧の関係を示した波形図である。図１図示実施例とは別の実施例を示した回路図である。図５図示温度検出回路における温度と検出電圧の関係を示した波形図である。前記実施例とは別の実施例を示した回路図である。従来の温度検出回路の例を示した回路図である。

符号の説明

ＴＨ１サーミスタ
Ｒ１分圧抵抗
Ｒ２，Ｒ３抵抗
Ｑ１スイッチ
１０制御回路
１１温度検出部
１２マイコン
１３Ａ／Ｄ変換部
１４演算処理部

Claims

検出温度の変化に応じて抵抗値が変化する温度センサと、この温度センサに対して直列接続した分圧手段とを備えた温度検出手段を有する温度検出回路において、前記温度センサと前記分圧手段との接続点に温度検出部を接続し、前記温度センサ又は前記分圧手段と並列に抵抗とスイッチとの直列回路を接続してあることを特徴とする温度検出回路。
前記温度センサに高温と低温の２つの閾値を設け、高温の閾値を上回ると前記スイッチがオンし、低温の閾値を下回ると前記スイッチがオフするように制御する手段を備えてあることを特徴とする請求項１記載の温度検出回路。
前記制御手段はテーブルを設けており、前記温度センサで検出された温度値をデジタル化し、このデジタル値と前記テーブル内のデジタル値とを合致させ、このデジタル値に基づいて前記高温の閾値を上回っているか、若しくは低温の閾値を下回っているかを判断するように構成してあることを特徴とする請求項２記載の温度検出回路。
前記温度センサと並列に抵抗を接続してあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温度検出回路。
前記温度センサをサーミスタで構成してあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の温度検出回路。
前記分圧手段を抵抗で構成してあることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の温度検出回路。