JPS6311824A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、広い温度範囲で高精度に測定できる電子温度
計に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、一般に電子温度計は、感温素子としてサーミスタ
が良く用いられており、基準抵抗とサーミスタとが選択
的に接続できる発振回路を用い、それぞれを切換えたと
きの周波数比較を行い、その周波数比情報を温度に変換
する。この温度変換は、（１）式を算出することにより
絶対温度Ｔを求めている。

ただし、Ｂ：サーミスタの感度定数 Ｒ：基準抵抗の抵抗値 Ｒｏ：サーミスタの温度Ｔｏの抵抗値 Ｎｏ二二基低抵抗選択時発振パルス数 Ｎｘ：サーミスタ選択時の発振パルス数Ｂ、　Ｒ，Ｒｏ
、　Ｎｏは予め定められた定数であるので、Ｎｘを求め
ることによって温度Ｔに変換することができる。

ここで、この温度変換方式に着目すると、特開昭５８−
１５１３４号公報に示されるように、予めＲＯＭに変換
コードを記憶させておき、この変換コードによって直接
温度に変換する方式がある。

また、特開昭５８−１９５２３号公報に示されるように
、電算機システムを利用し、（１）式を計算によって求
める方式がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のごとくサーミスタの抵抗値は、温度に対して非線
形の特性をもつために種々の方式によって温度換算をし
ているが、予めＲＯＭに変換コードを記憶しておき、直
接温度に変換する方式では、簡単に温度変換でき、１チ
ツプＬＳＩにすることも容易である。しかし、サーミス
タの温度感度であるＢ定数の情報を予めＲＯＭに記憶さ
れているために、Ｂ定数のバラツキに対して、広い温度
範囲で高精度の電子温度計を供給することは不可能とい
う欠点があった。

また、（１）式を計算によって求める方式では、計算が
複雑な自然対数計算、除算など行うために、電算機シス
テムの支援が必要となり、温度計付電卓では電算機能を
共用できるために有効である。

しかし、温度測定のみを行う携帯式の温度計においては
、必要以上の機能を持合わせた電卓を用いるために安価
な温度計を供給することはできなかった。

また、電卓の代りに必要な処理演算のみを行えるマイク
ロコンビーータを用いても、複雑な演算処理を行うため
に処理プログラムのＲＯＭステップを多量に必要とし、
安価な１チツプマイクロコンピユータでは実現がむずか
しかった。

また、前記演算方式ではサーミスタＲ，Ｔの抵抗値は（
２）式により近似できることを前提としている。

Ｒｘ　＝　ＲｏｅｘｐＢ　（〒−丁）　・・・・・・・
・・・・・　（２）しかし、一般に広い温度範囲におい
て、Ｂを定数としてサーミスタＲｘの温度特性を近似す
ることは不可能であり、ある限られた温度範囲を設けて
に）式を近似式としていることが多い。つまり、近似式
が十分でないために、（２）式を用いて計算によって温
度算出しても広い温度範囲で高精度の温度計は実現でき
なかった。

本発明の目的は、上述のような従来の問題点を解消させ
、広い温度範囲を、高精度で測定可能として、しかも、
簡単な計算式によって温度変換でき、サーミスタのＢ定
数のバラツキをも調整可能とした電子温度計を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成させるために、本発明は次の□　　　
ような構成としている。以下、第１図の原理図に基づい
て構成と動作原理を説明する。

す〜ミスタを装備し、温度変化に対して周波数が指数的
に変化する感温発振回路１２と、感温発振回路１２の発
振周波数を測定する周波数測定回路１３がある。ここで
、周波数測定回路１３は基準時間を発生するクロック発
振回路１４と、前記基準時間内の感温発振回路１２の出
力パルスのみを通過させるＡＮＤゲート１５と、ＡＮＤ
ゲート１５を通過したパルス数を計数するカウンタ回路
１６から成っている。そして、前記基準時間内に発生す
る感温発振回路１２のパルス数を計数する。

つまり、周波数測定回路１３は感温発振回路１２の周波
数データｆを求めている。

そして、周波数測定回路１３からの周波数データｆは温
度変換回路９によって温度データＴに変換され、表示装
置１０に表示する。ここで、温度変換回路９は、温度デ
ータ演算回路９ｄと感度記憶回路９ａとオフセット記憶
回路９ｃから構成されている。

本発明においては、第２図の周波数一温度特性に示すよ
うに、周波数一温度特性は一定の周波数範囲ごとに分け
られ、各周波数範囲ごとに直線近似されている。そして
、近似した各直線は傾きと、温度軸との交点で表わすこ
とができる。すなわち、第２図は横軸に周波数データｆ
、縦軸に温度データＴをとり、サーミスタによる発振の
周波数一温度特性を直線近似したものである。以下、縦
軸を温度軸と記す。折れ線りは、直線Ｌｏ、Ｌ＋、Ｌ２
　、Ｌｓから成っており、各直線は周波数ｆｏ、ｆ＋、
ｆ２）ｆ３、ｆ４の各範囲において近似された直線であ
る。例えば、直線Ｌｏの傾きａｏは、周波数範囲の上限
値と下限値の差（ｆ＋−ｆｏ）を温度データＴの上限値
と下限値の差（Ｔｒ−Ｔｏ）で除した値である。また、
直線ＬＯは原点を通っており、温度軸との交点ＣｏはＴ
ｏと等しくなっている。また、直線Ｌ１については、そ
の傾きａｌは（ｆ２−ｆ＋）を（Ｔ２ＴＩ）で除した値
であり、温度軸との交点Ｃ１は直線Ｌ１を延長して温度
軸と交わる点Ｃｉ　となっている。同様にして算出され
た各直線に対する傾き及び温度軸との交点は、感度値及
びオフセット値として、表１に示すように、感度記憶回
路９ａ及びオフセット記憶回路９Ｃに記憶している。つ
まり、層別された周波数範囲毎にそ　　　　　表１ 力とし、その周波数データｒに対応して記憶している感
度値ａとオフセット値Ｃを出力する。つまり、近似した
直線を表わす定数を出力している。

温度データ演算回路９ｄは、周波数測定回路１６からの
周波数データｆと周波数データｒに対応した感温値ａ及
びオフセット値Ｃを入力して、この近似した直線上の温
度データＴを計算により求めるようにしている。

〔作用〕

以上の構成によってサーミスタの温度を求めることがで
きるが、どのように作用しているかを説明する。

まず、サーミスタは感温発振回路１２によって発振され
る。この発振周波数に対する温１ｙは非線形であるが、
狭い範囲においては直線に近似することができ、周波数
一温度特性は複数の折れ線によって近似である。各直線
の定数である傾きａと温度軸との交点Ｃは、前述のごと
く表１に記憶されており、周波数データｆが測定される
と、直線が選ばれ、その直線のふたつの定数によって直
線上の温度Ｔを計算によって求めることができる。

その計算式は、（３）式で表わせる。

Ｔ二ａ　（ｆ　−ｆｏ　）＋ｃ　　　・・・・・・・・
・・・・　（３）一般に、第２図に示す周波数一温度特
性は、横軸を周波数データｆの演算値Ｆ（ｆ）とした場
合でも成り立つことから、一般式は（４）式となる。

Ｔ　＝　ａ　−Ｆ　（ｆ　）　＋ｃ　　　　−−（４）
ただし、Ｆ（ｆ）：周波数データｆの演算値また一方、
温度測定に使用されるサーミスタのＢ定数が異なり、記
憶されている感度値ａ及びオフセット値Ｃが適当でない
場合には、Ｂ定数補正値すを温度Ｔの計算式の変数とし
て（５）式に近似できる。

Ｔ　＝　ａｂ−Ｆ　（ｆ　）　＋ｃ　　　＝−−−−−
−−（５）以上のように、サーミスタのＢ定数にバラツ
キがあろうとも、温度は簡単な計算によって算出できる
。

〔実施例〕

以下本発明は電子体温計に応用した実施例を説明する。

第３図は電子体温計の構成を示すブロック図であり、第
１図と異なる点は次のことである。まず、サーミスタを
含む感温発振回路は、サーミスタと基準抵抗を時分割的
に切換える切換発振回路によって構成されている点であ
る。次に、周波数測定回路は、サーミスタと基準抵抗を
それぞれ接続したときの発振周波数比を測定する周波数
比測定回路となって（・ることである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお
、本実施例は本発明を電子体温計に適用したものであり
、原点は周波数比が１、温度が３７℃と設定されている
。

１は切換発振回路であり、基準抵抗Ｒ１サーミスタＲｘ
、コンデンサＣおよび半導体スイッチＳＷによって、基
準抵抗ＲとサーミスタＲｘとを選択的に接続してＣＲ全
発振行えるように構成されている。２はカウンタ回路で
あり、切換発掘回路１から出力される出力パルス数を計
数し、所定値Ｎ。

を計数するとオーバーフロー信号を出力する。６はクロ
ック発振回路であり、クロック信号を出力する。４はタ
イマー回路であり、クロック信号を計数し、計数結果つ
まり時間情報を出力している。

５はラッチ回路であり、前記カウンタ回路２よりオーバ
ーフロー信号が出力されたときの時間情報を記憶し出力
する。また、オーバーフロー信号が出力された直後にカ
ウンタ回路２およびタイマー回路４はリセットされる。

６は一致回路であり、ラッチ回路５から出力される時間
情報と、タイマー回路４から出力される時間情報の一致
を検出し、一致信号を出力する。

７はラッチ回路であり、一致信号が出力されたときのカ
ウンタ回路２の計数値Ｎｘを周波数比信号として記憶し
出力する。

１１は周波数比測定回路であり、前記カウンタ回路２）
クロック発掘回路６、タイマー回路４、ランチ回路５及
び７、−数回路６かも構成されている。

８はＢ定数入力手段であり、前記サーミスタＲｘのＢ定
数バラツキに従って設定されるＢ定数情報を出力する。

９は温度変換回路であり、Ｂ定数補正記憶回路９ｂと感
度記憶回路９ａとオフセット記憶回路９ｃと温度データ
演算回路９ｄから構成されている。Ｂ定数補正記憶回路
９ｂは前記Ｂ定数入力手段８によって設定されたＢ定数
情報を入力とし、Ｂ定数補正値すを出力する。感度記憶
回路９ａ及びオフセット記憶回路９ｃは、前記周波数比
測定回路１１から出力される周波数比信号Ｎｊｃを入力
とし、後述するごと（周波数比信号Ｎｘを層別した値に
対応して感度値ａとオフセット値Ｃをそれぞれ出力する
。温度データ演算回路９ｄは、周波数比信号Ｎｘ及びＢ
定数補正値すと感度値ａとオフセット値Ｃを入力として
、温度デ〜りＴｃを算出する。１０は表示装置であり、
温度データＴｃを表示する。

以上の構成をもつ電子温度計の動作説明を行う。

まず、基準抵抗ＲおよびサーミスタＲｘ力を選択された
ときの切換発掘回路１の発振周波数をそれぞれｆｏ、ｆ
−Ｔとすると次式のようになる。

、＝ｆ−・・・・・・・・・・・・・・・・・・　（７
）ＣＲｘ ただし、Ｋ：発振定数 まず、前回の測定終了のときに一致回路６からの一致信
号によって、カウンタ回路２及びタイマー回路４はリセ
ットされている。切換発振回路１は基準抵抗Ｒを選択し
、カウンタ回路２は切換発振回路１の出力パルスを計数
し、タイマー回路４はクロック発振回路乙の出力パルス
を計数する。

カウンタ回路２の計数値が所定値Ｎｏに達するとオーバ
ーフロー信号によってタイマー回路４０時間情報をラッ
チ回路５に記憶する。その後に、カウンタ回路２）タイ
マー回路４はリセットされるとともに、切換発振回路１
はサーミスタＲｘを選択する。

再び、カウンタ回路２は切換発掘回路１の出力パルスを
計数し、タイマー回路４はクロック発撮回路乙の出力パ
ルスを計数する。そして、タイマー回路４０時間情報と
ラッチ回路５に記憶されている時間情報の一致を検出し
たときに一致信号が発生し、カウンタ回路２の計数値Ｎ
ｘをラッチ回路７によって記憶する。その後、カウンタ
回路２及びタイマー回路４はリセットされる。

つまり、基準抵抗ＲとサーミスタＲｘの選択時間は同一
であり、その時間に切換発振回路１から出力されるパル
ス数はそれぞれＮｏ、Ｎｘである。

以上のことから、絶対温度Ｔについて解くと、（１）式
のようになる。さらに、基準抵抗Ｒをサーミスタの温度
Ｔｏの抵抗値Ｒｏと等しくなるように設定すれば（８）
式のようになる。

したがって、Ｎ、ｒとＢが定まれば、他のＴｏとＮ。

は予め定められた定数であるので温度を求めることがで
きる。

ここで、サーミスタ抵抗値の温度に対する特性は（２）
式に示したように非線形特性であるが、狭い温度範囲で
は線形であるとみなすことができるために、摂氏温度Ｔ
ｃは（９）式のように表わすことができる。

Ｎｘ Ｔｃ＝ａｂ（虚−−１）＋ｃ　・・・・・・・・・・・
・　（９）ただし、ａ：感度値 す二Ｂ定数補正値 Ｃ：オフセット値 ここで、Ｎｏ＝１００００、Ｂ二４０００　（Ｋ　〕と
した場合について説明する。

感度記憶回路９ａ及びオフセット記憶回路９０表２ は周波数比信号Ｎｘを層別に分類し、それぞれに対応す
る感度値ａ及びオフセット値Ｃを表２に示すように変換
する。

また、切換発振回路１に組込まれたサーミスタＲｘのＢ
定数は予め測定されており、その結果に従って設定され
ることにより前記Ｂ定数入力手段８は前記サーミスタＲ
ｘに固有のＢ定数情報を出力している。そして、Ｂ定数
補正記憶回路９ｂは表３に示すようにＢ定数入力手段８
によって設定されたＢ定数情報をＢ定数補正値すに変換
する。

表３ つまり、周波数比測定回路１１には周波数比信号Ｎｘが
保持され、周波数比信号Ｎｘは感度記憶回路９ａ及びオ
フセット記憶回路９Ｃによって感度値ａ及びオフセット
値Ｃに変換される。また、Ｂ定数情報はＢ定数補正記憶
回路９ｂによってＢ定数補正値すに変換される。

そして、温度データ演算回路９ｄは、周波数比信号Ｎｘ
の他にＢ定数補正記憶回路９ｂより出力されるＢ定数補
正値すと、感度記憶回路９ａ及びオフセット記憶回路９
Ｃが、それぞれ周波数比信号Ｎｘカー供給される毎に、
表２に従って出力する感度値ａ及びオフセット値Ｃを入
力し、００）式に示す算出式により摂氏の温度データＴ
ｃを算出し、表示装置１０に表示する。

すなわち、本発明は周波数比測定回路１１より出力され
る周波数比信号Ｎｘに対応して感度値ａ及びオフセット
値Ｃを表２に示すごとく層別して感度記憶回路９ａ及び
オフセット記憶回路９Ｃに記憶させておくことにより感
度値ａ、オフセット値Ｃを温度測定毎に出力する。また
、Ｂ定数補正記憶回路９ｂよりＢ定数補正値すは出力さ
れている。そして、感度値ａ、オフセット値Ｃ及びＢ定
数補正値すを（１０）式に示す周波数比信号Ｎｘに関す
る一次式に代入して演算する。つまり、表２に示した周
波数比信号Ｎｘ０層ごとに、周波数比信号Ｎｘの温度特
性を直線に近似して温度算出するものである。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかなように、本発明によればサーミス
タの抵抗温度特性が非線形を有しても、温度を高精度で
、デジタル表示することができる。

また、広い温度範囲においてはサーミスタの抵抗値を（
２）式により近似できないが狭い温度範囲において、（
９）式に示した直線に近似することで高精度な温度測定
ができる。

さらに、切換発振回路１におけるインバータのオン抵抗
による見かけ上のサーミスタの感度低下があっても、（
９）式に示した直線に近似することで高精度な温度測定
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示すブロック線図であワ、 す、第２図は周波数一温度特性図であ÷〒第３図は本発
明の一実施例を示す電子体温計のブロック線図である。 １・・・・・・切換発振回路、 ９・・・・・・温度変換回路、 ９ａ・・・・・・感度記憶回路、 ９ｂ・・・・・・Ｂ定数補正記憶回路、９ｃ・・・・・
・オフセット記憶回路、９ｄ・・・・・・温度データ演
算回路。 男　１　図 Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｊ第２図 １フ；）ン１（ξに４−ｙ　↑ Ｗ、３　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）サーミスタを装備し、温度変化に対して周波数が
   指数的に変化する感温発振回路と、該感温発振回路の発
   振周波数を測定する周波数測定回路と、該周波数測定回
   路の周波数データより周波数−温度特性に従って温度デ
   ータを発生する温度データ演算回路を備えた電子温度計
   に於いて、前記周波数−温度特性を周波数ごとに層別し
   、各層別された範囲を直線近似するとともに、各直線の
   傾きである感度値及び前記直線と温度軸との交点である
   オフセット値をそれぞれテーブルに記憶した感度記憶回
   路及びオフセット記憶回路とを備え、前記温度データ演
   算回路は、前記周波数測定回路からの周波数データと、
   該周波数データに対応した前記感度値及びオフセット値
   を入力し、前記周波数データを含む直線上の温度データ
   を算出することを特徴とした電子温度計。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の電子温度計にいて、
   前記サーミスタのＢ定数によって決まる定数補正値を記
   憶するＢ定数補正記憶回路を備前記温度データ演算回路
   は、前記Ｂ定数補正値入力データの１つとして温度デー
   タの算出するとを特徴とした電子温度計。