JPS6326851B2 - - Google Patents
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- JPS6326851B2 JPS6326851B2 JP56059576A JP5957681A JPS6326851B2 JP S6326851 B2 JPS6326851 B2 JP S6326851B2 JP 56059576 A JP56059576 A JP 56059576A JP 5957681 A JP5957681 A JP 5957681A JP S6326851 B2 JPS6326851 B2 JP S6326851B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/32—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using change of resonant frequency of a crystal
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electric Clocks (AREA)
Description
本発明は温度測定器のシステムに関する。
本発明の目的は、温度測定器を用いて温度を測
定する際、被測定物(対象)の温度をできるだけ
短い時間で正確に測定し、正確に温度を測定して
いることを報知することを目的とする。更に本発
明の他の目的は、上記測定システムを単純なシス
テムで小型化することにある。
温度測定器を用いて温度を測定する際、温度測
定器の温度センサーが、被測定物(対象)の温度
に等しくなり、温度平衡状態になるまでには、か
なりの時間を要する。従来の温度測定器において
は、いつ温度センサーが被測定物と温度平衡状態
になつているかを知ることができず、表示された
温度が正しい値であるかも分らなかつた。そのた
め、必要以上に長い時間放置して、大体の勘に頼
り、温度表示を読み取つていた。
また、近年、デジタル表示をもつ電子腕時計が
世の中に出回り、この電子腕時計に温度測定機能
をもたせることが考えられてきた。しかし、電子
腕時計は常時、腕に装着しているため、電子腕時
計内の温度センサーは外気温とも体温とも違う温
度になつている。従つて、この電子腕時計により
外気温を測定する場合には、体温が伝わらないよ
うに、腕と電子腕時計との間に温度遮板を入れる
か、電子腕時計を腕からはずすようにしなければ
ならない。後者の場合が最も簡単で、更に体温を
測る場合には、電子腕時計を脇の下にはさむよう
にすればよいことから便利である。しかし、ここ
で問題となるのは、迅速に気温や体温を正確に測
り、同時に正確な温度測定が終了したことを使用
者に知らせなければならない。これは、前述した
一般の従来の温度測定器についても言える。
本発明は、このような問題に解決を与え、新し
い温度測定器を提供するものである。
以下、図面により、具体例に沿つて説明する。
第1図は、従来の水晶温度計の具体例のブロツク
図である。101は水晶発振器センサで、102
は、基準周波数発生器、103は、101の周波
数を計数し、温度に直すためのゲート回路、カウ
ンタ回路等で、104は、表示体105を駆動す
るためのデコーダ・ドライバ回路である。この従
来の具体例において、いま、センサー101の温
度がT0であつたとする。このセンサーにより、
温度T′の被測定物の温度を測る場合を考える。
センサ101の温度Tは第2図に示す如く、時間
t=0において、被測定物に接し、温度T0から
被測定物の温度T′へ徐々に変化する。センサ1
01の温度Tは、次式で与えられる。
ここで、T0:測定直前(t=0のとき)のセ
ンサの温度
T′:被測定物の温度
T :時間tにおけるセンサの温度
t :経過時間
k :定数
但し、ここで、被測定物の熱容量はセンサの熱
容量に比べて非常に大きく、測定中も温度変化が
ないものとする。第2図は(1)式を表わしたもので
あるが、被測定物の温度T′を測るには、通常、
数秒から数十秒を要する。これは、kの値によつ
て違うことはもちろん、対流等の影響によつても
変化する。従つて、十分に信頼できる温度測定値
を得ようとすれば、かなり時間をかけなければな
らない。また、どの程度時間をかければ、どの程
度に正確な測定値が得られるのか、測定者にはわ
からない不便さがある。
本発明は、以上の欠点を解決するものであり、
できるだけ短い時間で、正確な測定を行い、測定
終了を測定者に告げると同時に、どの程度に正確
であるかも測定者にわかるようなシステムを有す
る温度測定器である。
第3図は本発明になる温度測定器の具体例のブ
ロツク図である。図中、301は水晶発振器セン
サ、302は標準周波数発生器、303,306
は、水晶発振器センサからの周波数を計数し、温
度に直すためのゲート回路、カウンタ回路等で、
304は表示体305を駆動するためのデコー
ダ、ドライバ回路である。307は、306によ
り温度に直された計数値をメモリする回路であ
る。308は、メモリ307の値と、計数値30
6とを比較演算する回路で、両者の差が所定の値
以上であれば、306の計数結果を307のメモ
リに書き込む。同時に、306の値は、デコー
ダ、ドライバ304を通り、305の表示体に表
示される。もし、上記の差が所定の値以下であれ
ば、デコーダ、ドライバ304に信号を出し、表
示305を点滅させる。同時に、ブザー又はスピ
ーカ310の駆動回路309のゲートを開き、ブ
ザー又はスピーカ310を鳴らす。上記310を
鳴らすためのクロツクは、302から得る。温度
測定のサンプリング間隔(第4図のtn−tn−1)
は、302の基準信号により決まる。又、上記の
306の計数値と、メモリ307の値との差(第
4図のTn−Tn−1)は、予め308にプリセツ
トしておく。
第4図は、本発明の第3図の温度測定器を用い
て温度測定を行う場合の動作を説明するための図
である。時間t=0において、温度T′の被測定
物の温度を測定し始める。tn−tn−1の時間間隔
で温度をサンプリング測定し、その温度差Tn−
Tn−1が所定の値εに対して
Tn−Tn−1≦ε (2)式
になつた時に、測定終了の合図を第3図の305
又は310により出す。εの値は、比較演算器3
08にプリセツトされる値である。次に、εの設
定値に対して、測定温度Tnが、被測定物の真の
温度T′からどれだけずれているかは、次のよう
になる。
(1)式より
(3)、(4)式より
(2)、(3)式より
(3)、(7)式より
第5図にて後述するように実際は、
k2 (9)式
であるから、例えば
ε=0.1〔℃〕 (10)式
tn−tn−11.4〔sec〕 (11)式
とすると、
(8)式の右辺ε (12)式
となり、(8)式は、およそ
Tn−T′≦ε=0.1 (13)式
となる。従つて、この場合は、真値に対して0.1
℃の確度で温度測定をしていることが使用者にも
分る。更に測定精度を上げるには、上述の議論に
より、εをもつと小さくすればよい。kの値は、
測定器によつてほぼ決る値であるから、前もつて
測定しておけばよい。これにより、ε、k、tn−
tn−1が既知であるから、(8)式より、真値に対す
る測定確度がわかる。従つて、本発明になる第3
図の温度測定器を用いることにより、測定終了時
には、終了したことを使用者に報知すると同時
に、その測定値の確度も使用者は知ることがで
き、短時間に、精度の確かな測定が可能となつ
た。
第5図は本発明になる他の具体例のブロツク図
である。本図は、TM振動子(特願証52−
107478、52−107480、53−23903、53−149499、
53−149500等に詳細記載)を用いたツインモード
発振器(特願証55−174170に詳細記載の発振器)
の例である。本願の特許請求の範囲第4項で言う
TM振動子及びツインモード発振器とは、それぞ
れ、等者らによる上記特許の明細書中でうたわれ
たものをさす。第5図のシステム及び、第5図の
動作タイミングを示す第6図について以下に説明
する。第5図各部位の名称と機能は次の通りであ
る。501は後述の第6図に示す発振回路、50
2は501のクロツク出力F(屈曲振動の周波数)
を分周する分周器、503は秒、分、時、日等の
計時を行うカウンタ、504は503の液晶表示
装置等を駆動するデコーダとドライバである。以
上の系列のブロツクは全体で時計機能を構成して
いる。一方水晶温度計の機能は次の通り構成され
る。501の発振器より出力する△=F−T≒
Const−T(Tは捩り振動の周波数)周波数信号の
電圧波形は501の検波器の特性が悪い場合及び
TM水晶振動子のT振動の直列共振抵抗が大きい
場合にはFの成分を多く含むが、これによる誤動
作を防ぐために、△波形を△の数倍の周波数
10〜20KHzのサンプリング周波数でサンプリング
を行つて、高周波成分をカツトし、位相はゆらぐ
が平均周波数は一定な△信号を得る。この機能
を図中508のDタイプFFからなるサンプリン
グ回路で行う。506と507はそれぞれタイマ
とタイマの時間設定部で、クロツクΦ00の周期毎
に時間Tのタイマ時間を出力する。(第7図参
照)。Φ01は時間Tの最小分解能を与える。該タ
イマは前記TM水晶振動子のTの周波数温度特性
のバラツキを調整する機能をはたす。この調整は
次の様に行う。まず差周波数△は次の式で表わ
すことができる。
△=△0+Tα(θ−θ0) (14)式
α=−αT=−40〜−50 PPM/℃
但しここでθは温度、θ0は例えばθ0=0℃αは
△の1次温度係数、△0,T0はθ=θ0の時のF
とTの差周波数及びTの周波数である。この時5
09の論理積回路の出力パルス数Nは
N=△T=△0T+T0Tα(θ−θ0)
=N0+△N(θ−θ0) (15)式
で与えられる。例えばNの1℃当りのパルス数の
変化量△Nを10とするためには、
△N=T0T・|α|=10 (16)式
となる様に時間Tを設定すれば良い。TM水晶振
動子の場合についてこのTを計算してみると、
α=40PPM/℃、T0=192KHzであるから、
T0T=7.64Hz/℃よりT=1.31secとなる。
この場合タイマへの入力クロツクΦ00は2secと
すれば充分であり、2sec毎に温度測定をくり返
す。△N=10の場合には温度測定の最小分解能は
0.1℃となる。(16)式よりTM水晶振動子の1次温
度係数及びT0のバラツキは前記タイマ時間Tを
変えて調整可能なことは明白である。
次に510はプリセツト可能なアツプダウンカ
ウンタ、512は510の外部設定端子で式(15)
のN0値を設定する。511は510カウンタの
桁上げ用キヤリの出力の有無を記憶する回路、5
17はタイマ出力TのH(High)とL(Low)の
2値のデジタル信号の立下りで微分パルスΦ1を
発生する微分回路、516はΦ1をさらに時間的
に遅延する遅延回路である。513,514はD
タイプFFよりなるデータラツチ回路で、さらに
515は513,514の2進数を10進数に変換
するデコーダと液晶表示装置518をドライブす
るドライバからなる。510〜518ブロツクの
動作は次の様に行なわれる。第7図を参考にして
説明すると、まず最初にΦ2のクロツクパルスに
より512のデータN0が510のカウンタにプ
リセツトされる。そして時間Tが論理レベルのH
となつた瞬間よりカウンタ510は計数を開始す
る。この際該カウンタはダウンカウンタとして動
作を開始する。式(15)で示される時間T間のパル
ス数NがN≧N0の場合には桁上げのキヤリが5
10のカウンタより出力されると同時に該カウン
タはダウンよりアツプカウンタとなる。又桁上げ
のキヤリは511に記憶される。511は1ビツ
トのカウンタで良い。又N<N0の場合には51
0よりキヤリは出力されず、511の内部状態は
リセツト時のLレベルの状態を保持している。5
10のカウンタと513,514のラツチ回路の
動作と内部データの状態は第7図下方に示す通り
である。図中71はカウント状態を、72はデー
タの保持状態を、73はプリセツト状態を示す。
511の記憶回路の出力SはLレベルのとき正の
温度を、又Hレベルで負の温度に対応している。
このように、サンプリング時間毎に計数された温
度は、一つ前のサンプリング値がメモリ520に
記憶されているので、比較演算回路519により
520の値と比較される。上記比較した結果、そ
の差が、初期に設定されたε((2)式と同一定義)
よりも小さい場合には、表示装置318のデコー
ダ、ドライバである515に信号を出し、表示装
置の温度指示値を点滅させると同時に、ブザー又
はスピーカ522のドライバ回路521のゲート
を開き、522を鳴らす。以上の如く、(2)式を満
足した時、報知機構が動作する構造を有すること
が本発明の特徴である。その効果は(2)式から(13)
式を用いて既に説明した通りであり、更に本具体
例になる如く、TM振動子、ツインモード発振器
を用いることにより、一層、簡単な構造で構成で
き有効である。即ち、センサー発振器と、基準信
号発生器が、一本の水晶振動子で構成される。第
6図は、本発明の他の具体例の図で、第5図、5
01の部分の詳細図である。
本図は本発明になる温度測定器に用いた前記
TM水晶振動子の有する2つの周波数を同時に発
振させることが可能な発振回路である。図中の各
部位の名称と機能は、次の通りである。601,
602,604,605は増幅器用C−MSイ
ンバータ、603はC−MS2入力NR回路
で振幅変調器の役目をはたす。606,607,
609,610,611,612は前記増幅器、
振幅変調器の動作点を設定する直流バイアス用で
ある。NR回路の入力の一つと出力端子を接続
するコンデンサ619は△の10KHz以上の周波
数成分を減衰させるためのコンデンサである。又
抵抗608とコンデンサ616、トリマコンデン
サ617及びTM振動子600はF及びTの共振
回路を形成している。結合コンデンサ615,6
19とダイオード620、抵抗613,614、
コンデンサ618は全体で検波器を構成する。本
発振回路の動作原理は次の様になつている。◎点
の電圧波形は搬送波周波数Fが変調周波数△に
より振幅変調を受けたものとなる。◎電圧波形
は、600のTM水晶振動子でフイルタされFと
T=F−△及びF+△の重畳波形がに現わ
れる。は電源電圧に飽和するまで2段増幅され
た矩形波のFが振幅変調器の入力側に帰環するル
ープと、を1段増幅した後検波器で電圧波形の
上側を包経線検波しさらに増幅して逆相で603
の振幅変調器に帰環する2つのループに別れる。
△の電圧波形は600のTM水晶振動子の端子
間で同相となることが特徴である。
第8図は、更に本発明になる具体例の回路図で
ある。本図は、本発明の第3図及び第5図中の温
度計数回路から出力された温度値を、一つ以前に
サンプリングした温度値と比較演算する回路30
8及び519を表わす具体例である。時間tn−1
における温度サンプリング値をTn−1、Tnにお
けるそれをTnとし、既述の如く確度をεとする
と、
Tn≦Tn−1+ε (25)式
を満たすとき、304及び504に信号を出し
て、表示を点滅したり、ブザーを鳴らして報知す
ればよい。(25)式において
A=Tn (26)式
B=Tn−1+ε (27)式
とおく。308,519の出力信号は、上記Aの
バイナリ信号であるから、計算回路出力の各ビツ
トをA0,A1,……,Aiとし、BについてもB0,
B1,……,Biとし、,をインバータで作る。
第8図はi=3までを表わしているが、一般には
この回路のカスケード接続でよい。第8図の出力
Cは、
A≦B (28)式
のときHighとなり、それ以外はLowである。従
つてこのCの信号により前述の308,519に
動作信号を出す。又、307,519のメモリ回
路は、ラツチ回路でよく、固定値を加えた値をラ
ツチする。
次に、第9図は、本発明を電子腕時計に応用し
た具体例の見取図である。図中、900は腕時計
のバンド、901は電子腕時計本体、902はブ
ザーの放音部、903は液晶表示パネル、904
は秒表示桁、905は分表示桁、906は時表示
桁、907は時刻表示モードであることを示す2
つのドツトである。908,909,910,9
11は、それぞれ、表示照明用ランプボタンスイ
ツチ、表示切り換えモードボタンスイツチ、月日
切り換えモードスイツチ、ストツプウオツチ動作
ボタンスイツチである。909のボタンスイツチ
を押すことにより、表示モードが選択され、本図
の時刻モードになる。更に909のボタンスイツ
チを押すことにより、温度測定モードに切り換
る。このモードの具体例の見取図が第10図に示
されている。図中1000は腕時計のバンド、1
001は電子腕時計本体、1002はブザーの放
音部、1003は液晶表示パネル、1004は、
小数点以下2桁までの温度表示桁、1005は小
数点以上の温度表示桁である。1006は温度の
符号を表わす桁で、正の時は表示せず負の時は−
と表示する。1007は、小数点を表わすドツト
で、温度表示モードに切り換えられると、時刻を
表わすドツト907が消えて、この1007が表
示される。温度測定モードであることを示すため
に、1008の記号が現われる。前述したように
温度測定のサンプリング値が予め設定された値ε
に対して、(2)式の関係を満たした時、1008の
記号が点滅する。同時に、ブザー1002が音を
発して報知する。もち論、通常の腕時計にあるよ
うに、表示された数字1004,1005,10
06が点滅しても良い。
次に、第11図は更に、本発明の具体例の図、
第9図、第10図の動作を説明するための図であ
る。電子腕時計に既述した本発明になる温度測定
器を装備した場合、電子腕時計内の温度は、体温
でもなく、外気温でもない温度状態になつてい
る。この腕に装着された電子腕時計の内部の温度
T0は、実験的にほぼ次式で与えられる。
T0=0.61T′+14 (17)式
ここで、T′は外気温である。
さて、外気温を測定するため、第9図のモード
切換えボタン905を押して温度測定モードに切
り換え、第10図の状態にして、時計を腕からは
ずしたとする。腕時計内の温度は、T0から、(1)
式を満たすように、時間t秒後に温度Tとなり、
最終的には、外気温T′に収束する。時間tn後に、
(2)式を満たし、ブザーがなり、表示が点滅して、
報知したとする。
(2)式より、
Tn−T′=(T0−T′)e-tn/k (18)式
Tn−1−T′=(T0−T′)e-tn-1/k (19)式
Tn−Tn−1=ε (20)式
(18)、(19)式より、
(20)式より
(9)、(10)式より
k2、tn−tn−11.4とすると
The present invention relates to a system of temperature measuring instruments. The purpose of the present invention is to accurately measure the temperature of an object (target) in as short a time as possible when measuring temperature using a temperature measuring device, and to notify that the temperature is being measured accurately. purpose. Furthermore, another object of the present invention is to miniaturize the above measurement system into a simple system. When measuring temperature using a temperature measuring device, it takes a considerable amount of time for the temperature sensor of the temperature measuring device to become equal to the temperature of the object to be measured (object) and to reach a state of temperature equilibrium. With conventional temperature measuring instruments, it was not possible to know when the temperature sensor was in a state of temperature equilibrium with the object to be measured, and it was not possible to know whether the displayed temperature was the correct value. As a result, I left it unattended for longer than necessary and relied on my intuition to read the temperature display. Furthermore, in recent years, electronic wristwatches with digital displays have become popular, and it has been considered to provide these electronic wristwatches with a temperature measurement function. However, because electronic wristwatches are worn on the wrist at all times, the temperature sensor inside the electronic wristwatch is at a temperature that is different from the outside temperature and body temperature. Therefore, when measuring the outside temperature with this electronic wristwatch, a temperature shield must be placed between the wrist and the electronic wristwatch, or the electronic wristwatch must be removed from the wrist to prevent body heat from being transferred. The latter case is the simplest, and it is also convenient because if you want to measure your body temperature, you only need to hold the electronic wristwatch under your armpit. However, the problem here is that it is necessary to quickly and accurately measure the temperature or body temperature, and at the same time notify the user that accurate temperature measurement has been completed. This also applies to the general conventional temperature measuring instruments mentioned above. The present invention provides a solution to these problems and provides a new temperature measuring device. Hereinafter, specific examples will be explained with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a specific example of a conventional quartz crystal thermometer. 101 is a crystal oscillator sensor, 102
103 is a gate circuit, a counter circuit, etc. for counting the frequency of 101 and converting it into temperature, and 104 is a decoder/driver circuit for driving the display 105. In this conventional example, it is assumed that the temperature of the sensor 101 is T0 . This sensor allows
Consider the case of measuring the temperature of an object at temperature T′.
As shown in FIG. 2, the temperature T of the sensor 101 comes into contact with the object to be measured at time t=0 and gradually changes from temperature T 0 to temperature T' of the object to be measured. sensor 1
The temperature T of 01 is given by the following equation. Here, T 0 : Temperature of the sensor just before measurement (when t=0) T' : Temperature of the object to be measured T : Temperature of the sensor at time t t : Elapsed time k : Constant However, here, the object to be measured The heat capacity of the sensor is much larger than that of the sensor, and it is assumed that there is no temperature change during measurement. Figure 2 shows equation (1), but in order to measure the temperature T' of the object to be measured, normally
It takes several seconds to several tens of seconds. This varies not only depending on the value of k but also due to the influence of convection and the like. Therefore, obtaining sufficiently reliable temperature measurements requires a considerable amount of time. Another inconvenience is that the measurer does not know how much time it will take to obtain an accurate measurement value. The present invention solves the above drawbacks,
This temperature measuring instrument has a system that performs accurate measurements in the shortest possible time, notifies the measurer of the completion of the measurement, and at the same time allows the measurer to know how accurate the measurement is. FIG. 3 is a block diagram of a specific example of the temperature measuring device according to the present invention. In the figure, 301 is a crystal oscillator sensor, 302 is a standard frequency generator, 303, 306
is a gate circuit, counter circuit, etc. that counts the frequency from the crystal oscillator sensor and converts it to temperature.
304 is a decoder/driver circuit for driving the display body 305. 307 is a circuit that stores the count value converted into temperature by 306; 308 is the value of the memory 307 and the count value 30
If the difference between the two is greater than a predetermined value, the counting result of 306 is written into the memory of 307. At the same time, the value 306 passes through the decoder and driver 304 and is displayed on the display 305. If the above difference is less than a predetermined value, a signal is sent to the decoder/driver 304 to cause the display 305 to blink. At the same time, the gate of the drive circuit 309 of the buzzer or speaker 310 is opened to make the buzzer or speaker 310 sound. The clock for ringing 310 above is obtained from 302. Sampling interval for temperature measurement (tn-tn-1 in Figure 4)
is determined by the reference signal 302. Further, the difference between the count value of 306 and the value of the memory 307 (Tn-Tn-1 in FIG. 4) is preset to 308 in advance. FIG. 4 is a diagram for explaining the operation when temperature measurement is performed using the temperature measuring device shown in FIG. 3 of the present invention. At time t=0, the temperature of the object to be measured at temperature T' begins to be measured. The temperature is sampled and measured at time intervals of tn−tn−1, and the temperature difference Tn−
When Tn-1 becomes the formula Tn-Tn-1≦ε (2) for a predetermined value ε, a signal indicating the end of the measurement is given at 305 in Fig. 3.
Or issue by 310. The value of ε is determined by the comparator 3
This value is preset to 08. Next, how much the measured temperature Tn deviates from the true temperature T' of the object to be measured with respect to the set value of ε is as follows. From equation (1) From equations (3) and (4) From equations (2) and (3), From equations (3) and (7), As will be explained later in Fig. 5, in reality, k2 is the equation (9), so for example, if we take the equation ε=0.1 [℃] (10) tn−tn−11.4 [sec] (11), then (8 ) The right side of equation ε becomes equation (12), and equation (8) becomes approximately Tn−T′≦ε=0.1 equation (13). Therefore, in this case, 0.1 for the true value
The user can also see that the temperature is being measured with an accuracy of °C. In order to further improve the measurement accuracy, ε may be made smaller according to the above discussion. The value of k is
The value is determined by the measuring instrument, so it is best to measure it in advance. This gives ε, k, tn−
Since tn-1 is known, the measurement accuracy for the true value can be determined from equation (8). Therefore, the third aspect of the present invention
By using the temperature measuring device shown in the figure, when the measurement is completed, the user is notified that the measurement has been completed, and at the same time, the user can also know the accuracy of the measured value, making it possible to perform accurate measurements in a short time. It became. FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of the present invention. This figure shows the TM resonator (Patent Application Certificate 52-
107478, 52−107480, 53−23903, 53−149499,
53-149500, etc.) (Oscillator detailed in patent application document 55-174170)
This is an example. As stated in claim 4 of the present application
The TM oscillator and twin-mode oscillator refer to those described in the above patent specification by et al., respectively. The system of FIG. 5 and FIG. 6 showing the operation timing of FIG. 5 will be described below. The names and functions of each part in Figure 5 are as follows. 501 is an oscillation circuit shown in FIG. 6, which will be described later;
2 is the clock output F of 501 (frequency of bending vibration)
503 is a counter that measures seconds, minutes, hours, days, etc.; 504 is a decoder and driver that drives the liquid crystal display device 503, etc.; The above series of blocks collectively constitute a clock function. On the other hand, the functions of a crystal thermometer are configured as follows. △= F − T ≒ output from 501 oscillator
Const− T ( T is the frequency of torsional vibration) The voltage waveform of the frequency signal is
If the series resonant resistance of the T vibration of the TM crystal resonator is large, it will contain a large amount of F component, but in order to prevent malfunction due to this, the △ waveform has a frequency several times that of △.
Sampling is performed at a sampling frequency of 10 to 20 KHz to cut out high frequency components and obtain a Δ signal whose phase fluctuates but whose average frequency is constant. This function is performed by a sampling circuit 508 in the figure consisting of a D-type FF. 506 and 507 are a timer and a timer time setting section, respectively, which output a timer time of time T every cycle of the clock Φ 00 . (See Figure 7). Φ 01 gives the minimum resolution of time T. The timer functions to adjust variations in the frequency temperature characteristics of T of the TM crystal resonator. This adjustment is done as follows. First, the difference frequency Δ can be expressed by the following equation. △=△ 0 + T α (θ−θ 0 ) (14) Formula α=−α T = −40 to −50 PPM/℃ However, here θ is temperature, θ 0 is, for example, θ 0 = 0℃ α is △ The first temperature coefficient of △ 0 , T0 is F when θ=θ 0
is the difference frequency between and T and the frequency of T. At this time 5
The number N of output pulses of the AND circuit of No. 09 is given by the following equation: N=△ T =△ 0T + T0Tα (θ− θ0 )= N0 +ΔN(θ− θ0 ) (15). For example, in order to set the amount of change △N in the number of pulses per 1°C of N to 10, the time T may be set so as to satisfy the following equation: △N= T0 T・|α|=10 (16). Calculating this T for the case of a TM crystal resonator, α=40PPM/℃, T0 =192KHz, so T0 =7.64Hz/℃, so T=1.31sec. In this case, it is sufficient that the input clock Φ 00 to the timer is 2 seconds, and the temperature measurement is repeated every 2 seconds. When △N=10, the minimum resolution of temperature measurement is
The temperature will be 0.1℃. From equation (16), it is clear that the variation in the primary temperature coefficient and T0 of the TM crystal resonator can be adjusted by changing the timer time T. Next, 510 is an up-down counter that can be preset, 512 is an external setting terminal of 510, and formula (15) is used.
Set the N 0 value. 511 is a circuit that memorizes the presence or absence of the carry output of the 510 counter;
17 is a differentiation circuit that generates a differential pulse Φ 1 at the falling edge of a binary digital signal of H (High) and L (Low) of the timer output T, and 516 is a delay circuit that further delays Φ 1 in time. . 513,514 is D
A data latch circuit 515 is a type FF, and 515 is a decoder that converts the binary numbers 513 and 514 into decimal numbers, and a driver that drives the liquid crystal display device 518. The operations of blocks 510-518 are performed as follows. Referring to FIG. 7, first, data N 0 of 512 is preset to the counter 510 by a clock pulse of Φ 2 . And time T is the logic level H
The counter 510 starts counting from the moment . At this time, the counter starts operating as a down counter. If the number of pulses N during the time T shown in equation (15) is N≧N 0 , the carry offset is 5.
At the same time as the output is output from the counter No. 10, the counter becomes an up counter instead of a down counter. Further, the carry value is stored in 511. 511 may be a 1-bit counter. Also, if N<N 0 , 51
Since 0, no signal is output, and the internal state of 511 maintains the L level state at the time of reset. 5
The operations of the counter 10 and the latch circuits 513 and 514 and the state of internal data are as shown in the lower part of FIG. In the figure, 71 indicates a count state, 72 indicates a data holding state, and 73 indicates a preset state.
The output S of the memory circuit 511 corresponds to a positive temperature when it is at L level, and corresponds to a negative temperature when it is at H level.
In this way, since the previous sampling value is stored in the memory 520, the temperature counted at each sampling time is compared with the value 520 by the comparison calculation circuit 519. As a result of the above comparison, the difference is the initially set ε (same definition as equation (2))
If the temperature is smaller than , a signal is sent to the decoder and driver 515 of the display device 318, causing the temperature indication value of the display device to blink, and at the same time, opening the gate of the driver circuit 521 of the buzzer or speaker 522, and making a sound 522. . As described above, the present invention is characterized by having a structure in which the notification mechanism operates when formula (2) is satisfied. The effect is from equation (2) to (13)
This has already been explained using the formula, and by using a TM oscillator and a twin mode oscillator as in this specific example, the structure can be made even simpler and more effective. That is, the sensor oscillator and the reference signal generator are composed of a single crystal oscillator. FIG. 6 is a diagram of another specific example of the present invention, and FIG.
01 is a detailed diagram of a portion. This figure shows the above-mentioned device used in the temperature measuring device according to the present invention.
This is an oscillation circuit that can simultaneously oscillate two frequencies of a TM crystal resonator. The names and functions of each part in the diagram are as follows. 601,
602, 604, and 605 are C-MS inverters for amplifiers, and 603 is a C-MS2 input NR circuit which serves as an amplitude modulator. 606,607,
609, 610, 611, 612 are the amplifiers,
This is for the DC bias that sets the operating point of the amplitude modulator. A capacitor 619 connecting one of the inputs and the output terminal of the NR circuit is a capacitor for attenuating frequency components of 10 KHz or more of Δ. Further, the resistor 608, the capacitor 616, the trimmer capacitor 617, and the TM vibrator 600 form an F and T resonance circuit. Coupling capacitor 615,6
19, diode 620, resistors 613, 614,
Capacitor 618 collectively constitutes a detector. The operating principle of this oscillation circuit is as follows. The voltage waveform at point ◎ is obtained by amplitude modulating carrier frequency F by modulation frequency Δ. ◎The voltage waveform is filtered by a 600TM crystal oscillator and
Superimposed waveforms of T = F - △ and F + △ appear. is a loop in which the rectangular wave F is amplified in two stages until it is saturated with the power supply voltage and returns to the input side of the amplitude modulator. and 603 in reverse phase
It splits into two loops that return to the amplitude modulator.
The voltage waveform Δ is characterized by being in phase between the terminals of the 600 TM crystal resonators. FIG. 8 is a circuit diagram of a specific example of the present invention. This figure shows a circuit 30 that compares and calculates the temperature value output from the temperature counting circuit in FIGS. 3 and 5 of the present invention with the previously sampled temperature value.
This is a specific example representing 8 and 519. time tn−1
Let Tn-1 be the temperature sampling value at Tn-1, Tn be the temperature sampling value at Tn, and let ε be the accuracy as described above. When Tn≦Tn-1+ε (25) is satisfied, a signal is sent to 304 and 504 to display the It can be notified by flashing or sounding a buzzer. In equation (25), let A=Tn equation (26) and B=Tn-1+ε (27) equation. Since the output signals of 308 and 519 are the binary signals of A above, each bit of the calculation circuit output is set as A 0 , A 1 , ..., Ai, and also for B as B 0 ,
Let B 1 ,...,Bi be made with an inverter.
Although FIG. 8 shows up to i=3, generally this circuit may be connected in cascade. The output C in FIG. 8 is High when A≦B (28), and is Low otherwise. Therefore, an operation signal is sent to the above-mentioned 308 and 519 using this C signal. Further, the memory circuits 307 and 519 may be latch circuits, which latch a value added with a fixed value. Next, FIG. 9 is a sketch of a specific example in which the present invention is applied to an electronic wristwatch. In the figure, 900 is a watch band, 901 is an electronic wristwatch body, 902 is a buzzer sound emitting part, 903 is a liquid crystal display panel, 904
is the seconds display digit, 905 is the minute display digit, 906 is the hour display digit, and 907 is 2 indicating the time display mode.
There are two dots. 908,909,910,9
Reference numerals 11 denote a display illumination lamp button switch, a display switching mode button switch, a date switching mode switch, and a stopwatch operation button switch, respectively. By pressing the button switch 909, the display mode is selected and becomes the time mode shown in this figure. Further, by pressing the button switch 909, the mode is switched to temperature measurement mode. A sketch of a specific example of this mode is shown in FIG. In the diagram, 1000 is the watch band, 1
001 is the electronic watch body, 1002 is the buzzer sound emitting part, 1003 is the liquid crystal display panel, 1004 is
Temperature display digits up to two digits below the decimal point, 1005 are temperature display digits above the decimal point. 1006 is a digit that represents the sign of the temperature; it is not displayed when it is positive, and - when it is negative.
is displayed. A dot 1007 represents a decimal point, and when the mode is switched to the temperature display mode, the dot 907 representing the time disappears and this 1007 is displayed. A symbol 1008 appears to indicate temperature measurement mode. As mentioned above, the sampling value of temperature measurement is a preset value ε
On the other hand, when the relationship of equation (2) is satisfied, the symbol 1008 blinks. At the same time, the buzzer 1002 emits a sound to notify the user. Of course, the numbers displayed are 1004, 1005, 10, just like on a regular wristwatch.
06 may blink. Next, FIG. 11 further shows a diagram of a specific example of the present invention,
10 is a diagram for explaining the operations in FIGS. 9 and 10. FIG. When an electronic wristwatch is equipped with the temperature measuring device according to the present invention described above, the temperature inside the electronic wristwatch is neither body temperature nor outside temperature. The internal temperature of the electronic wristwatch worn on this wrist
T 0 is experimentally given approximately by the following equation. T 0 =0.61T′+14 Equation (17) Here, T′ is the outside temperature. Now, suppose that in order to measure the outside temperature, the user presses the mode switching button 905 in FIG. 9 to switch to the temperature measurement mode, and then puts the watch in the state shown in FIG. 10, and then removes the watch from his wrist. The temperature inside the watch is from T 0 , (1)
In order to satisfy the formula, the temperature becomes T after time t seconds,
Eventually, it converges to the outside temperature T'. After time tn,
(2) is satisfied, the buzzer sounds and the display flashes,
Suppose that it has been announced. From equation (2), Tn−T′=(T 0 −T′)e −tn/k (18) Equation Tn−1−T′=(T 0 −T′)e −tn−1/k (19 ) Formula Tn−Tn−1=ε (20) From formulas (18) and (19), From equation (20) From equations (9) and (10), if k2, tn−tn−11.4
【式】
で、
(22)式は、近似的に
ε(T′−T0)e-tn/k (23)式
変形して、
tn=k ln(ε/T′−T0) (24)式
さて、第11図において、横軸は外気温T′を
表わし、右側の縦軸は、(17)式により求めた腕時
計の温度T0を1101で表わしている。左側の
縦軸は、(24)式より求めた温度測定開始時から、
終了の報知の合図があるまでの時間tnを表わして
いる。曲線1102はk=2、ε=0.1のとき、
1103は、k=2、ε=0.5のときである。本
図からわかるように、k2、サンプリング間隔
tn−tn−11.4(sec)とすれば、測定確度が0.1
℃で−20℃から60℃の外気温測定をするための所
要時間は、高々10秒程度で済むことがわかる。測
定確度を0.5℃(ε=0.5)にすると、7〜8秒後
程度で、充分測定できることがわかる。この測定
確度は、時計固有の値であるから、予め時計に表
示しておいても良いし、また、必要に応じて、ε
を変えられるようにしてもよい。
以上述べてきたように、本発明になる温度測定
器を用いることによつて短時間に、しかも正確に
温度の測定ができる。しかも使用者は、測定確度
を知ることができ、又、測定終了についても知る
ことができる。又、本発明の構造を用いることに
より、温度センサと基準を一つに兼ね備えること
ができ、簡単な構造で小型化が可能である。又、
測定のための回路構成も簡単で、本発明の如く、
C−MOSのICを使用して1チツプ上に構成でき
る。更に、これらのことにより、電子腕時計に温
度測定器を装備したり、他の機器にも簡単に装備
することが可能で、広い応用が広がつている。[Formula] Equation (22) can be approximately transformed into ε(T'−T 0 )e -tn/k (23), and becomes tn=k ln(ε/T′−T 0 ) (24 ) Formula Now, in FIG. 11, the horizontal axis represents the outside temperature T', and the vertical axis on the right side represents the temperature T 0 of the wristwatch determined by equation (17) at 1101. The vertical axis on the left is the temperature from the start of temperature measurement calculated from equation (24),
It represents the time tn until the end notification signal is given. Curve 1102 is when k=2, ε=0.1,
1103 is when k=2 and ε=0.5. As can be seen from this figure, k2, sampling interval
If tn-tn-11.4 (sec), the measurement accuracy is 0.1
It can be seen that it takes about 10 seconds at most to measure the outside temperature from -20°C to 60°C. It can be seen that when the measurement accuracy is set to 0.5°C (ε=0.5), sufficient measurement can be performed after about 7 to 8 seconds. This measurement accuracy is a value unique to the watch, so it may be displayed on the watch in advance, or if necessary, ε
It may be possible to change the . As described above, by using the temperature measuring device of the present invention, temperature can be measured accurately in a short time. Furthermore, the user can know the measurement accuracy and can also know when the measurement has ended. Further, by using the structure of the present invention, a temperature sensor and a reference can be combined into one, and the structure can be made simple and downsized. or,
The circuit configuration for measurement is also simple, and as in the present invention,
It can be configured on one chip using C-MOS IC. Furthermore, these features allow electronic wristwatches to be equipped with temperature measuring devices and other devices to be easily equipped, resulting in a wide range of applications.
第1図は従来の温度測定器の具体例の図であ
る。第2図は従来の温度測定器を用いた温度測定
の所要時間を説明するための図。第3図は本発明
になる温度測定器の具体例のブロツク図。第4図
は、第3図を用いて温度測定をする場合の説明
図。第5図は本発明になる温度測定器の他の具体
例のブロツク図。第6図は本発明になる温度測定
器の他の具体例の図。第7図は、第5図の動作を
説明するためのタイミング図。第8図は、本発明
になる他の具体例の図。第9図、第10図は、更
に本発明になる他の具体例の図。第11図は、第
9図、第10図の動作を説明するための図。
101,301……水晶発振器センサ、10
2,302……基準周波数発生器、103,30
3,306……温度計数回路、104,304…
…表示用デコーダ・ドライバ回路、105,30
5……表示体、307……メモリ、308……比
較演算回路、309……ブザー・スピーカ駆動回
路、310……発音体、501……ツインモード
発振回路、502……分周器、503……カウ
タ、504……表示用デコーダ・ドライバ回路、
505……表示体、506……タイマ、507…
…タイマ時間設定部、510……外部設定端子、
511……桁上げ記憶回路、517……微分回
路、513,514……データラツチ回路、51
5……デコーダ・ドライバ回路、518……表示
体、519……比較演算回路、520……記憶回
路、521……ブザー・スピーカ駆動回路、第7
図、Φ00……クロツク、T……タイマ周期、φ1…
…微分パルス、A,B……入力信号、C……出力
信号、900,1000……電子腕時計バンド、
901,1001……時計本体、902,100
2……ブザー放音部、903,1003……表示
体、904……秒表示桁、905……分表示桁、
906……時表示桁、907……時刻モード表示
ドツト、908,1009……表示照明ランプボ
タンスイツチ、909,1010……モード切り
換えボタンスイツチ、910,1011……月日
切り換えボタンスイツチ、911,1012……
ストツプウオツチ動作ボタンスイツチ、1004
……小数点以下温度表示、1005……小数点以
上温度表示、1006……温度の負記号表示、1
007……小数点、1008……温度表示モード
指示、1101……携帯中の時計の温度曲線、1
102,1103……測定時間曲線。
FIG. 1 is a diagram of a specific example of a conventional temperature measuring device. FIG. 2 is a diagram for explaining the time required for temperature measurement using a conventional temperature measuring device. FIG. 3 is a block diagram of a specific example of the temperature measuring device according to the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram when temperature is measured using FIG. 3. FIG. 5 is a block diagram of another specific example of the temperature measuring device according to the present invention. FIG. 6 is a diagram of another specific example of the temperature measuring device according to the present invention. FIG. 7 is a timing diagram for explaining the operation of FIG. 5. FIG. 8 is a diagram of another specific example of the present invention. FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams of other specific examples of the present invention. FIG. 11 is a diagram for explaining the operations in FIGS. 9 and 10. 101,301...Crystal oscillator sensor, 10
2,302...Reference frequency generator, 103,30
3,306...Temperature counting circuit, 104,304...
...Display decoder/driver circuit, 105, 30
5... Display body, 307... Memory, 308... Comparison calculation circuit, 309... Buzzer/speaker drive circuit, 310... Sound generating body, 501... Twin mode oscillation circuit, 502... Frequency divider, 503... ... Counter, 504 ... Display decoder/driver circuit,
505...Display body, 506...Timer, 507...
...Timer time setting section, 510...External setting terminal,
511... Carry storage circuit, 517... Differential circuit, 513, 514... Data latch circuit, 51
5...Decoder/driver circuit, 518...Display body, 519...Comparison calculation circuit, 520...Storage circuit, 521...Buzzer/speaker drive circuit, seventh
Figure, Φ 00 ... clock, T ... timer period, φ 1 ...
... Differential pulse, A, B ... Input signal, C ... Output signal, 900, 1000 ... Electronic watch band,
901,1001...Watch body, 902,100
2... Buzzer sound emitting unit, 903, 1003... Display body, 904... Second display digit, 905... Minute display digit,
906... Hour display digit, 907... Time mode display dot, 908, 1009... Display illumination lamp button switch, 909, 1010... Mode switching button switch, 910, 1011... Month/day switching button switch, 911, 1012 ……
Stopwatch operation button switch, 1004
... Temperature display below the decimal point, 1005 ... Temperature display above the decimal point, 1006 ... Temperature negative sign display, 1
007...Decimal point, 1008...Temperature display mode instruction, 1101...Temperature curve of the watch being carried, 1
102, 1103...Measurement time curve.
Claims (1)
せる振動子を用いて温度変化に対して周波数が安
定した第1周波数信号fFと温度変化に対して所
定の周波数変化をする第2周波数信号△fを出力
する発振回路501、前記発振回路の出力信号に
もとづいて時間単位信号と温度計制御用クロツク
信号Φ01を出力する分周器502、前記時間単
位信号を計数し時刻表示をなす時刻表示手段50
3,504,505、前記クロツク信号Φ01に
もとづいて所定周期のタイマ時間信号Tを出力す
るタイマ506、前記タイマ時間信号Tを1方の
入力とし前記第2周波数信号△fを他方の入力と
し前記タイマ時間信号により決められる周期で前
記第2周波数△fを通過するゲート回路509、
前記タイマ時間信号が出力される毎に前記ゲート
回路からの第2周波数△fを計数するカウンタ5
10、前記タイマ時間信号に同期して前記カウン
タの計数値を記憶する第1記憶回路513,51
4、前記カウンタの前回の計数値を記憶する第2
記憶回路520、前記第1記憶回路と第2記憶回
路の計数値を比較し差が所定値ε(ε≠0)より
少なかつたときに検出信号を出力する比較演算回
路519、前記比較演算回路の検出信号にもとづ
いて温度の表示をなす表示手段518と放音する
報時機構521,522を備えたことを特徴とす
る温度測定器。1 Using a vibrator that simultaneously generates two different vibration mode components, outputs a first frequency signal fF whose frequency is stable against temperature changes and a second frequency signal Δf whose frequency changes in a predetermined manner against temperature changes. a frequency divider 502 that outputs a time unit signal and a thermometer control clock signal Φ01 based on the output signal of the oscillation circuit, and a time display means 50 that counts the time unit signal and displays the time.
3,504,505, a timer 506 that outputs a timer time signal T of a predetermined period based on the clock signal Φ01, with the timer time signal T as one input and the second frequency signal Δf as the other input; a gate circuit 509 that passes the second frequency Δf at a period determined by a timer time signal;
a counter 5 that counts a second frequency Δf from the gate circuit every time the timer time signal is output;
10. A first storage circuit 513, 51 that stores the counted value of the counter in synchronization with the timer time signal.
4. A second unit that stores the previous count value of the counter.
a storage circuit 520, a comparison calculation circuit 519 that compares the count values of the first storage circuit and the second storage circuit and outputs a detection signal when the difference is less than a predetermined value ε (ε≠0); and the comparison calculation circuit A temperature measuring instrument characterized by comprising a display means 518 that displays a temperature based on a detection signal of the temperature, and a time signal mechanism 521, 522 that emits a sound.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5957681A JPS57173730A (en) | 1981-04-20 | 1981-04-20 | Temperature measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5957681A JPS57173730A (en) | 1981-04-20 | 1981-04-20 | Temperature measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57173730A JPS57173730A (en) | 1982-10-26 |
| JPS6326851B2 true JPS6326851B2 (en) | 1988-05-31 |
Family
ID=13117190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5957681A Granted JPS57173730A (en) | 1981-04-20 | 1981-04-20 | Temperature measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57173730A (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53106183A (en) * | 1977-02-28 | 1978-09-14 | Seiko Epson Corp | Thermometer |
| JPS5446583U (en) * | 1977-09-07 | 1979-03-31 |
-
1981
- 1981-04-20 JP JP5957681A patent/JPS57173730A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57173730A (en) | 1982-10-26 |
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