裏のネジを外すと簡単に分解できます。

　基板には温度計の機能を司るICが載せられていますが、黒く樹脂モールドされた中なので直接は見えません。
　小さなチップ抵抗やチップコンデンサもいくつか付いています。
　基板上で目立つ部品は写真の黒く突き出した「サーミスタ」です。

　サーミスタは抵抗器の一種で、「温度により抵抗値が変わる」性質があります。
　電子回路でサーミスタの抵抗値を計ってやれば温度がわかるという非常に便利な部品です。
　ただ、０℃の時に０Ω、100℃の時には100Ωなど、抵抗値がそのまま温度を表すのではなく、数キロオーム程度の抵抗値がある程度の値の範囲で変化するものです。
　ですから、サーミスタで温度を測る場合はサーミスタの抵抗値を電気的に何らかの変換をする回路を作り、またそこから得られた情報をメーターやデジタル表示する装置に表示する回路も必要になってきます。

# なみに、サーミスタを外してケーブルで外部に延長すると離れた所の温度を計れます。あまり長いとケーブルの抵抗で温度に誤差が出ますが1〜2m程度なら大丈夫です。

　この温度計のように回路の心臓部はデジタルICで作られているような場合、デジタル回路はアナログの抵抗や電圧の変化を直接扱えませんから、「A/D変換」をしてサーミスタの抵抗値をデジタル数値に置き換える装置を作っているのが一般的です。

　右の回路図(模式図)のような接続の回路を作ります。
　コンデンサCはサーミスタTHを通して電源電圧から充電されます。
　コンデンサCの電圧はICの中のコンパレータCOMPで監視されていて、設定されている基準電圧に達するとコンパレータの出力が切り替わってその後の論理回路(デジタル回路)に伝えると共に、放電用トランジスタをONにして一瞬でコンデンサCに溜まった電荷を放電してしまいます。
　コンデンサCが放電すると電圧は下がりますから、コンパレータCOMPの出力は元の状態に戻りトランジスタはOFFになります。
　トランジスタがOFFになるとまたコンデンサCには充電が始まるので、この周期を繰り返します。この繰り返しをする様子は発振動作になります。

　これは「積分型」のA/Dコンバータ回路と言います。

　コンデンサCの電圧は右のグラフのようになります。

　サーミスタTHの抵抗値が低い(少ない)場合は電流がたくさん流れるので充電は早くなり、短時間で基準電圧に達します。
　基準電圧に達するまでの時間はT1となり、このT1時間を中のデジタル回路で計ってやればサーミスタの抵抗値がわかるしくみです。

　サーミスタTHの抵抗値が高い(大きい)場合は電流が少ししか流れませんので充電は遅くなり、長い時間をかけて基準電圧に達します。
　グラフ中ではT2の時間となり、T1よりも時間がかかっていますね。

　このようにコンデンサの充電時間を調べてデジタル回路で温度を知るようになっているはずです。

　コンデンサCの電圧をオシロスコープで観測してみると、まさにその通りの回路になっている様子が見て取れます。
　0Vと電池の電圧の1.5Vの間をフルには使っていないようで、約0.6〜1.0Vの間でスイングしています。

　さて、実際のデジタル温度計基板では上記の基本的な積分型A/Dコンバータ回路以外に１つ抵抗Rが付いていてICの中に繋がっていますが、これは何らかのフィードバックをかけているのでしょうが詳細はわかりません。特に今回の目的ではこれは何に使われていてもよいので深くは追求しないでおきます。

　それ以外に、サーミスタTHは直接電源の＋には繋がっていなく、約1.1秒に数十ミリ秒の間だけ電圧が出る端子につながれています。
　これは常に発振動作をさせて温度を測っているのではなく、約1.1秒に一回少しの間だけ通電することで消費電力を極めて少なくする為の回路でしょう。
　小さなLR44電池でも数ヶ月以上は動作し続ける必要がありますから、少しでも消費電力は少なくするようにしなければなりません。

　さて、電子回路の方式や動作が確認できましたので、すぐに改造に進みたくなりますが、この中のICの動作範囲を先に調べておきましょう。
　サーミスタの抵抗値はどれくらいの数値の範囲を取るのか、この温度計回路は何度から何度の間を表示できるのか？、もちろんその範囲は電圧計として使う際に必要な情報になります。


　この表から「-49.6℃〜49.6℃」が表示可能範囲のようです。
　範囲外では「−−−」表示となります。

　抵抗値と温度表示はリニアな対応では無いですね。

　パッケージには「測定範囲 -20℃〜40℃ / 精度±２℃」と書かれていますので、マイナス側の下のほうでは抵抗値の変化量が大きすぎて精度が出ないようです。
(それ以前にこの温度計は「室内用」だから、-40℃なんて室内に置いたら液晶が凍ってしまう…)

　ちなみに、摂氏表示[C]ではなく華氏表示[F]にすると表示する数値も変わるので実用的にならないか？と思いましたが、過去の情報で「基板上のＣの形のスイッチパターンを接触すると華氏表示[F]に切り替わる。」との事でしたが、今回購入した温度計はいくら端子を接触させても華氏表示には変わりませんでした。
　中のICの設定を変えて摂氏以外は表示させないバージョンに変わっているようです。
　確かに「購入したら華氏表示だった、使えないので返品！」なんて話も聞きますし、故障と思われる返品が多かったのでしょうか。


　これでだいたいこのデジタル温度計の回路や方式は見えてきましたので、「どうすれば電圧計になるのか？」を考えることができます。

　サーミスタの抵抗値の変化でコンデンサへの充電電流を変えている回路ですから、サーミスタのかわりに「何か充電電流を変えられる回路」を繋いでやれば、液晶パネルの数字を変える事ができるはずです。

　入力電圧に比例して電流が流れるようにするには抵抗を使うだけで済みます。

　最も単純な回路は、右図のように何らかの電源から電流を制限する抵抗を通して充電電流を流してやれば良いことになります。
　適当に電池や半固定抵抗を繋いでテストをすると、思惑通りに液晶パネルに表示される温度が「電流が大きい時に温度が高く」「電流が小さい時に温度が小さく」表示されます。

　しかし、この回路では入力電圧(充電電流)が０の場合に液晶パネルの温度が０℃を表示するわけではありません。
　範囲外の「−−−」を表示するだけで、電圧が無い事を表す「０.０」表示にはならないのでそのまま電圧を表している事にはならないのです。

　ということは・・・

(1) 入力電圧が０Ｖの時に液晶パネルは０℃と表示する「仕掛け」が必要
(2) その状態から入力電圧に比例した数値を表示する入力回路が必要

　という２つの必要条件を満たした回路を設計しなければなりません。

　なんだか「電圧を足したり引いたり倍率を変えたりする回路」っぽい物が必要そうなので、「これはＯＰアンプによる電圧演算回路が必要！？」とも思いましたが、ここではそんな別電源が必要になりそうな物は使わずに、単純に抵抗等の組み合わせだけで「できるだけ安く」「誰でもカンタンに製作できる改造方法」を実現できないかを考えてみましょう。


● 単純な電流入力回路を考える

　そこでまず考えたのは右図の回路です。

　まず「０Ｖを表示する」には抵抗R1と半固定抵抗VR1を使った「バイアス回路」から常に一定の充電電流を流してやり、その電流量を「表示が０になる」ようにVR1を調節します。

　入力に何も電圧源を繋いでいない時に正しく０Ｖ表示になれば、次は入力端子に計りたい電圧を入力し、VR2を回して液晶パネルの表示が正しくその電圧値を表示するよう調節するだけです。
　抵抗R2と半固定抵抗VR2を通った電流は、R2とVR1を通ったバイアス電流と合わさって合計された電流でコンデンサを充電することになり、０Ｖから上の数値を示せます。

　入力にダイオードが入っていますが、これが無いと「入力に何も繋がっていない時」と「入力に電圧源が繋がっていて、その電圧が０Ｖ近くでバイアス電流がそちらに流出してしまう場合」で表示電圧に違いが出るために、バイアス電流が入力回路に流出しないように入れています。
　ですので入力電圧が低いとあまり精度は良くありません。(他の理由でも…)
　ある程度は電圧がある入力でないと、乾電池一本程度の電圧を計ろうとする用途には不向きです。

　R1のバイアス用電源も本当は1.1秒に一度出力されているICの充電用電源端子から取る予定でしたが、そこから取ると測定誤差が大きくなる事がわかったので温度計の電池の＋側から取るようにしています。

　さて、この改造電圧計の表示誤差はどのくらいなのでしょうか？
　誤差が大きいと使い物になりませんよね。

　投稿者様の「バッテリーの電圧を表示したい」という理由を基準に今回は12Vの入力の時にピッタリ12.0℃と表示するように調節して調べました。


　さてどうでしょうか。
　誤差０に調節した12Vより「上の電圧では正しい電圧より少し低い電圧を示す」「下の電圧では正しい電圧より少し高い電圧を示す」性質があります。

　これは元々サーミスタの温度−抵抗値特性にあわせた回路である事に起因する誤差で、今回の回路のように抵抗だけで入力電流を制限したリニアな電流値の変化とは違うのであたりまえですね。
　この誤差を補正するのは簡単な回路だけでは無理ですので、今回はこの程度の誤差は許容範囲内という事にします。
　投稿者様の「実は、ある電圧の近辺だけほぼ正しく表示してくれれば良い」というご希望の範囲内ではないかと。

　これで完成・・・・といきたいところですが、実はこの回路で実験をしていると「時々温度計がフリーズする」という症状が出ました。
　12Vを入力しているのに一瞬33.0℃など全然違う表示をする時があり、その前後にフリーズして動かなくなる事があるのです。

　入力電圧から直接コンデンサに充電しているのが悪いのでしょうか。電流値はじゅうぶんに絞っているので問題は無いはずですが、原因不明のフリーズはいただけません。
　もしかしたら、1.1秒周期の「休止期間」にコンデンサはディスチャージされていなくて、その間ずっと微弱電流で充電され続けて電源の1.5Vを超える電圧になっているのかもしれません。(いや、そこまで詳しく原因は調べませんでした。次に続くので…)
　原因がただそれだけでしたら、入力電圧を分圧してから電流制限をかけるだけで回避できそうですね。

　そこで、もう少し別の回路で同じような動作をするよう考え直します。


● ハイブリッド回路で電圧(電流)合成をする

　精密な抵抗値を測ったりする回路の１つに「ブリッジ回路」というものがあります。
　右図のような接続をしてＡ点とＢ点の電位(電圧)が等しい場合には各抵抗値の比率はR1:R2 = R3:R4となる式が成立するという理屈を利用して様々な用途で使用されるものです。
　回路の平衡が成り立っていれば、Ａ点とＢ点の電位が等しいのでＡＢの間(電流計を置いているところ)には電流が流れません。
　と言う事は、ＡＢ間に何か電気回路を入れてもそこには電流は流れず、影響は及ぼさないという事です。

　余談ですが、学校で電子回路の勉強をされた方なら、電流計のところを抵抗に置き換えて、４本の抵抗値を不平衡になるような値にしてブリッジ全体に流れる電流の計算を「キルヒホッフの法則」を使って解け、なんて問題をテストに出されて頭を悩ませた経験があるでしよう（＾＾；

　その原理を拡張した考えの「ハイブリッド回路」というものがあります。
　右図の「送信回路」と「受信回路」は抵抗のブリッジ回路の各頂点に接続されていて、そのうち一本の抵抗から外部への配線ＥＦが出ています。
　実はこれ電話機の最も根幹になる技術で、２本の電話線ＥＦに送信(送話)信号と受信(受話)信号の両方の音声信号が流れているのに、受信回路(受話器)からは相手から受けた音声信号のみが聞こえて、自分の送信(送話)信号は聞こえなくする回路なのです。
　平衡が成り立っているブリッジ回路の一対角に対して電流を流しても９０度ずれた対角点の電位は同じでそこには電流は流れないという原理を使って、２つの対角に送信と受信の回路を接続しお互いが干渉しないようになっています。
　そして対角では無いＥＦの位置には「送信」「受信」いずれの回路からも影響を受ける、または影響を及ぼす事のできる端子が引き出されているわけです。

　本物の電話では自分の喋っている声が受話器から聞こえないと不安になるので、自分の声も少しだけ受話器から聞こえるようになっているのでこんなしくみの回路が入っているとは気付きませんが、実際には(トランスなど一部部品は違いますが)このような原理の回路で２線式の同時相互交信回路が成り立っています。

　そしてこれらの電気回路の原理を応用して作ったのが次の回路です。
　０Ｖを設定するバイアス電流はICの充電出力からR3とR4を通る経路を使用し、R4の両端電圧を取り出します。

　入力電圧はまずVR2で分圧して更にR5で電流制限をかけてからブリッジに通し、R4とR2経路を使用し、R4の両端電圧を取り出します。

　つまりバイアス電流と入力電圧に応じた電流はR4の所で合成され、そこで発生するR4の両端電圧を利用してコンデンサを充電するしくみです。

　この回路では逆流防止用のダイオードはありませんからダイオードの順方向電圧ぶんの電圧のズレはありません。完全に０Ｖからの電圧加算ができます。
　また今回はテストしていませんが、この回路方式ではマイナス電圧の入力で減算もできますので、単一電源回路で「バイアス値−入力電圧」という計算の電圧も計ることができ、(デジタル回路での表示処理は必要ですが)マイナス表示ができる電圧計などにも応用できます。
　この温度計ではマイナス表示もできますから、うまく使えばいろいろと面白い表示もできそうですね。ただ基準とする電圧から離れた電圧だとこの温度計回路では誤差も大きく実用的ではないかもしれません。

　さてそれではこの回路を使用した電圧計の誤差の確認です。
　先ほどと同じく12Vでピッタリの表示になるように調整してテストを行いました。


　・・・先ほどの電流制限抵抗だけの回路と、誤差の程度はほとんど変わりませんでした。
　やはりサーミスタ温度計用の設計の表示回路にリニアな電圧を入れているのには変わりありませんから・・・

　この回路の場合も投稿者様の「実は、ある電圧の近辺だけほぼ正しく表示してくれれば良い」というご希望の範囲内ではないかと。

　この回路の場合はVR2を正常な値の位置にしている限り、IC回路には限界以上の高い電圧は絶対にかかりませんから、異常動作(フリーズ)などは起こしません。

　ただ、この回路の欠点として「測定GNDと電源GNDを共通にできない」というものがあります。
　測定用の入力電圧のGNDはブリッジ回路の途中に接続していますから、もしそこを回路の電源GNDと接続してしまうとR2をショートしてしまう事になり、ブリッジの平衡が保たれなくなります。

　デジタル温度計部分をこのままLR44電池(または単三電池などに代える)で使用して被測定側の12Vバッテリー等とは分離したままなら良いのですが、欲を出して「この電圧計の電源を同じ12Vバッテリーから取りたい！」等という事を言い始めるとこの回路は使用できなくなります。
　そうしたい場合は今回のように抵抗だけで済ます簡易な回路ではなく、OPアンプを使った電圧合成回路などを作らないといけないですね。(今回の趣旨から離れてしまうので作りません)

　基板上の各ラインを引き出すポイントは以下の通りです。
※ 先の抵抗だけで電流制限する回路では「充電」端子は使いません。
※ ハイブリッド回路方式では「電池＋」端子は使いません。

● 電源電圧と表示について

　このデジタル液晶温度計では、サーミスタの抵抗値の測定は電源電圧が変わっても影響が無いようになっています。
　電源電圧が下がるとサーミスタに流れる電流も少なくなりますが、コンデンサの電圧を判断する回路の基準電圧も電源電圧の低下に従って下がる電源分圧式になっていると考えられ、電源電圧の変化は充電・判定の両方の回路におなじ比率で影響します。結果的に測定される温度の値は同じになるわけです。

　しかし、電圧計にした場合は電源電圧を元に作っているバイアス電流は電源電圧の減少にあわせて少なくなりますが、外部からの電流は入力電圧にあわせて一定と、電源電圧が下がれば下がるほど誤差が発生してしまいます。

　電池で動かす場合は電池の消耗に気をつけましょう。

　100円のデジタル温度計に、抵抗数本と半固定抵抗２個を追加するだけで、トランジスタやIC等の複雑な回路を使わなくてもカンタンに温度計を電圧計に変えることができました。

　ただどうしても元の設計が「非リニア」なので、電流値のようなリニアな入力を入れても表示する数値に誤差が含まれた表示になってしまいます。
　これは簡単な回路では取り除くことができませんので、正確な電圧を計りたい方は市販の電圧計を購入されたほうが良いでしよう。この100円温度計にわざわざ大規模な補正回路まで組み込んで、ほぼ正確な電圧計を作るよりよっぽど実用的です。

　12Vの自動車のバッテリーと接続して、長期駐車していて「12Vより(だいたい10V程度まで)下がっていたらバッテリーが弱っているな」みたいな「様子を見る」ような用途では使えます。
　太陽光発電パネルと繋いだバッテリーの電圧監視くらいならこれくらい誤差があっても有効ですね。(あくまで誤差ありと認識して使用するなら)

　本当に「基準として誤差０に調節した電圧より上か下かを確認する程度」であれば、105円の温度計に100〜200円程度の電子部品の追加でデジタル表示の電圧計が手に入るのは安いものです。