JP3735494B2 - Temperature detection circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温度センサを使用し、比較手段の結果により制御動作を変化させる加熱装置等に用いる温度検知回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
調理用の加熱装置、例えば炊飯器、電子レンジ、クッキングヒータ等は、負荷の温度状態や制御回路自体の温度などを入力し、適切な加熱が行えるように火力制御している。
【0003】
通常、これらの温度情報を入力するためには、負特性サーミスタを用い、温度によるサーミスタ抵抗値の変化を電圧の変化に変換し、それをAD変換器に入力するのが一般的である。
【0004】
さらに、商用電源の電圧や、加熱中の通電電流の検出なども同時に行う必要がある。これらの入力もAD変換器に入力する。複数のAD変換結果を総合的に判断し、例えば、制御用マイクロコンピュータが加熱力の増減や温度制御などを行うものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、加熱装置の発熱体数が増加したり、加熱装置自体の制御が複雑になると、入力する情報が増加し、必要となるAD変換器の回路数も増加する。
【0006】
一般には、マイクロコンピュータに内蔵されている多チャンネル入力のAD変換器を利用したり、外付けAD変換器に接続する。
【0007】
特に、調理用加熱装置で利用数が多いマイクロコンピュータ内蔵AD変換器においては、多くても8チャンネルまでのものまでが一般的で、それを越える入力が必要な場合は、図12の例の如く複数のAD変換器(6−A、6−B)を接続するか、図13の例の如くAD変換器の前段にアナログスイッチ回路8等の信号切替回路が必要となる。(Snはセンサ回路を示す)
従って、AD変換器自体の増加、あるいはAD変換器周囲回路の複数化などコスト増をまねくものである。
【0008】
また、例えば、回路及び部品の保護用温度センサを使用する場合、必要な制御点は数箇所であることが多く、温度センサの検出温度範囲全ての情報は必ずしも必要ではないことが多い。
【0009】
さらに、温度センサの取付け部位によっては、制御回路部と絶縁構成をとらなければならない場合がある。
【0010】
さらに、通常、AD変換結果から温度センサの状態を判別するための閾値は、制御用マイクロコンピュータの制御ソフトウェアで固定(マスク化)されてしまう場合が多い。
【0011】
製品安全性に関する温度センサ入力は、製品筐体の構造確定や試験と平行して行うこととなり、最終的な閾値の設定がマスク後ズレてしまう可能性もある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、温度センサの信号あるいは温度センサの出力を入力し、複数の状態を判別するための複数の比較回路と、前記複数の比較回路の出力のそれぞれに直列接続した複数の抵抗と、前記複数の抵抗の他端同士を接続し、前記複数の比較回路の出力に応じて合成抵抗値が変化する抵抗回路部と、前記抵抗回路部と基準となる抵抗を接続し、前記抵抗の他端を直流電源に接続し、前記抵抗回路部と基準となる抵抗との接続点の電圧を検出するAD変換器を有し、その変換結果によって制御を行うものとした。
【0013】
また、前記温度センサは一つであり、前記一つの温度センサの出力が前記複数の比較回路に入力されるものとした。
【0014】
また、前記温度センサは複数であり、前記複数の温度センサの出力がそれぞれの前記複数の比較回路に入力されるものとした。
【0015】
また、前記複数の比較回路の出力と前記抵抗回路部間は、フォトカプラ等の複数の絶縁回路で接続するものとした。
【0016】
また、前記抵抗回路部に使用する抵抗は、それぞれ適切な重み付けをするものとした。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明では、温度センサの複数の状態あるいは複数の温度センサの状態をひとつのAD変換器で検出することができる。
【0018】
また、温度センサの状態を検出し比較する部分と、比較結果から抵抗を合成する部分の間を絶縁回路で構成することにより、比較部の電源故障やケーブル断線などの不具合を、AD変換器を有する制御部側で検出が可能となる。
【0019】
さらに、合成抵抗回路部の抵抗値を適切な重み付けすることによって、ひとつのAD変換器で複数の温度センサの状態を検知することができる。
【0020】
【実施例】
以下、本発明を図面を用いて説明する。
【0021】
図1は本発明の一実施例を示す電気回路図であり、温度センサ1は抵抗2と直列接続し、それぞれ正負電源端に接続する。
【0022】
また、温度センサ1と抵抗2の接続点電圧をVinとする。
【0023】
比較部3は比較器と基準電圧回路で構成され、比較回路30は比較器300と抵抗301、302を直列接続し、それぞれ正負電源に接続した基準電圧回路の出力を非反転入力端子に接続する。
【0024】
また、反転入力端子にはVinを入力する。
【0025】
同様に、比較回路31は比較器310と抵抗311、312で構成する。
【0026】
この時、比較回路30と比較回路31の基準電圧回路出力は、異なる電圧(Vth30、Vth31)を設定するものとする。
【0027】
比較回路30、31の出力端子にはそれぞれ抵抗回路部4の抵抗40、41を接続し、共に抵抗5の一端に接続する。
【0028】
抵抗5の他端は正電源側に接続する。
【0029】
抵抗40、41、5の接続点の電圧をVoutとする。
【0030】
AD変換器6は、電圧リファレンスAVrefを正電源、基準電圧端子AVssを負電源に接続し、AD変換入力端子にはVoutを入力する。
【0031】
このような構成にすることにより、比較部3の状態により、抵抗回路部4と抵抗5の正負電源に対する接続状態が変化する。
【0032】
従って、温度センサ1によって変化するVinがVoutに変換されて出力される。
【0033】
図2はセンサ温度に対するVin、Voutの変化を表した例である。
【0034】
ここでは、温度センサ1として負特性サーミスタを使用する。
【0035】
センサ温度が上昇するとサーミスタの抵抗値が小さくなるので、Vinは上昇する。
【0036】
比較回路30及び31の基準電圧をそれぞれVth30、Vth31とすると、Vinがその電圧になった時点で比較回路の出力が反転する。
【0037】
VinがVth30以下の領域をA、Vth30からVth31までの領域をB、Vth31以上の領域をCとする。
【0038】
比較器300、310の出力端子構成がオーブンコレクタとすれば、領域Aでは抵抗40、41の比較部3側は未接続状態、領域Bでは抵抗40のみ負電源側に接続、領域Cでは抵抗40、41とも負電源側に接続となる。
【0039】
図3は領域A、B、C各場合の回路状態を簡略化したものである。
【0040】
比較回路30、31はそれぞれスイッチと置き換えることができる。
【0041】
図4は図1の回路例において、AD変換器6の変換結果から温度センサ1の状態判別のための閾値を設定した例である。
【0042】
領域Aでは、
Vout=V
領域Bでは、
領域Cでは、
となる。
【0043】
各領域を判別するための閾値は、2つ必要となるので、領域Aと領域Bの判別をVthAB、領域Bと領域Cの判別をVthBCとすると、
に設定すればよい。
【0044】
図5は複数の温度センサ11、12を入力とした第二の実施例を示したものである。
【0045】
ここでは2つの温度センサ11、12を入力とするが、3つ以上の温度センサを用いる場合でも同様の回路構成となる。
【0046】
図5において、温度センサ11、12はそれぞれ抵抗21、22と直列に接続し、それぞれ正負電源に接続する。
【0047】
また、それぞれの接続点電圧をVin1、Vin2とする。
【0048】
比較部3からAD変換器6までの構成は図1の構成と同様であるが、基準電圧回路出力Vth30、31は各温度センサの検出温度に合わせて設定する。
【0049】
図6はセンサ温度に対する検出温度の変化と、本構成の回路における出力電圧Voutの例である。
【0050】
図7は領域D、E、F、Gの各場合の回路状態を簡略化したものである。
【0051】
図3の場合と同様、比較回路30、31はそれぞれスイツチと置き換えることができる。
【0052】
センサ11の2つの状態(D、E)とセンサ12の2つの状態(F、G)があるため、Voutは4レベルの出力となる。
【0053】
それぞれを組み合わせたときの電圧をVoutDF、VoutDG、VoutEF、VoutEGとすると、
となる。
【0054】
各状態を判別するための閾値は3つ必要となるので、組合せ(D&F)と(D&G)の判別をVthDFDG、組合せ(D&G)と(E&F)の判別をVthDGEF、組合せ(E&F)と(E&G)の判別をVthEFEGとすると、
に設定すればよい。
【0055】
図8は、図5の実施例に対し、比較部3の出力を絶縁回路で構成した第3の実施例である。
【0056】
図5に対し、比較器300及び310の出力側にフォトカプラ発光素子用電流制限抵抗303及び313を接続し、さらにフォトカプラ304及び314の発光側端子に接続する。ここで、センサ回路部と比較部およびフォトカプラの発光側電源端子は共通電源V1及びG1とする。
【0057】
抵抗5を接続する電源は、共通電源V1及びG1とは絶縁された電源V2ーG2側に接続する。
【0058】
フォトカプラ304及び314の出力端子は一方を抵抗回路部4に接続し、他方をG2に接続する。
【0059】
また、AD変換器6には、電圧リファレンスAVrefを正電源V2、基準電圧端子AVssを負電源G2に接続する。
【0060】
このような構成にすることで、センサー比較部を構成する電源と、AD変換器を含む制御部を構成する電源を分離することができる。
【0061】
図9は、図8の構成において実装部分を分割し、センサー比較部Aと制御部Bを信号ケーブルCで接続した例である。
【0062】
この実施例において、例えば
(1)電源1が故障した場合
(2)ケーブルCが未接続の場合
は、比較部出力段のフォトカプラが非駆動状態になるか、あるいは、非駆動状態と同等の出力信号レベルになるため、故障判断ができるという利点もある。
【0063】
比較部3によって、並列接続される抵抗回路部4を構成する抵抗値としては、最小の抵抗値をR(Ω)とすれば、それぞれR、2R、4R……という重み付けをすればよい。
【0064】
図10には抵抗回路部4を構成する抵抗本数が3本の場合の等価回路図を示し、図11には抵抗値に重み付けをした場合の合成抵抗値、および電源電圧を1とした場合の出力電圧比を示す。(抵抗5として抵抗値を2R/3とした場合)
なお、図11において、○は抵抗がスイツチ(比較部)によって基準電位に接続された場合、×は未接続の場合を示す。
【0065】
このように抵抗値を設定することで、温度センサの複数の状態あるいは複数の温度センサの状態を検出して電圧情報に変換し、ひとつのAD変換器に入力すれば、これら複数の状態を判別することができる。
【0066】
第1〜第3の実施例のような構成をとることにより、温度センサの状態を判別するための閾値はそのままで、比較部内の基準電圧回路を構成する抵抗定数を変更することで、閾値を変更することなく制御用マイクロコンピュータのソフトウェアを使用することができる。
【0067】
【発明の効果】
本発明によれば、温度センサの複数の状態あるいは複数の温度センサの状態をひとつのAD変換器で検出することができる。
【0068】
したがって、同時に多くのセンサ入力を必要とする加熱装置など、多数のAD変換器が必要となる場合に、少ないAD変換器数でまかなうことが可能となる。
【0069】
また、温度センサの状態を検出し比較する部分と、比較結果から抵抗を合成する部分の間を絶縁回路で構成することにより、比較部の電源故障やケーブル断線などの不具合を、AD変換器を有する制御部側で検出が可能となる。
【0070】
さらに、合成抵抗回路部の抵抗値を適切な重み付けすることによって、ひとつのAD変換器で複数の温度センサの状態を検知することができる。
【0071】
このような構成をとることにより、温度センサの状態を判別するための閾値はそのままで、比較部内の基準電圧回路を構成する抵抗定数を変更することで、閾値を変更することなく制御用マイクロコンピュータのソフトウェアを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の一実施例を示す温度検知回路の回路図である。
【図2】図1におけるセンサ温度と入出力電圧との関係図である。
【図3】図1における回路例出力部分の簡略図である。
【図4】図1における出力電圧と閾値の設定摸式図である。
【図5】本発明の第2の一実施例を示す温度検知回路の回路図である。
【図6】図5におけるセンサ温度と入出力電圧、および閾値との関係図である。
【図7】図5における回路例出力部分の簡略図である。
【図8】本発明の第3の一実施例を示す温度検知回路の回路図である。
【図9】図8における実装例を示す回路図である。
【図10】比較部が3つある場合の出力部分の簡略図である。
【図11】図10の例における合成抵抗と出力電圧との関係図である。
【図12】従来例を示す温度検知回路のブロック図である。(AD変換器を複数使用の場合)
【図13】従来例を示す温度検知回路のブロック図である。(AD変換器の前に信号切替回路を接続の場合)
【符号の説明】
1 温度センサ
2 抵抗
3 比較部
4 抵抗回路部
5 抵抗
6 AD変換器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a temperature detection circuit used in a heating device or the like that uses a temperature sensor and changes a control operation according to a result of a comparison means.
[0002]
[Prior art]
A heating device for cooking, for example, a rice cooker, a microwave oven, a cooking heater, etc., inputs the temperature state of the load, the temperature of the control circuit itself, etc., and controls the heating power so that appropriate heating can be performed.
[0003]
Usually, in order to input such temperature information, it is common to use a negative thermistor, convert a change in thermistor resistance value due to temperature into a change in voltage, and input it to the AD converter.
[0004]
Furthermore, it is necessary to simultaneously detect the voltage of the commercial power supply and the energization current during heating. These inputs are also input to the AD converter. A plurality of AD conversion results are comprehensively determined. For example, a control microcomputer performs heating power increase / decrease and temperature control.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the number of heating elements of the heating device increases or the control of the heating device itself becomes complicated, the information to be input increases and the number of necessary AD converter circuits also increases.
[0006]
In general, a multi-channel input AD converter built in a microcomputer is used or connected to an external AD converter.
[0007]
In particular, in an AD converter with a built-in microcomputer, which is frequently used in cooking heating devices, up to 8 channels are generally used. When an input exceeding that is required, as shown in the example of FIG. A plurality of AD converters (6-A, 6-B) are connected, or a signal switching circuit such as an
Therefore, the cost increases such as an increase in AD converters or a plurality of AD converter peripheral circuits.
[0008]
Further, for example, when using a temperature sensor for protecting circuits and parts, there are many necessary control points, and information on the entire temperature detection range of the temperature sensor is not always necessary.
[0009]
Furthermore, depending on the location where the temperature sensor is attached, it may be necessary to have an insulation configuration with the control circuit section.
[0010]
Further, the threshold value for determining the state of the temperature sensor from the AD conversion result is usually fixed (masked) by the control software of the control microcomputer.
[0011]
The temperature sensor input related to the product safety is performed in parallel with the determination of the structure of the product housing and the test, and there is a possibility that the final threshold setting is shifted after the mask.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-described problem, and inputs a temperature sensor signal or a temperature sensor output, and a plurality of comparison circuits for discriminating a plurality of states, and outputs of the plurality of comparison circuits , respectively. A plurality of resistors connected in series to each other, the other ends of the plurality of resistors connected to each other, and a resistance circuit portion in which a combined resistance value changes according to outputs of the plurality of comparison circuits, and the resistance circuit portion serves as a reference A resistor is connected, the other end of the resistor is connected to a DC power source, and an AD converter that detects a voltage at a connection point between the resistor circuit unit and a resistor serving as a reference is used, and control is performed according to the conversion result. It was.
[0013]
Further, there is one temperature sensor, and the output of the one temperature sensor is input to the plurality of comparison circuits .
[0014]
In addition, there are a plurality of temperature sensors, and outputs of the plurality of temperature sensors are input to the plurality of comparison circuits .
[0015]
Furthermore, between the output and the resistor circuit of said plurality of comparator circuits it was assumed to be connected by a plurality of isolation circuit such as a photocoupler.
[0016]
In addition, the resistors used in the resistor circuit section are appropriately weighted.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, a plurality of states of the temperature sensor or a plurality of temperature sensors can be detected by one AD converter.
[0018]
In addition, by configuring an insulation circuit between the part that detects and compares the state of the temperature sensor and the part that synthesizes the resistance from the comparison result, the AD converter can be used to prevent problems such as power failure and cable disconnection in the comparison part. Detection is possible on the control unit side.
[0019]
Furthermore, by appropriately weighting the resistance value of the combined resistance circuit unit, it is possible to detect the states of a plurality of temperature sensors with a single AD converter.
[0020]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of the present invention. A
[0022]
The voltage at the connection point between the
[0023]
The
[0024]
In addition, Vin is input to the inverting input terminal.
[0025]
Similarly, the
[0026]
At this time, the reference voltage circuit outputs of the
[0027]
The
[0028]
The other end of the
[0029]
The voltage at the connection point of the
[0030]
The
[0031]
With this configuration, the connection state of the
[0032]
Therefore, Vin changed by the
[0033]
FIG. 2 is an example showing changes in Vin and Vout with respect to the sensor temperature.
[0034]
Here, a negative characteristic thermistor is used as the
[0035]
As the sensor temperature rises, the resistance value of the thermistor decreases and Vin rises.
[0036]
Assuming that the reference voltages of the
[0037]
A region where Vin is Vth30 or less is A, a region from Vth30 to Vth31 is B, and a region where Vth31 or more is C is C.
[0038]
If the output terminal configuration of the
[0039]
FIG. 3 shows a simplified circuit state in each of the areas A, B, and C.
[0040]
The
[0041]
FIG. 4 is an example in which a threshold for determining the state of the
[0042]
In region A,
Vout = V
In region B,
In region C,
It becomes.
[0043]
Since two threshold values are required for discriminating each region, if the discrimination between the region A and the region B is VthAB and the discrimination between the region B and the region C is VthBC,
Should be set.
[0044]
FIG. 5 shows a second embodiment in which a plurality of
[0045]
Here, two
[0046]
In FIG. 5,
[0047]
Further, the respective connection point voltages are Vin1 and Vin2.
[0048]
The configuration from the
[0049]
FIG. 6 shows an example of the change in the detected temperature with respect to the sensor temperature and the output voltage Vout in the circuit of this configuration.
[0050]
FIG. 7 shows a simplified circuit state in each of the regions D, E, F, and G.
[0051]
As in the case of FIG. 3, the
[0052]
Since there are two states (D, E) of the
[0053]
If the voltage when combining each is VoutDF, VoutDG, VoutEF, VoutEG,
It becomes.
[0054]
Since three threshold values are required for determining each state, the combination (D & F) and (D & G) are determined by VthDFDG, the combination (D & G) and (E & F) are determined by VthDGEF, and the combination (E & F) and (E & G). If VthEFEG is determined,
Should be set.
[0055]
FIG. 8 shows a third embodiment in which the output of the
[0056]
5, the current limiting
[0057]
The power source to which the
[0058]
One of the output terminals of the
[0059]
Further, the
[0060]
By adopting such a configuration, it is possible to separate the power source configuring the sensor comparison unit and the power source configuring the control unit including the AD converter.
[0061]
FIG. 9 shows an example in which the mounting portion is divided in the configuration of FIG. 8 and the sensor comparison unit A and the control unit B are connected by a signal cable C.
[0062]
In this embodiment, for example, (1) When the
[0063]
As the resistance value constituting the
[0064]
FIG. 10 shows an equivalent circuit diagram when the number of resistors constituting the
In FIG. 11, ◯ indicates the case where the resistor is connected to the reference potential by the switch (comparison unit), and X indicates the case where it is not connected.
[0065]
By setting the resistance value in this way, a plurality of temperature sensor states or a plurality of temperature sensor states are detected, converted into voltage information, and input to a single AD converter. can do.
[0066]
By adopting the configuration as in the first to third embodiments, the threshold for determining the state of the temperature sensor remains unchanged, and the threshold is set by changing the resistance constant that constitutes the reference voltage circuit in the comparison unit. Control microcomputer software can be used without modification.
[0067]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to detect a plurality of temperature sensor states or a plurality of temperature sensor states with a single AD converter.
[0068]
Therefore, when a large number of AD converters are required, such as a heating device that requires many sensor inputs at the same time, it is possible to cover the number of AD converters.
[0069]
In addition, by configuring an insulation circuit between the part that detects and compares the state of the temperature sensor and the part that synthesizes the resistance from the comparison result, the AD converter can be used to prevent problems such as power failure and cable disconnection in the comparison part. Detection is possible on the control unit side.
[0070]
Furthermore, by appropriately weighting the resistance value of the combined resistance circuit unit, it is possible to detect the states of a plurality of temperature sensors with a single AD converter.
[0071]
By adopting such a configuration, the control microcomputer without changing the threshold value by changing the resistance constant constituting the reference voltage circuit in the comparison unit without changing the threshold value for determining the state of the temperature sensor. Software can be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a temperature detection circuit according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a relationship diagram between sensor temperature and input / output voltage in FIG. 1;
3 is a simplified diagram of a circuit example output portion in FIG. 1; FIG.
4 is a schematic diagram for setting an output voltage and a threshold value in FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram of a temperature detection circuit showing a second embodiment of the present invention.
6 is a relationship diagram of sensor temperature, input / output voltage, and threshold value in FIG. 5;
7 is a simplified diagram of a circuit example output portion in FIG. 5. FIG.
FIG. 8 is a circuit diagram of a temperature detection circuit showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of mounting in FIG.
FIG. 10 is a simplified diagram of an output portion when there are three comparison units.
11 is a relationship diagram between the combined resistance and the output voltage in the example of FIG.
FIG. 12 is a block diagram of a temperature detection circuit showing a conventional example. (When using multiple AD converters)
FIG. 13 is a block diagram of a temperature detection circuit showing a conventional example. (When a signal switching circuit is connected in front of the AD converter)
[Explanation of symbols]
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