KR100297821B1 - 서미스터를이용한전압을온도로변환하는장치 - Google Patents

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Abstract

서미스터를 이용하여 전압을 온도로 변환하는데 적합한 장치가 개시되어 있다. 본 발명의 장치는 종래의 일대일 전압-온도표를 사용하는 대신에 변환을 수행하기 위하여 전압-온도상호참조표 및 온도-증분표를 사용하며, 따라서 RAM 및 ROM의 요구되는 용량을 줄일 수 있고 제조비용도 줄일 수가 있다. 이 장치는 다음과 같은 요소들을 포함한다. 서미스터 및 분할저항기가 직렬로 연결되며, 상기 서미스터의 일측단자는 접지되고, 상기 분할저항의 일측단자는 전압원에 연결되며, 서미스터는 온도가 측정되어지는 곳에 배치되고, 서미스터의 전압은 온도변화에 따라 변화한다. 아날로그-디지털변환기는 서미스터의 전압을 인가받고 이 전압을 디지털출력으로 변환한다. 제 1멀티플렉서는 이 디지털출력의 상위비트부분을 복호화하여 전압-온도상호참조표로부터 대응하는 온도를 대략적온도로 선택한다. 제2멀티플렉서는 디지털출력의 상위비트부분을 복호화하여 온도-증분표로부터 대응하는 온도증분을 온도단계로 선택한다. 곱셈기는 미세온도를 얻기 위하여 온도단계를 디지털출력의 하위비트부분에 곱한다. 가산기는 실제온도를 출력하기 위하여 미세온도를 대략적 온도에 가산한다.

Description

서미스터를 이용하여 전압을 온도로 변환하는 장치
본 발명은 전압-온도변환장치에 관한 것으로서, 특히 서미스터(Thermistor)를 이용하여 전압을 온도로 변환하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 서미스터들은 마더보더(motherboard), CPU, 충전전지등의 온도와 같은 전자장치의 주변온도를 측정하는데 응용되어지고 있다. 일반적으로, 서미스터들의 온도사양들은 약 -40℃ 에서 +120℃ 사이의 범위 내에 있고, 온도가 증가함에 따라 서미스터의 저항은 감소한다. 냉장고 등의 온도제어와 같은 일반적인 전자장치들의 응용에 있어서도, 온도를 측정하고 제어하기 위하여 서미스터가 이용된다. 서미스터는 온도가 측정되어져야 할 전자장치안에 배치된다. 온도가 변화함에 따라서, 서미스터 양단에 걸리는 전압강하는 대응하는 값으로 변화한다. 이 전압을 측정 후, 실제온도가 서미스터의 전압(저항)-온도 특성곡선을 참조하여 얻어질 수 있다.
서미스터의 전압-온도특성곡선은 도 2에 도시된 바와 같이, 하나의 대수곡선이다. 그 곡선을 도출하기 위해, 많은 전압값 및 온도값의 샘플링쌍들이 요구된다. 이 서미스터의 전압-온도특성곡선은 서미스터로부터 측정된 전압이 대응하는 온도로 쉽게 전환될 수 있도록 전압-온도상호참조표로 변환된다. 그러나, 종래의 전압-온도상호참조표는 전압-온도곡선으로부터 샘플된 각각의 전압값 및 대응온도 값들을 RAM 및 ROM등과 같은 기록매체에 저장하는 일대일 방식으로 구현된다. 결과적으로 메모리 용량이 크게되고 제조단가가 증가된다.
따라서, 본 발명의 목적은 서미스터를 이용하여 전압을 온도로 변환하는 장치를 제공하는 것이다. 본 발명은 전압-온도 변환을 수행하기 위한 종래의 전압-온도특성곡선을 사용하지 아니한다. 따라서, RAM 또는 ROM 의 요구되는 용량과 단가를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전압-온도변환장치의 회로도이고,
도2는 서미스터의 전압(저항)-온도특성곡선도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
R1: 분할저항 Rt: 서미스터
11 : 아날로그-디지털변환기 12 : 제 1저장기
13 : 제 2저장기 14 : 제 1멀티플렉서
15 : 제 2멀티플렉서 16 : 배율기
17 : 비트선택기 18 : 가산기
본 발명은 다음 유닛들을 포함하는 전압-온도 변화장치를 제공함으로써 상기의 목적들을 달성한다.
서미스터 및 분할저항기가 직렬로 연결된다. 서미스터의 어느 하나의 단자는 접지되고, 분할저항기의 한 단자는 전원에 연결되며, 서미스터는 온도가 측정되어질 곳에 배치되고, 서미스터의 전압은 온도의 변화에 관련하여 변화한다.
아날로그/디지털변환기는 서미스터의 전압을 인가받고 이 전압을 디지털 출력으로 전환한다.
제 1멀티플렉서는 이 디지털출력의 상위비트부분을 복호화하고, 그것에 의해 전압-온도상호참조표로부터 대응하는 온도를 대략적 온도로서 선택한다.
제 2멀티플렉서는 디지털출력의 상위비트부분을 복호화하고, 그것에 의해 온도-증분표로부터 대응하는 온도증가분을 온도단계(step)로서 선택한다. 곱셈기 (multiplier)는 미세온도를 획득하기 위하여 온도단계를 디지트출력의 하위비트부분에 곱한다. 가산기(adder)는 실제온도를 출력하기 위하여 대략적 온도에 미세온도를 가산한다.
전압-온도상호참조표가 설정되어 제 1저장기에 저장되며, 온도-증분표가 설정되어 제 2저장기에 저장된다.
본 발명에 있어서, 전압-온도상호참조표 및 온도-증분표는 보간에 의해 전압 -온도특성곡선을 형성하기 위하여 사용되며, 따라서 서미스터 양단의 전압강하는 형성된 전압-온도특성곡선을 참조하여 적절한 온도로 변환될 수 있다. 더욱이, 전압-온도상호참조표 및 온도-증분표를 저장하기 위하여 요구되는 메모리는 종래의 전압-온도상호참조표를 저장하기 위하여 요구되어지는 것 보다 더 작다.
이하에 기술되는 상세한 설명은 본 발명의 실시예들을 설명하는 것으로서 본 발명을 설명된 실시예에 한정하는 것은 아니며, 첨부한 도면을 참조하여 이해가 될 것이다.
본 발명에 따른 전압/온도 변환장치가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서, 분할저항기(R1) 및 서미스터(Rt)가 직렬로 연결되고, 기준전압원(Vref) 및 접지 사이에 배치되어진다. 일반적으로, 이 서미스터는 온도가 측정되어져야 할 곳에 배치된다. 온도가 변화하면, 서미스터(Rt)의 전압(Vt)이 그에 따라 변화한다. 이 전압 (Vt)은 아날로그-디지털변환기(11)에 출력된다. 이 실시예의 경우, 8-비트 아날로그-디지털변환기가 채용되며, 이 변환기(11)의 8-비트 디지털출력값은 AD<7:0>으로 표기되고, AD<7:4>는 디지털출력 AD<7:0>의 상위비트부분을 의미하며, 한편 AD<3:0>은 디지털출력 AD<7:0>하위비트부분을 의미한다.
본 발명에 따른 전압-온도상호참조표 및 온도-증분표를 만들기 위한 방법이 도 2를 참조하여 설명된다. 서미스터(Rt)의 전압-온도특성곡선에 있어서, 다수의 노드전압들(V0, V1,~V15)이 전압좌표를 여러 세그먼트들로 분할하기 위하여 선택되며, 노드전압들(V0, V1,~V15)은 이것들에 개별적으로 대응하는 온도값들(T0, T1, ~T15)을 온도좌표들에 갖는다. 디지털출력AD<7:0>의 상위비트부분 AD<7:4>의 값들 (0h, 1h, 2h~ Fh)은 각각 노드전압들(V15, V14, V13~ V0)에 대응한다. 그러므로, 온도들(TO, T1, ~T15)은 상위비트부분 AD<7:4>로부터 변환된 대략적 온도들로서 제공된다. 이 8-비트온도값들(T0, T1, ~T15)은 제 1저장기(12)에 저장되어, 전압-온도상호참조표를 형성한다.
도 2를 참조하면, T0- T1의 온도세그먼트는 16개의 동일한 부분으로 더 분할되며, 각 부분의 값(d0)은 T0-T1의 온도세그먼트의 온도증분으로서 소용된다. 마찬가지로, T1- T2, T2- T3, ~ T14- T15의 다른 온도세그먼트들의 각각은 16개의 동일한 부분으로 각각 분할되며, 다른 온도세그먼트들의 온도증분들(d1, d2, ~d15)이 얻어진다. 8-비트 온도증분들(d0, d1, d2,~ d15)은 제 2저장기(13)에 저장되어, 온도-증분표를 형성한다. 이 온도증분들(d15, d14, d13, ~d0)은 디지털출력의 상위비트부분 AD<7:4>의 값들(0h, 1h, 2h~ Fh)에 대응한다.
도 1에 도시한 바와같이, 상위비트부분 AD<7:4>은 제 1멀티플렉서(14)에 의해 복호되고, 상위비트부분 AD<7:4>에 대응하는 대략적 온도는 전압-온도상호참조표로부터 선택된다. 한편, 상위비트부분 AD<7:4>는 제 2멀티플렉서(15)에 의해 복호되고, 상위비트부분 AD<7:4>에 대응하는 온도증분이 온도-증분표로부터 선택되며 온도단계로서 소용된다. 제 1멀티플렉서(14) 및 제 2멀티플렉서(15)의 출력들은 각각 MRGH<7:0> (8-비트) 및 MINC<4:0> (5-비트)이다. 예를 들면, 서미스터(Rt)의 전압이 V0및 V1사이에 있을 때, 아날로그-디지털출력의 상위비트부분 AD<7:4>은 15h이다. 그러므로, 복호결과(대략적온도)인 MRGH<7:0>은 T0이고, 대응하는 온도증분(온도단계)인 MINC<4:0>은 d0이다.
다음, 곱셈기(16)는 온도단계 MINC<4:0>를 아날로그-디지털출력의 하위비트 부분 AD<3:0>에 곱하여, 미세온도 MTVAL<8:0> (9-비트)을 얻는다. 예를 들면, 만약 AD<3:0>이 2h이면, 미세온도 MTVAL<8:0> 2d0이다. 정밀도 요구에 부합하기 위하여, 단지 미세온도 MTVAL<8:0>의 상위비트부분만이 고려되어질 필요가 있다. 따라서, 정밀도의 명세사항에 따라 미세온도 MTVAL<8:0>의 상위비트부분을 선택하기 위하여 비트선택기(17)가 사용된다. 이 경우, 미세온도 MTVAL<8:0>의 상위 5비트들이 선택되고, 그러므로 비트선택기(17)는 MTVAL<8:4>를 출력한다.
마지막으로, 가산기(18)는 대략적온도 MRGH<7:0>에 끝이 절단된 미세온도 MTVAL<8:4>를 가산하여 실제온도 TRREVAL<7:0>를 발생한다. 이 경우, 실제온도 TRUEVAL<7:0>는 T0+ 2d0와 동일하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는 서미스터의 낱낱의(piecewise) 전압-온도특성곡선을 재구성하기 위하여 전압-온도상호참조표 및 온도-증분표를 사용하며, 그것에 의해 전압을 온도로 변환하는 것을 수행한다. 이 실시예에 있어서, 16개의 대략적온도값들과 16개의 온도증분값들이 전압-온도상호참조표 및 온도-증분표를 형성하기 위하여 각각 저장되고, 256레벨의 변환정밀도가 단지 32개의 저장값들로 달성될 수 있다. 그러나, 종래의 전압-온도상호참조표는 동일한 변환정밀도(256레벨)를 달성하기 위하여 256개의 온도값들을 저장할 필요가 있다. 그러므로, 종래의 변환장치에 의해 이 값들을 저장하는데 필요한 메모리는, 본 발명에 따른 장치에서 요구되어지는 메모리의 8배가 된다. 결과적으로, 본 발명은 서미스터의 전압-온도특성곡선에 대한 데이터를 저장하기 위하여 요구되는 메모리의 용량을 감소할 수 있으며, 구현이 용이하고, 따라서 제조비용을 절감할 수 있다.
비록 본 발명이 바람직한 실시예에 의해 상술되었지만, 본 발명이 상술한 실시예에 한정되는 것이 아님은 이해할 수 있을 것이다. 한편, 이 명세서에 개시된 내용은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의한 다양한 변형등을 포괄하도록 의도되었다. 따라서, 특허청구의 범위는 모든 그러한 변경등을 제한 할 수 있도록 넓게 해석되어져야만 한다.

Claims (10)

  1. 전압을 온도로 변환하기 위한 장치에 있어서,
    서미스터의 일측단부가 접지되고, 분할저항기의 일측단부가 전압원에 연결되며, 서로 직렬 연결된 서미스터 및 분할저항기;
    상기 서미스터의 전압을 디지털출력으로 변환하는 아날로그-디지털변환기;
    전압-온도상호참조표를 저장하기 위한 제 1저장기;
    온도-증분표를 저장하기 위한 제 2저장기;
    상기 디지털출력의 상위비트부분을 복호화하고, 상기 전압-온도상호참조표로부터 대응하는 온도를 대략적 온도로서 선택하는 제 1멀티플렉서;
    상기 디지털출력의 상위비트부분을 복호화하고, 상기 온도-증분표로부터 대응하는 온도증분값을 온도단계로서 선택하는 제 2멀티플렉서;
    미세온도를 얻기 상기 온도단계를 상기 디지털출력의 하위비트부분에 곱하여 미세온도를 얻기 위한 곱셈기; 및
    상기 미세온도를 상기 대략적 온도에 가산하여 실제온도를 출력하는 가산기를 포함하는 전압-온도변환장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 서미스터의 전압-온도곡선의 전압좌표들을 복수의 전압세그먼트들로 분할하기 위하여 복수의 노드전압들이 선택되며, 상기 노드전압들은 그것들에 각각 대응하는 노드온도값들을 가지고, 상기 노드온도값들은 상기 전압-온도상호참조표로서 소용되도록 상기 제 1저장기에 저장되는 것을 특징으로 하는 전압-온도변환장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 노드온도값들과 상기 상위비트부분의 값들은 일대일로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전압-온도 변환장치.
  4. 제 2항에 있어서, 모든 두 개의 인접한 노드온도값들 사이의 차이는 상기 두 개의 인접한 노드온도값들에 대하여 모든 온도-증분값을 얻기 위해 특정 수로 분할되며, 상기 온도-증분값들은 상기 온도-증분표로서 소용되도록 상기 제 2저장기에 저장되는 것을 특징으로 하는 전압-온도 변환장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 온도-증분표에 저장된 온도증분값들과 상기 상위비트부분의 값들은 일대일로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전압-온도 변환장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 곱셈기의 출력을 인가받고, 요구되는 정밀도에 따라 상기 미세온도의 상위비트부분을 상기 가산기에 출력하는 비트선택기를 더 포함하는 전압-온도 변환장치.
  7. 전압을 온도로 변환하는 장치에 있어서,
    서미스터의 일측단자가 접지되고, 분할저항기의 일측단자가 전압원에 연결되며, 서로 직렬연결된 서미스터 및 분할저항기;
    상기 서미스터의 전압을 디지털출력으로 변환하는 아날로그-디지털변환기;
    전압-온도상호참조표를 저장하는 제 1저장기;
    온도-증분표를 저장하는 제 2저장기;
    상기 디지털출력의 상위비트부분을 복호화하여 상기 전압-온도상호참조표로 부터 대응하는 온도를 대략적온도로서 선택하는 제 1멀티플렉서;
    상기 디지털출력의 상위비트부분을 복호화하여 상기 온도-증분표로부터 대응하는 온도증분을 온도단계로서 선택하는 제 2멀티플렉서;
    상기 온도단계를 상기 디지털출력의 하위비트부분에 곱하여 미세온도를 얻는 배율기; 및
    상기 미세온도를 상기 대략적온도에 가산하여 실제온도를 출력하는 가산기를 포함하며,
    상기 서미스터의 전압-온도곡선의 전압좌표들을 복수의 전압세그먼트들로 분할하기 위하여 복수의 노드전압들이 선택되며, 상기 노드전압들은 그것들에 각각 대응하는 노드온도값들을 가지고, 상기 노드온도값들은 상기 전압-온도상호참조표로서 소용되도록 상기 제 1저장기에 저장되는 것을 특징으로 하는 전압-온도변환장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 노드온도값들 및 상기 상위비트부분의 값들은 일대일로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전압-온도변환장치.
  9. 제 7항에 있어서, 모든 두 개의 인접한 노드온도값들 사이의 차이는 상기 두 개의 인접한 노드온도값들에 대하여 모든 온도-증분값을 얻기 위하여 특정수로 분할되며, 상기 온도-증분값들은 상기 온도-증분표로서 소용되도록 상기 제 2저장기에 저장되는 것을 특징으로 하는 전압-온도 변환장치
  10. 제 7항에 있어서, 상기 온도-증분표에 저장된 온도증분값들 및 상기 상위비트부분의 값들은 일대일로 만들어지는 것을 특징으로 하는 전압-온도변환장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06300797A (ja) * 1992-05-27 1994-10-28 Kaye Instr Inc センサからアースへのコンダクタンス又はループ抵抗の一方の定量測定による自動化センサ診断方法及び装置

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