(57)【要約】【課題】気温や水温等の温度、圧力、距離若しくは光量等の物理量に応じて出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換した後、当該デジタル信号に基づいて物理量を測定する測定装置の構成部品点数の削減を図る。【解決手段】デューティ比算出部４３２が、検知対象の物理量に応じた電圧値を示すアナログ信号をΔΣ変調器がデジタル変換することで得られたハイレベルとローレベルの信号が交互に繰り返される１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比を算出し、電圧値算出部４３４が、ΔΣ変調器からの出力電圧の振幅に相当する予め定められた基準電圧値に前記デューティ比を乗算することで得られる値に基づいてアナログ信号に示される物理量に応じた電圧値を算出する。【選択図】図３
2011043408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理量に応じた値を示すアナログ信号をΔΣ変調器がデジタル変換することで得られたハイレベルとローレベルの信号が交互に繰り返される１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比を算出するデューティ比算出部と、
前記ΔΣ変調器からの出力に応じて予め定められた基準値に前記デューティ比を乗算することで得られる値に基づいて前記アナログ信号に示される前記物理量に応じた値を算出する算出部と、
を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
検知対象の温度に応じた電圧値を示すアナログ信号をΔΣ変調器がデジタル変換することで得られたハイレベルとローレベルの信号が交互に繰り返される１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比を算出するデューティ比算出部と、
前記ΔΣ変調器からの出力電圧の振幅に相当する予め定められた基準電圧値に前記デューティ比を乗算することで得られる値に基づいて前記アナログ信号に示される前記温度に応じた電圧値を算出する電圧値算出部と、
を備えることを特徴とする温度測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の温度測定装置において、
前記デューティ比算出部は、
予め定められた算出周期毎にデューティ比を算出し、当該算出周期より長い予め定められた測定周期内において算出された各算出周期の各デューティ比の平均値を前記予め定められた時間内におけるデューティ比として算出する、
ことを特徴とする温度測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の温度測定装置において、
前記デューティ比算出部は、
１ビットデジタル信号のうち算出周期を跨ぐハイレベル或いはローレベルの信号については、今回或いは次回の算出周期におけるデューティ比の算出に利用する、
ことを特徴とする温度測定装置。
【請求項５】
検知対象の温度に応じた電圧値を示すアナログ信号を出力する温度センサと、
前記温度センサから出力されたアナログ信号の入力に応じて、ハイレベルとローレベルの信号が交互に繰り返される１ビットデジタル信号を出力するΔΣ変調器と、
前記ΔΣ変調器から出力された１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比を算出するデューティ比算出部と、
前記ΔΣ変調器からの出力電圧の振幅に相当する予め定められた基準電圧値に前記デューティ比を乗算することで得られる値に基づいて前記アナログ信号に示される前記温度に応じた電圧値を算出する電圧値算出部と、
を備えることを特徴とする温度測定装置。
【請求項６】
物理量に応じた値を示すアナログ信号をΔΣ変調器がデジタル変換することで得られたハイレベルとローレベルの信号が交互に繰り返される１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比を算出するデューティ比算出部と、
前記ΔΣ変調器からの出力に応じて予め定められた基準値に前記デューティ比を乗算することで得られる値に基づいて前記アナログ信号に示される前記物理量に応じた値を算出する算出部と、
してコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項７】
検知対象の温度に応じた電圧値を示すアナログ信号をΔΣ変調器がデジタル変換することで得られたハイレベルとローレベルの信号が交互に繰り返される１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比を算出するデューティ比算出部と、
前記ΔΣ変調器からの出力電圧の振幅に相当する予め定められた基準電圧値に前記デューティ比を乗算することで得られる値に基づいて前記アナログ信号に示される前記温度に応じた電圧値を算出する電圧値算出部と、
してコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気温や水温等の温度、圧力、距離若しくは光量等の物理量に応じて出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換した後、当該デジタル信号に基づいて物理量を測定する測定装置、温度測定装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
物理量を測定する測定装置として、例えば温度測定装置がある。温度測定装置は、気温や水温等の温度を測定して表示等の出力を行う装置である。温度測定装置は、例えば、特許文献１に示すように、温度に応じて抵抗値が変化する温度センサを備え、当該温度センサの抵抗値に応じた電圧値を示すアナログ信号をＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換部）によりデジタル信号に変換して、当該デジタル信号に基づいて温度を測定する。
【０００３】
このように温度測定装置等の測定装置には、温度センサ等の物理量を測定するセンサから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するために、Ａ／Ｄコンバータが設けられる。Ａ／Ｄコンバータは、非特許文献１などに示されているように、例えばアナログ信号を１ビットデジタル信号に変換するΔΣ変調器と、ΔΣ変調器から出力された１ビットデジタル信号に対してフィルタリングやデシメーション（ダウンサンプリング）を施し、多ビットデジタル信号を生成するデジタルフィルタとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−６８６９６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】相良岩男著「Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換回路入門  第２版」、２００８年７月２５日、ｐ１８０−ｐ１９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、温度測定装置等の測定装置に設けられるＡ／Ｄコンバータは、上記のようにΔΣ変調器の他にデシメーション等を行うデジタルフィルタを設けて構成されることが一般的である。しかし、Ａ／Ｄコンバータに設けられるデジタルフィルタは、ハードウェアで構成されることが多いため、部品点数が増加することがある。
【０００７】
本発明は、気温や水温等の温度、圧力、距離若しくは光量等の物理量に応じて出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換した後、当該デジタル信号に基づいて物理量を測定する測定装置の構成部品点数の削減を一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る測定装置は、物理量に応じた値を示すアナログ信号をΔΣ変調器がデジタル変換することで得られたハイレベルとローレベルの信号が交互に繰り返される１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比を算出するデューティ比算出部と、前記ΔΣ変調器からの出力に応じて予め定められた基準値に前記デューティ比を乗算することで得られる値に基づいて前記アナログ信号に示される前記物理量に応じた値を算出する算出部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る測定装置によれば、１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比に基づいて、当該１ビットデジタル信号にデジタル変換される前のアナログ信号により示される物理量に応じた値が算出されることにより、多ビットデジタル信号に変換するためのデジタルフィルタ等のハードウェアを省略することができるので、部品点数を削減することができる。
【００１０】
本発明に係る温度測定装置は、検知対象の温度に応じた電圧値を示すアナログ信号をΔΣ変調器がデジタル変換することで得られたハイレベルとローレベルの信号が交互に繰り返される１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比を算出するデューティ比算出部と、前記ΔΣ変調器からの出力電圧の振幅に相当する予め定められた基準電圧値に前記デューティ比を乗算することで得られる値に基づいて前記アナログ信号に示される前記温度に応じた電圧値を算出する電圧値算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る温度測定装置によれば、１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比に基づいて、当該１ビットデジタル信号にデジタル変換される前のアナログ信号により示される温度に応じた電圧値が算出されることにより、多ビットデジタル信号に変換するためのデジタルフィルタ等のハードウェアを省略することができるので、部品点数を削減することができる。
【００１２】
本発明に係る温度測定装置の一つの態様では、前記デューティ比算出部は、予め定められた算出周期毎にデューティ比を算出し、当該算出周期より長い予め定められた測定周期内において算出された各算出周期の各デューティ比の平均値を前記予め定められた時間内におけるデューティ比として算出する、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る温度測定装置の一つの態様によれば、複数の算出周期において算出された各デューティ比の平均値を予め定められた時間内におけるデューティ比として算出するので、デューティ比の誤差を低減することができる。
【００１４】
本発明に係る温度測定装置の一つの態様では、前記デューティ比算出部は、１ビットデジタル信号のうち算出周期を跨ぐハイレベル或いはローレベルの信号については、今回或いは次回の算出周期におけるデューティ比の算出に利用する、ことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る温度測定装置の一つの態様によれば、１ビットデジタル信号のうち算出周期を跨ぐハイレベル或いはローレベルの信号については、今回或いは次回の算出周期におけるデューティ比の算出に利用されるので、デューティ比の誤差をより低減することができる。
【００１６】
本発明に係る温度測定装置は、検知対象の温度に応じた電圧値を示すアナログ信号を出力する温度センサと、前記温度センサから出力されたアナログ信号の入力に応じて、ハイレベルとローレベルの信号が交互に繰り返される１ビットデジタル信号を出力するΔΣ変調器と、前記ΔΣ変調器から出力された１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比を算出するデューティ比算出部と、前記ΔΣ変調器からの出力電圧の振幅に相当する予め定められた基準電圧値に前記デューティ比を乗算することで得られる値に基づいて前記アナログ信号に示される前記温度に応じた電圧値を算出する電圧値算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る温度測定装置によれば、１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比に基づいて、当該１ビットデジタル信号にデジタル変換される前のアナログ信号により示される温度に応じた電圧値が算出されることにより、多ビットデジタル信号に変換するためのデジタルフィルタ等のハードウェアを省略することができるので、部品点数を削減することができる。
【００１８】
本発明に係るプログラムは、物理量に応じた値を示すアナログ信号をΔΣ変調器がデジタル変換することで得られたハイレベルとローレベルの信号が交互に繰り返される１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比を算出するデューティ比算出部と、前記ΔΣ変調器からの出力に応じて予め定められた基準値に前記デューティ比を乗算することで得られる値に基づいて前記アナログ信号に示される前記物理量に応じた値を算出する算出部と、してコンピュータを機能させるためのプログラムであることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係るプログラムによれば、１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比に基づいて、当該１ビットデジタル信号にデジタル変換される前のアナログ信号により示される物理量に応じた値が算出されることにより、多ビットデジタル信号に変換するためのデジタルフィルタ等のハードウェアを省略することができるので、部品点数を削減することができる。
【００２０】
本発明に係るプログラムは、検知対象の温度に応じた電圧値を示すアナログ信号をΔΣ変調器がデジタル変換することで得られたハイレベルとローレベルの信号が交互に繰り返される１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比を算出するデューティ比算出部と、前記ΔΣ変調器からの出力電圧の振幅に相当する予め定められた基準電圧値に前記デューティ比を乗算することで得られる値に基づいて前記アナログ信号に示される前記温度に応じた電圧値を算出する電圧値算出部と、してコンピュータを機能させるためのプログラムであることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係るプログラムによれば、１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比に基づいて、当該１ビットデジタル信号にデジタル変換される前のアナログ信号により示される温度に応じた電圧値が算出されることにより、多ビットデジタル信号に変換するためのデジタルフィルタ等のハードウェアを省略することができるので、部品点数を削減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、１ビットデジタル信号の予め定められた時間内におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比に基づいて、当該１ビットデジタル信号にデジタル変換される前のアナログ信号により示される物理量に応じた値が算出されることにより、多ビットデジタル信号に変換するためのデジタルフィルタ等のハードウェアを省略することができるので、部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係る温度測定装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】ΔΣ変調器の回路構成の一例を示す図である。
【図３】温度測定部の内部構成を示すブロック図である。
【図４】温度測定部の温度測定の手順を示すフローチャートである。
【図５】デューティ比算出部がデューティ比を算出する手順について説明するための説明図である。
【図６Ａ】デューティ比算出部がデューティ比を算出する手順の前半部分を示すフローチャートである。
【図６Ｂ】算出周期を跨ぐレベル時間をデューティ比の算出に利用しない場合において、デューティ比算出部がデューティ比を算出する手順の後半部分を示すフローチャートである。
【図６Ｃ】算出周期を跨ぐレベル時間を次回のデューティ比の算出に利用する場合において、デューティ比算出部がデューティ比を算出する手順の後半部分を示すフローチャートである。
【図６Ｄ】算出周期を跨ぐレベル時間を今回のデューティ比の算出に利用する場合において、デューティ比算出部がデューティ比を算出する手順の後半部分を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称す）について、以下図面を用いて説明する。なお、本実施形態では、気温や水温等の温度、圧力、距離若しくは光量等の物理量に応じた値を示すアナログ信号をデジタル信号に変換した後、当該デジタル信号に基づいて、元々のアナログ信号により示される物理量に応じた値を算出する測定装置として、温度測定装置について説明する。しかし、下記に示す実施形態の構成は、温度測定装置以外にも物理量に応じたアナログ信号を出力するセンサを介して物理量を測定する他の物理量の測定装置にも適用可能である。
【００２５】
図１は、本実施形態に係る温度測定装置の全体構成を示すブロック図を示す。図１において、温度測定装置は、温度に応じて抵抗値が変化する抵抗素子を有し、定電流の入力を受けて温度に応じた電圧を出力する温度センサ１０と、温度センサ１０から出力された電圧を予め定められたレベルまで増幅させる増幅回路２０と、増幅回路２０で増幅された電圧をアナログ信号として入力を受け付け、入力されたアナログ信号を１ビットデジタル信号に変換するΔΣ変調器３０と、ΔΣ変調器３０から出力された１ビットデジタル信号に基づいて検知対象の温度を測定する温度測定部４０とを備える。
【００２６】
本実施形態に係る温度測定装置では、ΔΣ変調器３０により生成された１ビットデジタル信号をデジタルフィルタ等を介して多ビットデジタル信号に変換することなく、直接ＣＰＵ等により構成される温度測定部４０に入力する。すなわち、本実施形態に係る温度測定装置では、多ビットデジタル信号に変換するためのデジタルフィルタ等のハードウェアを省略することができるので、部品点数を削減でき、ひいてはコストの削減を図ることができる。
【００２７】
本実施形態に係るΔΣ変調器３０は、汎用のΔΣ変調器を用いてよく、例えば、図２に示すような回路構成のΔΣ変調器を用いてもよい。
【００２８】
図２において、減算回路３２はアナログ信号から帰還信号を減算し、差分信号を出力する。積分回路３４は、減算回路３２からの差分信号をアナログ積分して出力する。比較回路３６は、積分回路３４の出力信号を予め定められた閾値で比較して２値化する。比較回路３６から出力される出力信号は、ΔΣ変調のサンプリング周期単位で“１”（ハイレベル）または“０”（ローレベル）となる１ビットデジタル信号である。また、この１ビットデジタル信号は、遅延回路３８において１サンプル遅延されて帰還信号として減算回路３２に帰還される。
【００２９】
図３は、温度測定部４０の内部構成を示すブロック図である。
【００３０】
図３において、温度測定部４０は、プログラムに従って演算を行うコンピュータであり、ＣＰＵ４１０、ＲＯＭ４１２、ＲＡＭ４１４、記憶装置４２０、及び入出力インタフェース４５０を備える。ＣＰＵ４１０、ＲＯＭ４１２、ＲＡＭ４１４、記憶装置４２０、及び入出力インタフェース４５０は、通信バス４６０を介して接続される。
【００３１】
ＣＰＵ４１０は、ＲＯＭ４１２に記憶されたＢＩＯＳプログラムなどの基本的な制御プログラムをＲＡＭ４１４に展開して、さらに記憶装置４２０に記憶された温度センサ１０で検知された温度の測定を行うためのプログラム４３０をＲＡＭ４１４に展開して、プログラム４３０を実行し、温度測定を行う。
【００３２】
本実施形態において、記憶装置４２０は、プログラム４３０として、デューティ比算出部４３２と、電圧値算出部４３４と、温度変換処理部４３６とを記憶する。
【００３３】
デューティ比算出部４３２は、入出力インタフェース４５０を介してΔΣ変調器３０から入力された１ビットデジタル信号の予め定められた時間におけるハイレベル時間の割合を示すデューティ比Ｄを予め定められた測定周期毎に算出する。なお、デューティ比Ｄの算出手順の詳細は後述する。
【００３４】
電圧値算出部４３４は、デューティ比算出部４３２で算出されたデューティ比Ｄに基づいて、ΔΣ変調器３０により１ビットデジタル信号に変換された温度センサ１０により検知される温度に応じた電圧値Ｖｉを算出する。
【００３５】
ここで、ΔΣ変調器３０は、積分回路３４で積分された差分信号がフィードバックされるため、デューティ比Ｄと電圧値Ｖｉとの関係は、比較回路３６からの出力信号の振幅電圧（ハイレベル（“１”）の時の電圧値）をＶｃとすると、次式で表すことができる。
【００３６】
Ｄ＝Ｖｉ／Ｖｃ
したがって、電圧値算出部４３４は、デューティ比Ｄに対して、予め定められた基準電圧値であるＶｃを乗算することで、つまり、Ｄ×Ｖｃを演算することで、電圧値Ｖｉを算出することができる。
【００３７】
温度変換処理部４３６は、例えば、予め記憶装置４２０等に記憶させておいた、電圧値Ｖｉと温度センサ１０の抵抗値との関係を示す関数或いはテーブルを参照して、電圧値Ｖｉに対応する抵抗値を特定する。さらに、温度変換処理部４３６は、予め記憶装置４２０等に記憶させておいた温度センサ１０の抵抗値と温度との関係を示す関数或いはテーブルを参照して、特定した抵抗値に対応する温度を特定する。このような処理を測定周期毎に実行することで、温度変換処理部４３６は、検知対象の温度を測定周期毎に測定する。
【００３８】
図４は、温度測定部４０の温度測定の手順を示すフローチャートである。温度測定部４０は、予め定められた測定周期（例えば、４０ｍｓ）毎に図４に示す手順を実行し、温度を測定する。
【００３９】
図４において、温度測定部４０は、入出力インタフェース４５０を介してΔΣ変調器３０から入力された１ビットデジタル信号について、予め定められた測定周期毎にハイレベル時間の割合を示すデューティ比Ｄを算出する（Ｓ１０）。次いで、温度測定部４０は、デューティ比Ｄに基準電圧Ｖｃ（比較回路３６のハイレベル（“１”ビット）出力時の電圧）を乗算することで、ΔΣ変調器３０に入力された電圧値Ｖｉを算出する。さらに、温度測定部４０は、電圧値Ｖｉと温度センサ１０の抵抗値との関係を示す関数或いはテーブルを参照して、電圧値Ｖｉに対応する抵抗値を特定した後、温度センサ１０の抵抗値と温度との関係を示す関数或いはテーブルを参照して、特定した抵抗値に対応する温度を特定する（Ｓ１４）。温度が特定された後、温度測定部４０は、例えば、表示部（不図示）に表示されている検出対象の温度を更新する（Ｓ１６）。
【００４０】
さて、本実施形態では、図５に示すように、温度測定部４０は、１ビットデジタル信号を予め定められた算出周期（例えば、２ｍｓ）毎に、ハイレベルの総時間ｔＡ（“１”ビットの合計個数）と、ローレベルの総時間ｔＢ（“０”ビットの合計個数）とを演算する。さらに、温度測定部４０は、演算したハイレベルの総時間ｔＡとローレベルの総時間ｔＢとに基づいて、ｔＡ／（ｔＡ＋ｔＢ）を演算することで、算出周期毎にハイレベルの時間の割合を示すデューティ比Ｄｎを演算する。さらに、温度測定部４０は、予め定められた温度測定周期（例えば、４０ｍｓ）毎に、測定周期内において算出された各デューティ比Ｄｎに対する平均値をデューティ比Ｄとして算出し、デューティ比Ｄに基づいて検知対象の温度を求める。
【００４１】
ここで、図６Ａ及び図６Ｂに示すフローチャートを参照して、デューティ比Ｄの算出手順についてさらに詳しく説明する。
【００４２】
まず、図６Ａにおいて、デューティ比算出部４３２は、ハイレベルの時間ｔＡ＿ＮＯＷ及びローレベルの時間ｔＢ＿ＮＯＷを初期値の「０」に設定する（Ｓ１００）。さらに、デューティ比算出部４３２は、デューティ比Ｄｎの算出周期毎にインクリメントされるカウンタの値ｎを初期値の「１」に設定し、ハイレベルの総時間ｔＡ及びローレベルの総時間ｔＢを、ハイレベルの現時点における時間ｔＡ＿ＮＯＷ及びローレベルの現時点における時間ｔＢ＿ＮＯＷに設定する（Ｓ１０２）。
【００４３】
初期設定を実行した後、デューティ比算出部４３２は、１ビットデジタル信号の入力が「０」から「１」に切り替わったことを示す立ち上がり割り込みを検知するまで待機する（ステップＳ１０４の判定結果が、否定「Ｎ」）。
【００４４】
デューティ比算出部４３２は、立ち上がり割り込みを検知すると（ステップＳ１０４の判定結果が、肯定「Ｙ」）、立ち上がり割り込みの始点の時刻ｔｓｔａｒｔ及び立ち上がり時刻ｔ１として、現在の時刻ｔｎｏｗを登録する（Ｓ１０６）。なお、デューティ比算出部４３２は、温度測定部４０が備えるタイマ（不図示）から現在の時刻ｔｎｏｗを取得すればよい。
【００４５】
時刻ｔｎｏｗの登録後、デューティ比算出部４３２は、１ビットデジタル信号の入力が「１」から「０」に切り替わったことを示す立ち下がり割り込みを検知するまで待機する（ステップＳ１０８の判定結果が、否定「Ｎ」）。そして、デューティ比算出部４３２は、立ち下がり割り込みを検知すると（ステップＳ１０８の判定結果が、肯定「Ｙ」）、立ち下がり時刻ｔ２として現在の時刻ｔｎｏｗを登録する（Ｓ１１０）。
【００４６】
次いで、デューティ比算出部４３２は、ハイレベルの時間ｔＡ＿ＮＯＷを、ｔＡ＿ＮＯＷ＝（ｔ２−ｔ１）に基づいて算出する（Ｓ１１２）。
【００４７】
ハイレベルの時間ｔＡ＿ＮＯＷの算出後、デューティ比算出部４３２は、次の立ち上がり割り込みを検知するまで待機する（ステップＳ１１４の判定結果が、否定「Ｎ」）。デューティ比算出部４３２は、次の立ち上がり割り込みを検知すると（ステップＳ１１４の判定結果が、肯定「Ｙ」）、立ち上がり時刻ｔ１として、現在の時刻ｔｎｏｗを登録する（Ｓ１１６）。さらに、デューティ比算出部４３２は、ローレベルの時間ｔＢ＿ＮＯＷを、ｔＢ＿ＮＯＷ＝（ｔ１−ｔ２）に基づいて算出する（Ｓ１１８）。
【００４８】
ローレベルの時間ｔＢ＿ＮＯＷの算出後、デューティ比算出部４３２は、デューティ比Ｄｎの算出の開始時刻ｔｓｔａｒｔから現在の時刻ｔＮＯＷまでの時間が、算出周期（２ｍｓ）に達したかどうかを判定し（Ｓ１２０）、達していなければ（ステップＳ１２０の判定結果が、否定「Ｎ」）、ハイレベルの総時間ｔＡに対してステップＳ１１２で算出したハイレベルの時間ｔＡ＿ＮＯＷを加算し、ローレベルの総時間ｔＢに対してステップＳ１１８で算出したローレベルの時間ｔＢ＿ＮＯＷを加算し（Ｓ１２２）、ステップＳ１０８以降の処理を継続する。つまり、ハイレベルの総時間ｔＡとローレベルの総時間ｔＢの加算処理を継続する。
【００４９】
一方、算出周期（２ｍｓ）に達していたら（ステップＳ１２０の判定結果が、肯定「Ｙ」）、図６Ｂに示すように、デューティ比算出部４３２は、今回の算出周期におけるデューティ比Ｄｎを、Ｄｎ＝ｔＡ／（ｔＡ＋ｔＢ）に基づいて算出する（Ｓ１３０）。次いで、デューティ比算出部４３２は、ハイレベルの時間ｔＡ＿ＮＯＷ及び総時間ｔＡと、ローレベルの時間ｔＢ＿ＮＯＷ及び総時間ｔＢの値をクリアする（Ｓ１３２）。さらに、デューティ比算出部４３２は、カウンタｎの値をインクリメントし（Ｓ１３４）、デューティ比Ｄｎの総算出時間が、予め定められた測定周期（４０ｍｓ）に達したかどうかを判定する（Ｓ１３６）。判定の結果、まだ測定周期に達していなければ（ステップＳ１３６の判定結果が、否定「Ｎ」）、図６ＡのステップＳ１０８に戻り、ステップＳ１０８以降のデューティ比Ｄｎの算出処理を継続する。一方、測定周期に達していれば（ステップＳ１３６の判定結果が、肯定「Ｙ」）、測定周期内において算出した各デューティ比Ｄｎに基づいて、当該測定周期におけるデューティ比の平均値ＤＡＶＥを算出する（Ｓ１３８）。さらに、デューティ比算出部４３２は、算出したデューティ比ＤＡＶＥに対して、ノッチフィルタやローパスフィルタ等のデジタルフィルタを施すことで、ノイズ成分を除去して、デューティ比Ｄを得る（Ｓ１４０）。
【００５０】
以上のように、デューティ比算出部４３２は、算出周期毎に順次デューティ比Ｄｎを算出し、さらに測定周期に達した段階で、測定周期内に算出した各デューティ比Ｄｎの平均値ＤＡＶＥを算出することで、その測定周期におけるデューティ比Ｄを算出する。
【００５１】
デューティ比算出部４３２により算出されたデューティ比Ｄは、ΔΣ変調器３０から入力された１ビットデジタル信号に示される電圧値Ｖｉの算出に用いられ、電圧値Ｖｉに基づいて温度センサ１０により検知された検知対象の温度の測定が行われる。つまり、測定周期毎に検知対象の温度の測定が行われる。
【００５２】
なお、上記の処理手順では、算出周期に達した段階で、ハイレベルの総時間ｔＡ及びローレベルの総時間ｔＢの加算処理を停止して、デューティ比Ｄｎの算出を行っている。これは、図５に示すように、算出周期を跨ぐハイレベル或いはローレベル時間（例えば図５に示す符号２００）については、ハイレベルの総時間ｔＡ或いはローレベルの総時間ｔＢの加算対象から省いていることを意味する。
【００５３】
しかし、算出周期を跨ぐレベル時間（例えば図５に示す符号２００）についても、ハイレベルの総時間ｔＡ或いはローレベルの総時間ｔＢの加算対象としてもよい。
【００５４】
ここで、算出周期を跨ぐレベル時間を次回のデューティ比の算出に利用する場合、「Ａ」（図６ＡのステップＳ１２０の判定結果が、肯定「Ｙ」）以降の処理手順は、図６Ｃに示すような手順となる。
【００５５】
すなわち、算出周期（２ｍｓ）に達していたら（図６ＡのステップＳ１２０の判定結果が、肯定「Ｙ」）、デューティ比算出部４３２は、現在の時刻ｔｎｏｗから始点の時刻ｔＳＴＡＲＴまでの時間が算出周期と一致するかどうかを判定する（Ｓ１２４）。判定の結果、一致する場合（ステップＳ１２４の判定結果が、肯定「Ｙ」）、デューティ比算出部４３２は、ハイレベルの総時間ｔＡに対して図６ＡのステップＳ１１２で算出したハイレベルの時間ｔＡ＿ＮＯＷを加算し、ローレベルの総時間ｔＢに対して図６ＡのステップＳ１１８で算出したローレベルの時間ｔＢ＿ＮＯＷを加算する（Ｓ１２６）。次いで、デューティ比算出部４３２は、ハイレベルの時間ｔＡ＿ＮＯＷ及びローレベルの時間ｔＢ＿ＮＯＷをクリアする（Ｓ１３２）。
【００５６】
ステップＳ１２４の判定の結果、一致しない場合（否定「Ｎ」の場合）、もしくはステップＳ１３２のリセット処理が終了した段階で、デューティ比算出部４３２は、今回の算出周期におけるデューティ比Ｄｎを、Ｄｎ＝ｔＡ／（ｔＡ＋ｔＢ）に基づいて算出する（Ｓ１３０）。次いで、デューティ比算出部４３２は、現在のハイレベルの時間ｔＡ＿ＮＯＷ及びローレベルの時間ｔＢ＿ＮＯＷをそれぞれハイレベルの時間ｔＡ＿ＮＯＷ及びローレベルの総時間ｔＢとして登録する。つまり、算出周期を跨ぐレベル時間が存在する場合には、その時間が次回のデューティ比の算出に利用される。以後の処理は、図６Ｂに示すフローチャートと同様なため説明を省略する。
【００５７】
また、算出周期を跨ぐレベル時間を今回のデューティ比の算出に利用する場合には、「Ａ」（図６ＡのステップＳ１２０の判定結果が、肯定「Ｙ」）以降の処理手順は、図６Ｄに示すような手順となる。
【００５８】
すなわち、算出周期（２ｍｓ）に達していたら（図６ＡのステップＳ１２０の判定結果が、肯定「Ｙ」）、デューティ比算出部４３２は、現在の時刻ｔｎｏｗから始点の時刻ｔＳＴＡＲＴまでの時間が算出周期と一致するかどうかを判定する（Ｓ１２５）。判定の結果、一致しない場合（すなわち、算出周期を跨ぐレベル時間が存在する場合）、デューティ比算出部４３２は、ハイレベルの総時間ｔＡに対して図６ＡのステップＳ１１２で算出したハイレベルの時間ｔＡ＿ＮＯＷを加算し、ローレベルの総時間ｔＢに対して図６ＡのステップＳ１１８で算出したローレベルの時間ｔＢ＿ＮＯＷを加算する（Ｓ１２７）。つまり、算出周期を跨ぐレベル時間が存在する場合には、その時間は今回のデューティ比の算出に利用される。
【００５９】
ステップＳ１２５の判定の結果、一致する場合（肯定「Ｙ」の場合）、もしくはステップＳ１２７の加算処理が終了した段階で、デューティ比算出部４３２は、今回の算出周期におけるデューティ比Ｄｎを、Ｄｎ＝ｔＡ／（ｔＡ＋ｔＢ）に基づいて算出する（Ｓ１３０）。次いで、デューティ比算出部４３２は、ハイレベルの時間ｔＡ＿ＮＯＷ、総時間ｔＡ及びローレベルの時間ｔＢ＿ＮＯＷ、総時間ｔＢをクリアする（Ｓ１３３）。以後の処理は、図６Ｂに示すフローチャートと同様なため説明を省略する。
【００６０】
以上、図６Ｃ及び図６Ｄの処理手順に示す通り、算出周期を跨ぐハイレベル或いはローレベルの時間についてもディーティ比の算出に利用することで、算出周期を跨ぐハイレベル或いはローレベルの時間をディーティ比の算出に利用しない場合に比べて、ディーティ比の算出精度、ひいては温度の測定精度を向上させることができる。
【００６１】
なお、本実施形態では、デューティ比の算出誤差を低減するために、測定周期内において算出周期毎に算出した複数のデューティ比Ｄｎの平均値を算出することで、デューティ比Ｄを算出し、そのデューティ比Ｄに基づいて検知対象の温度に対応する電圧値Ｖｉを求めている。しかし、誤差の許容範囲が満たされるのであれば、算出周期毎に算出したデューティ比Ｄｎをそのまま用いて電圧値Ｖｉを求めても構わない。
【００６２】
以上、本実施形態に係る温度測定装置によれば、ΔΣ変調器とＣＰＵとの間に多ビットデジタル信号に変換するためのデジタルフィルタ等のハードウェアを設けることを省略することができるので、部品点数を削減でき、コストの削減を図ることができる。さらに、部品点数を削減することができるため、温度測定装置を小型化することができる。
【００６３】
また、デューティ比は、温度等の環境の変化に対して影響を受けやすいコンデンサや抵抗による時定数の変化の影響を受けにくい。したがって、本実施形態に係る温度測定装置によれば、デューティ比を用いずに温度を測定する場合に比べて、温度変化による誤差や経年変化を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、多ビットデジタル信号に変換するためのデジタルフィルタ等のハードウェアを省略することができるので、温度、圧力、光量等の物理量を検知するセンサから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して、当該デジタル信号に基づいて物理量を測定する測定装置等に適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０    温度センサ
２０    増幅回路
３０    ΔΣ変調器
３２    減算回路
３４    積分回路
３６    比較回路
３８    遅延回路
４０    温度測定部
４１０  ＣＰＵ
４１２  ＲＯＭ
４１４  ＲＡＭ
４２０  記憶装置
４３０  プログラム
４３２  デューティ比算出部
４３４  電圧値算出部
４３６  温度変換処理部
４５０  入出力インタフェース
４６０  通信バス
【図１】
2011043408.tif 000003
【図２】
2011043408.tif 000004
【図３】
2011043408.tif 000005
【図４】
2011043408.tif 000006
【図５】
2011043408.tif 000007
【図６Ａ】
2011043408.tif 000008
【図６Ｂ】
2011043408.tif 000009
【図６Ｃ】
2011043408.tif 000010
【図６Ｄ】
2011043408.tif 000011