JPH05196476A

JPH05196476A - 計測方法

Info

Publication number: JPH05196476A
Application number: JP17307592A
Authority: JP
Inventors: Masaki Ozawa; 正喜小澤; Toshiyuki Hosaka; 俊幸保坂; Masayuki Yoshizawa; 正幸吉澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1993-08-06
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: JPH0749966B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電子温度計における基準抵抗および感温素子
の抵抗値比などの抵抗値の変化に基づき計測を行なう計
測方法において、計測に用いられる基準抵抗、感温素子
等の抵抗手段は個体差を有するため、この個体差を精度
良く調整することができ、絶対値を高い精度で計測可能
な計測方法を提供する。【構成】基準抵抗２と容量４により発振されるパルス
を分周回路１０においてカウントし、感温素子３と容量
４により発振されるパルスを計測する時間を設定する際
に、初期論理調整回路９から予め分周回路１０に初期値
を設定して、計測する時間を基準抵抗２と感温素子３の
個体差に合わせて調整し、絶対値測定を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温度、圧力などを測定
する計測装置の測定精度の向上に関するものであり、特
に、電子温度計等のデジタル処理により測定する際の絶
対値精度調整を可能とするものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の感温素子と基準抵抗を用いた電子
温度計では、調整点の温度で絶対値の精度調整を行う場
合、感温素子と基準抵抗の抵抗値比のバラツキを、基準
抵抗に直列に可変抵抗を接続することにより、可変抵抗
を可変し抵抗値比を合わせ込んで絶対値精度調整を行な
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この場合、次のような
問題点があった。

【０００４】１．調整に長い時間を要する。

【０００５】２．絶対値調整に精度を要求される場
合、微妙な調整を行なうためには、可変抵抗器等を用い
た調整が必要であり、可変抵抗器の微妙な設定に測定精
度が左右されるため、現実的には、精度の高い調整が行
えない場合がある。

【０００６】３．上記のような可変抵抗器の調整のた
めの作業工数がかかり、温度計のコストアップとなって
いる。

【０００７】そこで、本発明においては、短時間に、精
度の良い調整が可能で、コンパクトな計測装置において
も実現可能な測定方法の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明においては、基準パルスを用いて測定値を
計測する際において参照される基準値へ初期値を設定す
ることにより、計測に使用される第１および第２の抵抗
手段の個体差を反映し、絶対値の測定が可能な計測基準
値に変換するようにしている。すなわち、本発明に係る
第１の抵抗手段を用いて第１の基準パルスにより基準値
を設定する第１の計測工程と、基準値に基づき第２の抵
抗手段を用いて第２の基準パルスにより測定を行なう第
２の計測工程とを有する計測方法においては、所定の計
測点における第１および第２の計測工程の計測結果と、
その計測点において予め設定された計測値との比較に基
づき、基準値を、第１および第２の計測工程において計
測時に参照される計測基準値に変換するための初期値を
決定する初期設定工程を有することを特徴としている。

【０００９】

【作用】基準抵抗と測定素子等を用いてその抵抗値の比
から測定値を判定する計測方法では、第１の計測工程に
おいて、先ず、基準抵抗あるいは測定素子を第１の抵抗
手段として、その抵抗値に基づき第１の基準パルスをカ
ウントして計測用の基準値を設定する。そして、第２の
計測工程において、設定した基準値まで、第１の抵抗手
段として用いなかった基準抵抗、あるいは測定素子を第
２の抵抗手段として、それに基づく第２の基準パルスを
カウントし、そのカウント値から測定値を判断する。

【００１０】この測定方法において、例えば、第１の基
準パルスのパルス幅等を、第１の抵抗手段として用いら
れている基準抵抗に基づき変動させ、その第１の基準パ
ルスを所定のカウント値までカウントする。そして、カ
ウントにかかった時間等の、第１の抵抗手段である基準
抵抗と、第２の抵抗手段である測定素子とに共通する量
を基準値として設定する。次に、基準値として設定され
た時間等に基づき、第２の抵抗手段である測定素子の抵
抗値によりパルス幅等が変動された第２の基準パルスを
カウントする。第２の抵抗手段として用いられている測
定素子の抵抗値が温度、圧力等の環境に左右されて変動
するため、そのカウント値から測定値が計測できる。

【００１１】また、他の例としては、第１の基準パルス
および第２の基準パルスとして時間等の両者に共通する
量を用い、基準値として、第１、または第２の抵抗手段
として採用される基準抵抗および測定素子を通過する電
流等の、第１および第２の抵抗手段の抵抗値により変動
する量を用いる処理が採用される。

【００１２】いずれの処理においても、初期設定工程に
おいて、所定の計測点における第１および第２の計測工
程の計測結果を予め設定された計測値との比較に基づき
初期値を決定することにより、第１および第２の抵抗手
段の個体差を反映した計測基準値に変換することができ
る。従って、その計測基準値に基づき第１および第２の
計測工程を繰り返すことにより個体差による誤差を除去
した絶対値の測定を行なうことが可能となる。

【００１３】さらに、基準パルスを計測工程において、
ビット単位で設定可能な初期値により個体差の調整を行
なうことが可能であるので、精度の高い絶対値の調整を
行なうことが可能となる。

【００１４】

【実施例】

〔実施例１〕本発明の実施例１を図１、図２、図３、図
４を用いて説明する。

【００１５】図１は、実施例１のブロック図であり、図
２は、図１ブロック図内の抵抗値⇔周波数変換回路１の
回路図であり、図３は図１ブロック図内の初期論理回路
９と分割回路１０の一部を表す回路図であり、図４は図
１、２、３で表された実施例１のタイムチャートであ
り、図１〜図３に記入されたポイントの信号を示してい
る。

【００１６】まず、実施例１の温度測定原理は、一定期
間の基準抵抗２と容量４による充放電回数と感温素子３
と容量４による充放電回数により温度値に関するデジタ
ルカウント値を求め、前記デジタルカウント値をラッチ
１１でラッチしＲＯＭ１２の変換テーブルで温度デジタ
ル値に変換して、表示部１５により、デジタル温度を示
すことである。以下、図にそって説明する。発振器であ
るＯＳＣ１９からのクロックをメインカウンタ１８で分
周し、メインコントローラ１７により、各種のコントロ
ール信号を出力する。この信号のうちφ１、φ２、φ
３、は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、
のゲート信号であり、上述した充放電動作を行なわせる
ものである。尚、Ｔｒ１、Ｔｒ２は、Ｐ−チャンネル・
トランジスタ（以下Ｐチャンと略する）で、Ｔｒ３は、
Ｎ−チャンネル・トランジスタ（以下Ｎチャンと略す
る。）とする。ここで上述した基準抵抗２と容量４によ
る充放電期間をフェイズＩと称し、感温素子３と容量４
による充放電期間をフェイズIIと称する。

【００１７】（Ｉ）フェイズＩによる充放電モード φ２、φ３とＢ点が高レベル、φ１が低レベルの場合
で、Ｔｒ１、Ｔｒ２がＰチャン、Ｔｒ３がＮチャンであ
る為、ＰチャンＴｒ１のみがＯＮして、容量４の容量値
をＣ、基準抵抗２の値をＲ１とすると容量４は時定数Ｃ
×Ｒ１により充電される。インバータ５はＡ点のレベル
がロジックレベル１／２Ｖ_DDを越えると反転し、その反
転信号をＮＡＮＤ６により反転しＮチャンＴｒ３のゲー
トに入力すると、ただちにＮチャンＴｒ３はＯＮし、Ａ
点はＮチャンＴｒ３を介してＶ_SSにショートされる。こ
の波形が図４のＡのフエイズＩに示されている。インバ
ータ５による波形Ｂは、同じく図４のＢに示されてお
り、フエイズＩの期間をＴ₁とすると、このＴ₁間での
波形Ｂのパルス数Ｎ₁との関係は次式となる。

【００１８】Ｔ₁＝（Ｃ×Ｒ１×ｌｎ２）×Ｎ₁ ・・・（１）（II）フェイズIIによる充放電モード φ２が低レべルφ１、φ３Ｂ点が高レベルの場合、Ｐチ
ャンＴｒ２のみがＯＮし、従って感温素子３の抵抗値が
Ｒｓとすると、容量４は時定数Ｃ×Ｒｓで充電される。
（Ｉ）の説明と同じく、Ａ点がインバータ５のＡ点ロジ
ックレベル１／２Ｖ_DDに達すると、ＮチャンＴｒ３がＯ
Ｎして、Ａ点は、Ｖ_SSにショートされ、図４のＡのフェ
イズIIで示した波形となる。インバータ５を介したＢ点
には同図で示したＢのパルスが発生する。フェイズIIの
期間をＴ₂とし、このＴ₂間での波形Ｂのパルス数をＮ
₂とすると、次式の関係がある。

【００１９】Ｔ₂＝（Ｃ×Ｒｓ×ｌｎ２）×Ｎ₂ ・・・（２）Ｔ₁間は、メインカウンタ１８の設定された分周段の出
力φ４の立ち上がりにより始まる。続いてメインコント
ローラ１７の出力信号φ１が立ち下がり、φ３が立ち上
がり基準抵抗２と容量４の充放電が始まり、またＣ信号
の立ち下がりにより、波形Ｂのパルスが分周回路１０へ
クロックとして加わっていく。充放電が進み、分周回路
１０での計測が前述のフエイズＩのパルス数Ｎ₁となる
と多入力ＮＡＮＤゲート（以下多入力ゲートと略する）
１６の出力設定となり信号Ｇが出力される。信号Ｇが出
力されるとφ１は立ち上がり、φ３は立ち下がり、Ｃ信
号が立ち上がりフェイズＩは終了する。この時メインコ
ントローラ１７では、フエイズＩのＴ₁間の時間がメイ
ンカウンタ１８の分周出力を使用し記憶される。尚フエ
イズＩのＴ₁間は信号Ｈは高レベルとなっている。

【００２０】Ｔ₂間は、メインカウンタ１８の設定され
た分周段の出力φ４の立ち下がりによる始まる。続いて
メインコントローラ１７の出力信号φ２が立ち下がり、
φ３が立ち上がり、感温素子３と容量４の充放電が始ま
り、またＣ信号の立ち下がりにより、波形Ｂのパルスが
分周回路へクロックとして加わって行く。充放電が進む
と同時にメインカウンタ１８のカウントアップも進んで
行く。この時メインコントローラ１７ではフエイズＩで
記憶されたＴ₁間の時間の分周出力ＤＡＴＡとメインカ
ウンタ１８のカウントＤＡＴＡの比較が行なわれてい
る。両者が等しくなるとメインコントローラ１７によ
り、φ２が立ち上がり、φ３が立ち下がり、Ｃ信号が立
ち上がりＴ₂間は終了する。また同時に前述のＮ₂をラ
ッチする為メインコントローラ１７からラッチ信号Ｕが
出力され、ラッチ１１ではＮ₂の値がラッチされる。

【００２１】このように、メインコントローラ１７によ
りＴ₁間とＴ₂間が同じ時間間隔となるよう動作してい
る。ゆえに（１）式と（２）式は等しく、次のように表
せる。

【００２２】（Ｃ×Ｒ１×ｌｎ２）×Ｎ₁＝（Ｃ×Ｒ_S×ｌｎ２）×Ｎ₂・・・（３）よってＮ₂＝Ｒ１／Ｒ_S×Ｎ₁・・・（４）このようにＮ₁、Ｎ₂、Ｒ_S、Ｒ１、には反比例関係が
存在することがわかる。

【００２３】また、感温素子にサーミスタを用いると、
そのＴ°Ｃ時の抵抗値Ｒ_Sは、次式になる。（Ｂはサー
ミスタ定数、Ｔ₀は基準温度、Ｒ₀はＴ₀に於けるサー
ミスタの抵抗値）Ｒ_S＝Ｒ₀×ＥＸｐＢ（１／Ｔ−１／Ｔ₀）・・・（５）これを（４）式へ代入すると、次式Ｎ₂＝Ｒ_V／｛Ｒ₀×ＥＸｐＢ（１／Ｔ−１／Ｔ₀）｝×Ｎ₁・・・（６）となり、Ｔ°Ｃのときのカウント数Ｎ₂が計測される。
このように計測されたＮ₂は、ラッチ１６よりＲＯＭ１
２に転送され、（６）式に基づく変換テーブルにより、
°Ｃあるいは°Ｆの温度デジタル値に変換され、さらに
デコーダ１３、ドライバー１４を通って表示部１５でデ
ジタル温度表示される。

【００２４】尚、この抵抗値⇔周波数変換に於て最初の
充放電フェイズＩで感温素子と容量の充放電を行い、フ
ェイズIIで基準抵抗と容量の充放電を行ない基準抵抗と
容量の充放電をＮ₂として以下温度デジタル値へ変換を
行なっても行ってもＮ₁、Ｎ₂、Ｒ_S、Ｒ１には反比例
関係が存在する為支障はない。

【００２５】続いて一実施例の絶対値調整について説明
する。調整としては、温度測定原理による調整点の温度
に於て前記Ｎ₂は設定数に合せれば良いわけで、基準抵
抗２および感温素子３の抵抗値がばらついて設定抵抗値
比に対してズレてしまうことによりＮ₂がズレてしまっ
ているのを補正できれば良いわけである。前記ズレによ
り前述の（４）式は設定抵抗値比に対するズレをＫとす
ると次式となる。

【００２６】Ｎ₂＝Ｒ１／Ｒ_S×Ｎ₁×Ｋ・・・（７）ここでＫをなんらかの方法で補正できれば良い、そこで
Ｎ₁を可変させてＮ₁₁としてＮ₁₁＝Ｎ₁／Ｋとすると
（７）式は次式となる。

【００２７】Ｎ₂＝Ｒ１／Ｒ_S×Ｎ₁₁／Ｋ×ＫＮ₂＝Ｒ１／Ｒ_S×Ｎ₁₁ ・・・（８）このように設定抵抗値比に対するズレＫは、Ｎ₁をＮ₁₁
と可変設定できれば補正でき絶対値調整が行なえること
になる。したがって実施例１は初期論理調整回路により
Ｎ₁を可変設定する。

【００２８】回路上では、前記の多入力ＮＡＮＤゲート
１６の出力設定と初期論理調整回路９の初期ＤＡＴＡセ
ットの設定の差をＮ₁₁として可変設定できるようにして
いる。Ｎ₁₁を数式で表すと多入力ＮＡＮＤゲート１６の
出力をＭとして初期ＤＡＴＡセットの設定値をＭ０とす
るとＮ₁₁＝Ｍ−Ｍ０となる。可変設定の方法はＭを固定
しＭ０を可変設定している。Ｍ０の可変設定の方法は、
たとえばＭ０＝１とする場合はＤ０の論理調整ＤＡＴＡ
入力端子（以下Ｄ端子と略する。）とＶ_SSライン３３の
間の基板パターンラインをカットする。カットするとＤ
０のＤ端子はＰチャンのＴｒ４によりプルアップされハ
ーフビットのフリップフロップ回路２０に読み込まれて
ＤＡＴＡ読み込み信号ＪのタイミングでＮＡＮＤ２４が
ＯＮしてセット優先形リセット付１／２分周回路（以下
セット１／２分周回路と略する。

【００２９】）２８の２⁰出力をセットする。これによ
りＭ０＝１となる。さらにＭ０＝５とする場合はＤ０の
Ｄ端子とＶ_SSライン３３の間のパターンラインのカット
だけでなくＤ２のＤ端子とＶ_SSライン３３の間のパター
ンラインのカットを行う、とするとセット１／２分周回
路３０の２²出力もセットされＭ０＝５となる。尚Ｄ端
子とＶ_SSライン３３の間のパターンがカットされない場
合には、そのライン相当するセット１／２分周回路の出
力はセットされない。尚また、ＰチャンＴｒ４〜Ｔｒ７
は常にＯＮのままだとＶ_DDＶ_SS間に常に電流が流れてし
まい回路の消費電流が大きくなってしまう為、本実施例
１は適当な初期ＤＡＴＡの読み込みサイクルでＰチャン
Ｔｒ４〜Ｔｒ７はゲート端子３４への低レベル信号はＯ
Ｎし合せてクロック端子３５へもＤＡＴＡ読み信号が入
りハーフビットフリップフロップ２０〜２３もＤＡＴＡ
が読み込まれ以後読み込みサイクル時までＤＡＴＡは保
持されている。

【００３０】尚、２４〜２７はＮＡＮＤゲートであり、
２８〜３１、セット１／２分周回路であり、３２はリセ
ット付１／２分周回路である。又、本実施例１の初期Ｄ
ＡＴＡの読み込みのタイミングは、第４図に示されてい
る通りフェイズＩが始まる前に分周回路１０をすべてリ
セット信号Ｉでリセットした後ＤＡＴＡ読み込み信号Ｊ
の信号Ｊの信号で論理調整ＤＡＴＡすなわち初期ＤＡＴ
ＡのＭ０を読み込んでいる。

【００３１】このように実施例１ではＤ０〜Ｄ３のＤ端
子へ基板パターンカットかカットしないかの論理調整Ｄ
ＡＴＡを入力することにより初期論理調整ＤＡＴＡを可
変設定できる。その結果、フェイズＩのＴ₁間の基準抵
抗２と容量４による充放電回数であるＮ₁を可変設定で
きる為調整時の感温抵抗と基準抵抗のバラツキによる抵
抗値比ズレを補正でき、絶対値調整が行える。

【００３２】尚図５のように、初期論理調整の方式とし
ては分周回路出力の位相を論理調整ＤＡＴＡの設定でか
え多入力ゲート出力の設定値Ｍ自体を可変設定できるよ
うにする方式も考えられる。

【００３３】尚３６〜４３はリセット付１／２分周回路
であり、４４〜４７はＥＸＯＲであり、４８は多入力ゲ
ートである。

【００３４】尚さらに本実施例１では図１のＮＡＮＤ８
の出力図４Ｅの信号をタイミングを合せ外部計測器で検
出すると、温度測定結果に関するＮ₂の値を検出でき
る。Ｎ₂値が検出できると、調整前の感温抵抗と基準抵
抗の抵抗比ズレもＮ₂換算できる。さらに抵抗値比ズレ
のＮ₂換算に対する補正量、すなわち論理調整ＤＡＴＡ
を記憶する外部ＣＰＵで前記Ｎ₂値を利用して論理調整
ＤＡＴＡのセットを行なえば一回で論理調整を終えるこ
とができる。またこのＤの信号を使用すれば電子温度計
の簡易の温度測定の精密検査を行なえる。

【００３５】〔実施例２〕本発明の実施例２を図６に示
す。図７は図６で表す実施例２のタイムチャートであ
り、図６に記入されたポイントの信号を示している。実
施例２は、実施例１がヘッド部分に抵抗値⇔周波数回路
を用いたのに対して、二重積分ＡＤ変換回路のヘッド部
分を用いている。

【００３６】実施例２の温度測定原理は、感温素子３と
容量５０、基準抵抗２と容量５０で一定の電圧積分する
時間の比を変換しデジタル温度表示することである。以
下基準抵抗２と容量５０の積分区間を第一の積分、感温
抵抗３と容量５０の積分区間を第二の積分と称する。

【００３７】（３）第一の積分ＯＳＣ１９のクロック信号Ｙ₁で分周回路５７はカウン
ト０からカウントアップまでをくり返している。ここ
で、分周回路出力が多入力ゲート６４の設定になった
時、Ｙ₄が出力され、メインコントローラ６６からＱ１
が高レベルとなりアナログＳＷ５５がＯＮし第一の積分
が始まる。積分が進み第一の積分は分周回路５７がカウ
ントアップすると終了する。この第一の積分に於てオペ
アンプＯＰ１の出力Ｐ１の電圧の変位をとらえると次式
となる。

【００３８】△ＶＰ１＝Ｅ２／Ｒ１×Ｎ₁・・・（９）（但し、Ｐ１の電圧の変位量を△ＶＰ１、基準抵抗２の
抵抗値をＲ１、基準抵抗２に基準電圧ｅ₂より加える電
圧をＥ２、第一の積分間にＯＳＣ１９から分周回路５７
に加わるクロックの計測数Ｎ₁とする）（４）第二の積分第二の積分は第一の積分が終了するとＱ１低レベルＱ２
が高レベルとなりアナログＳＷ５３がＯＮして始まる。
積分が進みオペアンプＯＰ１の出力が第１の積分の始ま
る前の電圧にもどるとオペアンプＯＰ２は反転する。こ
の信号Ｐ２をメインコントロール６６は受けてＱ２を低
レベルとして第二の積分は終了する。第二の積分間に於
てのオペアンプＯＰ１の出力Ｐ１の電圧の変位をとらえ
ると次式となる。

【００３９】 △ＶＰ１＝Ｅ１／Ｒ_S×ＮＳ・・・（１０）（但し、感温素子３の抵抗値をＲ_S、感温素子３に基準
電圧ｅ₁より加える電圧をＥ１、第二の積分間に分周回
路５７で計測するクロック数をＮ₂とする）ここで（９）、（１０）式の△ＶＰ１は絶対値が等しい
為次式となる。

【００４０】Ｅ２／Ｒ１×Ｎ₁＝Ｅ１／Ｒ_S×Ｎ₂・・・（１１）ここでＥ１、Ｅ２は絶対値が等しく回路を設定すると次
式となる。

【００４１】Ｎ₁／Ｒ１＝Ｎ₂／Ｒｓ・・・（１２）（１２）式よりＮ₁、Ｎ₂、Ｒ₁、Ｒｓには比例関係が
存在する。

【００４２】これでＮ₂を求めると次式となる。

【００４３】Ｎ₂＝Ｒ_S／Ｒ１×Ｎ₁ ・・・（１３）この（１３）式は実施例１の説明の中にある（４）式と
Ｒ₁／Ｒｓが逆数となっただけで同じである。このこと
より第二の実施例でも感温素子と基準抵抗の抵抗値比バ
ラツキをＮ１で可変設定し補正できれば、絶対値調整が
行なえることになる。実施例２では、実施例１の図５の
初期論理調整の方式を用いて分周回路出力の位相を論理
調整ＤＡＴＡの設定でかえ多入力ゲート出力の設定自体
を可変設定している。これよりＮ₁は数式で表すと次式
となりＮ₁＝Ｎ０−ＮＧ・・・（１４）（但しＮ０は分周回路５７のカウント０からカウントア
ップまでのカウント数、ＮＧは多入力ゲート６４の出力
設定値）ＮＧが可変設定できることよりＮ₁は可変設定
でき絶対値調節が行なえる。尚６３は初期論理調節回路
であり、４９はオートゼロ用抵抗、５３〜５６をアナロ
グＳＷである。

【００４４】このように本発明はヘッドの部分がどのよ
うなＡ／Ｄ変換でも感温素子と基準抵抗の抵抗値比を求
めて前記抵抗値比を温度デジタル値に変換する電子温度
計ならば応用可能である。

【００４５】また本発明では論理調整ＤＡＴＡのビット
数、１／２分周回路の段数、多入力ゲートの設定を適宜
に合わせることにより、どのような感温素子、基準抵抗
のバラツキにも合わせた調整も行なえるし、計測数の１
クロックの調整であるのでどのような高精度の調節も可
能である。

【００４６】また本発明では、分周回路又はメインカウ
ンタをカウント０からカウントアップまでする巡回カウ
ンタとして用いている。この巡回カウンタを用いると測
定結果にかかわらず測定サイクルは一定である為外部の
ＣＰＵへの接続も簡単に行なえる。また巡回周期をさら
に分周、すると、ブザー鳴鐘時間、オートパワーオフの
時間設定に使用でき、巡回周期までの１／２分周回路の
消滅を行なうことができる。尚巡回カウンタを使用せず
に専用分周回路で本発明を構成することも当然可能であ
る。

【００４７】また、メインカウンタ、メインコントロー
ラ、初期論理調整回路、分周回路、多入力ゲート、ラッ
チ、ＲＯＭ、デコーダー、ドライバー等を必要の範囲で
ｏｎｅチップないしｔｗｏチップのＣＰＵ用いて本発明
を実施することもできる。

【００４８】尚本発明のＣＰＵを用いる場合には論理調
整ＤＡＴＡの保持としてヒューズＲＯＭないしＰＲＯＭ
を用いることもできる。

【００４９】

【発明の効果】以上において説明したように、本発明に
よれば、感温素子、基準抵抗等を第１、および第２の抵
抗手段として計測する計測方法において、第１および第
２の抵抗手段の抵抗値比のバラツキを初期論理設定回路
に設定する初期値により補正することが可能である。従
って、従来のような可変抵抗器を用いることなく、デジ
タル処理が可能であり、精度の高い絶対値調整を行なう
ことが可能となる。

【００５０】本発明は、さらに、論理調整データ等の初
期値のビット数を適宜に設定すれば、どのような感温素
子、基準抵抗等の第１および第２の抵抗手段のばらつき
に合わせた調整を行なうことができる。そして、論理調
整データにより補正されるデータは、計測数が１クロッ
ク等のパルス信号をカウントするデータであるため、ど
のような高精度の絶対値調整も可能である。

【００５１】さらに、コスト面に対しては、可変抵抗が
不要となることからワンチップ化等が可能であり、さら
に調整時間も短縮される等、相乗的にコストダウンが成
される。

【００５２】また、可変抵抗を使用していないことよ
り、衝撃等に対しても、測定精度が安定する。従ってエ
ージング特性もなくなり、実装においても、小形実装に
も対応した計測方法を提供できる。さらに、応用範囲と
しては、温度計のみならず体温計、圧力計、はかりにも
応用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る電子温度計の構成を示
すブロック図である。

【図２】図１に示す電子温度計の抵抗値⇔周波数変換回
路の回路構成を示す回路図である。

【図３】図１に示す電子温度計の分周回路および初期論
理調整回路の構成を示す回路図である。

【図４】図１に示す電子温度計の動作を示すタイミング
チャートである。

【図５】実施例１に係る、ことなる初期論理調整回路を
用いた電子温度計の分周回路、初期論理調整回路および
多入力ゲートの構成を示す回路図である。

【図６】本発明の実施例２に係る電子温度計の構成を示
すブロック図である。

【図７】図６に示す電子温度計の動作を示すタイミング
チャートである。

【符号の説明】

１・・抵抗値⇔周波数変換回路２・・基準抵抗３・・感温素子４・・容量５・・インバータＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ７・・Ｐ−チャンネル・
トランジスタＴｒ３・・Ｎ−チャンネル・トランジスタ６、８、２４〜２７・・ＮＡＮＤゲート７・・ＮＯＲゲート９、６３・・初期論理調整回路１０、５７・・分周回路１１・・ラッチ回路１２・・ＲＯＭ１３・・デコーダ１４・・ドライバー１５・・表示部１６、４８、６４・・多入力ＮＡＮＤゲート１７、６６・・メインコントローラ１８・・メインカウンタ１９・・ＯＳＣ２０〜２３・・ハーフビットのフリップフロップ回路２８〜３１・・セット優先型リセット付１／２分周回路３２、３６〜４３・・リセット付１／２分周回路３３・・Ｖ_SS電源ライン３４・・ゲート端子３５・・クロック端子Ｄ０〜Ｄ３・・論理調整ＤＡＴＡ入力端子４４〜４７・・ＥＸＯＲゲート４９・・オートゼロ用抵抗５０・・積分用容量５３〜５６・・アナログＳＷｅ１、ｅ２・・絶対値の等しい＋、−の基準電圧ＯＰ１、ＯＰ２・・オペアンプ

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【手続補正書】

【提出日】平成４年７月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００３】

【０００４】１．調整に長い時間を要する。

【０００８】

【０００９】

【００１４】

【実施例】〔実施例１〕本発明の実施例１を図１、図２、図３、図
４を用いて説明する。

【００１５】図１は、実施例１のブロック図であり、図
２は、図１のブロック図内の抵抗値⇔周波数変換回路１
の回路図であり、図３は、図１に示したブロック図内の
初期論理調整回路９と分周回路１０の一部を表す回路図
であり、図４は、図１、図２、および図３で表された実
施例１のタイムチャートであり、図１〜３に記入された
ポイントＡ〜Ｊにおける信号の変化を示している。

【００１６】本実施例の温度計は、基準抵抗２と容量４
により構成される回路の充放電から抵抗値⇔周波数変換
回路１において発生するパルス信号を、分周回路１０に
よりカウントし、その測定時間Ｔ０をメインカウンタで
計測する基準値設定部２０と、同じ構成の感温素子３と
容量４により構成される回路の充放電から抵抗値⇔周波
数変換回路１において発生するパルス信号を、基準値設
定部７０において計測した測定時間Ｔ０の間、分周回路
１０によりカウントする測定部７１と、分周回路１０の
カウント値に基づき温度を表示する変換表示部７２とを
備えている。さらに、本例の温度計においては、分周回
路１０に初期値を設定可能な初期論理調整回路９を備え
ている。

【００１７】本例の温度計の測定原理は、一定期間の基
準抵抗２と容量４による充放電回数と、感温素子３と容
量４による充放電回数とから、基準抵抗２と感温素子３
との抵抗値比を求めて、その抵抗値比から温度を判定す
るものである。そのため、基準抵抗２と容量４による充
放電回数から所定の期間Ｔ０を設定し、その期間Ｔ０の
間、感温素子３と容量４による充放電回数を分周回路１
０でカウントして、そのデジタルカウント値をラッチ１
１でラッチし、ＲＯＭ１２に用意された変換テーブルで
温度デジタル値に変換して、表示部１５により、デジタ
ル温度を表示している。

【００１８】さらに詳しく説明すると、発振器であるＯ
ＳＣ１９からのクロック信号をメインカウンタ１８で分
周し、時間計測を可能としている。そして、メインカウ
ンタ１８により計時された結果に基づき、メインコント
ローラ１７から図４に示す各種のコントロール信号が出
力される。この信号のうちφ１、φ２、φ３は、図２に
示す抵抗値⇔周波数変換回路１を構成するＭＯＳトラン
ジスタＴｒ１、Ｔｒ２、およびＴｒ３のゲート信号であ
り、上述した充放電動作を行わせるものである。なお、
Ｔｒ１、Ｔｒ２は、Ｐ−チャンネル・トランジスタ（以
下Ｐチャンと略する）で、Ｔｒ３は、Ｎ−チャンネル・
トランジスタ（以下Ｎチャンと略する）とする。

【００１９】以下で、図２に示す抵抗値⇔周波数変換回
路１の動作を説明する。基準抵抗２と容量４による充放
電期間をフェイズＩと称し、感温素子３と容量４による
充放電期間をフェイズIIと称する。

【００２０】(I) フェイズＩによる充放電モード抵抗値⇔周波数変換回路１は図２に示すように、基準抵
抗２と感温素子３とが並列に接続され、これらに共通に
容量４が直列に接続されている。また、基準抵抗２には
トランジスタＴｒ１が、感温素子３にはトランジスタＴ
ｒ２がそれぞれ直列に接続されている。さらに、容量４
は、トランジスタＴｒ３によるバイパス回路が接続され
ている。従って、トランジスタＴｒ１により、基準抵抗
２に係る回路のオン・オフが行なわれ、トランジスタＴ
ｒ２により、感温素子３に係る回路のオン・オフが行わ
れる。さらに、トランジスタＴｒ３により容量４の充放
電の制御が行なわれる。

【００２１】フェイズＩにおいては、信号φ２、φ３と
Ｂ点が高レベル、信号φ１が低レベルの場合で、Ｔｒ
１、Ｔｒ２がＰチャン、Ｔｒ３がＮチャンであるため、
ＰチャンＴｒ１のみがオンして、基準抵抗２の回路がオ
ンとなる。そして、トランジスタＴｒ３のゲートには、
信号φ３とＢ点の信号がＮＡＮＤゲート６を介して入力
されているため、トランジスタＴｒ３はオフとなる。従
って、容量４が基準抵抗２を介して充電される。容量４
の容量値をＣ、基準抵抗２の値をＲ１とすると、容量４
は、時定数Ｃ×Ｒ１により充電される。

【００２２】容量４に充電されたＡ点の電圧はインバー
タ５を介してＢ点に供給される。インバータ５は、Ａ点
のレベルがロジックレベル１／２Ｖ_DDを越えると反転し
Ｂ点は低レベルとなる。従って、トランジスタＴｒ３の
ゲートに印加されるＮＡＮＤ６の出力は高レベルとな
り、Ａ点はＮチャンＴｒ３を介してＶ_SSにショートされ
るため容量４は放電される。その結果、Ａ点の電圧は低
下し、インバータ５の出力は再度高レベルに反転する。
その結果、トランジスタＴｒ３はオフとなり、容量４の
充電が始まる。この波形を図４のＡ点の信号として、時
刻ｔ１に始まるフェイズＩに示されている。インバータ
５による波形Ｂは、同じく図４のＢ点の信号として示さ
れており、時刻ｔ１から時刻ｔ２までのフェイズＩの期
間をＴ１とすると、この期間Ｔ１の間での波形Ｂのパル
ス数Ｎ１と、容量４の値Ｃおよび基準抵抗２の抵抗値Ｒ
１との関係は次式となる。

【００２３】Ｔ１＝（Ｃ×Ｒ１×ｌｎ２）×Ｎ１・・・（１）（II）フェイズIIによる充放電モード信号φ２が低レベル、信号φ１、φ３、およびＢ点が高
レベルの場合、ＰチャンＴｒ２のみがオンする。従っ
て、感温素子３と容量４との回路が接続され、感温素子
３の抵抗値をＲｓとすると、容量４は時定数Ｃ×Ｒｓで
充電される。上述したフェイズＩと同じく、Ａ点の電圧
がインバータ５のロジックレベル１／２Ｖ_DDに達する
と、ＮチャンＴｒ３がオンする。そのため、Ａ点は、Ｖ
_SSにショートされ、図４に示したＡ点でのフェイズIIに
おける波形が得られる。従って、インバータ５を介した
Ｂ点には、図４に示したように、感温素子３の抵抗値Ｒ
ｓが変動すると、周期が変動するパルスが発生する。フ
ェイズIIの期間をＴ２とし、この期間Ｔ２の間に発生す
るＢ点のパルス数をＮ２とすると、容量４の値Ｃおよび
抵抗値Ｒｓとの間には次式の関係がある。

【００２４】Ｔ２＝（Ｃ×Ｒｓ×ｌｎ２）×Ｎ２・・・（２）フェイズＩの期間Ｔ１は、メインカウンタ１８の設定さ
れた分周段からの信号φ４の立ち上がりにより時刻ｔ１
から始まる。続いてメインコントローラ１７の出力信号
φ２およびφ３が立ち上がり、基準抵抗２と容量４の充
放電が始まる。

【００２５】Ｂ点の波形（信号Ｂ）は、抵抗値⇔周波数
変換回路１からＮＯＲゲート７を介して分周回路１０に
入力されている。従って、同じくＮＯＲゲート７に入力
されるＣ信号の立ち下がると、信号Ｂのパルスが分周回
路１０へクロック信号として入力される。基準抵抗２と
容量４の充放電が進み、時刻ｔ２に、分周回路１０での
計測が前述のフェイズＩとして設定されているパルス数
Ｎ１となると、多入力ＮＡＮＤゲート（以下多入力ゲー
トと略する）１６の出力設定となり信号Ｇが出力され
る。信号Ｇが出力されると信号φ２およびφ３が立ち下
がり、信号Ｃが立ち上がりフェイズＩは終了する。この
時、メインコントローラ１７では、時刻ｔ１から時刻ｔ
２のフェイズＩの期間Ｔ１の時間がメインカウンタ１８
の分周出力を使用し記憶される。なお、フェイズＩのＴ
１間は信号Ｈは高レベルとなっている。

【００２６】フェイズIIの期間Ｔ２は、メインカウンタ
１８の設定された分周段の出力φ４の立ち下がりにより
時刻ｔ３から始まる。続いて、メインコントローラ１７
の出力信号φ１とφ３が立ち上がり、感温素子３と容量
４の充放電が始まり、抵抗値⇔周波数変換回路１からパ
ルス状の信号Ｂが出力される。そして、信号Ｃの立ち下
がりにより、ＮＯＲゲート７を介して信号Ｂのパルスが
分周回路へクロックとして加わっていく。同時に、時刻
ｔ３から感温素子３による充放電が開始されるとメイン
カウンタ１８のカウントアップも進んでいく。この時、
メインコントローラ１７ではフェイズＩで記憶された期
間Ｔ１の分周出力データと、メインカウンタ１８のカウ
ントデータの比較が行われている。時刻ｔ４に、両者が
等しくなるとメインコントローラ１７により、信号φ
１、φ３が立ち下がり、信号Ｃが立ち上がりフェイズII
の期間Ｔ２は終了する。この間に、信号Ｂを分周回路１
０でカウントしたカウント値Ｎ２をラッチするため、時
刻ｔ４に、メインコントローラ１７からラッチ信号Ｕが
出力され、ラッチ１１ではカウント値Ｎ２の値がラッチ
される。そして、カウント値Ｎ２がＲＯＭ１２に記憶さ
れた変換テーブルで温度デジタル値に変換され、デコー
ダー１３、トライバー１４を経て表示部１５に表示され
る。

【００２７】このように、本例の温度計においては、メ
インコントローラ１７により基準抵抗２によるパルス数
を計測するフェイズＩの期間Ｔ１、感温素子３によるパ
ルス数を計測するフェイズIIの期間Ｔ２とが同じ時間間
隔となるよう動作している。

【００２８】ゆえに（１）式と（２）式は等しく、次の
ように表される。

【００２９】（Ｃ×Ｒ１×ｌｎ２）×Ｎ１＝（Ｃ×Ｒｓ×ｌｎ２）×Ｎ２・・・（３）よって、Ｎ１、Ｎ２、Ｒｓ、Ｒ１には以下のような関係
があることが判る。

【００３０】Ｎ２＝Ｒ１／Ｒｓ×Ｎ１・・・（４）また、感温素子３として、サーミスタを用いると、その
温度Ｗ℃時の抵抗Ｒｓは、次式になる。

【００３１】Ｒｓ＝Ｒ０×exp(Ｂ（１／Ｗ−１／Ｗ０））・・・（５）ここで、Ｂはサーミスタ定数、Ｗ０は基準温度、Ｒ０は
温度Ｗ０におけるサーミスタの抵抗値である。これを
（４）式に代入すると、次式となる。

【００３２】Ｎ２＝Ｒ１×Ｎ１／（Ｒ０×exp(Ｂ（１／Ｗ−１／Ｗ０）））・・・（６）温度Ｗ℃と、カウント数Ｎ２との関係は（６）式のよう
になり、フェイズIIで計測されたＮ２は、ラッチ１６よ
りＲＯＭ１２に転送され、（６）式に基づく変換テーブ
ルにより、°Ｃあるいは°Ｆの温度デジタル値に変換さ
れ、さらに、デコーダ１３、ドライバー１４を通って表
示部１５でデジタル温度表示される。

【００３３】なお、本例の温度計と異なり、抵抗値⇔周
波数変換回路１の最初の充放電フェイズＩで感温素子と
容量の充放電をおこない、フェイズIIで基準抵抗と容量
の充放電を行い、基準抵抗と容量の充放電をＮ２として
上記と同様の処理によって、温度デジタル値への変換を
行ってもＮ１、Ｎ２、Ｒｓ、Ｒ１には同様の関係がある
ため、上記と同様に温度測定を行なうことが可能であ
る。

【００３４】次に、本例の温度計において採用している
絶対値調整について説明する。調整としては、温度測定
原理による調整点の温度において、感温素子３の抵抗値
の変化により周波数が変動したパルス信号のカウント値
Ｎ２を、ＲＯＭ１２に記憶された変換テーブルの設定数
に合わせれば良い。従って、基準抵抗２および感温素子
３の抵抗値が、各々有する個体差によりばらついて変換
テーブルの設定値抵抗比に対してズレてしまうことによ
り、カウント値Ｎ２がズレてしまうことを補正できれば
良いわけである。このような個体差による設定値抵抗比
に対するズレをＫをすると（４）式は、次式となる。

【００３５】Ｎ２＝Ｒ１／Ｒｓ×Ｎ１×Ｋ・・・（７）従って、Ｋをなんらかの方法で補正できれば、変換テー
ブルの設定値抵抗比に合致するカウント値Ｎ２をラッチ
１１に供給することができ、絶対値の調整を行なうこと
が可能となる。

【００３６】そこで、基準抵抗２により、フェイズIIの
測定時間を決定するカウント値Ｎ１を可変させてＮ１１
とし、このカウント値Ｎ１１をＮ１１＝Ｎ１／Ｋとする
と（７）式は次式となる。

【００３７】Ｎ２＝Ｒ１／Ｒｓ×Ｎ１１／Ｋ×ＫＮ２＝Ｒ１／Ｒｓ×Ｎ１１・・・（８）このように設定抵抗値比に対するズレＫは、Ｎ１をＮ１
１と可変設定できれば補正でき、絶対値調整を行なえる
ことが判る。従って、本例においては、初期論理調整回
路により、カウント値Ｎ１を個体差を考慮したカウント
値Ｎ１１となるように可変設定する。

【００３８】カウント値Ｎ１を調整する方法には、カウ
ントを行なう分周回路１０に、カウントを開始する前
に、調整に必要なカウント値をプリセットしておく方法
と、分周回路１０においてカウントアップするターゲッ
トとなるカウント値Ｎ１をＮ１１に変更する方法とがあ
る。

【００３９】図１に示す本例の温度計は、初期論理調整
回路９を用いて、分周回路１０に初期値をプリセットす
ることにより、カウント値をＮ１からＮ１１としてい
る。すなわち、分周回路１０におけるカウントアップに
用いられる多入力ＮＡＮＤゲート１６の出力設定と、初
期論理調整回路９の初期データセットの設定の差をカウ
ント値Ｎ１１として可変設定できるようにしている。こ
のカウント値Ｎ１１を数式で表すと、多入力ＮＡＮＤゲ
ート１６の出力設定をＭとして、初期論理調整回路９の
初期データセットの設定値をＭ０とするとＮ１１＝Ｍ−
Ｍ０となる。そして、カウント値Ｎ１をＮ１１に可変設
定するために、Ｍを固定しＭ０を可変設定している。

【００４０】図３に、分周回路１０と、初期論理調整回
路９の構成を示してある。分周回路１０は、セット優先
型リセット付１／２分周回路（以下セット１／２分周回
路と略する）２８〜３１とリセット付１／２分周回路３
２から構成されており、２⁰〜２⁴まで順次カウントさ
れる。そして、セット１／２分周回路２８〜３１とリセ
ット付１／２分周回路３２により構成される各ビットの
結果が、ラッチ回路１１および多入力ゲート１６に出力
される。

【００４１】この分周回路１０に初期データセットを設
定する初期論理調整回路９は、分周回路１０の２⁰〜２
³のセット１／２分周回路２８〜３１に対応したハーフ
ビットのフリップフロップ回路２０〜２３を備えてい
る。それぞれのフリップフロップ回路２０〜２３のデー
タ入力端子Ｄは、ターミナルＤ０〜Ｄ３を介して接地さ
れていると同時にそれぞれのプルアップトランジスタＴ
ｒ４〜Ｔｒ７によりプルアップされている。従って、タ
ーミナルＤ０〜Ｄ３の接続を切ると、プルアップトラン
ジスタＴｒ４〜Ｔｒ７により、所定のプリップフロップ
回路２０〜２３にデータが設定される。このフリップフ
ロップ回路２０〜２３の出力は、それぞれＮＡＮＤゲー
ト２４〜２７を介して対応するセット１／２分周回路２
８〜３１のセット（バー）端子に接続されている。従っ
て、同時にＮＡＮＤゲート２４〜２７に入力する信号Ｊ
が高レベルとなると、フリップフロップ回路２０〜２３
の設定値、すなわち、初期論理調整回路９の設定値が分
周回路１０に設定される。

【００４２】例えば、初期データセットの設定値Ｍ０を
Ｍ０＝１とする場合は、ターミナルＤ０の論理調整デー
タ入力端子（以下Ｄ端子と略する）を開放する。Ｖ_SSラ
イン３３からフリップフロップ回路２０のデータ端子Ｄ
がＶ_SSライン３３から開放され、ＰチャンのＴｒ４によ
りプルアップされるため、ハーフビットのフリップフロ
ップ回路２０にＭ０＝１がセットされる。そして、デー
タ読み込み信号ＪのタイミングでＮＡＮＤ２４がオンし
てセット１／２分周回路２８の２⁰を１に出力セットす
る。これにより分周回路１０にＭ０＝１が設定されたこ
とになる。さらにＭ０＝５とする場合は、ターミナルＤ
０をＶ_SSライン３３から開放するだけでなく、ターミナ
ルＤ２をＶ_SSライン３３から開放する。するとセット１
／２分周回路３０の２²出力も、プリップフロップ回路
２２の設定値がＮＡＮＤゲート２６を介して設定され、
分周回路１０には、Ｍ０＝５が設定される。

【００４３】Ｖ_SSライン３３から開放されない他のター
ミナルＤ１およびＤ３は、フリップフロップ回路２１お
よび２３のデータ入力端子Ｄが低レベルのままであるの
で、対応するセット１／２分周回路２９および３１には
データが設定されない。

【００４４】なお、ＰチャンＴｒ４〜Ｔｒ７は常にオン
のままだと、Ｖ_DDとＶ_SS間に常に電流が流れてしまい回
路の消費電流が大きくなってしまう。このため、本実施
例においては適当な初期データの読み込みサイクルでＰ
チャンＴｒ４〜Ｔｒ７はゲート端子３４への低レベル信
号でオンし、合わせてクロック端子３５へもデータ読み
信号が入りハーフビットフリップフロップ２０〜２３も
データが読み込まれて以降読み込みサイクル時までデー
タは保存される。

【００４５】本例の温度計においては、初期論理調整回
路９に設定された初期データの読み込みのタイミング
は、図４に示されている通りフェイズＩが始まる時刻ｔ
１の前に、分周回路１０をすべてリセット信号Ｉでリセ
ットした後、データ読み込み信号の信号Ｊの信号で初期
データのＭ０を分周回路１０に読み込んでいる。そし
て、初期データＭ０が設定された分周回路１０により、
抵抗値⇔周波数変換回路１から出力されるフェイズＩの
基準抵抗に基づくパルス信号Ｂをカウントし、カウント
値Ｎ１に到達する時間をメインカウンタ１８により基準
値として設定する。

【００４６】次にフェイズIIにより、感温素子３に基づ
くパルス信号Ｂをカウントするわけであるが、この際
は、読み込み信号Ｊは高レベルとならず、分周回路１０
はリセット後、初期データＭ０が設定されない状態から
カウントを開始する。

【００４７】このように、本例ではターミナルＤ０〜Ｄ
３のＤ端子をＶ_SSラインから開放するために、基板パタ
ーンカットかカットしないかの論理調整データを入力す
ることにより、初期論理調整回路９により初期設定され
る初期データを可変設定できる。その結果、フェイズＩ
においてフェイズIIの測定期間を決定する期間Ｔ１を、
基準抵抗２と容量４による充放電回数から、補正された
カウント値までカウントして設定することができる。従
って、調整ポイントにおける基準抵抗と感温素子の抵抗
値の個体差によるバラツキ、すなわち、抵抗値比ズレを
補正でき、絶対値調整が行える。

【００４８】図５は、カウント値をＮ１からＮ１１に変
えるために、多入力ゲート４８の出力設定値を変化させ
る例を示してある。すなわち、図４に基づき説明した構
成では、分周回路１０に初期データをプリセットしてか
らフェイズＩのカウントを開始しているが、図５に示す
構成では、分周回路１０に初期データをプリセットせ
ず、分周回路１０のカウント値を判定する多入力ゲート
４８への入力途上に初期論理設定回路９を配置して、多
入力ゲート４８で判定される出力設定値を調整すること
で、カウント値をＮ１からＮ１１に変えている。

【００４９】図５に示す分周回路１０は、リセット付１
／２分周回路３６〜４３により２⁰〜２⁷までカウント
可能なカウンターであり、２⁰〜２³をカウントするリ
セット付１／２分周回路３６〜３９の出力が、初期論理
設定回路９を介して多入力ゲート４８に入力されてい
る。他のリセット付１／２分周回路４０〜４３の出力
は、そのまま多入力ゲート４８に入力されている。

【００５０】図５に示す初期論理設定回路９は、ＥＸＯ
Ｒ４４〜４７を備えており、それぞれのＥＸＯＲ４４〜
４７に対応するリセット付１／２分周回路３６〜３９の
出力が入力されている。さらに、それぞれのＥＸＯＲ４
４〜４７には、ターミナルＤ０〜Ｄ３からの信号が入力
されている。従って、ターミナルＤ０およびＤ３に高レ
ベルの信号が印加されていると、分周回路１０から初期
論理設定回路９を経て多入力ゲート４８に供給される場
合、Ｍ０＝５がプラスされた値が多入力ゲート４８にお
り判断される。このため、上記にて説明した同様に、フ
ェイズＩにより設定される期間Ｔ１の調整を行なうこと
が可能となる。

【００５１】なお、さらに、本実施例では、図１に示す
ように、信号φ２と分周回路１０に供給される信号とが
ＮＡＮＤ８に入力され、その出力が信号Ｅとして取り出
せるようになっている。従って、この信号Ｅをタイミン
グを合わせ外部計測器で検出すると、温度測定結果に関
するカウント値であるＮ２の値を検出できる。

【００５２】Ｎ２値が検出できると調整前の感温素子３
の抵抗と基準抵抗との抵抗比のズレもＮ２換算で測定で
きる。従って、初期論理設定回路９に設定する初期デー
タも、この信号ＥによるＮ２値を利用して、対応する補
正量を記憶した外部ＣＰＵ等を用いて設定することがで
きる。このように、信号Ｅを用いて初期データを設定す
ることにより、一回で初期論理設定回路９の論理調整を
終えることができる。

【００５３】また、この信号Ｅを使用すれば電子温度計
の簡易の温度測定の精度検査を行える。

【００５４】このように本実施例においては、第１の抵
抗手段として基準抵抗を採用し、その基準抵抗と容量と
により発振されるパルスを計測し測定時間を計測する工
程と、第２の抵抗手段としてサーミスタを採用し、この
サーミスタと容量から発振されるパルスを先に計測し設
定された測定時間計測することにより温度を判定する工
程とを備えており、その際、例えば上記信号Ｅ等を用い
て所定の温度で測定され予め決定された初期値を用いて
公正している。従って、予め信号Ｅ等を用いて初期値を
決定する初期設定工程において、所定の計測点における
公差が判定され、以降の温度の測定時においてはこの公
差が自動的に取り込まれるので、基準抵抗およびサーミ
スタの個体差を吸収することが可能であり、絶対値の測
定を行なうことができる。

【００５５】さらに、基準パルスを計測工程において、
ビット単位で設定可能な初期値により個体差の調整を行
なうことが可能であるので、精度の高い絶対値の調整を
行なうことが可能となる。

【００５６】〔実施例２〕本発明の第２の実施例に係る
温度計の構成を図６に示す。図７は図６で表す本実施例
のタイムチャートであり、図６に記入されたポイントの
信号を示している。本例においては、実施例１が、感温
素子３の抵抗値の変動を捕らえるヘッド部分に抵抗値⇔
周波数回路を用いたのに対して、２重積分ＡＤ変換回路
のヘッド部分を用いている。

【００５７】すなわち、容量５０とオペアンプＯＰ１で
構成される積分回路部７５を、分周回路５７でカウント
される所定の時間Ｔ５の間、基準抵抗２を介して充電
し、次に、感温素子３を介して積分回路部７５の容量５
０を放電し、それにかかる時間をコンパレータＯＰ２に
より構成される判定回路部７６の結果を基に、分周回路
５７で計時している。この分周回路５７のカウント値
を、実施例１と同様に変換表示部７２で温度に変換し表
示している。このように、本例においては、実施例１と
異なり、積分回路部７５の容量５０に設定される電圧を
基準値とし、時間パルスを第１、および第２の基準パル
スとして計測することにより、基準抵抗２と感温素子３
の抵抗値比を計測して、温度を求めるようにしている。

【００５８】従って、本例においては、積分回路部７５
に所定の電圧を設定する基準値設定部７０と、積分回路
部７５に設定された電圧を放電する測定部７１と、測定
された温度を表示する変換表示部７２を備えている。そ
して、基準値設定部７０と、測定部７１は同じ構成であ
って、基準抵抗２と感温素子３との切り換えが可能なヘ
ッド選択回路７４と、容量５０およびオペアンプＯＰ１
と容量５０を備えた積分回路部７５と、積分回路部７５
の容量５０に充電された電圧を判定するコンパレータＯ
Ｐ２を備えた判定回路部７６、積分時間を計測する分周
回路５７、分周回路５７のカウントアップを判定する多
入力ゲート６４、さらに、これらを制御するメインコン
トローラ６６を有している。測定部７１として動作した
際の、分周回路５７のカウント値は、実施例１と同様
に、変換表示部７２のラッチ回路１１にラッチされ、Ｒ
ＯＭ１２に記憶された変換テーブルと比較され、デコー
ダー１３、ドライバー１４を経て表示部１５に表示され
る。

【００５９】さらに、本例の温度計は、分周回路５７で
カウントされる時間の調整が可能な初期論理調整回路６
３が、分周回路５７と多入力ゲート６４との間に設置さ
れている。

【００６０】本実施例の温度測定原理は、感温素子３と
容量５０、基準抵抗２と容量５０で一定の電圧を積分す
る時間の比を変換し、デジタル温度表示することであ
る。以下基準抵抗２と容量５０の積分区間を第１の積
分、感温素子３と容量５０の積分区間を第２の積分と称
する。

【００６１】（１）第１の積分発振器であるＯＳＣ１９のクロック信号Ｙ１で分周回路
５７はカウント０からカウントアップまでを繰り返して
いる。ここで、時刻ｔ１１に、分周回路５７の出力が多
入力ゲート６４の設定になった時、信号Ｙ４が多入力ゲ
ート６４から出力される。メインコントローラ６６は、
この信号Ｙ４に基づき信号Ｑ１を高レベルとし、アナロ
グスイッチ５４をオンさせる。アナログスイッチ５４
は、ヘッド選択回路７４において、基準抵抗２を選択す
るスイッチである。従って、ヘッド選択回路７４に用意
された基準電源ｅ２が基準抵抗２を介して積分回路部７
５に接続される。これにより、第１の積分が始まる。積
分が始まると、オペアンプＯＰ１の出力点Ｐ１の電圧が
上昇し、出力点Ｐ１の電圧が非反転入力に入力される判
定回路部７６のコンパレータＯＰ２の出力信号Ｐ２は高
レベルに反転する。

【００６２】積分が進み、時刻ｔ１２において分周回路
５７がカウントアップすると、分周回路５７からの信号
Ｙ３は反転し、第１の積分は終了する。この第１の積分
において、積分回路部７５のオペアンプＯＰ１の出力点
Ｐ１の電圧の変位を捕らえると次式となる。

【００６３】 ΔＶＰ１＝Ｅ２／Ｒ１×Ｎ１・・・（９）ここで、Ｐ１の電圧の変位量をΔＶＰ１、基準抵抗２の
抵抗値をＲ１、基準抵抗２に基準電圧ｅ２より加わる電
圧をＥ２、第１の積分間で、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２
の間にＯＳＣ１９から分周回路５７に加わるクロックの
計測数Ｎ１とする。

【００６４】（２）第２の積分第２の積分は第１の積分が終了すると、メインコントロ
ーラ６６に入力される信号Ｙ３の反転を捕らえて信号Ｑ
１が低レベル、信号Ｑ２が高レベルとなり、始まる。す
なわち、信号Ｑ１が低レベルとなるので、ヘッド選択回
路７４において、基準抵抗２を選択するアナログスイッ
チ５４がオフとなり、感温素子３を選択するアナログス
イッチ５３がオンとなる。このため、ヘッド選択回路７
４に用意されている基準電圧ｅ１が感温素子３を介して
積分回路部７５に印加される。基準電圧ｅ１は、感温素
子３に対して、基準電圧ｅ２が基準抵抗２に対するのと
逆極性となるように接続されている。このため、アナロ
グスイッチ５３がオンとなると、積分回路部７５の容量
５０に蓄積された電荷の放電が開始される。

【００６５】放電が継続し、時刻ｔ１３に、オペアンプ
ＯＰ１の出力点Ｐ１の電圧が、第１の積分の始まる前、
すなわち、時刻ｔ１１の電圧に戻ると、判定回路部７６
のコンパレータＯＰ２の非反転入力の電圧が低下するた
め、コンパレータＯＰ２の出力信号Ｐ２は低レベルに反
転する。この信号Ｐ２をメインコントローラ６６が受け
て、信号Ｑ２を低レベルとして第２の積分は終了する。
第２の積分間においてのオペアンプＯＰ１の出力点Ｐ１
の電圧の変位をとらえると次式となる。

【００６６】 ΔＶＰ１＝Ｅ１／Ｒｓ×Ｎ２・・・（１０）ここで、感温素子３の抵抗値をＲｓ、感温素子３に基準
電圧ｅ１より加える電圧をＥ１、第２の積分期間、すな
わち時刻ｔ１２から時刻ｔ１３の間に分周回路５７で計
測されるクロック数をＮ２とする。

【００６７】ここで（９）、（１０）式のΔＶＰ１は絶
対値が等しいため次式の関係が得られる。

【００６８】Ｅ２／Ｒ１×Ｎ１＝Ｅ１／Ｒｓ×Ｎ２・・・（１１）さらに、Ｅ１、Ｅ２は絶対値が等しくなるように、基準
電圧ｅ１、ｅ２等の回路を設定するとＮ１、Ｎ２、Ｒ
１、Ｒｓの間に次式のような関係が得られる。

【００６９】Ｎ１／Ｒ１＝Ｎ２／Ｒ２・・・（１２）上式よりＮ２を求めると次式となる。

【００７０】Ｎ２＝Ｒｓ／Ｒ１×Ｎ１・・・（１３）この（１３）式は第１の実施例の説明の中にある（４）
式のＲ１／Ｒｓが逆数となっただけで、関係は同じであ
る。このことより、本実施例でも感温素子３と基準抵抗
２との抵抗値比バラツキをＮ１を可変設定し補正できれ
ば、絶対値調整が行えることがわかる。

【００７１】なお、判定回路部７６からの信号Ｐ２が反
転する時刻ｔ１３に、ラッチ信号Ｙ２が出力され、その
時点の分周回路のカウント数Ｎ２がラッチ回路１１にラ
ッチされ、変換表示部７２により表示される。

【００７２】同時に、メインコントローラ６６からの信
号Ｑ３が高レベルとなり、アナログスイッチ５５および
５６がオンとなる。従って、積分回路部７５および判定
回路部７６は、オートゼロ用抵抗４９を介して初期設定
される。

【００７３】その後、分周回路５７は、カウントを継続
し、時刻ｔ１４にカウントアップすると、信号Ｙ３は反
転する。これと同時に、メインコントローラ６６により
信号Ｙ５が高レベルとなり、多入力ゲート６４がアクテ
ィブな状態となる。時刻ｔ１４から再度カウントを開始
した分周回路５７の値が、初期論理調整回路６３を経て
調整された結果、時刻ｔ１５に多入力ゲート６４の設定
値となると、信号Ｙ４が多入力ゲート６４から出力さ
れ、これにより信号Ｑ３が低レベルとなり、信号Ｑ１が
高レベルとなるため、時刻ｔ１１の状態に戻る。

【００７４】本例では、実施例１において、図５に基づ
き説明した初期論理調整の方式が採用されている。すな
わち、初期論理調整回路６３の初期データの設定を変え
ることにより、多入力ゲート６４の出力設定自体を可変
設定している。これにより第１の積分でカウントされる
カウント値Ｎ１は数式で表すと次式となり、Ｎ１＝Ｎ０−ＮＧ・・・（１４）ここでＮ０は分周回路５７のカウント０からカウントア
ップまでのカウント数、ＮＧは、初期論理調整回路６３
により調整される多入力ゲート６４の出力設定値であ
る。

【００７５】このように、ＮＧが可変設定できることよ
りＮ１は可変設定できる。すなわち、分周回路５７が再
度カウントを開始する時刻ｔ１４から、多入力ゲート６
４の出力信号Ｙ４により第１の積分が開始される時刻ｔ
１５までの時間が調整可能となる。従って、第１の積分
を行なう時刻ｔ１１（時刻ｔ１５と等価）から時刻ｔ１
２までの時間を初期論理調整回路６３の初期データによ
り調整できることとなる。その結果、第１の積分を行な
う時刻ｔ１１からｔ１２の期間でカウントするカウント
値Ｎ１を可変設定することが可能となる。このように、
カウント値Ｎ１を調整することができるので、（１３）
式に示すように、基準抵抗と感温素子との抵抗値の個体
差を調整でき、絶対値の調整を行なうことが可能とな
る。

【００７６】このような構成の温度計においては、ヘッ
ドの部分がどのようなＡ／Ｄ変換でも感温素子と基準抵
抗の抵抗値比を求めてその抵抗値比を温度デジタル値に
変換する電子温度計ならば、すべてに応用可能である。

【００７７】また、本例の初期論理設定回路の論理調整
データとして用いられる初期データのビット数、また、
分周回路の１／２分周回路の段数、さらに、多入力ゲー
トの設定を適時に合わせることにより、どのような感温
素子、基準抵抗のバラツキにも合わせた調整も行うこと
ができる。さらに、分周回路によりカウントされる計測
数の１クロックの調整で、基準抵抗および感温素子の個
体差を調整することが可能であるので、どのような高精
度の調整も可能である。

【００７８】また、上記実施例１および実施例２におい
て、分周回路またはメインカウンタをカウント０からカ
ウントアップまでする巡回カウンタとして用いている。
この巡回カウンタを用いると測定結果にかかわらず測定
サイクルは一定であるため、外部のＣＰＵへの接続も簡
単に行うことができる。

【００７９】また、巡回周期をさらに分周すると、ブザ
ー鳴鐘時間、オートパワーオフの時間設定に使用でき、
巡回周期までの１／２分周回路の削減を行なうことがで
きる。なお、巡回カウンタを使用せずに専用分周回路で
本発明を構成することも当然可能である。

【００８０】さらに、メインカウンタ、メインコントロ
ーラ、初期論理調整回路、分周回路、多入力ゲート、ラ
ッチ、ＲＯＭ、デコーダー、ドライバー等を必要とする
範囲でワンチップないし２チップのＣＰＵを用いて構成
することが可能である。特に、ワンチップ化が困難な可
変抵抗器を用いて絶対値調整を行なうのではなく、フリ
ップフロップ等を用いた初期論理調整回路を用いて絶対
値調整を行なうことができることから、小形、高性能の
電子温度計を実現することができる。

【００８１】また、本発明にＣＰＵを用いる場合には、
論理調整データの保持としてヒューズＲＯＭないしＰＲ
ＯＭを用いることもできる。

【００８２】なお、上記実施例１および実施例２におい
いては温度を測定する電子温度計に基づき説明している
が、圧力、加速度等により抵抗値が変動する測定素子を
用いた計測装置の絶対値調整に適用できることは勿論で
ある。

【００８３】

【００８４】本発明は、さらに、論理調整データ等の初
期値のビット数を適宜に設定すれば、どのような感温素
子、基準抵抗等の第１および第２の抵抗手段のばらつき
に合わせた調整を行なうことができる。そして、論理調
整データにより補正されるデータは、計測数が１クロッ
ク等のパルス信号をカウントするデータであるため、ど
のような高精度の絶対値調整も可能である。

【００８５】さらに、コスト面に対しては、可変抵抗が
不要となることからワンチップ化等が可能であり、さら
に調整時間も短縮される等、相乗的にコストダウンが成
される。

【００８６】また、可変抵抗を使用していないことよ
り、衝撃等に対しても、測定精度が安定する。従ってエ
ージング特性もなくなり、実装においても、小形実装に
も対応した計測方法を提供できる。さらに、応用範囲と
しては、温度計のみならず体温計、圧力計、はかりにも
応用可能である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【符号の説明】１・・抵抗値⇔周波数変換回路２・・基準抵抗３・・感温素子４・・容量５・・インバータ６、８、２４〜２７・・ＮＡＮＤゲート７・・ＮＯＲゲート９、６３・・初期論理調整回路１０、５７・・分周回路１１・・ラッチ回路１２・・ＲＯＭ１３・・デコーダ１４・・ドライバー１５・・表示部１６、４８、６４・・多入力ＮＡＮＤゲート１７、６６・・メインコントローラ１８・・メインカウンタ１９・・ＯＳＣ２０〜２３・・ハーフビットのフリップフロップ回路２８〜３１・・セット優先型リセット付１／２分周回路３２、３６〜４３・・リセット付１／２分周回路３３・・Ｖ_SS電源ライン３４・・ゲート端子３５・・クロック端子４４〜４７・・ＥＸＯＲゲート４９・・オートゼロ用抵抗５０・・積分用容量５３〜５６・・アナログスイッチＴｒ１〜Ｔｒ７・・ＭＯＳトランジスタＤ０〜Ｄ３・・初期論理調整回路への初期データ設定用
ターミナルｅ１、ｅ２・・絶対値の等しい＋、−の基準電圧ＯＰ１・・オペアンプＯＰ２・・コンパレータ７０・・基準値設定部７１・・測定部７２・・変換表示部７４・・ヘッド選択部７５・・積分回路部７６・・判定回路部

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の抵抗手段を用いて第１の基準パル
スにより基準値を設定する第１の計測工程と、前記基準
値に基づき第２の抵抗手段を用いて第２の基準パルスに
より測定を行なう第２の計測工程とを有する計測方法に
おいて、所定の計測点における前記第１および第２の計
測工程の計測結果と、前記計測点において予め設定され
た計測値との比較に基づき、前記基準値を、前記第１お
よび第２の計測工程において計測時に参照される計測基
準値に変換するための初期値を決定する初期設定工程を
有することを特徴とする計測方法。