JP6409323B2 - CIRCUIT DEVICE, TEMPERATURE DETECTING DEVICE, ELECTRONIC DEVICE, TEMPERATURE DETECTING METHOD, AND TEMPERATURE DETECTING METHOD - Google Patents
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Description
本発明は、回路装置、温度検出装置、電子機器、温度検出方法及び温度検出装置の製造方法等に関する。 The present invention relates to a circuit device, a temperature detection device, an electronic device, a temperature detection method, a method for manufacturing the temperature detection device, and the like.
従来より、非接触で温度検出を行う装置として、サーモパイルを用いた温度検出装置が知られている。この温度検出装置は、対象物体の赤外線放射を検出するサーモパイル(赤外線センサー)と、サーモパイルの近傍に設けられ自己温度(周囲温度)を検出するサーミスター(温度センサー)とを有する。サーモパイルは、対象物温度と自己温度の温度差による起電力(起電圧)を発生する性質を持つ。従って、サーモパイルを用いて検出された検出電圧とサーミスターを用いて検出された検出電圧とに基づいて、対象物温度を検出することが可能になる。 Conventionally, a temperature detection device using a thermopile is known as a device that performs temperature detection without contact. This temperature detection device has a thermopile (infrared sensor) that detects infrared radiation of a target object, and a thermistor (temperature sensor) that is provided in the vicinity of the thermopile and detects self temperature (ambient temperature). The thermopile has a property of generating an electromotive force (electromotive voltage) due to a temperature difference between the object temperature and the self temperature. Therefore, the object temperature can be detected based on the detection voltage detected using the thermopile and the detection voltage detected using the thermistor.
上記のような温度検出装置では、例えば製造工程等での検査環境において黒体の温度を測定できるように調整される。しかしながら、実際の使用環境では対象物は黒体とは限らないので、対象物の実際の温度と、その対象物について温度検出装置が測定した温度とが異なるという課題がある。想定する対象物はアプリケーションに応じて異なるので、測定誤差もアプリケーションに応じて異なっている。 In the temperature detection apparatus as described above, for example, adjustment is made so that the temperature of the black body can be measured in an inspection environment in a manufacturing process or the like. However, since the object is not always a black body in an actual use environment, there is a problem that the actual temperature of the object is different from the temperature measured by the temperature detection device for the object. Since the assumed object varies depending on the application, the measurement error also varies depending on the application.
測定誤差の補正値を入力する手法として、例えば特許文献1には、補正値に対応する赤外線を補正装置から出力し、その赤外線を温度検出装置のサーモパイルで受信することで、非接触に補正値を温度検出装置に入力する手法が開示されている。しかしながら、この手法での補正値は製造ばらつき(装置の個体差)を補正するためのものであり、検査環境で調整した測定値と実使用環境での測定値との誤差を補正するものではない。
As a method for inputting a correction value for a measurement error, for example, in
本発明の幾つかの態様によれば、検査環境で調整した測定値と実使用環境での測定値との誤差を補正できる回路装置、温度検出装置、電子機器、温度検出方法及び温度検出装置の製造方法等を提供できる。 According to some aspects of the present invention, a circuit device, a temperature detection device, an electronic device, a temperature detection method, and a temperature detection device that can correct an error between a measurement value adjusted in an inspection environment and a measurement value in an actual use environment. Manufacturing methods and the like can be provided.
本発明の一態様は、赤外線センサーを用いて検出された第1検出電圧についてのA/D変換を行って、デジタル値の第1検出値を出力し、温度センサーを用いて検出された第2検出電圧についてのA/D変換を行って、デジタル値の第2検出値を出力する検出回路と、前記第1検出値と前記第2検出値に基づいて、対象物温度を求める制御部と、対象物の実使用環境における温度と、前記対象物について前記制御部が求める前記対象物温度との差分を表すコリレーション補正値を記憶する記憶部と、を含み、前記制御部は、前記コリレーション補正値に基づいて前記対象物温度を補正するコリレーション補正処理を行う回路装置に関係する。 One embodiment of the present invention performs A / D conversion on the first detection voltage detected using the infrared sensor, outputs the first detection value of the digital value, and detects the second detected using the temperature sensor. A detection circuit that performs A / D conversion on the detection voltage and outputs a second detection value of a digital value; a control unit that calculates an object temperature based on the first detection value and the second detection value; A storage unit that stores a correlation correction value that represents a difference between the temperature of the target object in an actual use environment and the target object temperature that the control unit calculates for the target object, and the control unit includes the correlation The present invention relates to a circuit device that performs a correlation correction process for correcting the object temperature based on a correction value.
本発明の一態様によれば、記憶部に記憶されたコリレーション補正値に基づいて対象物温度を補正することで、対象物の実使用環境における温度と、その対象物について検出された対象物温度との差分を補正できる。これにより、検査環境で調整した測定値と実使用環境での測定値との誤差を補正することが可能となる。 According to one aspect of the present invention, by correcting the object temperature based on the correlation correction value stored in the storage unit, the temperature in the actual use environment of the object and the object detected for the object The difference with temperature can be corrected. Thereby, it is possible to correct an error between the measured value adjusted in the inspection environment and the measured value in the actual use environment.
また本発明の一態様では、前記記憶部は、前記対象物温度が異なる複数の対象物温度ポイントの各対象物温度ポイントにおける前記コリレーション補正値を記憶し、前記制御部は、前記各対象物温度ポイントにおける少なくとも1つの前記コリレーション補正値に基づいて前記コリレーション補正処理を行ってもよい。 In one aspect of the present invention, the storage unit stores the correlation correction value at each object temperature point of a plurality of object temperature points having different object temperatures, and the control unit stores each object The correlation correction process may be performed based on at least one correlation correction value at a temperature point.
実使用環境での測定値の誤差は対象物温度に応じて異なっている。この点、本発明の一態様では、複数の対象物温度ポイントにおける少なくとも1つのコリレーション補正値によってコリレーション補正を行うことができるので、広い温度範囲にわたって精度の高いコリレーション補正が可能である。 The error of the measured value in the actual use environment differs depending on the object temperature. In this regard, according to one aspect of the present invention, since the correlation correction can be performed by using at least one correlation correction value at a plurality of object temperature points, it is possible to perform highly accurate correlation correction over a wide temperature range.
また本発明の一態様では、前記記憶部は、前記各対象物温度ポイントについて、自己温度が異なる複数の自己温度ポイントの各自己温度ポイントにおける前記コリレーション補正値を記憶し、前記制御部は、前記第2検出値に基づいて前記自己温度を求め、前記自己温度と前記各自己温度における少なくとも1つの前記コリレーション補正値とに基づいて前記コリレーション補正処理を行ってもよい。 In one aspect of the present invention, the storage unit stores the correlation correction value at each self temperature point of a plurality of self temperature points having different self temperatures for each object temperature point, and the control unit includes: The self-temperature may be obtained based on the second detection value, and the correlation correction process may be performed based on the self-temperature and at least one correlation correction value at each self-temperature.
検査環境で調整した測定値と実使用環境での測定値との誤差は、赤外線センサーの自己温度に依存しており、自己温度は環境やアプリケーションに応じて変動する。この点、本発明の一態様では、複数の自己温度ポイントにおける少なくとも1つのコリレーション補正値によってコリレーション補正を行うことができるので、自己温度に依存しない高精度な温度測定が可能となる。 The error between the measured value adjusted in the inspection environment and the measured value in the actual use environment depends on the self-temperature of the infrared sensor, and the self-temperature varies depending on the environment and application. In this regard, according to one aspect of the present invention, since the correlation correction can be performed by using at least one correlation correction value at a plurality of self-temperature points, it is possible to perform highly accurate temperature measurement that does not depend on the self-temperature.
また本発明の一態様では、前記制御部は、前記コリレーション補正値の補間処理により前記対象物温度に対応する補正値を求め、前記補間処理により求めた前記補正値に基づいて前記対象物温度の前記コリレーション補正処理を行ってもよい。 In one aspect of the present invention, the control unit obtains a correction value corresponding to the object temperature by interpolation processing of the correlation correction value, and the object temperature based on the correction value obtained by the interpolation process. The correlation correction process may be performed.
このようにすれば、複数の対象物温度ポイントと複数の自己温度ポイントにおける複数のコリレーション補正値から、測定された対象物温度と自己温度に対応したコリレーション補正値を求めることができる。これにより、更に高精度なコリレーション補正が可能となる。 In this way, a correlation correction value corresponding to the measured object temperature and the self temperature can be obtained from the plurality of correlation correction values at the plurality of object temperature points and the plurality of self temperature points. As a result, the correlation correction can be performed with higher accuracy.
また本発明の一態様では、前記記憶部は、前記複数の対象物温度ポイントの温度間隔情報を記憶してもよい。 In the aspect of the invention, the storage unit may store temperature interval information of the plurality of object temperature points.
また本発明の一態様では、前記記憶部は、前記複数の対象物温度ポイントのスタート温度情報を記憶してもよい。 In the aspect of the invention, the storage unit may store start temperature information of the plurality of object temperature points.
これらの本発明の一態様によれば、対象物温度ポイントを設定する温度範囲を可変に設定できる。測定する温度範囲はアプリケーションに応じて様々であるが、温度範囲を可変に設定できることで、使用したい温度範囲でコリレーション補正を行うことが可能となる。 According to these one aspect | modes of this invention, the temperature range which sets a target object temperature point can be variably set. Although the temperature range to be measured varies depending on the application, the temperature range can be variably set, so that the correlation correction can be performed in the temperature range to be used.
また本発明の一態様では、前記記憶部は、前記コリレーション補正値として設定可能な温度範囲と前記コリレーション補正値の1LSBあたりの温度刻みを可変に設定する設定情報を記憶してもよい。 In the aspect of the invention, the storage unit may store setting information for variably setting a temperature range that can be set as the correlation correction value and a temperature increment per 1 LSB of the correlation correction value.
検査環境で調整した測定値と実使用環境での測定値との誤差の範囲は、実使用環境における対象物に依存する。この点、本発明の一態様ではコリレーション補正値として設定可能な温度範囲が可変なので、誤差の範囲に応じたコリレーション補正値の範囲を設定できる。また、1LSBあたりの温度刻みを設定できるので、必要な補正精度でコリレーション補正値を行うことができる。 The range of error between the measured value adjusted in the inspection environment and the measured value in the actual use environment depends on the object in the actual use environment. In this regard, in one embodiment of the present invention, the temperature range that can be set as the correlation correction value is variable, so that the range of the correlation correction value according to the error range can be set. Further, since the temperature increment per 1 LSB can be set, the correlation correction value can be performed with the necessary correction accuracy.
また本発明の一態様では、前記制御部は、検査環境で得られた補正パラメーターに基づいて前記対象物温度を補正し、補正後の前記対象物温度に対して前記コリレーション補正処理を行ってもよい。 In one aspect of the present invention, the control unit corrects the object temperature based on a correction parameter obtained in an inspection environment, and performs the correlation correction process on the corrected object temperature. Also good.
また本発明の一態様では、前記記憶部は、温度特性についてのゲイン補正処理、オフセットについての補正処理、サーモパイルの特性係数パラメーターに基づく変換処理の少なくとも1つの補正処理の前記補正パラメーターを、前記検査環境で得られた前記補正パラメーターとして記憶してもよい。 In the aspect of the invention, the storage unit may include the correction parameter of at least one correction process of a gain correction process for a temperature characteristic, a correction process for an offset, and a conversion process based on a characteristic coefficient parameter of a thermopile. It may be stored as the correction parameter obtained in the environment.
検査環境では例えばアプリケーションに依存しない対象物を用いて製造ばらつきを調整する。そのため、実使用環境での対象物について測定した温度には誤差がある。本発明の一態様によれば、このような誤差をコリレーション補正処理により補正できる。 In the inspection environment, for example, the manufacturing variation is adjusted using an object that does not depend on the application. For this reason, there is an error in the temperature measured for the object in the actual use environment. According to one aspect of the present invention, such an error can be corrected by the correlation correction process.
また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載の回路装置と、前記赤外線センサーと、前記温度センサーと、を含む温度検出装置に関係する。 Another aspect of the present invention relates to a temperature detection device including any one of the circuit devices described above, the infrared sensor, and the temperature sensor.
また本発明の他の態様は、上記のいずれかに記載の回路装置を含む電子機器に関係する。 Another aspect of the invention relates to an electronic device including any one of the circuit devices described above.
また本発明の他の態様は、赤外線センサーを用いて検出された第1検出電圧についてのA/D変換を行って、デジタル値の第1検出値を出力し、温度センサーを用いて検出された第2検出電圧についてのA/D変換を行って、デジタル値の第2検出値を出力し、前記第1検出値と前記第2検出値に基づいて、対象物温度を求め、対象物の実使用環境における温度と、前記対象物について求める前記対象物温度との差分を表すコリレーション補正値を記憶し、前記コリレーション補正値に基づいて前記対象物温度を補正するコリレーション補正処理を行う温度検出方法に関係する。 In another aspect of the present invention, A / D conversion is performed on the first detection voltage detected using the infrared sensor, the first detection value of the digital value is output, and the detection is performed using the temperature sensor. A / D conversion is performed on the second detection voltage, a second detection value of a digital value is output, an object temperature is obtained based on the first detection value and the second detection value, and the actual object is detected. A temperature for storing a correlation correction value representing a difference between a temperature in a use environment and the object temperature to be obtained for the object, and performing a correlation correction process for correcting the object temperature based on the correlation correction value Related to the detection method.
また本発明の他の態様は、赤外線センサーと、温度センサーと、前記赤外線センサー及び前記温度センサーからの出力電圧に基づいて対象物温度を求める回路装置と、を含む温度検出装置の製造方法であって、前記対象物温度を補正する補正パラメーターを検査環境において求め、前記補正パラメーターを前記回路装置の記憶部に書き込み、対象物の実使用環境における温度と、前記対象物について前記回路装置が求める前記対象物温度との差分を表すコリレーション補正値を前記記憶部に書き込む温度検出装置の製造方法に関係する。 Another aspect of the present invention is a method for manufacturing a temperature detection device including an infrared sensor, a temperature sensor, and a circuit device for obtaining an object temperature based on an output voltage from the infrared sensor and the temperature sensor. The correction parameter for correcting the object temperature is obtained in the inspection environment, the correction parameter is written in the storage unit of the circuit device, and the circuit device obtains the temperature in the actual use environment of the object and the object. The present invention relates to a method for manufacturing a temperature detection device that writes a correlation correction value representing a difference from the object temperature into the storage unit.
また本発明の他の態様では、前記対象物温度が異なる複数の対象物温度ポイントの各対象物温度ポイントにおける前記コリレーション補正値を前記記憶部に書き込んでもよい。 In another aspect of the present invention, the correlation correction value at each object temperature point of a plurality of object temperature points having different object temperatures may be written in the storage unit.
また本発明の他の態様では、前記各対象物温度ポイントについて、自己温度が異なる複数の自己温度ポイントの各自己温度ポイントにおける前記コリレーション補正値を前記記憶部に書き込んでもよい。 In another aspect of the present invention, for each object temperature point, the correlation correction value at each self temperature point of a plurality of self temperature points having different self temperatures may be written in the storage unit.
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are indispensable as means for solving the present invention. Not necessarily.
1.回路装置、温度検出装置
図1に本実施形態の回路装置及びこの回路装置を含む温度検出装置の構成例を示す。本実施形態の回路装置(IC)は、検出回路10と制御部50を含む。また特性記憶部70、記憶部80(パラメーター記憶部)、出力部90、I/F部100を含むことができる。また本実施形態の温度検出装置は、回路装置と赤外線センサーと温度センサーとを含む。赤外線センサーは、集電素子型、熱電対型、またはボロメーター型のセンサー素子を用いてもよい。温度センサーは、熱電対またはサーミスターをセンサー素子として用いてもよい。図1の本実施形態は、赤外線センサーとしてサーモパイル2を、温度センサーとしてサーミスター4を含む。サーモパイル2は熱エネルギーを電気エネルギーに変換する素子(電気部品)である。サーモパイル2は例えば複数の熱電対を直列(又は並列)に接続することなどにより実現できる。サーミスター4は例えば温度変化に対して電気抵抗の変化が大きい抵抗体である。
1. Circuit Device and Temperature Detection Device FIG. 1 shows a configuration example of a circuit device of this embodiment and a temperature detection device including this circuit device. The circuit device (IC) of this embodiment includes a
検出回路10は、サーモパイル2、サーミスター4の検出処理を行う。例えばサーモパイル2の一端(正極側)及び他端(負極側)は、回路装置の端子(パッド等)を介して検出回路10に電気的に接続される。またサーミスター4の一端は回路装置の端子(パッド等)を介して検出回路10に電気的に接続される。サーミスター4の他端は電源VSS(GND)のノードに接続される。
The
検出回路10は、サーモパイル2を用いて検出された第1検出電圧VD1についてのA/D変換を行って、デジタル値の第1検出値DT1を出力する。また検出回路10は、サーミスター4を用いて検出された第2検出電圧VD2についてのA/D変換を行って、デジタル値の第2検出値DT2を出力する。
The
具体的には、検出回路10は、サーモパイル用検出回路20、サーミスター用検出回路30、A/D変換回路40を含む。サーモパイル用検出回路20はサーモパイル2の一端及び他端に接続され、第1検出電圧VD1をA/D変換回路40に出力する。例えばサーモパイル2の両端の電圧の信号増幅等を行って、第1検出電圧VD1を出力する。そしてA/D変換回路40は、この第1検出電圧VD1についてのA/D変換を行って、デジタル値の第1検出値DT1を出力する。
Specifically, the
サーミスター用検出回路30は基準電流源32(基準電流生成回路)を含む。そしてサーミスター用検出回路30は、この基準電流源32からの基準電流がサーミスター4に流れることで生成される第2検出電圧VD2を、A/D変換回路40に出力する。A/D変換回路40は、この第2検出電圧VD2についてのA/D変換を行って、デジタル値の第2検出値DT2を出力する。
The
制御部50は、回路装置の各種の制御処理や各種の演算処理を行う。この制御部50はゲートアレイ回路などのロジック回路やプロセッサー等により実現できる。
The
特性記憶部70は第1記憶部72、第2記憶部74、第3記憶部76を含む。特性記憶部70は例えばROM等のメモリーにより実現できる。記憶部80は各種のパラメーターを記憶する。記憶部80は、例えばOTP(One Time Programmable ROM)等の不揮発性メモリー(電気的に情報のプログラミングが可能なメモリー)により実現できる。
The
出力部90は、制御部50で測定された温度検出結果をアナログ信号にD/A変換して外部に出力する。I/F(インターフェース)部100は、外部デバイスとのインターフェース処理を行うものである。このI/F部100を介して、制御部50は、温度検出結果をデジタル信号として外部デバイス(マイクロコンピューター、コントローラー等)へ出力する。また、I/F部100を介して、外部デバイスは、回路装置への各種パラメーター等の設定が可能になる。
The output unit 90 D / A converts the temperature detection result measured by the
図2は本実施形態の回路装置の全体的動作を説明する図である。本実施形態では、まず回路装置の機能設定・調整を行った後に、サーモパイル2とサーミスター4を用いた実際の温度計測を行う。
FIG. 2 is a diagram for explaining the overall operation of the circuit device of this embodiment. In the present embodiment, first, after setting and adjusting the function of the circuit device, actual temperature measurement using the
図2の機能設定・調整は、例えば回路装置(温度検出装置)の製造時に行われる。具体的には、まず回路装置の各種の機能設定やセンサー係数のパラメーターを、記憶部80(OTP)に書き込む(ステップS1)。機能設定は、例えば温度測定範囲、測定時間、或いは温度測定結果の出力形式等の設定である。センサー係数はサーモパイル2の感度係数等である。
The function setting / adjustment shown in FIG. 2 is performed, for example, when a circuit device (temperature detection device) is manufactured. Specifically, first, various function settings and sensor coefficient parameters of the circuit device are written in the storage unit 80 (OTP) (step S1). The function setting is, for example, a setting of a temperature measurement range, a measurement time, an output format of a temperature measurement result, or the like. The sensor coefficient is a sensitivity coefficient of the
次に管理温度での測定を行う(ステップS2)。この管理温度での測定は、自己温度(周囲温度)や対象物温度を所定温度に設定して行う測定(温度検出処理)である。例えば管理温度は、自己温度=25度、対象物温度=70度(或いは自己温度=25度、対象物温度=25度等)となる温度設定である。そして、この管理温度での測定結果に基づいて、温度測定のための補正パラメーターを算出し、記憶部80に書き込む(ステップS3)。補正パラメーターは、実際の温度測定時に、温度測定の検出結果に基づき対象物温度や自己温度を演算する際に使用するパラメーターである。 Next, measurement at the control temperature is performed (step S2). The measurement at the control temperature is a measurement (temperature detection process) performed by setting the self temperature (ambient temperature) or the object temperature to a predetermined temperature. For example, the management temperature is a temperature setting such that self temperature = 25 degrees and object temperature = 70 degrees (or self temperature = 25 degrees, object temperature = 25 degrees, etc.). Then, based on the measurement result at the control temperature, a correction parameter for temperature measurement is calculated and written in the storage unit 80 (step S3). The correction parameter is a parameter used when calculating the object temperature or the self temperature based on the detection result of the temperature measurement at the actual temperature measurement.
そして、このように機能設定・調整が行われた回路装置を用いて、実際の温度測定を行う(ステップS4)。そして制御部50は、検出回路10の検出結果(DT1、DT2)と、ステップS3で求められた補正パラメーターに基づいて、補正演算を行って、対象物温度や自己温度などの温度測定結果を出力する(ステップS5)。
Then, the actual temperature measurement is performed using the circuit device that has been set and adjusted in this way (step S4). Then, the
2.コリレーション補正処理
図2の温度計測での補正演算では、回路装置やサーモパイル2、サーミスター4の製造ばらつき(個体差)を補正する処理と、コリレーション補正とを行う。コリレーション補正は、製造ばらつきの補正とは異なり、製造ばらつきを補正した後の測定値と、アプリケーションに応じて想定した実際の対象物の温度との誤差を、更に補正するものである。以下、本実施形態が行うコリレーション補正について説明する。
2. Correlation Correction Processing In the correction calculation in the temperature measurement of FIG. 2, processing for correcting manufacturing variations (individual differences) of the circuit device, the
図3に、コリレーション補正値の測定(コリレーション評価)のフローチャートを示す。このフローは、図2の機能設定・調整において実行する。 FIG. 3 shows a flowchart of the correlation correction value measurement (correlation evaluation). This flow is executed in the function setting / adjustment of FIG.
まず、検査環境において、製造ばらつきの補正に用いる補正パラメーターを測定する(ステップS31)。検査環境とは、温度測定の対象として、アプリケーションに依存しない理想的な対象物(例えば、黒体輻射を行う物体)を設置し、その対象物を所与の管理温度に設定し、その対象物について温度測定を行う環境のことである。 First, in the inspection environment, a correction parameter used for correcting manufacturing variation is measured (step S31). An inspection environment is an ideal object that does not depend on the application (for example, an object that emits black body radiation) as a temperature measurement target, and that target object is set to a given management temperature. Is the environment where temperature measurement is performed.
この検査環境における測定では、管理温度の対象物について実際に測定した温度が温度検出装置の固体毎に異なっており、その個体差を補正するための補正パラメーターを求める。そして、その補正パラメーターを記憶部80(OTP)に書き込む(ステップS32)。 In the measurement in this inspection environment, the temperature actually measured with respect to the control temperature object is different for each solid of the temperature detection device, and a correction parameter for correcting the individual difference is obtained. Then, the correction parameter is written in the storage unit 80 (OTP) (step S32).
次に、実使用環境において、コリレーション補正に用いるコリレーション補正値を測定する(ステップS33)。実使用環境とは、温度検出装置を組み込んだ最終製品のアプリケーションにおいて実際に測定対象となる物体を想定した(同一の、又は模擬した)対象物を設置し、その対象物について温度測定を行う環境のことである。実使用環境における測定とは言え、製造工程での検査で行うのは検査環境における測定と同じである。 Next, the correlation correction value used for the correlation correction is measured in the actual use environment (step S33). The actual use environment is an environment in which an object that is supposed to be the object to be measured (identical or simulated) in the application of the final product incorporating the temperature detection device is installed, and the temperature of the object is measured. That is. Although it is a measurement in the actual use environment, what is performed in the inspection in the manufacturing process is the same as the measurement in the inspection environment.
この実使用環境における測定では、上記の補正パラメーターにより製造ばらつきが補正されるので、温度検出装置の各固体は、同一温度の同一対象物に対してほぼ同じ測定値を出力する。しかしながら、対象物が検査環境とは異なるので、対象物の実際の温度(例えば本実施形態の温度検出装置でない温度計で測定した温度)と、温度検出装置で測定した温度とが異なっている。例えば、エアーコンディショナーでは室内の壁や人を対象物として想定でき、或いはIHヒーターでは鍋やフライパン等の調理器具を対象物として想定できる。これらの対象物は、理想的な黒体輻射を行うわけではない(同じ温度の黒体とは赤外線量が異なる)ので、対象物の実際の温度と、温度検出装置で測定した温度は異なったものとなる。本実施形態では、その差分をコリレーション補正値として記憶部80(OTP)に書き込む(ステップS34)。 In the measurement in the actual use environment, since the manufacturing variation is corrected by the correction parameter, each solid of the temperature detection device outputs almost the same measurement value for the same object at the same temperature. However, since the object is different from the inspection environment, the actual temperature of the object (for example, the temperature measured by a thermometer that is not the temperature detection device of the present embodiment) and the temperature measured by the temperature detection device are different. For example, an air conditioner can assume indoor walls and people as objects, or an IH heater can assume cooking utensils such as pots and pans as objects. Since these objects do not emit ideal blackbody radiation (the amount of infrared rays is different from a blackbody of the same temperature), the actual temperature of the object differs from the temperature measured by the temperature detector. It will be a thing. In this embodiment, the difference is written in the storage unit 80 (OTP) as a correlation correction value (step S34).
図4に、上記のコリレーション補正値を用いたコリレーション補正処理のフローチャートを示す。このフローは、図2の温度計測において実行する。 FIG. 4 shows a flowchart of the correlation correction process using the above-described correlation correction value. This flow is executed in the temperature measurement of FIG.
まず、不図示のメモリー(例えばRAM等)に記憶された自己温度の測定結果と対象物温度の測定結果を読み出す(ステップS41、S42)。これらの測定結果は、製造ばらつきの補正を施した後の自己温度と対象物温度である。例えば図11で後述する温度検出手法では、ステップS14〜S16においてサーモパイル2による第1検出値DT1の製造ばらつきを補正し、補正した第1検出値DT1と自己温度に基づいてステップS17〜S19において対象物温度を求める。この対象物温度と自己温度は不図示のメモリーに一時的に記憶される。
First, the self-temperature measurement result and the object temperature measurement result stored in a memory (not shown) such as a RAM are read (steps S41 and S42). These measurement results are the self-temperature and the object temperature after correction of manufacturing variation. For example, in the temperature detection method described later with reference to FIG. 11, the manufacturing variation of the first detection value DT1 due to the
次に、記憶部80(OTP)からコリレーション補正値を読み出し、そのコリレーション補正値に基づいて対象物温度を補正する(ステップS43)。具体的には、測定された自己温度と対象物温度に対応する補正値を、記憶部80(OTP)から読み出したコリレーション補正値に基づいて求め、その補正値を対象物温度に加算して対象物温度を補正する。 Next, the correlation correction value is read from the storage unit 80 (OTP), and the object temperature is corrected based on the correlation correction value (step S43). Specifically, a correction value corresponding to the measured self temperature and object temperature is obtained based on the correlation correction value read from the storage unit 80 (OTP), and the correction value is added to the object temperature. Correct the object temperature.
次に、コリレーション補正した対象物温度を外部に出力する(ステップS44)。即ち、コリレーション補正したデジタル値の対象物温度を出力部90がD/A変換してアナログ出力する。或いは、コリレーション補正したデジタル値の対象物温度をI/F部100を介して外部デバイスに出力する。
Next, the correlation-corrected object temperature is output to the outside (step S44). That is, the
3.コリレーション補正処理の詳細
図5〜図6(C)を用いて、コリレーション補正処理について更に詳細に説明する。
3. Details of Correlation Correction Processing The correlation correction processing will be described in more detail with reference to FIGS. 5 to 6C.
図5に示すように、本実施形態では第1〜第4の対象物温度ポイントtobj[0]〜tobj[3]の各対象物温度において第1〜第4の自己温度ポイントta[0]〜ta[3]のコリレーション補正値を測定し、記憶部80(OTP)に記憶しておく。対象物温度ポイントtobj[j]、自己温度ポイントta[i]のコリレーション補正値をc[i,j]とする(i,jは0以上3以下の整数)と、c[i,j]は4×4個のマトリックス状の温度ポイントにおけるコリレーション補正値である。コリレーション補正値は4×4個のマトリックスと異なるマトリックスの温度ポイントを記憶して用いてもよい。 As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the first to fourth self-temperature points ta [0] to taj [0] to tobj [3] at the first to fourth object temperature points tobj [0] to tobj [3]. The correlation correction value of ta [3] is measured and stored in the storage unit 80 (OTP). When the correlation correction value of the object temperature point tobj [j] and the self temperature point ta [i] is c [i, j] (i, j is an integer from 0 to 3), c [i, j] Are correlation correction values at 4 × 4 matrix temperature points. Correlation correction values may be used by storing temperature points of a matrix different from the 4 × 4 matrix.
温度検出を行う際には、測定された対象物温度と自己温度に対応する補正値を、マトリックス状の温度ポイントにおけるコリレーション補正値c[i,j]から求める。測定された対象物温度と自己温度が、コリレーション補正値が存在する温度ポイントに一致している場合には、そのコリレーション補正値を、測定された対象物温度に加算する。検出した対象物温度と自己温度が、コリレーション補正値が存在する温度ポイントに一致しない場合には、検出した対象物温度と自己温度の周囲に存在する少なくとも1つのコリレーション補正値に基づいてコリレーション補正値を算出し、測定された対象物温度に加算してもよい。例えば、検出した対象物温度と自己温度に対して最も近傍の温度ポイントのコリレーション補正値に基づいてコリレーション補正値を算出してもよい。あるいは、検出した対象物温度と自己温度に対して近傍の温度ポイントにおける少なくとも2つ以上のコリレーション補正値に基づいて補間処理を行い、補正値を算出してもよい。 When performing temperature detection, a correction value corresponding to the measured object temperature and self temperature is obtained from the correlation correction value c [i, j] at the matrix-like temperature points. When the measured object temperature and the self temperature coincide with the temperature point where the correlation correction value exists, the correlation correction value is added to the measured object temperature. If the detected object temperature and the self temperature do not coincide with the temperature point where the correlation correction value exists, the detected object temperature and the self temperature are based on at least one correlation correction value existing around the detected object temperature and the self temperature. A relation correction value may be calculated and added to the measured object temperature. For example, the correlation correction value may be calculated based on the correlation correction value of the temperature point closest to the detected object temperature and self temperature. Alternatively, the correction value may be calculated by performing interpolation processing based on at least two or more correlation correction values at temperature points near the detected object temperature and self temperature.
例えば、対象物温度tobA、自己温度taAが測定されたとする。この場合、測定値が温度ポイントの間にあるので、内挿により補正値PAを求める。即ち、周囲4ポイントの補正値c[2,2]、c[2,3]、c[3,2]、c[3,3]を用いて下式(1)により補正値PAを求める。
また、対象物温度tobB、自己温度taBが測定された場合、自己温度の測定値がマトリックスの外側なので、自己温度については外挿を行って補正値PBを求める。即ち、下式(2)により補正値PBを求める。
また、対象物温度tobC、自己温度taCが測定された場合、対象物温度の測定値がマトリックスの外側なので、対象物温度については外挿を行って補正値PCを求める。即ち、下式(3)により補正値PCを求める。
上記の対象物温度ポイントと自己温度ポイントは、図6(A)、図6(B)に示す設定パラメーターにより可変に設定可能である。また、図6(C)に示す設定パラメーターによりコリレーション補正値の温度範囲と精度を可変に設定可能である。これらの設定パラメーターは、図2の機能設定・調整において記憶部80(OTP)に書き込まれる。 The object temperature point and the self temperature point can be variably set by setting parameters shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B). Further, the temperature range and accuracy of the correlation correction value can be variably set by setting parameters shown in FIG. These setting parameters are written in the storage unit 80 (OTP) in the function setting / adjustment of FIG.
図6(A)に示すCor_taは、自己温度ポイントを設定するパラメーターである。自己温度はサーモパイル2の温度を測定したものなので、環境温度や対象物からの輻射(対象物温度)に影響される。それらを考慮し、実使用環境で用いる自己温度の範囲に対応したCor_taを設定する。
Cor_ta shown in FIG. 6A is a parameter for setting a self-temperature point. Since the self-temperature is a value obtained by measuring the temperature of the
図6(B)に示すCor_tobj[2:0]は、対象物温度ポイントの間隔を設定するパラメーターである。また、Tstは、対象物温度ポイントの開始温度を設定するパラメーターである。例えば、アプリケーションに応じて高精度に測定したい対象温度の範囲に対応したCor_tobj[2:0]とTstを設定する。 Cor_tobj [2: 0] shown in FIG. 6B is a parameter for setting the interval between the object temperature points. Tst is a parameter for setting the starting temperature of the object temperature point. For example, Cor_tobj [2: 0] and Tst corresponding to the target temperature range to be measured with high accuracy are set according to the application.
図6(C)に示すCor_form[1:0]は、コリレーション補正値として設定可能な温度範囲とコリレーション補正値の1LSBあたりの温度ステップを設定するパラメーターである。具体的には、測定された対象物温度は例えば12ビットのデータであり、LSBから5ビット目が整数第1桁である。Cor_form[1:0]は、例えば8ビットのデータであるコリレーション補正値のLSBから何ビット目を整数第1桁として対象物温度に加算するかを設定する。コリレーション補正値のbit7(MSB)は正負の符号を表すので、下位7ビット(bit0〜bit6)の各ビットが何度に対応するかが決まる。例えばCor_form[1:0]=“00”の場合、コリレーション補正値は−63.5度〜+63.5度の範囲で設定可能であり、1LSBの温度ステップは0.5度となる。 Cor_form [1: 0] shown in FIG. 6C is a parameter for setting a temperature range that can be set as a correlation correction value and a temperature step per 1 LSB of the correlation correction value. Specifically, the measured object temperature is, for example, 12-bit data, and the fifth bit from the LSB is the first integer digit. Cor_form [1: 0] sets, for example, how many bits are added to the object temperature as the first integer digit from the LSB of the correlation correction value, which is 8-bit data. Since the correlation correction value bit7 (MSB) represents a positive or negative sign, it is determined how many times each bit of the lower 7 bits (bit0 to bit6) corresponds. For example, when Cor_form [1: 0] = “00”, the correlation correction value can be set in the range of −63.5 degrees to +63.5 degrees, and the temperature step of 1LSB is 0.5 degrees.
以上の実施形態によれば、検出回路10は、サーモパイル2(赤外線センサー)を用いて検出された第1検出電圧VD1についてのA/D変換を行って、デジタル値の第1検出値DT1を出力し、サーミスター4(温度センサー)を用いて検出された第2検出電圧VD2についてのA/D変換を行って、デジタル値の第2検出値DT2を出力する。制御部50は、第1検出値DT1と第2検出値DT2に基づいて、対象物温度を求める。記憶部80(OTP)は、対象物の実使用環境における温度と、対象物について制御部50が求める対象物温度との差分を表すコリレーション補正値を記憶する。そして、制御部50は、コリレーション補正値に基づいて対象物温度を補正するコリレーション補正処理を行う。
According to the above embodiment, the
上述したように、回路装置は出荷検査等において測定値を調整するが、その検査環境と、回路装置のユーザーが想定する実使用環境は一般には異なるものである。そのため、実使用環境での対象物の実際の温度と回路装置が検出した対象物温度は異なる場合がある。この点、本実施形態によれば、その差分を表すコリレーション補正値を記憶しておくことにより、回路装置が検出した対象物温度を補正できる。これにより、アプリケーションに応じた対象物の温度を正しく測定することが可能となる。 As described above, the circuit device adjusts the measurement value in the shipping inspection or the like, but the inspection environment and the actual use environment assumed by the user of the circuit device are generally different. For this reason, the actual temperature of the object in the actual use environment may differ from the object temperature detected by the circuit device. In this regard, according to the present embodiment, the object temperature detected by the circuit device can be corrected by storing the correlation correction value representing the difference. Thereby, it becomes possible to correctly measure the temperature of the object according to the application.
具体的には、記憶部80は、対象物温度が異なる複数の対象物温度ポイントtobj[0]〜tobj[3]の各対象物温度ポイントにおけるコリレーション補正値を記憶する。例えば、自己温度ポイントta[0]では、tobj[0]〜tobj[3]に対応してコリレーション補正値c[0,0]〜c[0,3]を記憶する。そして、制御部50は、その各対象物温度ポイントにおけるコリレーション補正値に基づいてコリレーション補正処理を行う。
Specifically, the
検査環境では例えば黒体等を対象物とするが、その黒体の輻射スペクトル(赤外線スペクトル)と、実使用環境での対象物の輻射スペクトルとの違いが、測定温度の誤差となる。このスペクトルの違いは一般に温度に依存するので、対象物温度に応じて測定温度の誤差が異なる。この点、本実施形態では複数の対象物温度ポイントにおける複数のコリレーション補正値を記憶できるので、実際に使用する広い温度範囲にわたって精度の高いコリレーション補正が可能となる。 For example, a black body or the like is an object in the inspection environment, but the difference between the radiation spectrum (infrared spectrum) of the black body and the radiation spectrum of the object in the actual use environment is an error in measurement temperature. Since the difference in spectrum generally depends on the temperature, the measurement temperature error varies depending on the object temperature. In this regard, in the present embodiment, since a plurality of correlation correction values at a plurality of object temperature points can be stored, a highly accurate correlation correction can be performed over a wide temperature range that is actually used.
また、記憶部80は、各対象物温度ポイントについて、自己温度が異なる複数の自己温度ポイントta[0]〜ta[3]の各自己温度ポイントにおけるコリレーション補正値を記憶する。例えば、tobj[0]では、ta[0]〜ta[3]におけるコリレーション補正値c[0,0]〜c[3,0]を記憶する。そして、制御部50は、自己温度と各自己温度ポイントにおけるコリレーション補正値とに基づいてコリレーション補正処理を行う。
Further, the
検査環境では所定の自己温度(管理温度。例えば25度)で測定値を調整する。しかしながら、実使用環境では自己温度は様々である。例えばエアーコンディショナーでは気温に応じて自己温度が異なり、或いはIHヒーターでは過熱された調理器具により自己温度が高くなる。サーモパイル2の起電圧は図9(A)で後述する理論式で表されるが、本実施形態では、この理論式通りの起電圧が得られることを前提に測定値を算出している。そのため、この理論式が正しい限りは、管理温度で測定値を調整しておくことで、それ以外の自己温度でも正しい測定値が得られる。しかしながら、実際に得られる起電圧と理論式の間には多少の誤差があるため、管理温度で測定値を調整しただけでは、それ以外の自己温度において測定温度に誤差が生じる。この点、本実施形態では複数の自己温度ポイントにおける複数のコリレーション補正値を記憶できるので、自己温度に応じたコリレーション補正が可能となり、自己温度に依存しない高精度な温度測定が可能となる。
In the inspection environment, the measured value is adjusted at a predetermined self temperature (management temperature, for example, 25 degrees). However, the self-temperature varies in an actual use environment. For example, in an air conditioner, the self-temperature varies depending on the temperature, or in an IH heater, the self-temperature increases due to overheated cooking utensils. The electromotive voltage of the
図5で説明したように、制御部50は、コリレーション補正値c[0,0]〜c[3,3]の補間処理により対象物温度に対応する補正値(例えばPA)を求め、その補間処理により求めた補正値に基づいて対象物温度のコリレーション補正処理を行う。例えば、測定された対象物温度tobAの近傍の2つの対象物温度ポイントtobj[2]、tobj[3]を選択し、測定された自己温度taAの近傍の2つの対象物温度ポイントta[2]、ta[3]を選択する。そして、それらの温度ポイントでの2×2個のコリレーション補正値c[2,2]、c[2,3]、c[3,2]、c[3,3]を補間処理してコリレーション補正値PAを求める。
As described with reference to FIG. 5, the
このようにすれば、複数の対象物温度ポイントと複数の自己温度ポイントから構成されたマトリックスの温度ポイントにおけるコリレーション補正値から、測定された対象物温度と自己温度に対応したコリレーション補正値を求めることができる。本実施形態では複数の温度ポイントを設けたことで高精度なコリレーション補正を実現しているが、このような補間処理によって更に高精度なコリレーション補正が可能となる。 In this way, the correlation correction value corresponding to the measured object temperature and the self temperature is obtained from the correlation correction value at the temperature point of the matrix composed of the plurality of object temperature points and the plurality of self temperature points. Can be sought. In the present embodiment, a plurality of temperature points are provided to realize highly accurate correlation correction. However, such an interpolation process enables more accurate correlation correction.
図6(B)で説明したように、記憶部80は、複数の対象物温度ポイントtobj[0]〜tobj[3]の温度間隔情報(パラメーターCor_tobj[2:0])を記憶する。また、記憶部80は、複数の対象物温度ポイントtobj[0]〜tobj[3]のスタート温度情報(パラメーターTst)を記憶する。
As described with reference to FIG. 6B, the
実際のアプリケーションでは、測定する温度範囲は様々である。例えばエアーコンディショナーでは気温の変動範囲程度を測定し、或いはIHヒーターでは数百度の高温まで測定する。この点、本実施形態によれば、対象物温度ポイントの間隔やスタート温度を設定できるので、アプリケーションに応じた温度範囲にコリレーション補正値を配置でき、その温度範囲で正確なコリレーション補正を行うことができる。或いは、使用する温度範囲の中で、特に高精度な測定が必要な温度範囲があれば、その温度範囲にコリレーション補正値を配置することも可能である。 In actual applications, the temperature range to be measured varies. For example, an air conditioner measures the temperature fluctuation range, or an IH heater measures to a high temperature of several hundred degrees. In this regard, according to the present embodiment, since the interval between the object temperature points and the start temperature can be set, the correlation correction value can be arranged in the temperature range according to the application, and the accurate correlation correction is performed in the temperature range. be able to. Alternatively, if there is a temperature range that requires particularly high-accuracy measurement in the temperature range to be used, the correlation correction value can be arranged in that temperature range.
図6(C)で説明したように、記憶部80は、コリレーション補正値として設定可能な温度範囲とコリレーション補正値の1LSBあたりの温度刻みを可変に設定する設定情報(パラメーターCor_form[1:0])を記憶する。
As described with reference to FIG. 6C, the
実際のアプリケーションに応じて、想定される対象物は異なる。例えばエアーコンディショナーでは室内の壁等が対象物であり、或いはIHヒーターでは調理器具等が対象物である。この対象物の違いによってコリレーション補正値の大きさは異なっている。この点、本実施形態によれば、コリレーション補正値として設定可能な温度範囲を設定できるので、対象物に応じた温度範囲のコリレーション補正値を設定できる。また、コリレーション補正値で補正する温度範囲が小さい場合には、温度範囲を狭く設定しておくことで1LSBの温度ステップを小さくでき、コリレーション補正値の精度を上げることが可能である。 Depending on the actual application, the assumed objects differ. For example, in an air conditioner, an indoor wall or the like is an object, or in an IH heater, a cooking utensil or the like is an object. The magnitude of the correlation correction value differs depending on the difference in the object. In this regard, according to the present embodiment, the temperature range that can be set as the correlation correction value can be set, so that the correlation correction value in the temperature range according to the object can be set. When the temperature range to be corrected with the correlation correction value is small, the temperature step of 1 LSB can be reduced by setting the temperature range narrow, and the accuracy of the correlation correction value can be increased.
図3、図4で説明したように、制御部50は、検査環境で得られた補正パラメーターに基づいて対象物温度を補正し、その補正後の対象物温度に対してコリレーション補正処理を行う。図11等で後述するように、記憶部80は、温度特性についてのゲイン補正処理(ステップS15)、オフセットについての補正処理(ステップS14)、サーモパイル2の特性係数パラメーターGSに基づく変換処理(ステップS16)の少なくとも1つの補正処理の補正パラメーターである。
As described with reference to FIGS. 3 and 4, the
図3で説明したように、検査環境ではアプリケーションに依存しない対象物を用いて製造ばらつき(サーモパイル、サーミスター、回路装置の個体差)を調整する。そのため、アプリケーション毎の実使用環境で用いた場合には、測定した温度に誤差が生じる。本実施形態では、このような誤差を上述したコリレーション補正処理により補正し、正確な温度計測を可能にする。 As described with reference to FIG. 3, manufacturing variations (individual differences among thermopiles, thermistors, and circuit devices) are adjusted using an object that does not depend on the application in the inspection environment. Therefore, when used in an actual usage environment for each application, an error occurs in the measured temperature. In the present embodiment, such an error is corrected by the above-described correlation correction process, thereby enabling accurate temperature measurement.
4.サーモパイル用検出回路
以下、本実施形態の温度検出手法について詳細に説明する。まず、検出回路10について詳細に説明する。
4). Thermopile detection circuit Hereinafter, the temperature detection method of the present embodiment will be described in detail. First, the
図7にサーモパイル用検出回路20の構成例を示す。サーモパイル用検出回路20は、増幅回路22、ゲイン調整回路24、基準電圧生成回路26を含む。
FIG. 7 shows a configuration example of the
増幅回路22は、例えばスイッチドキャパシター回路を用いた演算増幅器OPA1により構成される。そして増幅回路22(演算増幅器OPA1)は、第1入力端子(反転入力端子)にサーモパイル2の一端(正側端子)が接続され、第2入力端子(非反転入力端子)にサーモパイル2の他端(負側端子)が接続される。また増幅回路22の第1入力端子のノードはバイアス電圧VBSに設定される。また増幅回路22には、その出力電圧VAQの基準となる電圧として、基準電圧生成回路26により生成された基準電圧VREFが供給される。
The
増幅回路22は、サーモパイル2に発生した起電圧VTP=THPP−THPMを増幅する。例えば増幅回路22のゲインをGC(例えばGC=20)とした場合に、増幅回路22の出力電圧VAQは、例えば下式(4)のように表すことができる。
VAQ=−GC・VTP+VREF (4)
The
VAQ = -GC · VTP + VREF (4)
ゲイン調整回路24(プログラマブルゲインアンプ)は、演算増幅器OPA2と、抵抗RA1、RA2により構成される。抵抗RA1の一端は増幅回路22(演算増幅器OPA1)の出力端子に接続され、抵抗RA1の他端は演算増幅器OPA2の第1入力端子(反転入力端子)に接続される。抵抗RA2の一端は演算増幅器OPA2の第1入力端子に接続され、抵抗RA2の他端は演算増幅器OPA2の出力端子に接続される。演算増幅器OPA2の第2入力端子(非反転入力端子)には、基準電圧生成回路26により生成された基準電圧VREFが供給される。抵抗RA2はその抵抗値が可変となる可変抵抗である。抵抗RA2の抵抗値を設定することで、ゲイン調整回路24のゲインが設定される。
The gain adjustment circuit 24 (programmable gain amplifier) includes an operational amplifier OPA2 and resistors RA1 and RA2. One end of the resistor RA1 is connected to the output terminal of the amplifier circuit 22 (operational amplifier OPA1), and the other end of the resistor RA1 is connected to the first input terminal (inverting input terminal) of the operational amplifier OPA2. One end of the resistor RA2 is connected to the first input terminal of the operational amplifier OPA2, and the other end of the resistor RA2 is connected to the output terminal of the operational amplifier OPA2. The reference voltage VREF generated by the reference
ゲイン調整回路24は、増幅回路22の出力電圧VAQを、基準電圧VREFを基準にして、設定されたゲインで増幅し、第1検出電圧VD1を出力する。例えば抵抗RA1、RA2の抵抗値をR1、R2とすると、ゲイン調整回路24のゲインはGA=R2/R1となる。従って、ゲイン調整回路24の出力電圧である第1検出電圧VD1は下式(5)のように表すことができる。
VD1=−(R2/R1)・(VAQ−VREF)+VREF
=−GA・(VAQ−VREF)+VREF (5)
The
VD1 =-(R2 / R1). (VAQ-VREF) + VREF
= -GA. (VAQ-VREF) + VREF (5)
上式(4)、(5)から第1検出電圧VD1は下式(6)のように表すことができる。
VD1=GC・GA・VTP+VREF (6)
From the above equations (4) and (5), the first detection voltage VD1 can be expressed as the following equation (6).
VD1 = GC / GA / VTP + VREF (6)
A/D変換回路40は第1検出電圧VD1についてのA/D変換を行う。そして第1検出電圧VD1のA/D変換により得られたデジタル値の第1検出値DT1(第1電圧データ)を制御部50に出力する。なおA/D変換回路40は基準電圧VREFについてのA/D変換も行い、基準電圧VREFに対応するデジタル値についても制御部50に出力する。
The A /
なお以上では、増幅回路22(演算増幅器OPA1)やゲイン調整回路24のオフセット電圧については詳細に説明していないが、制御部50はこれらのオフセット電圧の補正処理(オフセットのキャンセル処理)についても行う。またゲイン調整回路24のゲインGAや基準電圧VREFの値については、図1のI/F部100等を介して可変に設定することができる。これにより、サーモパイル2の感度、温度範囲、精度等を考慮して、ゲインGAや基準電圧VREFを設定できるようになる。
Although the offset voltage of the amplifier circuit 22 (the operational amplifier OPA1) and the
5.サーミスター用検出回路
図8(A)、図8(B)はサーミスター用検出回路30の構成について説明する図である。図8(A)に示すようにサーミスター用検出回路30は基準電流源32を含む。そして基準電流源32からの基準電流IREFがサーミスター4に流れることにより生成される電圧が、第2検出電圧VD2としてA/D変換回路40に出力される。そしてA/D変換回路40は、第2検出電圧VD2についてのA/D変換を行い、第2検出電圧VD2のA/D変換により得られたデジタル値の第2検出値DT2を制御部50に出力する。制御部50は、第2検出値DT2により第3記憶部76(ROM3)を参照することで、自己温度を求める。例えば図8(B)は、サーミスター4の検出電圧の温度特性の例を示す図である。図8(B)に示すように、サーミスター4の検出電圧により自己温度を求めることができる。例えば第3記憶部76は、自己温度の値と第2検出値DT2(VD2)とを対応づけて記憶する。例えば自己温度の値と第2検出値DT2とが対応づけられた温度テーブルを記憶する。従って、制御部50は、A/D変換回路40からの第2検出値DT2と、第3記憶部76と用いて、自己温度を求めることができる。例えば、第2検出値DT2に対応する自己温度の値を、例えば第3記憶部76に記憶される温度テーブルを用いて検索することで、自己温度を求めることができる。
5. Thermistor Detection Circuit FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating the configuration of the
6.本実施形態の温度検出手法
次に本実施形態の温度検出手法(温度検出方法)について詳細に説明する。本実施形態では以下に説明する手法により対象物温度や自己温度を検出している。
6). Next, the temperature detection method (temperature detection method) of this embodiment will be described in detail. In the present embodiment, the object temperature and the self temperature are detected by the method described below.
図9(A)は、サーモパイル2が生成する起電圧VTP(起電力)の算出式(理論式)の例である。TPは対象物温度、TTHは自己温度(サーミスター温度)、Sはサーモパイル2の特性係数である。この特性係数S(単位はV)は、例えば自己温度TTH=25度、対象物温度TP=70度の場合にサーモパイル2が生成する起電圧に相当する。Gは特性バラツキ係数(0.8〜1.2)であり、VTPOFはサーモパイル2のオフセット電圧である。Gはゲイン・バラツキに相当する。VTPOFは、例えば自己温度TTHと対象物温度TPが等しい場合(例えばTTH=TP=25度)にサーモパイル2が発生する起電圧に相当する。これらのG、VTPOFはサーモパイル2の素子バラツキ要因として、起電圧VTPに影響を与える。
FIG. 9A is an example of a calculation formula (theoretical formula) for the electromotive voltage VTP (electromotive force) generated by the
図9(B)に示すように、起電圧VTPは、サーモパイル単体の起電圧である第1起電圧VTP0と、自己温度TTHにより発生する起電圧である第2起電圧VTHと、オフセット電圧V0(=VTPOF)とに分けることができる。第1起電圧VTP0は、対象物温度TPと自己温度TTHの温度差により発生する起電圧である。第2起電圧VTHは、自己温度TTHのみに起因する起電圧である。オフセット電圧V0は、対象物温度TPと自己温度TTHの温度差が0である場合にも発生する起電圧である。 As shown in FIG. 9B, the electromotive voltage VTP includes a first electromotive voltage VTP0 that is an electromotive voltage of the thermopile alone, a second electromotive voltage VTH that is an electromotive voltage generated by the self temperature TTH, and an offset voltage V0 ( = VTPOF). The first electromotive voltage VTP0 is an electromotive voltage generated by a temperature difference between the object temperature TP and the self temperature TTH. The second electromotive voltage VTH is an electromotive voltage caused only by the self temperature TTH. The offset voltage V0 is an electromotive voltage that is generated even when the temperature difference between the object temperature TP and the self temperature TTH is zero.
図9(B)のSは、図9(A)のサーモパイル2の特性係数Sとは意味合いが異なっており、図9(B)のSは特性記憶部70に温度データを記憶する場合のROM係数Sである。
S in FIG. 9B has a different meaning from the characteristic coefficient S of the
本実施形態では、例えばROM係数S=472、G=1.0とした場合の第1起電圧VTP0の計算結果を、温度判定データとして第1記憶部72に記憶する。具体的には、対象物温度TPの値と第1起電圧VTP0の値とを対応づけて第1記憶部72に記憶する。
In the present embodiment, for example, the calculation result of the first electromotive voltage VTP0 when the ROM coefficient S = 472 and G = 1.0 is stored in the
またS=472、G=1.0とした場合の第2起電圧VTHの計算結果を、温度判定データとして第2記憶部74に記憶する。具体的には、自己温度TTHの値と第2起電圧VTHの値とを対応づけて第2記憶部74に記憶する。
Further, the calculation result of the second electromotive voltage VTH when S = 472 and G = 1.0 is stored in the
図10(A)、図10(B)に第1記憶部72、第2記憶部74に記憶される温度テーブル(温度判定データ)の例を示す。図10(A)に示すように、例えば−31度≦TP<204度では、ROM係数S=472として、各対象物温度TPにおける第1起電圧VTP0の値(ROM値)であるROM1(TP)を計算している。一方、例えば204度≦TP≦401度では、ROM係数S=118として、ROM1(TP)を計算している。また図10(B)に示すように、例えば−21度≦TTH≦106度において、各自己温度TTHにおける第2起電圧VTHの値(ROM値)であるROM2(TTH)を計算している。
10A and 10B show examples of temperature tables (temperature determination data) stored in the
第1記憶部72(第2記憶部74)の有効桁数は12ビット=4096となっており、ROM1(TP)が12ビット=4096内に収まるように、ROM係数S=472に設定している。この場合に対象物温度TPが204度になると、ROM1(TP)=4103となり、12ビット=4096の有効桁数を超えてしまうため、TP≧204度では、ROM係数S=472/4=118に設定している。そして、温度判定時に判定対象となる測定結果を1/4倍にすることで、TP≧204度の場合に対処する。 The number of significant digits of the first storage unit 72 (second storage unit 74) is 12 bits = 4096, and the ROM coefficient S = 472 is set so that ROM1 (TP) is within 12 bits = 4096. Yes. In this case, when the object temperature TP becomes 204 degrees, ROM1 (TP) = 4103, which exceeds the effective number of bits of 12 bits = 4096. Therefore, when TP ≧ 204 degrees, the ROM coefficient S = 472/4 = 118. Is set. Then, the case where TP ≧ 204 degrees is dealt with by doubling the measurement result to be determined at the time of temperature determination.
本実施形態では、サーモパイル2の起電圧VTPが図9(B)のように表すことができる点に着目して、以下に説明する温度検出手法を採用している。
In this embodiment, paying attention to the fact that the electromotive voltage VTP of the
まず、本実施形態では、図1で説明したように、サーモパイル2、サーミスター4を用いて検出された第1検出電圧VD1、第2検出電圧VD2についてのA/D変換を行って、第1検出値DT1、第2検出値DT2を求める。第1検出値DT1は起電圧VTPに対応する。
First, in the present embodiment, as described with reference to FIG. 1, the first detection voltage VD1 and the second detection voltage VD2 detected using the
そして第2検出値DT2から自己温度TTHを求める。例えば図8(A)、図8(B)で説明したように、サーミスター4の第2検出電圧VD2をA/D変換することで得られた第2検出値DT2に対応する自己温度TTHの値を、第3記憶部76の温度テーブルを用いて検索することで、自己温度TTHを求める。
Then, the self temperature TTH is obtained from the second detection value DT2. For example, as described with reference to FIGS. 8A and 8B, the self-temperature TTH corresponding to the second detection value DT2 obtained by A / D converting the second detection voltage VD2 of the
次に、求められた自己温度TTHに基づき自己温度TTHに対応する第2起電圧VTHの値を求める。具体的には図9(B)で説明したように、自己温度TTHの値に基づいて、第2記憶部74から、自己温度TTHに対応する第2起電圧VTHの値を読み出す。即ち、ROM係数S=472として第2起電圧VTHの値を、予め計算しておき、自己温度TTHの値に対応づけて第2記憶部74に記憶しておく。そして、第2検出値DT2に基づき求められた自己温度TTHに基づいて、第2記憶部74から、対応する第2起電圧VTHの値を読み出す。
Next, a value of the second electromotive voltage VTH corresponding to the self temperature TTH is obtained based on the obtained self temperature TTH. Specifically, as described in FIG. 9B, the value of the second electromotive voltage VTH corresponding to the self temperature TTH is read from the
そして、第1検出値DT1(VTP)と、求められた第2起電圧VTHの値とに基づいて、対象物温度TPに対応する第1起電圧VTP0の値を求める。例えば図9(B)に示す式から明らかなように、第1検出値DT1に対応する起電圧VTPの値に、第2起電圧VTHの値を加算し、オフセット電圧V0(VTPOF)の値を減算することで、第1起電圧VTP0の値を求めることができる。 Then, based on the first detection value DT1 (VTP) and the obtained value of the second electromotive voltage VTH, the value of the first electromotive voltage VTP0 corresponding to the object temperature TP is obtained. For example, as is apparent from the equation shown in FIG. 9B, the value of the second electromotive voltage VTH is added to the value of the electromotive voltage VTP corresponding to the first detection value DT1, and the value of the offset voltage V0 (VTPOF) is obtained. By subtracting, the value of the first electromotive voltage VTP0 can be obtained.
次に、求められた第1起電圧VTP0の値に基づいて、対象物温度TPを求める。具体的には、第1起電圧VTP0の値に対応する対象物温度TPの値を、第1記憶部72の温度テーブルを用いて検索することで、対象物温度TPを求める。即ち、ROM係数S=472(118)として、第1起電圧VTP0の値を予め計算しておき、対象物温度TPの値に対応づけて第1記憶部72に記憶しておく。そして、第1検出値DT1(VTP)と第2起電圧VTH(及びオフセット電圧V0)から求められた第1起電圧VTP0の値に対応する対象物温度TPの値を、第1記憶部72の温度テーブルを用いて検索することで、対象物温度TPを求める。
Next, the object temperature TP is obtained based on the obtained value of the first electromotive voltage VTP0. Specifically, the object temperature TP is obtained by searching the value of the object temperature TP corresponding to the value of the first electromotive voltage VTP0 using the temperature table of the
以上のようにして本実施形態では、サーモパイル2の第1検出電圧VD1やサーミスター4の第2検出電圧VD2から対象物温度TPや自己温度TTHを求めている。これにより、様々な特性係数のサーモパイル2を用いた場合にも、対象物温度TPを、少ない処理負荷で求めることが可能になる。
As described above, in the present embodiment, the object temperature TP and the self-temperature TTH are obtained from the first detection voltage VD1 of the
即ち、本実施形態の比較例の手法として、アナログ回路によるアナログ処理だけで対象物温度TPを求める手法が考えられる。しかしながら、この比較例の手法では、ゲイン調整のみで温度補正等を行っているため、広い温度範囲やサーモパイル2の特性係数に合わせた調整処理を行うことが困難であった。
That is, as a method of the comparative example of the present embodiment, a method of obtaining the object temperature TP only by analog processing by an analog circuit can be considered. However, in the method of this comparative example, since temperature correction or the like is performed only by gain adjustment, it is difficult to perform adjustment processing in accordance with a wide temperature range and the characteristic coefficient of the
これに対して本実施形態では、サーモパイル2の第1検出電圧VD1、サーミスター4の第2検出電圧VD2をデジタル値の第1検出値DT1、第2検出値DT2に変換し、デジタル処理により対象物温度TPを求めている。具体的には、図9(B)に示すように、起電圧VTPの式が、第1起電圧VTP0、第2起電圧VTH、オフセット電圧V0の項に分かれることを有効活用して、対象物温度TPを求めている。従って、アナログ回路によるアナログ処理により対象物温度TPを求める比較例の手法に比べて、様々な特性係数のサーモパイル2が用いられた場合にも、対象物温度TPを高い精度で求めることが可能になる。即ち、比較例の手法では、特定の特性係数のサーモパイル2に合わせてアナログ回路の回路定数を設定した場合に、この設定とは異なる特性係数のサーモパイル2に対応することは困難である。これに対して本実施形態では、第1検出値DT1、第2検出値DT2を用いたデジタル処理により対象物温度TPを求めている。従って、様々な特性係数のサーモパイル2に対応した補正処理を行って、高い精度で対象物温度TPを求めることができる。
On the other hand, in the present embodiment, the first detection voltage VD1 of the
例えば本実施形態では、図10(A)、図10(B)等で説明したように、ROM係数Sを特定の値(例えばS=472、S=118)に設定して、図9(B)の第1起電圧VTP0、第2起電圧VTHの値(温度テーブル)を計算し、第1記憶部72、第2記憶部74に記憶しておく。また、様々な特性係数のサーモパイル2に対応するために、後述するサーモパイル2の特性係数パラメーターGSを用意する。この特性係数パラメーターGSは、例えば回路装置の製造時等に記憶部80(OTP)に書き込まれる。そして、実際の温度測定時には特性係数パラメーターGSに基づく変換処理を第1検出値DT1に対して行い、変換処理が施された第1検出値DT1と、第2起電圧VTHの値に基づいて、第1起電圧VTP0の値を求める。そして、求められた第1起電圧VTP0の値に対応する対象物温度TPの値を、第1記憶部72の温度テーブルを用いて検索することで、対象物温度TPを求める。
For example, in this embodiment, as described with reference to FIGS. 10A and 10B, the ROM coefficient S is set to a specific value (for example, S = 472, S = 118), and FIG. ) Of the first electromotive voltage VTP0 and the second electromotive voltage VTH (temperature table) are calculated and stored in the
このようにすれば、様々な特性係数のサーモパイル2が用いられた場合にも、そのサーモパイル2に対応する値に特性係数パラメーターGSを設定して、補正処理を実行することで、対象物温度TPを高い精度で求めることが可能になる。また、第1記憶部72、第2記憶部74には、ROM係数Sが特定の値である場合の計算結果だけを記憶しておけば済む。従って、これらの第1記憶部72、第2記憶部74の使用記憶容量を節約でき、少ない記憶容量の第1記憶部72、第2記憶部74を用いて、デジタル処理による対象物温度TPの演算処理を実現できるようになる。
In this way, even when the
また本実施形態によれば、記憶部を2つの第1記憶部72、第2記憶部74に分けて、第1記憶部72には第1起電圧VTP0についての計算結果を記憶し、第2記憶部74には第2起電圧VTHについての計算結果を記憶している。そして図9(B)に示すように、起電圧VTPの式が第1起電圧VTP0、第2起電圧VTH等の項に分かれることを利用して、対象物温度TPを求めている。従って、対象物温度TPを求める演算処理を簡素化することができ、制御部50の処理負荷を軽減しながらも、対象物温度TPを高い精度で求めることが可能になる。
Further, according to the present embodiment, the storage unit is divided into two
7.詳細な処理例
次に本実施形態の温度検出手法の詳細な処理例について図11を用いて説明する。
7). Detailed Processing Example Next, a detailed processing example of the temperature detection method of the present embodiment will be described with reference to FIG.
まず、サーモパイル2により発生する起電圧VTPを検出して、検出回路10の増幅回路22、ゲイン調整回路24(PGA)により増幅する(ステップS11)。増幅後の第1検出電圧VD1は下式(7)のように表すことができる。
VD1=VREF+VTP×GC×GA (7)
First, the electromotive voltage VTP generated by the
VD1 = VREF + VTP × GC × GA (7)
ここで、GCは増幅回路22のゲインであり、GAはゲイン調整回路24のゲインである。
Here, GC is the gain of the
次に、増幅後の第1検出電圧VD1をA/D変換回路40に入力して、デジタル値の第1検出値DT1にA/D変換する(ステップS12)。A/D変換結果である第1検出値DT1は下式(8)のように表すことができる。
DT1=(VD1/VD28)×4096
=(VREF+VTP×GC×GA)/VD28×4096 (8)
Next, the amplified first detection voltage VD1 is input to the A /
DT1 = (VD1 / VD28) × 4096
= (VREF + VTP × GC × GA) / VD28 × 4096 (8)
VD28はA/D変換回路40の入力フルスケール電圧(入力電圧範囲)であり、例えばVD28=2.8Vである。なお図7のバイアス電圧は例えばVBS=VD28/2に設定される。またA/D変換回路40は12ビット(=4096)のA/D変換を行う回路であり、分解能はVD28/4096となる。
VD28 is an input full-scale voltage (input voltage range) of the A /
次に、下式(9)に示すように、A/D変換結果である第1検出値DT1から、基準電圧VREFに関する部分(VREFに対応するA/D変換値ADVREF)を減算する(ステップS13)。
DT1−ADVREF
=(VREF+VTP×GC×GA)/VD28×4096−ADVREF
=(VTP×GC×GA)/VD28×4096 (9)
Next, as shown in the following equation (9), a portion related to the reference voltage VREF (A / D conversion value ADVREF corresponding to VREF) is subtracted from the first detection value DT1 which is the A / D conversion result (step S13). ).
DT1-ADVREF
= (VREF + VTP × GC × GA) / VD28 × 4096−ADVREF
= (VTP x GC x GA) / VD28 x 4096 (9)
ここで、図9(B)で説明したように、VTPは下式(10)のように表すことができる。
VTP=VTP0−VTH+V0 (10)
Here, as described with reference to FIG. 9B, VTP can be expressed as the following equation (10).
VTP = VTP0−VTH + V0 (10)
従って、上式(9)は、上式(10)を代入することで下式(11)のように表すことができる。
{(VTP0−VTH+V0)×GC×GA}/VD28×4096 (11)
Therefore, the above equation (9) can be expressed as the following equation (11) by substituting the above equation (10).
{(VTP0−VTH + V0) × GC × GA} / VD28 × 4096 (11)
次に、サーモパイル2のオフセット電圧V0に関する部分(VTPOFに対応するAD変換値ADVTPOF)を減算する処理を行う(ステップS14)。これは下式(12)に示すように、上式(11)からADVTPOFを減算する処理である。
{(VTP0−VTH+V0)×GC×GA}/VD28×4096−ADVTPOF
={(VTP0−VTH)×GC×GA}/VD28×4096 (12)
Next, a process of subtracting the portion related to the offset voltage V0 of the thermopile 2 (AD converted value ADVTPOF corresponding to VTPOF) is performed (step S14). This is a process of subtracting ADVTPOF from the above equation (11) as shown in the following equation (12).
{(VTP0−VTH + V0) × GC × GA} / VD28 × 4096-ADVTPOF
= {(VTP0−VTH) × GC × GA} / VD28 × 4096 (12)
なお、ここで減算するADVTPOFには、サーモパイル2のオフセット電圧に加えて、図7のサーモパイル用検出回路20の演算増幅器OPA1、OPA2等のオフセット電圧(残存オフセット電圧)を含めることができる。
The ADVTPOF subtracted here can include offset voltages (residual offset voltages) of the operational amplifiers OPA1 and OPA2 of the
次に、ゲイン補正パラメーターGAJを用いてゲイン補正を行う(ステップS15)。ゲイン補正パラメーターGAJはゲインのバラツキ(温度特性の傾き)を補正するためのパラメーターである。即ち、設計上のゲインに対して、実デバイスのゲインにはバラツキが生じる。そこで図2のステップS2に示すように管理温度において実デバイスの測定を行い、その測定結果に基づいて、実デバイスのゲイン補正パラメーターGAJを算出する。そして、図2のステップS4の実際の温度測定時には、ステップS5に示すように、このゲイン補正パラメーターGAJ等を用いて温度測定結果の補正演算を行う。 Next, gain correction is performed using the gain correction parameter GAJ (step S15). The gain correction parameter GAJ is a parameter for correcting gain variation (temperature characteristic gradient). That is, the actual device gain varies with respect to the designed gain. Therefore, as shown in step S2 of FIG. 2, the actual device is measured at the management temperature, and the gain correction parameter GAJ of the actual device is calculated based on the measurement result. Then, at the actual temperature measurement in step S4 in FIG. 2, as shown in step S5, the temperature measurement result is corrected using the gain correction parameter GAJ and the like.
次に、第1記憶部72、第2記憶部72の温度判定データ(温度テーブル)で温度値を判定するために、特性係数パラメーターGSを乗算する処理を行う(ステップS16)。これは下式(13)に示すように、上式(12)に特性係数パラメーターGSを乗算する処理である。特性係数パラメーターGSを乗算した後の値をROM(VTP0−VTH)と記載する。GSを乗算することで、ROM値に合う値に変換される。
{(VTP0−VTH)×GC×GA}/VD28×4096×GS
=ROM(VTP0−VTH) (13)
Next, in order to determine the temperature value with the temperature determination data (temperature table) of the
{(VTP0−VTH) × GC × GA} / VD28 × 4096 × GS
= ROM (VTP0-VTH) (13)
ここで特性係数パラメーターGSは下式(14)のように表すことができる。
GS={(472/4096)×VD28)}/(S×GC×GA) (14)
Here, the characteristic coefficient parameter GS can be expressed as the following formula (14).
GS = {(472/4096) × VD28)} / (S × GC × GA) (14)
この特性係数パラメーターGSは、A/D変換結果値を、第1記憶部72等に記憶される温度テーブルに合わせるための変換係数である。上式(14)に示すように、特性係数パラメーターGSは、サーモパイル2の特性を表すSと、検出回路10での信号増幅のゲインGC、GAに応じて設定される。具体的には図2のステップS1において、特性係数パラメーターGSはセンサー係数として製造時に記憶部80(OTP)に書き込まれる。この場合に、書き込まれる特性係数パラメーターGSの値は、回路装置の回路定数(GC、GA)及び回路装置が使用するサーモパイル2の特性(感度)等に応じて製品ごとに設定されることになる。
The characteristic coefficient parameter GS is a conversion coefficient for matching the A / D conversion result value with the temperature table stored in the
次に、サーミスター用検出回路30の第2検出値DT2により求められた自己温度TTHの値により第2記憶部74を参照して、第2起電圧VTHの値であるROM(VTH)を求める(ステップS17)。例えば図10(B)に示す第2記憶部74の温度テーブルにおいて、自己温度TTHに対応するROM値をROM2(TTH)とすると、ROM(VTH)=ROM2(TTH)になる。
Next, the ROM (VTH), which is the value of the second electromotive voltage VTH, is obtained by referring to the
次に、下式(15)に示すように、特性係数パラメーターGSを乗算した後の値であるROM(VTP0−VTH)に対して、ROM(VTH)を加算し、サーモパイル2の単体の第1起電圧VTP0の値を求める(ステップS18)。この加算により求められた値をROM(VTP0)と記載する。
ROM(VTP0−VTH)+ROM(VTH)=ROM(VTP0) (15)
Next, as shown in the following equation (15), ROM (VTH) is added to ROM (VTP0−VTH) which is a value after multiplying by the characteristic coefficient parameter GS, and the first of the
ROM (VTP0−VTH) + ROM (VTH) = ROM (VTP0) (15)
次に、上式(15)のように求められたROM(VTP0)と、第1記憶部72の温度テーブル(温度判定データ)を用いて、対象物温度TPを求める(ステップS19)。例えば図10(A)に示す第1記憶部72の温度テーブルを用いて、各対象物温度TPに対応するROM値であるROM1(TP)を順次読み出す。そして、ROM(VTP0)と、読み出されたROM1(TP)とを比較し、ROM(VTP0)=ROM1(TP)となる温度を、対象物温度TPとして求める。なお、ROM(VTP0)とROM1(TP)との値の差が最少となるROM1(TP)に対応する温度を、対象物温度TPとして求めてもよい。また、複数のROM1(TP)のデータから補間計算を行い、ROM(VTP0)に対応する温度を、対象物温度TPとして求めてもよい。
Next, the object temperature TP is obtained using the ROM (VTP0) obtained as in the above equation (15) and the temperature table (temperature determination data) of the first storage unit 72 (step S19). For example, ROM1 (TP), which is a ROM value corresponding to each object temperature TP, is sequentially read using the temperature table of the
次に、求めた対象物温度TPと自己温度TTHに基づいて対象物温度TPのコリレーション補正を行い、補正後の対象物温度TPCを出力する(ステップS20)。即ち、対象物温度TPと自己温度TTHからコリレーション補正に用いるコリレーション補正値を選択して記憶部80(OTP)から読み出し、そのコリレーション補正値を補間して対象物温度TPと自己温度TTHに対応するコリレーション補正値を求め、そのコリレーション補正値を対象物温度TPに加算する。 Next, the correlation correction of the object temperature TP is performed based on the obtained object temperature TP and the self temperature TTH, and the corrected object temperature TPC is output (step S20). That is, the correlation correction value used for the correlation correction is selected from the object temperature TP and the self temperature TTH, read out from the storage unit 80 (OTP), and the object correction temperature is interpolated to interpolate the object temperature TP and the self temperature TTH. Correlation correction value corresponding to is obtained, and the correlation correction value is added to the object temperature TP.
以上の本実施形態の手法では、例えば図9(B)のROM係数S、Gを所定値に設定して(例えばS=472、G=1.0)、図9(B)の式のVTP0、VTHの値を求め、求められたVTP0、VTHの値を、図10(A)、図10(B)に示すように第1記憶部72、第2記憶部74に記憶しておく。
In the method of the present embodiment described above, for example, ROM coefficients S and G in FIG. 9B are set to predetermined values (for example, S = 472, G = 1.0), and VTP0 in the equation in FIG. , VTH values are obtained, and the obtained VTP0 and VTH values are stored in the
また、回路装置の回路定数であるゲインGC、GAや、使用されるサーモパイル2の特性係数Sに基づいて、上式(14)で説明した特性係数パラメーターGS={(472/4096)×VD28)}/(S×GC×GA)を求める。そして、求められた特性係数パラメーターGSを、図2のステップS1に示すように、回路装置の製造時等に、センサー係数パラメーターとして記憶部80(OTP)に書き込む。これにより、各回路装置(各温度検出装置)の製品の仕様に応じた適正な特性係数パラメーターGSが、記憶部80に記憶されるようになる。従って、第1記憶部72、第2記憶部74の使用記憶容量を節約しながら、様々な特性のサーモパイル2に対応でき、多様な製品仕様に対応できるようになる。
Further, based on the gains GC and GA which are circuit constants of the circuit device and the characteristic coefficient S of the
また図2のステップS2に示すように管理温度での測定を行って、ステップS3に示すように、素子バラツキを補正するための補正パラメーターを演算する。具体的には図2のステップS15のゲイン補正パラメーターGAJやステップS14のオフセット電圧(ADVTPOF)等を、補正パラメーターとして求める。即ち、サーモパイル2の感度等の特性係数Sや、検出回路10のゲインGC、GA等の回路定数や、オフセット電圧には、素子バラツキを要因とするバラツキが存在する。そこで図2のステップS2に示すように管理温度での測定を行い、その測定結果に基づいて、補正パラメーターを求めて、記憶部80(OTP)に書き込む。そして、ステップS5に示すように、実際の温度測定時には、記憶部80に記憶された補正パラメーターに基づいて温度測定結果の補正演算を行う。こうすることで、サーモパイル2の特性係数Sや、検出回路10の回路定数や、オフセット電圧にバラツキが発生した場合にも、対象物温度TP等の温度測定結果を、より高い精度で求めることが可能になる。
Further, measurement is performed at a control temperature as shown in step S2 of FIG. 2, and correction parameters for correcting element variations are calculated as shown in step S3. Specifically, the gain correction parameter GAJ in step S15 in FIG. 2, the offset voltage (ADVTPOF) in step S14, and the like are obtained as correction parameters. That is, there are variations due to element variations in the characteristic coefficient S such as the sensitivity of the
8.電子機器
図12に、本実施形態の回路装置210や温度検出装置200を含む電子機器の構成例を示す。電子機器は、処理部300、記憶部310、操作部320、入出力部330、バス340、温度検出装置200を含む。また温度検出装置200は、本実施形態の回路装置210、サーモパイル2、サーミスター4を含む。
8). Electronic Device FIG. 12 shows a configuration example of an electronic device including the
本実施形態が適用される電子機器としては、エアーコンディショナー等の空調設備機器、IH調理器やIH炊飯器等のIH機器、FAX装置、印刷装置、温度計、人感知装置、炎検知装置、ガス検知装置又は光量計などの種々の機器を想定できる。 Electronic devices to which this embodiment is applied include air conditioner equipment such as air conditioners, IH equipment such as IH cookers and IH rice cookers, FAX devices, printing devices, thermometers, human detection devices, flame detection devices, and gas. Various devices such as a detection device or a light meter can be assumed.
処理部300は、電子機器の各種の制御処理や演算処理を行うものであり、例えばMPU等のプロセッサーや表示コントローラーなどのASICなどにより実現される。処理部300は、温度検出装置200により検出された対象物温度や自己温度などの温度測定結果に基づいて、各種の処理を行う。
The
記憶部310は処理部300等の記憶領域となるものであり、例えばDRAM、SRAM、或いはHDD等により実現される。操作部320はユーザーが各種の操作情報を入力するためのものである。入出力部330は、外部との間でデータ等のやり取りを行うものであり、有線のインターフェース(USB等)や無線の通信部等により実現される。
The
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、回路装置や温度検出装置や電子機器の構成や動作等も、本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. In addition, the configurations and operations of the circuit device, the temperature detection device, and the electronic device are not limited to those described in the present embodiment, and various modifications can be made.
2 サーモパイル、4 サーミスター、10 検出回路、
20 サーモパイル用検出回路、22 増幅回路、24 ゲイン調整回路、
26 基準電圧生成回路、30 サーミスター用検出回路、32 基準電流源、
40 A/D変換回路、50 制御部、70 特性記憶部、72 第1記憶部、
74 第2記憶部、76 第3記憶部、80 記憶部、90 出力部、
100 I/F部、200 温度検出装置、210 回路装置、300 処理部、
310 記憶部、320 操作部、330 入出力部、340 バス、
DT1 第1検出値、DT2 第2検出値、TP 対象物温度、TTH 自己温度、
VD1 第1検出電圧、VD2 第2検出電圧、VTP サーモパイルの起電圧、
c[0,0]〜c[3,3] コリレーション補正値、
ta[0]〜ta[3] 自己温度ポイント、
tobj[0]〜tobj[3] 対象物温度ポイント
2 Thermopile, 4 Thermistor, 10 Detection circuit,
20 Thermopile detection circuit, 22 amplification circuit, 24 gain adjustment circuit,
26 reference voltage generation circuit, 30 detection circuit for thermistor, 32 reference current source,
40 A / D conversion circuit, 50 control unit, 70 characteristic storage unit, 72 first storage unit,
74 second storage unit, 76 third storage unit, 80 storage unit, 90 output unit,
100 I / F unit, 200 temperature detection device, 210 circuit device, 300 processing unit,
310 storage unit, 320 operation unit, 330 input / output unit, 340 bus,
DT1 first detection value, DT2 second detection value, TP object temperature, TTH self temperature,
VD1 first detection voltage, VD2 second detection voltage, electromotive voltage of VTP thermopile,
c [0,0] to c [3,3] correlation correction value,
ta [0] to ta [3] self temperature point,
tobj [0] to tobj [3] Object temperature point
Claims (11)
前記第1検出値と前記第2検出値に基づいて、対象物温度を求める制御部と、
対象物の実使用環境における温度と、前記対象物について前記制御部が求める前記対象物温度との差分を表すコリレーション補正値を記憶する記憶部と、
を含み、
前記記憶部は、
前記対象物温度が異なる複数の対象物温度ポイントの、各対象物温度ポイントにおける前記コリレーション補正値と、前記各対象物温度ポイントにおける自己温度が異なる複数の自己温度ポイントの各自己温度ポイントにおける前記コリレーション補正値と、
を記憶し、
前記制御部は、
前記各対象物温度ポイントにおいて、前記第2検出値に基づいて前記自己温度を求め、前記自己温度と前記各自己温度における少なくとも1つの前記コリレーション補正値とに基づいて前記対象物温度を補正するコリレーション補正処理を行うことを特徴とする回路装置。 A / D conversion is performed on the first detection voltage detected using the infrared sensor, and the first detection value of the digital value is output, and the A / D regarding the second detection voltage detected using the temperature sensor. A detection circuit that performs conversion and outputs a second detection value of the digital value;
A control unit for obtaining an object temperature based on the first detection value and the second detection value;
A storage unit that stores a correlation correction value that represents a difference between a temperature of the target in an actual use environment and the target temperature that the control unit calculates for the target;
Including
The storage unit
The correlation correction value at each object temperature point of a plurality of object temperature points with different object temperatures, and the respective self temperature points of a plurality of self temperature points with different self temperatures at each object temperature point Correlation correction value,
Remember
The controller is
At each object temperature point, the self temperature is obtained based on the second detection value, and the object temperature is corrected based on the self temperature and at least one correlation correction value at each self temperature. A circuit device characterized by performing a correlation correction process.
前記制御部は、
前記コリレーション補正値の補間処理により前記対象物温度に対応する補正値を求め、前記補間処理により求めた前記補正値に基づいて前記対象物温度の前記コリレーション補正処理を行うことを特徴とする回路装置。 In claim 1 ,
The controller is
A correction value corresponding to the object temperature is obtained by interpolation processing of the correlation correction value, and the correlation correction processing of the object temperature is performed based on the correction value obtained by the interpolation processing. Circuit device.
前記記憶部は、
前記複数の対象物温度ポイントの温度間隔情報を記憶することを特徴とする回路装置。 In claim 1 or 2 ,
The storage unit
A circuit device for storing temperature interval information of the plurality of object temperature points.
前記記憶部は、
前記複数の対象物温度ポイントのスタート温度情報を記憶することを特徴とする回路装置。 In claim 3 ,
The storage unit
A circuit device for storing start temperature information of the plurality of object temperature points.
前記記憶部は、
前記コリレーション補正値として設定可能な温度範囲と前記コリレーション補正値の1LSBあたりの温度刻みを可変に設定する設定情報を記憶することを特徴とする回路装置。 In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
The storage unit
A circuit device that stores setting information for variably setting a temperature range that can be set as the correlation correction value and a temperature increment per LSB of the correlation correction value.
前記制御部は、
検査環境で得られた補正パラメーターに基づいて前記対象物温度を補正し、補正後の前記対象物温度に対して前記コリレーション補正処理を行うことを特徴とする回路装置。 In any one of Claims 1 thru | or 5 ,
The controller is
A circuit device that corrects the object temperature based on a correction parameter obtained in an inspection environment, and performs the correlation correction process on the corrected object temperature.
前記記憶部は、
温度特性についてのゲイン補正処理、オフセットについての補正処理、サーモパイルの特性係数パラメーターに基づく変換処理の少なくとも1つの補正処理の前記補正パラメーターを、前記検査環境で得られた前記補正パラメーターとして記憶することを特徴とする回路装置。 In claim 6 ,
The storage unit
Storing the correction parameter of at least one correction process of a gain correction process for temperature characteristics, a correction process for offset, and a conversion process based on a characteristic coefficient parameter of a thermopile as the correction parameter obtained in the inspection environment. A circuit device characterized.
前記赤外線センサーと、
前記温度センサーと、
を含むことを特徴とする温度検出装置。 A circuit device according to any one of claims 1 to 7 ,
The infrared sensor;
The temperature sensor;
A temperature detecting device comprising:
前記第1検出値と前記第2検出値に基づいて、対象物温度を求め、
対象物の実使用環境における温度と、前記対象物について求める前記対象物温度との差分を表すコリレーション補正値として、前記対象物温度が異なる複数の対象物温度ポイントの、各対象物温度ポイントにおける前記コリレーション補正値と、前記各対象物温度ポイントにおける自己温度が異なる複数の自己温度ポイントの各自己温度ポイントにおける前記コリレーション補正値と、を記憶し、
前記各対象物温度ポイントにおいて、前記第2検出値に基づいて前記自己温度を求め、前記自己温度と前記各自己温度における少なくとも1つの前記コリレーション補正値とに基づいて前記対象物温度を補正するコリレーション補正処理を行うことを特徴とする温度検出方法。 A / D conversion is performed on the first detection voltage detected using the infrared sensor, and the first detection value of the digital value is output, and the A / D regarding the second detection voltage detected using the temperature sensor. Perform the conversion and output the second detected value of the digital value;
Based on the first detection value and the second detection value, an object temperature is obtained,
As a correlation correction value representing a difference between the temperature in the actual use environment of the object and the object temperature to be obtained for the object, a plurality of object temperature points having different object temperatures at each object temperature point Storing the correlation correction value and the correlation correction value at each self-temperature point of a plurality of self-temperature points having different self-temperatures at each object temperature point ;
At each object temperature point, the self temperature is obtained based on the second detection value, and the object temperature is corrected based on the self temperature and at least one correlation correction value at each self temperature. A temperature detection method characterized by performing a correlation correction process.
前記対象物温度を補正する補正パラメーターを検査環境において求め、
前記補正パラメーターを前記回路装置の記憶部に書き込み、
対象物の実使用環境における温度と、前記対象物について前記回路装置が求める前記対象物温度との差分を表すコリレーション補正値として、前記対象物温度が異なる複数の対象物温度ポイントの、各対象物温度ポイントにおける前記コリレーション補正値と、前記各対象物温度ポイントにおける自己温度が異なる複数の自己温度ポイントの各自己温度ポイントにおける前記コリレーション補正値と、を前記記憶部に書き込むことを特徴とする温度検出装置の製造方法。
An infrared sensor, a temperature sensor, and a circuit device for obtaining an object temperature based on an output voltage from the infrared sensor and the temperature sensor,
Determining a correction parameter for correcting the object temperature in an inspection environment;
Write the correction parameter to the storage unit of the circuit device,
Each object of a plurality of object temperature points with different object temperatures as a correlation correction value representing a difference between the temperature of the object in the actual use environment and the object temperature required by the circuit device for the object The correlation correction value at an object temperature point and the correlation correction value at each self temperature point of a plurality of self temperature points having different self temperatures at each object temperature point are written in the storage unit. Manufacturing method of the temperature detecting device.
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