JPH08210924A - サーミスタを用いた温度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーミスタを用いた温度検出装置を簡単に構
成して低コスト化を図る。 【構成】 温度検出装置は、抵抗ｒ6とサーミスタＴh2
の直列回路からなる温度センサ２１と、温度センサ２１
に接続したマイクロコンピュータ３０とにより構成され
ている。マイクロコンピュータ３０はＡ／Ｄ変換器３１
ａを内蔵したＩ／Ｏ３１を備えている。マイクロコンピ
ュータ３０は、プログラム処理により、抵抗ｒ6に断続
的に所定電圧を印加し、前記電圧印加時における実際の
印加電圧Ｖ_A及びサーミスタＴh2の端子電圧Ｖ_BをＡ／Ｄ
変換器３１ａを介して入力し、前記入力した印加電圧Ｖ
_A及び端子電圧Ｖ_BによりサーミスタＴh2の周囲温度ｔを
導出する。電圧Ｖ_Aの断続的印加により、サーミスタＴh
2にて消費される平均電力を小さく抑えることができ、
検出精度を向上させるために印加電圧Ｖ_Aを大きくして
も、サーミスタに自己発熱による誤差及び破壊が生じる
ことがなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷蔵庫、冷凍庫、その
他の機器に適用されるサーミスタを用いた温度検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は、図５に示すよう
に、直列接続した抵抗ｒ1,ｒ2及び抵抗ｒ2に並列接続し
たサーミスタＴh1からなって予め所定電圧＋Ｖの印加さ
れた温度センサ１１と、抵抗ｒ3,ｒ4,ｒ5及びオペアン
プＯＰからなってサーミスタＴh1の端子電圧を増幅する
リニアアンプ１２と、リニアアンプ１２の出力電圧をＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器１３とを備え、コンピュータ
がＡ／Ｄ変換した電圧値に応じてサーミスタＴh1の周囲
温度を検出するようにしていた。この場合、抵抗ｒ1,ｒ
2はサーミスタＴh1に流れる電流量を制限することによ
り同サーミスタＴh1の自己発熱による誤差や破壊が生じ
ないようにするために設けられており、またリニアアン
プ１２は前記電流制限により温度に対するサーミスタＴ
h1の端子電圧の変化が小さくなることを補うために設け
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の装
置にあっては、温度検出のためにリニアアンプ１２を必
要とするため、回路が複雑になり、コスト高の原因とな
っていた。本発明は上記問題点に対処するためになされ
たもので、その目的は簡単な構成かつ低コストで正確に
温度検出を可能とするサーミスタを用いた温度検出装置
を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の構成上の特徴は、抵抗とサーミスタ
の直列回路からなる温度センサと、前記温度センサに接
続されたコンピュータとを備えたサーミスタを用いた温
度検出装置において、前記コンピュータが、前記直列回
路に断続的に所定電圧を印加し、前記電圧印加時におけ
るサーミスタの端子電圧を入力し、前記印加した所定電
圧と前記入力したサーミスタの端子電圧によりサーミス
タの周囲温度を導出するようにしたことにある。

【０００５】また、第２の構成上の特徴は、前記コンピ
ュータは、前記直列回路に印加されている所定電圧を入
力し、同入力した所定電圧を前記印加した所定電圧とし
てサーミスタの周囲温度の導出に利用するようにしたこ
とにある。

【０００６】

【発明の作用・効果】上記第１の構成上の特徴によれ
ば、抵抗とサーミスタからなる直列回路には断続的に電
圧が印加されるので、大きな電圧を前記直列回路に印加
しても、サーミスタにて消費される平均電力は小さく抑
えられ、サーミスタに自己発熱による誤差及び破壊が生
じることはない。これにより、サーミスタに大きな電圧
を印加することができるとともに、同サーミスタに流れ
る電流も大きくすることができる。したがって、周囲温
度に対するサーミスタの端子電圧そのものの変化を大き
くすることができ、コンピュータは、前記電圧印加時に
入力したサーミスタの端子電圧を用いて正確にサーミス
タの周囲温度を検出できるようになる。そして、この温
度検出装置によれば、サーミスタの端子電圧の変化を大
きくするためのリニアアンプなどの増幅手段を必要とし
ないので、温度検出装置全体のコストを低減できる。

【０００７】また、上記第２の構成上の特徴によれば、
コンピュータは、抵抗及びサーミスタからなる直列回路
に実際に印加されている所定電圧を入力して、同入力し
た所定電圧を前記印加した所定電圧としてサーミスタの
周囲温度の導出に利用するようにした。これにより、コ
ンピュータ側の出力インピーダンスによる印加電圧の降
下、及び印加電圧の変動による影響をなくすことがで
き、常に温度検出を正確に行うことができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
すると、図１は本発明に係るサーミスタを用いた温度検
出装置を概略的に示している。

【０００９】温度センサ２１は、抵抗ｒ6とサーミスタ
Ｔh2の直列回路からなる。抵抗ｒ6の一端はマイクロコ
ンピュータ３０の入出力インターフェース回路３１（以
下、Ｉ／Ｏ３１という）の出力端子Ｏ１に接続されてい
て、同出力端子Ｏ１から電圧Ｖ_A が印加されるようにな
っている。この出力端子Ｏ１から出力された電圧Ｖ_A
は、Ｉ／Ｏ３１の入力端子Ｉ１を介してＩ／Ｏ３１内の
Ａ／Ｄ変換器３１ａにも供給されるようになっている。
サーミスタＴh2の一端は接地されるとともに、同サーミ
スタＴh2の端子電圧Ｖ_B はＩ／Ｏ３１の入力端子Ｉ２を
介してＡ／Ｄ変換器３１ａに供給されるようになってい
る。なお、サーミスタＴh2の端子電圧Ｖ_B を安定させる
ために、必要に応じてコンデンサＣをサーミスタＴh2と
並列に設けるようにしてもよい。

【００１０】マイクロコンピュータ３０は、Ｉ／Ｏ３１
の他に、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４及びタイ
マ３５を内蔵している。ＣＰＵ３２は、ＲＡＭ３４及び
タイマ３５との協働により、ＲＯＭ３３内に記憶した図
２のフローチャートに対応したプログラムを実行して、
サーミスタＴh2の周囲温度を検出する。

【００１１】次に、上記のように構成した実施例の動作
を説明する。図示しない電源スイッチの投入により、マ
イクロコンピュータ３０に電源電圧が供給されると、Ｃ
ＰＵ３２は図２のステップ１００にてプログラムの実行
を開始する。このプログラムの実行開始後、ＣＰＵ３２
はステップ１０２にてタイマ３５の時間計測動作を初期
値から開始させ、ステップ１０４にてＩ／Ｏ３１の出力
端子Ｏ１を介して予め決められた電圧Ｖ_Aを出力する。
これにより、抵抗ｒ6及びサーミスタＴh2からなる直列
回路には電圧Ｖ_Aが付与され、Ｉ／Ｏ３１の入力端子Ｉ
１には前記電圧Ｖ_Aが供給されるとともに、入力端子Ｉ
２にはサーミスタＴh2の端子電圧Ｖ_Bが供給される。

【００１２】前記ステップ１０４の処理後、ステップ１
０６の処理により、タイマ３５が所定時間（例えば、１
１ｍｓ−ΔＴ）を計測するまでプログラムの進行を止
め、同所定時間の計測が終了するとプログラムをステッ
プ１０８に進める。なお、前記ΔＴは、Ａ／Ｄ変換器３
１ａによってアナログ電圧がディジタル変換されるのに
必要な短い時間を表している。ステップ１０８において
は、ＣＰＵ３２は、Ｉ／Ｏ３１の入力端子Ｉ１に供給さ
れている電圧Ｖ_AをＡ／Ｄ変換器３１ａに取り込み、同
変換器３１ａにてディジタル変換した電圧Ｖ_Aを表すデ
ィジタル値を入力する。

【００１３】次に、ステップ１１０の処理により、タイ
マ３５が所定時間（例えば、１２ｍｓ−ΔＴ）を計測す
るまでプログラムの進行を止め、同所定時間の計測が終
了するとプログラムをステップ１１２に進める。ステッ
プ１１２においては、ＣＰＵ３２は、Ｉ／Ｏ３１の入力
端子Ｉ２に供給されているサーミスタＴh2の端子電圧Ｖ
_B をＡ／Ｄ変換器３１ａに取り込み、同変換器３１ａに
てディジタル変換した端子電圧Ｖ_B を表すディジタル値
を入力する。そして、ステップ１１４にて、Ｉ／Ｏ３１
の出力端子Ｏ１から抵抗ｒ6及びサーミスタＴh2からな
る直列回路に対する前記電圧Ｖ_Aの印加を停止する。し
たがって、抵抗ｒ6及びサーミスタＴh2に電圧Ｖ_Aが印加
されてから、所定時間経過後に同電圧Ｖ_Aを表すディジ
タル値がＣＰＵ３２に入力されるとともに、さらに所定
時間経過後にサーミスタＴh2の端子電圧Ｖ_Bを表すディ
ジタル値がＣＰＵ３２に入力される。このように、抵抗
ｒ6及びサーミスタＴh2に対する電圧Ｖ_Aの印加から所定
時間経過後に電圧Ｖ_A,Ｖ_Bを表すディジタル値を入力す
るようにした理由は、両電圧Ｖ_A,Ｖ_B（特に端子電圧
Ｖ_B）が安定するのを待つためである。

【００１４】前記ステップ１１４の処理後、ステップ１
１６にてサーミスタＴh2の抵抗値Ｘを下記数１に基づい
て計算する。

【００１５】

【数１】Ｘ＝ｒ6・Ｖ_B／(Ｖ_A−Ｖ_B) なお、この数１中の「ｒ6」は抵抗ｒ6の抵抗値を表して
いる。

【００１６】次に、ＣＰＵ３２は、ステップ１１８に
て、前記計算したサーミスタＴh2の抵抗値Ｘを用いた下
記数２の演算の実行、又は同数２に対応した抵抗値Ｘを
変数とする温度テーブルを参照することにより、サーミ
スタＴh2の周囲温度ｔを導出する。

【００１７】

【数２】ｔ＝１／{Ｌｎ(Ｘ／Ｔh0)／Ｂ＋１／(273.15＋
Ｔ0)}−273.15 この数２は、サーミスタＴh2の温度ｔと、抵抗値Ｘとの
関係を示す従来から知られたものであり、同数２中のＬ
ｎは自然対数を表し、Ｔ0はサーミスタＴh2の基準温度
（どのような温度でも構わないが、例えば０℃）を表す
定数であり、Ｔh0はサーミスタＴh2の前記基準温度Ｔ0
下における抵抗値を表す定数であり、Ｂも演算のための
定数である。また、前記のように温度テーブルを参照し
て温度ｔを導出する場合には、種々の抵抗値Ｘに対する
温度ｔを予め計算して、同計算結果をＲＯＭ３３内に温
度テーブルとして用意しておく必要がある。

【００１８】前記ステップ１１８の処理後、ステップ１
２０の処理により、タイマ３５が所定時間（例えば、１
００ｍｓ）を計測するまでプログラムの進行を止め、同
所定時間の計測が終了するとプログラムをステップ１０
２に戻す。これにより、ＣＰＵ３２は、ふたたび前述の
ステップ１０２〜１２０からなる処理を実行する。

【００１９】以上のように、上記実施例によれば、マイ
クロコンピュータ３０は、図３に示すように、所定時間
（例えば１２ｍｓ）だけ抵抗ｒ6及びサーミスタＴh2か
らなる直列回路に対して電圧Ｖ_Aを付与し、その後の所
定時間（例えば８８ｍｓ）だけ前記電圧Ｖ_Aの付与を解
除する動作を繰り返し実行する（ステップ１０２〜１０
４，１１０，１１４，１２０）。これにより、抵抗ｒ6
及びサーミスタＴh2からなる直列回路には断続的に電圧
が印加されことになるので、印加電圧Ｖ_Aを多少大きく
しても、サーミスタＴh2にて消費される平均電力は小さ
く抑えられ、サーミスタＴh2に自己発熱による誤差及び
破壊が生じることはない。このことを一例を挙げて説明
すると、ｒ6＝３．３キロオーム、Ｔh0＝６キロオー
ム、Ｂ＝３３９０ケルビン、Ｖ_A＝５ボルト、電圧Ｖ_Aの
印加時間＝１２ミリ秒、電圧Ｖ_Aの印加解除時間＝８８
ミリ秒の条件の基で、サーミスタＴh2の消費最大電力は
１．８９ミリワットであるのに対して平均電力は０．２
３ミリワットと小さくなる。そして、この平均電力で
は、サーミスタＴh2に自己発熱による誤差及び破壊が生
じることはない。

【００２０】そして、抵抗ｒ6及びサーミスタＴh2から
なる直列回路に対して電圧Ｖ_Aを付与している間に、マ
イクロコンピュータ３０は印加電圧Ｖ_A及びサーミスタ
Ｔh2の端子電圧Ｖ_Bを入力し（ステップ１０８，１１
２）、これらの入力した両電圧Ｖ_A，Ｖ_Bに基づいてサー
ミスタＴh2の周囲温度ｔを導出する（ステップ１１６，
１１８）。この周囲温度ｔの導出にあたっては、前述の
ように、比較的な大きな印加電圧Ｖ_A及びサーミスタＴh
2の端子電圧Ｖ_Bを利用できる。したがって、サーミスタ
Ｔh2に流れる電流も大きくすることができて、周囲温度
ｔに対するサーミスタの端子電圧そのものの変化を大き
くすることができるので、マイクロコンピュータ３０は
サーミスタＴh2の周囲温度ｔを正確に検出できるように
なる。

【００２１】また、上記実施例によれば、抵抗ｒ6及び
サーミスタＴh2からなる直列回路に対する印加電圧Ｖ_A
を実際に入力して、同入力した電圧Ｖ_Aを用いてサーミ
スタＴh2の周囲温度ｔの導出に利用するようにしたの
で、前記電圧印加時に、Ｉ／Ｏ３１側の出力インピーダ
ンスの影響及び印加電圧Ｖ_Aの変動による影響をなくす
ことができ、前記温度検出をより正確に行うことができ
る。さらに、この温度検出装置によれば、サーミスタＴ
h2の端子電圧の変化を大きくするためのリニアアンプな
どの増幅手段を必要としないので、温度検出装置全体の
コストを低減できる。

【００２２】なお、上記実施例においては、実際に入力
した印加電圧Ｖ_Aを用いてサーミスタＴh2の周囲温度ｔ
を導出するようにしたが、上記のような周囲温度ｔの検
出にＩ／Ｏ３１の出力インピーダンス及び印加電圧Ｖ_A
の電圧変動が問題にならない場合には、実際に出力され
た印加電圧Ｖ_Aを用いなくても、図２のステップ１０４
の処理により印加した印加電圧Ｖ_A（予め決めた所定電
圧）をステップ１１６の処理にて用いるようにすればよ
い。この場合、ステップ１０８の処理が不要となるとと
もに、Ｉ／Ｏ３１の入力端Ｉ１も不要となる。

【００２３】さらに、本発明の応用例について説明して
おくと、図４は同応用例に係る温度検出装置の一部を示
している。この応用例は、抵抗ｒ6とサーミスタＴh2の
直列回路からなる複数の温度センサ２１−１〜２１−ｎ
を備えている。この場合、各温度センサ２１−１〜２１
−ｎのサーミスタＴh2の端子電圧Ｖ_BをＩ／Ｏ３１に入
力させるための入力端子は温度センサ２１−１〜２１−
ｎ毎に必要であるが、印加電圧Ｖ_Aを各温度センサ２１
−１〜２１−ｎに供給するためのＩ／Ｏ３１の出力端子
Ｏ１、印加電圧Ｖ_Aを入力するためのＩ／Ｏ３１の入力
端子Ｉ１、及び入力電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器
３１ａは各温度センサ２１−１〜２１−ｎに対して共通
に用いることができる。そして、ＣＰＵ３２は、プログ
ラム制御により、上記実施例の場合と同様に温度センサ
２１−１〜２１−ｎに対して共通に印加電圧Ｖ_Aを断続
的に付与し、同印加電圧Ｖ_Aの付与中に入力端子Ｉ１に
て供給される印加電圧Ｖ_Aと、各温度センサ２１−１〜
２１−ｎからそれぞれ供給されるサーミスタＴh2の端子
電圧Ｖ_Bとをそれぞれ独立にＡ／Ｄ変換して入力して、
その後に各温度センサ２１−１〜２１−ｎ毎に独立して
サーミスタＴh2の周囲温度ｔを導出するようにすればよ
い。これによれば、ハードウェアの増加を少なく抑え
て、各温度センサ２１−１〜２１−ｎのサーミスタＴh2
の周囲温度ｔをそれぞれ独立に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を示すサーミスタを用いた
温度検出装置の全体概略図である。

【図２】 図１のマイクロコンピュータにて実行される
プログラムのフローチャートである。

【図３】 サーミスタに対する電圧の印加状態を説明す
るためのタイムチャートである。

【図４】 上記実施例の応用例に係る温度検出装置の一
部を示す概略図である。

【図５】 サーミスタを用いた従来の温度検出装置の概
略図である。

【符号の説明】

２１…温度センサ、ｒ6…抵抗、Ｔh2…サーミスタ、３
０…マイクロコンピュータ、３１…Ｉ／Ｏ（入出力イン
ターフェース）、３１ａ…Ａ／Ｄ変換器、３２…ＣＰ
Ｕ、３５…タイマ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抵抗とサーミスタの直列回路からなる温
   度センサと、前記温度センサに接続されたコンピュータ
   とを備えたサーミスタを用いた温度検出装置において、
   前記コンピュータが、前記直列回路に断続的に所定電圧
   を印加し、前記電圧印加時におけるサーミスタの端子電
   圧を入力し、前記印加した所定電圧と前記入力したサー
   ミスタの端子電圧によりサーミスタの周囲温度を導出す
   るようにしたことを特徴とするサーミスタを用いた温度
   検出装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載のサーミスタを用い
   た温度検出装置において、前記コンピュータは、前記直
   列回路に印加されている所定電圧を入力し、同入力した
   所定電圧を前記印加した所定電圧としてサーミスタの周
   囲温度の導出に利用するようにしたことを特徴とするサ
   ーミスタを用いた温度検出装置。