(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測器本体とそれに接続される計測部とから成り、
前記計測部は、温度により抵抗値が変化する温度センサーと、前記温度センサーの２本のリード線間にダイオードを介して並列接続される、前記温度センサーの抵抗値と温度の対応に関するＲ−Ｔ情報を記憶するメモリーとを含んで構成され、
前記メモリーには、前記Ｒ−Ｔ情報の読出し時にのみ電流が流れ、温度計測時には電流が流れないようにしたことを特徴とする温度計測器。
【請求項２】
前記計測器本体は、温度計測時に動作する温度計測部と、前記メモリーからの前記Ｒ−Ｔ情報の読み出し時に動作するＲ−Ｔ情報読出し部とから成り、前記温度計測部は、前記温度センサーにかかる電圧の向きを制御する一対のＦＥＴと、温度計測時において、前記温度センサーに温度計測の基準になる高安定化基準電圧を印加する計測用安定化電源と、前記温度センサーと分圧回路を形成するために前記温度センサーに直列接続される基準抵抗と、前記温度センサーによる計測値のＡＤ変換を行うＡＤ変換器とを含んで構成される、請求項１に記載の温度計測器。
【請求項３】
前記Ｒ−Ｔ情報読出し部は、ＣＰＵに内蔵されるＲ−Ｔ情報読出し用のＡＤ変換器と、前記メモリーからのＲ−Ｔ情報読出し時にＯＮして前記メモリーの負荷と前記Ｒ−Ｔ情報読出し用のＡＤ変換器を接続するアナログスイッチと、前記Ｒ−Ｔ情報の読出し時に前記メモリーに読出し用電圧を印加する読出し用安定化電源と、前記メモリーに直列接続されて前記メモリーの負荷抵抗となる抵抗を含んで構成される、請求項２に記載の温度計測器。
【請求項４】
前記計測用安定化電源をＯＦＦにし、前記一対のＦＥＴのＯＮ、ＯＦＦを切替え、前記アナログスイッチをＯＮにし、前記ＣＰＵの入出力ポートを切り離し、前記メモリーに抵抗の負荷を与えた状態で、前記Ｒ−Ｔ情報読出し用のＡＤ変換器を用いて前記メモリーのＨ出力レベルを記録し、次いで、前記ＣＰＵの入出力ポートからＬレベルで出力して前記メモリーをリセットした後、前記ＣＰＵの入出力ポートを切り離し、前記メモリーのＬ出力レベルを前記Ｒ−Ｔ情報読出し用のＡＤ変換器を用いて記録し、前記Ｈ出力レベルとＬ出力レベルの中間点を前記メモリーの出力信号のスレッシュレベルと設定する、請求項３に記載の温度計測器。
【請求項５】
前記メモリーのＲ−Ｔ情報の読出しは、前記ＣＰＵの入出力ポートよりＬレベルで出力した後、前記入出力ポートを切り離して一定時間後の信号レベルを前記Ｒ−Ｔ情報読出し用のＡＤ変換器でチェックしてＨレベルとＬレベルを判定し、前記メモリーの出力がＨレベルになったことを確認し、次のビットを読み出すために前記ＣＰＵの入出力ポートよりＬレベルで出力した後、前記入出力ポートを切り離して前記Ｒ−Ｔ情報読出し用のＡＤ変換器でＨレベルとＬレベルの判定を行う動作を反復することにより行う、請求項４に記載の温度計測器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度計測器、より詳細には、温度により抵抗値が変化する温度センサーを用いた温度計測器であって、その温度センサー自身が自らの抵抗温度特性に関する情報を担持している温度計測器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温度計測においては、その計測精度の向上に伴って、不確かさ（簡単に言えば、計測した値の信頼性）が問題とされるようになり、国際標準と関連を持たせて信頼性を高めることが重要になってきている。温度の計測方法（センシング方法）としては、様々な現象や効果を利用した種々のものが知られており、用途並びに目的に応じて使い分けられている。
【０００３】
一般的に用いられている温度計測手段としては、温度により抵抗値が変化する温度センサー（サーミスタやＲＴＤ（測温抵抗体））、異種金属間の起電力を測る熱電対、半導体の順電圧の変化を利用するＩＣセンサー等を挙げることができるが、本発明は、これらのうちの、温度により抵抗値が変化する温度センサーを対象としている。
【０００４】
この種温度センサーは、温度に応じて抵抗値が変化するものであるが、その場合の温度と抵抗値の関係はＲ−Ｔ（抵抗値−温度）特性（抵抗温度特性）等と呼ばれ、その特性は個々のセンサーごとに区々で、画一的なものではない。そのため、メーカーにおいて各センサーごとにＲ−Ｔ特性が定義されて、出荷される。
【０００５】
この温度により抵抗値が変化する温度センサーのうち、測温抵抗体の場合のＲ−Ｔ特性は線型に近いものであるが、サーミスタの場合のＲ−Ｔ特性は、対数的に変化するものとなる。これらいずれの場合においても、温度と抵抗値の関係は単純なものではなく、精度要求が高くなるに従い、３次あるいは４次の補正が必要になってくる。
【０００６】
サーミスタは、温度に対する抵抗値の変化が大きく、且つ、安価であるために広く用いられているが、上記のとおりＲ−Ｔ特性についての標準的な規格がなく、メーカーごとに数十種類の規格が存在するのが普通であるため、実際には膨大な種類の特性の異なるサーミスタが供給されていることになる。そして、高精度のセンサーにはそれぞれ、個々に校正したＲ−Ｔテーブル（抵抗値と温度の対応を示す換算表）、あるいは、Ｒ−Ｔの関係を表す多項式の定数が提供されている。これらのＲ−Ｔ情報は、メーカーから文字やＵＳＢメモリー、メールのファイル等によって使用者に供給され、使用者は、当該情報を計測機器のメモリーに読込んで使用する。
【０００７】
これらの技術に関連する先行技術文献としては、例えば、メモリー手段に低温領域用と高温領域用のＲ−Ｔデータを保有させ、切り替え利用可能にした温度計測器を開示する特許文献１（特開平５−４５２３１号公報）や、Ｒ−Ｔテーブルを用いる代わりに、電圧−温度相互参照表及び温度−増分表を利用してその変換を実施し、それによりＲ−Ｔテーブルを保持するＲＡＭ又はＲＯＭの容量及びコストの削減を図った電圧の温度への変換装置を開示する特許文献２（特開平１１−２５８０６８号公報）等がある。
【０００８】
また、Ｒ−Ｔテーブルをオンラインで保持するためのメモリー資源を必要とすることなく、サーミスタの抵抗値と温度との関係を表わす理論式を近似した高次多項式の各項の係数を保持することにより、高精度且つ高速な変換処理を可能にした変換演算装置を開示する特許文献３（特開２００７−１１３９２１号公報）等もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平５−４５２３１号公報
【特許文献２】特開平１１−２５８０６８号公報
【特許文献３】特開２００７−１１３９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
例えば、多数のセンサーを用いて温度分布を求めたり、温度の差分を求めたりするような場合には高精度な温度センサーが必要とされ、計測の信頼性を担保するために、校正付きの温度センサーが用いられる。その場合、上述したように、その校正に関する情報は文字やＵＳＢメモリー、メールのファイル等により供給され、使用者が当該校正情報を計測機器に読込んで使用するのであるが、温度センサーと校正情報が分離して供給されるために、多数のセンサーを使用するような場合に管理が難しくなり、間違いも発生しやすくなる。
【００１１】
もちろん、温度センサー自身にＲ−Ｔ情報を保持させることも可能であるが、そのようにするためには、温度センサー自身の端子（一般に温度センサーのリード線は２本であり、ＲＴＤには３本や４本のものがある。）の他に、メモリー用の端子を別に設ける必要がある。そして、そのように構成した温度センサーは、特定のメーカーの特定のものとなるために汎用性に欠け、使用上制限が伴い、また、複数のメーカーが供給する多種多様なセンサーとの併用が困難となる。
【００１２】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、温度センサー自身のリード線以外にメモリー用のリード線を用いることなく、センサー自身が自らのＲ−Ｔ情報を保持することが可能であり、また、温度センサー自身のリード線しか使用しないために、Ｒ−Ｔ情報を保持したセンサーとこれを持たない多種多様なセンサーとの混用が可能となる温度計測器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、計測器本体とそれに接続される計測部とから成り、前記計測部は、温度により抵抗値が変化する温度センサーと、前記温度センサーの２本のリード線間にダイオードを介して並列接続される、前記温度センサーの抵抗値と温度の対応に関するＲ−Ｔ情報を記憶するメモリーとを含んで構成され、前記メモリーには、前記Ｒ−Ｔ情報の読出し時にのみ電流が流れ、温度計測時には電流が流れないようにしたことを特徴とする温度計測器である。
【００１４】
一実施形態においては、前記計測器本体は、温度計測時に動作する温度計測部と、前記メモリーからの前記Ｒ−Ｔ情報の読み出し時に動作するＲ−Ｔ情報読出し部とから成り、前記温度計測部は、前記温度センサーにかかる電圧の向きを制御する一対のＦＥＴと、温度計測時において、前記温度センサーに温度計測の基準になる高安定化基準電圧を印加する計測用安定化電源と、前記温度センサーと分圧回路を形成するために前記温度センサーに直列接続される基準抵抗と、前記温度センサーによる計測値のＡＤ変換を行うＡＤ変換器とで構成される。
【００１５】
また、一実施形態においては、前記Ｒ−Ｔ情報読出し部は、ＣＰＵに内蔵されるＲ−Ｔ情報読出し用のＡＤ変換器と、前記メモリーからのＲ−Ｔ情報読出し時にＯＮして前記メモリーの負荷と前記Ｒ−Ｔ情報読出し用のＡＤ変換器を接続するアナログスイッチと、前記Ｒ−Ｔ情報の読出し時に前記メモリーに読出し用電圧を印加する読出し用安定化電源と、前記メモリーに直列接続されて前記メモリーの負荷抵抗となる抵抗を含んで構成される。
【００１６】
また、一実施形態においては、前記計測用安定化電源をＯＦＦにし、前記一対のＦＥＴのＯＮ、ＯＦＦを切替え、前記アナログスイッチをＯＮにし、前記ＣＰＵの入出力ポートを切り離し、前記メモリーに抵抗の負荷を与えた状態で、前記ＡＤ変換器を用いて前記メモリーのＨ出力レベルを記録し、次いで、前記ＣＰＵの入出力ポートからＬレベルで出力して前記メモリーをリセットした後、前記ＣＰＵの入出力ポートを切り離し、前記メモリーのＬ出力レベルを前記Ｒ−Ｔ情報読出し用のＡＤ変換器を用いて記録し、前記Ｈ出力レベルとＬ出力レベルの中間点を前記メモリーの出力信号のスレッシュレベルと設定する。
【００１７】
更に一実施形態においては、前記メモリーのＲ−Ｔ情報の読出しは、前記ＣＰＵの入出力ポートよりＬレベルで出力した後、前記入出力ポートを切り離して一定時間後の信号レベルを前記Ｒ−Ｔ情報読出し用のＡＤ変換器でチェックしてＨレベルとＬレベルを判定し、前記メモリーの出力がＨレベルになったことを確認し、次のビットを読み出すために前記ＣＰＵの入出力ポートよりＬレベルで出力した後、前記入出力ポートを切り離して前記Ｒ−Ｔ情報読出し用のＡＤ変換器でＨレベルとＬレベルの判定を行う動作を反復することにより行う。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上述したとおりであって、温度センサーのリード線以外にメモリー用のリード線を用いることなく、温度センサー自身にＲ−Ｔ情報を記憶させたメモリーを担持させているので、Ｒ−Ｔ情報を別媒体にて供給することに起因する誤用等のおそれがなく、Ｒ−Ｔ情報を保持したセンサーとこれを持たない多種多様なセンサーとの混用に何ら問題が起きない効果がある。
【００１９】
また、多数の温度センサーを組み替えて別の計測に用いるような場合においても、センサー自身がＲ−Ｔ情報を保持しているために、間違ってＲ−Ｔテーブルを設定することが皆無となり、更に、計測中に破損した温度センサーのみを交換するような場合においても、再校正やマニュアルによるテーブルの設定が必要なく、以て、計測装置の信頼性を確保し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る温度計測器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明を実施するための形態について、図面に依拠して説明する。図１は、本発明に係る温度計測器の構成を示すブロック図で、本計測器は、計測器本体Ｂと計測器本体Ｂに接続される計測部Ａとから成る。
【００２２】
計測部Ａは、温度により抵抗値が変化するサーミスタ等の温度センサー１と、温度センサー１の２本のリード線間に、ダイオード３を介して並列接続されるメモリー２とを含んで構成される。メモリー２は、それが取り付けられている温度センサー１の抵抗値と温度の対応に関するＲ−Ｔ情報を記憶する。メモリー２としては、例えば、１−ＷｉｒｅＥＥＰＲＯＭ（ＤＳ２４３１）（Maxim Integrated  Products製）が用いられる。また、メモリー２には、その電源放電のために、放電用抵抗４が並列接続される。
【００２３】
温度センサー１と並列にメモリー２を配置すると、メモリー２が消費する電流のために計測値に影響が及び、結果的に高精度な計測ができないことになる。そのために本発明においては、上記のとおりメモリー２と直列にダイオード３を配置することとし、後述する作用により、Ｒ−Ｔ情報の読出し時にのみメモリー２に電流が流れ、温度計測時にはメモリー２に電流が流れないようにしている。
【００２４】
計測部Ａが接続される計測器本体Ｂは、温度計測時に動作する温度計測部と、メモリー２からのＲ−Ｔ情報の読出し時に動作するＲ−Ｔ情報読出し部とから成る。
【００２５】
温度計測部は、温度センサー１にかかる電圧の向きを制御する一対のＦＥＴ５、６と、温度計測時において、温度センサー１に温度計測の基準になる高安定化基準電圧を印加する計測用安定化電源７と、温度センサー１と分圧回路を形成し、抵抗変動を電圧変動に変換するために温度センサー１に直列接続される基準抵抗８と、温度センサー１における計測値のＡＤ変換を行うＡＤ変換器９を含む。ＦＥＴ５は、メモリー２からのＲ−Ｔ情報読出し時にＯＮとなって擬似的なＧＮＤを形成し、温度計測時にはＯＦＦとなる。また、ＦＥＴ６は、温度計測時にＯＮとなって擬似的なＧＮＤを形成し、メモリー２からのＲ−Ｔ情報読出し時にはＯＦＦとなる。
【００２６】
Ｒ−Ｔ情報読出し部は、Ｒ−Ｔ情報読込み時に使用するＡＤ変換器１５と、メモリー２からのＲ−Ｔ情報読出し時にＯＮしてメモリー２の負荷とＡＤ変換器１５とを接続するアナログスイッチ１１と、Ｒ−Ｔ情報の読出し時にアナログスイッチ１１のＯＮ動作に伴ってメモリー２に読出し用電圧を供給する読出し用安定化電源１２と、メモリー２の負荷抵抗となる抵抗１３とから成る。
【００２７】
ＡＤ変換器１５は、計測器本体Ｂに接続されるＣＰＵ１４に内蔵される。ＣＰＵ１４は、ＡＤ変換された計測値とメモリー２から読出された温度センサー１のＲ−Ｔ情報とから計測温度を演算する演算手段を含み、また、メモリー２にＬ信号を出力するための入出力ポート１６を備える。
【００２８】
温度センサー１を複数組み込んだ温度計測器とする場合は、上記計測部Ａと計測器本体Ｂはそのチャンネル分必要となり、それぞれ共通のＣＰＵ１４に接続されることになる。
【００２９】
上記構成において、温度計測時にはＦＥＴ５がＯＦＦ、ＦＥＴ６がＯＮとなり、また、アナログスイッチ１１がＯＦＦとなって、ＣＰＵ１４の入出力ポート１６を切り離す。その際、ＦＥＴ６がＯＮとなって擬似的なＧＮＤを形成し、ＦＥＴ５がＯＦＦとなることにより、計測用安定化電源７からの温度計測の基準になる高安定化基準電圧ＶＲが温度センサー１に印加される。
【００３０】
温度センサー１には、分圧回路を構成するための基準抵抗８が直列接続されていて、周囲温度の変化に伴って変動する温度センサー１の抵抗の変動が電圧の変動に変更される。そして、その電圧変動がＡＤ変換器９によりＡＤ変換された後、ＣＰＵ１４の演算手段に送られ、そこにおいて、起動時にメモリー２から読出したＲ−Ｔ情報に基いて温度に変換され、適宜表示手段により表示される。その際、ダイオード３の作用でメモリー２には電流が流れないため、メモリー２が電流を消費して計測値に影響を及ぼすことがなく、以て、高精度な計測が保証される。
【００３１】
一方、メモリー２からのＲ−Ｔ情報読出し時には、アナログスイッチ１１がＯＮとなることによりメモリー２の負荷とＡＤ変換器１５とが接続され、メモリー２からデータを読出すための電源である読出し用安定化電源１２により、負荷抵抗１３を介してメモリー２に電圧が印加される。
【００３２】
メモリー２は温度センサー１に並列状態に接続されるので、メモリー２からの信号の出力レベルは小さく、且つ、温度センサー１の抵抗値により大きく変化するため、通常のロジックレベルでは読み出すことが困難である。そこで本発明においては、ＡＤ変換器１５が、メモリー２からの信号のＨ出力レベルとＬ出力レベルの中間レベルをスレッシュレベルとして用いることにより、記憶情報を読出すようにしている。
【００３３】
即ち、計測用安定化電源７をＯＦＦにしてＦＥＴ５をＯＮ、ＦＥＴ６をＯＦＦ、また、アナログスイッチ１１をＯＮにしてＣＰＵ１４の入出力ポート１６を切り離し、メモリー２に抵抗１３の負荷を与えた状態で、ＡＤ変換器１５を用いてメモリー２のＨ出力レベルを記録する。次いで、ＣＰＵ１４の入出力ポート１６からＬレベルで出力してメモリー２をリセットした後、ＣＰＵ１４の入出力ポート１６を切り離し、メモリー２のＬ出力レベルをＡＤ変換器１５を用いて記録する。こうして測ったＨ出力レベルとＬ出力レベルの中間点をメモリー２の出力信号のスレッシュレベルと設定する。
【００３４】
メモリー２のＲ−Ｔ情報の読込みは、ＣＰＵ１４の入出力ポート１６よりＬレベルで出力した後、入出力ポート１６を切り離して一定時間後の信号レベルをＡＤ変換器１５でチェックし、ＨレベルとＬレベルを判定する。そして、メモリー２の出力がＨレベルになったことを確認して、次のビットを読み出すためにＣＰＵ１４の入出力ポート１６よりＬレベルで出力した後、入出力ポート１６を切り離してＡＤ変換器１５でＨレベルとＬレベルの判定を行う。以後上記操作を繰り返すことにより、メモリー２に記録してあるＲ−Ｔ情報を読み出す。
【００３５】
なお、メモリー２からの情報読み出しに伴い、温度センサー１に電流が流れて自己発熱が生じるため、メモリー２からの情報読み出しは、計測器の起動時や温度センサー１の交換時のように、真に必要な時にのみ行うようにする。
【符号の説明】
【００３６】
１      温度センサー
２      メモリー
３      ダイオード
４      放電用抵抗
５      ＦＥＴ
６      ＦＥＴ
７      計測用安定化電源
８      基準抵抗
９      ＡＤ変換器
１１      アナログスイッチ
１２      読出し用安定化電源
１３      負荷抵抗
１４      ＣＰＵ
１５      ＡＤ変換器
１６      入出力ポート
【図１】
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