JP2015145823A - 温度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低抵抗値領域における温度測定を高精度に行う温度検出装置を提供する。
【解決手段】サーミスタＴＨと分圧抵抗Ｒc₁，Ｒc₂とが直列に接続され、サーミスタＴＨと分圧抵抗Ｒc₁，Ｒc₂との接続点Ｐ１における出力電圧Ｖoutから温度を検出する温度検出装置１０であって、サーミスタＴＨの温度を検知する温度検知部と、サーミスタＴＨへの供給電圧Ｖsupを調整するための供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁，Ｒ₂や切替スイッチＳＷ₁と、分圧抵抗Ｒc₁，Ｒc₂の抵抗値を調整するための切替スイッチＳＷ₂と、前記温度検知部での検知結果から、サーミスタＴＨの温度が高温側にあるか低温側にあるかを判断し、その判断結果から切替スイッチＳＷ₁，ＳＷ₂を同期させて切り替える制御回路２０とを備えた。
【選択図】図５

Description

本発明は、温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタを備えた温度検出装置に関する。

サーミスタを備えた温度検出装置においては、サーミスタと分圧抵抗とが直列に接続され、これらサーミスタと分圧抵抗との接続点の電圧値を測定することで、サーミスタが設置された機器内の温度を検出している。

例えば、屋外に設置されズームレンズを有する監視カメラには、カメラの内部温度を検出するために、サーミスタを備えた温度検出装置が用いられている。このような監視カメラは、ズームレンズ駆動用の回路基板を備えており、カメラの内部温度が前記回路基板上の半導体部品等の発熱や外気温等によって影響を受ける。

ところで、サーミスタの温度・抵抗特性（温度に対する抵抗値の特性）は非線形である。例えば、低温側に対して高温側での検出精度が低下している（低温側での検出精度は高いが高温側での検出精度が低い）場合や、逆に高温側に対して低温側の検出精度が低下している（高温側での検出精度は高いが低温側での検出精度が低い）場合がある。

そこで、上記検出精度の低下を防ぐために、分圧抵抗を２種類用意しておき、高温側を測定する場合と、低温側を測定する場合とで、前記分圧抵抗をそれぞれ切り替えるようにした温度検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１のように、分圧抵抗を切り替えるようにした温度検出装置では、検出精度が低下する低抵抗値領域において、電流値が増加したとき、サーミスタの自己発熱によって誤差が発生する可能性がある。すなわち、サーミスタは抵抗を内蔵しており、サーミスタに電流が流れると熱（ジュール熱）が発生するが、その時の発熱量は、電流の２乗に比例しており、電流値の増加量に大きく影響される。例えば、電流が２倍になったとき発熱量は４倍に、電流が３倍になったとき発熱量は９倍に、といった具合に自己発熱する。その結果、サーミスタを用いて低抵抗値領域を温度測定したときの検出精度が低下する。

なお、サーミスタは温度依存の抵抗値を持っているので、厳密には、サーミスタの発熱量は、サーミスタの雰囲気温度に自己発熱量を加えたものとなる。

本発明の課題は、低抵抗値領域における温度測定を高精度に行うことのできる温度検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、サーミスタと分圧抵抗とが直列に接続され、前記サーミスタと前記分圧抵抗との接続点における出力電圧から温度を検出する温度検出装置であって、前記サーミスタの温度を検知する温度検知部と、前記サーミスタへの供給電圧を調整する供給電圧調整部と、前記分圧抵抗の抵抗値を調整する分圧抵抗調整部と、前記温度検知部での検知結果から、前記サーミスタの温度が高温側にあるか低温側にあるかを判断し、その判断結果から前記供給電圧調整部及び前記分圧抵抗調整部を同期させて切り替える切替制御部とを備えたことを特徴とする。

サーミスタには、高温側において低抵抗値領域となる特性を有するもの（ＮＴＣサーミスタ）と、低温側において低抵抗値領域を有するもの（ＰＴＣサーミスタ）とがある。

本発明によれば、ＮＴＣまたはＰＴＣのどちらのサーミスタの場合でも、サーミスタの温度が高温側または低温側にあるかを判断し、その判断結果から供給電圧調整部及び分圧抵抗調整部を同期させて切り替えるようにしている。それにより、高温から低温までの広範囲にわたり高精度な温度測定を行うことが可能となる。

サーミスタと分圧抵抗が直列接続された温度検出装置の基本構成を示す回路図である。 ＮＴＣサーミスタにおける温度に対する抵抗値の特性を示す図である。 図２の曲線Ｃに対して、温度Ｔ₀を中心にＴ₀₊₁，Ｔ₀₊₂，Ｔ₀₊₃及びＴ_0-1，Ｔ_0-2を各々等間隔で設定したときのサーミスタ抵抗Ｒthの変動を示した図である。 分圧抵抗と分解能との関係を示す図である。 実施例１による温度検出装置の全体構成を示しており、サーミスタ低温時における動作を説明する回路図である。 図５の温度検出装置において、サーミスタ高温時における動作を説明する回路図である。 ＰＴＣサーミスタにおける温度に対する抵抗値の特性を示す図である。 実施例２による温度検出装置の全体構成を示しており、サーミスタ低温時における動作を説明する回路図である。 図６の温度検出装置において、サーミスタ高温時における動作を説明する回路図である。

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

《実施例１》
図１は、サーミスタと分圧抵抗を備えた温度検出装置の基本構成を示す回路図である。この温度検出装置は、サーミスタＴＨと分圧抵抗Ｒcとが直列接続され、これらサーミスタＴＨと分圧抵抗Ｒcとの接続点Ｐにおける出力電圧Ｖoutを得ることができるよう構成されている。なお、サーミスタＴＨには、接続点Ｐの反対側の端子１１が供給電圧源に接続され、端子１１には供給電圧Ｖsupが印加されている。また、分圧抵抗Ｒcは、接続点Ｐの反対側の端子１２が接地され、この端子１２はグランド電圧ＧＮＤに設定されている。

ここで、サーミスタＴＨへの供給電圧Ｖsup、ある温度におけるサーミスタＴＨの抵抗値Ｒth、分圧抵抗（固定抵抗）Ｒcとすれば、サーミスタＴＨと分圧抵抗Ｒcには同じ電流Ｖsup／（Ｒc＋Ｒth）が流れる。オームの法則（Ｖ＝ＩＲ）より、電流と抵抗とを乗算すれば電圧が求められるので、接続点Ｐにおける出力電圧Ｖoutは、以下の（１）式で表わされる。
Ｖout ＝ Ｖsup×Ｒc／（Ｒc＋Ｒth） ・・・・・（１）

なお、実際の温度検出装置では、出力電圧Ｖoutの後段側に回路が追加されており、この回路にも電流が流れる。しかし、前記回路の入力抵抗は非常に大きいため、その回路を流れる電流値は無視できる。

ところで、サーミスタＴＨは温度依存の抵抗値Ｒthを有しており、その温度・抵抗特性は非線形である。例えば、サーミスタＴＨをＮＴＣサーミスタとした場合、温度と抵抗値との関係は、図２に示すような曲線Ｃとなる。

曲線Ｃにおいて、温度Ｔ₀［Ｋ］の時のサーミスタ抵抗をＲth₀とすると、温度Ｔ［Ｋ］の時のサーミスタ抵抗Ｒthは、以下の（２）式で表わされる。
Ｒth ＝Ｒth₀ ｅｘｐ｛Ｂ（１／Ｔ−１／Ｔ₀）｝ ・・・・・（２）
ここで、Ｂはサーミスタ定数であり、サーミスタ毎に異なった数値である。

図２から分かるように、曲線Ｃの傾き（負の傾き）は、低温側では大きいが、高温側では小さい。すなわち、温度の検出精度は、低温側では高いが、高温側では低くなっていて、低温側に対して高温側での温度検出精度が低下している。

この点について詳述する。図３は、図２の曲線Ｃに対して、温度Ｔ₀を中心に一側にＴ₀₊₁，Ｔ₀₊₂，Ｔ₀₊₃を、他側にＴ_0-1，Ｔ_0-2を各々等間隔で設定したとき、Ｔ₀₊₁，Ｔ₀₊₂，Ｔ₀₊₃，Ｔ_0-1，Ｔ_0-2に対するサーミスタ抵抗Ｒthの変動を示した図である。ここでは、Ｔ_0-2にはＲth_0-2が、Ｔ_0-1にはＲth_0-1が、Ｔ₀₊₁にはＲth₀₊₁が、Ｔ₀₊₂にはＲth₀₊₂が、Ｔ₀₊₃にはＲth₀₊₃が各々対応している。なお、Ｔ₀にはＲth₀が対応している。

Ｔ_0-2とＴ_0-1間ではＲth_0-2からＲth_0-1への変化率（減少率）が大きく、またＴ_0-1とＴ₀間ではＲth_0-1からＲth₀への変化率（減少率）も比較的大きい。一方、Ｔ₀とＴ₀₊₁間ではＲth₀からＲth₀₊₁への変化率（減少率）が比較的小さく、またＴ₀₊₁とＴ₀₊₂間ではＲth₀₊₁からＲth₀₊₂への変化率（減少率）も小さく、Ｔ₀₊₂とＴ₀₊₃間ではＲth₀₊₂からＲth₀₊₃への変化率（減少率）が更に小さい。

このように図３においては、温度Ｔ₀を境にして、Ｔ₀より低温側では変化率が大きく（つまり、分解能が高く）、Ｔ₀より高温側では変化率が小さく（つまり分解能が低く）なっていて、低温側に対して高温側での温度検出精度が低下している。

上述したように、サーミスタの温度・抵抗特性は非線形なので、一定の基準電圧Ｖrefを使って低温側・高温側の両領域をＡＤ変換すると高温側での分解能が落ちる。ここで、基準電圧Ｖrefを使ってＡＤ変換する方法について説明する。

先ず、デジタル値は分解能（サーミスタにも分解能があるが、これとは別の分解能）を持っている。例えば、８ビットのデジタル値とは２進数（バイナリともいう）で８桁の数字で、00000000B〜11111111B（Bはバイナリを表す）の値である。

11111111Bを１０進数で表わすと、２⁷＋２⁶＋２⁵＋２⁴＋２³＋２²＋２¹＋２⁰＝１２８＋６４＋３２＋１６＋８＋４＋２＋１＝２５５となる。一般的に、「８ビットは２５６の分解能」と言われている。最上位ビット（７ビット）２⁷はフルスケール（２５５）の１／２（正確には０.５違っているが、２５５／２＝１２７.５）、次のビットが１／４、以下、１／８，１／１６，・・・，１／２５６（０ビット）になる。

次に、ＡＤ変換回路（Analog to Digital Converter、以下ＡＤＣという）について、逐次比較方式を例にして説明する。

ＡＤＣは独立したＩＣとして、または１チップマイコンの１機能として存在する。ＡＤＣは次の(1)〜(3)のように動作する。

(1)ＡＤ変換する電圧と（Ｖref／２）とを比較する。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／２）よりも大きければ、７ビットに“1”を入れる（「入れる」とはメモリに書き込むことであって、以下同じ意味である）。その結果を２進数で表わすと、10000000Bとなる。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／２）未満であれば、７ビットに“0”を入れる。その結果を２進数で表わすと、00000000Bとなる。

(2)上記(1)で“10000000B”だった場合は、ＡＤ変換する電圧と（Ｖref／２＋Ｖref／４）とを比較する。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／２＋Ｖref／４）よりも大きければ、６ビットに“1”を入れる。その結果を２進数で表わすと、11000000Bとなる。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／２＋Ｖref／４）未満であれば、６ビットに“0”を入れる。その結果を２進数で表わすと、10000000Bとなる。

また、上記(1)で“00000000B”だった場合は、ＡＤ変換する電圧と（Ｖref／４）とを比較する。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／４）よりも大きければ、６ビットに“1”を入れる。その結果を２進数で表わすと、01000000Bとなる。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／４）未満であれば、６ビットに“0”を入れる。その結果を２進数で表わすと、00000000Bとなる。

(3)上記(2)で“11000000B”だった場合は、ＡＤ変換する電圧と（Ｖref／２＋Ｖref／４＋Ｖref／８）とを比較する。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／２＋Ｖref／４＋Ｖref／８）よりも大きければ、５ビットに“1”を入れる。その結果を２進数で表わすと、11100000Bとなる。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／２＋Ｖref／４＋Ｖref／８）未満であれば、５ビットに“0”を入れる。その結果を２進数で表わすと、11000000Bとなる。

また、上記(2)で“10000000B”だった場合は、ＡＤ変換する電圧と（Ｖref／２＋Ｖref／８）とを比較する。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／２＋Ｖref／８）よりも大きければ、５ビットに“1”を入れる。その結果を２進数で表わすと、10100000Bとなる。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／２＋Ｖref／８）未満であれば、５ビットに“0”を入れる。その結果を２進数で表わすと、10000000Bとなる。

また、上記(2)で“01000000B”だった場合は、ＡＤ変換する電圧と（Ｖref／４＋Ｖref／８）とを比較する。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／４＋Ｖref／８）よりも大きければ、５ビットに“1”を入れる。その結果を２進数で表わすと、01100000Bとなる。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／４＋Ｖref／８）未満であれば、５ビットに“0”を入れる。その結果を２進数で表わすと、01000000Bとなる。

さらに、上記(2)で“00000000B”だった場合は、ＡＤ変換する電圧と（Ｖref／８）とを比較する。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／８）よりも大きければ、５ビットに“1”を入れる。その結果を２進数で表わすと、00100000Bとなる。ＡＤ変換する電圧が（Ｖref／８）未満であれば、５ビットに“0”を入れる。その結果を２進数で表わすと、00000000Bとなる。

以下、同様にして、４ビット、３ビット、２ビット、１ビット及び０ビットについて比較を行い、00000000B〜11111111BのＡＤ変換を行う。

図４は、分圧抵抗と分解能の関係を表している。上側のグラフが高抵抗領域（つまり低温側）の分解能を、下側のグラフが低抵抗領域（つまり高温側）の分解能をそれぞれ示している。

ここで、低温側・高温側の境界温度をＴ₀、測定する最低温度Ｔmin時のサーミスタの抵抗値を１００Ω、Ｔ₀時の同抵抗値を５０Ω、測定する最高温度Ｔmax時の同抵抗値を３０Ω、供給電圧Ｖsupを１Ｖとして、分圧抵抗と分解能とについて実験を行った。その結果を表１に示す。図４は、表１の結果をプロットしたものである。

表１及び図４からわかるように、高抵抗領域（低温側）では、７５Ωの分圧抵抗を使用した場合が高分解能であり、低抵抗領域（高温側）では、４０Ωの分圧抵抗を使用した場合が高分解能である。

分解能は相対的なもので高いほど優れている。サーミスタが最低温時、最高温時、Ｔo時、分圧抵抗を２００〜１０Ωに変化させた場合の電圧差を相対的な分解能としている。電圧差は、（最低温時電圧−Ｔo時電圧）、及び（Ｔo時電圧−最高温時電圧）である。

図５は、本実施例による温度検出装置１０の全体構成を示す回路図である。図５に示すように、サーミスタＴＨと、並列接続された２つの分圧抵抗Ｒc₁，Ｒc₂とが接続点Ｐ１で直列に接続されている。そして、接続点Ｐ１における出力電圧Ｖoutを得ることができるよう構成されている。

２つの分圧抵抗Ｒc₁，Ｒc₂は接続点Ｐ２，Ｐ３を介して並列に接続され、さらに分圧抵抗Ｒc₂には、接続点Ｐ２との間に切替スイッチＳＷ₂が直列接続されている。接続点Ｐ３で接続された分圧抵抗Ｒc₁，Ｒc₂の各端子１３，１４は接地され、これら各端子１３，１４はグランド電圧ＧＮＤに設定されている。

一方、供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁，Ｒ₂が接続点Ｐ４を介して直列に接続されている。そして、供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁は、接続点Ｐ４の反対側の端子１５に供給電圧Ｖsupが印加されている。端子１５は供給電圧源に接続されている。また、供給電圧側分圧抵抗Ｒ₂は、接続点Ｐ４の反対側の端子１６が接地され、この端子１６はグランド電圧ＧＮＤに設定されている。

切替スイッチＳＷ₁が設けられ、この切替スイッチＳＷ₁の一つの固定接点１７は接続点Ｐ５で供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁の端子１５に接続され、切替スイッチＳＷ₁のもう一つの固定接点１８は供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁，Ｒ₂間の接続点Ｐ４に接続されている。切替スイッチＳＷ₁は可動接点１９を有し、この可動接点１９は制御回路２０からの制御信号で制御される。すなわち、切替スイッチＳＷ₁において、可動接点１９は、制御回路２０からの制御信号によって、固定接点１７側に接続されたり、固定接点１８側に接続されたりする。

可動接点１９は、Ｂｕｆｆｅｒ（オペアンプ）２１の非反転入力端子２２に接続されている。Ｂｕｆｆｅｒ２１の出力端子２４はサーミスタＴＨの入力端子２５に接続されている。そして、出力端子２４と入力端子２５との間の接続点Ｐ７がＢｕｆｆｅｒ２１の反転入力端子２３に接続されている。

また、分圧抵抗Ｒc₂に直列接続された切替スイッチＳＷ₂は、固定接点２６と可動接点２７を有し、制御回路２０によって開閉が制御される。すなわち、切替スイッチＳＷ₂は、制御回路２０からの制御信号によって、可動接点２７が固定接点２６に接続したり、その接続が解かれたりする。

さらに、制御回路２０は、切替スイッチＳＷ₁とＢｕｆｆｅｒ２１間の接続点Ｐ６、及び接続点Ｐ１と接続点Ｐ２間の接続点Ｐ８にそれぞれ接続されている。

なお、図５において、供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁，Ｒ₂及び切替スイッチＳＷ₁は供給電圧調整部を、切替スイッチＳＷ₂は分圧抵抗調整部を、制御回路２０は切替制御部をそれぞれ示している。また、温度検知部は制御回路２０内に設けられている。

次に、図５に示した温度検出装置１０の動作について説明する。

先ず、制御回路２０は、接続点Ｐ８における電圧値からサーミスタＴＨの温度を算出し、その温度がＴ₀よりも低温側であるか、高温側であるかを判断する。そして、低温側にあると判断した場合は、図５に示すように、切替スイッチＳＷ₁において可動接点１９を固定接点１７に接続すると同時に、切替スイッチＳＷ₂において可動接点２７を固定接点２６から切り離す。これにより、サーミスタＴＨの入力端子２５側には供給電圧ＶsupがそのままＢｕｆｆｅｒ２１を介して印加され、さらに、サーミスタＴＨと分圧抵抗Ｒc₁とが直列接続された状態となる。そして、出力電圧Ｖoutとしては、供給電圧ＶsupがサーミスタＴＨと分圧抵抗Ｒc₁とで分圧された電圧が検出される。

また、高温側にあると判断した場合は、図６に示すように、切替スイッチＳＷ₁において可動接点１９を固定接点１８に接続すると同時に、切替スイッチＳＷ₂において可動接点２７を固定接点２６に接続する（閉にする）。これにより、サーミスタＴＨの入力端子２５側には、供給電圧Ｖsupが供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁，Ｒ₂で分圧された電圧がＢｕｆｆｅｒ２１を介して印加され、さらに、サーミスタＴＨと、並列接続された２つの分圧抵抗Ｒc₁，Ｒc₂とが接続された状態となる。そして、出力電圧Ｖoutとしては、供給電圧Ｖsupが供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁，Ｒ₂で分圧された電圧が、サーミスタＴＨと、並列接続された分圧抵抗Ｒc₁，Ｒc₂とで分圧された電圧が検出される。

低温側及び高温側の両温度領域で同じ供給電圧Ｖsupを使用した場合、低抵抗領域（高温側）では、サーミスタＴＨにおいて電流が必要以上に増加して自己発熱となり、正確な温度検出ができなくなるので、供給電圧Ｖsupを低くする必要がある。

本実施例では、サーミスタＴＨが高温側にあるときは、切替スイッチＳＷ₁の可動接点１９を固定接点１８に接続し、供給電圧Ｖsupが供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁，Ｒ₂で分圧して（降圧させて）から、サーミスタＴＨの入力端子２５側に印加するようにしている。

また、サーミスタＴＨが高温側にあるときは、切替スイッチＳＷ₂の可動接点２７を固定接点２６に接続し、並列接続された分圧抵抗Ｒc₁，Ｒc₂の合成抵抗値とサーミスタＴＨの抵抗値とで分圧された電圧が出力電圧Ｖoutとして出力される。

ここで、サーミスタＴＨに流れる電流を１０ｍＡ、最低温時のサーミスタ抵抗を１００Ω、低温度領域用分圧抵抗を７５Ω（図４参照）とすると、
Ｖ＝ＩＲ＝０.０１×（１００＋７５）＝１.７５（Ｖ）
となり、１.７５Ｖの供給電圧となる。

最高温時のサーミスタ抵抗を３０Ω、高温度領域用分圧抵抗を４０Ω（図４参照）、電流を１０ｍＡにするには、
Ｖ＝ＩＲ＝０.０１×（３０＋４０）＝０.７（Ｖ）
となり、０.７Ｖの供給電圧となる。

電圧を下げないと、Ｉ＝Ｖ／Ｒ＝１.７５／（３０＋４０）＝０．０２５（Ａ）で２５ｍＡになってしまう。この場合、例えばサーミスタ抵抗を１００Ωとすると、サーミスタＴＨでの発熱量（熱移動量）はＩ²Ｒ＝０．０６２５（Ｗ）となる。

一方、電圧を下げた場合は、サーミスタＴＨを流れる電流は０.０１Ａであるから、例えばサーミスタ抵抗を３０Ωとすると、サーミスタＴＨでの発熱量（熱移動量）はＩ²Ｒ＝０．００３（Ｗ）となる。

また、制御回路２０は、供給電圧ＶsupからＡＤ変換のための基準電圧Ｖrefを設定し、出力電圧Ｖoutに対する温度情報をデータテーブルまたは演算式として内蔵している。これらデータテーブルまたは演算式は、電圧・温度変換に用いられる。

例えば、低温度領域の０.８Ｖは１０℃、高温度領域の０.３５Ｖは４０℃等の場合、１０℃のサーミスタ抵抗を９０Ω、低温度領域用分圧抵抗を７５Ωとすると、出力電圧Ｖout＝１.７５×７５／（９０＋７５）≒０.８（Ｖ）となる。そして基準電圧Ｖrefを１.７５Ｖとすると、電圧のデジタル値は01110101Bとなる。

４０℃のサーミスタ抵抗を４０Ω、高温度領域用分圧抵抗を４０Ωとすると、出力電圧Ｖout＝０.７×４０／（４０＋４０）≒０.３５（Ｖ）、基準電圧Ｖrefを０.７Ｖとすると、電圧のデジタル値は10000000Bとなる。

ここで、データテーブルの場合、最低温度時の電圧は、出力電圧Ｖout＝１.７５×７５／（１００＋７５）＝０.７５（Ｖ）、Ｔｏ時のサーミスタ抵抗を５０Ωとして、出力電圧Ｖout＝１.７５×７５／（５０＋７５）＝１.０５（Ｖ）となる。なお、データテーブルは低温度領域０.７５Ｖ〜１.０５Ｖの間に０.０１Ｖ刻みで用意されている。

最高温度時の出力電圧Ｖout＝０.７×４０／（３０＋４０）＝０.４（Ｖ）、Ｔｏ時のサーミスタ抵抗を５０Ωとして、出力電圧Ｖout＝０.７×４０／（５０＋４０）＝０.３１（Ｖ）となる。なお、データテーブルは高温度領域０.３１０Ｖ〜０.４００Ｖの間０.００１Ｖ刻みで用意されている。

次に、演算式の場合は、低温度領域では出力電圧Ｖout＝１.７５×７５／［５０・ｅｘｐ｛Ｂ（１／Ｔ−１／５０）｝＋７５］から、高温度領域では出力電圧Ｖout＝０.７×４０／［５０・ｅｘｐ｛Ｂ（１／Ｔ−１／５０）｝＋４０］から各々求められる。

出力電圧Ｖout（つまり、サーミスタＴＨの温度データ）は、制御回路２０に取り込まれ、制御回路２０内におけるＡＤＣの演算に使用されたり、図にはないが通信回路を通じて外部に送信される。

本実施例によれば、サーミスタＴＨの温度が高温側または低温側にあるかを判断し、その結果から切替スイッチＳＷ₁，ＳＷ₂を同期させて切り替えるようにしているので、高温から低温までの広範囲にわたり高精度な温度測定を行うことが可能となる。

また、広範囲な温度領域について正確な温度測定が可能となるので、サーミスタＴＨが設置された機器内の半導体や受動部品の温度特性、機構部品の線膨張等について高精度な補正を実現することができる。

また供給電圧調整部として、供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁，Ｒ₂及び切替スイッチＳＷ₁が用いられているので、供給電圧調整部の構成が簡単となる。

さらに、サーミスタＴＨへの供給電圧をＡＤ変換する際に基準電圧Ｖrefを用いているので、ＡＤ変換を高精度に行うことができる。

《実施例２》
図７〜図９は実施例２を示している。実施例１では、図２及び図３に示したように、低温側では抵抗の変化率が大きく（つまり、分解能が大きい）、高温側では抵抗の変化率が小さい（つまり、分解能が小さい）場合であった。本実施例では、実施例１とは逆に、図７の曲線Ｄのように、低温側では抵抗の変化率が小さく（つまり、分解能が小さい）、高温側では抵抗の変化率が大きい（つまり、分解能が大きい）場合である。

本実施例における温度検出装置の回路構成は実施例１の場合と同様であるが、切替スイッチＳＷ₁，ＳＷ₂の動作が異なる。

すなわち、本実施例では、低温側にあると判断した場合は、図８に示すように、切替スイッチＳＷ₁において可動接点１９を固定接点１８に接続すると同時に、切替スイッチＳＷ₂において可動接点２７を固定接点２６に接続する（閉にする）。これにより、サーミスタＴＨの入力端子２５側には、供給電圧Ｖsupが供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁，Ｒ₂で分圧された電圧がＢｕｆｆｅｒ２１を介して印加され、さらに、サーミスタＴＨと、並列接続された２つの分圧抵抗Ｒc₁，Ｒc₂とが接続された状態となる。そして、出力電圧Ｖoutとしては、供給電圧Ｖsupが供給電圧側分圧抵抗Ｒ₁，Ｒ₂で分圧された電圧が、サーミスタＴＨと、並列接続された分圧抵抗Ｒc₁，Ｒc₂とで分圧された電圧が検出される。

また、高温側にあると判断した場合は、図９に示すように、切替スイッチＳＷ₁において可動接点１９を固定接点１７に接続すると同時に、切替スイッチＳＷ₂において可動接点２７を固定接点２６から切り離す。これにより、サーミスタＴＨの入力端子２５側には供給電圧ＶsupがそのままＢｕｆｆｅｒ２１を介して印加され、さらに、サーミスタＴＨと分圧抵抗Ｒc₁とが直列接続された状態となる。そして、出力電圧Ｖoutとしては、供給電圧ＶsupがサーミスタＴＨと分圧抵抗Ｒc₁とで分圧された電圧が検出される。

本実施例の場合も、実施例１と同様、サーミスタＴＨの温度が高温側または低温側にあるかを判断し、その結果から切替スイッチＳＷ₁，ＳＷ₂を同期させて切り替えるようにしているので、高温から低温までの広範囲にわたり高精度な温度測定を行うことが可能となる。

また、広範囲な温度領域について正確な温度測定が可能となるので、サーミスタＴＨが設置された機器内の半導体や受動部品の温度特性、機構部品の線膨張等について高精度な補正を実現することができる。

なお、上記各実施例において、切替スイッチＳＷ₁，ＳＷ₂の代わりに、リレーやトランジタの一種であるＦＥＴ等を用いることもできる。

また、上記各実施例では、高温部と低温部の２段階制御であったが、検出したい温度に合わせて、３段階以上の切り替え処理を施しても良い。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

１０ 温度検出装置
１７ 固定接点
１８ 固定接点
１９ 可動接点
２０ 制御回路（温度検知部及び切替制御部）
２１ Ｂｕｆｆｅｒ（オペアンプ）
２６ 固定接点
２７ 可動接点
Ｃ 曲線
Ｄ 曲線
ＧＮＤ グランド電圧
Ｐ 接続点
Ｐ１〜Ｐ８ 接続点
Ｒ₁，Ｒ₂ 供給電圧側分圧抵抗（供給電圧調整部）
Ｒc 分圧抵抗
Ｒc₁，Ｒc₂ 分圧抵抗
ＳＷ₁ 切替スイッチ（供給電圧調整部）
ＳＷ₂ 切替スイッチ（分圧抵抗調整部）
ＴＨ サーミスタ
Ｖout 出力電圧
Ｖref 基準電圧
Ｖsup 供給電圧

特開２００９−１２１８２５号公報

Claims (9)

1. サーミスタと分圧抵抗とが直列に接続され、前記サーミスタと前記分圧抵抗との接続点における出力電圧から温度を検出する温度検出装置であって、
   前記サーミスタの温度を検知する温度検知部と、
   前記サーミスタへの供給電圧を調整する供給電圧調整部と、
   前記分圧抵抗の抵抗値を調整する分圧抵抗調整部と、
   前記温度検知部での検知結果から、前記サーミスタの温度が高温側にあるか低温側にあるかを判断し、その判断結果から前記供給電圧調整部及び前記分圧抵抗調整部を同期させて切り替える切替制御部とを備えたことを特徴とする温度検出装置。
2. 前記供給電圧調整部は、供給電圧側分圧抵抗を有し、供給電圧源からの電圧を前記供給電圧側分圧抵抗により分圧して出力することを特徴とする請求項１に記載の温度検出装置。
3. 前記サーミスタが高温側において低抵抗値領域となる特性を有する場合、
   前記切替制御部は、前記サーミスタが高温側にあると判断したときは、前記供給電圧源からの電圧が前記供給電圧側分圧抵抗で降圧されて出力されるように前記供給電圧調整部を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の温度検出装置。
4. 前記サーミスタが低温側において低抵抗値領域となる特性を有する場合、
   前記切替制御部は、前記サーミスタが低温側にあると判断したときは、前記供給電圧源からの電圧が前記供給電圧側分圧抵抗で降圧されずに出力されるように前記供給電圧調整部を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の温度検出装置。
5. 前記分圧抵抗調整部は、１つの分圧抵抗が前記サーミスタに直列接続される場合と、並列接続された２つの分圧抵抗が前記サーミスタに接続される場合とを有することを特徴とする請求項１に記載の温度検出装置。
6. 前記サーミスタが高温側において低抵抗値領域となる特性を有する場合、
   前記切替制御部は、前記サーミスタが高温側にあると判断したときは、前記並列接続された２つの分圧抵抗が前記サーミスタに接続されるよう前記分圧抵抗調整部を切り替えることを特徴とする請求項５に記載の温度検出装置。
7. 前記サーミスタが低温側において低抵抗値領域となる特性を有する場合、
   前記切替制御部は、前記サーミスタが低温側にあると判断したときは、前記１つの分圧抵抗が前記サーミスタに接続されるよう前記分圧抵抗調整部を切り替えることを特徴とする請求項５に記載の温度検出装置。
8. 前記切替制御部は、前記サーミスタの温度が高温側にあるとの判断を、前記サーミスタへの供給電圧値をＡＤ変換する際の基準電圧に基づいて行うことを特徴とする請求項３又は６に記載の温度検出装置。
9. 前記切替制御部は、前記サーミスタの温度が低温側にあるとの判断を、前記サーミスタへの供給電圧値をＡＤ変換する際の基準電圧に基づいて行うことを特徴とする請求項４又は７に記載の温度検出装置。