JP2005274372A - Temperature detector - Google Patents

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Satoru Futagawa
悟 二川
Shinji Nakaizumi
慎次 中泉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature detector which can be driven with small electric power to the utmost and which can be configured with a small use amount of hardware. <P>SOLUTION: The temperature detector is provided with: a temperature sensitive resistive element circuit 4 in which a temperature sensitive resistive element 7 and a voltage dividing resistor 8 are connected in series; a power supply circuit 2 for inputting a constant voltage to the temperature sensitive resistive element circuit 4; an A/D converter 11 for detecting the voltage values of both the ends of the temperature sensitive resistive element circuit 4 and the voltage values of both the ends of the voltage dividing resistor 8; a reference table storage means 13 for storing temperature detection data T for the voltage generated at both the ends of the voltage dividing resistor 8 according to the voltage values of both the ends of the temperature sensitive resistive element circuit 4, as a reference table; and a temperature reference means 12 for reading out, from the reference table storage means 13, the temperature detection data T corresponding to the voltage values generated at both the ends of the temperature sensitive resistive element circuit 4 and the voltage values generated at both the ends of the voltage dividing resistor 8 detected by the A/D converter 11, and for outputting them as the temperature detection data T. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、感温抵抗素子を使用して温度を検出するための温度検出装置に関し、特に、少ないハードウェア量で構成することができ、低消費電力で駆動する温度検出装置に関する。   The present invention relates to a temperature detection device for detecting temperature using a temperature-sensitive resistance element, and more particularly to a temperature detection device that can be configured with a small amount of hardware and is driven with low power consumption.

「感温抵抗素子」とは、温度によって抵抗値が変化する素子をいう。感温抵抗素子としては、サーミスタ、測温抵抗体等が周知である。さらに、感温抵抗素子には、温度が上昇すると抵抗値が減少する負温度係数（negative temperature coefficient ： 以下、「ＮＴＣ」という。）特性のものと、温度が上昇すると抵抗値が増加する正温度係数（positive temperature coefficient ： 以下、「ＰＴＣ」という。）特性のものとが知られている。以下、本明細書においては、特に断らない限り、感温抵抗素子というときは、ＮＴＣ特性のものとＰＣＴ特性のものと両方を含むものとする。   “Temperature-sensitive resistance element” refers to an element whose resistance value varies with temperature. As the temperature sensitive resistance element, a thermistor, a resistance temperature detector, etc. are well known. Furthermore, the temperature sensitive resistance element has a negative temperature coefficient (hereinafter referred to as “NTC”) characteristic in which the resistance value decreases as the temperature rises, and a positive temperature in which the resistance value increases as the temperature rises. It is known that it has a coefficient (positive temperature coefficient: hereinafter referred to as “PTC”) characteristic. Hereinafter, unless otherwise specified, in this specification, the term “temperature-sensitive resistance element” includes both NTC characteristics and PCT characteristics.

このような感温抵抗素子を用いて温度検出を行う場合、単純に感温抵抗素子に低電流を流してその両端に発生する電圧を検出し、温度を換算する方法が考えられる（特許文献１参照）。   When temperature detection is performed using such a temperature sensitive resistance element, a method of converting the temperature by simply passing a low current through the temperature sensitive resistance element to detect a voltage generated at both ends thereof is considered (Patent Document 1). reference).

しかし、サーミスタのように温度による抵抗値の変化幅が大きい感温抵抗素子では、必要な電圧検出レンジが大きくなりすぎるため扱いにくい。例えば、ＮＴＣサーミスタの場合、温度Ｔ〔Ｋ〕における抵抗値Ｒｔｈは近似的に（数１）のようになる。ここで、Ｒｔｈ０は温度Ｔ０〔Ｋ〕における抵抗値、ＢはＢ定数〔Ｋ〕である。 However, a temperature sensitive resistance element such as a thermistor having a large resistance change range due to temperature is difficult to handle because a necessary voltage detection range becomes too large. For example, in the case of an NTC thermistor, the resistance value Rth at the temperature T [K] is approximately as shown in (Equation 1). Here, R th0 is a resistance value at a temperature T 0 [K], and B is a B constant [K].

Figure 2005274372
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そこで、感温抵抗素子では、一般に、感温抵抗素子の出力のリニアライズを行って変化幅を圧縮して使用される。   Thus, in general, the temperature sensitive resistance element is used by linearizing the output of the temperature sensitive resistance element to compress the change width.

かかるリニアライズの方法としては、一定の参照電圧を入力して感温抵抗素子の抵抗値を検出する電圧モード・リニアライズと、一定の参照電流を入力して感温抵抗素子の抵抗値を検出する電流モード・リニアライズとが知られている。   The linearization method includes voltage mode linearization in which a constant reference voltage is input to detect the resistance value of the temperature sensitive resistance element, and a constant reference current is input to detect the resistance value of the temperature sensitive resistance element. Current mode linearization is known.

図５は電圧モード・リニアライズ回路を用いた一般的な温度検出装置の基本構成を表す図、図６は電流モード・リニアライズ回路を用いた一般的な温度検出装置の基本構成を表す図である。   FIG. 5 is a diagram showing a basic configuration of a general temperature detection device using a voltage mode linearization circuit, and FIG. 6 is a diagram showing a basic configuration of a general temperature detection device using a current mode linearization circuit. is there.

図５の電圧モード・リニアライズ回路を用いた温度検出装置では、感温抵抗素子Ｒｔｈと分圧抵抗Ｒｌとが直列に接続された感温抵抗素子回路を備えている。この感温抵抗素子回路は、一端が接地され、他端に定電圧Ｖｃｃが入力される。通常、定電圧Ｖｃｃの供給源としては、定電圧電源回路が用いられる。図５の例では、感温抵抗素子Ｒｔｈが接地側、分圧抵抗Ｒｌが電源側に接続されている。このとき、両抵抗素子の接続ノードに発生する電圧は、（数２）で表される。 A temperature sensing device using a voltage mode linearizing circuit in Figure 5, and the temperature sensitive resistive element R th and dividing resistor R l is provided with a temperature sensitive resistive element circuit connected in series. One end of this temperature-sensitive resistance element circuit is grounded, and a constant voltage Vcc is input to the other end. Usually, as the source of constant voltage V cc, the constant voltage power supply circuit is used. In the example of FIG. 5, the temperature sensitive resistive element R th ground side, dividing resistors R l is connected to the power supply side. At this time, the voltage generated at the connection node of both resistance elements is expressed by (Equation 2).

Figure 2005274372
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例えば、感温抵抗素子としてＮＴＣサーミスタを使用した場合、出力電圧Ｖｏｕｔは、温度Ｔに対して正勾配を有するほぼ直線状となる。 For example, when an NTC thermistor is used as the temperature sensitive resistance element, the output voltage V out is substantially linear with a positive gradient with respect to the temperature T.

一方、図６の電流モード・リニアライズ回路を用いた温度検出装置では、感温抵抗素子Ｒｔｈと分圧抵抗Ｒｌとが並列に接続された感温抵抗素子回路を備えている。この感温抵抗素子回路は、一端が接地され、他端に定電流Ｉinが入力される。定電流Ｉinの供給源としては、定電流電源回路が用いられる。このとき、両抵抗素子の電流入力側ノードに発生する電圧は、（数３）で表される。 On the other hand, by the temperature detecting device using a current-mode linearizing circuit of Figure 6 is provided with a temperature sensitive resistive element circuit in which a temperature sensitive resistor element R th voltage dividing resistors R l are connected in parallel. One end of this temperature-sensitive resistance element circuit is grounded, and a constant current Iin is input to the other end. Sources of the constant current I in, constant-current power supply circuit is used. At this time, the voltage generated at the current input side node of both resistance elements is expressed by (Equation 3).

Figure 2005274372
Figure 2005274372

例えば、感温抵抗素子としてＮＴＣサーミスタを使用した場合、出力電圧Ｖｏｕｔは、温度Ｔに対して負勾配を有するほぼ直線状となる。 For example, when an NTC thermistor is used as the temperature sensitive resistance element, the output voltage Vout is substantially linear with a negative gradient with respect to the temperature T.

これらの出力電圧Ｖｏｕｔは、アンプで増幅された後、ＡＤ変換器で量子化され、演算回路において温度換算が行われる。すなわち、図５の回路の場合、（数２）により温度換算がされ、図６の回路の場合には、（数３）により温度換算がされる。すなわち、図５の回路の場合、アンプの増幅率をβ、ＡＤ変換器のリファレンス電圧をＶｄｄ，Ｖｓｓ（Ｖｓｓが最小電圧）、ＡＤ変換器の分解能をα、ＡＤ変換器の出力値をＤｏｕｔとすると、感熱抵抗素子の抵抗値Ｒｔｈは、（数４）により換算できる。 These output voltages Vout are amplified by an amplifier, quantized by an AD converter, and subjected to temperature conversion in an arithmetic circuit. That is, in the case of the circuit of FIG. 5, the temperature is converted by (Equation 2), and in the case of the circuit of FIG. 6, the temperature is converted by (Equation 3). That is, in the case of the circuit of FIG. 5, the amplification factor of the amplifier is β, the reference voltage of the AD converter is V dd and V ss (V ss is the minimum voltage), the resolution of the AD converter is α, and the output value of the AD converter Is D out , the resistance value R th of the thermal resistance element can be converted by ( Equation 4).

Figure 2005274372
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同様に、図６の回路の場合、感熱抵抗素子の抵抗値Ｒｔｈは、（数５）により換算できる。 Similarly, in the case of the circuit of FIG. 6, the resistance value Rth of the thermal resistance element can be converted by ( Equation 5).

Figure 2005274372
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そして、検出温度Ｔは、各感温抵抗素子の温度特性（例えば、ＮＴＣサーミスタの場合には、（数１））により換算される。   The detected temperature T is converted by the temperature characteristic of each temperature-sensitive resistance element (for example, in the case of an NTC thermistor, (Equation 1)).

一方、図５及び図６の回路においては、（数４）（数５）から分かるように、感温抵抗素子回路の入力電圧ＶｃｃやＡＤ変換器のリファレンス電圧Ｖｓｓが変動した場合、感熱抵抗素子の抵抗値Ｒｔｈの換算値も変化する。従って、電源として電池を使用している場合などにおいては、電池の消耗とともに検出される温度検出データにも誤差が生じることとなる。そこで、かかる誤差を校正することが可能な温度検出装置が必要とされる。 On the other hand, in the circuit of FIGS. 5 and 6, as can be seen from equation (4) (5), if the reference voltage V ss of the input voltage V cc and the AD converter of the temperature sensitive resistive element circuit is varied, the heat-sensitive The converted value of the resistance value Rth of the resistance element also changes. Therefore, when a battery is used as a power source, an error also occurs in temperature detection data detected as the battery is consumed. Therefore, there is a need for a temperature detection device that can calibrate such errors.

このような温度検出装置としては、特許文献２に記載のものが公知である。図７は特許文献２記載の温度検出装置の構成を表す図である。図７の回路においては、図５の感温抵抗素子回路と並列に、感温抵抗素子回路と同様の構成を有し感温抵抗素子Ｒｔｈの代わりにリファレンス抵抗Ｒ１又はＲ２を用いて構成された２つのリファレンス抵抗回路を備えている。また、感温抵抗素子回路の感温抵抗素子Ｒｔｈと分圧抵抗Ｒとの接続ノードＰ、リファレンス抵抗回路のリファレンス抵抗Ｒ１，Ｒ２と分圧抵抗Ｒとの接続ノードＱ，Ｓの何れか一つを選択的にアンプの入力に接続する切替スイッチＳＷを備えている。 As such a temperature detection device, the one described in Patent Document 2 is known. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a temperature detection device described in Patent Document 2. The circuit of FIG. 7 has the same configuration as the temperature sensitive resistor element circuit in parallel with the temperature sensitive resistor element circuit of FIG. 5 and uses a reference resistor R 1 or R 2 instead of the temperature sensitive resistor element R th. Two configured reference resistor circuits are provided. Further, any one of the connection node P between the temperature-sensitive resistor element Rth and the voltage dividing resistor R of the temperature-sensitive resistor element circuit, and the connection nodes Q and S between the reference resistors R 1 and R 2 and the voltage dividing resistor R of the reference resistor circuit. There is a selector switch SW that selectively connects one of them to the input of the amplifier.

温度を検出する場合、演算回路は、切替スイッチＳＷを切り替えることによって、接続ノードＰ，Ｑ，Ｓの電圧Ｖｏｕｔ，Ｖ１，Ｖ２をそれぞれアンプに入力し、それらの電圧のＡＤ変換器出力Ｄｏｕｔ，Ｄ１，Ｄ２を取得する。これらの値を用いて、（数６）（数７）により感温抵抗素子の抵抗値Ｒｔｈを換算することができる。 When detecting the temperature, the arithmetic circuit inputs the voltages V out , V 1 , and V 2 of the connection nodes P, Q, and S to the amplifier by switching the changeover switch SW, and outputs the AD converter of these voltages. D out, to obtain the D 1, D 2. Using these values, the resistance value Rth of the temperature-sensitive resistance element can be converted by (Equation 6) and (Equation 7).

Figure 2005274372
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Figure 2005274372
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これらの式は、電源電圧Ｖｃｃや参照電圧Ｖｓｓを含まないため、電源電圧の変化による温度検出誤差を防止することが可能となる。
特開平７−５５５８８号公報 特開平５−２６７４１号公報 These equations, contains no power supply voltage V cc and reference voltage V ss, it is possible to prevent the temperature detection error due to a change in power supply voltage.
JP-A-7-55588 Japanese Patent Laid-Open No. 5-26741

しかしながら、上述の図７のような回路において、実際に（数６），（数７）により感温抵抗素子の抵抗値Ｒｔｈを求めようとした場合、演算回路において除算器が必要である。ところで、除算器をハードウェアで構成する場合、多くのレジスタやゲートが必要とされ回路規模が大きくなる。そのため、回路における消費電力も大きくなる。また、演算回路に使用するマイコン等も除算器を構成する分、ゲート数の大きなものが必要とされる。従って、電池駆動により動作する装置に温度検出装置を使用する場合においては、電力消費が大きい分、電池の消耗が早くなる。また、演算回路のゲート数が大きい分、製造コストも高くなる。 However, in the circuit as shown in FIG. 7 described above, when the resistance value Rth of the temperature-sensitive resistance element is actually obtained by (Equation 6) and (Equation 7), a divider is required in the arithmetic circuit. By the way, when the divider is configured by hardware, a large number of registers and gates are required, which increases the circuit scale. Therefore, power consumption in the circuit also increases. In addition, a microcomputer or the like used for the arithmetic circuit is also required to have a large number of gates because it constitutes a divider. Therefore, in the case where the temperature detection device is used for a device that operates by battery driving, the battery is consumed quickly due to the large power consumption. Further, the manufacturing cost increases because the number of gates of the arithmetic circuit is large.

そこで、本発明の目的は、できる限り小電力で駆動し、かつ少ないハードウェア使用量により構成することが可能な温度検出装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a temperature detection device that can be driven with as little power as possible and can be configured with a small amount of hardware.

本発明に係る温度検出装置の第１の構成は、抵抗変化型の感温抵抗素子と分圧抵抗とが直列（又は並列）に接続された感温抵抗素子回路と、前記感温抵抗素子回路に定電圧（又は定電流）を入力する電源回路と、前記感温抵抗素子回路の両端の電圧値、及び前記感温抵抗素子又は前記分圧抵抗の両端の電圧値を検出する電圧値検出手段と、前記感温抵抗素子回路の両端の電圧値に応じて、前記感温抵抗素子又は前記分圧抵抗の両端に発生する電圧に対する温度検出データを参照テーブルとして記憶する参照テーブル記憶手段と、前記電圧値検出手段により検出される前記感温抵抗素子回路の両端の電圧値、及び前記感温抵抗素子又は前記分圧抵抗の両端に発生する電圧値に対応する温度検出データを前記参照テーブル記憶手段から読み出して温度検出データとして出力する温度参照手段と、を備えていることを特徴とする。   A first configuration of a temperature detection device according to the present invention includes a temperature-sensitive resistance element circuit in which a resistance-change type temperature-sensitive resistance element and a voltage dividing resistor are connected in series (or in parallel), and the temperature-sensitive resistance element circuit. A power supply circuit for inputting a constant voltage (or constant current) to the power supply circuit, a voltage value detecting means for detecting a voltage value at both ends of the temperature sensitive resistor element circuit, and a voltage value at both ends of the temperature sensitive resistor element or the voltage dividing resistor And reference table storage means for storing, as a reference table, temperature detection data for a voltage generated at both ends of the temperature sensitive resistor element or the voltage dividing resistor, according to a voltage value at both ends of the temperature sensitive resistor element circuit, and The reference table storage means stores voltage values at both ends of the temperature sensitive resistance element circuit detected by the voltage value detecting means, and temperature detection data corresponding to voltage values generated at both ends of the temperature sensitive resistance element or the voltage dividing resistor. Read from Characterized in that it comprises a temperature reference means for outputting a time detection data.

この構成によれば、除算を行うのではなく、電圧値検出手段が検出する感温抵抗素子又は分圧抵抗の両端の電圧値（以下、「出力電圧値」という。）に応じて、参照テーブル記憶手段に記憶された参照テーブルから温度検出データを読み出す構成としたため、除算器で構成する場合に比べてハードウェア使用量を低減することが可能である。また、感温抵抗素子回路の両端の電圧値（以下、「入力電圧値」という。）に応じて補正された温度検出データを、予め参照テーブルとして用意しておくことで、電源電圧の変化に応じて補正された温度検出データを取得することが可能である。   According to this configuration, instead of performing division, the reference table is used in accordance with voltage values (hereinafter referred to as “output voltage values”) at both ends of the temperature-sensitive resistance element or the voltage dividing resistor detected by the voltage value detecting means. Since the temperature detection data is read from the reference table stored in the storage means, it is possible to reduce the amount of hardware used compared to the case of using a divider. Further, by preparing temperature detection data corrected in accordance with the voltage value at both ends of the temperature-sensitive resistance element circuit (hereinafter referred to as “input voltage value”) as a reference table in advance, the power supply voltage can be changed. It is possible to obtain temperature detection data corrected accordingly.

さらに、参照テーブル記憶手段にはＲＯＭやフラッシュ・メモリ等を使用することができる。従って、極めて低消費電力で駆動させることができる。また、温度参照手段は、参照テーブル記憶手段から入力電圧値と出力電圧値に対応する温度検出データを読み出すだけなので、ＡＤ変換器による入力電圧及び出力電圧のＡＤ変換時間とメモリのアクセス時間で演算が終了する。そのため、極めて高速な温度検出が可能となる。   Further, ROM, flash memory, or the like can be used as the reference table storage means. Therefore, it can be driven with extremely low power consumption. Further, since the temperature reference means simply reads the temperature detection data corresponding to the input voltage value and the output voltage value from the reference table storage means, the calculation is performed based on the AD conversion time of the input voltage and output voltage by the AD converter and the memory access time. Ends. Therefore, extremely fast temperature detection is possible.

ここで、「抵抗変化型の感温抵抗素子」としては、サーミスタ温度センサや白金薄膜抵抗体素子、セラミック測温抵抗体素子、ガラス封入形測温抵抗体素子などの測温抵抗体素子等が使用される。   Here, as "resistance change type temperature sensing resistor element", a thermistor temperature sensor, a platinum thin film resistor element, a ceramic resistance thermometer element, a temperature measuring resistor element such as a glass-encapsulated resistance thermometer element, etc. used.

本発明に係る温度検出装置の第２の構成は、上記第１の構成において、感温抵抗素子回路の両端に電源電圧を印加するための電源ラインに設けられた感温抵抗素子回路電源スイッチと、前記電圧値検出手段が前記感温抵抗素子回路の両端の電圧値、及び前記感温抵抗素子又は前記分圧抵抗の両端の電圧値を検出するときに、前記感温抵抗素子回路電源スイッチを導通状態とし、それ以外のときに前記感温抵抗素子回路電源スイッチを遮断状態とする通電制御を行うスイッチング制御手段と、を備えていることを特徴とする。   According to a second configuration of the temperature detection device of the present invention, in the first configuration, a temperature sensitive resistance element circuit power switch provided in a power supply line for applying a power supply voltage to both ends of the temperature sensitive resistance element circuit; When the voltage value detecting means detects the voltage value at both ends of the temperature sensitive resistor element circuit and the voltage value at both ends of the temperature sensitive resistor element or the voltage dividing resistor, the temperature sensitive resistor element circuit power switch is And switching control means for performing energization control in which the temperature sensitive resistance element circuit power switch is turned off at other times.

この構成によれば、スイッチング制御手段は、電圧値検出手段により入力電圧値及び出力電圧値を取得する時間だけ感温抵抗素子回路に通電を行い、それ以外の時間は通電しない。そのため、感温抵抗素子回路において消費される電力を最小限に抑えることが可能である。   According to this configuration, the switching control means energizes the temperature-sensitive resistance element circuit only for the time when the voltage value detection means acquires the input voltage value and the output voltage value, and does not energize for the other time. Therefore, it is possible to minimize the power consumed in the temperature sensitive resistance element circuit.

以上のように、本発明によれば、入力電圧値と出力電圧値から参照テーブルを参照して温度検出データを読み出すことにより温度検出を行う構成としたため、装置のハードウェア使用量を低減し、消費電力を極めて低減することが可能である。また、高速な温度検出が可能である。さらに、電圧値検出手段により入力電圧値及び出力電圧値を取得する時間だけ感温抵抗素子回路に通電を行い、それ以外の時間は通電しない。そのため、感温抵抗素子回路において消費される電力を最小限に抑えることが可能である。   As described above, according to the present invention, the temperature detection is performed by reading the temperature detection data with reference to the reference table from the input voltage value and the output voltage value, thereby reducing the hardware usage of the apparatus, Power consumption can be extremely reduced. Moreover, high-speed temperature detection is possible. Furthermore, the temperature-sensitive resistance element circuit is energized only during the time when the voltage value detection means acquires the input voltage value and the output voltage value, and is not energized during the other time. Therefore, it is possible to minimize the power consumed in the temperature sensitive resistance element circuit.

従って、温度検出装置を電池により駆動する場合でも、電池の消耗を抑えて電池寿命を最大限に引き延ばすことが可能となる。   Therefore, even when the temperature detection device is driven by a battery, it is possible to suppress battery consumption and maximize the battery life.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は本発明の実施例１に係る温度検出装置の構成を表す図である。温度検出装置１は、電源回路２、マイコン３、及び感温抵抗素子回路４を備えている。   1 is a diagram illustrating a configuration of a temperature detection device according to a first embodiment of the present invention. The temperature detection device 1 includes a power supply circuit 2, a microcomputer 3, and a temperature sensitive resistance element circuit 4.

電源回路２は、一定の電圧Ｖｃｃの電源をマイコン３の電源入力ポートＰＩ０に出力する回路である。電源回路２は、電池５とバックアップ・コンデンサ６とを備えている。バックアップ・コンデンサ６は、電池５が急にはずされたときに、一時的にバックアップ電源として機能するものである。 The power supply circuit 2 is a circuit that outputs a power supply of a constant voltage Vcc to the power supply input port PI0 of the microcomputer 3. The power supply circuit 2 includes a battery 5 and a backup capacitor 6. The backup capacitor 6 temporarily functions as a backup power source when the battery 5 is suddenly removed.

感温抵抗素子回路４は、感温抵抗素子７と分圧抵抗８とが直列に接続された構成からなる。感温抵抗素子７の抵抗値はＲｔｈであり、分圧抵抗８の抵抗値はＲｌである。分圧抵抗８の一端は接地されている。また、感温抵抗素子回路４には、マイコン３の出力ポートＰＯ１から入力電圧Ｖｉｎが入力される。そして、この入力電圧Ｖｉｎは、感温抵抗素子７の一端に印加される。感温抵抗素子７と分圧抵抗８との出力ノードＰには、出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。この出力電圧Ｖｏｕｔはマイコン３の入力ポートＰＩ２に入力される。また、感温抵抗素子７の出力ノードＰとは反対側の入力ノードＱの入力電圧Ｖｉｎは、マイコン３の入力ポートＰＩ１に入力される。 The temperature-sensitive resistor element circuit 4 has a configuration in which a temperature-sensitive resistor element 7 and a voltage dividing resistor 8 are connected in series. Resistance of the temperature sensitive resistive element 7 is R th, the resistance value of the voltage dividing resistors 8 is R l. One end of the voltage dividing resistor 8 is grounded. Further, the temperature sensitive resistive element circuit 4, the input voltage V in is input from the output port PO1 of the microcomputer 3. Then, the input voltage V in is applied to one end of the temperature sensitive resistive element 7. An output voltage Vout is output to the output node P of the temperature sensitive resistance element 7 and the voltage dividing resistor 8. This output voltage Vout is input to the input port PI2 of the microcomputer 3. Further, the output node P of the temperature sensitive resistive element 7 input voltage V in of the input node Q on the opposite side is input to the input port PI1 of the microcomputer 3.

マイコン３は、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）１１、温度参照部１２、参照テーブル記憶部１３、スイッチング制御部１４、タイマ１５、クロック生成器１６、感温抵抗素子回路電源スイッチＳ１、及びＡＤＣ入力切替スイッチＳ２を備えている。 The microcomputer 3 includes an AD converter (ADC) 11, a temperature reference unit 12, a reference table storage unit 13, a switching control unit 14, a timer 15, a clock generator 16, a temperature sensitive resistance element circuit power switch S 1 , and an ADC input switching. It is equipped with a switch S 2.

マイコン３の電源入力ポートＰＩ０から入力される電源電圧Ｖｃｃは、感温抵抗素子回路電源スイッチＳ１を介して、アナログ出力ポートＰＯ１から感温抵抗素子回路４に出力される。この際、感温抵抗素子回路電源スイッチＳ１等による電圧降下があるため、アナログ出力ポートＰＯ１から出力される入力電圧Ｖｉｎは、電源電圧Ｖｃｃよりも若干低い電圧となる。 Power supply voltage V cc input from the power input port PI0 of the microcomputer 3 via the temperature sensitive resistive element circuit power switch S 1, is outputted from the analog output port PO1 in the temperature sensitive resistive element circuit 4. At this time, because of the voltage drop due to the temperature sensitive resistive element circuit power switch S 1 and the like, the input voltage V in output from the analog output port PO1 is a voltage slightly lower than the supply voltage V cc.

入力ノードＱの入力電圧Ｖｉｎと出力ノードＰの出力電圧Ｖｏｕｔは、ＡＤＣ入力切替スイッチＳ２を介して、ＡＤ変換器１１に入力される。ＡＤ変換器１１は、入力されたアナログ電圧をデジタル値に変換して、温度参照部１２に出力する。本実施例においては、このＡＤ変換器１１が、感温抵抗素子回路４の両端の電圧値及び分圧抵抗８の両端の電圧値を検出する電圧値検出手段として機能する。 Output voltage V out of the input voltage V in and the output node P of the input node Q, via the ADC input switch S 2, is input to the AD converter 11. The AD converter 11 converts the input analog voltage into a digital value and outputs the digital value to the temperature reference unit 12. In the present embodiment, the AD converter 11 functions as a voltage value detecting means for detecting the voltage value at both ends of the temperature sensitive resistor element circuit 4 and the voltage value at both ends of the voltage dividing resistor 8.

温度参照部１２は、入力されたデジタル値に基づいて、参照テーブル記憶部１３に記憶された参照テーブルから温度検出データを読み出して出力する。なお、参照テーブル記憶部１３には、感温抵抗素子回路４の両端の電圧値に応じて、分圧抵抗８の両端に発生する電圧に対する温度検出データが参照テーブルとして記憶されている。本実施例では、この参照テーブル記憶部１３は、ＲＯＭにより構成されている。   The temperature reference unit 12 reads out and outputs temperature detection data from the reference table stored in the reference table storage unit 13 based on the input digital value. The reference table storage unit 13 stores temperature detection data for the voltage generated at both ends of the voltage dividing resistor 8 as a reference table in accordance with the voltage values at both ends of the temperature sensitive resistance element circuit 4. In this embodiment, the reference table storage unit 13 is composed of a ROM.

図２は参照テーブル記憶部１３に記憶された参照テーブルを表す図である。図２において、列インデックスＶｉｎ［０］，Ｖｉｎ［１］，Ｖｉｎ［２］，…が入力ノードＱの入力電圧Ｖｉｎの値に対応するＡＤ変換器１１の出力、行インデックスＶｏｕｔ［０］，Ｖｏｕｔ［１］，Ｖｏｕｔ［２］，…が出力ノードＰの出力電圧Ｖｏｕｔの値に対応するＡＤ変換器１１の出力である。参照テーブルには、各入力電圧と出力電圧との組（Ｖｉｎ［ｉ］，Ｖｏｕｔ［ｊ］）に応じて、温度検出データＴｉ，ｊがテーブルとして記憶されている。 FIG. 2 is a diagram showing a reference table stored in the reference table storage unit 13. 2, column indexes V in [0], V in [1], V in [2],... Are the outputs of the AD converter 11 corresponding to the value of the input voltage V in of the input node Q, and the row index V out. [0], V out [1], V out [2],... Are outputs of the AD converter 11 corresponding to the value of the output voltage V out of the output node P. In the reference table, temperature detection data T i, j is stored as a table in accordance with a set of each input voltage and output voltage (V in [i], V out [j]).

クロック生成器１６は一定の周期のクロックを出力する。タイマ１５は、クロック生成器１６の発生するクロックをカウントして、一定の時間間隔でパルスを出力する。スイッチング制御部１４は、タイマ１５からパルスが入力されると、所定のパルス幅Ｔ１の電源制御信号ＳＤと、所定のパルス幅Ｔ２の入力切替信号φとを出力する。感温抵抗素子回路電源スイッチＳ１は、電源制御信号ＳＤがＬレベルのときに遮断状態、Ｈレベルのときに導通状態となる。また、ＡＤＣ入力切替スイッチＳ２は、入力切替信号φがＬレベルのときに出力ノードＰとＡＤ変換器１１の入力ノードとを導通状態とし、入力切替信号φがＨレベルのときに入力ノードＱとＡＤ変換器１１の入力ノードとを導通状態とする。 The clock generator 16 outputs a clock having a constant period. The timer 15 counts the clock generated by the clock generator 16 and outputs pulses at regular time intervals. The switching control unit 14, when a pulse from the timer 15 is input, and outputs a power control signal S D having a predetermined pulse width T 1, and the input switching signal φ having a predetermined pulse width T 2. Temperature sensitive resistive element circuit power switch S 1, the power supply control signal S D is blocked state when the L-level, becomes conductive at H level. Also, ADC input switch S 2 is in a conductive state and the input node of the output node P and AD converter 11 when the input switching signal φ is L level, the input node when the input switching signal φ is at the H level Q And the input node of the AD converter 11 are made conductive.

以上のように構成された本実施例に係る温度検出装置について、以下その動作を説明する。図３は図１の温度検出装置１における各信号のタイムチャートである。まず、時刻ｔ１で、タイマ１５がパルスを発生する。これに伴い、スイッチング制御部１４は、電源制御信号ＳＤと入力切替信号φをＨレベルとする。 The operation of the temperature detection apparatus according to this embodiment configured as described above will be described below. FIG. 3 is a time chart of each signal in the temperature detection apparatus 1 of FIG. First, at time t 1, the timer 15 generates a pulse. Accordingly, the switching control unit 14 sets the power control signal SD and the input switching signal φ to the H level.

電源制御信号ＳＤがＨレベルとなると、感温抵抗素子回路電源スイッチＳ１は導通状態となる。これにより、マイコン３のアナログ出力ポートＰＯ１から電圧Ｖｉｎが出力され、感温抵抗素子回路４の入力ノードＱに入力電圧Ｖｉｎが印加される（時刻ｔ２）。これにより、出力ノードＰには、入力電圧Ｖｉｎが分圧された出力電圧Ｖｏｕｔが出力される。ここで、出力電圧Ｖｏｕｔは、（数８）により表される。 When the power control signal S D becomes H level, the temperature sensitive resistive element circuit power switch S 1 is turned on. Thus, the voltage V in from the analog output port PO1 of the microcomputer 3 is outputted, the input voltage V in is applied to the input node Q of the temperature sensitive resistive element circuit 4 (time t 2). Thus, the output node P, the output voltage V out of the input voltage V in is divided is output. Here, the output voltage V out is expressed by (Equation 8).

Figure 2005274372
Figure 2005274372

一方、入力切替信号φがＨレベルになると、ＡＤＣ入力切替スイッチＳ２は、ＡＤ変換器１１の入力ノードＡｉｎと入力ノードＱとが導通状態となるように切り替えられる。これにより、ＡＤ変換器１１には、入力電圧Ｖｉｎが入力される。ＡＤ変換器１１は、入力電圧ＶｉｎをＡＤ変換し、時刻ｔ３においてデジタル値Ｄｉｎを出力する。温度参照部１２は、このデジタル値Ｄｉｎを内部レジスタに一時的に記憶する。 On the other hand, when the input switching signal φ becomes H level, ADC input switch S 2 is the input node A in the input node Q of the AD converter 11 is switched to a conducting state. Thus, the AD converter 11, the input voltage V in is inputted. AD converter 11, the input voltage V in AD conversion, and outputs a digital value D in at time t 3. The temperature reference unit 12 temporarily stores the digital value D in in an internal register.

次に、時刻ｔ１から時間Ｔ２だけ経過した時刻ｔ４において、入力切替信号φがＬレベルになる。これにより、ＡＤＣ入力切替スイッチＳ２は、ＡＤ変換器１１の入力ノードＡｉｎと出力ノードＰとが導通状態となるように切り替えられる。出力ノードＰには、入力電圧Ｖｉｎが分圧された出力電圧Ｖｏｕｔが出力されている。ＡＤ変換器１１は、出力電圧ＶｏｕｔをＡＤ変換し、時刻ｔ５においてデジタル値Ｄｏｕｔを出力する。温度参照部１２は、先に記憶された入力電圧Ｖｉｎのデジタル値Ｄｉｎと、出力電圧Ｖｏｕｔのデジタル値Ｄｏｕｔに基づいて、参照テーブル記憶部１３から対応する温度検出データＴを読み出し、時刻ｔ６において出力する。 Then, at time t 4 when from time t 1 has elapsed by the time T 2, the input switching signal φ becomes L level. Thus, ADC input switch S 2 is the input node A in and an output node P of the AD converter 11 is switched to a conducting state. The output node P, the output voltage V out of the input voltage V in has been divided is output. AD converter 11, the output voltage V out AD conversion, and outputs a digital value D out at time t 5. Temperature reference unit 12 reads the digital value D in the input voltage V in previously stored, based on the digital value D out of the output voltage V out, the corresponding temperature detection data T from the reference table storage unit 13, the output at time t 6.

ここで、ＡＤ変換器１１の最大リファレンス電圧をＶｄｄ、最小リファレンス電圧ををＶｓｓ、量子化レベルをαとする。このとき、感温抵抗素子７の抵抗値Ｒｔｈは、入力電圧Ｖｉｎのデジタル値Ｄｉｎと、出力電圧Ｖｏｕｔのデジタル値Ｄｏｕｔに基づいて（数９）により算出される。 Here, the maximum reference voltage of the AD converter 11 is V dd , the minimum reference voltage is V ss , and the quantization level is α. At this time, the resistance value R th of the temperature sensitive resistive element 7, and the digital value D in the input voltage V in, is calculated by on the basis of the digital value D out of the output voltage V out (number 9).

Figure 2005274372
Figure 2005274372

ここで、最小リファレンス電圧Ｖｓｓを接地電位（０Ｖ）とすれば、Ｒｌは一定なのでＤｉｎとＤｏｕｔからＲｔｈが一意的に決定される。そこで、このＲｔｈに対応する感温抵抗素子７の温度検出データＴを参照テーブルに登録しておけばよい。 Here, if the minimum reference voltage V ss is set to the ground potential (0 V), R l is constant, so that R th is uniquely determined from D in and D out . Therefore, the temperature detection data T of the temperature sensitive resistance element 7 corresponding to this Rth may be registered in the reference table.

次に、時刻ｔ１から時間Ｔ１だけ経過した時刻ｔ７において、電源制御信号ＳＤがＬレベルとなる。これにより、感温抵抗素子回路電源スイッチＳ１は遮断状態となる。従って、感温抵抗素子回路４への電力供給が停止される。そのため、感温抵抗素子回路４における無駄な電力消費を削減することが可能となる。 Then, at time t 7 that has elapsed from the time t 1 for the time T 1, the power control signal S D is L level. Thus, the temperature sensitive resistive element circuit power switch S 1 becomes cut-off state. Accordingly, the power supply to the temperature sensitive resistance element circuit 4 is stopped. Therefore, useless power consumption in the temperature sensitive resistance element circuit 4 can be reduced.

以上のように、本実施例に係る温度検出装置１によれば、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔの検出時以外は感温抵抗素子回路４に通電されないため、感温抵抗素子回路４における消費電力を最小限に抑えることができる。また、除算器が必要なく、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔに基づくＲＯＭの参照動作のみにより温度検出を行うため、マイコンにおけるハードウェア使用量が少なく、消費電力も少なく高速動作が可能である。 As described above, according to the temperature detection device 1 according to the present embodiment, since the other upon detection of the input voltage V in and the output voltage V out it is not energized the temperature sensitive resistive element circuit 4, the temperature sensitive resistive element circuit 4 Power consumption can be minimized. Further, the divider is not required, for temperature detection only by reference operation of the ROM to the input voltage V in is based on the output voltage V out, the hardware amount is small in the microcomputer, it is possible to power consumption reduced speed operation .

なお、本実施例においては、感温抵抗素子回路４は、分圧抵抗８を接地側としたが、図７と同様に感温抵抗素子７を接地側としてもよい。その場合、（数８）の代わりに（数２）を用いればよい。また、（数９）の代わりに（数１０）を用いればよい。   In the present embodiment, the temperature sensitive resistor element circuit 4 has the voltage dividing resistor 8 on the ground side, but the temperature sensitive resistor element 7 may be on the ground side as in FIG. In that case, (Expression 2) may be used instead of (Expression 8). Further, (Equation 10) may be used instead of (Equation 9).

Figure 2005274372
Figure 2005274372

図４は本発明の実施例２に係る温度検出装置の構成を表す図である。基本的な構成は図１と同様であるので、同様の部分には図１と同一符号を付している。   FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the temperature detection device according to the second embodiment of the present invention. Since the basic configuration is the same as in FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG.

本実施例の温度検出装置１’は、感温抵抗素子回路４’において、感温抵抗素子７と分圧抵抗８とが並列に接続されており、感温抵抗素子７及び分圧抵抗８と接地電位との間に定電流回路２０が接続されている点が異なる。この場合、感温抵抗素子回路電源スイッチＳ１を導通状態とすると、定電流回路２０により、感温抵抗素子回路４’には一定の入力電流Ｉｉｎが流れる。これにより、電源側ノードＱには電圧Ｖｉｎが発生し、接地側ノードＰには電圧Ｖｏｕｔが発生する。この場合には、（数１１）の関係式が成り立つ。 In the temperature detection device 1 ′ of the present embodiment, the temperature sensing resistor element 7 and the voltage dividing resistor 8 are connected in parallel in the temperature sensing resistor element circuit 4 ′. The difference is that the constant current circuit 20 is connected to the ground potential. In this case, when the temperature sensitive resistive element circuit power switch S 1 in the conductive state, the constant current circuit 20, the temperature sensitive resistor element circuit 4 'through a constant input current I in. As a result, a voltage V in is generated at the power supply side node Q, and a voltage V out is generated at the ground side node P. In this case, the relational expression (Equation 11) holds.

Figure 2005274372
Figure 2005274372

従って、感温抵抗素子７の抵抗値Ｒｔｈは（数１２）により算出される。 Therefore, the resistance value Rth of the temperature sensitive resistance element 7 is calculated by ( Equation 12).

Figure 2005274372
Figure 2005274372

従って、各Ｄｉｎ，Ｄｏｕｔの値に対するＲｔｈに対応する感温抵抗素子７の温度検出データＴを参照テーブルに登録しておけばよい。 Therefore, the temperature detection data T of the temperature-sensitive resistance element 7 corresponding to Rth for the values of D in and D out may be registered in the reference table.

本発明の実施例１に係る温度検出装置の構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the temperature detection apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 参照テーブル記憶部１３に記憶された参照テーブルを表す図である。4 is a diagram illustrating a reference table stored in a reference table storage unit 13. FIG. 図１の温度検出装置１における各信号のタイムチャートである。It is a time chart of each signal in the temperature detection apparatus 1 of FIG. 本発明の実施例２に係る温度検出装置の構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the temperature detection apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 電圧モード・リニアライズ回路を用いた一般的な温度検出装置の基本構成を表す図である。It is a figure showing the basic composition of the general temperature detection apparatus using a voltage mode linearize circuit. 電流モード・リニアライズ回路を用いた一般的な温度検出装置の基本構成を表す図である。It is a figure showing the basic composition of the general temperature detection apparatus using a current mode linearize circuit. 特許文献２記載の温度検出装置の構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the temperature detection apparatus of patent document 2.

符号の説明Explanation of symbols

１，１’ 温度検出装置
２ 電源回路
３ マイコン
４，４’ 感温抵抗素子回路
５ 電池
６ バックアップ・コンデンサ
７ 感温抵抗素子
８ 分圧抵抗
１１ ＡＤ変換器（ＡＤＣ）
１２ 温度参照部
１３ 参照テーブル記憶部
１４ スイッチング制御部
１５ タイマ
１６ クロック生成器
２０ 定電流回路
Ｓ１ 感温抵抗素子回路電源スイッチ
Ｓ２ ＡＤＣ入力切替スイッチ
ＰＩ０ 電源入力ポート
ＰＩ１，ＰＩ２ 入力ポート
ＰＯ１ アナログ出力ポート

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1 'Temperature detection apparatus 2 Power supply circuit 3 Microcomputer 4,4' Temperature sensitive resistive element circuit 5 Battery 6 Backup capacitor 7 Thermal sensitive resistive element 8 Voltage dividing resistor 11 AD converter (ADC)
12 Temperature Reference Unit 13 Reference Table Storage Unit 14 Switching Control Unit 15 Timer 16 Clock Generator 20 Constant Current Circuit S 1 Temperature Sensing Resistor Circuit Power Switch S 2 ADC Input Changeover Switch PI0 Power Input Port PI1, PI2 Input Port PO1 Analog Output port

Claims (2)

抵抗変化型の感温抵抗素子と分圧抵抗とが直列（又は並列）に接続された感温抵抗素子回路と、
前記感温抵抗素子回路に定電圧（又は定電流）を入力する電源回路と、
前記感温抵抗素子回路の両端の電圧値、及び前記感温抵抗素子又は前記分圧抵抗の両端の電圧値を検出する電圧値検出手段と、
前記感温抵抗素子回路の両端の電圧値に応じて、前記感温抵抗素子又は前記分圧抵抗の両端に発生する電圧に対する温度検出データを参照テーブルとして記憶する参照テーブル記憶手段と、
前記電圧値検出手段により検出される前記感温抵抗素子回路の両端の電圧値、及び前記感温抵抗素子又は前記分圧抵抗の両端に発生する電圧値に対応する温度検出データを前記参照テーブル記憶手段から読み出して温度検出データとして出力する温度参照手段と、
を備えていることを特徴とする温度検出装置。 A temperature-sensitive resistance element circuit in which a resistance-change type temperature-sensitive resistance element and a voltage dividing resistor are connected in series (or in parallel);
A power supply circuit for inputting a constant voltage (or a constant current) to the temperature-sensitive resistance element circuit;
Voltage value detecting means for detecting a voltage value at both ends of the temperature-sensitive resistor element circuit, and a voltage value at both ends of the temperature-sensitive resistor element or the voltage dividing resistor;
Reference table storage means for storing, as a reference table, temperature detection data for a voltage generated at both ends of the temperature sensitive resistor element or the voltage dividing resistor in accordance with a voltage value at both ends of the temperature sensitive resistor element circuit;
The reference table stores temperature values corresponding to voltage values at both ends of the temperature sensitive resistor element circuit detected by the voltage value detecting means and voltage values generated at both ends of the temperature sensitive resistor element or the voltage dividing resistor. Temperature reference means for reading out from the means and outputting as temperature detection data;
A temperature detection device comprising: 感温抵抗素子回路の両端に電源電圧を印加するための電源ラインに設けられた感温抵抗素子回路電源スイッチと、
前記電圧値検出手段が前記感温抵抗素子回路の両端の電圧値、及び前記感温抵抗素子又は前記分圧抵抗の両端の電圧値を検出するときに、前記感温抵抗素子回路電源スイッチを導通状態とし、それ以外のときに前記感温抵抗素子回路電源スイッチを遮断状態とする通電制御を行うスイッチング制御手段と、
を備えていることを特徴とする請求項１記載の温度検出装置。



A temperature sensitive resistance element circuit power switch provided in a power supply line for applying a power supply voltage to both ends of the temperature sensitive resistance element circuit;
When the voltage value detecting means detects the voltage value at both ends of the temperature sensitive resistor element circuit and the voltage value at both ends of the temperature sensitive resistor element or the voltage dividing resistor, the temperature sensitive resistor element circuit power switch is turned on. Switching control means for performing energization control in which the temperature sensitive resistance element circuit power switch is turned off at other times,
The temperature detecting device according to claim 1, further comprising:



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