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JPS6160367B2 - - Google Patents
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JPS6160367B2 - - Google Patents

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JPS6160367B2
JPS6160367B2 JP56047919A JP4791981A JPS6160367B2 JP S6160367 B2 JPS6160367 B2 JP S6160367B2 JP 56047919 A JP56047919 A JP 56047919A JP 4791981 A JP4791981 A JP 4791981A JP S6160367 B2 JPS6160367 B2 JP S6160367B2
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flop
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • G01K7/25Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit for modifying the output characteristic, e.g. linearising

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は感温センサーにサーミスタを用いたデ
ジタル温度計に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a digital thermometer using a thermistor as a temperature sensor.

一般に、体温などの温度測定は精度が高く
(0.1℃)かつ検温速度が速いことが要求されると
ころから、感温センサーにサーミスタを使用し
た、例えば第1図に示すようなデジタル体温計が
市販されるようになつた。
In general, temperature measurement such as body temperature requires high accuracy (0.1℃) and fast temperature measurement speed, so digital thermometers, such as the one shown in Figure 1, that use a thermistor as a temperature sensor are commercially available. I started to do that.

第1図において、Rthは感温センサーとしての
サーミスタであり、抵抗R1,R2,R3ととも
にブリツジ回路1を構成している。このブリツジ
回路のa―b間の電圧、即ちアンバランス電圧を
前置増幅器2で増幅し、温度に比例した電圧Eo
を得る。このアナログ電圧Eoを2重積分方式の
アナログ・デジタル変換器(以下A/D変換器と
いう)によりデジタル値に変換し、温度をデジタ
ル表示器6に表示させる。例えば0℃のときにブ
リツジ出力電圧が0Vになるようにブリツジ回路
1を予じめ調整しておき、20℃のとき前置増幅器
の出力端子電圧Eoが200mVになるように前置増
幅器の利得を決める。そしてこのEoをA/D変
換器で“20.0”と表示させれば温度表示ができた
ことになる。
In FIG. 1, Rth is a thermistor as a temperature sensor, and constitutes a bridge circuit 1 together with resistors R1, R2, and R3. The voltage between a and b of this bridge circuit, that is, the unbalanced voltage, is amplified by the preamplifier 2, and a voltage Eo proportional to the temperature is generated.
get. This analog voltage Eo is converted into a digital value by a double integration type analog-to-digital converter (hereinafter referred to as an A/D converter), and the temperature is displayed on the digital display 6. For example, adjust the bridge circuit 1 in advance so that the bridge output voltage is 0V at 0°C, and adjust the preamplifier gain so that the preamplifier output terminal voltage Eo is 200mV at 20°C. decide. Then, if this Eo is displayed as "20.0" with an A/D converter, the temperature can be displayed.

2重積分方式のA/D変換器は、オペアンプ4
を用いた積分回路3とコントロール回路5とで構
成されている。オペアンプ4の入力端子はスイツ
チS′により前置増幅器の出力電圧Eoへ接続する
ことができ、別のスイツチS″により基準電圧ER
へ接続できるようになつている。このスイツチ
S′及びS″のオン・オフはコントロール回路5に
より次のように制御される。即ち入力積分期間中
はスイツチS′がオン(S″はオフ)し、抵抗Riと
コンデンサCとにより、入力電圧Eoを一定時間
積分する。次に基準積分期間中はスイツチS″を
オン(S′はオフ)し、入力電圧Eoとは逆極性の
電圧ERを積分出力電圧がゼロになるまで積分す
る。この場合には、積分出力の傾斜は一定である
ので、基準積分時間は入力電圧に比例する。この
時間内のクロツクパルスの数を、コントロール回
路5内のカウンタで計数し、ラツチしてデジタル
出力を得る。この2重積分方式は、クロツクの周
期及び回路素子Ri,Re,Cの変動が誤差になら
ない利点をもつ。
The double integration type A/D converter uses operational amplifier 4.
It is composed of an integrating circuit 3 and a control circuit 5. The input terminal of the operational amplifier 4 can be connected to the output voltage Eo of the preamplifier by means of a switch S', and by means of another switch S'' the reference voltage E R
It is now possible to connect to. This switch
The on/off of S' and S'' is controlled by the control circuit 5 as follows. That is, during the input integration period, the switch S' is on (S'' is off), and the resistor Ri and capacitor C control the input voltage. Integrate the voltage Eo over a certain period of time. Next, switch S'' is turned on (S' is turned off) during the reference integration period, and the voltage E R , which has the opposite polarity to the input voltage Eo, is integrated until the integral output voltage becomes zero. In this case, the integral output Since the slope of is constant, the reference integration time is proportional to the input voltage.The number of clock pulses within this time is counted by a counter in the control circuit 5 and latched to obtain a digital output.This double integration method has the advantage that fluctuations in the clock period and circuit elements Ri, Re, and C do not cause errors.

しかしながら第1図に示す如きデジタル温度計
に於て、その測定精度を高めるには、前置増幅器
A1の出力電圧Eoが測定温度に比例しているこ
とが重要である。ところがサーミスタは抵抗が温
度に対し対数的に変化するため、上記のように前
置増幅器A1の出力電圧Eoを温度に比例したも
のとするためには、例えばサーミスタRthに並列
に補正抵抗を入れてブリツジ回路の温度に対する
直線性を良くしたり、或いは更に前置増幅器A1
の増幅度を温度変化に対し安定に保つなどの手段
を講ずる必要があつた。
However, in a digital thermometer as shown in FIG. 1, in order to improve its measurement accuracy, it is important that the output voltage Eo of the preamplifier A1 be proportional to the measured temperature. However, since the resistance of a thermistor changes logarithmically with temperature, in order to make the output voltage Eo of preamplifier A1 proportional to temperature as described above, for example, a correction resistor must be inserted in parallel with the thermistor Rth. Improve the linearity of the bridge circuit with respect to temperature, or further improve the preamplifier A1.
It was necessary to take measures such as keeping the degree of amplification stable against temperature changes.

また一般の温度計では0℃を境にしてプラス又
はマイナスの温度が測定及び表示できることが必
要である。
In addition, a general thermometer must be able to measure and display plus or minus temperatures at 0°C.

本発明は比較的構成が簡単でありながら測定精
度が高くかつプラス及びマイナス両温度の測定が
可能なデジタル温度計を提供せんとするものであ
る。
It is an object of the present invention to provide a digital thermometer that has a relatively simple structure, has high measurement accuracy, and is capable of measuring both plus and minus temperatures.

以下図示の実施例について本発明を説明する。 The present invention will be explained below with reference to the illustrated embodiments.

第2図は本発明の温度測定原理を示すブロツク
図である。サーミスタRthは負特性の通常のサー
ミスタであり、その一端は一定の直流電圧Ei
(この例では負電圧)に接続され、他端はスイツ
チS1を介して、オペアンプ10の入力端子と接
続されている。従つてサーミスタRthは、オペア
ンプ10の入出力端子間に接続されたコンデンサ
Cとともに第1積分回路を構成する一要素として
機能する。オペアンプ10の入出力端子間には、
スイツチS2と抵抗Roの直列回路が並列に接続
されており、コンデンサCに対する放電路(第2
積分回路)を構成し得るようになつている。
FIG. 2 is a block diagram showing the temperature measurement principle of the present invention. Thermistor Rth is a normal thermistor with negative characteristics, one end of which is connected to a constant DC voltage Ei
(negative voltage in this example), and the other end is connected to the input terminal of the operational amplifier 10 via the switch S1. Therefore, the thermistor Rth functions as one element constituting the first integrating circuit together with the capacitor C connected between the input and output terminals of the operational amplifier 10. Between the input and output terminals of the operational amplifier 10,
A series circuit of switch S2 and resistor Ro is connected in parallel, and a discharge path (second
It is now possible to configure an integral circuit (integrator circuit).

まず、第3図に示すように、予じめ定めた所定
時間(クロツクパルス数N)の期間スイツチS1
を閉じて第1積分を行う。オペアンプ10の出力
電圧E1はEiに負電圧を与えた場合、第3図の
ようにEi/Rth・Ctの関数に沿つた正の電圧波形
とな る。パルス数Nをコントロール回路50のカウン
タが計数したとき、カウンタからの出力信号によ
つてスイツチS1を開きS2を閉じる。即ち第1
積分でコンデンサCにチヤージされた電気量を所
定の抵抗Roを通して放電させる。コンデンサC
の電圧は時間tとともに指数関数的に変化するた
め、この電圧をコントロール回路50中の比較器
により所定の基準電圧ERと比較し、一致点を見
い出す。積分開始から第2の指数変化させるまで
の時間(パルス数N)と、電圧比較された一致点
までの時間(パルス数Nx)との比をパルス数で
表わすと、デジタル表示器60に温度表示させる
ことができる。
First, as shown in FIG.
Close and perform the first integral. When a negative voltage is applied to Ei, the output voltage E1 of the operational amplifier 10 has a positive voltage waveform along the function of Ei/Rth·Ct as shown in FIG. When the counter of the control circuit 50 counts the number of pulses N, the output signal from the counter opens the switch S1 and closes the switch S2. That is, the first
The amount of electricity charged in the capacitor C during integration is discharged through a predetermined resistor Ro. Capacitor C
Since the voltage changes exponentially with time t, this voltage is compared with a predetermined reference voltage E R by a comparator in the control circuit 50 to find a matching point. The temperature is displayed on the digital display 60 when the ratio of the time from the start of integration until the second index changes (number of pulses N) to the time until the voltage comparison matches (number of pulses Nx) is expressed as a number of pulses. can be done.

しかし温度計は体温計と異なりマイナス温度も
測定できるものでなければならない。このため本
発明においては特に0℃基準カウンタを用意す
る。即ち、第2積分開始と同時にこの0℃基準カ
ウンタをスタートさせ、一方このカウンタの所定
カウント値例えば1000カウント目を0℃に対応づ
けておき、このカウント値に至つたとき0℃基準
カウンタが終了パルスを発生するようにする。そ
してこの終了パルスの発生した時点で、第2積分
が終了しているか継続中かを判断し温度のマイナ
スプラスを決定する。
However, unlike thermometers, thermometers must be able to measure negative temperatures as well. For this reason, in the present invention, a 0°C reference counter is especially provided. That is, the 0°C reference counter is started at the same time as the second integration starts, and a predetermined count value of this counter, for example, the 1000th count, is associated with 0°C, and when this count value is reached, the 0°C reference counter ends. Generate a pulse. Then, at the time when this end pulse is generated, it is determined whether the second integration has ended or is continuing, and the minus or plus of the temperature is determined.

原理的には、適当な論理回路で0℃カウンタ出
力と第2積分出力との反一致をとり、そのゲート
出力パルスが持続する期間中のクロツクパルスを
計数すれば温度の絶対値が求められる。第4図a
はマイナス温度の場合で、第2積分のパルスが0
℃カウンタパルスより時間幅が短いため、反一致
ゲート出力は0℃カウンタのパルスの終了する以
前に既に生ずる。またプラス温度の場合は、第4
図bに示すように、第2積分のパルスが0℃カウ
ンタパルスよりも時間幅が長くなるため、ゲート
出力は0℃パルスの終了後に発生する。次に温度
の符号については、0℃カウンタのパルスの立下
りで第2積分の出力パルスの有無をチエツクし、
その有無に応じて極性表示をすればよい。例えば
第5図に示すように、Dタイプのフリツプフロツ
プを用い、そのD入力端子にHレベルの信号(第
2積分のパルス)が来たとき、0℃カウンタのパ
ルスの立上り(後縁)があれば出力端子QがHレ
ベルとなるようになし、このQ出力によつての
ランプを点灯させる。
In principle, the absolute value of the temperature can be determined by anti-coinciding the 0° C. counter output and the second integral output using a suitable logic circuit and counting the clock pulses during the duration of the gate output pulse. Figure 4a
is the case of negative temperature, and the pulse of the second integral is 0.
Since the time width is shorter than the 0° C. counter pulse, the anti-coincidence gate output occurs already before the end of the 0° C. counter pulse. In addition, in the case of positive temperature, the fourth
As shown in Figure b, the gate output occurs after the end of the 0°C pulse because the second integral pulse has a longer time width than the 0°C counter pulse. Next, regarding the sign of the temperature, check the presence or absence of the output pulse of the second integral at the falling edge of the pulse of the 0°C counter.
The polarity may be displayed depending on its presence or absence. For example, as shown in Figure 5, when a D-type flip-flop is used and an H level signal (second integral pulse) comes to the D input terminal, the rising edge (trailing edge) of the 0°C counter pulse For example, output terminal Q is set to H level, and a lamp is lit by this Q output.

次に第6図の回路例について具体的に説明す
る。
Next, the circuit example shown in FIG. 6 will be specifically explained.

S1,S2は第2図で説明したスイツチ、S3
は積分回路のコンデンサCを短絡するためのスイ
ツチであり、これらのスイツチは半導体を用いた
アナログスイツチである。
S1 and S2 are the switches explained in Fig. 2, and S3
are switches for shorting the capacitor C of the integrating circuit, and these switches are analog switches using semiconductors.

20はコンデンサCの蓄積電荷を抵抗Roを通
して流出させた際、コンデンサCの端子電圧E1
が所定の値ERまで降下したかどうかをチエツク
し、E1がERに達したとき出力を生ずるコンパ
レータである。21はこのコンパレータ20の比
較一致出力を比較的短いパルス幅のパルスにする
波形整形回路、そして22はこの波形整形された
比較一致出力パルスによつてリセツトされるフリ
ツプフロツプである。このフリツプフロツプ22
がリセツト状態に在る間は、同フリツプフロツプ
の出力により、スイツチS3がオンせしめら
れ、コンデンサCが短絡される。この結果、コン
パレータ20は動作しない。25は、フリツプフ
ロツプ22のセツトQ出力と後述するゲート32
の出力の反転信号(インバータ24の出力)とを
2入力とするANDゲートであり、このANDゲー
ト25は、フリツプフロツプ22のセツト出力Q
によるスイツチS2のオン・オフ動作を、ゲート
32の出力が生じている間は禁止し、ゲート32
の出力が消失した際には有効にならしめる働きを
する。
20 is the terminal voltage E1 of the capacitor C when the accumulated charge of the capacitor C flows out through the resistor Ro.
This is a comparator that checks whether E1 has fallen to a predetermined value E R and produces an output when E1 reaches E R . 21 is a waveform shaping circuit that converts the comparison match output of the comparator 20 into a pulse with a relatively short pulse width, and 22 is a flip-flop that is reset by the waveform-shaped comparison match output pulse. This flip-flop 22
While in the reset state, the output of the flip-flop turns on switch S3 and shorts capacitor C. As a result, comparator 20 does not operate. 25 is a set Q output of the flip-flop 22 and a gate 32 which will be described later.
This AND gate 25 has two inputs: the inverted signal of the output of the flip-flop 22 (the output of the inverter 24), and the set output Q of the flip-flop 22.
The on/off operation of the switch S2 by the gate 32 is prohibited while the output of the gate 32 is generated.
It works to make it valid when the output disappears.

30はクロツク周波数oのクロツク発生器、
31は発生器30からのクロツクパルスを計数す
るカウンタである。カウンタ31は3段の1/10計
数回路に2段の1/2計数回路31A,31Bを加
えて構成されており、従つて前段の1/2計数回路
31Aはクロツクパルスを1000カウントしたとき
にオンし、31Bは2000カウントしたときにオン
する。33はこの2000カウント目の1/2計数回路
31Bの出力により反転動作しセツトされるフリ
ツプフロツプである。前述のゲート32はこのフ
リツプフロツプ33のQ出力と、1/2計数回路3
1A及び31Bの出力を3入力とするANDゲー
トであり、従つてこのANDゲートには第7図に
示すc―d区間即ち2度目の3000カウント目から
4000カウント未満までの間出力が発生する。この
ゲート出力はスイツチS1に送られ、該スイツチ
を閉じる。即ちこのゲート32の出力は第1積分
区間を定める。
30 is a clock generator with a clock frequency o;
A counter 31 counts clock pulses from the generator 30. The counter 31 is constructed by adding two stages of 1/2 counting circuits 31A and 31B to a three-stage 1/10 counting circuit. Therefore, the previous stage 1/2 counting circuit 31A is turned on when 1000 clock pulses are counted. However, 31B turns on when the count reaches 2000. 33 is a flip-flop which is inverted and set by the output of the 1/2 counting circuit 31B at the 2000th count. The aforementioned gate 32 connects the Q output of this flip-flop 33 and the 1/2 counting circuit 3.
This is an AND gate that takes the outputs of 1A and 31B as 3 inputs. Therefore, this AND gate has the following values:
Output occurs until less than 4000 counts. This gate output is sent to switch S1, closing it. The output of this gate 32 thus defines the first integration interval.

34はフリツプフロツプ33の出力の立上り
で反転動作するフリツプフロツプ、35はこのフ
リツプフロツプ34の出力の立上りでリセツト
される0℃カウンタである。0℃カウンタ35
は、フリツプフロツプ34が第1積分の終了時点
でセツトされて同フリツプフロツプの出力が消
失したときから、クロツク発生器30のクロツク
パルスを計数し始め、1000カウント目でそのQ出
力がLレベルになる。このLレベルへの立下り部
分は、RC積分回路、インバータ及びANDゲート
を組合せた単パルス形成回路36を通つて、細い
パルス(0℃パルス)P1として取り出され、フ
リツプフロツプ34をリセツトさせる。つまりフ
リツプフロツプ34は第1積分終了後の丁度1000
カウント区間セツト状態にあり、次いでリセツト
される。このリセツトされる時点を本例では0℃
に対応させてある。フリツプフロツプ34がリセ
ツトされれば、その出力で0℃カウンタ35も
リセツトされる。37はフリツプフロツプ22の
Q出力の立下り部分のパルス(第2積分終了パル
ス)P2をつくる回路であつて、一方の入力端子
がフリツプフロツプ22の出力端子に直接に接
続され他方の入力端子がCR積分回路を介して同
フリツプフロツプ22のQ出力端子に接続された
ANDゲート38から成る。フリツプフロツプ2
2はゲート32の立上りでセツトされ比較器20
からの比較一致出力でリセツトされるから、
ANDゲート38には第2積分終了時に単パルス
が生ずる。
34 is a flip-flop which performs inversion operation at the rising edge of the output of the flip-flop 33; 35 is a 0° C. counter which is reset at the rising edge of the output of the flip-flop 34; 0℃ counter 35
starts counting the clock pulses of the clock generator 30 from the time when the flip-flop 34 is set at the end of the first integration and the output of the flip-flop disappears, and at the 1000th count, its Q output becomes L level. This falling portion to the L level is extracted as a thin pulse (0° C. pulse) P1 through a single pulse forming circuit 36 which is a combination of an RC integration circuit, an inverter and an AND gate, and resets the flip-flop 34. In other words, the flip-flop 34 is exactly 1000 after the first integration.
The count interval is set and then reset. In this example, the reset point is 0°C.
It corresponds to When the flip-flop 34 is reset, the 0°C counter 35 is also reset by its output. 37 is a circuit that generates the pulse (second integration end pulse) P2 of the falling part of the Q output of the flip-flop 22, one input terminal is directly connected to the output terminal of the flip-flop 22, and the other input terminal is used for CR integration. It is connected to the Q output terminal of the flip-flop 22 through the circuit.
It consists of AND gate 38. flipflop 2
2 is set at the rising edge of the gate 32 and the comparator 20
Since it is reset by the comparison match output from
A single pulse occurs at the AND gate 38 at the end of the second integration.

39は測定温度の極性を判定するためのDフリ
ツプフロツプであり、そのD入力端子はフリツプ
フロツプ22のQ出力端子と接続され、クロツク
入力端子はフリツプフロツプ34の出力端子と
接続され、そしてQ出力端子は表示器60の極性
表示セグメントに接続されている。
39 is a D flip-flop for determining the polarity of the measured temperature; its D input terminal is connected to the Q output terminal of flip-flop 22; its clock input terminal is connected to the output terminal of flip-flop 34; and its Q output terminal is connected to the output terminal of flip-flop 34. 60 is connected to the polarity indicating segment of the device 60.

41はカウンタ31のリセツトパルスをつくる
リセツトゲート回路、そして42はカウンタ31
の内容をラツチ回路40に読み込んで保持させる
ラツチパルスをつくるラツチゲート回路である。
リセツトゲート回路41は、フリツプフロツプ3
4のQ出力及び第2積分終了パルスP2を2入力
とするANDゲート43と、フリツプフロツプ2
2のQ出力及び0℃パルスP1を2入力とする
ANDゲート44と、そして両アンドゲート43
及び44の出力をカウンタ31のリセツト入力端
子に導くORゲート45とで構成されている。一
方、ラツチゲート回路42は、フリツプフロツプ
34の出力及び第2積分終了パルスP2を2入
力とするANDゲート46と、フリツプフロツプ
22の出力及び0℃パルスP1を2入力とする
ANDゲート47と、そして両ゲートの出力をラ
ツチ回路40の作動入力端子に導くORゲート4
8とで構成されている。
41 is a reset gate circuit that generates a reset pulse for the counter 31, and 42 is a reset gate circuit for the counter 31.
This is a latch gate circuit that generates a latch pulse that causes the latch circuit 40 to read and hold the contents of the latch circuit.
The reset gate circuit 41 is connected to the flip-flop 3
An AND gate 43 which has two inputs, the Q output of 4 and the second integration end pulse P2, and a flip-flop 2.
2 Q output and 0°C pulse P1 as 2 inputs.
AND gate 44 and both AND gates 43
and an OR gate 45 which leads the output of 44 to the reset input terminal of the counter 31. On the other hand, the latch gate circuit 42 has an AND gate 46 which has two inputs, which are the output of the flip-flop 34 and the second integration end pulse P2, and which has two inputs, the output of the flip-flop 22 and the 0°C pulse P1.
AND gate 47 and OR gate 4 which leads the outputs of both gates to the operating input terminal of latch circuit 40.
It consists of 8.

次に第7図のタイムチヤートを参照しながら上
記回路の動作を説明する。
Next, the operation of the above circuit will be explained with reference to the time chart shown in FIG.

電源スイツチをオンすると同時にクロツク発生
器30からのパルスによりカウンタ31が計数を
開始する。1000カウント目で1/2計数回路31A
がオンになり、2000カウント目で1/2計数回路3
1Bがオンになる(第7図のa)。この1/2計数回
路31Bのパルスの立下りによりフリツプフロツ
プ33が反転してセツト状態になり、Q出力が
ANDゲート32に印加される(第7図のb)。続
いて2度目の3000カウント目をむかえると、
ANDゲート32の3入力が共にHレベルにな
り、同ゲートの出力が立上る(第7図のc)。こ
のゲート32の出力の立上りでフリツプフロツプ
22がセツトされ、その出力が消失してスイツ
チS3がオフすると共に、ゲート32の出力でス
イツチS1が閉じられる。
At the same time as the power switch is turned on, the counter 31 starts counting by a pulse from the clock generator 30. 1/2 counting circuit 31A at 1000th count
turns on, and at the 2000th count, 1/2 counting circuit 3
1B is turned on (a in Figure 7). The fall of the pulse of this 1/2 counting circuit 31B inverts the flip-flop 33 and puts it in the set state, causing the Q output to become
is applied to AND gate 32 (FIG. 7b). Then, when we reached the second 3000 count,
All three inputs of the AND gate 32 become H level, and the output of the gate rises (c in FIG. 7). The flip-flop 22 is set by the rising edge of the output of the gate 32, its output disappears and the switch S3 is turned off, and the output of the gate 32 closes the switch S1.

スイツチS1がオンした時点から、直流電圧
Eiにより、サーミスタRthを通してコンデンサC
に電荷が充電され始め、コンデンサの端子電圧
は、Ev/Rth Ctの形で上昇する。
From the moment switch S1 is turned on, the DC voltage
Ei causes capacitor C to pass through thermistor Rth.
The terminal voltage of the capacitor increases in the form of Ev/Rth Ct.

次に4000カウント目(第7図のd点)に至る
と、1/2計数回路31A及び31Bの出力がオフ
状態となり、フリツプフロツプ33がリセツトさ
れると共に、ANDゲート32の出力が消失し、
スイツチS1がオフする。ANDゲート32の出
力が消失するとインバータ24の出力がHレベル
になるので、ANDゲート25に出力を生ずる。
なぜならこの時点では依然としてフリツプフロツ
プ22はセツト状態にあるからである。ゲート2
5の出力によりスイツチS2がS1に代つて閉じ
る。従つて、この4000カウント目(N=1000)で
第1積分は自動的に終り、次いで、それまでコン
デンサCに蓄積された電荷が抵抗Roを通して放
電される第2積分が開始される。
Next, when the 4000th count (point d in Figure 7) is reached, the outputs of the 1/2 counting circuits 31A and 31B are turned off, the flip-flop 33 is reset, and the output of the AND gate 32 disappears.
Switch S1 turns off. When the output of the AND gate 32 disappears, the output of the inverter 24 becomes H level, so that an output is generated to the AND gate 25.
This is because flip-flop 22 is still in the set state at this point. gate 2
The output of 5 causes switch S2 to close in place of S1. Therefore, at the 4000th count (N=1000), the first integration automatically ends, and then the second integration starts, in which the charge accumulated in the capacitor C up to that point is discharged through the resistor Ro.

今、クロツク発生器30のクロツク周波数を
oそして第1積分の区間を定めるパルス数をNと
すれば、第1積分の終了時におけるコンデンサC
の端子電圧ENは、次のような値になつている。
Now, if the clock frequency of the clock generator 30 is o and the number of pulses defining the interval of the first integration is N, then the capacitor C at the end of the first integration is
The terminal voltage E N has the following value.

N=Ei/Rth・C・N/o (1) この電圧は時間tの経過に伴い、指数関数e
1/Ro・Ctに従つて低下する。
E N =Ei/Rth・C・N/o (1) As time t elapses, this voltage becomes exponential function e
It decreases according to 1/Ro·Ct.

放電電圧E1がコンパレータ20の基準電圧E
Rまで下ると(第7図のe点)、コンパレータ20
の出力がオンからオフに変わりこのときパルスを
波形整形回路21に生じせしめる。この回路21
からの比較一致パルスはフリツプフロツプ22の
リセツト入力端子に送られて同フリツプフロツプ
をリセツトさせ、その出力によりスイツチS3
をオンして積分回路を短絡せしめる。また同フリ
ツプフロツプ22のQ出力の立下りにより第2積
分終了パルスP2が取り出される。
The discharge voltage E1 is the reference voltage E of the comparator 20.
When descending to R (point e in Figure 7), the comparator 20
The output changes from on to off, and at this time a pulse is generated in the waveform shaping circuit 21. This circuit 21
The compare match pulse from the flip-flop 22 is sent to the reset input terminal of the flip-flop 22 to reset the flip-flop, and its output causes the switch S3 to be reset.
Turn on to short-circuit the integrating circuit. Further, when the Q output of the flip-flop 22 falls, a second integration end pulse P2 is taken out.

一方、フリツプフロツプ33の出力の立上り
即ち第7図のd点において、フリツプフロツプ3
4が反転されセツト状態となる。つまり第1積分
の終了と同時にフリツプフロツプ34のQ出力が
Hレベルとなり、出力はLレベルになる。この
フリツプフロツプ34の出力の消失により0℃
カウンタ35のリセツト状態が解除され、同カウ
ンタ35がクロツクパルスを計数し始める。1000
パルス目で0℃カウンタ35のQ出力はLレベル
に立下り、従つて細い0℃パルスP1が発生され
る(第7図のf点)。
On the other hand, at the rising edge of the output of the flip-flop 33, that is, at point d in FIG.
4 is inverted and enters the set state. That is, at the same time as the first integration ends, the Q output of the flip-flop 34 becomes H level, and the output becomes L level. Due to the disappearance of the output of the flip-flop 34, the temperature rises to 0°C.
The reset state of the counter 35 is released and the counter 35 starts counting clock pulses. 1000
At the pulse number, the Q output of the 0° C. counter 35 falls to the L level, and therefore a thin 0° C. pulse P1 is generated (point f in FIG. 7).

上記0℃パルスP1並びに第2積分終了パルス
P2は、どちらか先に生じた方がカウンタ31の
リセツトパルスとなり、後で生じた方がラツチ回
路40へのラツチパルスとなる。
Whichever of the 0° C. pulse P1 and the second integration end pulse P2 occurs first serves as a reset pulse for the counter 31, and the one that occurs later serves as a latch pulse for the latch circuit 40.

例えば第2積分終了パルスP2が0℃カウンタ
のフリツプフロツプ34がまだセツト状態である
間に生じた場合、つまりマイナス温度の場合(第
7図のd,e,f)には、ANDゲート43、OR
ゲート45を通してパルスP2によりカウンタ3
1がリセツトされ、次いでANDゲート47、OR
ゲート48を通して0℃パルスP1がラツチ回路
40を作動させ、その間のカウント値を記憶し且
つ表示器60に表示させる。
For example, if the second integration end pulse P2 occurs while the flip-flop 34 of the 0°C counter is still in the set state, that is, in the case of negative temperature (d, e, f in FIG. 7), the AND gate 43, OR
Counter 3 is activated by pulse P2 through gate 45.
1 is reset, then AND gate 47, OR
A 0°C pulse P1 through gate 48 activates latch circuit 40 to store and display the count value during that time on display 60.

しかし逆に、第2積分終了パルスP2が0℃カ
ウンタのフリツプフロツプ34が既に0℃パルス
P1によつてリセツトされてしまつている場合、
つまりプラス温度の場合(第7図のd′,f′,e′)
には、ANDゲート44、ORゲート45を介して
パルスP1によりカウンタ31がリセツトされ、
次いでANDゲート46、ORゲート48を通して
パルスP2によりラツチ回路40が作動される迄
のカウント値が表示器60に表示される。
However, conversely, if the second integration end pulse P2 has already reset the flip-flop 34 of the 0°C counter by the 0°C pulse P1, then
In other words, in the case of positive temperature (d', f', e' in Figure 7)
, the counter 31 is reset by the pulse P1 via the AND gate 44 and the OR gate 45,
Next, the count value until the latch circuit 40 is activated by the pulse P2 is displayed on the display 60 through the AND gate 46 and the OR gate 48.

温度の極性の表示は、フリツプフロツプ22の
Q出力がHレベルである間にフリツプフロツプ3
4のの立上りがあれば、即ち第2積分区間中に
0℃カウンタがカウントアツプすれば、プラスで
あるとDフリツプフロツプ39が判断し、表示器
60にを表示させる。
The polarity of the temperature is displayed by flip-flop 3 while the Q output of flip-flop 22 is at H level.
If there is a rising edge of 4, that is, if the 0° C. counter counts up during the second integration period, the D flip-flop 39 determines that it is positive, and causes the display 60 to display.

今、このラツチ及び表示されるカウント値を
Nxとし、Nxの計数開始から第2積分の終了まで
の時間を、第3図に示す如くtxとすれば、 tx=RoC log EN/ER …(2) となり、これに(1)式を代入すると tx=Ro C log(Ei N/Rth C fo E
)…(3) となる。従つてNx=fo txであるから Nx=foRoC log(Ei N/Rth C fo E
)…(4) となる。fo,Ro,C,N,Ei,ERは一定である
から、Nxは(4)式から判るように1/Rthの変化の
対数に比例することになる。つまりlog1/Rthは
温度に比例することから、Nxの計数値は温度を
表わすものとなる。
Now, set this latch and the displayed count value to
If Nx is the time from the start of counting Nx to the end of the second integral, tx is as shown in Figure 3, then tx=RoC log E N /E R ...(2), and from this, equation (1) is obtained. Substituting tx=Ro C log(Ei N/Rth C fo E R
)…(3) becomes. Therefore, since Nx=fo tx, Nx=foRoC log(Ei N/Rth C fo E R
)…(4) becomes. Since fo, Ro, C, N, Ei, and E R are constant, Nx is proportional to the logarithm of the change in 1/Rth, as seen from equation (4). In other words, since log1/Rth is proportional to temperature, the count value of Nx represents temperature.

上記は、0℃カウンタを1000カウントで説明し
たが、これは任意に選ぶことができる。0.1℃分
解能で−100.0℃まで測定可能な温度計とするた
めには、1000カウントが好ましい。しかし現実に
はサーミスタは−50℃までが測定限界であるた
め、500カウントのカウンターでも良い。
In the above, the 0°C counter was explained using 1000 counts, but this can be arbitrarily selected. In order to obtain a thermometer that can measure down to -100.0°C with a resolution of 0.1°C, 1000 counts is preferable. However, in reality, a thermistor's measurement limit is -50°C, so a 500-count counter will suffice.

サーミスタの使用可能範囲を考慮しないで考
え、且つ0℃カウンタを1000カウントと仮定すれ
ば、−100℃〜+599.9℃までの測定ができ、0℃
カウンタの設定の仕方によつては−200℃からの
測定も可能である。つまり、温度絶対幅700℃ま
で測定できるから、0℃の基準を変えることによ
り、任意の温度測定範囲を定めることができる。
If we do not consider the usable range of the thermistor and assume that the 0°C counter has 1000 counts, it is possible to measure from -100°C to +599.9°C, and it is possible to measure from 0°C to +599.9°C.
Depending on how the counter is set, measurements can be made from -200°C. In other words, since the temperature can be measured up to an absolute width of 700°C, any temperature measurement range can be determined by changing the 0°C reference.

以上述べたように、本発明の温度計はサーミス
タの抵抗値をその対数特性を補正することなく測
定し直接的に温度を測定するものであるから、極
めて測定精度が高い。従来の第1図の如きブリツ
ジ回路も前置増幅器も不要である。0℃に対して
プラス・マイナスいずれの温度も測定でき、しか
も0℃の基準を加減して任意の測定範囲を定める
ことが可能である。
As described above, since the thermometer of the present invention measures the resistance value of the thermistor without correcting its logarithmic characteristic and directly measures the temperature, it has extremely high measurement accuracy. Neither a bridge circuit nor a preamplifier as shown in the conventional FIG. 1 is required. It is possible to measure temperatures both plus and minus 0°C, and it is possible to define any measurement range by adjusting the 0°C standard.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のデジタル温度計の概略図、第2
図は本発明のデジタル温度計の概略図、第3図は
その動作原理の2重積分の説明に供する図、第4
図及び第5図は本発明のプラス及びマイナス温度
の測定原理の説に供する図、第6図は本発明のデ
ジタル温度計のブロツク図、そして第7図はその
各部のタイムチヤート図である。 10…オペアンプ、20…コンパレータ、21
…波形整形回路、22,33,34…フリツプフ
ロツプ、30…クロツク発生器、31…カウン
タ、32…ANDゲート、35…0℃カウンタ、
39…Dフリツプフロツプ、40…ラツチ回路、
41…リセツトゲート回路、42…ラツチゲート
回路、60…表示器。
Figure 1 is a schematic diagram of a conventional digital thermometer, Figure 2
The figure is a schematic diagram of the digital thermometer of the present invention, FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of operation of the digital thermometer, and FIG.
5 and 5 are diagrams for explaining the principle of measuring plus and minus temperatures of the present invention, FIG. 6 is a block diagram of the digital thermometer of the present invention, and FIG. 7 is a time chart of each part thereof. 10... operational amplifier, 20... comparator, 21
...Waveform shaping circuit, 22, 33, 34...Flip-flop, 30...Clock generator, 31...Counter, 32...AND gate, 35...0°C counter,
39...D flip-flop, 40...latch circuit,
41...Reset gate circuit, 42...Latch gate circuit, 60...Display device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 クロツクパルスを計数する主カウンタと;該
主カウンタの値が所定の第1の数値幅内にある間
オンされる第1のスイツチと;該スイツチによつ
て積分コンデンサと直列に接続され該コンデンサ
と共に一定の直流電圧を積分するサーミスタと;
前記主カウンタの所定の第1の数値幅が経過した
とき直ちにオンされる第2のスイツチと;該第2
のスイツチにより前記コンデンサと接続され前記
積分過程の間に前記コンデンサに蓄積された電荷
を放電させる所定値の抵抗と;この放電時にコン
デンサの電圧を所定の基準電圧と比較し一致した
とき比較一致出力を生ずるコンパレータと;前記
主カウンタの所定の第1の数値幅が経過した時点
よりクロツクパルスを計数し所定のカウント値に
至つたとき0℃パルスを出力する0℃カウンタ
と;該0℃カウンタの0℃パルスと前記比較一致
出力のうち早期に生ずる信号を前記主カウンタの
リセツト信号として取り出し且つ後期に生ずる信
号を前記主カウンタの内容をラツチするラツチ回
路のラツチ信号として取り出す回路手段と;そし
て前記ラツチ回路にラツチされたカウント値を表
示する表示器とを有することを特徴とするデジタ
ル温度計。
1. A main counter for counting clock pulses; a first switch that is turned on while the value of the main counter is within a predetermined first numerical range; connected in series with an integrating capacitor by the switch; A thermistor that integrates a constant DC voltage;
a second switch that is turned on immediately when a predetermined first numerical range of the main counter has elapsed;
A resistor of a predetermined value is connected to the capacitor by a switch and discharges the charge accumulated in the capacitor during the integration process; during this discharge, the voltage of the capacitor is compared with a predetermined reference voltage, and when they match, a comparison match output is provided. a comparator that generates a 0°C pulse; a 0°C counter that counts clock pulses from the time when a predetermined first numerical width of the main counter has elapsed and outputs a 0°C pulse when a predetermined count value is reached; circuit means for taking out a signal that occurs early among the °C pulse and the comparison match output as a reset signal for the main counter, and taking out a signal that occurs late as a latch signal for a latch circuit that latches the contents of the main counter; 1. A digital thermometer comprising: a display device that displays a count value latched to a circuit.
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