JP2012247218A - 温度計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル温度検出信号の精度が向上する温度計測システムを提供することを目的とする。
【解決手段】温度に応じた電圧の温度検出信号を出力するサーミスタ２１と、サーミスタが出力する温度検出信号をアナログ／デジタル変換するＡＤコンバータ１９とを有し、デジタル化した温度検出信号をマイクロコンピュータ１５に取り込む温度計測システムであって、電池から供給される電源を用いて基準電圧を生成するリファレンス回路１４と、基準電圧を用いてサーミスタ２１の動作電圧を生成する第１のレギュレータ１６と、基準電圧を用いてＡＤコンバータの動作電圧を生成する第２のレギュレータ１３と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーミスタを用いた温度計測システムに関する。

従来より、サーミスタを用いて温度を計測し、計測温度をデジタル化してマイクロコンピュータに取り込み、温度制御等に利用することが行われている。

図３は従来の温度計測システムの一例の回路構成図を示す。図３において、サーミスタ１の一端は電池２に接続され、サーミスタ１の他端はブリーダ抵抗３を介して接地されている。サーミスタ１とブリーダ抵抗３の接続点はＡＤコンバータ４に接続されており、サーミスタ１で検出した温度検出信号がＡＤコンバータ４に供給される。

レギュレータ５は電池２から供給される直流電圧を安定化してＡＤコンバータ４及びマイクロコンピュータ６に供給している。ＡＤコンバータ４は温度検出信号をアナログ／デジタル変換してマイクロコンピュータ６に供給する。マイクロコンピュータ６はデジタルの温度検出信号を取り込んで、この温度検出信号に基づいた処理を実行し、例えば図示しない駆動回路等を制御する。

ところで、サーミスタを用いてその抵抗値に応じた検知電圧Ｖｓを生成し、検知電圧Ｖｓをアナログデジタル変換して検知電圧データＤｖｓを生成し、検知電圧データＤｖｓを用いてテーブルメモリ１０４のアドレスを生成し、そのアドレスに対応する温度データＤｔに基づいて、所定の判定条件が成立したことを検知して熱検知報知信号ＯＵＴを出力し、熱検知報知信号ＯＵＴに応じて熱検知信号を出力する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−２５１８５２号公報

従来の温度計測システムでは、マイクロコンピュータ６が図示しないイグナイタ等の駆動回路を起動する際に、駆動回路が大電流を消費するために電池２の電圧が一時的に低下する場合等がある。さらには、使用時間が長くなるにつれて電池２の電圧は徐々に低下する。

電池電圧が低下すると、温度が一定であってもサーミスタ１とブリーダ抵抗３の接続点の電圧は低下する。これに対し、ＡＤコンバータ４にはレギュレータ５から一定電圧に安定化された電圧が供給されているために、ＡＤコンバータ４は電池電圧の低下とはほとんど関係なく通常動作を行い、この結果、電池電圧が低下したときのＡＤコンバータ４が出力するデジタル温度検出信号の値は、電池電圧が低下していない通常動作時に比して小さな値となり、デジタル温度検出信号の精度が悪化するという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、デジタル温度検出信号の精度が向上する温度計測システムを提供することを目的とする。

本発明の一実施態様による温度計測システムは、温度に応じた電圧の温度検出信号を出力するサーミスタ（２１）と、前記サーミスタが出力する温度検出信号をアナログ／デジタル変換するＡＤコンバータ（１９）とを有し、デジタル化した温度検出信号をマイクロコンピュータ（１５）に取り込む温度計測システムであって、
電池から供給される電源を用いて基準電圧を生成するリファレンス回路（１４）と、
前記基準電圧を用いて前記サーミスタ（２１）の動作電圧を生成する第１のレギュレータ（１６）と、
前記基準電圧を用いて前記ＡＤコンバータ（１９）の動作電圧を生成する第２のレギュレータ（１３）と、を有する。

好ましくは、前記サーミスタ（２１）は、一端に前記第１のレギュレータ（１６）で生成した動作電圧を供給され、前記サーミスタ（２１）の他端はブリーダ抵抗（Ｒ１１）を介して接地され、前記サーミスタ（２１）と前記ブリーダ抵抗（Ｒ１１）の接続点から温度検出信号を出力する。

好ましくは、前記サーミスタは複数設けられており、
前記複数のサーミスタ（２１〜２３）が出力する温度検出信号のいずれか１つを選択して前記ＡＤコンバータ（１９）に供給するマルチプレクサ（２０）を有する。

好ましくは、前記複数のサーミスタ（２１〜２３）は、複数のガスバーナで加熱される鍋底の温度を測定する。

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。

本発明によれば、デジタル温度検出信号の精度を向上することができる。

本発明の温度計測システムの一実施形態の回路構成図である。 アナログ回路用のレギュレータの一実施形態の回路図である。 従来の温度計測システムの一例の回路構成図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

＜温度計測システムの構成＞
図１は本発明の温度計測システムの一実施形態の回路構成図を示す。図１において、電池１１は温度計測システム１０の全体に電源ＶＣＣを供給する。電池１１は負極を接地され、正極をデジタル回路用のレギュレータ１２とアナログ回路用のレギュレータ１３とリファレンス回路１４に接続されている。

デジタル回路用のレギュレータ１２は電池１１から供給される電源ＶＣＣを安定化し電源電圧Ｖｃｃ１としてマイクロコンピュータ１５に供給する。アナログ回路用のレギュレータ１３は電池１１から電源ＶＣＣを供給されると共にリファレンス回路１４から基準電圧Ｖｒｅｆを供給されており、基準電圧Ｖｒｅｆに応じて電源電圧Ｖｃｃ２（例えば２，０Ｖ）を生成し、この電源電圧Ｖｃｃ２をサーミスタ用レギュレータ１６，１７，１８及びＡＤコンバータ１９に供給する。

このように、デジタル回路用のレギュレータ１２とアナログ回路用のレギュレータ１３を分離しているのは、デジタル回路つまりマイクロコンピュータ１５で発生した高周波ノイズがリファレンス回路１４やサーミスタ用レギュレータ１６，１７，１８やＡＤコンバータ１９に混入することをできるだけ防止するためである。

リファレンス回路１４は電池１１から供給される電源ＶＣＣを安定化して基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば１．５Ｖ）を発生し、この基準電圧Ｖｒｅｆをアナログ回路用のレギュレータ１３及びサーミスタ用レギュレータ１６，１７，１８に供給する。

図２にアナログ回路用のレギュレータ１３の一実施形態の回路図を示す。レギュレータ１３は演算増幅器ＯＰ０とｐチャネルＭＯＳトランジスタＭ０と直列接続された抵抗Ｒａ，Ｒｂで構成されている。演算増幅器ＯＰ０の非反転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆが供給され、演算増幅器ＯＰ０の反転入力端子は抵抗Ｒａ，Ｒｂの接続点に接続されている。演算増幅器ＯＰ０の出力端子はＭＯＳトランジスタＭ０のゲートに接続されている。

ＭＯＳトランジスタＭ０のソースには電池１１から電源ＶＣＣが供給され、ＭＯＳトランジスタＭ０のドレインに抵抗Ｒａの一端が接続され、抵抗Ｒｂの他端は接地されている。演算増幅器ＯＰ０は抵抗Ｒａ，Ｒｂの接続点からフィードバックされる電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと同一になるように動作することで、ＭＯＳトランジスタＭ０のドレインから出力する電圧Ｖｃｃ２を例えば２．０Ｖ等の一定電圧とする。

図１において、サーミスタ用レギュレータ１６は演算増幅器ＯＰ１とｐチャネルＭＯＳトランジスタＭ１と直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２で構成されている。演算増幅器ＯＰ１の非反転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆが供給され、演算増幅器ＯＰ１の反転入力端子は抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に接続されている。演算増幅器ＯＰ１の出力端子はＭＯＳトランジスタＭ１のゲートに接続されている。なお、ＭＯＳトランジスタＭ１のゲートにはマイクロコンピュータ１５から選択信号が供給される。

ＭＯＳトランジスタＭ１のソースにはアナログ回路用のレギュレータ１３から電源電圧Ｖｃｃ２が供給され、ＭＯＳトランジスタＭ１のドレインに抵抗Ｒ１の一端が接続され、抵抗Ｒ２の他端は接地されている。演算増幅器ＯＰ１は抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点からフィードバックされる電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと同一になるように動作することで、ＭＯＳトランジスタＭ１のドレインから出力する電圧Ｖｃｃ３を例えば１．９Ｖ等の一定電圧とする。

また、ＭＯＳトランジスタＭ１のドレインは端子ＴＨ１を介してサーミスタ２１の一端に接続されている。サーミスタ２１の他端はブリーダ抵抗Ｒ１１を介して接地されている。サーミスタ２１とブリーダ抵抗Ｒ１１の接続点は端子ＡＮ１を介してマルチプレクサ２０に接続されており、サーミスタ２１の温度検出信号（電圧）がマルチプレクサ２０のスイッチ２０ａに供給される。

サーミスタ用レギュレータ１７は演算増幅器ＯＰ２とｐチャネルＭＯＳトランジスタＭ２と直列接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４で構成されている。演算増幅器ＯＰ２の非反転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆが供給され、演算増幅器ＯＰ２の反転入力端子は抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点に接続されている。演算増幅器ＯＰ２の出力端子はＭＯＳトランジスタＭ２のゲートに接続されている。なお、ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートにはマイクロコンピュータ１５から選択信号が供給される。

ＭＯＳトランジスタＭ２のソースにはアナログ回路用のレギュレータ１３から電源電圧Ｖｃｃ２が供給され、ＭＯＳトランジスタＭ２のドレインに抵抗Ｒ３の一端が接続され、抵抗Ｒ４の他端は接地されている。演算増幅器ＯＰ２は抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点からフィードバックされる電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと同一になるように動作することで、ＭＯＳトランジスタＭ２のドレインから出力する電圧Ｖｃｃ４を例えば１．９Ｖ等の一定電圧とする。

また、ＭＯＳトランジスタＭ２のドレインは端子ＴＨ２を介してサーミスタ２２の一端に接続されている。サーミスタ２２の他端はブリーダ抵抗Ｒ１２を介して接地されている。サーミスタ２２とブリーダ抵抗Ｒ１２の接続点は端子ＡＮ２を介してマルチプレクサ２０に接続されており、サーミスタ２２の温度検出信号（電圧）がマルチプレクサ２０のスイッチ２０ｂに供給される。

サーミスタ用レギュレータ１８は演算増幅器ＯＰ３とｐチャネルＭＯＳトランジスタＭ３と直列接続された抵抗Ｒ５，Ｒ６で構成されている。演算増幅器ＯＰ３の非反転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆが供給され、演算増幅器ＯＰ３の反転入力端子は抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続点に接続されている。演算増幅器ＯＰ３の出力端子はＭＯＳトランジスタＭ３のゲートに接続されている。なお、ＭＯＳトランジスタＭ３のゲートにはマイクロコンピュータ１５から選択信号が供給される。

ＭＯＳトランジスタＭ３のソースにはアナログ回路用のレギュレータ１３から電源電圧Ｖｃｃ２が供給され、ＭＯＳトランジスタＭ３のドレインに抵抗Ｒ５の一端が接続され、抵抗Ｒ６の他端は接地されている。演算増幅器ＯＰ３は抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続点からフィードバックされる電圧が基準電圧Ｖｒｅｆと同一になるように動作することで、ＭＯＳトランジスタＭ３のドレインから出力する電圧Ｖｃｃ５を例えば１．９Ｖ等の一定電圧とする。

また、ＭＯＳトランジスタＭ３のドレインは端子ＴＨ３を介してサーミスタ２３の一端に接続されている。サーミスタ２３の他端はブリーダ抵抗Ｒ１３を介して接地されている。サーミスタ２３とブリーダ抵抗Ｒ１３の接続点は端子ＡＮ３を介してマルチプレクサ２０に接続されており、サーミスタ２３の温度検出信号（電圧）がマルチプレクサ２０のスイッチ２０ｃに供給される。

マルチプレクサ２０はスイッチ２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有し、マイクロコンピュータ１５からの制御でスイッチ２０ａ，２０ｂ，２０ｃのいずれか１つをオンされて、温度検出信号をＡＤコンバータ１９に供給する。

ＡＤコンバータ１９はアナログ回路用のレギュレータ１３から電源電圧Ｖｃｃ２を供給され、この電源電圧Ｖｃｃ２を基準としてサーミスタ２１〜２３の温度検出信号をデジタル化する。

マイクロコンピュータ１５は、ＭＯＳトランジスタＭ１のゲートにハイインピーダンス（Ｈｉｚ）、ＭＯＳトランジスタＭ２，Ｍ３のゲートにハイレベル（Ｈ）の選択信号を供給して、サーミスタ２１〜２３のうちサーミスタ２１のみを動作させると共に、マルチプレクサ２０のスイッチ２０ａ〜２０ｃのうちスイッチ２０ｃのみをオンさせる。これにより、サーミスタ２１の温度検出信号（電圧）がＡＤコンバータ１９に供給され、デジタル化されてマイクロコンピュータ１５に供給される。

また、マイクロコンピュータ１５は、ＭＯＳトランジスタＭ２のゲートにハイインピーダンス（Ｈｉｚ）、ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ３のゲートにハイレベル（Ｈ）の選択信号を供給して、サーミスタ２１〜２３のうちサーミスタ２２のみを動作させると共に、マルチプレクサ２０のスイッチ２０ａ〜２０ｃのうちスイッチ２０ｂのみをオンさせる。これにより、サーミスタ２２の温度検出信号（電圧）がＡＤコンバータ１９に供給され、デジタル化されてマイクロコンピュータ１５に供給される。

また、マイクロコンピュータ１５は、ＭＯＳトランジスタＭ３のゲートにハイインピーダンス（Ｈｉｚ）、ＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２のゲートにハイレベル（Ｈ）の選択信号を供給して、サーミスタ２１〜２３のうちサーミスタ２３のみを動作させると共に、マルチプレクサ２０のスイッチ２０ａ〜２０ｃのうちスイッチ２０ａのみをオンさせる。これにより、サーミスタ２３の温度検出信号（電圧）がＡＤコンバータ１９に供給され、デジタル化されてマイクロコンピュータ１５に供給される。

マイクロコンピュータ１５はサーミスタ２１〜２３それぞれが出力するデジタルの温度検出信号を取り込んで内蔵するメモリに書き込み、この温度検出信号に基づいた処理を実行する。

例えば上記の温度計測システムがガスコンロに搭載され、サーミスタ２１〜２３を用いてガスコンロの３つのガスバーナで加熱される鍋底の温度を計測する場合には、３つのガスバーナそれぞれにおける鍋底の温度を所定温度に保つよう、各ガスバーナにおけるガス供給のバルブ調整処理等を実行する。

ここで、アナログ回路用のレギュレータ１３とサーミスタ用レギュレータ１６〜１８は共にリファレンス回路１４から供給される基準電圧Ｖｒｅｆに基づいて電源Ｖｃｃ２，Ｖｃｃ３〜Ｖｃｃ５を生成している。このため、電池１１の電圧が変動して基準電圧Ｖｒｅｆが変動したとしても、電源Ｖｃｃ２とＶｃｃ３〜Ｖｃｃ５は同一の割合で変動し、電源Ｖｃｃ２を用いてＡＤ変換を行うＡＤコンバータ１９におけるＬＳＢ（最下位ビット）は基準電圧Ｖｒｅｆの変動と同一割合で変動する。

この結果、電池電圧が低下したときのＡＤコンバータ１９が出力するデジタル温度検出信号の値は電池電圧が低下していない通常動作時と同一の値となり、デジタル温度検出信号の精度が向上する。

１０ 温度計測システム
１１ 電池
１２ デジタル回路用のレギュレータ
１３ アナログ回路用のレギュレータ
１４ リファレンス回路
１５ マイクロコンピュータ
１６，１７，１８ サーミスタ用レギュレータ
１９ ＡＤコンバータ
２０ マルチプレクサ
２１，２２，２３ サーミスタ
Ｍ０〜Ｍ３ ＭＯＳトランジスタ
Ｒａ，Ｒｂ，Ｒ１〜Ｒ１３ 抵抗
ＯＰ０〜ＯＰ３ 演算増幅器

Claims (4)

1. 温度に応じた電圧の温度検出信号を出力するサーミスタと、前記サーミスタが出力する温度検出信号をアナログ／デジタル変換するＡＤコンバータとを有し、デジタル化した温度検出信号をマイクロコンピュータに取り込む温度計測システムであって、
   電池から供給される電源を用いて基準電圧を生成するリファレンス回路と、
   前記基準電圧を用いて前記サーミスタの動作電圧を生成する第１のレギュレータと、
   前記基準電圧を用いて前記ＡＤコンバータの動作電圧を生成する第２のレギュレータと、
   を有することを特徴とする温度計測システム。
2. 請求項２記載の温度計測システムにおいて、
   前記サーミスタは、一端に前記第１のレギュレータで生成した動作電圧を供給され、前記サーミスタの他端はブリーダ抵抗を介して接地され、前記サーミスタと前記ブリーダ抵抗の接続点から温度検出信号を出力することを特徴とする温度計測システム。
3. 請求項２記載の温度計測システムにおいて、
   前記サーミスタは複数設けられており、
   前記複数のサーミスタが出力する温度検出信号のいずれか１つを選択して前記ＡＤコンバータに供給するマルチプレクサ
   を有することを特徴とする温度計測システム。
4. 請求項３記載の温度計測システムにおいて、
   前記複数のサーミスタは、複数のガスバーナで加熱される鍋底の温度を測定することを特徴とする温度計測システム。

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