JPS6252249B2 - - Google Patents

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JPS6252249B2
JPS6252249B2 JP53064291A JP6429178A JPS6252249B2 JP S6252249 B2 JPS6252249 B2 JP S6252249B2 JP 53064291 A JP53064291 A JP 53064291A JP 6429178 A JP6429178 A JP 6429178A JP S6252249 B2 JPS6252249 B2 JP S6252249B2
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JP
Japan
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temperature
resistor
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oscillator
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JP53064291A
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Takahiro Usuha
Kazuhiro Iinuma
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、測温抵抗体の抵抗値の温度依存性に
より温度を検知する温度測定装置に係わり、特に
抵抗値の変化を発振器の発振周波数変化によつて
検知する温度測定装置に関する。
従来のデイジタル方式の温度測定装置、例えば
デイジタル式電子体温計には、温度によつて抵抗
値の変わる測温抵抗体としてサーミスタを用い、
これに電流を流しその抵抗変化によつて生ずる電
圧降下の変化をA/Dコンバータによりデイジタ
ル信号に変換し、デイジタル表示するものがあ
る。
しかし、このような装置では体温測定の如く温
度変化範囲の少ない場合にはサーミスタの抵抗変
化も小さく、したがつて正確な測定には高精度、
且つ経時変化の少ない回路部品が必要である。ま
た、デイジタル表示をする為には一般に複雑で高
価なA/Dコンバータが必要である。このように
精度のよい温度測定装置は高価となる問題点があ
る。
一方、例えば特開昭49−68778の如く、サーミ
スタを発振周波数を決定する抵抗として用い、こ
の抵抗値の変化を発振周波数の変化として検知す
る装置も知られている。しかし、このような従来
の装置では、電流、電圧の変動、サーミスタ、コ
ンデンサの値の経時変化、発振器の発振周波数の
変化、等により正確な測定ができない欠点があ
る。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、測定精度が良く、しかもほとんど
の回路部品が精度を必要としなく、安価な温度測
定装置を提供することを目的とする。
本発明は、持続される抵抗(基準抵抗又は測温
抵抗体)の値に比例又は逆比例した周波数で発振
する発振器(例えば、非安定マルチバイブレー
タ)を用い、この発振器に測温抵抗体又は基準抵
抗を持続したときの出力パルス列のうち一定数の
パルスを計数する時間を測定し、この時間を用い
て所定の演算を行ない測温抵抗体の検知した温度
等を算出する点に特徴がある。尚、ここでの時間
測定は常に一定周波数のパルスを発生するも
の、即ち基準発振器により行なつており、必ずし
も絶対的な時間測定のみを意味せず、この時間に
比例した値を求めることで足りる。
以下、本発明をデイジタル式電子体温計に適用
した場合の実施例を、図面を用いて説明する。
第1図は、この一実施例の回路構成図でありこ
の装置は、一定の周波数で発振する基準発振
器11と、基準抵抗R1と測温抵抗体R2の接続切
替によつて発振周波数のパルス列を発
生する発振器、例えば非安定マルチバイブレータ
(以下、非安定マルチと略す。)12と、この非安
定マルチ出力のパルスを予め定めた数だけ受ける
間出力を1とする制御回路13と、この出力を制
御入力とし基準発振器11の出力パルス列を信号
入力として基準発振器11の出力パルスを通過さ
せるアンドゲート14と、このアンドゲート14
を通過するパルスを計数するカウンタ15と、所
定の演算を行なう演算回路16と、演算結果の温
度を表示する表示回路17とから成る。勿論、カ
ウンタ15と演算回路16は兼用とすることもで
きる。
非安定マルチ12は、例えば第2図に示す如
く、2つの反転増幅器I1,I2と、コンデンサC
と、温度変化に対して抵抗値のほとんど変化しな
い基準抵抗R1とこれらR1,R2の接続切替を行な
うスイツチSWから成る。非安定マルチ12の発
振周波数は、コンデンサCと基準抵抗R1又は測
温抵抗体R2の値の積に逆比例する。したがつて
抵抗値が異なれば、基準抵抗R1を接続したとき
と、測温抵抗体R2を接続したときでは非安定マ
ルチ12の発振周波数が異なり、結局、制御回路
13の出力が1となつている時間は異なることに
なる。この時間は、基準発振器11の出力パルス
をアンドゲートを介してカウンタで計数すること
により測定されることになる。
尚、基準抵抗R1は例えば金属被膜抵抗であ
り、測温抵抗体R2は例えばサーミスタにより形
成され、体温計の感温部分に取り付けられる。基
準抵抗R1の値は、基準温度T0のときの測温抵抗
体R2の抵抗値にほぼ等しくなるように作られて
いる。
次に、この実施例において温度測定がなされる
原理について述べる。今、非安定マルチ12のス
イツチSWを、端子側に倒すと、このときの発
振周波数はkを比例定数として次式で与えら
れる。
=k/R・C 同様に、スイツチSWを端子側に倒したとき
の発振周波数=k/R・C …(2) ところで、測温抵抗体R2をサーミスタとすれ
ば、温度変化に対する抵抗値の変化は、第3図に
実線で示した如くなる。しかし、体温は通常35〜
42℃の間にあり、このように狭い温度範囲では第
3図において点線で示したように直線により近似
でき、この直線は次式で表わせる。
R2=R1〔1−α(T−T0)〕 …(3) ここで、αはサーミスタの温度係数、Tはサー
ミスタの温度、T0は基準温度(例えば41℃)
で、T=T0のときR2=R1となるように、基準抵
抗R1を選んでおく。
(1),(2)式より =R/R …(4) (3)式を(4)式に代入して =1−α(T−T0) …(5) ゆえに T=T0+1/α・ …(6) 基準抵抗R1を接続したときの非安定マルチ1
2の発振周波数の出力パルスを制御回路13
でMパルス計数する間1出力とすると、カウント
時間をt1として M=・t1 …(7) 同様に、測温抵抗体R2を接続したとき、発振周
波数の出力パルスをMカウントすると、カウ
ント時間をt2として M=・t2 …(8) となる。したがつて、制御回路13でMカウント
している時間だけアンドゲート14で基準発振器
11の出力を通過させれば、基準抵抗R1及び測
温抵抗R2を接続したときのカウンタ15の出力
M1,M2は各々次式で与えられる。
(7),(8)式から =t/t …(10) (9)式から t/t=M/M …(11) したがつて、(10),(11)式を(6)式に代入すると、 T=T0+1/α・M−M/M …(12) 即ち、演算回路16で、(12)式のデイジタル演算を
行なうことによつて、温度Tを算出することがで
きる。但し、基準温度T0と、サーミスタの温度
係数は予め知られていることが前提となつてい
る。
上述のように(12)式の演算を演算回路16で行な
えば温度測定がなされるが、その演算には通常割
算が必要となる。そこで、簡単な演算で測定温度
が算出される本発明の他の実施例について述べ
る。
上述の(7),(8)式におけるM、即ち基準発振器の
出力の計数を制御する非安定マルチ12出力の計
係値を例えば αM1=10n …(12) となるようなMの値、即ち M=10/α・ …(13) なる特定の一定計数値に選ぶ。この場合、(12)式を
(11)式に代入して T=T0+10-n(M1−M2) =10-n{10nT0+M1−M2} …(14) となる。非安定マルチ12に基準抵抗R1を接続
したとき、基準発振器11出力をカウンタ15が
M1=10/αだけ計数する非安定マルチ12出力の計 数値M(=・10・α)を求め、更にその
同じ計数 値Mにおける測温抵抗体R2を接続したときの基
準発振器11出力によるカウンタ15の計数値
M2を求る。このようにすれば、演算回路16と
しては加減算と小数点の移動だけで温度Tが算出
できる利点がある。
例えば(12),(14)式においてn=2、T0=41.00
℃ α=S×10-3とすれば、 T=1/100{4100+20000−M2} =1/100(24100−M2) …(15) となり、基準抵抗R1を接続したとき、基準発振
器出力をカウンタがM1=10/α=20000カウント計 数するに要する非安定マルチ出力による計数値だ
け、測温抵抗体R2を接続したときのカウンタが
計数した計数値M2を求め、この値を24100から減
算し小数点の位置を2桁左方に移動させればよ
い。この原理に基づいた本発明の一実施例の回路
構成図を第4図に示す。
21は一定の発振周波数のパルス列を出力
する基準発振器であり、この出力はアンドゲート
22及びアンドゲート24を通つて各々カウンタ
23及びカウンタ25に供給される。尚、カウン
タ23とカウンタ25の機能を1個のカウンタで
行なつてもよい。カウンタ25は計数値が10/αと なると1信号を出力する回路であり、この出力は
フリツプフロツプ26のセツトS端子に供給され
る。このフリツプフロツプ26のリセツトR端子
は端子T1に接続されており、出力端子はアン
ドゲート24の他方の入力端子及びアンドゲート
27の一方の入力端子に接続される。
28は第2図に示したような非安定マルチであ
り、スイツチSWを端子側に倒したとき出力は
発振周波数のパルス列となり、端子側に倒
したときのパルス列となるが、ここでは理解
を容易にするためにのパルス列とのパル
ス列の出力端子を異ならせて描いてある。尚、ス
イツチSWが端子側に倒されたとき端子T1には
1信号が入り、端子側に倒されたとき0信号が
入るようになつている。
非安定マルチ28の出力はアンドゲート2
7を通つてアツプダウンカウンタ30のアツプU
端子に、出力はアンドゲート29を通つてア
ツプダウンカウンタ30のダウンD端子に供給さ
れる。アツプダウンカウンタ30は内容が0にな
ると、1信号をフリツプフロツプ31のセツトS
端子に供給し、出力端子はアンドゲート22,
29の制御入力となる。フリツプフロツプ31の
リセツトR端子には、端子T1に供給される信号
が反転回路32により反転されて供給される。
カウンタ23の出力は演算回路33に送られ、
(14)式により温度が算出され表示回路34により
表示される。
次にこの実施例の動作を説明する。フリツプフ
ロツプ26,31は作動前にセツト状態になつて
おり、出力はいずれも0であるのでアンドゲー
ト22,24,27,29は閉じている。まず非
安定マルチ28のスイツチSWが端子に倒され
基準抵抗が接続されると、端子T1には1信号が
入りフリツプフロツプ26はリセツトされアンド
ゲート24,27は開く。したがつて、基準発振
器21の出力はカウンタ25に入り計数動作
を開始すると同時に、非安定マルチ28の
力はアツプダウンカウンタ30のU端子に供給さ
れアツプ方向の計数動作を開始する。カウンタ2
5は10n/αだけ計数すると1信号を出力し、フ
リツプフロツプ26をセツト状態とするので、
出力は0となりこの時点でアンドゲート24,2
7を閉じる。このときアツプダウンカウンタ30
の計数値Mは M=・t1=10/α・ となつている。
次に非安定マルチ28のスイツチSWを端子
側に切替える。この操作はカウンタ25の1信号
によつて自動的に切替えるようにしてもよい。ス
イツチSWが端子側に倒されると端子T1に0信
号が供給されるのでフリツプフロツプ26は依然
セツト状態にあるが、フリツプフロツプ31はリ
セツトされる。したがつてこの出力は1となり
アンドゲート22,29が開き、カウンタ23、
アツプダウンカウンタ30において各々周波数
のパルス列の計数動作、周波数のダウン方
向の計数動作を開始する。アツプダウンカウンタ
30が上記Mから順次ダウン方向に計数し、内容
が0になつたとき1信号をフリツプフロツプ31
のセツトS端子に供給して出力は0となり、ア
ンドゲート22,29を閉じる。ゆえにカウンタ
23の計数動作も停止することになる。尚、先に
端子側に倒し、その後端子側に倒すようにし
てもよい。
上述の動作によれば、アツプダウンカウンタ3
0がアツプ方向及びダウン方向に一定数Mを計数
する間に、カウンタ25,23が各々周波数
のパルスを計数して計数値M1,M2を得
ることになる。この計数値M2を演算回路33に
送ると、ここで(14)式の減算を行ない小数点移
動操作を行なつて測定温度を算出する。例えば、
測温抵抗体R2として用いるサーミスタの温度係
数αを5×10-3、基準温度T0を41℃、nを2と
すれば(14)式は次のようになる。
T=1/100(24100−M2) …(15) 基準発振器21の周波数を400KHz、基準
抵抗R1を接続したときの非安定マルチ28の発
振周波数を例えば200KHzに選べば、36.56℃
では=195.66KHz、M=10000、M2=20444と
なり、(15)式よりT=36.56℃が求まる。このよう
にして算出された温度は表示回路34において表
示される。第4図の回路は一例であり同様の動作
をする他の回路でもかまわない。
第4図に示したように、非安定マルチに基準抵
抗を接続したときと測温抵抗体を接続したときの
各々の計数値が等しくなるという条件の下で、基
準発振器の出力を計数する本発明の装置では、割
算が不要となる等演算がきわめて簡単となる効果
があり、回路のLSI化も容易で特に体温計などで
は不可欠な低消費電力、小型化、低価格化が実現
できる。
以上説明したように本発明は、基準抵抗と測温
抵抗体とが選択的に接続されその接続された抵抗
値に比例又は反比例する発振周波数を有する発振
器と、一定の周波数で発振する基準発振器と、こ
の基準発振器の発振周波数に対応するパルス列を
計数するカウンタを有し、非安定マルチ出力を一
定数計数する間に基準抵抗を接続したときのこの
カウンタの基準発振器出力の計数値と、測温抵抗
体を接続したときの計数値から所定の演算を行な
うか、あるいは非安定マルチに測温抵抗体を接続
したときに、非安定マルチに基準抵抗を接続した
ときの非安定マルチ出力の計数値と同じ値を計数
する間に、基準発振器の出力パルスを計数してそ
の値を使つて所定の演算を行なうものである。
このように本発明は発振器に基準抵抗を接続し
たときと、測温抵抗体を接続したときの状態の比
較により測定を行なうので、基準抵抗と測温抵抗
体以外の回路及び回路部品はすべて共通でありし
かもデイジタル回路で構成されているため、回路
部品の精度は必要なく経時変化があつても抵抗体
を切り替えるわずかな時間だけ一定であれば測定
精度には全く影響しない。
また、本発明の体温測定装置に用いる基準発振
器の発振周波数の安定度もそれ程要求されない。
例えば第1図の実施例において基準発振器の発振
周波数がΔだけずれて+Δになつたとす
る。この場合の計数値M1′,M2′は となるが、 M′−M′/M′ =(+Δ)t−(+Δ)t/(
Δ)t=M−M/M となり、やはり(12)式の演算によつて測定温度が算
出されることになる。このように基準発振器等の
回路部品は発振器に基準抵抗を接続したときと測
温抵抗を接続したときのわずかな時間だけ変化が
なければよい。
更に、本発明では直接デイジタル処理によるの
でA/Dコンバータ、D/Aコンバータなどの高
価な回路を必要とせず、また発振器の発振周波数
を直接知る必要はないので装置が簡単且つ安価に
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路構成図、第2
図は電1図の実施例における非安定マルチの一回
路図、第3図はサーミスタの温度−抵抗特性図、
第4図は本発明の他の一実施例の回路構成図であ
る。 11,21……基準発振器、12,28……非
安定マルチ、13……制御回路、14,22,2
4,27,29……アンドゲート、15,23,
25……カウンタ、16,33……演算回路、1
7,34……表示回路、30……アツプダウンカ
ウンタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 温度変化によつて抵抗値のほとんど変化しな
    い基準抵抗と、温度変化によつて抵抗値の変化す
    る測温抵抗体と、この測温抵抗体又は前記基準抵
    抗に選択的に接続されこの接続された抵抗の値に
    比例又は逆比例した周波数で発振する発振器と、
    この発振器の発振周波数に対応して生ずるパルス
    列のうち一定数のパルスを計数する時間を測定す
    る時間測定手段と、前記発振器に前記基準抵抗又
    は前記測温抵抗体を接続したときのこの時間測定
    手段により測定された時間(M1,M2)を用い
    て、T=T0+1/α・M1−M2/M1(但し、T:測
    温抵抗 体の温度、α:測温抵抗体の温度係数)なる演算
    を行ない前記測温抵抗体の検知した温度又はこれ
    に相関する値を算出する手段とを具備して成るこ
    とを特徴とする温度測定装置。
JP6429178A 1978-05-31 1978-05-31 Temperature measuring apparatus Granted JPS54156579A (en)

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JPS4974081A (ja) * 1972-11-15 1974-07-17

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