JPS59204729A - 温度測定値変換方法及び装置 - 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】 イ）技術分野 本発明は温度測定値変換方法及び装置に係シ、更′に詳
細には温度をアナログ値として検出する温度依存性抵抗
からなる温度センサを備え、温度測定値を論理制御回路
によって処理可能なデジタル値に変換する温度測定値変
換方法及び装置に関する。

口）従来技術 一般的な制御、特に自動車の電子回路における噴射装置
等の領域において暖機及び冷寒時始動を行なうのに必要
な温度測定値をデジタル値に変換するために通常高価な
アナログデジタル変換器が用いられている。更にこれに
関連して温度を測定するのに温度依存性の抵抗を用いる
ことが知られており、この温度依存性抵抗は例えばＸ℃
低抵抗ら構成され、関連する温度領域において良好な出
力値を発生させる。しかし簡単な装置の場合は通常のア
ナログデジタル変換器を用いマイクロプロセッサあるい
はマイクロコンピュータを用いて温度測定を行なうこと
は経済的な理由から好寸しくなく、更に市販されている
アナログデジタル変換器は通常いわゆるセカンドソース
端子をもっていない。

ハ）目　　的 従って本発明は、このよう々点に鑑み成されたもので、
アナログデジタル変換器を用いることなく安価外方法で
温度測定値をデジタル値に変換することが可能な温度測
定値変換方法及び装置を提供することを目的とする。

二）実施例 以下図面に示す実施例に従い本発明の詳細な説明する。

本発明の基本的な考え方は、温度に関係して抵抗値が変
わる温度依存性抵抗（通常ＮＩ”Ｃ抵抗）から成る温度
センサを用いて温度測定値をデジタル装置によって問題
なく処理することができる期間変調されたパルスに変換
することである。

第１図には本発明による第１の実施例が図示されており
、同実施例では、捷ず抵抗変化が対応する電圧変化に変
換され、それによって温度に関係した電圧値（Ｕθ）が
得られる。第１図に図示した回路には温度信号発生部１
０、期間変調されたパルスの開始を定めるスタート部１
１、その後段に接続されたインピーダンス変換分離ダイ
オード部１２、充放電部１３並びに比較部１４が設けら
れる。

この回路装置は中央制御処理装置、マイクロプロセッサ
、マイクロコンピュータ等から構成されるデジタル制御
装置から制御線１Ｇを介して制御パルスが入力されるよ
うに構成されている。この制御パルスは例えばデジタル
制御装置１５の端子Ｐ１３（ポート１３）をハイレベル
にすることによって得られる。制御線１６にこの制御パ
ルスが現われると、メモリとして構成されるコンデンサ
は温度に関係した充電量から所定のしきい値迄放電され
、続いて比較部１４の出力１７に終了信号が発生し制御
線１８を介して再びデジタル制御装置１５に信号が入力
される。デジタル制御装置１５がコンピュータにより形
成されている場合には、内部のプログラムあるいはシス
テムクロックを用いてスタート信号と終了信号間の時間
が測定されそれに対応した温度値が読み出され格納され
るようになる。

このために温度信号発生部１０には、通常温度依存性抵
抗（Ｖ℃低抵抗１０ａから成る温度センナが設けられる
。この温度依存性抵抗は他の抵抗と接続され、それによ
り一定の入力電圧（Ｕ、）が供給される温度に関係した
電圧発生回路が得られる。このような構成により第２図
に図示したような温度に関係した電圧特性（Ｕθ）が得
られる。この場合温度と電圧（Ｕθ）は抵抗等が接続さ
れていることにより非線形な関係となっているが、これ
を必ずしも線形なものにする必要はない。というのはデ
ジタル制御装置１５により温度に関係した期間を処理す
る場合必要ならばこの段階で線形化させることができる
からである。

温度信号発生部１０から得られた温度に関係した電圧信
号Ｕθは抵抗ｒ−ｔ１ｏ、ａ１１から成る分圧回路に入
力される。抵抗ＲＩＯ，Ｒ１１の接続点はインピーダン
ス変換回路１９のプラス入力端子に入力される。又この
分圧点はダイオード１〕１を介してトランジスタＴ１の
コレクタエミッタ回路に接続される。このトランジスタ
Ｔ１のベースにはデジタル制御装置１５から制御信号が
入力される。インピーダンス変換回路１９の後段には分
離ダイオードＤ２が接続されておシ、そのカソードはイ
ンピーダンス変換回路１９の他の入力端子（−）に接続
される。このダイオードＤ２を含めた構成によシ切り替
え時間順なく分離を行なう理想的なダイオード回路が得
られる。温度に関係した電圧Ｕθは抵抗Ｒ１２を介して
コンデンサＣに入力され、このコンデンサＣと並列に抵
抗Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５から成る放電回路が接続され
る。コンデンサＣと放電回路は比較器２０の一方の入力
端子田）に接続され、又他の入力端子（−）は抵抗Ｒ１
６ＪＦＬ１７から成る分圧回路を介して一定の基準電圧
が入力される。

次にこのように構成された回路の動作を説明する。温度
信号発生部１０からは温度に関係した電圧Ｕθが得られ
る。その値は０８〜４．．６　Ｖの範囲にあり、自動車
に用いた場合には噴射部から得られるウオーミングアツ
プ電圧に相当する。この電圧Ｕθはインピーダンス変換
回路１９を介してコンデンサＣに入力され、それによっ
てコンデンサはその電圧値に充電される。このコンデン
サ０間の電圧Ｕθ′はと々る。抵抗Ｒ１２は抵抗Ｒ１３
、Ｒ１４、Ｒ１５から成る抵抗の組み合わせに比較して
かなり小さいので、それによって発生する誤差は無視す
ることができる。

デジタル制御装置１５から制御線１６を介してトランジ
スタ罰にハイレベルの信号が入力されると（第３図（ａ
）を参照）、トランジスタＴ１が導通し、トランジスタ
とダイオードＤ１の接続点（インピーダンス変換ロチ１
９の入力）はほぼアース電位となる。これは第３図で時
点ｔ１で行なわれ、この時点でコンデンサＣはインピー
ダンス変換分離ダイオード部１２から切り離される。こ
の時コンデンサは抵抗Ｒ１３、Ｒ１４，Ｒ１５から成る
直並列回路を介して放電され、この間比較器２０の出力
１７はハイレベルの１まとなっておシ、デジタル制御装
置１５のポート１４にはハイレベルの信号が入力される
（第３図（ｂ）　、　（Ｃ）を参照）。コンデンサの電
圧が抵抗Ｒ１６、Ｒ１７から決まるしきい値Ｕ８Ｕ、　
＝　Ｕｏ−Ｒ１７（Ｒ１７＋　Ｒ１６）よシ大きくなる
と、時点ｔ２において比較器の出力が反転しデジタル制
御装置１５のポート１４はローレベルに切り替えられる
。

その結果デジタル制御装置内には温度に関係した期間（
ｔ２ｔｌ）が発生する。デジタル制御装置は内部のソフ
トウェアを用いてこの時間を測定しく計数し）それに対
応する温度値を読み出し格納する。続いてデジタル制御
装置１５はポートＰ１３を再びローレベルにしく時点ｔ
３）、それによりトランジスタＴ１が遮断され、コンデ
ンサＣは時定数τ、＝Ｃ−Ｒ，１２で再びＵθ′に充電
される。充電後は比較器の出力は再びハイレベルとなる
。

ｈ　　ｉ＋””ｉθとすると、 ８ ｔ６　＝−τＩｎ　− Ｕｏ となる。たソしτ−Ｃ（Ｒ１３＋Ｒ１５／Ｒ１６）であ
る。

デジタル制御装置１５（コンピュータ）のＲＯＭ、！。

るいはＦＲＯＭに格納された期間ｔθと温度θヶとの特
性を表わすテーブル（第４図参照）により測定すべき温
度を求め、それに対応して自動車に用いた場合噴射装置
を駆動してその温度に対応した燃料を供給させるように
することができる。更に実質的に外気温度としては存在
しないように一５０°Ｃの温度も測定することができ、
その場合抵抗値ＲＮＴＣ−■と処理する以上のことを処
理させることができる。即ちこの場合コンピュータはＮ
ＴＣ抵抗が壊れたかあるいは障害を起こしたと判断し、
それに応じて適当な処置を講することになる。比較器２
０と入力端子間に接続されたコンデンサＣ１はノ益盃パ
ルへを抑圧させる機能を有する。

第５図には本発明による第２の実施例が図示されており
、この実施例ではメモリとして機能するコンデンサＣ′
が一定の電圧で充電され、温度依存性の抵抗Ｒ２１を含
む回路を介して放電される。

この簡単で安価な方法は温度に関係した電圧が得られな
いような時に特に有利となる。第５図に図示した回路に
は充放電回路１３′並びに比較器２σを設けた比較部１
４′が設けられる。

コンデンサＣ′と並列に、抵抗Ｒ１８、Ｒ１９の直列回
路並びに温度依存性抵抗として構成されるＮＴＣに 抵抗Ｒ２１とＲ２０が直列回路が接続される。デジタル
制御装置（コンピュータ）１５′のポー）　Ｐ１３’か
ら制御線１６を介して駆動されるスイッチングトランジ
スタＴＩ／は抵抗Ｒ２２を介してコンデンサＣ′に接続
される。従ってトランジスタが導通している場合にはコ
ンデンサＣ′はトランジスタＴ　Ｉ／を介して一定の電
源電圧■。に接続される。この電源電圧ｖ。

は分圧器Ｒ２３、Ｒ２４を介して比較器２σの他の入力
端子（→に接続される。又この比較器２０′のプラス入
力端子はコンデンサＣ′と接続される。

次にこのように構成された回路の動作を説明すると、通
常状態でコンデンサＣ′は一定の電源電圧ｖｃに充電さ
れる。続いてデジタル制御装置１５のポートＰ１３′を
介してトランジスタＴ１／が遮断されると、コンデンサ
Ｃ′は抵抗Ｒ１８、Ｒ１９並びに抵抗Ｒ２０とＮＴＣ抵
抗Ｒ２１を介して放電される。この状態が第６図（ａ）
　、　（ｂ）に図示されている。これは原理的に第３図
の波形図と同等である。

比較器のしきい値Ｕ３に達する迄の放電時定数に対して
は τ８−Ｃ′・　（Ｒ２０＋　Ｒ２１／　Ｒ１８祖１９９
が成立する。その場合比較器のしきい値Ｕ６に対しては Ｕ、　−Ｖ、・Ｒ２４（Ｒ２３＋几２４）が成立する。

機能はほぼ第１の実施例と対応するが、温度に関係した
期間ｔθ＝　１２−１．はｔｏ　＝＝　　ＴＩ　・Ｉｎ
　Ｕｌｌ／　ＵＥただし　ＵＥ　＝　Ｖ。（１−ｅＶτ
Ｅ）の関係に基づき与えられる。ＰＣ素子とトランジス
タ間に設けられた抵抗Ｒ２２はかなシ小さい値であり、
それによって抵抗Ｒ１８、Ｒ１９並びにＲ２０゜Ｒ２１
から成る回路に対して無視することができる。

上述した測定は任意に周期的に繰り返すことができるの
で、デジタル制御装置にはそれぞれ最新の温度データが
得られることが理解できる。

ホ）効　　果 以上説明したように本発明によシ、アナログデジタル変
換器を用いることなく、特にデジタル装置における温度
信号処理に適した簡単な構成で安価な温度変換器が得ら
れる。又本発明ではプロセスを制御するコンピュータあ
るいは論理制御回路を用いることにより温度測定に用い
たＮＴＣ抵抗の抵抗変化あるいはそれぞれの抵抗値を期
間変調されたパルスに変換することができ、このパルス
をデジタル装置によシ例えばシステムクロックを用いて
計数することにより問題なく処理することが可能になる
。

本発明の一実施例では温度に関係した電圧をパルスに変
換する場合電圧を可変にし時定数を一定にして行なうこ
とができる。その場合可変電圧は温度依存性抵抗の値か
ら得ることができ、又時定数はコンデンサ並びにそれに
関連した抵抗から得られる。

一方本発明の他の実施例ではコンデンサの充電電圧が一
定にされ、一方コンデンサの放電がＮＴＣ抵抗を介して
行なわれるので、この場合にも電圧あるいは電流パルス
を期間変調することができ、後段に接続されたコンピュ
ータあるいは制御回路によって良好に処理を行なうこと
が可能になる。

又本発明の実施例では自動車の領域に利用した場合ＮＴ
Ｃ抵抗の温度特性から得られる所定の電圧をメモリとし
て機能するコンデンサに印加し、その放電電圧を一定の
しきい値と比較するようにすることができる。その場合
温度に関係した電圧がコンデンサに印加される入力回路
はコンデンサ放電時理想的なダイオードを介して遮断さ
れるので、誤った測定誤差は発生しない。本発明による
温度測定並びに変換は構成が非常に簡単であると共に精
度が著しく高く、コンピュータあるいはマイクロプロセ
ッサの制御信号によって開始される温度に比例した時間
信号を発生させることができる。

従って処理回路は両制御信号によって発生する温度に比
例した期間をソフトウェアによって処理することができ
、その場合必要に応じ所定の温度テーブルを設けること
ができる。又これに関連して本発明では温度検出にあた
り一５０°Ｃ以下の温度が検出された場合ＮＴＣ抵抗の
断線状態も検出することができ、その場合処理回路は非
常走行手段に移すことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

各図はいずれも本発明の実施例を示すもので、第１図は
本発明の第１の実施例を示す回路図、第２図は温度と温
度に関連した電圧の特性を示した特性図、第３図（ａ）
　、　（ｂ）　、　（Ｃ）はそれぞれ第１図回路の動作
を説明する信号波形図、第４図は本発明により測定され
る期間と温度との関係を示した特性図、第５図は本発明
の第２の実施例を示す回路図、第６図（ａ）　、　（ｂ
）　、　（Ｃ）は第５図の回路の動作を説明する信号波
形図である。 １０・・・温度信号発生部、　１１・・・スタート部、
１２・・・インピーダンス変換分離ダイオード部、１３
・・・充放電部、　　　　１４・・・比較部、１５・・
・デジタル制御装置。 Ｆｉｇ、　３ Ｉ−穫一 １ｔ３ 第１頁の続き ク ドイツ連邦共和国７０００シュトゥ ットガルト１グリムシュトラー セ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）温度をアナログ値として検出する温度センサを備え
   、温度測定値を論理制御回路によって処理可能なデジタ
   ル値に変換する温度測定変換方法において、各温度測定
   値を期間変調されたパルスに変換することを特徴とする
   温度測定値変換方法。 ２）　デジタル制御装置（１５、１５’）からのスター
   ト信号によシ各期間変調されたパルスの開始を定め、前
   記デジタル装置によシ温度に対応する信号期間を求める
   ようにした特許請求の範囲第１項に記載の温度測定値変
   換方法。 ３）　各期間変調されたパルスの終了時点を、コンデン
   サ（Ｃ，Ｃ勺が放電し、コンデンサ電圧が比較器（２０
   、２０’）の所定しきい値（Ｕ３）に達した時に定める
   ようにした特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の温
   度測定値変換方法。 ４）温度センサが温度依存性の抵抗により構成され、そ
   の温度依存性抵抗から得られるアナログ電圧によりコン
   デンサ（Ｑが充電され、又スタート信号が発生される時
   点（ｔｌ）から比較器のしきい値に達する迄コンデンサ
   が放電され、その結果スターｌ信号からしきい値に達す
   る迄の温度に対応した期間（ｔｏ−１２−１，）が得ら
   れる特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項に記載の
   温度測定値変換方法。 ５）　コンデン−ｙｃ’）が一定の電圧（Ｖ４）に充電
   され、又このコンデンサの放電は、スタート信号により
   コンデンサが電源から切シ離されることにより開始され
   、このコンデンサの放電は少なくとも温度依存性抵抗を
   含む抵抗回路を介して行なわれる特許請求の範囲第１項
   、第２項又は第３項に記載の温度測定値変換方法。 ６）前記デジタル制御装置（１５，１５’）は温度に関
   係した期間（ｔ２．ｔｌ）を内部プログラムにより計数
   し、この期間に基づき記憶されたテーブルを介して対応
   する温度値を求めるようにした特許請求の範囲第１項か
   ら第５項までのいずれが１項に記載の温度測定値変換方
   法。 ７）　温度をアナログ値として検出する温度依存性抵抗
   から成る温度センサを備え、温度測定値を論理制御回路
   によって処理可能なデジタル値に変換する温度測定値変
   換装置において、一定電圧又は温度センサから得られる
   温度に関係した電圧により充電されかつ所定の時点（ｔ
   ｌ）で温度依存性抵抗を含ム抵抗回Ｍ　（Ｒ１８，Ｒ１
   ９，几２０　、Ｒ２１）　ナイｔ、放電回路（Ｒ１３，
   Ｒ１４，Ｒ１５）により所定のしきい値に達する迄（Ｔ
   ２）放電されるコンデンサ（Ｃ、Ｃ勺と、発生した期間
   （ｔｚ−ｔＩ）を測定する手段（１５、１５’）とを設
   けたことを特徴とする温度測定値変換装置。 ８）少なくとも１つの温度依存性抵抗（１０ａ）を含み
   温度に関係した電圧を発生する温度信号発生部（１０）
   と、この温度信号発生部の後段に接続されたスタート部
   （１１）と、インピーダンス変換分離ダイオード部（１
   ２ンと、充放電部（１３）と、比較部（１４ンが設けら
   れ、コンデンサ（Ｑの放電を開始させるスタート信号が
   デジタル制御装置（１５）からスタート部（１１）に入
   力され、比較部（１４）に設けられた比較器（２０）の
   しきい値に達した時点（Ｔ２）によυ温度に間作した期
   間（ｔｚ−ｉｔ）が定められる特許請求の範囲第７項に
   記載の温度測定値変換装置。 ９）一定の電源電圧（至）。）に接続され温度に関係し
   た電圧（Ｕθ）が印加される分圧回路（Ｒ１０，Ｒ１１
   ）が設けられ、その分圧点はダイオード（Ｄｌ）を後段
   に接続したインピーダンス変換回路（１９）を介してコ
   ンデンサ（Ｑに接続され、更に分離ダイオード（Ｄｌ）
   を介してスイッチングトランジスタ（Ｔ１）に接続され
   、このトランジスタにはデジタル制御装置（１５）から
   スタート信号が入力され、このスタート信号が発生する
   と（ｔｌ）インピーダンス変換回路（１９）はコンデン
   サ（Ｑを温度に関係した電圧から分離し抵抗回路（Ｒ１
   ３，Ｒ１４，Ｒ１５）を介して比較器（２０）のしきい
   値に達する迄放電させ、しきい値に達した時点（Ｔ２）
   でデジタル制御装置（１５）に信号が送られる特許請求
   の範囲第８項に記載の温度測定値変換装置。 １０）　　コンデンサ（Ｃ勺は定常状態で導通している
   トランジスタ（ＴＩ’）を介して一定の電源電圧（■。 ）に接続され、又このコンデンサはスタート時点（ｔＩ
   ）で電源電圧から切り離されて抵抗回路（几１８．Ｒ１
   ９゜Ｒ２０、Ｒ，２υを介して放電され、比較器（２０
   ’）のしきい値に達した時点で比較器からの信号がデジ
   タル装置（１５’）に入力される特許請求の範囲第７項
   に記載の温度測定値変換装置。