JP2520092B2

JP2520092B2 - 計測装置

Info

Publication number: JP2520092B2
Application number: JP6209526A
Authority: JP
Inventors: 正喜小澤; 俊幸保坂; 正幸吉澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JPH07286859A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度，圧力等を測定す
る計測装置の測定精度の向上に関するものであり、特
に、電子温度計等のデジタル処理により測定する際の絶
対値精度調整を可能とするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、サーミスタ等の感温抵抗を用いた
電子温度計においては、測定温度範囲では温度変化に影
響されず略一定の抵抗値を示す基準抵抗を有しており、
基準抵抗の抵抗値と感温抵抗の抵抗値との比（抵抗比）
を求めて温度に換算（デコード）するようになってい
る。即ち、従来の電子温度計は、サーミスタと基準抵抗
及び初期調整用可変抵抗器を有し、サーミスタと基準抵
抗を切り換えてそれぞれの抵抗値に基づく周波数を持つ
パルス信号を発生する抵抗値−周波数変換回路と、源振
クロックを分周して所定パルス幅のウィンドウパルスを
生成する分周回路と、所定パルス幅に相当する計数時間
に亘り基準抵抗に基づく基準パルス信号を計数すると共
に、リセット後に同じく上記計数時間に亘り感温抵抗に
基づく検出パルス信号を計数するカウンタとを有してお
り、基準パルス信号の計数値と検出パルス信号の計数値
との比（抵抗比）を算出し、参照メモリでその抵抗比を
温度に換算して温度表示するものである。

【０００３】このような構成の電子温度計は次のように
動作する。まず、第１フェーズにおいては、抵抗値−周
波数変換回路が基準抵抗及び初期調整用可変抵抗器を選
択して両者の直列合成抵抗値を持つ基準パルス信号を発
生する。この基準パルス信号は分周回路により決定され
る一定の計数時間に亘りカウンタで計数され、その基準
パルス信号の計数値（第１の計数値）は記憶手段によっ
て一時記憶される。そしてカウンタがリセットされる。
次に、第２フェーズにおいては、抵抗値−周波数変換回
路がサーミスタ（感温抵抗）を選択してその抵抗値に応
じた周波数を持つ温度検出パルス信号を発生する。この
温度検出パルス信号も分周回路により決定された一定の
計数時間に亘りカウンタで計数されて温度検出パルス信
号の計数値（第２の計数値）が得られる。そして一時記
憶された第１の計数値と第２の計数値との比が算出さ
れ、温度換算により温度が表示されるようになってい
る。

【０００４】このように基準抵抗の抵抗値とサーミスタ
の抵抗値との比から温度表示を得るためには、温度計毎
の換算テーブル等は一定の換算データを持っているた
め、ある一定の温度（例えば室温）においては抵抗比は
どの温度計でも一定値でなければならないが、実際に
は、基準抵抗やサーミスタには抵抗値の個体差（抵抗値
の製造バラツキ）が存在することから、抵抗比は一定に
はならない。そこで現実の抵抗比を一定値にするため
に、製造段階の検査工程において初期調整用可変抵抗器
を動かし基準抵抗との合成直列抵抗値を増減調整して抵
抗比が一定値になるように合わせ込んでいる（絶対値精
度調整）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
初期調整用可変抵抗器を備えた電子温度計においては次
のような問題点があった。

【０００６】検査工程において一定の温度下に電子
温度計を置き、その温度表示値が一定温度になるように
可変抵抗値に対し手動で調整を加えることは、煩雑な手
間を要し、殊に厳しい精度が要求される温度計にあって
は、微調整作業も熟練を必要とする。従って、低い生産
性に留まり、低コスト化の障害となっていた。

【０００７】また、上記の電子温度計では可変抵抗
値は固定抵抗値に比して耐環境性に劣り、経時変化（抵
抗値変化）を招き易く、使用時における温度表示の信頼
性が乏しい。

【０００８】更に、可変抵抗器は可動部を有してい
るため、回路系全体の半導体集積化に不向きであり、抵
抗値−周波数変換回路，分周回路，カウンタと共にワン
チップ化ができず、可変抵抗器は外付けのディスクリー
ト部品として基板実装してければならない。このため、
体温計等に適用する場合には、小型化の障害になると共
に、部品点数の増大により製造コストの上昇に繋がる。

【０００９】このような状況の下で上述の問題点を解消
する技術として、本件出願人は先に特願昭59-17499号
（特開昭60-161538 号公報）を以て電子温度計を開示し
た。この出願に開示の電子温度計は、基準抵抗の抵抗値
に基づく周波数を持つ基準パルス信号と感温抵抗の抵抗
値に基づく周波数を持つ温度検出パルス信号を切り換え
可能に発生する抵抗値−周波数変換回路と、予め規定し
た計数時間に亘り基準パルス信号を計数すると共に、リ
セット後上記所定の計数時間に亘り温度検出パルス信号
を計数する計数回路とを有し、基準パルス信号の計数値
と温度検出パルス信号の計数値との比に基づいて温度を
表示する電子温度計において、計数回路をセット付き計
数回路とし、基準パルス信号又は温度検出パルス信号の
いずれか一方の計測に先立ってセット付き計数回路に対
して抵抗値バラツキ補正用データを初期値として設定す
る初期値設定回路を設けたものである。

【００１０】この電子温度計もまた従来と同様に、特定
の温度において基準抵抗の計数値と感温抵抗の計数値と
の比が製品間でバラツキ無く一定値となるようにする必
要があるが、従来のように、元々基準抵抗と感温抵抗と
の抵抗比自体を可変抵抗の調整で一定値にしておくので
はなく、計数比が一定値になるように固有の抵抗値バラ
ツキ補正用データを温度測定の際にセット付き計数回路
へ送り込んでプリセットしておくようにしている。従来
の抵抗値のバラツキを無くす補正の仕方が検査工程にお
ける抵抗値自体の増減（ハード的恒久補正）であるのに
対し、上記出願に係る電子温度計では検査工程における
測定温度と表示温度を合致させるような固有の抵抗値バ
ラツキ補正データ値の選定と温度測定時でのその補正デ
ータによるセット付き計数回路の初期値設定（ソフト的
随時補正）である。このようなソフト的随時補正を達成
するには、従来の計数回路をセット付き計数回路に変え
ることと、温度計測の際、基準パルス信号又は温度検出
パルス信号のいずれか一方に先立ってセット付き計数回
路へ固有の抵抗値バラツキ補正用データを初期設定する
初期値設定回路を必要としている。これによれば、初期
調整用可変抵抗器を用いずに済み、抵抗値のバラツキの
ある基準抵抗と感温抵抗を使用しても、それらの抵抗比
を見かけ上一定値にすることができ、低コストで調整工
程が少なく経時変化の無い電子温度計を実現できる。

【００１１】図６は、上記出願に係る電子温度計のセッ
ト付き計数回路と初期値設定回路とを示す回路図であ
る。セット付き計数回路１０はセット付き１／２分周回
路１０ａ〜１０ｄとリセット付き１／２分周回路１０ｅ
とをカスケード接続して成り、入力ラインＩＮから入力
される基準パルス信号又は温度検出パルス信号を計数す
るものである。各分周回路１０ａ〜１０ｅのリセット端
子Ｒにはリセット入力ラインＲＬが接続されており、各
温度測定時毎に合わせたタイミングでリセット制御信号
ＲＣが入力されて分周回路１０ａ〜１０ｅをリセットす
る。セット付き１／２分周回路１０ａ，１０ｂ，１０
ｃ，１０ｄのセット入力Ｓ（バー）にはＮＡＮＤゲート
２４，２５，２６，２７の出力が接続されている。ＮＡ
ＮＤゲート２４，２５，２６，２７は初期値設定回路の
設定タイミング回路２８を構成しており、それらの一方
の入力にはセット制御ラインＳＬを介して初期設定制御
信号ＳＣが、他方の入力にはプルアップ回路２９のイン
バータＩＮＶ１〜ＩＮＶ４の出力が供給されるようにな
っている。温度検出パルス信号の計数時にはセット制御
信号ＳＣが低レベルに固定され、各ＮＡＮＤゲート２４
〜２７の出力は高レベルに維持されるようになっている
ので、セット付き１／２分周回路１０ａ〜１０ｄのセッ
ト機能は働かずに通常の計数動作が行なわれる。プルア
ップ回路２９は補正データを記憶する配線オープン・シ
ョート型記憶手段のデータ端子Ｄ０〜Ｄ３を電源電位Ｖ
_DDにプルアップするＰチャンネル型ＭＯＳトランジスタ
Ｆ１〜Ｆ４を有している。

【００１２】電子温度計の計測時の電源投入により、Ｍ
ＯＳトランジスタＦ１〜Ｆ４のゲートに接地電圧Ｖ_ssが
印加し所定期間維持されるようになっているので、デー
タ端子Ｄ０〜Ｄ３には電源電圧Ｖ_DDが印加される。デー
タ端子Ｄ０〜Ｄ３の中には、配線ショートにより接地さ
れたものもあるため、その端子は接地電圧Ｖ_ssである。
このため、プルアップ回路２９の作動によりデータ端子
Ｄ０〜Ｄ３には配線オープン・ショート型記憶手段に記
憶された補正データに対応する論理データ信号が読み出
されることになる。そして、基準パルス信号の計数の
際、その計数開始に先立って初期設定制御信号ＳＣが一
時的に高レベルになり、データ端子Ｄ０〜Ｄ３に生成さ
れた補正データ信号をＮＡＮＤゲート２４〜２７が通過
させて各セット付き１／２分周回路のセット入力Ｓ（バ
ー）へ供給し、それぞれのＱ出力が補正データに応じて
プリセットされる。セットされた後、入力ラインＩＮに
入力する基準パルス信号が計数されるので、初期値設定
された補正値に加算されることになる。

【００１３】ところで、上記電子温度計のプルアップ回
路２９においては、補正データがすべてのビットで高レ
ベル（オープン状態）であるときは問題はないが、いず
れかのビットで低レベル（ショート状態）のとき、電源
導入時から温度測定期間に亘り、プルアップ用トランジ
スタＦ１〜Ｆ４のいずれかにソース・ドレイン間電流が
流れ続けている。電源投入後、複数回の温度測定を行な
う場合、その間はプルアップ用トランジスタＦ１〜Ｆ４
を作動し続けないと、データ信号が消滅してしまうた
め、再度のプリセットのやり直しができないからであ
る。従って、大幅な消費電力を要し、電池の短寿命化を
もたらす。

【００１４】４ビットの補正データのうち低レベルのビ
ット数の多い電子温度計の方が低レベルのビット数が少
ない電子温度計に比して消費電力が多くなり、補正デー
タの如何により電力消費にバラツキが生じ、製品間の品
質均一化の障害になっている。

【００１５】そこで上記問題点に鑑み、本発明の課題
は、初期調整用可変抵抗器を用いずに、抵抗値のバラツ
キのある基準抵抗と検出抵抗を使用しても、それらの抵
抗比を見かけ上一定値にすることができ、低コストで調
整工程が少なく経時変化の無い温度等の計測装置を提供
することを前提としつつ、消費電力が少なく且つ補正デ
ータの如何により消費電力にバラツキを生じることのな
い電子温度計等の計測装置を実現することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の第１の手段においては、基準抵抗の抵抗
値に基づく周波数を持つ基準パルス信号と温度，圧力等
に感応して抵抗値変化する検出抵抗の抵抗値に基づく周
波数を持つ検出パルス信号とを切り換え可能に発生する
抵抗値−周波数変換手段と、上記基準パルス信号及び上
記検出パルス信号の一方を第１のパルス信号とすると共
に他方を第２のパルス信号として、第１のパルス信号を
計数した後、第１のパルス信号の計数時間と等しい時間
に亘り第２のパルス信号を計数するプリセット型計数手
段と、第１のパルス信号の計数に先立って上記プリセッ
ト型計数手段に対して抵抗値バラツキ補正用データを初
期値として設定する補正データ設定手段とを有し、第１
のパルス信号の計数値と第２のパルス信号の計数値との
比に基づいて計測結果を表示する計測装置において、上
記補正データ設定手段は、上記抵抗値バラツキ補正用デ
ータを記憶する配線オープン・ショート型記憶手段と、
上記不揮発性メモリのデータ端子に読み出し電圧を印加
して当該データ端子に上記抵抗値バラツキ補正用データ
に応じたデータ信号を生成するプルアップ又はプルダウ
ン手段と、上記データ信号をラッチするラッチ手段と、
上記ラッチ手段からの上記データ信号の上記プリセット
型計数手段へ初期設定入力するタイミングを制御する設
定タイミング手段とを有して成ることを特徴とする。

【００１７】本発明の第２の手段においては、基準抵抗
の抵抗値に基づく周波数を持つ基準パルス信号と温度，
圧力等に感応して抵抗値変化する検出抵抗の抵抗値に基
づく周波数を持つ検出パルス信号とを切り換え可能に発
生する抵抗値−周波数変換手段と、上記基準パルス信号
及び上記検出パルス信号の一方を第１のパルス信号とす
ると共に他方を第２のパルス信号として、第１のパルス
信号を計数した後、第１のパルス信号の計数時間と等し
い時間に亘り第２のパルス信号を計数する計数手段と、
上記計数手段の計数動作を打切り値で打ち切り制御する
計数動作打ち切り手段と、抵抗バラツキ補正用データに
応じて前記打ち切り値を設定する打切り値設定手段とを
有し、第１のパルス信号の計数値と第２のパルス信号の
計数値との比に基づいて計測結果を表示する計測装置に
おいて、上記打切り値設定手段は、上記抵抗値バラツキ
補正用データを記憶する配線オープン・ショート型記憶
手段と、上記不揮発性メモリのデータ端子に読み出し電
圧を印加して当該データ端子に上記抵抗値バラツキ補正
用データに応じたデータ信号を生成するプルアップ又は
プルダウン手段と、上記データ信号をラッチするラッチ
手段と、上記ラッチ手段からの上記データ信号をそれに
応じた上記打ち切り値に変換するデータ変換手段とを有
して成ることを特徴とする。

【００１８】

【作用】まず第１の手段においては、第１フェーズでは
第１のパルス信号が計数手段によって計測される。第２
フェーズでは第２のパルス信号が計数手段によって計数
されることになるが、プリセット型計数手段と補正デー
タ設定手段の存在により、初期設定された補正データの
値によって、第２のパルス信号の計数時間の長短調整が
可能であることから、第１のパルス信号の計数値と第２
のパルス信号の計数値との比を増減調整できる。初期調
整用可変抵抗器を用いずに、抵抗値のバラツキのある基
準抵抗や検出抵抗を使用しても、それらの抵抗比を見か
け上一定値にすることができ、低コストで調整工程が少
なく経時変化の無い計測装置を提供できる。

【００１９】補正データをプリセット型計数手段に初期
設定する場合は、電源投入によりある定期間だけ、プル
アップ又はプルダウン手段が作動し、補正データの読み
出しが行なわれ、この期間内にラッチ制御信号によりラ
ッチ手段に読み出された補正データ信号のラッチが行な
われる。このため、ラッチ後はプルアップ又はプルダウ
ン手段を不作動状態に戻し、配線オープン・ショート型
記憶手段に対し電流を流さないようにすることで電力節
減を図ることができる。補正データがラッチ手段にラッ
チされた後、適宜の時点で何度でも、初期設定制御信号
により設定タイミング手段を作動させてプリセット型計
数手段にデータを初期設定できる。

【００２０】また第２の手段においても、第１フェーズ
では第１のパルス信号が計数手段によって計測される。
第２フェーズでは第２のパルス信号が計数手段によって
計数されることになるが、計数動作打ち切り手段と打切
り値設定手段の存在によって、補正データを変換した打
ち切り値の如何によって、第２のパルス信号の計数時間
の長短調整が可能であることから、第１のパルス信号の
計数値と第２のパルス信号の計数値との比を増減調整で
きる。従って、第１の手段と同様に、初期調整用可変抵
抗器を用いずに済み、低コストで調整工程が少なく経時
変化の無い計測装置を提供できる。

【００２１】補正データから打ち切り値を計数動作打ち
切り手段に設定する場合は、電源投入によりある定期間
だけ、プルアップ又はプルダウン手段が作動し、補正デ
ータの読み出しが行なわれ、この期間内にラッチ制御信
号によりラッチ手段に読み出された補正データ信号のラ
ッチが行なわれる。補正データがラッチ手段にラッチさ
れた後、適宜の時点で何度でも、データ変換手段により
計数動作打ち切り手段に打ち切り値を設定できる。第１
の手段と同様、ラッチ手段にデータ信号がラッチされた
後は、プルアップ又はプルダウン手段を不作動状態に戻
し、配線オープン・ショート型記憶手段に対し電流を流
さないようにすることで電力節減を図ることができる。

【００２２】

【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

【００２３】図１は本発明の実施例に係る電子温度計の
回路構成を示すブロック図であり、図２は図１のブロッ
ク図内の抵抗値−周波数変換回路１の回路図、図３は図
１に示したブロック図内の初期論理調整回路９と分周回
路１０の一部を表す回路図、図４は電子温度計の各部信
号を示すタイムチャートで、図１〜図３に記入されたポ
イントＡ〜Ｊにおける信号の変化を示している。

【００２４】本実施例の電子温度計は、基準抵抗２と容
量４により構成される回路の充放電から抵抗値−周波数
変換回路１において発生する基準パルス信号を、分周回
路１０によりカウントし、その測定時間Ｔ０をメインカ
ウンタ１８で計測する。また感温素子（感温抵抗）３と
容量４により構成される回路の充放電から抵抗値−周波
数変換回路１において発生する検出パルス信号を、既に
決定された計数時間Ｔ０の間、分周回路１０によりカウ
ントする。電子温度計は、分周回路１０のカウント値
（観測計数値）に基づき温度を表示する変換表示部７２
とを備えている。

【００２５】さらに、本例の温度計においては、分周回
路１０に初期値を設定可能な初期論理調整回路（補正デ
ータ設定回路）９を備えている。

【００２６】本例の温度計の測定原理は、一定期間の基
準抵抗２と容量４による充放電回数と、感温素子（感温
抵抗）３と容量４による充放電回数とから、基準抵抗２
の計数値と感温素子３の計数値との比を求めて、その比
から温度を判定するものである。そのため、本例におい
ては予め所定の計数時間を設定しておくのではなく、基
準抵抗２と容量４による目標充放電回数からメインカウ
ンタ１８により計数時間をメインコントローラ１７に設
定した後、その計数時間に亘り今度は感温素子３と容量
４による充放電回数を分周回路１０でカウントして、そ
のデジタルカウント値をラッチ１１でラッチし、ＲＯＭ
１２に用意された変換テーブルで温度デジタル値に変換
して、表示部１５によりデジタル温度を表示している。

【００２７】さらに詳しく説明すると、発振器であるＯ
ＳＣ１９からのクロック信号をメインカウンタ１８で分
周し、時間計測を可能としている。そして、メインカウ
ンタ１８により計時された結果に基づき、メインコント
ローラ１７から図４に示す各種のコントロール信号が出
力される。この信号のうちφ１、φ２、φ３は、図２に
示す抵抗値−周波数変換回路１を構成するＭＯＳトラン
ジスタＴｒ１、Ｔｒ２、及びＴｒ３のゲート信号であ
り、上述した充放電動作を行わせるものである。

【００２８】なお、Ｔｒ１、Ｔｒ２は、Ｐチャンネル型
トランジスタ（以下Ｐチャンと略する）で、Ｔｒ３は、
Ｎチャンネル型トランジスタ（以下Ｎチャンと略する）
とする。

【００２９】以下で、図２に示す抵抗値−周波数変換回
路１の動作を説明する。基準抵抗２と容量４による充放
電期間をフェイズＩと称し、感温素子３と容量４による
充放電期間をフェイズIIと称する。

【００３０】(1) フェイズＩによる充放電モード抵抗値−周波数変換回路１は図２に示すように、基準抵
抗２と感温素子３とが並列に接続され、これらに共通に
容量４が直列に接続されている。また、基準抵抗２には
トランジスタＴｒ１が、感温素子３にはトランジスタＴ
ｒ２がそれぞれ直列に接続されている。さらに、容量４
は、トランジスタＴｒ３によるバイパス回路が接続され
ている。従って、トランジスタＴｒ１により、基準抵抗
２に係る回路のオン・オフが行なわれ、トランジスタＴ
ｒ２により、感温素子３に係る回路のオン・オフが行わ
れる。さらに、トランジスタＴｒ３により容量４の充放
電の制御が行なわれる。

【００３１】フェイズＩにおいては、信号φ２、φ３と
Ｂ点が高レベル、信号φ１が低レベルの場合で、Ｔｒ
１、Ｔｒ２がＰチャン、Ｔｒ３がＮチャンであるため、
ＰチャンＴｒ１のみがオンして、基準抵抗２の回路がオ
ンとなる。そして、トランジスタＴｒ３のゲートには、
信号φ３とＢ点の信号がＮＡＮＤゲート６を介して入力
されているため、トランジスタＴｒ３はオフとなる。従
って、容量４が基準抵抗２を介して充電される。容量４
の容量値をＣ、基準抵抗２の値をＲ１とすると、容量４
は、時定数Ｃ×Ｒ１により充電される。

【００３２】容量４に充電されたＡ点の電圧はインバー
タ５を介してＢ点に供給される。インバータ５は、Ａ点
のレベルがロジックレベル１／２Ｖ_DDを越えると反転し
Ｂ点は低レベルとなる。従って、トランジスタＴｒ３の
ゲートに印加されるＮＡＮＤ６の出力は高レベルとな
り、Ａ点はＮチャンＴｒ３を介してＶ_SSにショートされ
るため容量４は放電される。その結果、Ａ点の電圧は低
下し、インバータ５の出力は再度高レベルに反転する。
そして、トランジスタＴｒ３はオフとなり、容量４の充
電が始まる。この波形を図４のＡ点の信号として、時刻
ｔ１に始まるフェイズＩに示されている。インバータ５
による波形Ｂは、同じく図４のＢ点の信号として示され
ており、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのフェイズＩの期間
をＴ１とすると、この期間Ｔ１の間での波形Ｂのパルス
数Ｎ１と、容量４の値Ｃおよび基準抵抗２の抵抗値Ｒ１
との関係は次式となる。

【００３３】Ｔ１＝（Ｃ×Ｒ１×ｌｎ２）×Ｎ１・・・（１）（II）フェイズIIによる充放電モード信号φ２が低レベル、信号φ１、φ３、およびＢ点が高
レベルの場合、ＰチャンＴｒ２のみがオンする。従っ
て、感温素子３と容量４との回路が接続され、感温素子
３の抵抗値をＲｓとすると、容量４は時定数Ｃ×Ｒｓで
充電される。上述したフェイズＩと同じく、Ａ点の電圧
がインバータ５のロジックレベル１／２Ｖ_DDに達する
と、ＮチャンＴｒ３がオンする。そのため、Ａ点は、Ｖ
_SSにショートされ、図４に示したＡ点でのフェイズIIに
おける波形が得られる。従って、インバータ５を介した
Ｂ点には、図４に示したように、感温素子３の抵抗値Ｒ
ｓが変動すると、周期が変動するパルスが発生する。フ
ェイズIIの期間をＴ２とし、この期間Ｔ２の間に発生す
るＢ点のパルス数をＮ２とすると、容量４の値Ｃおよび
抵抗値Ｒｓとの間には次式の関係がある。

【００３４】Ｔ２＝（Ｃ×Ｒｓ×ｌｎ２）×Ｎ２・・・（２）フェイズＩの期間Ｔ１は、メインカウンタ１８の設定さ
れた分周段からの信号φ４の立ち上がりにより時刻ｔ１
から始まる。続いてメインコントローラ１７の出力信号
φ２およびφ３が立ち上がり、基準抵抗２と容量４の充
放電が始まる。

【００３５】Ｂ点の波形（信号Ｂ）は、抵抗値−周波数
変換回路１からＮＯＲゲート７を介して分周回路１０に
入力されている。従って、同じくＮＯＲゲート７に入力
されるＣ信号の立ち下がると、信号Ｂのパルスが分周回
路１０へクロック信号として入力される。基準抵抗２と
容量４の充放電が進み、時刻ｔ２に、分周回路１０での
計測が前述のフェイズＩとして設定されている目標パル
ス数Ｎ１となると、多入力ＮＡＮＤゲート（以下多入力
ゲートと略する）１６の出力設定となり信号Ｇが出力さ
れる。信号Ｇが出力されると信号φ２およびφ３が立ち
下がり、信号Ｃが立ち上がりフェイズＩは終了する。こ
の時、メインコントローラ１７では、時刻ｔ１から時刻
ｔ２のフェイズＩの計数時間Ｔ１の時間がメインカウン
タ１８の分周出力を使用し記憶される。なお、フェイズ
ＩのＴ１間は信号Ｈは高レベルとなっている。

【００３６】フェイズIIの期間Ｔ２は、メインカウンタ
１８の設定された分周段の出力φ４の立ち下がりにより
時刻ｔ３から始まる。続いて、メインコントローラ１７
の出力信号φ１とφ３が立ち上がり、感温素子３と容量
４の充放電が始まり、抵抗値−周波数変換回路１からパ
ルス状の信号Ｂが出力される。そして、信号Ｃの立ち下
がりにより、ＮＯＲゲート７を介して信号Ｂのパルスが
分周回路へクロックとして加わっていく。同時に、時刻
ｔ３から感温素子３による充放電が開始されるとメイン
カウンタ１８のカウントアップも進んでいく。この時、
メインコントローラ１７ではフェイズＩで記憶された計
数時間Ｔ１の分周出力データと、メインカウンタ１８の
カウントデータの比較が行われている。時刻ｔ４に、両
者が等しくなるとメインコントローラ１７により、信号
φ１、φ３が立ち下がり、信号Ｃが立ち上がりフェイズ
IIの期間Ｔ２は終了する。この間に、信号Ｂを分周回路
１０でカウントした観測カウント値Ｎ２をラッチするた
め、時刻ｔ４に、メインコントローラ１７からラッチ信
号Ｕが出力され、ラッチ１１ではカウント値Ｎ２の値が
ラッチされる。そして、カウント値Ｎ２がＲＯＭ１２に
記憶された変換テーブルで温度デジタル値に変換され、
デコーダー１３、トライバー１４を経て表示部１５に表
示される。

【００３７】このように、本例の温度計においては、結
果的に、メインコントローラ１７により基準抵抗２によ
るパルス数を計測するフェイズＩの期間Ｔ１、感温素子
３によるパルス数を計測するフェイズIIの期間Ｔ２とが
同じ時間間隔となるよう動作している。ゆえに（１）式
と（２）式は等しく、次のように表される。

【００３８】（Ｃ×Ｒ１×ｌｎ２）×Ｎ１＝（Ｃ×Ｒｓ×ｌｎ２）×Ｎ２・・・（３）よって、Ｎ１、Ｎ２、Ｒｓ、Ｒ１には以下のような関係
があることが判る。

【００３９】Ｎ２＝Ｒ１／Ｒｓ×Ｎ１・・・（４）また、感温素子３として、サーミスタを用いると、その
温度Ｗ℃時の抵抗Ｒｓは、次式になる。

【００４０】Ｒｓ＝Ｒ０×exp(Ｂ（１／Ｗ−１／Ｗ０））・・・（５）ここで、Ｂはサーミスタ定数、Ｗ０は基準温度、Ｒ０は
温度Ｗ０におけるサーミスタの抵抗値である。これを
（４）式に代入すると、次式となる。

【００４１】Ｎ２＝Ｒ１×Ｎ１／（Ｒ０×exp(Ｂ（１／Ｗ−１／Ｗ０）））・・・（６）温度Ｗ℃と、カウント数Ｎ２との関係は（６）式のよう
になり、フェイズIIで計測されたＮ２は、ラッチ１６よ
りＲＯＭ１２に転送され、（６）式に基づく変換テーブ
ルにより、°Ｃあるいは°Ｆの温度デジタル値に変換さ
れ、さらに、デコーダ１３、ドライバー１４を通って表
示部１５でデジタル温度表示される。このように温度表
示は、計数値Ｎ２を計測値とするが、結果的にＮ１とＮ
２の比に基づいて決定される。

【００４２】なお、本例の温度計と異なり、抵抗値−周
波数変換回路１の最初の充放電フェイズＩで感温素子と
容量の充放電を行ない、フェイズIIで基準抵抗と容量の
充放電を行い、基準抵抗と容量の充放電をＮ２として上
記と同様の処理によって、温度デジタル値への変換を行
ってもＮ１、Ｎ２、Ｒｓ、Ｒ１には同様の関係があるた
め、上記と同様に温度測定を行なうことが可能である。

【００４３】次に、本例の温度計において採用している
絶対値調整について説明する。調整としては、温度測定
原理による調整点の温度において、感温素子３の抵抗値
の変化により周波数が変動したパルス信号のカウント値
Ｎ２を、ＲＯＭ１２に記憶された変換テーブルの設定数
に合わせれば良い。従って、基準抵抗２および感温素子
３の抵抗値が、各々有する個体差によりばらついて変換
テーブルの設定値抵抗比に対してズレてしまうことによ
り、カウント値Ｎ２がズレてしまうことを補正できれば
良い訳である。このような個体差による設定値抵抗比に
対するズレをＫをすると（４）式は、次式となる。

【００４４】Ｎ２＝Ｒ１／Ｒｓ×Ｎ１×Ｋ・・・（７）従って、Ｋをなんらかの方法で補正できれば、変換テー
ブルの設定値抵抗比に合致するカウント値Ｎ２をラッチ
１１に供給することができ、絶対値の調整を行なうこと
が可能となる。

【００４５】そこで、基準抵抗２により、フェイズIIの
計数時間を決定するカウント値Ｎ１を可変させてＮ１１
とし、このカウント値Ｎ１１をＮ１１＝Ｎ１／Ｋとする
と（７）式は次式となる。

【００４６】Ｎ２＝Ｒ１／Ｒｓ×Ｎ１１／Ｋ×ＫＮ２＝Ｒ１／Ｒｓ×Ｎ１１・・・（８）このように設定抵抗値比に対するズレＫは、Ｎ１をＮ１
１と可変設定できれば補正でき、絶対値調整を行なえる
ことが判る。従って、本例においては、初期論理調整回
路により、カウント値Ｎ１を個体差を考慮したカウント
値Ｎ１１となるように可変設定する。

【００４７】カウント値Ｎ１を調整する方法には、カウ
ントを行なう分周回路１０に、カウントを開始する前
に、調整に必要なカウント値をプリセットしておき、底
上げする方法と、分周回路１０においてカウントアップ
（計数打ち切り）するターゲットとなるカウント値Ｎ１
をＮ１１に打ち切り変更する方法とがある。

【００４８】図１に示す本例の電子温度計では、初期論
理調整回路（補正データ設定回路）９を用いて、分周回
路１０に補正データを初期値としてプリセットすること
により、カウント値をＮ１からＮ１１としている。すな
わち、分周回路１０におけるカウントアップに用いられ
る多入力ＮＡＮＤゲート１６の出力設定と、初期論理調
整回路９の初期データセットの設定の差をカウント値Ｎ
１１として可変設定できるようにしている。このカウン
ト値Ｎ１１を数式で表すと、多入力ＮＡＮＤゲート１６
の出力設定をＭとして、初期論理調整回路９の初期デー
タセットの設定値をＭ０とするとＮ１１＝Ｍ−Ｍ０とな
る。そして、カウント値Ｎ１をＮ１１に可変設定するた
めに、Ｍを固定しＭ０を可変設定している。

【００４９】図３に、分周回路１０と、初期論理調整回
路（補正データ設定回路）９の構成を示してある。分周
回路１０は、セット優先型リセット付１／２分周回路
（以下セット１／２分周回路と略する）２８〜３１とリ
セット付１／２分周回路３２をカスケード接続して成
り、２⁰〜２⁴まで順次カウントされる。そして、セッ
ト１／２分周回路２８〜３１とリセット付１／２分周回
路３２により構成される各ビットの結果が、ラッチ回路
１１および多入力ＮＡＮＤゲート１６に出力される。

【００５０】この分周回路１０に初期データセットを設
定する初期論理調整回路（補正データ設定回路）９は、
分周回路１０の２⁰〜２³のセット１／２分周回路２８
〜３１に対応したハーフビットのフリップフロップ回路
（ラッチ回路）２０〜２３を備えている。それぞれのフ
リップフロップ回路２０〜２３のデータ入力端子Ｄは、
配線オープン・ショート型記憶手段１００のデータ端子
Ｄ０〜Ｄ３に接続されている。またデータ端子Ｄ０〜Ｄ
３にはプルアップ用のＭＯＳトランジスタＴｒ４〜Ｔｒ
７が接続されている。従って、配線オープン・ショート
型記憶手段１００はデータ端子Ｄ０〜Ｄ３に接続する配
線パターンを切断することによりデータの不揮発的記憶
が可能となっており、後述するようにそのデータの読み
出しにおいてはＭＯＳトランジスタＴｒ４〜Ｔｒ７をオ
ンさせてプルアップし、配線オープン（切断）のときは
そのデータ端子に電源電圧Ｖ_DDが、配線ショート（未切
断）のときはそのデータ端子に接地電圧Ｖ_SSがそれぞれ
現れるようになっている。

【００５１】ＭＯＳトランジスタＴｒ４〜Ｔｒ７のプル
アップ回路は端子３４に加わるゲート信号であるデータ
読み出し制御信号によってオンするようになっている。
ラッチ回路のフリップフロップ回路２０〜２３は、端子
３５に加わるクロックパルス（ラッチ制御信号）によっ
てデータ端子Ｄ０〜Ｄ３に読み出されたデータ信号をラ
ッチする。フリップフロップ回路２０〜２３の出力Ｍ
は、高レベルの初期設定制御信号Ｊの印加によりＮＡＮ
Ｄゲート２４〜２７が開き、対応するセット１／２分周
回路２８〜３１のセットＳ（バー）端子に供給され、フ
リップフロップ回路２０〜２３の設定値、すなわち、初
期論理調整回路９の設定値が分周回路１０に設定され
る。

【００５２】例えば、初期データセットの設定値Ｍ０を
Ｍ０＝１とする場合は、データ端子Ｄ０に繋がる配線パ
ターンは切断されており、プルアップ用のトランジスタ
Ｔｒ４がオンとなると、データ端子Ｄ０はＶ_SSライン３
３からオープン状態であるため、データ端子Ｄ０は電源
電圧Ｖ_DDである。他のデータ端子Ｄ１〜Ｄ３に繋がる配
線パターンは未切断状態であるため、データ端子Ｄ１〜
Ｄ３は接地電圧Ｖ_SSにショートしている。従って、フリ
ップフロップ回路２０には「１」がセットされ、他のフ
リップフロップ回路２１〜２３には「０」がセットされ
る。そして、初期設定制御信号Ｊのタイミングで設定タ
イミング回路のＮＡＮＤゲート２４のみ開き、セット１
／２分周回路２８の２⁰を「１」に出力セットする。こ
れにより分周回路１０は初期値Ｍ０＝１に設定されたこ
とになる。さらにＭ０＝５とする場合は、端子Ｄ０をＶ
_SSライン３３から開放するだけでなく、端子Ｄ２をＶ_SS
ライン３３から開放する。これにより、セット１／２分
周回路３０の２²出力も、プリップフロップ回路２２の
設定値がＮＡＮＤゲート２６を介して設定され、分周回
路１０には、Ｍ０＝５が設定される。なお、Ｖ_SSライン
３３から開放されない他の端子Ｄ１およびＤ３は、フリ
ップフロップ回路２１および２３のデータ入力端子Ｄが
低レベルのままであるので、対応するセット１／２分周
回路２９および３１にはデータが設定されない。なお、
プルアップ回路でなく、プルダウン回路を用いることも
できる。

【００５３】ＰチャンＴｒ４〜Ｔｒ７は常にオンのまま
だと、Ｖ_DDとＶ_SS間に常に電流が流れてしまい、回路の
消費電流が大きくなってしまう。このため、本実施例に
おいては適当な初期データの読み込みサイクルでＰチャ
ンＴｒ４〜Ｔｒ７はゲート端子３４への低レベル信号で
オンし、合わせてクロック端子３５へもラッチ制御信号
が入り、ハーフビットフリップフロップ２０〜２３への
データのラッチを行なうようになっている。測定期間
中、ＰチャンＴｒ４〜Ｔｒ７が常にオンでないので、電
力を節減できる。また、異なる製品間でデータ値が異な
っていても、データ設定に要する消費電力をほぼ同じに
できる。

【００５４】本例の温度計においては、初期論理調整回
路９に設定された初期データの読み込みのタイミング
は、図４に示されている通りフェイズＩが始まる時刻ｔ
１の前に、分周回路１０をすべてリセット信号Ｉでリセ
ットした後、初期設定制御信号Ｊで初期データのＭ０を
分周回路１０に読み込んでいる。そして、初期データＭ
０が設定された分周回路１０により、抵抗値−周波数変
換回路１から出力されるフェイズＩの基準抵抗に基づく
パルス信号Ｂをカウントし、カウント値Ｎ１に到達する
時間をメインカウンタ１８により基準値として設定す
る。次にフェイズIIにより、感温素子３に基づくパルス
信号Ｂをカウントする訳であるが、この際は、初期設定
制御信号Ｊは高レベルとならず、分周回路１０はリセッ
ト後、初期データＭ０が設定されない状態からカウント
を開始する。

【００５５】このように、本例ではデータ端子Ｄ０〜Ｄ
３をＶ_SSラインから開放するために、基板パターンカッ
トかカットしないかの論理調整データを入力することに
より、初期論理調整回路９により初期設定される初期デ
ータを可変設定できる。勿論、パターン切断の代わり
に、オン・オフスイッチを用いた配線オープン・ショー
ト型の記憶手段でも良い。その結果、フェイズＩにおい
てフェイズIIの測定期間を決定する期間Ｔ１を、基準抵
抗２と容量４による充放電回数から、補正されたカウン
ト値までカウントして設定することができる。従って、
調整ポイントにおける基準抵抗と感温素子の抵抗値の個
体差によるバラツキ、すなわち、抵抗値比ズレを補正で
き、絶対値調整が行える。

【００５６】図５は本発明の別の実施例における計数回
路，計数動作打ち切り回路及び打切り値設定回路を示す
ブロック図である。図４に基づき説明した構成では、分
周回路１０に初期データをプリセットしてからフェイズ
Ｉのカウントを開始しているが、図５に示す構成では、
分周回路１０は初期データをプリセットせず、分周回路
１０のカウント値を判定して計数動作を打ち切り制御す
るための多入力ＮＡＮＤゲート（計数動作打ち切り回
路）４８と、抵抗値バラツキ補正用データに応じて打ち
切り値を設定する打切り値設定回路１３０とを有してい
る。打切り値設定回路１３０は、前述の初期論理調整回
路（補正データ設定回路）９と同様の構成である回路１
２０と、排他的論理和ゲート（ＥＸＯＲ）４４〜４７か
らなるデータ変換回路１１０とを有している。多入力Ｎ
ＡＮＤゲート４８で判定される出力設定値を調整するこ
とで、カウント値をＮ１からＮ１１に変えている。

【００５７】図５に示す分周回路１０は、リセット付１
／２分周回路３６〜４３により２⁰〜２⁷までカウント
可能なカウンタであり、２⁰〜２³をカウントするリセ
ット付１／２分周回路３６〜３９の出力が排他的論理和
ゲート（ＥＸＯＲ）４４〜４を介して多入力ＮＡＮＤゲ
ート４８に入力されている。他のリセット付１／２分周
回路４０〜４３の出力は、そのまま多入力多入力ＮＡＮ
Ｄゲート４８に入力されている。ＥＸＯＲ４４〜４７の
それぞれ一方入力には、データ端子Ｄ０〜Ｄ３からの抵
抗値バラツキ補正用データのデータ信号が入力されてい
る。例えば、ＥＸＯＲ４４と４６の一方入力が高レベル
のとき（補正データが（０１０１）₂＝５のとき）、分
周回路１０の１／２分周回路３６の出力が「０」、１／
２分周回路３７の出力が「１」、１／２分周回路３８の
出力が「０」、１／２分周回路３９の出力が「１」、１
／２分周回路４０〜４６の出力が「１」になったとき、
即ち計数値（１１１１０１０）₂＝１２２のとき、多入
力ＮＡＮＤゲート４８から低レベルの計数打ち切り制御
の信号Ｇが出力される。補正データがゼロのときは計数
値（１１１１１１１）₂＝１２７で計数打ち切り制御の
信号Ｇが出力されるが、補正データが５のときは、１２
７から補正データを引いた計数値１２２で信号Ｇが出力
されて、分周回路１０の計数動作が停止され、その間の
計数時間Ｔ１が前述のメインコントローラ１７に記憶さ
れるようになっている。補正データを変えることで、こ
のように、フェイズＩにより設定される期間Ｔ１の調整
を行なうことが可能となる。また、本例の部分１２０も
図３に示す初期値調整回路（補正データ設定回路）９と
同様な構成になっているので、測定期間中、プルアップ
用のトランジスタが常にオンし続けておらず、電力を節
減できる。また同様に、データ値が異なっていてもデー
タ設定に要する消費電力も画一化できる。

【００５８】なお、さらに、本実施例では、図１に示す
ように、信号φ２と分周回路１０に供給される信号とが
ＮＡＮＤ８に入力され、その出力が信号Ｅとして取り出
せるようになっている。従って、この信号Ｅをタイミン
グを合わせ外部計測器で検出すると、温度測定結果に関
するカウント値であるＮ２の値を検出できる。Ｎ２値が
検出できると調整前の感温素子３の抵抗と基準抵抗との
抵抗比のズレもＮ２換算で測定できる。従って、初期論
理設定回路９に設定する初期データも、この信号Ｅによ
るＮ２値を利用して、対応する補正量を記憶した外部Ｃ
ＰＵ等を用いて設定することができる。このように、信
号Ｅを用いて初期データを設定することにより、一回で
初期論理設定回路９の論理調整を終えることができる。
また、この信号Ｅを使用すれば電子温度計の簡易の温度
測定の精度検査を行える。

【００５９】なお、本発明は電子温度計に限らず、体温
計，圧力計，はかり等にも適用可能である。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の手
段においてはプリセット型計数手段と補正データ設定手
段を設けた点に特徴を有するものである。また、本発明
の第２の手段においては計数動作打ち切り手段と打切り
値設定手段を設けた点に特徴を有するものである。

【００６１】第１の手段においては、初期設定され
た補正データの値によって、第１のパルス信号の計数値
と第２のパルス信号の計数値との比を増減調整できる。
また第２の手段においては、補正データを変換した打ち
切り値によって、第１のパルス信号の計数値と第２のパ
ルス信号の計数値との比を増減調整できる。従って、い
ずれの手段においても、初期調整用可変抵抗器を用いず
に、抵抗値のバラツキのある基準抵抗や検出抵抗を使用
しても、それらの抵抗比を見かけ上一定値にすることが
でき、低コストで調整工程が少なく経時変化の無い計測
装置を提供できる。

【００６２】第１の手段において補正データをプリ
セット型計数手段に初期設定する場合、また第２の手段
において補正データに基づく打ち切り値を計数動作打ち
切り手段に設定する場合、電源投入によりある定期間だ
け、プルアップ又はプルダウン手段が作動し、補正デー
タの読み出しが行なわれ、この期間内にラッチ制御信号
によりラッチ手段に読み出された補正データ信号のラッ
チが行なわれる。このため、ラッチ後はプルアップ又は
プルダウン手段を不作動状態に戻し、配線オープン・シ
ョート型記憶手段に対し電流を流さないようにすること
で電力節減を図ることができる。また補正データの相違
による消費電力のパラツキも無くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る電子温度計の回路構成を
示すブロック図である。

【図２】図１のブロック図内の抵抗値−周波数変換回路
を示す回路図である。

【図３】図１に示したブロック図内の初期論理調整回路
と分周回路の一部を表す回路図である。

【図４】同実施例の電子温度計の各部信号を示すタイム
チャートである。

【図５】本発明の別の実施例における計数回路，計数動
作打ち切り回路及び打切り値設定回路を示すブロック図
である。

【図６】特願昭59-17499号（特開昭60-161538 号公報）
に係る電子温度計のセット付き計数回路と初期値設定回
路とを示す回路図である

【符号の説明】

１…抵抗値−周波数変換回路２…基準抵抗３…感温抵抗４…容量５…インバータ６，８，２４〜２７…ＮＡＮＤゲート７…ＮＯＲゲート９…初期論理調整回路（補正データ設定回路）１０…分周回路１１，２０〜２３…ラッチ回路１２…ＲＯＭ１３…デコーダ１４…ドライバー１５…表示部１６…多入力ＮＡＮＤゲート１７…メインコントローラ１８…メインカウンタ１９…発振器２０〜２３…ハーフビットのフリップフロップ回路２４〜２７…ＮＡＮＤゲート２８〜３１…セット優先型リセット付き１／２分周回路３２…リセット付き１／２分周回路３３…Ｖ_SS電源ライン３４…ゲート端子３５…クロック端子３６〜４３…リセット付き１／２分周回路４４〜４７…排他的論理和ゲート４８…多入力ＮＡＮＤゲート（計数動作打ち切り回路）７２…変換表示部１００…配線オープン・ショート型記憶手段１１０…データ変換回路１２０…配線オープン・ショート型記憶手段，プルアッ
プ回路及びラッチ回路の回路部分１３０…計数打切り値設定回路Ｔｒ１〜Ｔｒ７…ＭＯＳトランジスタＤ０〜Ｄ３…データ端子。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基準抵抗の抵抗値に基づく周波数を持つ
基準パルス信号と温度，圧力等に感応して抵抗値変化す
る検出抵抗の抵抗値に基づく周波数を持つ検出パルス信
号とを切り換え可能に発生する抵抗値−周波数変換手段
と、前記基準パルス信号及び前記検出パルス信号の一方
を第１のパルス信号とすると共に他方を第２のパルス信
号として、第１のパルス信号を計数した後、第１のパル
ス信号の計数時間と等しい時間に亘り第２のパルス信号
を計数するプリセット型計数手段と、第１のパルス信号
の計数に先立って前記プリセット型計数手段に対して抵
抗値バラツキ補正用データを初期値として設定する補正
データ設定手段とを有し、第１のパルス信号の計数値と
第２のパルス信号の計数値との比に基づいて計測結果を
表示する計測装置において、前記補正データ設定手段は、前記抵抗値バラツキ補正用
データを記憶する配線オープン・ショート型記憶手段
と、前記記憶手段のデータ端子に読み出し電圧を印加し
て当該データ端子に前記抵抗値バラツキ補正用データに
応じたデータ信号を生成するプルアップ又はプルダウン
手段と、前記データ信号をラッチするラッチ手段と、前
記ラッチ手段からの前記データ信号を前記プリセット型
計数手段へ初期設定入力するタイミングを制御する設定
タイミング手段とを有して成ることを特徴とする計測装
置。
【請求項２】基準抵抗の抵抗値に基づく周波数を持つ
基準パルス信号と温度，圧力等に感応して抵抗値変化す
る検出抵抗の抵抗値に基づく周波数を持つ検出パルス信
号とを切り換え可能に発生する抵抗値−周波数変換手段
と、前記基準パルス信号及び前記検出パルス信号の一方
を第１のパルス信号とすると共に他方を第２のパルス信
号として、第１のパルス信号を計数した後、第１のパル
ス信号の計数時間と等しい時間に亘り第２のパルス信号
を計数する計数手段と、前記計数手段の計数動作を打切
り値で打ち切り制御する計数動作打ち切り手段と、抵抗
バラツキ補正用データに応じて前記打ち切り値を設定す
る打切り値設定手段とを有し、第１のパルス信号の計数
値と第２のパルス信号の計数値との比に基づいて計測結
果を表示する計測装置において、前記打切り値設定手段は、前記抵抗値バラツキ補正用デ
ータを記憶する配線オープン・ショート型記憶手段と、
前記記憶手段のデータ端子に読み出し電圧を印加して当
該データ端子に前記抵抗値バラツキ補正用データに応じ
たデータ信号を生成するプルアップ又はプルダウン手段
と、前記データ信号をラッチするラッチ手段と、前記ラ
ッチ手段からの前記データ信号をそれに応じた前記打ち
切り値に変換するデータ変換手段とを有して成ることを
特徴とする計測装置。