JPS6359087B2

JPS6359087B2 -

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Publication number: JPS6359087B2
Application number: JP7155282A
Authority: JP
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1982-04-30
Publication date: 1988-11-17
Also published as: JPS58190735A

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野本発明は感温抵抗変化素子をその系に含む発振
器を用いた温度検出器に関するものであり、特に
広い温度範囲に渡り温度分解能の優れた温度検出
器に関するものである。先行技術およびその問題点近時、各種の計測器にデジタル回路や表示が用
いられてきているが温度計測においても被測定温
度をデジタル信号に変換して処理、表示するもの
が主流となつている。これらのデジタル温度計測
器の精度は温度−デジタル信号変換器（温度検出
器）の性能で左右されるが、温度検出器として温
度−周波数変換器を用いたものが、構成が簡単で
あり温度分解能が優れているなどの理由から多く
用いられている。感温抵抗変化素子を用いたRC発振器の一従来
例を第１図に示す。例示の発振器は、温度の変化
に対応して感温抵抗素子（例えばサーミスタ
Rth）の抵抗値が変化することにより、発振器の
発振周波数が変化するよう構成されている。ここ
で、感温抵抗素子の抵抗値Rthに対し発振周波数
ｆは次の(1)式で与えられる。ｆ＝１／ｋ・ｃ・Rth (1) 又Rthは、温度Ｔに対し(2)式のように変化す
る。Ｂサーミスタの感温係数 Ro 温度Toにおけるサーミスタの抵抗値 (1)(2)式より発振周波数の温度特性は(3)式の如く
なる。従つて、第２図のように横軸に温度Ｔをとり、
縦軸に発振周波数ｆをとれば、第３式から求まる
発振周波数ｆの計算値は第２図中のロのような変
化を描くはずである。ところが、実際の発振器に
おいて測定温度可変範囲が拡大されて広帯域の周
波数領域になるとイのように温度変化に周波数変
化が追従しなくなる飽和現象が出て来て、発振周
波数変化により対応する温度を読取ろうとすると
計測温度の分解精度が出ない。これは発振器に用
いているＣ−MOSインバータ等の能動素子の高
周波域における周波数特性の悪化や、Ｃ−MOS
インバータ入力部における浮遊容量Csと保護抵
抗Rpとの組合せによる時定数の影響で発振器の
周波数特性が、悪化することに起因する。以上に述べたように従来の温度検出器を構成す
るRC発振器は発振回路自体のあるいは与えられ
た負荷のアナログ系に起因する浮遊容量などの影
響により発振周波数特性が影響を受ける。このた
め、温度−発振周波数特性が高域あるいは低域で
悪化する結果、広い温度範囲での精密な温度の測
定に発振器を用いた温度検出器は不適当であつ
た。発明の目的本発明は従来の発振器を用いた温度検出器が上
述したような不利益を有することに鑑み提案され
るものであつて、その主要な目的は温度変化にか
かわらず発振器の発振周波数を一定にすることに
より、浮遊容量や発振素子の周波数特性に影響さ
れることなく、温度分解能が高いという発振器の
特性を活かし広範囲にわたつて精度高く温度を検
出できる検出器を提案する所にある。このような本発明の目的は、感温抵抗変化素子
と直列または並列に挿入された可変抵抗素子とが
発振周波数を決める一要素を構成する発振器と、
該発振器の温度変化によつて変化する発振周波数
と基準周波数とを比較し、該発振周波数を基準周
波数に近づけるべく前記可変抵抗素子の抵抗値を
制御する制御手段と、該制御手段の制御量を温度
量に変換する変換手段とを備える温度検出器によ
つて達成される。感温抵抗変化素子として、好ま
しくはサーミスタが選択される。発明の詳細な説明本発明の基本構成の一例をブロツク的に示せ
ば、第３図に示すとおりである。温度検出器は２つのＣ−MOSインバータ、IV
１，IV２、コンデンサＣと相俟つて時定数を定
める感温抵抗素子、例えばサーミスタRthと並列
に接続された可変抵抗器（以下、抵抗アレイと称
する）Rx及び保護抵抗Rpより成るものである。
ここで、サーミスタRthと抵抗アレイRxの並列
抵抗をRpoとすると、この発振器の発振周波数fx
は fx＝１／Ｒ・Ｃ・Rpo (4) で与えられる。ここで Rpo＝Rth・Rx／Rth＋Rx (5) である。ここで、発振周波数fxを一定にするには、並列
抵抗Rpoが、一定になればよい。このためには、
(5)式より抵抗アレイの抵抗値Rxは制御信号CSに
より、 Rx＝Rpo・Rth／Rth−Rpo (6) となるように制御されればよい。一方、サーミスタの抵抗値Rthは(2)式に従つて
温度とともに変化するので、発振周波数を一定に
保つためには、抵抗値Rxを(7)式の如く温度とと
もに変化させる。 (7)式で表現される抵抗アレイの抵抗値Rxは第
４図のような変化をする。ここで、抵抗アレイの抵抗値範囲は、サーミス
タの抵抗値との並列抵抗Rpoの大きさにより決つ
てくる。例えばサーミスタの抵抗値サーミスタのＢ定数 Ro＝100KΩ （温度37℃において）Ｂ＝4000（〓）とし、また合成抵抗 Ppo＝50KΩ とすると温度範囲 30℃〜43℃ においてRxの範囲は表１に示す如く Rx：79.5KΩ〜139.5KΩ である。

【表】

【表】次に、サーミスタの抵抗値Rthの変動を吸収
し、合成抵抗値Rpoを一定値に制御するための代
表的な回路構成を図面を参照して説明する。第５図の１０は温度を検出し、検出した温度に
対応する発振出力fxを出力する発振器でありＣ−
MOSインバータ、INV１，INV２、コンデンサ
Ｃ、サーミスタRth、抵抗アレイRx、保護用抵
抗Rpからなる。発振器１０の発振出力fxは周波
数カウンタ（以下、単にカウンタという）２０に
与えられ、カウンタ２０は一定のゲート時間T_G
で出力fxを計数し、カウンタ出力２１を比較器３
０に出力する。カウンタ２０への入力CLは一カ
ウント動作に先立ち蓄積したカウント値をクリア
する信号である。比較器３０には基準周波数foを
カウンタ２０と同じ条件でカウンタ２２でカウン
トしたカウント出力２３がカウンタ出力２０の比
較入力として与えられている。即ち、比較器３０
では発振器出力fxの周波数と基準となる基準周波
数foのゲート時間T_G間のカウント値の比較を行
なう。比較器３０の比較出力CM₁，CM₂，CM_o
はスイツチ制御回路４０へ出力される。ここでスイツチ制御回路４０について概説すれ
ば、該回路４０は予め標準値をプリセツトしてお
き、プリセツトされた値と比較器３０の比較出力
CM₁〜CM_oを各ビツトごとに比較する。比較の
結果、正の値（fx＞foのとき）が出たときは、プ
リセツト値（抵抗アレイの値）を上げるように抵
抗アレイRxの接続を制御する出力をスイツチラ
ツチ回路５０に出力する。この出力はラツチさ
れ、スイツチ・ラツチ出力線５１を介して抵抗ア
レイRxの各抵抗素子をON／OFFする。このよ
うに発振器１０の出力周波数fxと基準発振器の発
振周波数foとの差を求めては、その差を小さくす
る操作を何回（大きい桁から順次小さい桁に向つ
て）か行う。その結果、比較器３０の比較出力
CM₁〜CM_oを入力とする多入力アンドゲートか
ら成る一致検出回路６０は一致を検出する。一致
検出出力６１はコントロール・スイツチラツチ回
路５０に与えられ、その出力を可能とする。な
お、一致検出出力６１の用い方は、コントロー
ル・スイツチラツチ回路５０の出力アンドゲート
のゲート入力又はフリツプ・フロツプのセツト信
号として用いるものである。コントロール・スイ
ツチラツチ回路５０の出力５２（Rxout）は、一
致がとれたときの抵抗アレイRxの抵抗値である。
この作業をある一定時間（サーミスタの温度変化
に比べ、充分速い時間）ごとに行うと、その都度
その時の抵抗アレイRxの抵抗値が出力される。
この時、出力される抵抗値は、サーミスタの温度
−抵抗値変化に対し、前述の(7)式を満足する値と
なつている。出力５２（Rxout）は後に詳述され
るアドレス補正割算器７５により発振器の変動量
分が補正されて、抵抗値−温度変換（Rx−Ｔ）
テーブル８０に入力される。抵抗値−温度変換テ
ーブル８０はPROMから成り、PROMは第６図
に示すテーブルを格納する。即ち、補正回路７５
の出力Rxmをアドレス信号とし、内部データと
して書込まれている対応する温度データを読み出
す。なお、第６図において、RA₀，RA₁，RA₂は
それぞれ温度T₀，T₁，T₂における抵抗アレイRx
の値である。温度−抵抗値変換テーブル８０は使用するサー
ミスタのＢ定数や、抵抗アレイRxの各抵抗特性
に応じた形で一対一に対応したテーブルを作成で
きる。このため、サーミスタ、抵抗アレイにバラ
付きがあつてもそれを吸収できる訳である。この
ように変換テーブルで変換され出力された温度Ｔ
は、データ処理回路９０に入力され、適当なデー
タ処理を行われ、結果の体温値データを得る。こ
の結果の体温値は表示器１００により表示され
る。以上の説明において、抵抗アレイの動作が解
りやすいように10進単位の抵抗素子で構成した場
合で説明を行つたので、コントロール線が多数と
なつている。又、表１に示す０・１℃ステツプの
各値にちようど合わせようとすると10Ωのオーダ
までの分解能を必要としているが、0.1℃の最小
ピツチのところで、約200Ωであるので、100Ωス
テツプ単位の抵抗値に対応した温度値表を作成す
れば、精度上問題はない。またこの場合、２進法の抵抗素子列を構成し、
デコーダと組合せることにより、コントロール線
数を非常に減少できる。上例の場合、最大抵抗値
140KΩに対し抵抗分割ピツチを100Ωとすると、
抵抗値可変ステツプは、1400となるが、これは、
2¹¹＝2048より、11本のコントロール線で済む。さて、抵抗アレイRxの抵抗値の可変範囲であ
るが、用いるサーミスタの温度抵抗係数（Ｂ定
数）の大きさや、計測する温度範囲により、可変
範囲が定まつてくる。一例として、Ｂ定数：4000
〓、中心抵抗値：100KΩ（37℃における抵抗値）
のサーミスタを用い、抵抗アレイとの並列合成抵
抗が50KΩの場合の温度範囲が、30℃〜43℃にお
けるサーミスタの抵抗値変化とそれに対応する抵
抗アレイの値が、表１に示されている。この表
は、温度変化が0.1℃ステツプに対応して書いて
ある。この例においては、抵抗アレイの値は、
79.5KΩ〜139.4KΩまで変化している。この場
合、R₁₀₀kグループとしては、70KΩ〜130KΩで
よい。また、R₁₀kグループは1KΩ〜9KΩ、R₁k
グループは100Ω〜900Ω、R₁₀₀グループは、10Ω
〜90Ωとする。このような抵抗アレイにスイツチ
が１対１に対応しており、個々のスイツチは、ス
イツチ制御回路出力４１に対応したコントロール
スイツチラツチの出力によりON／OFFされる。この抵抗アレイの構造を示したものが、第７図
である。この抵抗アレイは第７図に示す如く、
R₁₀₀k、R₁₀k、R₁k、R₁₀₀のグループに別れてい
る。ここで、R₁₀₀k、R₁₀k、R₁k、R₁₀₀はそれぞ
れ100KΩ、10KΩ、1KΩ、100Ωのオーダの抵抗
グループを示す。前述した如くスイツチ制御回路４０は比較器出
力３１により、プリセツトされた抵抗アレイRx
の標準値に対して加算又は減算が行なわれ、設定
しようとする抵抗アレイRxの抵抗値を出力する。
スイツチ制御回路出力４１の70KΩ〜130KΩを
制御しようとする出力CR100Kは、スイツチラツ
チ回路５０−１に与えられる。ラツチされた
CR100K出力は抵抗アレイRxの100KΩグループ
１１を制御する。図面から明らかなように、
R70Kが出されたときには、スイツチＳ１を開
き、抵抗70KΩ抵抗アレイに挿入する。他の抵抗
は図示せぬスイツチＳ２からＳ７までを閉じ、抵
抗アレイから排除する。次にスイツチ制御回路出
力４１のCR10K出力がコントロール・スイツチ
ラツチ回路５０−２に与えられたときは、抵抗ア
レイRx中に挿入しようとする10KΩグループ１
２の抵抗の接続スイツチを開き、他は閉じる。ま
た、CR1K出力はスイツチラツチ回路５０−３、
CR100Ω出力はスイツチ回路５０−４に与えら
れ、それぞれ抵抗アレイRx中の1KΩグループの
抵抗１３、100Ωグループの抵抗１４を制御する。
抵抗グループR100K、R10K、R1K、R100Ωを制
御するスイツチ・ラツチ５０−１〜５０−４は一
致検出回路６０が一致を検出したとき、そのとき
の抵抗アレイRxの抵抗値をスイツチ・ラツチ回
路出力Rxout５２（R100Kout、R10Kout、
R1Kout、R100Ωoutの合成抵抗値）を補正回路
７０に出力する。次に発振器における温度や経時変化に起因する
変動要素を補償する温度測定装置の代表的な実施
例について説明する。なお、既に説明した実施例
に共通する部分については共通の参照番号を付
す。但し、重複する説明は省略する。発振器の標準抵抗値時における発振周波数と基
準発振器の発振周波数との固有の差分△fsを不揮
発メモリ（PROM）１２０に固定する。△fsの
固定は特性が標準的な標準素子を用い、発振回路
１０の発振周波数を決める抵抗値を標準抵抗値に
設定する。そして、この標準抵抗値時の出力周波
数fs１と基準発振器の基準周波数foとの差△fsと
標準値として適宜の書込み回路を介してPROM
に書き込む。△fsの固定は発振器１０と同一恒温
槽内にカウンタ２０、基準発振器、比較器３０を
置き、標準△fsを求め、これをPROM１２０に
固定することによつて完了する。割算器７０の出力、即ち、△fs′／△fsの値は温
度変化によるドリフトから補償を行うために、温
度検出に先立つて求める他、温度検出中数回、例
えば１分おきに行う。△fs′／△fs、即ち変動量を
求めるに際して、システムコントロール回路１１
０はスイツチ開閉信号１１１を出力し、スイツチ
SWを開く。次に、標準抵抗設定信号１１２を抵
抗アレイRxに与え、コントロール・スイツチラ
ツチ回路５０の出力５１に優先してRxを標準抵
抗値に設定する。このときの発振器１０の発振周
波数fs′１を一定のゲート時間T_Gをもつてカウン
タ２０で計数させ、出力２１を比較器３０に出力
する。比較器３０には基準周波数foをカウンタ２
０と同じ条件でカウントしたカウント出力２３が
比較器３０の比較入力として与えられ発振器出力
fxと基準周波数foの差分、即ち△fs′が比較器３
０の出力CM₁〜CM_oに表われる。このCM₁〜
CM_oを割算器７０の他の入力として、既に
PROM１２０に蓄積してある回路の固有の特性
に基因する差分△fsと△fs′／△fs（Ｋ値）を求め
る。参照番号１１３は割算器７０に対する割算命
令である。検出器の変動量、即ち、Ｋ値は、Ｋ値
ラツチ７４にセツト命令１１４でもつてセツトさ
れる。ここで、Ｋ値はほぼ１に近く変動量に応じ1.00
………αの値となる。さて、このように時々発振
器１０のスイツチSWを抵抗アレイの標準抵抗値
側に切換えて、この標準抵抗値に対応する発振周
波数を標準周波数と比較することにより、発振器
の変動分を検出し、これをＫ値ラツチ７４で保持
する。時々更新される発振器１０の変動分を１つ
の入力とし、前述した出力５２（Rxout）を他の
入力としてRxout／Ｋの割算を行い、結果として発振器変動要素の補償された正しいRx値のRxmが
求まる。これをRx−Ｔ変換テーブル８０のＰ−
ROMのアドレスとして送り、結果として正しい
温度データが取得出来る。以上の割算器の機能は回路でも構成可能である
が、本回路構成に用いているデータ処理回路（マ
イクロ・コンピユータ等による）の機能の１部と
して組込んでもよい。なお、以上の説明においては、サーミスタRth
と抵抗アレイRxが並列に発振器１０の発振周波
数を定める一要素として挿入されている例を開示
したが、これらは直列に挿入されていてもよいこ
とは勿論である。この場合、スイツチSWはサー
ミスタRthの両端を短絡する形で挿入されればよ
いのである。以上において、本回路構成に用いられる抵抗ア
レイ及びスイツチ部は集積回路技術を用いて充分
小形化されたチツプで構成出来る。また、発振回
路、カウンタ、比較器、スイツチ制御回路、“０”
検出回路、データ処理回路、補正回路及びRx−
Ｔ変換テーブルは、Ｃ−MOS形集積回路により、
低消費電力のLSIにまとめられる。これらは、実
装上、小形のモジユールとしてまとめられるの
で、小形軽量で広い温度範囲にわたり、高い計測
精度の得られる電子体温計が、実現出来る。さて、次に他の実施例の具体的回路及びその動
作を第９図から第１２図までの回路図と、計測サ
イクルの動作説明図である第１３図と、第１４図
から第１５図までのタイミングチヤートを参照し
て説明する。但し、第８図以降の説明において
は、比較器３０′は基準発振周波数fs１と発振出
力fxの大小判別を行ない、単一の出力を形成する
ものとする。この出力に先立つて、比較を行なお
うとする最上位桁に対応する抵抗値を発振回路に
接続する。比較時に、この抵抗を含む発振回路の
発振出力fxを得て、基準発振周波数fs１と比較
し、接続した抵抗値が大なるか、小なるかを判別
し、大なるときは、切り離す。また、小なるとき
は接続し、順位下位桁の抵抗を接続し、大小判定
を行い、更に順次基準発振周波数に近い抵抗を接
続していく。更に、補正に用いる標準抵抗時の発振周波数fs
１と比較する入力として基準抵抗接続時の発振出
力のカウント値fxを直接用い、Ｋ係数を算出す
る。第１０図のＱ１〜Ｑ１１は第１２−１図に示す
ように、セツト入力の立上りにてセツトされ、計
測及び比較に要する所定時間の後に到来するリセ
ツト入力の立上がりにてリセツトされるポジテイ
ブエツジトリガータイプのフリツプフロツプから
なるラツチである。また、同図において、Ｃ１〜Ｃ１１は第１２−
２図に示すようなＤフリツプフロツプより成るシ
フトレジスタである。但し、全てのフリツプフロ
ツプがリセツトされているときに、左端のＣ１が
クロツクCLK１の最初の到来によりセツトされ、
このセツトされた値が順次、パルスCLK１によ
り第１４図のタイミングチヤートに示すPC１〜
PC１１に示すようにシフトされる。なお、C₃〜
C₁₁はC₂と同様に構成される。発振回路のサーミスタ抵抗値としては、30℃〜
43℃の温度範囲に対し134.7KΩ〜78.3KΩの範囲
の値をとる。このサーミスタ抵抗値に対し抵抗ア
レイを接続し、サーミスタ抵抗と抵抗アレイとの
並列合成抵抗値を50KΩとなるよう各温度に対す
るサーミスタ抵抗値変化に対し、抵抗アレイの抵
抗値を可変させ制御する。サーミスタ抵抗と抵抗アレイの並列合成抵抗値
が、50KΩの場合の発振器の発振周波数をfs１と
する。例えば、fs1＝23.31KHzとする。このfs１
を比較器３０′の一方の入力としfs１の数値に対
応する各ビツト値を体温計製造時にＰ−ROMに
書込んでおく。抵抗アレイとしては、２進系列で
構成し、第１０図〜第１２図の如くＲ１，Ｒ２，
Ｒ３，………Ｒ１１と11個の抵抗値により作成さ
れる。具体的には、R1＝1024×100Ω、R2＝512
×100Ω、R3＝256×100Ω、R4＝128×100Ω、
R5＝64×100Ω、R6＝32×100Ω、R7＝16×100
Ω、R8＝８×100Ω、R9＝４×100Ω、R10＝２
×100Ω、R11＝１×100Ωで構成されているとす
る。さて、計測温度が、35℃である場合、サーミス
タ抵抗値は、108.7KΩでありこの場合、発振周
波数をfs１とすべき抵抗アレイの抵抗値Rxは、
92.5KΩである。この場合のこの計測回路各部の
動作を順を追つて説明する。計測回路は、計測サ
イクルとＫ係数更新サイクルとから出来ている。
計測回路は、常時計測サイクルで動作している。計測サイクルでは、各温度に対応するサーミス
タ抵抗値に対し、発振周波数が一定となるよう抵
抗アレイの抵抗値を制御している。各計測サイク
ルは、クロツクＯ（CLKO）により開始されるこ
のCLKOが出ると、一定周期の11個のクロツク１
（CLK１）が出てくる。又、このCLK１のパルス
の立下りに同期のとれた11個のクロツク２
（CLK２）も連続して出てくる。このCLK１に同期して、抵抗アレイの各抵抗
に並列についているスイツチＳ１，Ｓ２，………
Ｓ１１を制御するコントロール・スイツチ・ラツ
チ（11段）の各ラツチＱ１〜Ｑ１１をセツトする
セツトパルスPC１，PC２，………，PC１１が
回路Ｃ１〜Ｃ１１を介して出力される。このコン
トロール・ラツチとコンパレータの動きを以下の
ステツプに分類して説明する。コントロール・スイツチ・ラツチは抵抗アレイ
の上位抵抗側Ｒ１〜Ｒ１１に向つてセツトされて
いく。まず、クロツク０（CLK０）が出るとこれ
により、コントロール・スイツチラツチＱ１，
Ｑ２，Ｑ３，………，Ｑ１１並びにＣ１〜Ｃ１
１のQC１〜QC１１がリセツトされる。次に、CLK１の各パルスに同期してPC１〜
PC１１のコントロール・スイツチ・ラツチの
セツトパルスが順次出力される。PC１により
コントロール・スイツチ・ラツチのＱ１がセツ
トされる。すると、 Rx＝1024×100Ωとなり、この場合発振周波数
fx＝22.1KHzでありfs1＝23.31KHzと比較器３
０′により比較する。比較結果が、 fx＞fs1なら比較出力CM′＝１ fx＜fs1 〃＝０の比較出力CM′が比較器３０′より出力される。
このときfx＝22.1KHz＜fs₁＝23.31KHzであるの
で０が比較器３０′から出力される。これによ
り、コントロール・スイツチ・ラツチＱ１はリ
セツトされる。次にPC２が出力され、コントロール・スイ
ツチ・ラツチのＱ２がセツトされる。Rx＝512
×100Ωとなり、発振周波数fx＝33.48KHzとな
る。fx＝33.48KHz＞fs₁＝23.31KHzであるから
比較出力CM′として、１が出力される。これに
より、コントロール・スイツチ・ラツチＱ２は
セツトされる。次にＣ３が出力され、コントロール・スイツ
チ・ラツチのＱ３がセツトされる。すると、
Rx＝512×100Ω＋256×100Ωとなり、発振周
波数fx＝25.33KHzとなる。fx＝25.33KHz＞fs₁
＝23.31KHzだから比較出力として１が出力さ
れる。これにより、コントロール・スイツチ・
ラツチＱ３は、セツトされる。以下同様にPC４〜PC１１が出力され、各コ
ントロール・スイツチ・ラツチＱ４〜Ｑ１１の
セツト、リセツトが定められる。この結果、Rx＝925×100Ωとなり、（925）
に対応したコントロール・スイツチ・ラツチの
各ビツトが残り、発振周波数fxは、基準周波数
fs₁（＝23.31KH）に等しくなる。次に、アドレス・セツト・パルス
（ADRSSET）T_Aが、出力される。このパルス
T_Aにより、コントロール・スイツチ・ラツチ
の内容（925）がアドレス・ラツチARS１〜
ARS１１にセツトされる。次に、アドレス補正の割算器７５へのストロ
ーブ・パルスST３（STB）が出力される。こ
のストローブ・パルスの立上りで、割算器が、
ストローブされる。これにより、アドレス・ラ
ツチ５０−Ｂの出力52Nと、補正係数ｋとが、
割算される。このストローブ・パルスST３の
立下りで割算結果N′が補正アドレス・ラツチ
７５′にセツトされる。補正係数ｋが、1.000…
……０の時は、補正アドレス値N′は、アドレ
ス・ラツチの値に等しい。この場合N′＝Ｎ＝
925である（第１５図）。次に、N′−Ｔ変換テーブル・ストローブ・
パルスST４（STB）が出力される。これによ
り、PROMからN′に対応したＴ値（この場合
35℃）が出力される。なお、N′−Ｔ変換テー
ブルは、体温計制作時に書込んでおく。以上が、計測の１サイクルに相当する。ここで、ステツプ８で補正係数ｋが1.000……
…０でなく、1.001である場合は、アドレス補正
の割算器７５へのストローブ・パルスが出力され
ると、アドレス・ラツチの出力（例えば、Ｎ＝
980）と補正係数ｋ＝1.001との割算が行われる。
この割算結果（N′＝979）が、補正アドレス・ラ
ツチ７５′（Ｄ・ADRS）にセツトされる（第１
６図）。 N′−Ｔ変換テーブル・ストローブ・パルスST
４が出力されるとＰ−ROMからN′（＝979）に対
応したＴ値（36.5℃）が、出力される。クロツクCLK０，CLK１，CLK２及び比較器
出力CM′によるコントロール・スイツチ・ラツチ
Ｑ１〜Ｑ１１のセツト・リセツトを行う回路Ｃ１
〜Ｃ１１並び該ラツチＱ１〜Ｑ１１の動作を更に
詳細にステツプ化して説明すると次のようにな
る。 (1) CLK０で、Ｑ１〜Ｑ１１をリセツトする。 (2) CLK１で、PC１を出力する。 (3) CLK１の立上がりにて、Ｑ１をセツトする。 (4) CLK２にて、fx＜fs₁のとき、コンパレータ
出力CM′を“０”にする。これにより、AND
ゲート１２、インバータINV３を介し、AND
１に“１”入力を与える。AND１の出力の立
上がりにてＱ１をリセツトする。 (5) 次に、CLK１がくると、Ｃ１はＣ２にシフ
トされる。従つてCP２が出力されCP２の立上
がりにてＱ２がセツトされる。 (6) CLK２にて、fx＜fs₁のとき、AND２が満足
し、その出力の立上りにてＱ２をリセツトす
る。fx＞fs₁のときＱ２はリセツトされない。以下、５、６と同じ操作を順次、Ｑ１１までく
り返す。なお、RFSETサイクル時Ｑ２はアンド
ゲートANDによりセツトされ、他のＱ１，Ｑ３
〜Ｑ１１はリセツトされ、標準用抵抗Ｒ２
（51.2KΩ）がRxとしてRthに並列に接続される
ように構成されている。以上の事を整理すると、次の様になる。Ｃ１〜Ｃ１１は、シフトレジスタであり、第
１４図のタイミングチヤート内のPC１，PC
２，………，PC１１出力のようにCLK１に同
期して、出力パルスを順次送り出していく。このPC１〜PC１１の出力は、コントロー
ル・スイツチ・ラツチのSET側に入力される
のでその立上りにてまずコントロール・スイツ
チ・ラツチはSETされる。次にコントロール・スイツチ・ラツチ出力に
応じた抵抗器が接続されそれに対応した周波数
が出力される。この周波数と基準周波数との比
較が比較器３０′で行われ、CLK２によりスト
ローブされ出力される。比較器３０′の出力が
１のときは、インバータ（INV３）により反
転され、０となりこれがANDゲートAND１に
入る。AND１にはＣ１の出力PC１と比較器出
力CM′の反転出力が入る。まず最初にＣ１が
CLK１によりSETされるとＣ１はシフト・レ
ジスタだから次のCLK１が来るまで保持され
る。最初のCLK１によりＣ１に出力PC１が出
て、その立ち上りによりＱ１がSETされる。
次に、Ｑ１によりＲ１が接続され、発振周波数
の比較を行う。発振周波数を基準周波数と比較
器で比較する。いま比較が０であると、CLK
２によりストローブされCM′として出力され
る。従つてこの反転出力は、１となる。Ｃ１の
出力とこの反転出力のANDがANDゲート１に
よりとられるので、ANDゲートから１が出力
され、その立上がりにてＱ１はリセツトされ
る。従つてコントロール・スイツチ・ラツチの
１番目（Ｑ１）の出力は０となる。以上のような計測サイクルに基づき、温度に対
応したサーミスタ抵抗値の変化に対し、抵抗アレ
イの抵抗値をコントロール・スイツチ・ラツチと
コンパレータとを用いて、発振周波数が一定にな
るように制御する。その制御結果が、アドレス・
ラツチ５０−Ｂに残り補正係数ｋによる割算補正
が行われ、補正処理されたアドレスが、N′−Ｔ
変換テーブル８０′のＰ−ROMのアドレスとな
り、このＰ−ROMよりデータとして、温度値が
読み出される。次に第１５図、１６図及び１７図を参照して補
正係数ｋの更新について説明を行う。電子体温計の電源投入時、及び、電源投入時
から、３分、６分、９分ごとに作動する計時ク
ロツクが出力された時、標準抵抗セツト（RF
SETパルス）が出力される。 RF SETパルスにより、RFセツトサイクル
ゲート（RFSG）がセツトされ、ｋ係数更新サ
イクルが開始されると同時に計測サイクルが非
動作となり、比較器出力がANDゲートAND１
２により禁止状態（INHIBIT）となる。 RFセツトサイクルゲート信号と同期がとれ
て、抵抗アレイはサーミスタ抵抗へのスイツチ
SWが切離されると同時に、標準抵抗としてＲ
２（＝512×100Ω→51.2KΩ）のみがセツトさ
れる。その他の抵抗Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４，………
Ｒ１１等は、リセツトされる。すなわち、Ｑ２
のみがセツトされ、他のＱ１，Ｑ３〜Ｑ１１は
リセツトされる。このRFセツトパルスに同期してカウンタ２
０のゲートT_Gが開く。このカウンタゲート（GATE）信号T_Gの立
上りで、カウンタ２０はリセツトされ、それ以
後発振器周波数fx₁を読む。このときのfx₁は
Rx＝51.2KΩに対応した発振周波数である。カ
ウンタゲート信号T_Gの終了（立下り）時点で、
FREQ、カウンタ２０には、発振周波数fx₁の
値が残つている。このカウンタ２０の出力fx₁はｋ係数補正割
算器７０′の１つの入力となる。一方、ｋ係数補正割算器７０′の他方の入力
は、Rx＝51.2KΩに対応する発振周波数の標準
値fs₂が、体温計製作時点にＰ−ROM１２０に
書込まれ保持されている。例えば、fs₂＝
22.76KHzである。次に、カウンタゲート信号T_Gの立下りに同
期してｋ係数補正割算器７０′へストローブ・
パルスST１（113）が出力され、fs₂とfx₁との
割算が行われる。このｋ係数補正割算ストローブ・パルスST
１の立下りに同期して、ｋ係数ラツチ・ストロ
ーブ・パルスST２（114）が出力される。このｋ係数ラツチ・ストローブ・パルスによ
りｋ係数ラツチ７４に新しく割算された結果
が、保持される。このｋ係数ラツチ・ストローブ・パルスST
２（114）の立下りに同期してカウンタ２０が、
リセツトされる。 ●このｋ係数は、殆んど1.000………０に近く、
発振器系の変動量を補正するものである。発振
器系に変動がなければ、ｋ＝1.000………０で
ある。 ●発振器系変動量は、３分、６分、９分ぐらいで
チエツクすれば十分である。さて、次に計測サイクルの詳細を第１４図を参
照して説明する。ここで、Rp＝50KΩ、Rth＝108KΩ、ｋ＝2.2、
Ｃ＝390PFであり、Rp＝50KΩのとき、fs₁は
23.31KHzである。抵抗の発振器への接続及び切
離しは、最上位桁の抵抗より、順次下位桁に向つ
て行なう。以下の１〜11の計算式によつて求まる
fx₁〜fx₁₁が、プリセツトされたfs₁より大きいか、
小さいかを判別し、fx＜fs₁のとき、接続された
抵抗を切り離し、fx＞fs₁のとき、接続を保持す
る。このような、制御を行なう計測サイクルをグ
ラフ的に展開して示したのが、第１３図である。
第１３図は以下の計算式と対応し、スイツチＳ１
〜Ｓ１１をON、OFFし、徐々にfxをfs₁に収束さ
せる過程を示し、実施例への一層の理解を助ける
はずである。 Rx＝102.4KΩ Rpp＝108.7×102.4／108.7＋102.4 ＝52.72KΩ＞50KΩ→fx₁＝22.1KHz Rx＝51.2KΩ Rpp＝108.7×51.2／108.7＋51.2 ＝34.8KΩ＜50KΩ→fx₂＝33.48KHz Rx＝51.2KΩ＋25.6KΩ＝76.8KΩ Rpp＝108.7×76.8／108.7＋76.8 ＝46.0KΩ＜50KΩ→fx₃＝25.33KHz Rx＝76.8KΩ＋12.8KΩ＝89.6KΩ Rpp＝108.7×89.6／108.7＋89.6 ＝49.1KΩ＜50KΩ→fx₄＝23.73KHz Rx＝89.6KΩ＋6.4KΩ＝96.0KΩ Rpp＝108.7×96.0／108.7＋96.0 ＝50.978KΩ＞50KΩ→fx₅＝22.86KHz Rx＝89.6KΩ＋3.2KΩ＝92.8KΩ Rpp＝108.7×92.8／108.7＋92.8 ＝50.06134KΩ＞50KΩ→fx₆＝23.28KHz Rx＝89.6KΩ＋1.6KΩ＝91.2KΩ Rpp＝108.7×91.2／108.7＋91.2 ＝49.59KΩ＜50KΩ→fx₇＝23.50KHz Rx＝91.2KΩ＋0.8KΩ＝92.0KΩ Rpp＝108.7×92.0／108.7＋92.0 ＝49.82KΩ＜50KΩ→fx₈＝23.39KHz Rx＝92.0KΩ＋0.4KΩ＝92.4KΩ Rpp＝108.7×92.4／108.7＋92.4 ＝49.94KΩ＜50KΩ fx₉＝23.33KHz Rx＝92.4KΩ＋0.2KΩ＝92.6KΩ Rpp＝108.7×92.6／108.7＋92.6 ＝50.003KΩ＞50KΩ fx₁₀＝23.308KHz Rx＝92.4KΩ＋0.1KΩ＝92.5KΩ Rpp＝108.7×92.5／108.7＋92.5 ＝49.97KΩ＜50KΩ fx₁₁＝23.32KHz さて、〜段階の各ステツプに応じた各スイ
ツチのON／OFF判定の結果は下記のとおりとな
る。 ON／OFF判定 102.4ＫΩ ０ 51.2 １ 25.6 １ 12.8 １ 6.4 ０ 3.2 ０ 1.6 １ 0.8 １ 0.4 １ 0.2 ０ 0.1 １以上の結果、ON／OFF判定結果が、コントロ
ール・スイツチ・ラツチＱ１〜Ｑ１１に確保さ
れ、Rx＝92.5KΩが設定される。発明の具体的効果以上のように本発明によれば、発振周波数が、
一定であるので、構成する発振素子（インバータ
ー等）の周波数特性などに注意をはらう必要はな
く使用素子の一番安定したバイアス条件や周波数
領域にて発振器が構成できる。このため、精度の
高い温度の温度検出を行うことができる。また、本発明によれば、温度の変化に対して発
振周波数の変化はないので、浮遊容量や能動素子
の周波数特性により発振器が飽和現象を起すこと
はない。このため、広い温度範囲で温度分解精度
が向上する他、広範囲の温度検出を可能とするも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の発振器の構成を示す回路図、第
２図は発振器における温度変化と発振周波の変化
との関係を示すグラフ図、第３図は本発明の要部
をなす発振器の代表的な回路例を示す回路図、第
４図は温度Ｔの変化とこれに対応する抵抗アレイ
の抵抗値の変化の関係を説明するグラフ図、第５
図は本発明の全体構成を示すブロツク図、第６図
は抵抗アレイの抵抗値と温度との対応を示すグラ
フ図、第７図は抵抗アレイ及びその制御の詳細を
示すブロツク図、第８図は第９図から第１１図ま
での結合を説明するための図、第９図は発振器及
び抵抗アレイの構成を示すブロツク図、第１０図
は抵抗アレイに抵抗を順次接続し、これを比較器
の出力CM′でもつて、保持又はリセツトし、かつ
この保持又はリセツトの状態を出力する部分の構
成を詳細にブロツク的に示すブロツク図、第１１
図はカウンタ、比較器、ｋ係数補正割算器及びｋ
係数ラツチの相互及び第９図、第１０図との関係
を示すブロツク図、第１２−１図はＱ１〜Ｑ１１
までのラツチの論理構成を示すブロツク図、第１
２−２図はＣ１〜Ｃ１１の論理構成を示すブロツ
ク図、第１３図は上位桁抵抗から下位桁抵抗を抵
抗アレイに接続し、出力fxをfs₁に比較し、コン
トロール・スイツチラツチから制御量を読みとる
計測サイクルの動作を説明する動作説明図、第１
４図は計測サイクルを説明するための、タイミン
グチヤート、第１５図及び第１６図はアドレスラ
ツチ出力とアドレス補正係数ｋによつて補正アド
レス値N′が決定されることを説明するための補
正係数ｋと該ｋによる両ラツチの出力状態を示す
状態図、第１７図はｋ係数更新サイクルを説明す
るタイミングチヤートである。ここで、１０……発振器、１１，１２，１３，
１４……抵抗、Rx……抵抗アレイ。

Claims

【特許請求の範囲】１感温抵抗変化素子と直列または並列に挿入さ
れた可変抵抗素子が発振周波数を決める一要素を
構成する発振器と、該発振器の温度変化によつて
変化する発振周波数と基準周波数とを比較し、該
発振周波数を基準周波数に近づけるべく前記可変
抵抗素子の抵抗値を制御する制御手段と、該制御
手段の制御量を温度量に変換する変換手段とを備
えることを特徴とする温度検出器。２感温抵抗変化素子がサーミスタであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の温度検
出器。