JP2012073134A - Temperature measurement device and air conditioner using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、空気調和機に使用するサーミスタを用いる温度測定装置及びこの温度測定装置を用いた空気調和機に関するものである。 The present invention relates to a temperature measuring device using a thermistor used in an air conditioner and an air conditioner using the temperature measuring device.
空気調和機等に用いられ、サーミスタの抵抗値に基づいて温度を測定する温度測定装置として、「所望のサーミスタ素子のサーミスタの抵抗値の変化を検出し次式に基づく演算により温度換算する演算手段を有する温度測定装置において前記サーミスタ素子のサーミスタの基準抵抗値及びＢ定数を前記演算手段へ入力する入力手段を設けたことを特徴とする温度測定装置」というものがある（特許文献１参照）。 As a temperature measuring device used in air conditioners and the like to measure temperature based on the resistance value of the thermistor, “calculation means for detecting change in resistance value of thermistor of desired thermistor element and converting temperature by calculation based on the following equation: There is a temperature measuring device having an input means for inputting a reference resistance value and a B constant of the thermistor of the thermistor element to the arithmetic means (see Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１の温度測定装置は、サーミスタ定数及び基準抵抗値等の定数が既知であるサーミスタを使用しており、その定数に基づいて温度を検出している。そのため、故障等により空気調和装置等に使用されるサーミスタを交換する際には、予め指定された(定数が分かっている)サーミスタしか使用できず、その他の汎用サーミスタ等は使用できないという課題があった。
However, the temperature measuring device of
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、定数が既知ではないサーミスタを用いた場合でも、そのサーミスタの抵抗値に基づいて温度を測定することができる温度測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and even when a thermistor whose constant is not known is used, a temperature measuring device capable of measuring the temperature based on the resistance value of the thermistor The purpose is to provide.
本発明における温度測定装置は、温度に応じた抵抗値を出力するサーミスタと、前記抵抗値と、式（１）とに基づいて温度値を演算する演算処理部と、前記サーミスタにおける３点以上の試験抵抗値及び該３点以上の試験抵抗値にそれぞれ対応する試験温度値を入力する外部入力手段と、を備え、前記演算処理部は、前記サーミスタにおいて、式（１）におけるＢ、Ｒ0及びＴ0から成る定数が既知ではない場合、前記外部入力手段から入力された前記３点以上の試験抵抗値及び３点以上の前記試験温度値を用いて次式の定数を演算し、温度を測定する場合は、定数が定められた式（１）と前記サーミスタから入力された抵抗値とに基づいて求められた温度値を出力する。
Ｒ＝Ｒ0・ｅｘｐＢ（１／Ｔ−１／Ｔ0） （１）
ここで、Ｒ：温度Ｔ[℃]における抵抗値、Ｒ0：温度Ｔ0[℃]における抵抗値、Ｂ：サーミスタ定数、Ｔ：測定温度とする。
The temperature measuring device according to the present invention includes a thermistor that outputs a resistance value corresponding to a temperature, an arithmetic processing unit that calculates a temperature value based on the resistance value and Equation (1), and three or more points in the thermistor. External input means for inputting test resistance values and test temperature values corresponding to the three or more test resistance values, respectively, and the arithmetic processing unit in the thermistor, B, R 0 and If the constant consisting of T 0 is not known, the temperature is measured by calculating the constant of the following equation using the test resistance value of 3 points or more and the test temperature value of 3 points or more input from the external input means. In the case of performing, a temperature value obtained based on the equation (1) in which a constant is determined and the resistance value input from the thermistor is output.
R = R 0 · expB (1 / T−1 / T 0 ) (1)
Here, R: resistance value at temperature T [° C.], R 0 : resistance value at temperature T 0 [° C.], B: thermistor constant, and T: measurement temperature.
本発明により、定数が既知ではないサーミスタを用いた場合でも、そのサーミスタの抵抗値に基づいて温度を測定することができる温度測定装置を得ることができる。 According to the present invention, even when a thermistor whose constant is not known is used, a temperature measuring device capable of measuring the temperature based on the resistance value of the thermistor can be obtained.
以下、本発明における温度測定装置の一例について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, an example of a temperature measuring device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１における温度測定装置を用いた制御システムを示す図である。
図１における制御システムは、温度を測定する温度測定装置１２と、空気調和機の運転制御を行う空調制御装置１８とを備えている。また、温度測定装置１２は、演算処理部２０と、温度に応じて抵抗値が変わるサーミスタ１１と、定数等が入力される外部入力手段１９とを備えている。なお、外部入力手段１９とは、例えばリモートコントローラー等である。
また、演算処理部２０は、Ａ／Ｄ変換装置１３、入力回路１４、ＣＰＵ１６及び出力回路１７を備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a control system using the temperature measuring apparatus according to the first embodiment.
The control system in FIG. 1 includes a
The
温度測定装置１２において、サーミスタ１１から入力された抵抗値はＡ／Ｄ変換装置１３によってアナログ信号からデジタル信号に変換される。そして、その抵抗値のデジタル信号に基づいて、後述する方法によりＣＰＵ１６が温度値を演算し、出力する。その温度値は出力回路１７を介して空調制御装置１８に送られ、その温度値に基づいて空調制御装置１８が空気調和機の制御を行う。ここで、空調制御装置１８は、例えば圧縮機等の駆動系を制御することで、検出した温度値が設定温度になるように制御を行う。
In the
また、サーミスタ１１は、遷移金属酸化物から成る半導体の抵抗値が温度上昇とともに著しく変化する特性を利用したもので、この温度値と抵抗値の特性を示す式は、次の式（１）で表現できる。
Ｒ＝Ｒ0・ｅｘｐＢ（１／Ｔ−１／Ｔ0） （１）
ここで、Ｒは、温度Ｔ[℃]における抵抗値であり、Ｒ0は、温度Ｔ0[℃]における抵抗値であり、Ｂは、サーミスタ定数であり、Ｔは測定温度である。
つまり、Ｔ0、Ｒ0及びサーミスタ定数Ｂを知ることができれば、サーミスタ１１の温度と抵抗の特性を知ることができる。なお、温度Ｔ0[℃]における抵抗値Ｒ0及びサーミスタ定数Ｂは、サーミスタの構成物質によって決まる熱的定数である。以下の説明及び図面においてＴ0、Ｒ0及びサーミスタ定数Ｂを定数と記載する。
The thermistor 11 utilizes the characteristic that the resistance value of a semiconductor made of a transition metal oxide changes remarkably as the temperature rises. The equation indicating the characteristic of the temperature value and the resistance value is the following equation (1): Can express.
R = R 0 · expB (1 / T−1 / T 0 ) (1)
Here, R is a resistance value at a temperature T [° C.], R 0 is a resistance value at a temperature T 0 [° C.], B is a thermistor constant, and T is a measurement temperature.
That is, if the T 0 , R 0, and the thermistor constant B can be known, the temperature and resistance characteristics of the thermistor 11 can be known. Note that the resistance value R 0 and the thermistor constant B at the temperature T 0 [° C.] are thermal constants determined by the constituent materials of the thermistor. In the following description and drawings, T 0 , R 0 and the thermistor constant B are described as constants.
次に本発明の実施の形態１における制御内容について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１における温度測定装置の制御内容を示すフローチャートである。図３は、本発明の実施の形態１の温度測定装置における温度と抵抗値との関係を定数を用いて求めたグラフである。また、図４は、本発明の実施の形態の温度測定装置における温度と抵抗値との関係を試験抵抗値及び試験温度値を用いて求めたグラフである。
Next, the control content in
FIG. 2 is a flowchart showing the control contents of the temperature measuring apparatus according to
図２のフローチャートにおいて、本実施の形態における空気調和機等に用いられるサーミスタ１１が、故障により交換が必要となった場合等にこのフローチャートが開始する。
ステップＳ０１において、ユーザーは、使用するサーミスタ１１の定数が既知であるかを判定し、既知である場合はステップＳ０２へ進む。ステップＳ０２において、ユーザーは外部入力手段１９から、サーミスタ１１の定数を入力する。そして、その定数を式（１）に入力することで、例えば図３に示すようなサーミスタ１１の温度と抵抗値の特性が得られる。そして、ステップＳ０５において、得られた式とサーミスタ１１から入力された抵抗値とに基づいて温度値を出力する。
In the flowchart of FIG. 2, this flowchart starts when the thermistor 11 used in the air conditioner or the like in the present embodiment needs to be replaced due to a failure.
In step S01, the user determines whether the constant of the thermistor 11 to be used is known. If the constant is known, the process proceeds to step S02. In step S02, the user inputs the constant of the thermistor 11 from the external input means 19. Then, by inputting the constant into the equation (1), for example, the temperature and resistance characteristics of the thermistor 11 as shown in FIG. 3 can be obtained. In step S05, a temperature value is output based on the obtained equation and the resistance value input from the thermistor 11.
また、ステップＳ０１において、使用するサーミスタ１１の定数が既知でない場合は、ステップＳ０３へ進む。ステップＳ０３において、ユーザーがリモートコントローラ等の外部入力手段１９によりサーミスタ１１の試験抵抗値及びその試験抵抗値に対応する試験温度値を３点以上入力する。ここで、試験抵抗値及び試験温度値とは、サーミスタ１１を用いて予め３点以上の温度値における抵抗値を測定したものである。 If the constant of the thermistor 11 to be used is not known in step S01, the process proceeds to step S03. In step S03, the user inputs three or more test resistance values of the thermistor 11 and test temperature values corresponding to the test resistance values by the external input means 19 such as a remote controller. Here, the test resistance value and the test temperature value are obtained by measuring resistance values at three or more temperature values in advance using the thermistor 11.
そして、ステップＳ０４において、入力されたデータに基づいて温度と抵抗値の特性を示す定数が演算され、例えば図４に示すような特性が得られる。なお、この演算はＣＰＵ１６で行ってもよいが、外部の演算器等で定数を演算してからその定数を外部入力手段１９からＣＰＵ１６に出力してもよい。そして、ステップＳ０５において、得られた式とサーミスタ１１から入力された抵抗値とに基づいて温度値を出力する。
なお、ステップＳ０１〜ステップＳ０４の処理は、例えばサーミスタ１１を交換した場合の初期設定として行うものであり、温度を測定する場合は、ステップＳ０５の処理のみ行えばよい。
In step S04, a constant indicating the characteristics of temperature and resistance is calculated based on the input data, and for example, the characteristics shown in FIG. 4 are obtained. This calculation may be performed by the
Note that the processing of step S01 to step S04 is performed as an initial setting when, for example, the thermistor 11 is replaced. When measuring the temperature, only the processing of step S05 may be performed.
以上のように、定数が既知ではない汎用サーミスタ等を用いた場合でも、定数を求めることができるので、そのサーミスタの抵抗値に基づいて温度を測定することができる温度測定装置１２を得ることができる。
As described above, even when a general-purpose thermistor or the like whose constant is not known is used, the constant can be obtained. Therefore, it is possible to obtain the
実施の形態２．
図５は、本実施の形態２における温度測定装置を用いた制御システムを示す図である。
図５における制御システムは、実施の形態１における図１の制御システムに温度変換テーブル１５を加えたものであり、他の構成は図１と同じであるものとする。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a control system using the temperature measuring apparatus according to the second embodiment.
The control system in FIG. 5 is obtained by adding a temperature conversion table 15 to the control system in FIG. 1 according to the first embodiment, and the other configuration is the same as that in FIG.
図６は、本発明の実施の形態２における温度変換テーブルの例を示したものである。
温度変換テーブル１５は、汎用サーミスタ等の様々なサーミスタ１１のそれぞれに対応する温度変換テーブルを含み、複数の抵抗値データ及びその抵抗値データに対応する温度データから構成されるものである。例えば図６に示すように、汎用サーミスタＡに対応する温度変換テーブル１５ａ及び汎用サーミスタＢに対応する温度変換テーブル１５ｂを備える。なお、温度変換テーブル１５は、温度測定装置１２の内部メモリに記憶されていてもよいが、温度測定装置１２の外部のメモリに記憶されていてもよい。
FIG. 6 shows an example of a temperature conversion table in Embodiment 2 of the present invention.
The temperature conversion table 15 includes a temperature conversion table corresponding to each of various thermistors 11 such as general-purpose thermistors, and is composed of a plurality of resistance value data and temperature data corresponding to the resistance value data. For example, as shown in FIG. 6, a temperature conversion table 15a corresponding to the general-purpose thermistor A and a temperature conversion table 15b corresponding to the general-purpose thermistor B are provided. The temperature conversion table 15 may be stored in the internal memory of the
図７は、本発明の実施の形態２における温度測定装置の制御内容を示すフローチャートである。
図７のフローチャートは、実施の形態１の図２のフローチャートのステップＳ０５の代わりにステップＳ０６及びステップＳ０７を追加したものである。なお、ステップＳ０１〜ステップＳ０４については、実施の形態１の図２のフローチャートと同じであるため、説明は省略する。
FIG. 7 is a flowchart showing the control contents of the temperature measurement device according to the second embodiment of the present invention.
The flowchart of FIG. 7 is obtained by adding steps S06 and S07 instead of step S05 of the flowchart of FIG. 2 of the first embodiment. Steps S01 to S04 are the same as those in the flowchart of FIG.
ステップＳ０６において、ステップＳ０２又はステップＳ０４で得られた式に最も適合する温度変換テーブルを選択する。ここで、選択する方法として、例えば、図６で示した温度変換テーブル１５ａの温度データｔａ１を式（１）のＴに代入する。そこで得られた抵抗値Ｒと、温度データｔａ１に対応する抵抗値データｒａ１との差を演算する。温度変換テーブル１５ａの全ての温度データ及び抵抗値データにおいてそのような演算を行いその差を合計する。そして、他の温度変換テーブルにおいても同様に差を演算し、差の合計が最も少ない温度変換テーブルを選択する。 In step S06, a temperature conversion table that best matches the formula obtained in step S02 or step S04 is selected. Here, as a selection method, for example, the temperature data ta1 of the temperature conversion table 15a shown in FIG. 6 is substituted into T in the equation (1). The difference between the resistance value R obtained there and the resistance value data ra1 corresponding to the temperature data ta1 is calculated. Such calculation is performed on all the temperature data and resistance value data of the temperature conversion table 15a, and the differences are summed. Then, the difference is similarly calculated in the other temperature conversion tables, and the temperature conversion table having the smallest difference is selected.
そして、温度を測定する場合、ステップＳ０６で選択された温度変換テーブル１５を用いて、サーミスタ１１から出力された抵抗値に最も近い抵抗値データに対応する温度データが、温度値として出力される（ステップＳ０７）。ここで、温度変換テーブル１５の温度データを用いて温度値を出力するため、実施の形態１のステップＳ０５のように式を用いて演算するよりも処理を高速化することができる。
なお、ステップＳ０１〜ステップＳ０６の処理は、例えばサーミスタ１１を交換した場合の初期設定として行うものであり、温度を測定する場合は、ステップＳ０７の処理のみ行えばよい。
When measuring the temperature, temperature data corresponding to the resistance value data closest to the resistance value output from the thermistor 11 is output as a temperature value using the temperature conversion table 15 selected in step S06 ( Step S07). Here, since the temperature value is output using the temperature data of the temperature conversion table 15, the processing can be performed faster than the calculation using the formula as in step S05 of the first embodiment.
Note that the processing of step S01 to step S06 is performed as an initial setting when the thermistor 11 is replaced, for example. When measuring the temperature, only the processing of step S07 may be performed.
以上により、本実施の形態２における温度測定装置は、実施の形態１における効果を同様に得ることができる。さらに、温度測定において、予め用意された温度変換テーブルを用いるため、処理を高速化することができる。 As described above, the temperature measurement device according to the second embodiment can similarly obtain the effects of the first embodiment. Furthermore, since a temperature conversion table prepared in advance is used in temperature measurement, the processing can be speeded up.
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３における温度測定装置の制御内容を示すフローチャートである。なお、本実施の形態３における温度測定装置を用いた制御システムについては実施の形態２の図５に示したものと同様である。
また、図８のフローチャートは、実施の形態２の図７のフローチャートのステップＳ０６の代わりにステップＳ０８を用いたものである。なお、ステップ０１〜ステップ０４及びステップＳ０７については、実施の形態２の図７と同じであるため、説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 8 is a flowchart showing the control contents of the temperature measurement device according to Embodiment 3 of the present invention. The control system using the temperature measuring device in the third embodiment is the same as that shown in FIG. 5 of the second embodiment.
Further, the flowchart of FIG. 8 uses step S08 instead of step S06 of the flowchart of FIG. 7 of the second embodiment. Since Step 01 to Step 04 and Step S07 are the same as those in FIG. 7 of the second embodiment, the description thereof is omitted.
図８のステップＳ０８において、ステップＳ０２又はステップＳ０４において定数が求められた式（１）に基づいて温度変換テーブル１５を作成する。
図９は本発明の実施の形態３における式に基づいて温度変換テーブル１５を作成する手順の例を示したものである。
図９（ａ）は、ステップＳ０２又はステップＳ０４において得られた式の一例を示す図である。そして、図９（ｂ）のように上記の式に一致する抵抗値Ｒと温度値Ｔのデータを所定の間隔で数点取得する。そして、取得したデータを用いて図９（ｃ）のような温度変換テーブル１５を作成する。
In step S08 of FIG. 8, the temperature conversion table 15 is created based on the equation (1) for which the constant was obtained in step S02 or step S04.
FIG. 9 shows an example of a procedure for creating the temperature conversion table 15 based on the formula in the third embodiment of the present invention.
FIG. 9A is a diagram illustrating an example of an expression obtained in step S02 or step S04. Then, as shown in FIG. 9B, several data of the resistance value R and the temperature value T that match the above formula are acquired at a predetermined interval. And the temperature conversion table 15 like FIG.9 (c) is produced using the acquired data.
以上により、本実施の形態３における温度測定装置は、実施の形態１及び実施の形態２における効果を同様に得ることができる。さらに、使用するサーミスタに適合する温度変換テーブルを作成するため、予め温度変換テーブルがない場合でも、温度変換テーブルを用いて温度値を出力することができる。 As described above, the temperature measurement device according to the third embodiment can similarly obtain the effects of the first and second embodiments. Furthermore, since the temperature conversion table suitable for the thermistor to be used is created, even if there is no temperature conversion table in advance, the temperature value can be output using the temperature conversion table.
１１ サーミスタ、１２ 温度測定装置、１３ Ａ／Ｄ変換装置、１４ 入力回路、１５，１５ａ，１５ｂ 温度変換テーブル、１６ ＣＰＵ、１７ 出力回路、１８ 空調制御装置、１９ 外部入力手段、２０ 演算処理部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Thermistor, 12 Temperature measuring device, 13 A / D conversion device, 14 Input circuit, 15, 15a, 15b Temperature conversion table, 16 CPU, 17 Output circuit, 18 Air-conditioning control device, 19 External input means, 20 Arithmetic processing part.
Claims (4)
前記抵抗値と、式（１）とに基づいて温度値を演算する演算処理部と、
前記サーミスタにおける３点以上の試験抵抗値及び該３点以上の試験抵抗値にそれぞれ対応する試験温度値を入力する外部入力手段と、
を備え、
前記演算処理部は、
前記サーミスタにおいて、式（１）におけるＢ、Ｒ0及びＴ0から成る定数が既知ではない場合、前記外部入力手段から入力された前記３点以上の試験抵抗値及び３点以上の前記試験温度値を用いて次式の定数Ｂ、Ｒ0及びＴ0を演算し、
温度を測定する場合は、定数が定められた式（１）と前記サーミスタの抵抗値とに基づいて求められた温度値を出力することを特徴とする温度測定装置。
Ｒ＝Ｒ0・ｅｘｐＢ（１／Ｔ−１／Ｔ0） （１）
ここで、Ｒ：温度Ｔ[℃]における抵抗値、Ｒ0：温度Ｔ0[℃]における抵抗値、Ｂ：サーミスタ定数、Ｔ：測定温度とする。 A thermistor whose resistance varies with temperature,
An arithmetic processing unit that calculates a temperature value based on the resistance value and the equation (1);
Three or more test resistance values in the thermistor and external input means for inputting test temperature values respectively corresponding to the three or more test resistance values;
With
The arithmetic processing unit includes:
In the thermistor, when the constant consisting of B, R 0 and T 0 in the formula (1) is not known, the test resistance value of 3 points or more and the test temperature value of 3 points or more input from the external input means. Is used to calculate the constants B, R 0 and T 0 of the following equation:
When measuring the temperature, the temperature measuring device outputs a temperature value obtained based on the equation (1) in which a constant is determined and the resistance value of the thermistor.
R = R 0 · expB (1 / T−1 / T 0 ) (1)
Here, R: resistance value at temperature T [° C.], R 0 : resistance value at temperature T 0 [° C.], B: thermistor constant, and T: measurement temperature.
定数が定められた前記式（１）に基づいて、前記サーミスタの複数の抵抗値データ及び前記複数の抵抗値データに対応する温度データから構成される温度変換テーブルを作成し、
温度を測定する場合は、該選択された温度変換テーブルの前記抵抗値データ及び前記温度データにおいて、前記サーミスタの抵抗値に最も近い抵抗値データを選択し、該抵抗値データに対応する温度データを温度値として出力することを特徴とする請求項１に記載の温度測定装置。 The arithmetic processing unit includes:
Based on the equation (1) in which a constant is determined, a temperature conversion table composed of a plurality of resistance value data of the thermistor and temperature data corresponding to the plurality of resistance value data is created,
When measuring temperature, in the resistance value data and the temperature data of the selected temperature conversion table, the resistance value data closest to the resistance value of the thermistor is selected, and the temperature data corresponding to the resistance value data is selected. The temperature measuring device according to claim 1, wherein the temperature measuring device outputs the temperature value.
該温度変換テーブルは、複数の抵抗値データ及び前記複数の抵抗値データに対応する温度データから構成され、
前記演算処理部は、
複数の前記温度変換テーブルのそれぞれにおける前記複数の抵抗値データ及び前記温度データと前記式（１）とを用いて得られる演算結果に基づいて、前記式（１）に最も適応する前記温度変換テーブルを選択し、
温度を測定する場合は、前記サーミスタの抵抗値に最も近い抵抗値データを該選択された温度変換テーブルから選択し、該抵抗値データに対応する温度データを温度値として出力することを特徴とする請求項１に記載の温度測定装置。 A temperature conversion table corresponding to each of the plurality of thermistors is provided.
The temperature conversion table includes a plurality of resistance value data and temperature data corresponding to the plurality of resistance value data.
The arithmetic processing unit includes:
The temperature conversion table most adapted to the equation (1) based on the plurality of resistance value data in each of the plurality of temperature conversion tables, the temperature data, and the calculation result obtained using the equation (1). Select
When measuring temperature, resistance value data closest to the resistance value of the thermistor is selected from the selected temperature conversion table, and temperature data corresponding to the resistance value data is output as a temperature value. The temperature measuring device according to claim 1.
前記温度測定装置から出力される前記温度値に基づいて空気調和機の運転を制御する空調制御装置とを備えることを特徴とする空気調和機。
The temperature measuring device according to any one of claims 1 to 3,
An air conditioner comprising: an air conditioning control device that controls the operation of the air conditioner based on the temperature value output from the temperature measuring device.
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