JPH0438431A - 温度計測モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水晶温度センサーを用いた温度計測用モジュ
ールに関する。

〔従来の技術〕

従来、水晶温度センサーを用いて温度計測をする場合、
専用の水晶温度計が製品化されている。

また、専用温度計を用いない場合は発振回路、カウンタ
ー回路等をシステムに合わせて構成し、必要に応してデ
ータ変換回路、温度表示回路、ＣＰＵとのバスインター
フェース回路、コントロールとデータ処理用のソフトウ
ェアなとを、使用する水晶温度センサーに合わせて設計
する。この他サーミスタ、熱電対等のアナログ出力を有
する感温素子については専用の出力増幅器、Ａ／Ｄ変換
器など温度計測用のモジュール、ＬＳＩか存在している
。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上に示す従来の方法によれば、専用の水晶温度計を用
いた場合、それ自体が国体を有するためサイズが大きく
、さらに高精度設計であるためコストが高く、小規模の
システムに組み込んだり、小型の製品に組み込むことは
できない。

また、専用回路を設計するとなると、設計者は水晶温度
センサーに付いてのかなりの知識を必要とされ、発振回
路定数、ノイズ対策、熱時定数、ヒステリシスなどを考
慮して設計しなければならない。さらに、ＣＰＵを用い
たシステムに組み込む場合は水晶温度センサーの高次温
度特性の補正を考慮したソフトウェアを作成する必要か
ある。

このようなリスクがあるため、水晶温度センサーは高精
度でありなからあまり用いられず、精度的にはやや劣る
ものの回路構成の容易なサーミスタなどを用いた温度計
測回路が一般的である。但し、サーミスタ、熱電対など
アナログ出力を有する温度センサー類は、専用のモジュ
ール、ＬＳＩを用いたとしもて温度特性のリニアライズ
、Ａ／Ｄ変換回路、定電圧回路等を必要とし、その特性
を発揮させるには専用知識とノウノ１つが必要とされて
いる。さらにこの温度情報をＣＰＵを用いて処理する場
合、インターフェース回路の設計と、使用するセンサー
の仕様に合わせてＡ／Ｄ変換後のデジタルデータから温
度データに変換するデータテーブルを作成し、読み込ん
だＡ／Ｄデータから温度を求める計算処理を行うといっ
たソフトウェアを設計する必要がある。

そこで本発明はこのような問題的を解決するために成さ
れたもので、その目的とするところは、以上述べたよう
な複雑な回路設計を行うことなく、わずかなスペースで
水晶温度センサーを用いた温度計測回路部か構成でき、
ＣＰＵがＲＡＭ等とコンパチブルなアクセスを行えば、
リアルタイムな温度が温度単位のデータで読み出すこと
ができる温度計測モジュールを提供するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の温度計測モジュールは、外部接続あるいは内蔵
された水晶温度センサー用の発振回路と、基準クロック
信号発生用水晶振動子と、その発振回路と、上記水晶温
度センサー用発振回路からの発振信号を温度単位のデー
タに変換する変換回路と、その変換データをＣＰＵから
直接読み出す為のインターフェース回路とを樹脂モール
ドによって一体成型したことを特徴とする。

〔作　用〕

上記のように構成された温度計測モジュールはＣＰＵシ
ステムのメモリーマツプ上の任意のアドレスを容易に有
することができる。また、水晶温度センサーは本モジュ
ール内部にて駆動され、その温度データは温度単位のデ
ータに常時変換、更新され自身のアドレスに該当する内
部レジスタにラッチされている。このため、ＣＰＵはＲ
ＯＭ。

ＲＡＭ等と同様の手順を用いることでリアルタイムな水
晶温度センサーの温度を読み込むことができ、さらにこ
の機能を実現するために、アドレス設定回路以外の一切
の付加回路の設計の必要がなく、ＲＯＭ、ＲＡＭ等と同
等のスペースを用意すれば良いのである。

〔第１実施例〕 第１図は、本発明の温度計測モジュールの第１実施例に
おけるブロック図であり、モジュール内部の信号処理の
流れを表している。センサー発振器１はモジュール外部
に外付けされた水晶温度センサー２を駆動し、その発振
信号を分周器３に出力する。このセンサー発振器１は、
発振に必要な全ての構成部品を有しており、モジュール
外部に水晶温度センサー以外の発振用部品が一切不嬰で
ある。分周器３は、複数の分周信号を生成しタイミング
コントロールロジック４に出力する。タイミングコント
ロールロジック４は、本モジュールの全ての動作クロッ
クを生成し、各ブロックへ供給をする。つまり、本モジ
ュールのメインクロックは、水晶温度センサーの発振信
号を用いている。

基準信号発振器５は、温度による周波数変化が微少な基
準信号用水晶振動子６を駆動し、その発振信号をカウン
ター７に出力する。カウンター７は、人力された発振信
号をカウントするが、カウンター７０入カゲートのオー
プン、クローズはタイミングコントロールロジック４か
ら供給される。

このゲートコントロール信号は水晶温度センサーの発振
信号を用いているため、温度よってそのゲート間隔時間
が変化することになる。一方、カウントされる発振信号
は温度によってその周波数は変化しない。つまり、温度
によって時間間隔が変化するゲートの中に、温度に影響
されない周波数が入力されるため、結果としてカウンタ
ー７の計数値は温度情報を有するデータである。

カウンター７は計数値をデータ変換回路８へ出力する。

データ変換回路８はカウンター７からの計数値をワイヤ
ードロジック回路にて水晶温度センサー２の高次特性の
補正などを行い、最終的に温度単位のデータに変換する
。例えば、水晶温度センサー２部の温度が４５．７９℃
のとき、４５と７９といったＢＣＤデータに、あるいは
２Ｄと４Ｆといったバイナリデータに変換される。この
変換された温度データは、温度データレジスタ９へ格納
され、同時に比較器１０へも転送される。

温度データレジスタ９の温度データはデータバスバッフ
ァ１１を介してＣＰＵ等から直接読みだしができる。比
較器１０ては、あらかじめＣＰＵなどから書き込まれた
任意の温度が格納されているアラームレジスタ１２の温
度アラームデータとの比較を行い、その比較結果の大小
をコントロールレジスタ１３へ転送する。アドレスコン
トロールロジック１４はＣＰＵからのアドレス信号とり
一ドライトコントロール信号を受は付け、本モジュール
のどのレジスタの読み書きを許可するかを決定するブロ
ックである。

次に上記コントロールレジスタ１３の機能について第２
図を用いて説明する。第２図は本発明の温度計測モジュ
ールの第１実施例の第１図におけるコントロールレジス
タの構成図であり、ビットマツプ、及び外部出力ビンと
の接続を表す。コントロールレジスタはＬＳＢから、リ
ードイネーブルビット１、アラームビット２、リードイ
ネーブル割り込みマクスビット３、アラーム割り込みマ
スクビット４、の順に配置されている。さらに、リード
イネーブルビット１、アラームビット２はバッファ７を
介して、リードイネーブル割り込み出力ピン５、アラー
ム割り込み出力ピン６に接続されている。

リードイネーブルビット１は、温度データ、アラーム情
報の更新中、つまりデータがレジスタにセットされる前
後期間中、真になる。これはＣＰＵが本モジュールのレ
ジスタをアクセスしたとき、温度データレジスタに温度
データがセットされる瞬間、あるいはコントロールレジ
スタへアラーム情報がセットされる瞬間が重なった場合
、ＣＰＵがリード、またはライトしたデータが不定なも
のになることを防くためのものである。

ＣＰＵは最初にコントロールレジスタを読みリードイネ
ーブルビット１が真ならば偽になるまで待ちそれからデ
ータを読み出すことで上記のデータセット時の問題を回
避できる。また、このり−ドイネーブルビットは本モジ
ュールのり一ドイネープル出力ピン２０に接続されであ
る。この出力をＣＰＵの割り込み入力に接続すればＣＰ
Ｕは読み出しのときにコントロールレジスタ１３で読み
出し時期の確認をする必要がない。

アラームビット２は、アラーム条件が成立している間、
真になる。ＣＰＵはこのビットを読むことで水晶温度セ
ンサ一部の温度がアラーム設定した温度より高いか低い
かを知ることができる。また、アラームビット２は、本
モジュールのアラム出力ビン６に接続されているため、
この出力をＣＰＵの外部割り込み人力に接続すれば、Ｃ
ＰＵはアラームの発生を本モジュールをアクセスするこ
となく知ることができる。

リードイネーブル割り込みマスクビット３、アラーム割
り込みマスクビット４、ＣＰＵが書き込みができるビッ
トで、このビットが真の時、リーイネーブル割り込み出
力ピン５、アラーム割り込み出力ピン６への前記信号出
力を各々マスクする。マスクビットを操作することで、
ＣＰＵはハトウェア割り込み、ソフトウェア割り込みの
両方、あるいはどちらかの選択が可能である。

次に、本モジュール内部のレジスタ構成について第３図
を用いて説明する。第３図は、本発明の温度計測モジュ
ールの第１実施例におけるレジスタマツプである。レジ
スタは５つに分かれており、計測した温度データの整数
部、例えば４５．７９℃の４５の部分のデータが整数部
温度データレジスタ１に格納され、７９の部分のデータ
が小数部温度データレジスタ２に格納される。同様に整
数部アラーム温度データレジスタ３、小数部アラーム温
度データレジスタ４には、アラームを発生させたい温庫
が、ＣＰＵから各々書き込まれ格納される。コントロー
ルレジスタ５は、第２図を用いて説明したレジスタであ
る。これらは各レジスタは、Ａ０人力６、Ａ１人カフ、
Ａ３人力８、の論理値に従ってそれぞれ選択され、その
データはデータバス９上で入出力される。

以上のような回路ブロックを構成することで、水晶温度
センサー２部におけるリアルタイムな温度を温度単位の
データとしてＣＰＵ等が読み出すことができ、またアラ
ーム情報も得られる温度計測モジュールが実現する。ま
た、外部には水晶温度センサー４を接続するだけで、他
の素子、回路等を一切必要とせず、読みとったデータは
温度単位のデータなのでソフトウェアのデータ変換等の
必要もない。

〔第２実施例〕 第４図は、本発明の温度計測モジュールの第２実施例に
おける外観図であり、破線で示された部分は内蔵された
構成部品を表している。水晶温度センサー１、基準信号
用水晶振動子２はリードフレーム３に接続および固定さ
れ、その発振信号はリードフレーム３からボンディング
ワイヤ４を通して、第１実施例で述べた機能を有するＩ
Ｃ５に接続され、これらを樹脂６てモールドしている。

また、そのほかの入出力信号も同様にリードフレーム、
ボンディングワイヤという構成でＩＣに接続される。リ
ードフレームは、その加工形状からＤＩＰ対応リーすフ
レーム７とＳＯＰ対応リードフレーム８の少なくとも２
種類有する。

第２実施例が、第１実施例と異なっている点は第１実施
例において外部接続されていた水晶温度センサーが本モ
ジュールと共に一体成形された点である。第１実施例に
おいて水晶温度センサーは、本モジュールの外部に外付
けされていたため任意の場所の温度を計測することがで
きるが、第２実施例の場合、水晶温度センサーは自身が
一体となっている本モジュール内部の温度を計測するこ
とになる。この温度は、本モジュールが置かれている基
板の温度、さらに同一基板上の近隣のモジュール、ＬＳ
Ｉ等の内部温度と近似する。よって第２実施例は回路基
板自体や近隣に位置するモジュール、ＬＳＩ等の温度補
償を必要とする場合において、非常に有効である。また
、この時のＣＰＵとのインターフェースは、第１実施例
で述べた内容とまったく同様であり、簡単な回路構成と
ソフトウェアで実現が可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、外部接続あるいは内
蔵された水晶温度センサー用の発振回路と、基準クロッ
ク信号発生用水晶振動子と、この発振回路と、上記水晶
温度センサー用発振回路からの発振信号を温度単位のデ
ータに変換する変換回路と、その変換データをＣＰＵか
ら直接読み出す為のインターフェース回路とを樹脂モー
ルドによって一体成型にしたことによって、本発明によ
る温度計測モジュールをＣＰＵのパスラインに接続し、
任意のアドレスを設定するだけの設計で、水晶温度セン
サーの特徴である高精度な温度計測回路がシステム上に
実現できる。また、ＣＰＵが読みとった温度データはす
でに温度単位に変換されているため、従来のような温度
データに変換するためのソフトウェアが不要である。こ
の結果、設計者は水晶温度センサーについての専門知識
を必要とせすに温度計測回路設計が行え、システムにお
ける温度計測回路のスペースを考慮する必要がなく、さ
らにソフトウェアの設計においては温度計測のプログラ
ムサイスか減少する事で本来のシステムプログラムの設
計自由度が増すのである。

また、基板上のあるモジュール、ＬＳＩ等の温度補償を
行う場合において、第２実施例に置ける温度計測モジュ
ールを補償対象のモジュール、ＬＳＩ等の近接に配置す
れば、外気温の急激な変動などに影響されず補償対象の
モジュールの実際の温度によく近似したた温度データが
得られ、正確な温度補償が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すブロック図。 第２図は本発明の第１実施例を示すコントロールレジス
タ構成図。 第３図は本発明の第１実施例を示すレジスタマツプ図。 第４図は本発明の第２実施例を示す外観図。 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴　木　喜三部（他１名）２　ヱラー
ムｈ−，斗 ３　リートーイ１−７°１し宝畷■７スンし′ｖ［４７
ラー４　讐１込Ｍ？’Ｚ７？ｖト 第２図 第１ＷＪ Ｇ、　　ＡＱ入η ７　Ａ１人η Ｓ、４２人力 第３Ｙｊ！Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、外部接続された水晶温度センサー用の発振回路と、
   基準クロック信号発生用水晶振動子と、その発振回路と
   、上記水晶温度センサー用発振回路からの発振信号を温
   度単位のデータに変換する変換回路と、その変換データ
   をＣＰＵから直接読み出す為のインターフェース回路と
   を樹脂モールドによって一体成型にした、温度計測モジ
   ュール。 ２、水晶温度センサーを内蔵する構成とした、特許請求
   の範囲第１項記載の温度計測モジュール。