JPH01102331A - 温度検出装置及びこれを製造する方法 - 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】 蕊！Ｌ立ユ この発明は温度センサに、更に詳しくは精密温度センサ
・及びその製造に関係し′ｃＬ・る。

背景技術 温度と共に抵抗値が変化するサーミスタを組み込んだ温
度センナは一般に使用されている。サーミスタは正又は
負の温度係数を持っている。正の温度係数はサーミスタ
の抵抗値が温度の増大と共に増大することを意味する。

負の係数はサーミスタ抵抗値が温度の増大と共に減小す
ることを意味する。

典型的な従来技術の構成形態においては、サーミスタは
既知の抵抗値のものと直列接続されて分圧器を形成して
いる。この分圧器には既知の電圧が加えられ、そして既
知の抵抗値のものとサーミスタとの間の出力擬合部にお
ける電圧が測定されるサーミスタ温度が決定される。こ
の温度は、サーミスタ温度に直接関係づけられているサ
ーミスタ抵抗値と共に出力擬合部電圧が変化するので、
この電圧から導かれる。

サーミスタはその製造業者によって校正されていて、種
々の温度におけるサーミスタ抵抗値の表が各サーミスタ
と共に顧客に送られる。非常に正確に校正された「精密
」サーミスタは相当に高い原価で入手可能である。精密
サーミスタを抵抗値が高い確度まで知られて（・る抵抗
【すなわち。

「精密」抵抗］と整合させたならば、精密分圧器を構成
することができる。

抵抗を極めて正確に調整又はトリムして「精密」抵抗を
作成することができる。トリミングは種々の方法で行う
ことができる。例えば、巻線抵抗の抵抗値は抵抗を構成
している巻線の数を調整することによってトリムされる
。基板上に付着された厚膜抵抗は時には抵抗に沿っての
導電性コネクタ指状部の位置を調整することによって（
米国特許第４０８５３９９号参照〕又時には所望の精密
な抵抗値が達成されるまで厚膜抵抗物質を物理的に除去
することによってトリムされる。

非常に正確な電子式温度センサは過去においては分圧器
又はホイートストンブリッジ回路網において互〜・に結
合された精密サーミスタ及び精密抵抗の使用を必要とし
た。構成部品の初期原価が高（・ために且つ又回路網ご
とに整合した特性を持つたセンサ回路網を作成するため
には精密に決定された値を持った構成部品の注意深い整
合が必要とされるために、言及された性質の電子式温度
センナは低原価で大量には入手不可能であった。

更に、従来技術の温度センナの多くは機械的応力が使用
中にサーミスタに伝達される傾向があるような構成及び
配置のものであった。加えられた応力はサーミスタの抵
抗値特性を変え、しばしば温度センサ回路網の校正を無
効忙した。

発明の開示 この発明は新しく・改善された精密温度センサ及びこれ
を作成するための製造方法を提供する。この温度センサ
は出力擬合部において互（・忙結合された第１及び第２
のセグメントを備えた分圧器を形成することによって構
成されて（・る。第１セグメントには温度と共和変化す
る抵抗値を持ったサーミスタ素子があり且つ第２セグメ
ント忙は基板に固定されたモノリシック抵抗素子がある
。サーミスタは精密忙知られた基準温度に維持され、そ
の間にその抵抗値が高度の正確さで測定される。

次に関連の抵抗素子が精密にトリムされて基準温度での
第１及び第２の分圧器セグメント間の精密な抵抗比が生
成される。

この新しく・センサはサーミスタが「精密」サーミスタ
でなくても基準温度では精密に正確である。

所定の設定値温度な検出するだめの温度センサが望まれ
る場合には、この発明に従って構成されたセンサを供給
することができるが、これは個別の精密抵抗又は精密サ
ーミスタを使用していないけれども、設定値温度の検出
においては非常に正確である。

この新しいセンサは、センサの比較的広（・動作温度範
囲（例えば、マイナス４０℃から１００℃まで〕にわた
りて分圧器セグメントへの応力の伝達を阻止するエジス
トマ物質で分圧器を包囲することによって構成されてい
る。

この発明の一実施例に従って、第２のモノリシック抵抗
素子がサーミスタ素子と並列に結合されて第１分圧器セ
グメントを形成している。この実施例においては１両抵
抗素子が精密にトリムされて基準温度での分圧器セグメ
ント間の特定の比が生成される。並列モノリシック素子
の抵抗値の調整により検出分圧器抵抗比の範囲が制御さ
れるので、この調整を利用して比較的広（・温度範囲に
わたってセンサ出力を直線化することができる。

モノリシック抵抗素子及びサーミスタは基板に取り付け
られて（・てモノリシック抵抗素子は厚膜応用技術によ
り形成されて〜・る。付着した素子の公称抵抗値は特定
の温度におけるサーミスタ製造業者によって指定された
公称サーミスタは抵抗値に基づいて選ばれる。基板は精
密温度センサに浸され、そしてサーミスタ抵抗値が精密
に測定される。この測定値に基づいて抵抗素子はその公
称値から（例えば、制御されたレーザビームを用（・て
付着抵抗物質を除去することによって〕トリムされて、
特に基準温度の周りで非常に正確な出力を持った分圧器
が生成される。基板は次にセンサハウジングに組み立て
られて、サーミスタ及び／又は基板に機械的応力が加わ
るのを避けるために広（・温度範囲にわたって弾力性及
び柔軟性を保つ材料で包囲される。

この発明の採択形式のものでは、小さ（・基板上の分圧
器回路網によって形成された多数のセンサが校正用浴中
で精密に知られた温度に維持されて、連続したサーミス
タの抵抗値が正確に測定され且つ記録される。それぞれ
の回路網抵抗はその後校正温度において記録された関連
のサーミスタ抵抗値に基づし・て精密な抵抗値に連続的
にトリムされて１分圧器回路網号は校正浴温度にお−・
て精密に正確になって（・る。この手順は低精密構成部
品から商業的な量の比較的小さい、極めて正確な温度セ
ンサを構成することな可能にする。

この発明のその他の利点及び特徴はこの発明の採択実施
例につ（・ての次の詳細な説明から一層よく理解される
であろう。

今度は図面に移ると１．第１図〜４図はこの発明に従っ
て構成された温度プロープＰを図示しており、このプロ
ープにはプロープハウジング１１内に配置され且つエジ
ストマ材料の保護体１２によりてプロープハウジングｌ
ｌ内に支持された精密温度センサ１０（第４図）がある
。図示のプロープＰは、熱交換器への熱伝達関係におい
て機械的に固定され得るように構成され且つ配置されて
おり、且つ制御回路に電気的リードされていて、制御回
路の動作はプルーブＰ＜より検出されたような熱交換器
温度に従って制御されるようになってし・る。

センサ１０＆Ｃは温度応答性分圧器回路網、この回路網
を支持する小さい基板１４．及び基板を経由して回路網
に接続された電気的リードがある。

分圧器回路網は基板１４上に取り付けられた抵抗素子Ｒ
Ｉ、ＲＸ、ＢＴからなっている（第４図参照）。

抵“抗素子ＲＩ、ＲＸは基板上に付着させられた精密ト
リム形モノリシック抵抗であり、１第３の抵抗素子ＲＴ
は抵抗値ＲＴが温度と共に変化するサーミスタである。

このサーミスタは基板にはんだ付けされて（・る。

電気的リードは、センサ１０が保護体１２によるカプセ
ル封入中リードによってハウジング１１内に支持され得
るようにプロープハウジング１１に取り付けられること
が望ましい。すなわち、リードはセンサ１０をプロープ
ハウジング壁部と接触しな（・ように配置すると共にセ
ンサと制御回路部との間の電気的接続を与える。リード
はセンサ１０に取り付けられた電気的導体２２．２４．
２６からなって（・る。導体２４は抵抗ＲＩと、抵抗Ｒ
Ｘ及びサーミスタＲＴの並列組合せとの間に挿入された
出力擬合部２８からの出力信号を運ぶ。分圧器回路網は
導体２２．２６によって電源に接続可能である。この発
明の図示の実施例にお（・では導体２２．２４．２６は
プロープハウジングに機械的に固定された共通の絶縁体
導管２９に配置されて（・る。

プロープハウジング１１はセンサ１０を支持し且つ保護
すると同時に温度が監視されて（・る物体又は媒質との
効率のよ（・熱伝達が可能にセンサを配置するように構
成されて（・る。開示されたハウジングは熱伝導性材料
から形成されており且つ熱交換器管など〔図示されて（
・ない〕との直接接触による取付けが可能に構成されて
（・る。図示のハウジングは熱交換器管に従うような形
状にされた円筒形曲面底壁１１ａ及び開放上面を備えた
概して箱形の鋳造部材である。ハウジングは亜鉛又は亜
鉛合金から鋳造して、クランプ、クランプ用ストラップ
、針金などにより熱交換器管に物理的に・取り付けて、
熱が熱交換器からハウジング１１を通ってセンサ１０に
容易に伝達されるようにすることが望ましい。ハウジン
グ１１の対立した側壁１１１）、１１Ｃにはプロープハ
ウジング及び熱交換器管の周りに通されたクランプ用ス
トラップ又は針金を受けるために、開放したハウジング
側面に宿って延長した整列したくぼみが形成されＣ（・
る。

この発明の図示の実施例においてはプロープハウジング
壁部ｌｉｄには絶縁体導管２９をきちんと受ける狭（・
溝穴１１ｅが形成されて（・て、基板１４は導管２９に
より且つ基板にはんだ付けされた導体２２．２４．２６
によってプロープハウジング内で片持ちばり式につるさ
れて（・る。導管２９は溝穴との接触により弾力的に変
形させられて溝穴の形状に従う。

導管２９がプロープハウジング溝穴ｌｉｅへ挿入され且
つ柔軟なグロメット状ダム６０が溝穴１１８に挿入され
て（・て、導管を越えて溝穴に従（・ながら導管２９を
正し−・位置に保持すると共に、センサを封入するため
にハウジングへ注がれた液体ポツティング成形材料の流
出を防止する。ボッティング材料は、加硫されて、プロ
ープ動作温度範囲〔マイナス３０℃ないし１００℃〕に
わたって強力性及び柔軟性を維持する固体を形成する低
硬度エジストマ（例えばウレタン〕であることが望まし
く・。ボッティング材料は、サーミスタ及び／又は基板
における機械的応力を低減するためにセンサがハウジン
グ壁部かも隔置された状態にある間にセンサを封入する
。

第４図は検出温度に応答して電磁制御式スイッチＳを操
作するために制御回路Ｃと関連して動作する温度センサ
１０を概略的に図示して（・る。センサＲＴにおける電
圧は導体２２．２６を通して安定化直流電源３０によっ
て供給される。採択された電源３０は精密に制御された
一定の出力電圧を与える。センサＲＴの温度が変化する
と、出力擬合部２８における電圧はサーミスタＲＴの抵
抗値における変化のために変化する。センナ１ｏが所定
の精密な「設定値」温度に達したときに、出力擬合部に
おける電圧は制御回路Ｃが応答してスイッチＳの操作を
生じさせる精密なしきい値に達スル。センサの製造中に
実施されたセンサ校正手順に従って、抵抗ＲＩと抵抗Ｒ
Ｘ及びＲＴの並列組合せとの設定値比は設定値温度にお
いては精密く知られて（・る。

制御回路Ｃはセンサ出力擬合部２８における設定電圧値
に応答して出力を発生するための設定値検出器３２、及
び設定値検出器の出方に応答して電磁スイッチＳを動作
させるための増幅器３４からなって（・る。設定値検出
器３２は導体２４を通して出力擬合部２８における電圧
を監視する。しき−・値検出誘出力３２ａは出力擬合部
電圧が設定値温度の検出されたことを示したときに変化
する。

設定値表示電圧レベルを検出するための任意の通常の又
は既知の回路を制御回路Ｃに利用することができるので
、検出器は単に概略的に図示され且つ説明されて（・る
。設定値しき（・値検出器３２を形成する一つの適当な
回路は、一方の入力が出力擬合部２８に結合され且つ第
２の基準入力が、センサ分圧器回路網の設定値比に等し
い抵抗値比を持った固定抵抗による分圧器に結合されて
（・る比較器を備えている。

第４図に示された回路の一つの用途は温度応答性安全回
路としてである。検出温度が安全しきい値より下にある
かぎり増幅−３４がンレノイドコイル３６を生かして平
常時開放スイッチ接点が閉じられる。しかしながら、セ
ンサ１０の温度が安全設定値まで上昇した場合には、検
出器出力３２ａが状態を変え、そし℃増幅器３４がコイ
ル３６を死なせてスイッチ接点を開かせる。こゆ構成は
、例えば％−気低抵抗ペースボードヒータ近くの検出過
剰温度に応答してこのヒータを不活動化するために使用
す・ることができるであろう。

増幅器３４は、任意の適当な又は通常の構成のものでよ
（・ので、詳細に図示又は説明されて〜・な（・。増幅
器３４の一つの適当な実施例は、ベースが検出器出力３
２ａに結合されたスイッチングトランジスタ及びコイル
３６を生かすだめの一つ以上のパワートランジスタから
なって（・る。

センサ１０の代表的な別の用途は、冷却システム制御器
、自動車冷却及び排気システムにおける使用のための警
告又は表示制御器、並びに温水ヒータ、オゾン、アイロ
ンなどのような家庭用機器のための制御器を含んで−・
る。

センサ製作 採択されたセンナｌＯは抵抗素子ＲＩ、ＲＸ、ＲＴを支
持し且つ電気的に接続するために印刷回路に普通に使用
される種類のセラミック基板１４を利用して（・る（第
１図及び２図参照〕。セラミック基板１４上には通常の
厚膜印刷技術を用（・て導体回路網が形成されている。

導体回路網は一度に多数の基板上に形成される。この発
明の採択実施例においては各基板１４は基板材料の方形
ウェハにおける切込み線によって規定されたマ）　ＩＪ
クス又は配列の基板区域の一つとして最初に形成される
。

例えば、各ウェハに切込みをつけて６Ｘ６マトリクスに
おける３６の基板区域を与えることができる。

抵抗素子Ｒ１，ＲＸは厚膜抵抗印刷技術を用（・て基板
のそれぞれに付着させられる。この手順においては厚膜
抵抗インクがシルクスクリーンを通して基板に選択的に
施される。付着モノリシック抵抗の抵抗値は付着抵抗の
幾何学的形状及びインクの組成によって制御される。こ
の発明の採択実施例においては抵抗ＲＩ、ＲＸはこれら
のそれぞれの期待最終値より小さ（・公称抵抗値を生じ
るように各基板に施される。第１のモノリシック抵抗素
子ＲＩはサーミスタＲＴと直列に結合されるように各基
板１４上に配置される。第２のモノリシック抵抗素子Ｒ
Ｘはサーミスタと並列に結合されるように配置される。

基板は、施された導体回路網及びモノリシック抵抗素子
Ｒ１，ＲＸと共に１周知の厚膜回路製作手順に従って普
通のオゾン中で焼成される。

次に個別部品のサーミスタＲＴが各基板にはんだ付けさ
れて回路網が完成される。はんだ付は工程は１時間的な
サーミスタの不安定性（すなわち、所与の温度における
サーミスタ抵抗値の「ドリフト」〕を生じることになり
得るサーミスタにおける応力を誘発するので、基板は、
正しも・位置にある完成された回路網と共に、任意の更
なる製作段階が行われる前に数日間熱的にエージングさ
れることが望ましく・。これは望ましくは、ｌＯ日間１
００℃のオゾン中でウェハな焼成することによって行わ
れる。

サーミスタＲＴは精密サーミスタではなく、従ってサー
ミスタＲＴの公称抵抗値は指定の温度において１０な（
・し２０％の範囲の確度で知られている。この公称抵抗
値情報はサーミスタ製造業者によって与えられても・る
。一つの適当なサーミスタは米国マサチューセッツ州フ
レーミンガムのフェンウオール・エレクトロニクス（Ｆ
５１ｎＷａｌＥｌｅｌＣｔｒＯｎｉＣ８Ｏｆ　Ｆｒａｍ
ｉｎｇｈａｍ、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）から市販
で入手可能である。モノリシック抵抗索子ＲＩ、ＲＸを
形成するために使用されたシルクスクリーン技術は、指
定温度におけるサーミスタＲＴの最悪の場合を考慮した
公称抵抗値に対して一般的な所定の関係を有する公称抵
抗値を生じるように制御される。

例えば、モノリシック素子ＲＩは、実際の抵抗値が基準
温度における公称抵抗値より２０％小さ（・サーミスタ
ＢＴの抵抗値の約０．６倍未満の抵抗値を持って（・る
。第２のモノリシック抵抗素子ＲＸは、基準温度におけ
るサーミスタＲＴの最悪の場合の抵抗値の約１．５倍未
満の抵抗値を持って（・る。

次の製作段階にお（・又は、すべての基板が安定な、精
密に知られた温度を有する液体浴に浸される。第４図の
場合には浴温度は設定値温度とほぼ同じである。浴は３
Ｍによって売られて（・る　「ＦＬＯＵＲＩＮＥＲＴ　
Ｊ　の商標によって知られた「電子的液体」であること
が望まし〜・。

基板が浴温度に達した後に各サーミスタの抵抗値が測定
されて、抵抗ＲＩ、ＲＸのトリミングと関連しての後の
使用のために記録される。採択された方法においては電
気的プロープがマ）　ＩＪクス形態の浴に配置され、そ
してこのプロープの一対のものは基板ウェハが浴に浸さ
れたときに各サーミスタに接触させられる。各サーミス
タの抵抗値は０．１％の確度内で測定され、そして測定
された抵抗値はサーミスタが取り付けられて（・る基板
を識別するための情報と一緒にフロッピディスクに記録
される。フロッピディスクは、それぞれのサーミスタに
対する抵抗値及び基板同一性をアクセスすることのでき
るＩＢＭＰ、Ｃ，と互換性がある。

この発明によってセンサの製造の際には任意の適当な構
成の基板を使用することができるが、採択実施例におい
ては基板ウェノ・は、抵抗値測定用プロープマトリクス
と正確に整列して浴中へ進められるプラスチック製支持
取付具に締め付けられている。基板は行及び列によって
繊別される。

すべてのサーミスタは抵抗値が測定されて記録され、且
つ各サーミスタが配置されたときに、各サーミスタと関
連した分圧器回路網のモノリシック抵抗は浴温度におい
て測定されたサーミスタ抵抗値と精密に一致するように
トリムされる。モノリシック抵抗の抵抗値を調整するた
めのトリミングシステム７０は第５図によって概略的に
図示されて（・る。採択されたトリミングシステム７０
は抵抗材料を除去するためにレーザを利用している。

レーザ７１．及びレーザをオンオフし且つテーブル７４
を横切ってレーザビームを移動させるためのレーザ制御
器７２を備えた（第５図の破線内に示された〕シカゴ・
レーザ・システム（Ｏｈ　ｉ　ＣａｇＯＬａｓｅｒ　Ｓ
ｙｓｔｅｍ　）　Ｃ；　ＬＳ　−３３Ｌ／−ザ・トリマ
が採択されている。基板マトリクスはテーブル７４上に
配置されて（・る。テーブル位置制御器７６はテーブル
７４をレーザ７１に関して指標付けして各基板を配置し
且つＶ−ザ制御器７２はレーザビームの移動な指図して
、所与の基板上に付着させられた抵抗ナトリムする。レ
ーザ制御器７２及び位置制御器７６は両方共、シカゴ・
レーザ・システＡ　（ＣｈｉＣａｇＯＬａ５ｅｒ　Ｓｙ
ｓｔｅｍ　）　ｖ−ザ・トリミンク・システムと共に販
売されて（・る計算機８０によっ℃動作させられる。

各抵抗素子の抵抗値は精密なトリム抵抗値を確保するた
めにトリミング動作中監視される。プロープシステム８
２には２対のプロープ指状部を備えた取付具を備えてい
て、６対の指状部が関連の個別の抵抗を横切って基板１
２に接触して（・る。

プロープ接触指状部は、指状部間にある抵抗の抵抗値を
測定するためにプロープ取付具から継電器・ブリッジ回
路８４＆Ｃ向けられた導体８２ａに結合されている。ロ
ックウェル（Ｒｏｃｋｗｅｌｌ　）マイクロコンピータ
が継電器を選択的に開閉してプロープ指状部をブリッジ
回路に結合し、このブリッジ回路が指状部間にある選択
された抵抗素子の抵抗値を検出する・ ロックウェル・マイクロコンビエータ８６は又計算機８
０を経由してＩＢＭＰ０９０から、トリムされても・る
各抵抗素子と関連したサーミスタの基準温度における抵
抗値に関するデータを受ける。

ロックウェル・コンピュータ８６は、トリムされて（・
るモノリシック抵抗素子が関連のサーミスタの前に測定
された抵抗値によって精密に決定された所定値を持つま
で、ブリッジ回路８４によって測定された抵抗値を監視
する。この所定の抵抗値が測定されると、計算機８６は
計算機８０に信号な発してトリミング動作を停止させ且
つ次の抵抗のトリミングを開始させる。次の抵抗が前の
抵抗と四じ基板上にある場合にはレーザ制御器７２だげ
が指標付けされるが、しかし次の抵抗が欠の基板上にあ
る場合には位置制御器７６及びレーザ制御器７２の両方
が次の基板のトリミングのために指標付けされる。それ
ぞれの異なった基板に対して計算機８６は、ＩＢＭＰＣ
９ｏによって読み取られたフロッピディスクに記憶され
たデータからの異なったそれぞれのサーミスタ抵抗値を
利用する。

レーザトリマはモノリシック抵抗素子ＲＩ、ＲＸの抵抗
値を関連のサーミスタのサーミスタ抵抗値に関して調整
して、設定値温度における各センサｌＯからの出力信号
が同じ温度にあるときの他のセンサのそれぞれからの出
力信号に実質上等しくなるようにする。

モノリシック抵抗素子の抵抗値はレーザビームによって
各素子の一部分を焼き去ることによって調整されるが、
この段階は制御された方法で素子の抵抗値を増大するも
のである。レーザトリミング段階中、抵抗値は０．１％
の確度まで厳密に監視されているので、トリミング後に
は多数の実質上同一に動作する高精密の分圧器が生産さ
れている。

今度は第６図に移ると、単一の設定値温度の代わりに二
つの異なった媒質の温度範囲を検出する際の使用のため
の温度監視システム１００が冊示されている。マイクロ
プロセッサ１０５は、参照文字１１１．１１１’によっ
て総括的に示されたそれぞれの入力回路部とそれぞれ関
連した二つの温度センサ１１０．１１０’の温度を監視
する。第６図に示された監視システムｌＯｏは熱ポンプ
屋外熱交換器コイルを自動的に除霜するための要求時（
デマ／ド〕除霜制御器と関連して使用される。センサ１
１０は熱交換器コイルの温度を監視するために利用され
、このコイルに直接接続されている。

センサ１１０′は熱交換器コイルに近接して取り付けら
れて（・て熱ポンプの動作中外側空気温度を監視する。

センサ１１０．１１０’は上に概説された手順に従って
構成されていて、同じ構成のものであるけれども、異な
った検出温度レベルを検出するように機能する。関連し
たそれぞれの入力回路１１１゜１１１’も又同じ構成の
ものである。両センサ及びそれぞれの入力回路は同じ構
成を持っても・るりで、センサ１１０及びこれに関連し
た回路部１１１だけが詳細和説廚されて（・る。センサ
１１０及び回路１１１の構成部分に共通であるセンサ１
１０’及び回路１１１’の構成部分はプライムの付いた
対応する参照文字で示されている。

センサ１１０にはサーミスタＲＴ及びモノリシック抵抗
素子ＲＩ、ＲＸがあって、これらは組合せにおいて分圧
器を形成しており、この分圧器は電圧源■によりエネル
ギーを付与されて、検出温度に関係したセ／す出力電圧
を発生する。

比較器増幅器１３４にはセンサ１１０からの出力を監視
するための反転入力がある。センサ１１０によって経験
される温度の変化はセンササーミスタＲＴの抵抗値を変
えて、比較器増幅器１３４への反転入力における変化を
生じさせる。

セｙｔｌｌＯの温度を決定するために、マイクロプロセ
ッサ１０５は比較器１３４の非反転入力１３６における
電位を調整し且っ比較器出力１３７における電圧を監視
する。非反転入力における電圧の調整は分圧器１２０か
らの出力１３８を制御することによって行われる。分圧
５１２０は抵抗素子１４０、及び九つの他の抵抗１４１
〜１４９の選択された並列組合せからなって〜・る。

マイクロプロセッサ入出力ビンＰＩ−Ｐ９はどの抵抗素
子１４１〜１４９が分圧器１２０を形成するかを指図す
る。例えば、マイクロプロセッサビンＰｌが低く（ロー
〕なると、抵抗率子１４１に結合されたトランジスタＱ
１がオンになって。

抵抗１４１．１４０によって規定された基準電圧が出力
１３８において発生される。この基準電圧は抵抗ＲＬを
通して比較器増幅器１３４の非反転入力に結合される。

マイクロプロセッサピンＰ２−Ｐ９は、電流源として役
立ち得るので、抵抗１４２〜１４９に直接結合されてい
る。抵抗比を決定してこれによりセンサ温度を決定する
ために、マイクロプロセッサはピンＰ１−Ｐ９の状態を
選択的に制御して。

抵抗１４１〜１４９の異なった並列組合せのものを出力
１３８に結合する。抵抗１４０及び抵抗配列１４１〜１
４９における抵抗のそれぞれは、共通のセラミック取付
用基板１５０に結合された精密トリムされたモノリシッ
ク抵抗素子である。各抵抗１４１〜１４９は先行す、る
抵抗の値の２倍の抵抗値を持って（・る。マイクロプロ
セッサビンＰ１−Ｐ９の選択的エネルギー付与によって
１分圧器１２０に対する５１２（２）の異なった抵抗比
が達成される。異なった比は接合部１３８における異な
った出力を発生するので、マイクロプロセッサは比較器
増幅器１３４からの出力１３７を監視しながらこれらの
比を通って進む。この出力１３７が状態な変えたときに
は、分圧器１２０の比はセンサ１１０の分圧器の比に等
しくなっている。

温度決定 マイクロプロセッサ記憶装置に記憶された探索表〔ルッ
クアップテーブル〕がアクセスされて。

センサ分圧器比が決定されたときのプロープセンサ温度
が決定される。この探索表は分圧器１２０の５１２の可
能な比に対応する５１２（２）の温度を記憶して（・る
。比較器出力１３７がピンＰ１〜Ｐ９の状態のマイクロ
プロセッサ操作に応答して状態を変えると、マイクロプ
ロセッサ１０５はその制御された出力に対応する比をア
クセスしてこの比に対応する温度値を得る。

類似の方法で、センサ１１０′によって検出された周囲
空気温度は検出温度変化に応答して比較器１３４′から
の出力１３７′の変化によって監視される。マイクロプ
ロセッサ１０５は第６図において「センサ２」の標鍼を
付された別個の入出力ピンにおいて比較器増幅器１３４
′からの状態の変化を監視する。

第７図はこの発明に従って構成された三つのセ、ンサの
温度応答曲線を図表で示しており、この場合サーミスタ
抵抗値はすべて０℃の浴中で決定されており且つそれぞ
れの抵抗ＲＸは関連のサーミスタの測定抵抗値に対して
異なった所定比を発生するようにトリムされている。三
つの異なったプロットが示されて（・るが、これらのそ
れぞれはセンササーミスタと並列に結合された抵抗ＲＸ
の異なった抵抗値に対応して（・る。これらの三つのプ
ロットｔ’ｊ、ＲＸ＝１．５ＲＴ　、　ＲＸ　＝２．Ｏ
ＯＲＴ　、及びＲＸ＝：０．７５ＲＴに対するものであ
る。０℃のセンサ温度における抵抗比はセンサを構成す
る方法のために精密に知られて（・る。すなわち、基板
が０℃の浴中に置かれてサーミスタ抵抗値が測定され且
つ記録された。抵抗比は、モノリシック抵抗素子ＲＩ、
ＲＸを精密レーザトリミングしてサーミスタ抵抗値がそ
の０℃の値にあるときの比を作ることによって作られた
。０℃においては、センサ１１０の抵抗比は約０．１％
の範囲内まで知られている。第７図に示された三つのプ
ロットにおける残りの点はサーミスタ製造業者によって
与えられたデータから計算された抵抗比における変化に
基づいており１通常のサーミスタに固有のわずかに非直
線の温度応答を表して（・る。これらの比は抵抗素子Ｒ
Ｉの抵抗値をサーミスタＲＴ及び抵抗素子ＲＸの並列抵
抗値で割ったもの、すなわちＣＲＴ）・（ＲＸ） に等しい。図表上にプロットされたこれらの比の確度は
関心事の校正点、すなわち０℃の近くでは非常に正確で
ある。曲線上のその他の点はサーミスタに対する製造業
者の抵抗値データに基づ（・てプロットされており、０
℃比に基づ（・だ補正係数だけずれて−・る。察知され
るはずであるが、第７図の曲線は抵抗比に基づいて（・
るけれども１図示された温度範囲にわたってセンサ出力
信号に類似している。。

抵抗ＲＸの種種の抵抗値の選択により、抵抗比の範囲（
従って出力信号値の範囲）は関心事の温度動作範囲にわ
たって広くしたり狭くしたりすることができる。例えば
、第６図の実施例に対して選ばれたＲＸ及びＲＸ’の特
定の値はセンサ１１０゜１１０’の温度を検出するため
に用いられた寸イクロプロセッサ１０５の選択及び問題
のセンサによって提供される目的に基づ（・て（・る。

センサ１１０は熱ポンプシステムにおける屋外熱交換器
の温度を検出し且つ熱交換器の除霜と関連して主として
機能するので、２．０のＲＸ／ＲＴの比を生じるように
トリムされた抵抗ＲＸを利用してセンサ１１０を構成す
ることが望ましく・であろうが、これはこの関係が０℃
と一４０℃との間にお〜・て明白な、はとんど直線的な
、出力信号特性を与えるからである。

他方、センサ１１０’は周囲空気温度を検出するので、
このセンサに対してはＲＸ／ＲＴ＝０．７５の比を選択
することが有利であろうが、これはこのＲＸ値がはるか
に広い温度範囲にわたる検出温度変化に対して比較的直
線的な応答を生じるためである。

この発明の製作方法を用（・ることによって、センサの
出力特性なセンサ応用装置の要件に合うように容易に変
更することができることは明らかなはずである。

この発明に従って構成されたセンサのこの特定の用途に
関する付加的な詳細事項は、１９８７年７月１７日に出
願され、この発明の譲受人に譲渡された「要求時除霜制
御方法及び装置（ＤｅｍａｎｄＤｅｆｒｏｓｔ　ｃｏｎ
ｔｒｏＩＭｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ月
と〜・う名称のホワイト（Ｗｈｉｔ８）　　に対する同
時出願係属中の米国特許出願連続番号第０７４９０７号
に開示されている。

この発明の種種の実施例が図示され且つ詳細に説明され
たけれども、この発明は開示されたとおりの構成及び実
施方法に限定されたものと考えられるべきではな〜・。

この発明の関係する技術に通じた者にはこの発明の種種
の適応、変更及び用途が浮かぶであろう。この発明はこ
のゆえに、特許請求の範囲の各請求項の精神及び範囲に
入る七のようなすべての適応、変更及び用途を含むべき
である。

【図面の簡単な説明】 第１図はカプセル封入の前にプロープハウジングに支持
された温度センサを備えた温度プロープの平面図である
。 第２図はほぼ第３図の線２−２によって指示された平面
から見た。センサがカプセル封入された後の第１図のプ
ロープの断面図である。 第３図は第２図の、＠ａ−ａによって指示された平面か
ら見た断面図である。 第４図はこの発明に従って構成された温度センサを備え
た温度検出回路の概略図である。 第５図は温度センサの採択実施例に利用されたモノリシ
ヴク抵抗を精密に調整するためのレーザトリミングシス
テムを概略的に図示したものである。 第６図は二つの温度センサを用いである範囲の温度を監
視するための回路構成を例示した概略図である。 第７図は温度に対してプロットされた種種のセンサの抵
抗比を示した図表である。 （外４名） ７／７０ 比−ｐｔ７（ρｔ／／ｌ？ｘ）

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．　第１及び第２のセグメントを備えた分圧器を形成
   する段階であって、その際前記の第１セグメントの形成
   が温度と共に変化する抵抗値を持ったサーミスタ素子を
   基板に取り付けることからなっており且つ前記の第２セ
   グメントが基板上に付着させられ且つサーミスタ素子に
   直列結合されたモノリシック抵抗素子からなっている前
   記の段階、基準温度におけるサーミスタ素子の抵抗値を
   測定してこの測定抵抗値を記録する段階、並びに前記の
   基準温度において第１セグメントと第２セグメントとの
   間に精密な抵抗比を生じるようにモノリシック抵抗素子
   を精密にトリムする段階、を含んでいる温度センサを製
   造する方法。
2. ２．　第１セグメントが並列モノリシック抵抗素子をサ
   ーミスタに並列に接続することによって形成されており
   且つ直列結合されたモノリシック抵抗素子及び並列モノ
   リシック抵抗素子が精密な抵抗値にトリムされている、
   請求項１に記載のセンサ製造方法。
3. ３．　前記のセンサをエラストマ材料で封入することを
   更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
4. ４．　前記の第２セグメントを基板上に付着させること
   、前記のサーミスタを前記の基板に接続すること、及び
   前記の基板をセンサハウジング内に支持することを更に
   含んでいる、請求項１に記載の方法。
5. ５．　ａ）ｉ）基板、 ｉｉ）基板に接続されたサーミスタ、 ｉｉｉ）基板上に付着させられ且つ分圧器を形成するよ
   うにサーミスタに電気的に結合された抵抗素子、 ｉＶ）分圧器に電力を供給するための少なくとも一つの
   導体、及び Ｖ）前記の抵抗素子と前記のサーミスタとの間の出力接
   合部に接続された出力信号導体、を備えている温度セン
   サ、 ｂ）前記のセンサを少なくとも部分的に包囲するプロー
   プハウジングであって、前記の基板がこのハウジング内
   においてこれから隔置されて配置されるようになつてい
   る前記のプロープハウジング、並びに ｃ）前記のプロープハウジングに加えられる機械的応力
   から前記の温度センサを隔離するために前記の温度セン
   サを包囲する弾力的に変形可能な材料物体、 を備えている温度プロープ。
6. ６．　前記のプロープハウジングが溝穴を規定する壁部
   材を備えていて、前記の導体が前記の溝穴に接触した絶
   縁導管によって支持され且つ前記の導管及び導体が前記
   のプロープの組立て中前記のセンサを前記のハウジング
   内で片持ちばり式に支持する、請求項５に記載の温度プ
   ロープ。
7. ７．　前記の溝穴に接触し且つ前記の絶縁導管にしっか
   りと接触する弾力的に変形可能なグロメット状部材を更
   に備えている、請求項５に記載のプロープ。
8. ８．　前記の基板に付着させられ且つ前記のサーミスタ
   と並列に前記の分圧器に電気的に結合されている、請求
   項５に記載のプロープ。
9. ９．ａ）複数の個別の基板領域に導電性回路部分を形成
   すること、 ｂ）前記の基板領域のそれぞれにおいてそれぞれの回路
   部分と導電性接触させて少なくとも一つの抵抗素子を形
   成すること、 ｃ）各基板領域に個別部品のサーミスタを取り付けて、
   各サーミスタをそれぞれの抵抗素子に電気的に結合し、
   前記の抵抗素子と前記のサーミスタとの間に出力接合部
   を備えた分圧器を形成すること、 ｄ）前記の基板領域を精密に知られた安定な温度に維持
   すること、 ｅ）前記の温度における各サーミスタの抵抗値を測定し
   てこの測定抵抗値を記憶すること、及びｆ）各抵抗素子
   の抵抗値を測定し且つ各抵抗素子をトリムしてこれの抵
   抗値を前記の温度における測定サーミスタ抵抗値によっ
   て指図された抵抗値に変えること、 を含んでいる精密温度センサを製作する方法。
10. １０．　導体を前記の基板に取り付けることを更に含ん
    でいる、請求項９に記載の方法。
11. １１．　前記の基板を弾力的にたわむことのできるエラ
    ストマ材料の物体で封入し、その際前記の導体を前記の
    物体から延長させることを更に含んでいる、請求項１０
    に記載の方法。
12. １２．　第１及び第２の直列接続の抵抗性セグメント並
    びに間に置かれた出力擬合部を備えた分圧器回路網を形
    成する段階、 第１セグメントが温度の変化と共に抵抗値の変化するサ
    ーミスタ素子からなっており且つ第２セグメントが抵抗
    素子からなっていること、 前記の第２セグメントを形成する段階が、基板上に抵抗
    性材料を付着させて所定の公称抵抗値を持ったモノリシ
    ック抵抗を生じさせることによって前記の抵抗素子を形
    成することを含んでいること、 前記のサーミスタと媒体との間に熱を伝達して、正確に
    決定可能なサーミスタ温度を確立し且つこれを維持する
    ようにする段階、 正確に決定可能な温度にある間にサーミスタの抵抗値を
    測定する段階、並びに 付着させられた抵抗の抵抗値をトリムしてこの抵抗値を
    前記の公称値から前記のサーミスタの測定抵抗値に依存
    した所定値に変えるようにする段階、 を含んでいる温度センサを製作する方法。
13. １３．　トリムする段階が、所定の抵抗値を達成するた
    めのモノリシック抵抗のレーザトリミングによって行わ
    れる、請求項１２に記載の方法。
14. １４．　分圧器回路網を湿気保護性のボッティング材料
    で封入する段階を更に含んでいる、請求項１３に記載の
    方法。
15. １５．　封入に先立って基板及び分圧器が熱伝導性ハウ
    ジング内に配置される、請求項１４に記載の方法。
16. １６．　サーミスタ及び抵抗性材料が単一の基板に取り
    付けられている、請求項１２に記載の方法。
17. １７．　伝達する段階が、正確に制御された温度を有す
    る液体浴中にサーミスタを浸すことによって行われる、
    請求項１２に記載の方法。
18. １８．　基板装置、基板装置上に取り付けられた精密ト
    リムされたモノリシック抵抗装置、分圧器を形成するよ
    うに前記のモノリシック抵抗装置に電気的に結合された
    サーミスタ装置、プロープに電圧を付与するために分圧
    器に接続されたエネルギー付与装置、及びモノリシック
    抵抗装置とサーミスタ装置との間の接合部に結合されて
    いてサーミスタ装置の温度に関係した前記の接合部にお
    ける電圧を監視することのできるセンサ装置、を備えて
    いる温度を監視するための温度センサ。
19. １９．　サーミスタ装置及びモノリシック抵抗装置を取
    り付けるための熱伝導性の包囲体を付加的に備えている
    、請求項１８に記載の温度センサ。