JPS604834A - 温度測定装置 - 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）産業上の利用分野 本発明は、デジタル電子時計等の電子機器や冷蔵庫等の
冷熱機器等に付加的に設けられる温度測定装置に関する
。

（ロ）　従来技術 従来、温度を測定して、その結果をデジタルで表示する
ような温度測定装置では、温度の変化によって、抵抗値
、電流あるいは重圧が変化する温度検出素子が用いられ
、温度検出素子のアナログ出力をＡ−Ｄ変換器によって
デジタル値に変換し、そのデジタル値に基いて温度を表
示するものであった。この様な装置のＡ、−Ｄ変換器は
、ラダー型抵抗回路やオペアンプを用いた積分型Ａ−Ｄ
変換回路等が用いられるが、いずれの場合にも構成素子
数が多く、また、抵抗値等の誤差の少ないものを使用し
なければならないため、高価格化の原因となっていた。

（ハ）発明の目的 本発明は、上述した点に鑑みて為されたものであり、従
来のＡ−Ｄ変換装置を使用することなく、簡単な温度検
出回路を用いることにより構成素子数の少ない温度測定
装置を提供することを目的とする。

に）発明の構成 本発明は、第１のスイッチ手段及び温度検出素子が含ま
れる時定数回路と一１第２のスイッチ手段が含まれ温度
測定の基準となる時定数を構成する基準時定数回路とを
少なくとも備えると共に、第１のスイッチ手段及び第２
のスイッチ手段を制御し、時定数回路及び基準時定数回
路の動作を制御する制御手段と、時定数回路と基準時定
数回路の出力が所定レベルとなったことを検出するレベ
ル検出手段と、レベル検出手段によって制御され、時定
数回路と基準時定数回路の各々の動作開始から所定レベ
ルの出力となるまでの時間データを得チー７７；ブ妻甚
某Ｖて温度を算出する演算手段とから構成される。

（ホ）　実施例 第１図は本発明の実施例を示すブロック図である。時定
数回路は第１のスイッチであるＰＮＰ型トランジスタ（
１）と、温度検出素子であるサーミスタ（２）と、コン
デンサ（３）との直列接続から成り、サー　ミスタ（２
）とコンデンサ（３）とで形成される時定数は、温度変
化によるサーミスタ（２）の抵抗値変化によって変化す
る。この時定数回路は、トランジスタ（１）が導通状態
になったとき動作し、電源Ｖｎｎかもトランジスタ（１
）、サーミスタ（２）を介してコンデンサ（３）に充電
電流が流れることにより、コンデンサ（３）の端子電圧
■。がそのときの温度で決定される時定数に基いて上昇
する。

一方、基準時定数回路は、第２のスイッチであるＰＮＰ
型トランジスタ（４）と、抵抗（５）及びコンデンサ（
３）との直列接続から成り、抵抗（５）を固定的に、し
かも、温度変化に対して抵抗値の変化しないものとする
ことにより、時定数が固定される。この基準時定数回路
は、トランジスタ（４）が導通状態と１、Ｃつだとき動
作し、トランジスタ（４）、抵抗（５）を介して電源■
ゎゎから充電電流がコンデンサ（３）に流れることによ
り、コンデンサ（３）の端子電圧■。が固定された時定
数に基いて上昇する。

コンデンサ（３）には第３のスイッチとなるＮＰＮ型ト
ランジスタ（６）が並列に接続され、時定数回路及び基
準時定数回路が動作する前に、トランジスタ（６）を導
通状態としてコンデンサ（３）に蓄積された電荷を放電
させ初期状態に設定する。

制御手段（７）は、抵抗（８１（９）（１０）を介ｌ−
てトランジスタ（］）（４１（Ｇｌの導通及び遮断を制
御するものであり、通常は、トランジスタ（１）（４）
を遮断し、トランジスタ（６）を導通状態にしておくが
、定期的あるいは必要に応じて、温度の測定を指示する
測定指示信号Ｔａが到来したときには、トランジスタ（
（’、）を遮断しまた後、トランジスタ（］、Ｊを導通
させて時定数回路を！トリ作させ、時定数回路の出力が
データとして入力された後に、トランジスタ（６）を導
通及び遮断し　□てコンデンサ（３）を放電させ、更に
トランジスタ（４）を導通して基準時定数回路を動作さ
せろものであ　１ろ。

レベル検出手段（Ｉ］）は、時定数回路及び基準時定数
回路の出力電圧、即ち、コンデンサ（３）の端子電圧Ｖ
。が所定レベル、例えばＶＤ＋、／２となったことを検
出するものであり、その検出出力によって計数手段Ｏ２
が制御される。計数手段（１２１は、トランジスタ（１
）あるいはトランジスタ（４）が導通したときに所定の
パルスの計数を開始し、端子電圧■。が所定レベル、例
えば■ｔｌＤ／２となったときにレベル検出手段（１１
）の検出出力で、その計数を停止するものである。

そこで、第２図を参照して更に説明する。トランジスタ
（１）が導通して時定数回路が動作すると、端子電圧■
。はＲＸで示される実線の如く上昇する。

そして、動作開始から端子電圧■。がＶＤＤ／２になる
までの間に計数手段Ｇ２＋が計数した結果のデータは、
その時間に対応する時間データＴＲＩとなる。この時間
データＴＲＸは、温度によって変化し、温度が高くなる
とサーミスタ（２）の抵抗値が小さくなり、時定数も小
さくなるため、減少し、一方、温度が低くなると逆に増
大する。また、トランジスタ（４）が導通して基準時定
数回路が動作すると、その端子電圧ｖ０はＲ２で示され
る実機の如く上昇し、Ｖｎｎ／２になるまでに計数され
る時間データＴＲＦが計数手段（１２１で得られる。時
間データＬｐは、温度によって変化せず常に一定である
。

上述の如くして、」数手段（１２１によって作成された
時間データＴ。及びＴＩＩＦは、演算手段０３）によっ
て処理される。演算手段α３）に於いては、時間データ
Ｔ１及び’ｒ、ｌ、と温度の関係を表わす数式を用いて
温度を算出する方法と、データテーブルを使用する方法
とがあるが、ここではデータテーブルを使用する方法に
ついて述べる。データテーブルを用いる場合は、先ず、
時間データＴＲｘ及びＴ。にいデータＣ工をめる。一方
、記憶手段０４）には、実験的にめられたデータＣＸ　
のデータテーブルか記憶されている。第３図は、記憶手
段側に記憶四 されたデータテーブルの一例であり、−５℃〜＋＼℃ま
でを５℃のステップで■２段階に分割し、各々の温度範
囲に入るデータＣｘ　の値の最大値と最小値と、最小値
に於ける温度とが記憶されている。

演算手段（１３）は請求めたデータＣＸ　が、記憶手段
（１勾のデータテーブルのどの範囲に入るかを判定し、
その範囲に於いて、ＴＣｎ−一１０占二が一上一−ＴＸ
（７）Ｃｇｐｎ　Ｃ５ｙｎ 演算、即ら、比例配分の演算を行い、温度データＴ、を
め出力する。この温度データＴｘ　は、例えば、表示装
置（図示せず）等によってデジタル表示され、測定され
た温度の表示が為される。尚、第３図に示されたデータ
テーブルに於いて、サーミスタ（２）の温度特性、即ち
、時定数の変化は非線形であるため、測定範囲を分割す
る数ｎを小さくしすぎると、誤差が大きくなり、また、
ｎを大きくすると精度は向上するが、これを記憶する容
量が増すので、許容誤差を考えて適宜設定する。

また、第１図に示された実施例に於いて、制御手段（７
）、レベル検出手段（１，１１，計数手段（１２１，演
算手段０３）及び記憶手段Ｑ４）はすべて破線で示され
るマイクロコンピュータ（１奥内に設けることができろ
。即ち、出力端子ａ１、Ｒ２、Ｒ３に各トランジスタ＋
１７（４１（６）に接続された抵抗ｆ８）（９）Ｃ０を
接続し、入力端子ａ４にコンデンサ（３）の端子電圧Ｖ
。を印加する。通常、マイクロコンピュータ０！５）の
入力端子等のスレッショルド電圧は電源電圧■ＤＤの↓
／２に設定されているため、端子電圧Ｖ０を直接印加で
きる。

次に１第４図を参照して、第１図に示された実施例、特
に、マイクロコンピュータ（１■を用いた場合の動作Ｊ
順序を説明する。

定期的あるいは必要に応じた外部からの温度測定指令に
基いて、温度測定動作を行うプログラムが実行されると
、先ず、出方端子ａ３に”０”を出力してトランジスタ
（６）を遮断し、出方端子ａ２に０”を出力してトラン
ジスタ（１）を導通させる。

次いで、マイクロコンピュータ（１５１の内部に設ケラ
れた計数手段＋＋２１の計数動作を開始させ、入力端子
ａ４が１″となるまで判定を行う。入力端子ａ、がｌ″
となると計数手段（１２）の計数動作を停止させ、その
計数結果ＴＲｘをマイクロコンピュータ０９内部のメモ
リに記憶し、計数手段（１２＋をクリアする。以上の動
作で、そのときの温度に相当する時間データＴＲｘが得
られる。そして、次に、出力端子ａ２に”ｌ”を出力し
てトランジスタ（１）を遮断し、出力端子ａ３に”１″
を出力してトランジスタ（６）を導通させ、コンデンサ
（３）に充電された電荷を放電させる。放電に必要な時
間が経過すると出力端子ａ３に１０”を出力してトラン
ジスタ（６）を遮断し、出方端子ａ、に０”を出力して
トランジスタ（４）を導通する。次いで、クリアされた
計数手段（１２）の言１数動作を開始させ、入力端子ａ
、が１”となるまで判定を行う。入力端子ａ、が′ｌ”
になると割数手段（１２１の計数動作を停止させ、その
計数結果ＴＲＦをメモリに記憶する。

上述の如くして得られた時間データＴ。及びＴＲＦをメ
モリから読み出しｈ−×１０００の演゛Ｔ、Ｉ。

算を行い、Ｃｘ　をめろ。そして、記憶手段（１４）に
記憶されたデータテーブルを検索し請求められたＣＩ　
が入るランクを探し、そのランクに於けるＣｌ１Ｔｎ％
Ｃｆｆ、ｎｌ　及びＴｃｎを読み出し、Ｔｃｎ　−−５
＜Ｇ人二ＱじＪ）の演算を行って温度Ｔｘをめる。

Ｃ５ｐｎ　Ｃ１＋？。

求められた温度ＴＸ　はメモリに記憶されると共に、出
力端子から出力され、表示装置等にデジタルで温度が表
示される。尚、演算は、マイクロコンピュータ（１つが
有しているＡＬＵによって為される。

（へ）発明の効果 上述の如く本発明によれば、簡単な付属回路を付加する
だけで、長期間での電源電圧の変化や外付容量の変化に
対して正確な温度の測定か可能となり、電子機器あるい
は冷熱機器等に温度測定装置を付加する場合の設計変更
が極めて容易に、しかも、低価格で行える利点を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図に示された実施例の温度測定の原理を示す特性図、
第３図は温度を計算するためのデータテーブル図、第４
図は、動作を示すフロー図である。 （１）（４）・・・ＰＮＰ型トランジスタ、（２）・・
・サーミスタ、　（３）・・・コンデンサ、　（５）（
８）（９）α０）・・・抵抗、（６）・・・ＮＰＮ型ト
ランジスタ、　（７）・・・制御手段、０１）・・・レ
ベル検出手段、　（１２−・計数手段、（１３＋・・・
演算手段、　（１４）・・・記憶手段、　（１５）・・
・マイクロコンピュータ。 第１　図 ■× 第２図 一１グＱ− ）　第３し！

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、第１のスイッチ手段及び温度検出素子が含まれる時
   定数回路と、第２のスイッチ手段が含まれ温度測定の基
   準となる時定数を構成する基準時定数回路とを少なくと
   も備えると共に、前記第１のスイッチ手段及び第２のス
   イッチ手段を制御し、時定数回路及び基準時定数回路の
   動作をシーケンシャルに制御する制御手段と、前記時定
   数回路及び基準時定数回路の出力が所定レベルとなった
   ことを検出するレベル検出手段と、該レベル検出手段に
   よって制御され、前記時定数回路及び基準時定数回路の
   動作開始から所定レベルの出力となるまでの時間データ
   を得る計数手段と、前記時定数回路及び基準時定数回路
   の各々に於ける時間データに基き、予め定められた手順
   に従って演算処理を行い、温度を算出する演算手段とを
   備えて成る温度測定装置。