JPS6144333A - 電子温度計 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この説明は、センサにサーミスタ等の感温素子を用いた
電子温度計に関する。

（ロ）従来の技術 感温素子を用いた従来の電子温度計には、基準抵抗と感
温素子の抵抗（感温抵抗）を、切替えて、発振器を発振
させ、その発振周波数を比較し、温度に対応するパルス
信号を出力する一方、このパルス信号に対応した温度デ
ータを予め記憶手段に記憶しておき、測定時の温度に対
応する温度データを記憶手段から読み出し、表示器に表
示するようにしたものがある。この種の従来の電子温度
計は、記憶手段に記憶する温度データは、たとえば、３
１．１℃、３１．２℃といった表示すべき温度値そのも
のであった。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 従来の電子温度計は、上記のように、記憶手段に温度値
そのものを記憶するものであるから、分ＩＷ能を上げて
高精度のものを得たい場合、例えば分解能を１０倍（０
，１°Ｃから０．０１℃）にするのに、１０倍の容量の
記憶手段（メモリ）が必要になる。

ところが、電子温度計の回路の大部分をＬＳＩで構成す
る場合、一般にメモリ素子の占める面積は、かなりの部
分となり、従来の電子温度針では、全体の約１７４程度
を占めている。したがって、分解能を上げるためメモリ
容量を大にすると、ＬＳＩのチップ面積が大きくなり、
その分、コスト高となるという問題がある。

この発明は、この問題点を解消し、メモリ容量を余り増
加することなく、分解能を上げ得る電子温度針を提供す
ることを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段 この発明の電子温度計は時定数回路を構成する抵抗と感
温抵抗とに切替可能に構成した発振器と、この発振器の
前記２Ｍ癲の抵抗を切替えてそれぞれの発振周波数を比
較し、温度に対応したパルス信号を出力する比較手段と
、この比較手段のパルス信号出力の歩道に対応した温度
差データが予め記憶され、前記パルス信号出力に応答し
て、対応記読み出された温度差データを計数するカウン
タと、このカウンタの出力を一時保持するラッチ回路と
、このラッチ回路出力を表示する表示器とから構成され
ている。

（ホ）作用 この発明の電子温度針では、動作が開始されると、発振
器で、基準抵抗と感温抵抗が切替えられ、比較手段で、
それぞれの抵抗による発振周波数が比較される。そして
温度に応じたパルス信号が出力され、このパルス信号の
歩道に応じて、記憶手段から歩進毎の温度差データが読
み出され、この温度差データがカウンタで計数され、ト
ータル計数値がラッチ回路に一時的に保持され、表示器
に表示される。

（へ）実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の１実施例電子温度計の回路構成を
示すブロック図である。

この実施例電子温度計は、発振部１、比較部２、温度差
データ記憶部３、この記憶部３から読み出された温度差
データを計数するカウンタ４、このカウンタ４の計数値
を一時的に保持するラッチ回路５、ドライバ６及び表示
器７とから構成されている。

発振部１は、サーミスタ（感温抵抗）１１、基準抵抗１
２、切替スイッチ１３及びコンデンサ１４からなる時定
数回路１５と発振器１６とから構成されている。サーミ
スタ１１と基準抵抗１２は一端は電源（電池）已に接続
され、他端がスイッチ１３を介してコンデンサ１４に接
続され、コンデンサ１４の他端はグランド接続されてい
る。発振器１６の発振周波数は、サーミスタ１１とコン
デンサ１４または基準抵抗１２とコンデンサ１４の各時
定数で決ま名ようになっ（いる。

次に比較部２の構成について説明する。発振器１６の出
力がＮｏ進カウンタ１７に加えられ、このＮｏ進カウン
タ１７０オーバフロー出力が、遅延回路１８に加えられ
るとともに、ラッチ回路１９にも加えられている。また
遅延回路１８の出力は、フリップフロップ２０のセント
入力端に加えられており、このフリップフロップ２０の
セントＱ出力の“１”、“０”により、スイッチ１３が
、切替えられるようになっている。さらに、遅延回路１
８の出力はオア回路２５を介して、Ｎｏ進カウンタ２７
及びカウンタ２２にも加えられ、これらをクリアするよ
うになっている。

クロック発振器２１より出力されるクロック信号は、カ
ウンタ２２でカウントされ、このカウンタ２２の出力は
ラッチ回路１９と比較回路２３に加えられるようになっ
ている。上記クロック発振器２１、カウンタ２２及びラ
ッチ回路１９は、Ｎｏ進カウンタ１７がオーバフローす
るまでの時間を計測し、かつその時間を一時的に保持す
る。

比較回路２３は、カウンタ２２のカウント値とラッチ回
路１９の出力を比較し、その一致出力を遅延回路２４に
加え、遅延回路２４の出力はオア回路２５を介し、Ｎｏ
進カウンタ１７及びカウンタ２２に加えられ、両カウン
タ１７．２２がクリアされ、また遅延回路２４の出力で
、フＩノツプフロップ２０もリセットされるようになっ
てし）る。

なおＮｏ進カウンタ１７のカウント出力（ま記＜ｔ　ａ
ｎ３に加えられている。

上記した範囲の発振部１及び比較部２１！、従来の電子
温度計と、変わるところ番よなむ）。

もっとも、遅延回路２４の出力は、カウンタ４にも加え
られ、カウンタ４をクリア（ブＩＪセット）するように
なっている。

記憶部３は、ｐＪｏ進カウンタ１７のカウント出力を受
けるデコーダ２６、入力に玄寸応する温度差のデータを
記憶するＲＯＭ２７、このＲＯＭ２７の出力を記憶する
シフトレジスタ２８及びアンド回路２９とから構成され
、アンド回路２９の入力にはシフトレジスタ２８の出力
と発１辰器１６の出力が加えられるようになって（１）
る、この記憶部３ばサーミスタ１１による発振部１の発
振の温度特性の補正を行うが、後で、さらに詳述するこ
ととする。

アンド回路２９の出力は、カウンタ４に加えら情報はラ
ッチ回路５にラッチされ、ドライバ６を通して表示器７
に表示されるようになっている。

第２図は、発振器１６の、具体例を示している。

コンデンサ１４とスイッチ１３の共通端子の接続点が、
放電用抵抗３０を介してインバータ３１．３２の入力及
びＭＯＳトランジスタ３３の導通電極に接続されている
。一方のインバータ３１はヒステリシス特性を有するが
他方のインバータ３２はヒステリシス特性を持っていな
い。インバータ３１．３２の出力は、それぞれゲート回
路３４．３５に加えられ、ゲート回路３４の出力はフリ
ップフロップ３６のセット入力端に、ゲート回路３５の
出力はフリップフロップ３６のリセット入力端にそれぞ
れ加えられている。また、フリップフロップ３６の出力
は、ＭＯＳ）ランジスタ３３のゲートと、Ｎｏ進カウン
タ１７に加えられるようになっている。

次に、上記発振部１及び比較部２の動作を説明する。

先ず、スイッチ１３が基準抵抗１２側に投入されている
場合、コンデンサ１４は基準抵抗１２を介して充電され
、その端子電圧は、第３図に示すように、徐々に上昇す
る。そして端子電圧がインバータ３１のオン電圧■２に
達すると、フリップフロップ３６がセットされ、応じて
ＭＯ３Ｉ−ランジスタ３３がオンし、コンデンサ１４の
充電電圧は抵抗３０、ＭＯ５Ｉ−ランジスタ３３を通じ
て放電する。

コンデンサ１４の端子電圧が下がって、インバータ３４
のオフ電圧■１に達すると、フリップフロップ３６がリ
セットされ、ＭＯＳ）ランジスタ３３がオフし、コンデ
ンサ１４は再充電される。

この場合、基準抵抗１２の抵抗値をＲ、コンデンサ１４
の静電容量をＣとすると充電時間Ｔｃはと表せる。

ここで抵抗３０の抵抗値をＲｔ、サーミスタ１１の抵抗
をＲｘとし、Ｒｓ　＜＜Ｒ，Ｒｘとすると、放電時間は
無視できる。それゆえ、発振器１６の発振周波数ｆＯは と表せる。

スイッチ１３が基準抵抗１２側に投入されるタイミング
に、Ｎｏ進カウンタ１７とカウンタ２２は同時にクリア
されて、それぞれ発振器１６とクロック発振器２１の出
力パルス信号を計数する。

Ｎｏ進カウンタ１７の計数値が所定値ＮＯに達すると、
そのオーバフロー出力により、カウンタ２２の計数値が
ラッチ回路１９にう・ノチされる。

ところでｉ〈０進刀ウノタ１７７１１ｆ−バフローする
までの時間はＮ　Ｏ／　（ｏであるから、クロ・ツク発
振ｒ：Ｉ２１の周波数をｆｃとすると、う・ンチ回路１
９に保持されるカウンタ２２の計数値はとなる。

また、ＮＯ進進カウンタマフオーバフロー出力は、遅延
回路１８により、微小時間遅れてフリ７プフロソプ２０
の、セント端子に加えられ、さらに、オア回路２５を経
てＮｏ進カウンタ−７とカウンタ２２にも加えられる。

これにより、フリップフロップ２０が、セントされると
ともにＮｏ進カウンタ−７及びカウンタ２２がクリアさ
れる。

フリップフロップ２０がセットされると、スイッチ１３
が切替えられ、サーミスター１側に投入される。ずなわ
ら発１辰器１６にサーミスター１が接続される。この場
合、発振器１６の発振周波数ｆｘは、第（２）式のＲに
変えて、Ｒｘを入れるとＥｘ冨□　　　　　　　　　・
・・（４）ｚＲｘｃ が得られる。

Ｎｏ進カウンタ−７は、以後発振周波数ｆｘの発振器１
６の出力パルスを計数する。一方カウン信号を計数する
。ここで、クロック発振器２１の発振周波数をｆｃ”　
とするとする。カウンタ２２が上記（３）式で示される
計数値に達すると、比較回路２３が両者の一致を検出し
、ＮＯＯカウンタ１７の計数を一時停止する。この時Ｎ
ｏ進カウンタ１７の計数値をＮｘとすると、ＮＯＯカウ
ンタ１７がＮｘまで計数する時間Ｎｘ／ｆｘ内に、カウ
ンタ２２が計数する計数値ｆｃ’Ｎｘ／ｆｘは、ラッチ
回路１９に保持されている計数値ｒ　ｃＮ。

／　ｒ　ｏに等しい。それゆえ、 ｆｃ’Ｎｘ　　　　ｆｃＮ。

□　−□　　　　　・・・（５） ｆｘ　　　　　　　ｆ。

が成り立つ。

クロック発振器２１の周波数がスイッチ１３の切替前後
において、変化しないものとすると、ｆｃ＝ｆｃ’　と
なるので（５）式を変形し、（２）、（４）式を代入す
ると、 が得られる。

ところでサーミスター１の抵抗値Ｒｘは、で表せる。

また、スイッチ１３は、半導体スイッチで構成されるが
、基準抵抗１２とサーミスター１の抵抗値Ｒ，Ｒｘがほ
ぼ等しければ、スイ・ノチ１３のオン抵抗、オフ電圧Ｖ
ｌ、オン電圧■２の値は等しいと考えられるので、ｋｓ
　＝ｓｋ２とおくことかできる。これを用い、（７）式
を（６）式に代入するとが成り立つ。これをＴについて
書き直すと、・・・（９） となる、この（９）式において、Ｎｘが定まれば、他は
全て定数なので、Ｎｘより、温度Ｔを求めることができ
る。

以上のようにして、温度Ｔに対応したパルス数ＮｘがＮ
ＯＯカウンタ１７に計数される。

次に、記憶部３の動作を、第４図の具体回路に基づいて
説明する。

ＮＯＯカウンタ１７はＦｉｌからＦｉｎまでのｎ（固の
記憶セルから構成されており、発振器１６からの周波数
ｆｘのパルス信号を計数している。そして記憶部３のデ
コーダ２６は、ＮＯＯカウンタ１７が４発のパルス信号
を計数する毎にアドレスが１ずつ歩進されるようになっ
ている。

ＲＯＭ２７は、１行に４ビツトの温度差データが記憶さ
れており、デコーダ２６のアドレスが１歩進される毎に
、その行の４ビツトの温度差データが出力されるように
なっている。

シフトレジスタ２８は、４１固のセルＦ２１、Ｆ２２、
Ｆ２３、Ｆ２４から構成され、ＲＯＭ２７の４ビツトの
出力データをデコーダ２６のアドレスが１歩進するごと
にプリセントするようになっており、また発振器１６よ
りのパルス信号が入力される度に、プリセットデータが
右方ヘシフトされるようになっている。さらにシフトレ
ジスタ２８のセルＦ２４の出力はアンド回路２９の入力
の一端に加えられるようになっている。

アンド回路２９は、シフトレジスタ２８より、信号”１
”が入力されると、発振器１６よりのパルス信号を出力
し、カウンタ４に入力する。カウンタ４は、遅延回路２
４の出力で予め所定値にプリセットされており、このブ
リセント値に、上記アンド回路２９よりのパルス信号が
計数される。

今、たとえば、説明の便宜上、Ｎｏ進カウンタ１７の計
数値Ｎｘと、シフトレジスタ２８の出力データと、カウ
ンタ４の計数値が、次表の関係にあるとする。

（以下余白〉 この表は、Ｎｏ進カウンタ１７が、発振器１６よりの周
波数ｆｘのパルス信号の１０００発目を計数した時に、
９９９発目との温度差データが“１”であり、この１カ
＜ＲＯＭ２７より諜売出され、シフトレジスタ２８の出
力が“１″となり、カウンタ４がそれまでの計数値に＋
１して、３２０１になったごとを示し、次にＮｏ進カウ
ンタ１７が１００１発目のパルスを計数すると、ＩＱ、
ＯＯ発目と１００Ｌ発目との温度差データｌであり、こ
の温度差データがＲＯＭ２７に記憶されており、これが
シフトレジスタ２８より出力１１”として導出され、カ
ウンタ４が、これを計数して、その計数値が３２０２と
なり、さらにＮｏ進カウンタ１７が１００２発目のパル
スを計数すると、１００１発目と１００２発目に対応す
る温度差データは今度は０であることを示し、シフトレ
ジスタ２８の出力は“０”であり、カウンタ４の計数値
は３２０・　２で変化がないことを示している。

もっとも、デコーダ２６の出力、すなわちＲＯＭ２７の
アドレスはＮｏ進カウンタ１７が４１固のパルスを計数
する毎に１進むので、上記表のＮｏ進カウンタ１７の１
０’００発目の計数値が、アドレス歩進時に当たるとす
ると、この９９９発の計数値で、デコーダ２６は、ＲＯ
Ｍ２７の、対応する行の４ビツトデータを指定し、読み
出す。この４ビツトデータは１０１１であり、これらの
温度差データがシフトレジスタ２８の４ケのセルＦ２１
、Ｆ２２、Ｆ２３、Ｆ２４にプリセントされる。

第５図にセルＦ２１〜Ｆ２４のＱ出力波形を示すように
、各セルＦ２１−Ｆ２４に、差データ１０１１がプリセ
ットされた後、発振器１６より１０００発目のパルスが
出力されると、アンド回路２９の入力の一端にこのパル
ス信号が加えられ、アンド回路２９の入力の他端に、セ
ルＦ２４の“１゛出力が入力されているので、アンド回
路２９の出力に、パルス信号がそのまま導出され、カウ
ンタ４は、このパルス信号を計数して、３２０１となる
。そして、発振器１６からのパルス信号ｆｘの立下がり
で、シフトレジスタ２８の各セルの出力はシフトされ、
各セルＦ２１〜Ｆ２４の出力は第５図に示すように０１
０１となる。続いて、発振器１６より、次の１００１発
目のパルスが出力されると、１０００発目の場合と同様
に、セルＦ２４の出力が“１”なので、そのパルス信号
は、そのままアンド回路２９に出力され、カウンタ４に
入力される。そのためカウンタ４の計数値は３２０２と
なる。

１００１発目のパルス信号の立下がりで、シフトレジス
タ２８の各セル出力は、再び１ピント右にシフトされ、
各セルＦ２１〜Ｆ２４の出力は００１０となる。

続いて、発振器１６より、次の１００２発目のパルスが
出力されて、アンド回路２９に加えられる。しかし、セ
ルＦ２４の出力が′″Ｏ″なので、今度は、このパルス
信号は、アンド回路２９の出力側に導出されない。その
ためカウンタ４の計数値は３２０２のままである。そし
て１００２発目のパルス信号の立下がりで、シフトレジ
スタ２８の各セル出力は、また１ビツト右にシフトされ
、各セルＦ２１〜Ｆ２４の出力は０００１となる。

さらに続いて、発振器１６より、次の１００３発目のパ
ルスが出力されて、アンド回路２９に加えられるセルＦ
２４の°出力が１″なので、パルス信号はそのまま導出
され、カウンタ４に加えられる。そのためカウンタ４の
計数値は３２０３となる。なお１００３発目は、４発目
のパルス信号で、デコーダ２６の出力は１歩進され、Ｒ
ＯＭ２７の次の行の温度差データが読出され、シフトレ
ジスタ２８にプリセットされる。そして、発振器１６よ
りパルス信号が出力される間、上記と同様の動作が繰り
返され、カウンタ４に、温度差データが計数されてゆく
。

上記（８）式で求めるＮｘに、Ｎｏ進カウンタ１７の計
数値が達し、計数が停止されると、これに対応するカウ
ンタ４の計数値が、表示温度として、ラッチ回路５にラ
ッチされ、ドライバ６を経て、表示器７に表示される。

たとえばＮｘか上表の１５０３であるとすると、カウン
タ４の計数３６０２が温度３６．０２℃として表示され
る。

以上は、１回のサンプルタイミングにおける動作である
が、測定時は上記動作が繰り返されて、表示器７に最高
温度が更新表示される。

（ト）発明の効果 この発明の電子温度針によれば、温度に対応して変化す
る発振器の出力パルス数に応じ、予め記憶手段に温度差
データを記憶しておき、測定時にパルス数に対応した、
温度差データを続出して計数表示して温度測定を行うも
のであるから、分解能を上げる場合でも、わずかの容量
でよく、ＩＣチップの面積を大にすることなく、すなわ
ち機器コストを上げることなく、所期の目的を達成でき
る。

例えば３２．００℃から４２．００℃の温度針を実現す
るのに、従来では４桁の温度値を、そのまま記憶するも
のであるため、各桁にそれぞれ４ビツトとして、合計１
２ビツトのＲＯＭ出力を必要とし、４２００−３２００
＝１０００のＲＯＭ入力（アドレス）が必要であり、Ｒ
ＯＭ容量は、１２×１０００＝１２０００ビツトが最低
必要であるに対し、本発明では、温度差だけを記憶させ
るものであるため、１０００ビツトでよく、従来に比し
約１０分の１の容量でよいことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の１実施例の電子温度計の回路構成
を示すブロック図、第２図は同電子温度計の発振器の具
体回路例を示す接続図、第３図は開発ＩＦＸ器に接続さ
れるコンデンサの端子電圧波形を示す図、第４図は、上
記実施例電子温度計の要部の具体回路例を示すブロック
図、第５図は同要部の動作を説明するための各部信号波
形タイムチャートである。 １：発振部、　　　２：比較部、 ３：記憶部、　　　４：カウンタ、 ５：ラッチ回路、　７二表示器、 １１：サーミスタ、１２二基準抵抗、 １５：時定数回路、１６：発振器、 特許出願人　　　　　　立石電機株式会社代理人　　　
　弁理士　中　村　茂　信第５図 ↓ ２９１Ａ力 手続ネｉＦ正書（自発） 昭和６０年　９月　９日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）時定数回路を構成する抵抗を基準抵抗と感温抵抗
   とに切替可能に構成した発振器と、この発振器の前記２
   種類の抵抗を切替えてそれぞれの発振周波数を比較し、
   温度に対応したパルス信号を出力する比較手段と、この
   比較手段のパルス信号出力の歩進に対応した温度差デー
   タが予め記憶され、前記パルス信号出力に応答して、対
   応する温度差データが読み出される記憶手段と、前記読
   み出された温度差データを計数するカウンタと、このカ
   ウンタの出力を一時保持するラッチ回路と、このラッチ
   回路出力を表示する表示器とからなる電子温度計。
2. （２）前記カウンタは、予め所定値がプリセットされて
   おり、このプリセット値に、前記温度差データを計数し
   てゆくものである特許請求の範囲第１項記載の電子温度
   計。