JPS62170828A - トランスデユ−サ - 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〕 この発明は、非直線性の電気的アナログ信号を測定対象
に比例した電気信号に変換するトランスデユーサ、特に
非直線性の温度特性を有する１個の温度センサや非直線
性で互に異なる温度特性を有する複数種類の温度センサ
例えばサーミスタや測温抵抗体あるいは熱電対を個別に
使用して温度テ・ に比例した電気信号を得るトランスジューサに関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来、サーミスタや測温抵抗体を使用して温度測定を行
う場合には温度変化を抵抗変化に変換し、この抵抗値を
電圧値に変換するか、あるいは熱電対を使用して温度測
定を行う場合には温度差を熱起電力に変換し、この熱起
電力を基準の電気信号例えばダ〜コθｍＡに変換してい
た。しかしながら、これらの温度センサは温度変化に対
して抵抗変化や電圧変化が直線的でないために、測定精
度を上げたり、広い温度範囲で使用したシするには何等
かの直線化機能が必要であった。

非直線性の温度特性を有する温度センナとして抵抗変化
の最もはなはだしいサーミスタを例にとると、サーミス
タは第グ図に示すような温度−抵抗変化をする。第ケ図
において、横軸は温度Ｔ、縦軸は抵抗値Ｒを示す。第４
図に示すような変化特性のままでは抵抗値から温度を直
読できないので、これを直線化するために第５図に示す
ような信号発生手段を構成することが多い。図中、（１
）はサーミスタで、抵抗（２）と並列接続され、さらに
これが抵抗（３）と直列に接続された上で、回路の電源
とアースの間に接続され、もって信号発生手段（ｓＧＭ
）を構成する。そしてサーミスタ（１）から測定対象と
しての温度に対応して非直線性の電気的アナログ信号が
アースと端子（１，）の間に出力電圧■としてとり出さ
れるのである。

この出力電圧Ｖは温度に対して第６図に実線で示すよう
な変化を示す。すなわち、横軸に温度Ｔ。

縦軸に出力電圧Ｖをとれば、温度の上昇Ｔにつれて出力
電圧Ｖがはぼ直線的に低下する。ここで並列抵抗（コ）
および直列抵抗（３）を適当に選定すると、このグラフ
を破線で示すようにかなシ直線に近づけることができる
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら測定温度範囲を広くとる場合や高精度の温
度測定を必要とする場合は、上述した直線化ではまだ不
十分であり、実質的に直線に近い特性が必要となる。こ
のためにはりニヤライザと称する直線化回路や装置が必
要である。しかしながら、リニヤライザは精密抵抗や可
変抵抗あるいは演算増幅器を多数使用しているために調
整が繁雑で、しかも高価になると云う問題点があった。

また、使用されるサーミスタあるいは熱電対はその種類
が多く、しかも種類によって温度特性が異なるので、各
温度特性に合わせて直線化するためのりニヤライザの設
計や製造が必要であり、そのために種類が増えるという
問題点もあった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、非直線性の電気的アナログ信号を測定対象に
比例した電気信号に変換する際に、特別なりニヤライザ
を必要とせず、調整が簡単で、その上高精度であるにも
か＼わらず安価なトランスデユーサを得ることを目的と
する。

この発明の別な発明は、上述した目的に加え、使用する
温度センサの種類が変っても対処できるトランスジュー
サを得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るトランスデユーサは、測定対象に対応し
て非直線性の電気的アナログ信号を発生する信号発生手
段と、前記アナログ信号をディジタル信号に変換するア
ナログ／ディジタル変換部と、前記ディジタル信号に対
応しかつ実質的に直線性の特性を呈するデータがあらか
じめ書き込まれているデータ記憶手段と、このデータ記
憶手段へ前記ディジタル信号を印加することによシ前記
データ記憶手段から読み出された所望のデータを、前記
測定対象に比例したアナログ信号に変換する信号変換手
段とを備えたものである。

この発明の別の発明に係るトランスデユーサは、非直線
性で異なる温度特性を有する温度センサから温度に対応
する電気的アナログ信号を発生する信号発生手段と、前
記アナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／
ディジタル変換部と、前記ディジタル信号に対応しかつ
実質的に直線性の温度特性を呈する温度データおよび前
記温度センサの異なる温度特性に対応する校正データが
あらかじめ書き込まれているデータ記憶手段と、前記校
正データから使用した温度センナに合う温度特性の校正
データを選択するデータ選択信号を発生するデータ設定
部と、前記データ記憶手段へ前記ディジタル信号および
前記データ選択信号を印加することによって前記データ
記憶手段から読み出された所望の温度データを、温度に
比例したアナログ信号に変換する信号変換手段とを備え
たものである。

〔作用〕

この発明において、アナログ／ディジタル変換部のディ
ジタル信号に対応しかつ実質的に直線性の特性を呈する
データが書き込まれているデータ記憶手段は、前記ディ
ジタル信号で直接アクセスされると、前記データを出力
する。このデータは信号変換手段によって測定対象に比
例したアナログ信号に変換される。

この発明の別な発明において、アナログ／ディジタル変
換部のディジタル信号に対応しかつ実質的に直線性の特
性を呈する温度データおよび温度センサの異なる温度特
性に対応する校正データが書き込まれているデータ記憶
手段は、前記ディジタル信号およびデータ設定部からの
データ選択信号で直接アクセスされると、所望の温度デ
ータを出力する。このデータは信号変換手段によって測
定対象に比例したアナログ信号に変換される。

〔実施例〕

この発明 第１図はこの発明に係るトランスデユーサの一実施例を
示すブロック図である。図において、（１）〜（３）お
よび（８ＧＭ）は第３図に示したものと同様である。（
りはアナログ／ディジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部
と称す。）であシ、信号発生手段（ＳひＭ）の出力電圧
である非直線性の電気的アナログ信号が入力されるとこ
れをディジタル信号に変換する。（ＤＭＭ）はこのディ
ジタル信号に対応しかつ実質的に直線性の特性を呈する
データがあらかじめ書き込まれているデータ記憶手段で
あり、例えば停電しても記憶データが消失しないＲＯＭ
ＩＣや実使用時にのみ単なるＲＯＭとして使用されるＲ
ＡＭＩＣで構成されたメモ＋７　ＩＣ（、ｔ）および（
Ａ）である。各メモリＩＣ（ｒ）、（Ａ）にはそれぞれ
チップセレクト信号Ｃ８用端子（ｙａ）　、　（Ａａ）
および読み出し信号ＲＤ用端子（ｒｂ）　、　（Ａｂ）
が設けられておシ、これら端子を図示のようにアースし
ておくことによってアクティブ状態にし、もってメモリ
ＩＣ（＆）および（Ａ）を常時読み出し可能にする。各
メモリＩＣ（、ｔ）、（Ａ）には、更に、それぞれアド
レス端子（ｔｃ）　、　（ＡＣ）およびデータ端子（ｔ
ａ）。

（６ｄ）が設けられている。アドレス端子（＆ｃ）およ
び（６Ｃ）にはＡ　／　Ｄ変換部（４）のディジタル信
号がアドレス信号として印加され、もってメモリＩＣ（
、ｔ）、（ｘ）のアドレス（図示しない）が直接アクセ
スされる。データ端子（ｔｄ）　、　（６ｄ）からは後
述する所望のデータが読み出される。

（ＳＣＭ）は信号変換手段であシ、メモ！ＪＩｃ（ｔ）
および（Ａ）から読み出された所望のデータを測定対象
例えば温度に比例したアナログ信号に変換するディジタ
ル／アナログ変換部（以下、Ｄ　／　Ａ変換部と称す。

）（７）およびこのＤ／Ａ変換部（４）からのアナログ
信号を所定の電気信号としての電圧信号あるいは電流信
号に変換する信号変換部＜ｇ＞から成る。

今、メモリＩＣ（，５′）および（６）に例えば−キロ
バイトのＩＣを使用すれば、アドレス信号はｋＯ〜に１
０のｌ／ピント構成になる。従って、Ａ　／　Ｄ変換部
（りのディジタル信号もＤＯ−Ｄｌｏのｌ／ピント構成
にすれば良い。もちろん、メモリＩＣ（３）および（６
）の−キロバイトをすべて使用せず、ｌキロバイトのみ
使用するのであればＡ　／　Ｄ変換部（りのディジタル
信号はｌθビットあれば良い。

メモＩＪ　ＩＣ（ｊ）および（６）はそのデータ構成が
ＤＯ−Ｄりのｇビット構成である。これらのｔピントを
ＢＣＤ信号として使用する場合はＢＣＤ信号コ桁分しか
構成できず、従ってメモリＩＣを２個使用すればＢＣＤ
　３桁もしくはダ桁の構成が可能になる。本例ではメモ
リＩＣ（！ｒ）および（６）の２個を使用して／／ビッ
トの２進符号信号を構成した場合を示した。

メモＩＪ　ＩＣ（、！ｔ）および（６）は、その記憶内
容として、Ａ　／　Ｄ変換部（ｌＩ）のディジタル信号
に対応するアドレスに、このディジタル信号に対応しか
つ実質的に直線性の特性を呈するデータかあらかじめ書
き込まれている。すなわち、例えば第二図のグラフに示
されるように信号発生手段（Ｓ　ＧＭ　）の出力電圧（
縦軸）と測定対象としての温度に関するデータとの関係
を測定あるいは計算によシ求め、データは出力電圧ひい
てはＡ　／　Ｄ変換部（４）のディジタル信号に対応し
てメモ＋）　ＸＣ（Ｓ）および（６）にあらかじめ記憶
させておく。第２図では、例えばグラフ上の点、２Ｏは
０℃のときの点で、このときの出力電圧は２０００　ｍ
Ｖである。また点、２／は３０℃の点で、このときの出
力電圧は／／ＱＯｍＶである。この／１００ｍＶに相当
するディジタル信号が入力されるとメモリＩＣ（５）お
よび（乙）は点コ／に相当する３０℃ではなく点５ｔＡ
（一点鎖線で示す実質的な直線上に在る。）に相当する
一ｔ℃のデータを出力する。同様に、３コ００ｍＶに相
当するディジタル信号が入力されるとメモリＩＣ（、ｔ
）および（６）は点、２．２に相当する一３０℃ではな
く点！、２Ａに相当する一２ＥＣのデータを出力する。

従って、出力電圧の２　ｍＶきざみまたは５ｍｖきざみ
で各電圧値に対応する値を求めておき、次にこの電圧値
をアドレス信号としたとき、これに対応する値をメモリ
ＩＣ（３）および（６）内のアドレスに２進符号で書き
込んでおけば、信号発生手段（Ｓ　ＧＭ　）の出力電圧
に対応するデータをメモリＩＣ（＆）および（６）から
−進符号で得ることができる。このデータはメモリＩＣ
（５）および（Ａ）のデータ端子（５ｄ）および（６ｄ
）よ多出力される。

このデータはメモリエＣ（＆）　、　（Ａ）のそれぞれ
データ端子（ｔｄ）　、　（６ｄ）から各ビット毎に２
進符号でＤ／Ａ変換部（ワ）の入力端子（７ａ）へ入力
される。Ｄ／Ａ変換部（ワ）は入力された一進符号に対
応して測定対象例えば温度に比例したアナログ信号を出
力端子（７ｂ）に出力する。このアナログ信号は信号変
換部（ｔ）によって所定の電気信号例えば直流θ〜ｊＶ
の電圧信号や直流グ〜、２０ｍＡの電流信号に変換され
、トランスデユーサ出力として外部へ出力される。

この発明の別な発明 第３図はこの発明の別な発明に係るトランスデユーサの
一実施例を示すブロック図である。図において、ＣＩ’
）と（／Ａ）は非直線性で互に異なる温度特性を有する
温度センサ、つま多種類の違う温度センサとしてのサー
ミスタである。（，２）　、　（３１、（４’）　。

（４）、（ｇ）、（ＳＣ）Ｍ）、（ＤＭＭ）および（ｓ
ＣＭ）は第１図の実施例について詳しく説明したものと
同じである。（ｊＭ）および（６Ｍ）は、Ａ　／　Ｄ変
換部（ｌＩ）のディジタル信号ＤＯ−Ｄ１０　　に対応
しかつ実質的に直線性の温度特性を呈する温度データお
よびサーミスタ（１）等の異なる温度特性に対応する校
正データがあらかじめ書き込まれているメモリＩＣであ
シ、メモ’）　ＩＣ（ｊ−）および（６）と違って入力
側が例えば１３ビツト構成になっている。（９）はデー
タ設定部であり、メモリＩＣ（ｔＭ）および（６Ｍ）に
記憶されている校正データから使用したサーミスタ例え
ば（／Ａ）に合う温度特性の校正データを選択するデー
タ選択信号ＩＯを発生する。Ａ／Ｄ変換部（りからのデ
ィジタル信号ＤＯ−Ｄ１０はメモリＩＣ（、ｔＭ）およ
び（６Ｍ）の下位／／ピットのアドレス信号Ａ（７−Ａ
１０になシ、かつデータ選択信号ｌＯは上位コビットの
アドレス信号Ａｔ／−Ａ−／２になる。従って、データ
選択信号ＩＱの２ビツトの組み合わせでｑ通りのデータ
を選択できる。

上述したように構成されたトランスデユーサにおいて、
ディジタル信号Ｄθ〜Ｄ１０およびデータ選択信号ＩＯ
をメモ！Ｊ　ＩＣ（ｔＭ）および（６Ｍ）へ印加すると
、使用したサーミスタ（／Ａ）に合う温度特性の所望の
温度データが読み出され、これを上述したように比例し
たアナログ信号に変換した上で、所定の電気信号に変換
して出力する。

なお、上記実施例では信号発生手段の出力電圧を、２　
ｍＶまたはＳｍｖきざみにしたものについて説明したが
、メモリＩＣの容量を大きくして第２図の出力電圧の目
盛をよシ小きざみにし、例えば／　ｍＶきざみにしてこ
れに対応するデータを記憶させかつＡ／Ｄ変換部のディ
ジタル信号のビット数を増やせば、一層高精度のものと
することができ、またＤ　／　Ａ変換部もあわせてその
ビット数を増やせば、一層高精度とすることができる。

更に、メモＩＪ　Ｉ　Ｃの容量を大きくしてデータ設定
部からのデータ選択信号のビット数を多くすれば、温度
センサの温度特性に対応する種類の数も増やすことがで
きる。また、■ルチプレクサとその駆動回路を入力側に
設ければ、多数の温度センサを接続することもできる。

更に、本実施例ではサーミスタについて説明したが、測
温抵抗体や熱電対を温度センサとする場合にも応用が可
能である。更に、Ａ　／　Ｄ変換部への入力信号はサー
ミスタや熱電対から得られる信号だけでなく非直線性の
電気信号であｔば何でもよい。また、マイクロコンピュ
ータのメモリを利用できる利点がある。また温度表示器
や目標温度設定手段と温度比較手段を付加すれば、温度
調節器や警報器としても利用できるなどこの発明の応用
範囲はきわめて広い。

〔発明の効果〕

以上説明したとおシ、この発明は、測定対象に対応して
非直線性の電気的アナログ信号を発生する信号発生手段
と、前記アナログ信号をディジタル信号に変換するアナ
ログ／ディジタル変換部と、前記ディジタル信号に対応
しかつ実質的に直線性の特性を呈するデータがあらかじ
め書き込まれているデータ記憶手段と、このデータ記憶
手段へ前記ディジタル信号を印加することによって前記
データ記憶手段から読み出された所望のデータを、前記
測定対象に比例したアナログ信号に変換する信号変換手
段とを備えているので、特別なＩＪ　ニヤライザを要す
ることなく、広い温度範囲に亘って高精度の直線化され
たアナログ信号を得ることができ、しかも構成が簡単で
極めて安価であると云う効果が得られる。

また、この発明の別な発明は、非直線性で異なる温度特
性を有する温度センサから温度に対応する電気的アナロ
グ信号を発生する信号発生手段と、前記アナログ信号を
ディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換部
と、前記ディジタル信号に対応しかつ実質的に直線性の
温度特性を呈する温度データおよび前記温度センサの異
なる温度特性に対応する校正データがあらかじめ書き込
まれているデータ記憶手段と、前記校正データから使用
した温度センサに合う温度特性の校正データを選択する
データ選択信号を発生するデータ設定部と、前記データ
記憶手段へ前記ディジタル信号および前記データ選択信
号を印加することによって前記データ記憶手段から読み
出された所望の温度データを、温度に比例したアナログ
信号に変換する信号変換手段とを備えているので、上述
の効果に加えて、温度特性の異なる温度センサにも対処
できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図に示した実施例の動作を説明するための図、第
３図はこの発明の別な発明の一実施例を示すブロック図
、第ｑ図は一般的なサーミスタの温度−抵抗特性を示す
図、第３図はサーミスタの特性を直線化するための信号
発生手段の一例を示す回路図、第６図は第５図の信号発
生手段の温度−抵抗特性を示す図である。 図において、（１）と（／Ａ）はサーミスタ、（２）は
並列抵抗、（３）は直列抵抗、（弘）はＡ／Ｄ変換部、
（５）および（ｒＭ）並びに（６）および（６Ｍ）はメ
モリＩＣ１（７）はＤ　／　Ａ変換部、（ｔ）は信号変
換部、（Ｓ　ＧＭ　）は信号発生手段、（ＤＭＭ）はデ
ータ記憶手段、（ＳＣＭ）は信号変換手段である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 第６図 手続補正書「自発」 昭和、１す、１０月４　日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象に対応して非直線性の電気的アナログ信
   号を発生する信号発生手段と、前記アナログ信号をディ
   ジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換部と、
   前記ディジタル信号に対応しかつ実質的に直線性の特性
   を呈するデータがあらかじめ書き込まれているデータ記
   憶手段と、このデータ記憶手段へ前記ディジタル信号を
   印加することによつて前記データ記憶手段から読み出さ
   れた所望のデータを、前記測定対象に比例したアナログ
   信号に変換する信号変換手段とを備えたことを特徴とす
   るトランスデューサ。
2. （２）測定対象が温度であり、非直線性の電気的アナロ
   グ信号が信号発生手段中に設けた温度センサから取り出
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のト
   ランスデューサ。
3. （３）温度センサがサーミスタ、測温抵抗体あるいは熱
   電対であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   のトランスデューサ。
4. （４）信号発生手段がサーミスタと、このサーミスタに
   それぞれ並列、直列に接続された並列抵抗、直列抵抗と
   から成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の
   トランスデューサ。
5. （５）データ記憶手段がＲＯＭＩＣから成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか記
   載のトランスデューサ。
6. （６）データ記憶手段が実使用時にのみ単なるＲＯＭと
   して使用されるＲＡＭＩＣから成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか記載のトラ
   ンスデューサ。
7. （７）信号変換手段が、所望のデータを測定対象に比例
   したアナログ信号に変換するディジタル／アナログ変換
   部と、前記アナログ信号を所定の電気信号としての電圧
   信号あるいは電流信号に変換する信号変換部とから成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６項の
   いずれか記載のトランスデューサ。
8. （８）非直線性で異なる温度特性を有する温度センサか
   ら温度に対応する電気的アナログ信号を発生する信号発
   生手段と、前記アナログ信号をディジタル信号に変換す
   るアナログ／ディジタル変換部と、前記ディジタル信号
   に対応しかつ実質的に直線性の温度特性を呈する温度デ
   ータおよび前記温度センサの異なる温度特性に対応する
   校正データがあらかじめ書き込まれているデータ記憶手
   段と、前記校正データから使用した温度センサに合う温
   度特性の校正データを選択するデータ選択信号を発生す
   るデータ設定部と、前記データ記憶手段へ前記ディジタ
   ル信号および前記データ選択信号を印加することによつ
   て前記データ記憶手段から読み出された所望の温度デー
   タを、温度に比例したアナログ信号に変換する信号変換
   手段とを備えたことを特徴とするトランスデューサ。