JPS6337225A - 温度検出回路 - 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〕 本発明は、周囲の温度をデジタル的に検出する温度検出
回路に関するものである。

〔発明の背景〕

水晶発振器の心臓部である水晶振動子は結晶軸析出方位
（カット）によって共振周波数温度特性が著しく変化す
る。

高精度の高周波発振が必要となる通信、音響、電子機器
等に使用される水晶振動子は周囲の温度に応じた適切な
温度補償を行うことが必要である。

このことは、周囲の温度を如何に精度よく且つ、マイク
ロコンピュータ−等の制御のしやすいデジタル信号とし
て検出するかが大きな課題となっている。

〔従来の技術及びその欠点〕

従来より周囲の温度を検出するために多用されている温
度検出素子にサーミスタがある。

サミスタによる温度検出は温度の変化に応じて、その抵
抗成分が変化するために簡単な電気回路として使用でき
るという利点を有していた。

しかしながら、サーミスタによる温度検出は温度に対す
る抵抗成分が非直線的であるために、例えばサーミスタ
を使用した温度検出回路に一定電圧を印加しなおき、そ
の周囲温度の変化に対応する電圧値の変化を調べると、
低温領域では例えば１０ｍｖ／　’Ｃ１高温領域では例
えば２ｍν／℃というように一定温度変化分△ｔにおい
てもその電圧の変位、即ち温度感度に大きなばらつきが
生しるという欠点を有していた。

また、サーミスタを使用した温度検出回路は連続したア
ナグロ信号で現れるため、マイクロコンピュータやＲＯ
Ｍ等による精巧な制御を行うにはＶ−Ｐ（電圧−周波数
）変換器やＡ−Ｄ　（アナログ−デジタル）変換器が必
要となり、温度検出回路が大型化してしまいコストアッ
プとなってしまうという欠点を有していた。

〔本発明の目的〕

本発明は上述した欠点に鑑み案出さたものであり、その
目的は周囲の温度変化に対応して精度の高いデジタル信
号の温度検出信号を出力する温度検出回路を提供するも
のである。

〔目的を達成するための具体的な手段〕本発明が上述の
目的に達成するために行った具体的な手段は温度変化に
応じて所定周波数の発振パルスを出力する第１及び第２
の発振パルスと、各発振パルスを計数する第１及び第２
のカウンターとを備え、前記第１のカウンターが、第２
の発振手段の発振パルスに基づく第２のカウンターの計
数値により設定される所定時間内に第１の発振手段が出
力する発振パルスを計数し、該計数に応じた温度検出信
号を出力することであり、好適には前記第１及び第２の
発振手段には温度検出素子として温度係数が異なる温度
補償用コンデンサを用いることである。

〔実施例〕

以下、本発明の温度検出回路を図面に基づいて詳説する
。

第１図は本発明の温度検出回路のブロック図である。

本発明の温度検出回路は周囲の温度変化に応じて所定周
波数の発振パルスを出力する第１及び第２の発振手段１
．２と、該発振手段１．２が出力する発振パルスを計数
する第１及び第２のカウンター３．４から構成されてい
る。

第１の発振手段１は第１のカウンター３に接続し、温度
変化に対応し容量等が変化する感温素子、例えば温度補
償用セラミックコンデンサを有するとともに温度【にお
いて周波数ｆ、の発振パルスａを第１のカウンター３に
出力する。

第２の発振手段２は第２のカウンター４に接続し、温度
変化に対して容量等が変化する感温素子、例えば温度補
償用セラミソラニ１ンデンサを有するとともに、温度ｔ
において周波数ｆ２の発振パルスｂを第２のカウンター
４に出力する。尚、発振パルスａ、ｂは温度ｔｘにおい
て周波数ｆｘが同一となってもよい。

第２のカウンター４はその出力が第１のカウンター１の
リセット信号Ｃとなっている。

第２のカウンター４は発振パルスｂを計数し、予め、設
定された数だけ計数するとリセット信号Ｃを第１のカウ
ンター３に出力する。

第１のカウンター３は第２のカウンター４から出力され
るリセット信号Ｃに基づいて、第１の発振手段１の発振
パルスａを計数したり、計数を停止したりし、発振パル
スａの計数値に応じた温度検出信号ｄを出力する。

上述の構成をした温度検出回路は、第２の発振手段２の
発振パルスｂと第２のカウンター４の計数値とで設定さ
れるリセット信号Ｃの一定周期内における第１の発振手
段１の発振パルスａを第１のカウンター３で計数し、そ
の計数値に応じて第１のカウンター３が周囲温度に対応
するデジタル制御容易な温度検出信号ｄを出力する。

すなわち、温度検出回路は周囲の温度を検知する部分で
ある第１及び第２の発振手段ｌ、２から出力される発振
パルスａ、ｂから温度検出信号ｄまでがすべてデジタル
信号として取り扱われている。　第２図は本発明の温度
検出回路の一実体回路図である。

第１の発振手段１は周囲の温度変化に応じて発振パルス
ａの周波数を決定する温度補償用セラミックコンデンサ
１１、抵抗１２及びインバータ１３゜６一 １４、１５．保護抵抗１６とから構成されている。

これにより、第１の発振手段１は、セラミックコンデン
サ１１の容量と抵抗１２とで決定された周波数の発振パ
ルスａを出力する。

第２の発振手段２も第１の発振手段１と同様に温度補償
用セラミックコンデンサ２１、抵抗２２、インバータ２
３．２４．２５及び保護抵抗２６とから構成さている。

これにより、第２の発振手段２は、セラミックコンデサ
２１の容量と抵抗２２とで決定された周波数の発振パル
スｂを出力する。

第１及び第２の発振手段１．２の発振パルスａ、ｂの周
期ＴはＴ＝に−Ｒ−Ｃ（ｋは比例定数）で与えられる。

ここで、抵抗１２．２２の抵抗値Ｒを一定とすれば発振
パルスａ、ｂの周期Ｔは温度補償用セラミックコンデン
サ１２．２２の容量によって決定される。

ここで、温度補償用セラミックコンデンサ１１．２１は
温度に対する容量の変化が直線的に表され、その固存の
温度計数によってＣ，Ｐ、Ｒ，Ｓ、Ｔ、Ｕ、■・・・等
のクラスに分類されている。第１の発振手段１から出力
される発振パルスａの周期Ｔａは周囲の温度変化△ｔに
応じて比例する。

Ｔａ　＝Ｔ１　＋ｋ　ａ　・△ｔ ここで、Ｔ１は基準温度ｔｏにおける周期でありｋ　ａ
はセラミックコンデンサ１１の温度係数できわる比例定
数である。

また第２の発振手段２のコンデンサ２１にＣクラス（温
度係数Ｏｐｐｍ／℃）のセラミックコンデンサを用いれ
ば発振パルスｂの周期Ｔｂは温度変化に対して不変のＴ
２となる。

第２のカウンター４は発振パルスｂを２１個計数し、そ
の計数値に達すると第１のカウンター３に出力するりセ
ント信号Ｃ；ｆｃＨｉｇｈ（以下Ｈと記す。）状態から
Ｌｏｗ　（以下りと記す）状態又はＬ状態からＨ状態に
反転する。即ち、第３図の動作タイムチャートに示す様
にリセット信号Ｃを２ｎ−１・Ｔ２期間毎に出力する。

第１のカウンター３は第２のカウンター４からリセット
信号ＣがＬ状態、即ち２ｎ−１・Ｔ２！ｔＪ］間内に、
第１の発振手段ｌから出力される周期Ｔ１＋ｋａ・△ｔ
の発振パルスａを計数する。そして、計数値に応じて温
度検出信号ｄを出力する。温度検出信号ｄは図では示し
ていないが、例えば第１のカウンターｌにｍ個の出力端
子を設け、発振パルスａのカウント数を二進法によって
ｍ個の出力端子で表すことができる。

このような場合温度検出信号ｄとしても表われるカウン
ト数は ２１１−１　　・Ｔ７ Ｔ＋＋ｋａ△ｔ となる。

ここで、ＴＩ＋ＴＺ＋ｎは温度の変化に対して不変でり
、ｋａはセラミンクコンデンサ１１のクラスによって定
まる比例定数であるために温度検出信号ｄは基準温度Ｔ
ｏからの温度変化△ｔに比例したカウント数となる。

本発明の温度検出回路は、周囲の温度変化に比例（比例
定数Ｏも含む）した発振パルスに基づいて温度検出信号
を出力するため、あらゆる温度範囲に対しても、その温
度変化分が常に一定の精度の高い温度検出を行う。

また、本発明の温度検出回路はｖ−Ｆ変換器、Ａ−Ｄ変
換器を全く使用せず、デジタル的な温度検出信号を出力
するだけでなく、第２図中の点線内をＣ−ＭＯ５ＴＣ化
することができるために、小型化、ローコスト化が達成
される。

尚、上述の実施例の温度検出回路は第２の発振手段が温
度変化に対して不変な周波数の発振パルスｂを出力した
が、逆に第１の発振手段が温度変化に対して不変な周波
数の発振パルスａを出力しても構わない。この場合、第
１のカウンターに表われる温度検出信号のカウント数は ２’−’　　（Ｔ、＋ｋｂ・Δｔ） Ｔ。

となる。

即ち、温度検出信号ｄは温度変化に比例する。

更に、温度検出回路の第１の発振手段１及び第２の発振
手段２から出力される発振パルスａ、ｂが温度に対し単
調増加又は単調減少のように比例−１０〜 しかつ発振パルスａと発振パルスｂが異なる温度係数で
あれば、第１のカウンター３の出力である温度検出信号
ｄは温度に対して比例したカウント数となることは明ら
かである。

尚、第１の発振手段１のセラミックコンデンサ１１の温
度計数を使用目的に応じて、任意に設定すれば、温度の
微小変化を読みとれる感度に冨んだ温度検出回路が可能
となる。

例えは温度計数の異なるセラミックコンデンサを並列接
続し、それを発振手段のセラミ・ツクコンデンサに用い
る。

〔発明の効果〕

以上の様に本発明の温度検出回路によれば、以下の効果
を有する。

（１）温度検出部分である発振手段がデジタル的な発振
パルスを出力し、その発振パルスに基づいて温度検出信
号の導出が行われるために、温度検出信号がデジタル処
理可能な信号となり、これよりマイクロコンピユータや
ＲＯＭなどに直結した温度制御システムの温度検出源と
なる。

（２）周囲の温度に比例した周波数の発振パルスに基づ
いて温度検出信号が出力されるために、あらゆる温度範
囲に対しても、温度変化に比例した温度検出信号となり
、精度の高い温度検出ができる。

（３）温度検出回路を構成する大部分をＣ−ＭＯ３ＩＣ
化することが可能となり、小型化、低コスト化が達成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の温度検出回路のブロック図であり、第
２図はその実体回路図であり、第３図は第２図で示した
回路図の動作タイムチャート図である。 ■・・・第１の発振手段 ２・・・第２の発振手段 ３・・・第１のカウンター ４・・・第２のカウンター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）温度変化に応じて所定周波数の発振パルスを出力
   する第１及び第２の発振手段と、該各発振パルスを計数
   する該各第１及び第２のカウンターとを備え、前記第１
   のカウンターが、第２の発振手段の発振パルスに基づく
   第２のカウンターの計数値により設定される所定時間内
   に第１の発振手段が出力する発振パルスを計数し、該計
   数に応じた温度検出信号を出力することを特徴とする温
   度検出回路。
2. （２）前記第１及び第２の発振手段に温度検出素子とし
   て温度係数が異なる温度補償用コンデンサを用いること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の温度検出回路
   。