JP5381148B2 - 計測装置、および計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、抵抗変化型センサーを用いて、温度や湿度等の物理量を検出する計測装置、および計測方法等に関する。

従来、温度や湿度等の物理量を検出するためのセンサーとして、温度や湿度等の物理量の変化に応じて抵抗が変化する特性を利用した抵抗変化型のセンサーが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

抵抗変化型センサーを用いた従来の計測は、抵抗周波数変換型のＡ／Ｄコンバーターを用いることによって行われる。抵抗変化型センサーを用いた計測では、例えば、抵抗変化型センサーをコンデンサーに接続した回路構成とし、抵抗変化型センサーを介してコンデンサーに電圧を印加することによって、コンデンサーへの蓄電を行う。そして、コンデンサーへの蓄電・放電を繰り返したときの、抵抗変化型センサー、コンデンサー間の電圧をセンサー信号として取り出す。

ここで、コンデンサーへの蓄電に要する時間は、抵抗変化型センサーの抵抗変化に応じて変化する。このため、センサー信号に含まれる波形の長さは抵抗変化型センサーの抵抗変化に対応することになる。そこで、抵抗周波数変換型のＡ／Ｄコンバーターによって、所定の計測時間の間にセンサー信号に含まれる波形の数をカウントすることにより、温度や湿度等の物理量に対応したディジタル信号を得ることができる。

特開２００７−５１９７２号公報（第９頁、段落（００５７）および（００５８）参照）

しかしながら、上述した従来の計測方法では、抵抗周波数変換型Ａ／Ｄコンバーターによって、センサー信号の波数をカウントする際に、カウンターの分解能が不足する可能性がある。例えば、抵抗変化型センサーの抵抗が小さくなった場合、コンデンサーへの蓄電速度が速くなってセンサー信号に含まれる１つ１つの波形が短くなるため、所定の計測時間に含まれる波数が過剰になり、カウント値がオーバーフローする可能性がある。一方、センサーの抵抗が大きくなった場合は、コンデンサーの蓄電速度が遅くなってセンサー信号に含まれる１つ１つの波形が長くなるため、所定の計測時間に含まれる波数が不足してカウント値がアンダーフローする可能性がある。このため、抵抗変化型センサーの抵抗変化に対して計測可能な範囲が制限されてしまうという課題があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本発明にかかるひとつの計測装置は、温度に応じた波形を有するセンサー信号の入力を受けるセンサー信号入力部と、計測時間を設定する計測時間設定部と、
前記設定された計測時間ごとに前記入力されたセンサー信号の波数をカウントして、カウント値をディジタル出力するＡ／Ｄ変換回路と、前記設定された計測時間に基づき、前記ディジタル出力されたカウント値を温度に変換する変換処理部と、を備え、前記温度に応じた波形は、温度により周波数が異なる波形であり、前記計測時間設定部は、前記Ａ／Ｄ変換回路によりカウントされるカウント値が、前記Ａ／Ｄ変換回路によってカウント可能な範囲内に収まるように、前記計測時間を制御し、前記計測時間の変更は、温度上昇時には第１の閾値により判断され、温度下降時には前記第１の閾値とは異なる値の第２の閾値により判断されることを特徴とする。

この構成によれば、計測時間が制御されることによって、Ａ／Ｄ変換回路によりカウントされるカウント値がＡ／Ｄ変換回路がカウント可能な範囲内に収まるようになるので、カウント値のオーバーフローおよびアンダーフローを防ぎ、計測装置のダイナミックレンジを拡大することができる。この計測装置によれば、例えば、温度センサー等の抵抗変化型センサーを用いて温度を計測する場合に、抵抗変化型センサーの抵抗変化を広い範囲に渡って検出可能となる。

［適用例２］本発明にかかるひとつの計測装置は、上記の計測装置において、前記計測時間設定部は、前記Ａ／Ｄ変換回路によりカウントされるカウント値が、前記Ａ／Ｄ変換回路によってカウント可能な範囲の下限値より小さい値となる可能性がある場合に、前記計測時間を延長し、前記Ａ／Ｄ変換回路によりカウントされるカウント値が、前記Ａ／Ｄ変換回路によってカウント可能な範囲の上限値より大きい値となる可能性がある場合に、前記計測時間を短縮することを特徴とする。

この構成によれば、カウント可能な範囲の下限値より小さい値となる可能性がある場合は、計測時間を延長して、カウント値が下限より小さくなることを防ぐことができる。カウント可能な範囲の上限値より大きい値となる可能性がある場合は、計測時間を短縮して、カウント値が上限より大きくなることを防ぐことができる。したがって、カウント値のオーバーフローおよびアンダーフローを防ぐことができ、計測装置のダイナミックレンジが拡大する。

［適用例３］本発明にかかるひとつの計測装置は、上記計測装置において、前記計測時間設定部によって設定される計測時間の候補である複数の計測時間のそれぞれについて、前記ディジタル出力されるカウント値と温度との対応関係を予め示した変換テーブルをさらに備え、前記変換処理部は、前記変換テーブルに従って、前記設定された計測時間に対応した変換処理を行うことを特徴とする。

この構成によれば、計測時間設定部によって設定された計測時間に対応した適切な計測値を、変換テーブルに従う簡単な処理で得ることができる。

［適用例４］本発明にかかるひとつの計測装置は、上記計測装置において、前記計測時間設定部は、前記ディジタル出力されたカウント値、または前記変換された温度のいずれかの値と、前記Ａ／Ｄ変換回路によってカウント可能な範囲に対応させた所定の閾値との比較に基づいて、前記計測時間の設定を変更し、前記Ａ／Ｄ変換回路から次々に出力されるカウント値、または前記次々に変換される温度が逓増する場合に前記計測時間設定部が使用する閾値と、前記Ａ／Ｄ変換回路から次々に出力されるカウント値、または前記次々に変換される温度が逓減する場合に前記計測時間設定部が使用する閾値と、が異なることを特徴とする。

この構成によれば、カウント値が逓増する場合に計測値が切り替わる閾値と、カウント値が逓減する場合に計測値が切り替わる閾値とが異なるため、例えば、カウント値がほぼ同じ範囲で繰り返し増減している場合に、温度に変換する際に使用する変換テーブルが頻繁に切り替わってしまうことを防ぐことができる。したがって、より安定した計測結果を得ることができる。

［適用例５］本発明にかかるひとつの計測装置は、上記計測装置において、前記変換処理部は、前記Ａ／Ｄ変換回路から次々に出力されるカウント値に対して変換処理を順次行い、順次変換される温度の値に対して移動平均の処理を施す移動平均処理部をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、変換後の温度の値に対して移動平均の処理を施すことにより、計測時間の設定を切り替えたときに、計測した温度が不連続な値となってしまうことを防ぐことができる。

［適用例６］本発明にかかるひとつの計測方法は、温度に応じた波形を有するセンサー信号の入力を受けるステップと、計測時間を設定するステップと、温度に応じた波形を有するセンサー信号の波数を、前記設定された計測時間ごとにカウントし、カウント値をディジタル出力するステップと、前記設定された計測時間に基づき、前記ディジタル出力されたカウント値を温度に変換するステップと、を含み、前記温度に応じた波形は、温度により周波数が異なる波形であり、前記計測時間を設定するステップにおいて、前記ディジタル出力するカウント値が、カウント可能な範囲内に収まるように、前記計測時間を制御し、前記計測時間の変更は、温度上昇時には第１の閾値により判断され、温度下降時には前記第１の閾値とは異なる値の第２の閾値により判断されることを特徴とする。

このようにすれば、カウント値のオーバーフローおよびアンダーフローを防ぎ、計測のダイナミックレンジを拡大することができる。

第１実施例に係るマイクロコンピューターの構成を示す図。 抵抗周波数変換型Ａ／Ｄコンバーターの出力を説明する図。 抵抗周波数変換型Ａ／Ｄコンバーターの計測可能範囲を説明する図。 マイクロコンピューターの機能ブロック図。 変換テーブルの一例を示す図。 変換処理による補正の概念を説明する図。 温度上昇時と温度下降時における閾値を説明する図。 温度上昇時と温度下降時における計測時間の変更方法を説明する図。 マイクロコンピューターの動作の流れを示すフローチャート。 第２実施例に係るマイクロコンピューターの機能ブロック図。

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明する。

（第１実施例）
第１実施例では、抵抗変化型センサーを用いて温度や湿度等の物理量計測を行う計測装置の一例として、マイクロコンピューターについて説明する。なお、抵抗変化型センサーは、外部から受けた物理量に応じて抵抗が変化する特性を有しており、この特性を利用して物理量を検出するために用いられる。抵抗変化型センサーの具体例としては、温度を検出する温度センサーや、湿度を検出する湿度センサー等を挙げることができるが、以下の説明では、温度が上昇すると抵抗が低くなり、温度が下降すると抵抗が高くなる温度センサーを用いることとする。

図１は、第１実施例に係るマイクロコンピューターの構成を示す図である。図１に示すように、マイクロコンピューター１には、計測対象とする信号の入力を受けるための入力端子（センサー信号入力部）６０が設けられており、この入力端子６０には抵抗変化型センサー２を含む計測用回路３が接続されている。

ここで、マイクロコンピューター１本体の説明に先立ち、計測用回路３の構成について説明する。計測用回路３では、抵抗変化型センサー２の端子のうち、マイクロコンピューター１と接続された端子には、さらに基準容量４とスイッチ回路５とが並列に接続されており、基準容量４およびスイッチ回路５のそれぞれはグランドと繋がっている。また、抵抗変化型センサー２の他方の端子には、スイッチ回路７を介して電源装置６が接続されている。そして、後述するＣＲ発振制御回路５１がスイッチ回路５，７のオン／オフを制御することにより、計測用回路３は、抵抗変化型センサー２を抵抗とみなしたＣＲ発振回路として動作して、アナログのセンサー信号がマイクロコンピューター１の入力端子６０に入力される。

次に、マイクロコンピューター１本体の構成について説明する。マイクロコンピューター１は、ＣＰＵ１０と、ＲＡＭ２０と、フラッシュＲＯＭ３０と、インターフェイス回路４０と、抵抗周波数変換型のＡ／Ｄコンバーター（以下、「ＲＦＣ」という）５０とを備えている。

フラッシュＲＯＭ３０には、計測プログラムＰおよび変換テーブルＨＴが記憶されている。計測プログラムＰは、抵抗変化型センサー２を用いた温度の計測を制御するためのものであり、変換テーブルＨＴは、後述する変換処理に用いられるものである。ＣＰＵ１０はマイクロコンピューター１の主制御部であり、ＲＡＭ２０を作業領域等として用いて、計測プログラムＰを実行することにより、抵抗変化型センサー２を用いた温度の計測等の様々な処理を制御する。

ＲＦＣ５０は、抵抗変化する抵抗変化型センサー２からのセンサー信号を、物理量である温度に対応するディジタル信号にＡ／Ｄ変換する変換器であり、ＣＲ発振制御回路５１と、計測カウンター５３と、計測時間カウンター５２と、カウンター制御回路５４とを有している。

ＣＲ発振制御回路５１は、スイッチ回路５，７のオン／オフを制御することにより、抵抗変化型センサー２の抵抗変化、すなわち物理量に応じた波形を有するセンサー信号を計測用回路３に発生させ、入力端子６０に入力させる。

計測時間カウンター５２は、計測期間を規定するカウンターであり、設定されたカウント値から、所定のクロックごとのタイミングでカウント値をデクリメントしていくことによって、カウント値が「０」となるまでの計測時間を規定する。

計測カウンター５３は、計測時間カウンター５２によって規定される計測時間ごとに、センサー信号に含まれる波数を計数することにより、カウント値を取得する。

カウンター制御回路５４は、ＣＲ発振制御回路５１、計測カウンター５３、および計測時間カウンター５２の各動作を制御して、Ａ／Ｄ変換の全体動作の制御を司り、計測カウンター５３によって得られたカウント値のディジタル信号を、バスを介してＣＰＵ１０等に出力する処理等を行う。

ここで、ＲＦＣ５０の動作の概要について説明する。抵抗変化型センサー２を用いて温度を計測する場合、ＲＦＣ５０は、スイッチ回路５のオン／オフを制御することにより、センサー信号を発生させる。具体的には、ＲＦＣ５０は、スイッチ回路５をオフ、スイッチ回路７をオンにして基準容量４に電荷を蓄積した後、スイッチ回路５をオン、スイッチ回路７をオフにする。このスイッチ切替を計測時間ごとに繰り返し行うことにより、抵抗変化型センサー２の抵抗に対応した波形のセンサー信号が入力端子６０に入力される。

センサー信号の一例を図２に示す。図２のセンサー信号Ａは、温度が低く、抵抗が大きいときの信号を模式的に示した例であり、センサー信号Ｂは、温度が高く、抵抗が小さいときの信号を模式的に示した例である。抵抗変化型センサー２の抵抗が大きい場合にはセンサー信号Ａに示すように、１つの波形の周期が長くなり、抵抗が小さい場合には、センサー信号Ｂに示すように、１つの波形の周期が短くなる。こうしたセンサー信号Ａ，Ｂの波形の違いは、コンデンサーへの蓄電に要する時間が、抵抗変化型センサーの抵抗値に応じて変わるために生じる。したがって、センサー信号は、抵抗変化型センサーの抵抗変化、すなわち温度変化に対応した波形を有する。

ＲＦＣ５０では、上述した計測時間カウンター５２が規定する計測時間ｔの間に含まれる波形の数を、計測カウンター５３がカウントすることにより、抵抗変化型センサー２の抵抗値、すなわち温度に対応した計測カウント値を取得する。

なお、計測カウンター５３の計測カウント値には、例えば、４ビット等の所定のビット数が割り当てられる。このため、計測時間を一定とする従来の方法では、図３に示すように、センサーの抵抗が小さくなって計測カウント値が増大した場合に、計測時間ｔの間にカウントされるカウント値が、割り当てられたビット数で表現可能な数を超えてしまい、オーバーフローが発生する可能性がある。一方、センサーの抵抗が大きくなって計測カウント値が小さくなった場合には、計測時間ｔの間では波形を検出できなくなって、アンダーフローが発生する可能性がある。このため、ＲＦＣ５０としては、抵抗変化型センサー２の抵抗変化の全範囲に渡って計測することができず、図３の例では抵抗値Ｒ１〜Ｒ２の範囲について計測可能となるように、計測可能な範囲に制限を受けてしまうことがあった。すなわち、ＲＦＣ５０のダイナミックレンジが狭くなってしまうという課題があった。

そこで、本実施例のマイクロコンピューター１は、ＲＦＣ５０の計測時間を切り替えることによって、計測カウント値のオーバーフローおよびアンダーフローを防ぎ、ＲＦＣ５０がもつダイナミックレンジの拡大を図る。

次に、広いダイナミックレンジの計測を実現するために、マイクロコンピューター１が有する機能について説明する。図４は、マイクロコンピューター１の機能ブロック図である。図４に示すように、マイクロコンピューター１は、計測時間設定部１００と、カウント値−計測値変換処理部（変換処理部）１１０と、ローパスフィルター処理部（移動平均処理部、以下「ＬＰＦ処理部」という）１２０と、を有している。なお、これらの機能部は、ＣＰＵ１０が計測プログラムＰを実行することにより機能するものである。

計測時間設定部１００は、ＲＦＣ５０からの計測カウント値を監視し、オーバーフローやアンダーフローの発生を防ぐ適切な計測時間ｔを設定する機能部である。なお、本実施例においては、計測時間設定部１００は、３種類の計測時間ｔ１〜ｔ３のうち、いずれかの計測時間を選択して設定することとする。計測時間ｔ１は、測定時の標準的に用いる値として選択されるものである。計測時間ｔ２はアンダーフローを防ぐために選択される計測時間であり、計測時間ｔ１より計測期間が長い（ｔ２＞ｔ１）。計測時間ｔ３は、オーバーフローを防ぐために選択される計測時間であり、計測時間ｔ１より計測期間が短い（ｔ３＜ｔ１）。もっとも、計測時間設定部１００が設定する計測時間ｔの値、および種類の数としてはこれに限られるものではない。

また、計測時間設定部１００は、設定した計測時間ｔをＲＦＣ５０に対して指定するとともに、カウント値−計測値変換処理部１１０に対して通知する処理も行う。

カウント値−計測値変換処理部１１０は、計測カウンター５３によって計測された計測カウント値を、温度に対応する計測値に変換する変換処理を行う機能部である。なお、カウント値−計測値変換処理部１１０による変換処理は、フラッシュＲＯＭ３０に予め記憶された変換テーブルＨＴに従って行われる。

ここで、変換テーブルＨＴについて説明する。変換テーブルＨＴは、物理量である温度と計測カウント値との対応関係を示したものであり、複数の計測時間のそれぞれについて変換テーブルＨＴが設定されている。本実施例では、例として３種類の計測時間ｔ１〜ｔ３に対応して、計測時間ｔ１に対応する変換テーブルＨＴ１、計測時間ｔ２に対応する変換テーブルＨＴ２、計測時間ｔ３に対応する変換テーブルＨＴ３があるものとする。

図５に、変換テーブルＨＴを示す。図５（ａ）は計測時間ｔ１に対応する変換テーブルＨＴ１の一例、図５（ｂ）は計測時間ｔ２に対応する変換テーブルＨＴ２の一例、図５（ｃ）は計測時間ｔ３に対応する変換テーブルＨＴ３の一例である。図５に示すように、変換テーブルＨＴ１〜ＨＴ３のそれぞれには、対応する計測時間ｔによる計測における、計測カウント値と温度との対応関係が示されている。

なお、図５の例では、変換テーブルＨＴ１が対応する温度範囲は１０〜３０度、変換テーブルＨＴ２が対応する温度範囲は１５度以下、変換テーブルＨＴ３が対応する温度範囲は２５度以上となっている。このように、変換テーブルＨＴ１と変換テーブルＨＴ２との間、並びに変換テーブルＨＴ１と変換テーブルＨＴ３との間では対応する温度範囲の一部が重複して設定されている。

カウント値−計測値変換処理部１１０は、計測時間設定部１００から通知された計測時間ｔに応じて、上述した変換テーブルＨＴ１〜ＨＴ３のいずれかを用いることによって、計測カウント値を温度の計測値に変換する処理を行う。図６は、変換処理による補正の概念を説明する図であり、計測温度と計測カウント値との対応関係を示している。図６に示すように、計測時間ｔ１とした場合、所定の区間Ｔα〜Ｔβにおいては計測カウント値を確実にカウントできるが、これ以外の範囲ではカウントできなくなる可能性がある。すなわち、計測温度Ｔα以下となる範囲（図６の破線部分参照）では、計測カウント値が測定下限に近いため、何らかの要因によってさらに温度が低まると、カウント可能な下限値に不足するようになってアンダーフローが生じ易い。計測温度Ｔβ以上となる範囲（図６の破線部分参照）では、計測カウント値が測定上限に近いため、何らかの要因によってさらに温度が高まると、カウント可能な上限値を超えてオーバーフローが生じ易い。

そこで、計測カウント値が所定の閾値α以下となった場合、計測時間設定部１００は、計測時間をｔ１からｔ２（＞ｔ１）に切り替え、新たな計測時間として設定する。こうして計測時間ｔを延長することにより、図６に示すように、計測時間ｔ２において計測される計測カウント値が大きくなり、アンダーフローが防がれる。同様に、計測カウント値が所定の閾値β以上となった場合には、計測時間をｔ１からｔ３（＜ｔ１）に切り替える。こうして計測時間ｔを短縮することにより、図６に示すように、計測時間ｔ３において計測されるカウント値が小さくなり、オーバーフローが防がれる。このように、計測時間設定部１００が計測時間ｔを切り替えることによって、計測カウンター５３によるカウント可能な範囲内に計測カウント値が収まるよう制御される。

なお、温度上昇時と温度下降時とで用いる閾値が同一であった場合、カウント値がほぼ同じ範囲で繰り返し増減すると、計測時間ｔの設定を頻繁に変更してしまい、設定変更のタイミングで計測精度に影響を与えてしまう虞がある。

そこで、温度上昇時と温度下降時とでは変換テーブルＨＴの切替に使用する閾値が異なるようにする。例えば、図７に示すように、温度上昇時に計測時間をｔ１からｔ２に切り替える閾値をα１として、温度下降時に計測時間をｔ２からｔ１に切り替える閾値をα２（＜α１）とする。

これにより、図８に示すように、温度上昇時には、閾値α１に対応する計測温度Ｔα１において、計測時間がｔ２からｔ１に切り替わり、温度下降時には、閾値α２に対応する計測温度Ｔα２（＜Ｔα１）において、計測時間がｔ１からｔ２に切り替わる。このように、温度上昇時と温度下降時では計測時間ｔを切り替える温度をずらすことにより、計測温度Ｔα１，Ｔα２間における温度変動に対して計測時間ｔの設定を都度切り替えることがなくなり、温度計測が安定する。

なお、図７，８では計測時間ｔ１，ｔ２を例に説明したが、計測時間ｔ１，ｔ３についても、同様に温度上昇時と温度下降時とで閾値を異ならしめることにより、温度変動に対する計測が安定する。また、図７，８の例では、閾値α１＞閾値α２としたが、温度上昇時と温度下降時とで閾値が異なっておれば、閾値α１＜閾値α２としても差し支えない。

ＬＰＦ処理部１２０は、カウント値−計測値変換処理部１１０により順次変換された計測値に対して、移動平均の処理を施すことにより、高周波成分を除去するローパスフィルターの処理を行う。これは、テーブルの切替に伴う計測値の急激且つ不連続な変動を抑制するためである。なお、このローパスフィルターの処理については、計測時間ｔの設定を変更した場合に、変更時に前後する所定時間の間の計測値にのみ行うようにして、計測時間ｔの変更がない場合には、ローパスフィルター処理は行わないようにしてもよい。

ＬＰＦ処理部１２０によって高周波成分が除去された計測値は、計測温度の計測値として取得され、例えば、ＣＰＵ１０によってインターフェイス回路４０を介してマイクロコンピューター１外部に出力される。

図９は、マイクロコンピューター１の動作の流れを示すフローチャートである。以下、マイクロコンピューター１が温度を計測する際の動作についてフローチャートに従って説明する。なお、以下の処理に当たっては、計測時間設定部１００によって、計測時間ｔ１が初期設定されているものとする。

計測時間ｔ１の間にセンサー信号に含まれる波数をＲＦＣ５０がカウントして、ＲＦＣ５０からマイクロコンピューター１に計測カウント値が入力されると（ステップＳ１０）、計測時間設定部１００は、入力された計測カウント値が、現在設定されている計測時間の適用範囲に入っているか否かを判断する（ステップＳ２０）。ここでは、温度Ｔαに対応するカウント値の閾値α、または温度Ｔβに対応するカウント値の閾値βと、計測カウント値とを比較することにより行う。例えば、現在設定されている計測時間がｔ１であれば、入力された計測カウント値が、閾値αより大きく、且つ閾値βより小さいかを判断し、この条件を満たす場合は適用範囲に入っていると判断することになる。

ステップＳ２０の判断において、入力された計測カウント値が、現在設定されている計測時間の適用範囲に入っている場合（ステップＳ２０：Ｙｅｓ）、カウント値−計測値変換処理部１１０は、設定されている計測時間ｔに対応する変換テーブルＨＴを参照して変換処理を実行する（ステップＳ３０）。ここでは、計測値変換処理部１１０は、変換テーブルＨＴの対応関係に従って計測カウント値を計測値に変換するが、計測カウント値に一致する値が、変換テーブルＨＴの対応関係に含まれていない場合は、線形補間等の手法により適切な計測値を算出する。計測値を求めた後、ＬＰＦ処理部１２０は、変換処理後の計測値に対して、移動平均によるローパスフィルター処理を施し（ステップＳ４０）、マイクロコンピューター１はローパスフィルター処理後の計測値を出力する（ステップＳ５０）。

さらに、計測を継続する場合（ステップＳ６０：Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻って、ＲＦＣ５０から計測カウント値の次の入力を受けて、処理が繰り返される。

そして、ステップＳ２０の判断において、例えば、現在設定されている計測時間がｔ１である場合に、計測カウント値が閾値α以下、または閾値β以上となっていれば、入力された計測カウント値が、現在設定されている計測時間の適用範囲に入っていないと判断される（ステップＳ２０：Ｎｏ）。この場合、計測時間設定部１００は、入力された計測カウント値に応じて、計測時間ｔを変更する（ステップＳ７０）。すなわち、計測カウント値が閾値α以下であれば計測時間をｔ２に、計測カウント値が閾値β以上であれば計測時間をｔ３に設定する。このとき、計測時間設定部１００は、変更した計測時間をＲＦＣ５０に対して指定するとともに、カウント値−計測値変換処理部１１０にも通知する。これにより、ＲＦＣ５０の計測時間カウンター５２は、変更後の計測時間ｔに対応するカウント値がセットされて計測時間ｔが変更される。一方のカウント値−計測値変換処理部１１０は、変更後の計測時間ｔに対応する変換テーブルＨＴを用いて、以後の変換処理を行うよう設定を変更する。

このようにして、計測時間ｔの設定が変更されると、変更した計測時間で計測した計測値カウント値がＲＦＣ５０から再入力されて（ステップＳ８０）、変換処理が実行される（ステップＳ３０）。このとき、計測カウント値はオーバーフローまたはアンダーフローすることなく、適切な計測時間によって計測した計測値が得られる。その後、変換処理後の計測値に対して、ＬＰＦ処理部１２０は、移動平均によるローパスフィルター処理を施し（ステップＳ４０）、マイクロコンピューター１はローパスフィルター処理後の計測値を出力する（ステップＳ５０）。そして、計測を終了すると（ステップＳ６０：Ｙｅｓ）、図９の処理を終了する。

以上に述べたように、本実施例のマイクロコンピューター１では、計測時間ｔを変更することによって、センサー信号に含まれる波数をカウントする際に、オーバーフローやアンダーフローが生じてしまうことを防いでいる。これにより、抵抗変化型センサー２の抵抗変化を、従来、計測カウント値がオーバーフローやアンダーフローを生じるために計測できなかった範囲についても計測できるようになり、より広い範囲で計測を行うことができる。このように、物理量である温度をより広い範囲に渡って検出できるようになり、抵抗変化型センサー２を用いた計測におけるダイナミックレンジが拡大する。

なお、変換処理においては、変換テーブルＨＴを切り替えて使用したことにより、計測時間の切り替えに対応した適切な計測値を求めているので、計測時間の変更に対応した計測値を都度演算することなく、簡単な処理で計測値を得ることができる。

また、変換後の計測値に対して、移動平均によるローパスフィルター処理を施しているので、変換テーブルＨＴを切り替えたときに、計測値が不連続な値となってしまうことを抑制し、安定した計測結果を得ることができる。

さらに、温度上昇時と温度下降時とでは変換テーブルＨＴの切替に使用する閾値が異なるようにしているので、例えば、カウント値がほぼ同じ範囲で繰り返し増減する場合に、使用する変換テーブルＨＴの設定が頻繁に切り替わってしまうことを防ぐことができる。このため、より安定した計測結果を得ることができる。

（第２実施例）
上記第１実施例では、計測時間設定部１００は、計測カウンター値と閾値とを比較して、計測時間を変更するようにしたが、第２実施例では、変換処理後の計測値の値に応じて計測時間を変更する。

図１０に、第２実施例に係るマイクロコンピューターの機能ブロック図を示す。図１０に示すように、マイクロコンピューター１’は、計測時間設定部１０１と、カウント値−計測値変換処理部１１０と、ＬＰＦ処理部１２０とを有している。なお、以下では、第１実施例と同様の構成については、同じ符号を付与し、詳細な説明は省略する。

計測時間設定部１０１は、ＲＦＣ５０からの計測カウント値ではなく、カウント値−計測値変換処理部１１０による変換後の計測値と、計測時間ｔごとに決められた計測値の範囲とを比較することにより、適切な計測時間ｔを選択する。そして、選択した計測時間ｔをＲＦＣ５０に指定するとともに、計測値変換処理部１１０に通知して、変換処理に用いる変換テーブルＨＴを切替させることにより、計測時間ｔの設定を制御した計測を行う。

第２の実施例によれば、第１実施例と同様に、計測におけるダイナミックレンジを拡大できる効果を得ることができる。

以上、第１実施例および第２実施例について説明したが、これに限られることなくその趣旨に逸脱しない様々な形態としてもよい。以下、変形例について説明する。

（変形例１）
上記第１実施例および第２実施例では、計測時間を変更した場合に、使用する変換テーブルを切り替えることによって、変更した計測時間に対応した変換処理を行うようにしたが、変換テーブルを用いることなく、所定の変換式に従う演算によって、計測時間に応じて計測カウント値を計測値に変換するようにしてもよい。

（変形例２）
上記第１実施例および第２実施例では、計測時間設定部１００，１０１、カウント値−計測値変換処理部１１０、およびＬＰＦ処理部１２０の機能をソフトウェアによって実現する例について説明したが、これらの全ての機能、または一部の機能をハードウェアで実現する構成としてもよい。

（変形例３）
上記第１実施例および第２実施例では、計測装置の一例として、ＲＦＣ５０を備えたマイクロコンピューター１，１’について説明したが、計測装置としてはこれに限られない。例えば、ＲＦＣ５０を外付けの構成としたマイクロコンピューター、抵抗変化型センサーに接続して使用される計測機器等の装置としてもよい。

１，１’…計測装置としてのマイクロコンピューター、２…抵抗変化型センサー、１０…ＣＰＵ、２０…ＲＡＭ、３０…フラッシュＲＯＭ、４０…インターフェイス回路、５０…Ａ／Ｄ変換回路としての抵抗周波数変換型Ａ／Ｄコンバーター、５１…ＣＲ発振制御回路、５２…計測時間カウンター、５３…計測カウンター、５４…カウンター制御回路、６０…センサー信号入力部としての入力端子、１００…計測時間設定部、１１０…変換処理部としてのカウント値−計測値変換処理部、１２０…移動平均処理部としてのローパスフィルター処理部、Ｐ…計測プログラム、ＨＴ…変換テーブル、ｔ…計測時間、Ｔ…計測温度。

Claims (6)

1. 温度に応じた波形を有するセンサー信号の入力を受けるセンサー信号入力部と、
   計測時間を設定する計測時間設定部と、
   前記設定された計測時間ごとに前記入力されたセンサー信号の波数をカウントして、カウント値をディジタル出力するＡ／Ｄ変換回路と、
   前記設定された計測時間に基づき、前記ディジタル出力されたカウント値を温度に変換する変換処理部と、を備え、
   前記温度に応じた波形は、温度により周波数が異なる波形であり、
   前記計測時間設定部は、前記Ａ／Ｄ変換回路によりカウントされるカウント値が、前記Ａ／Ｄ変換回路によってカウント可能な範囲内に収まるように、前記計測時間を制御し、
   前記計測時間の変更は、温度上昇時には第１の閾値により判断され、温度下降時には前記第１の閾値とは異なる値の第２の閾値により判断されることを特徴とする計測装置。
2. 請求項１に記載の計測装置において、
   前記計測時間設定部は、前記Ａ／Ｄ変換回路によりカウントされるカウント値が、前記Ａ／Ｄ変換回路によってカウント可能な範囲の下限値より小さい値となる可能性がある場合に、前記計測時間を延長し、
   前記Ａ／Ｄ変換回路によりカウントされるカウント値が、前記Ａ／Ｄ変換回路によってカウント可能な範囲の上限値より大きい値となる可能性がある場合に、前記計測時間を短縮することを特徴とする計測装置。
3. 請求項１または２に記載の計測装置において、
   前記計測時間設定部によって設定される計測時間の候補である複数の計測時間のそれぞれについて、前記ディジタル出力されるカウント値と温度との対応関係を予め示した変換テーブルをさらに備え、
   前記変換処理部は、前記変換テーブルに従って、前記設定された計測時間に対応した変換処理を行うことを特徴とする計測装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の計測装置において、
   前記計測時間設定部は、前記ディジタル出力されたカウント値、または前記変換された温度のいずれかの値と、前記Ａ／Ｄ変換回路によってカウント可能な範囲に対応させた所定の閾値との比較に基づいて、前記計測時間の設定を変更し、
   前記Ａ／Ｄ変換回路から次々に出力されるカウント値、または前記次々に変換される温度が逓増する場合に前記計測時間設定部が使用する閾値と、
   前記Ａ／Ｄ変換回路から次々に出力されるカウント値、または前記次々に変換される温度が逓減する場合に前記計測時間設定部が使用する閾値と、が異なることを特徴とする計測装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の計測装置において、
   前記変換処理部は、前記Ａ／Ｄ変換回路から次々に出力されるカウント値に対して変換処理を順次行い、
   順次変換される温度の値に対して移動平均の処理を施す移動平均処理部をさらに備えることを特徴とする計測装置。
6. 温度に応じた波形を有するセンサー信号の入力を受けるステップと、
   計測時間を設定するステップと、
   温度に応じた波形を有するセンサー信号の波数を、前記設定された計測時間ごとにカウントし、カウント値をディジタル出力するステップと、
   前記設定された計測時間に基づき、前記ディジタル出力されたカウント値を温度に変換するステップと、を含み、
   前記温度に応じた波形は、温度により周波数が異なる波形であり、
   前記計測時間を設定するステップにおいて、前記ディジタル出力するカウント値が、カウント可能な範囲内に収まるように、前記計測時間を制御し、
   前記計測時間の変更は、温度上昇時には第１の閾値により判断され、温度下降時には前記第１の閾値とは異なる値の第２の閾値により判断されることを特徴とする計測方法。

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