質問: 【電子工作】回路図の計算方法 http://ns.cqpub.co.jp/hanbai/books/37/37251/37251_9syo.pdf の2ページ目の温度測定の回路図で 基準電圧5vでの温度を求める数式を教えてください。
回答: 【答え】 以下のように調整したとき、adコンバータの出力コードが 0000h なら 0°C、0400h なら102.3°Cになります。 【説明】 温度測定回路は2ページ目でなく3ページ目だと思います。 3ページ目の回路図のcn7(コネクタ7)またはcn8に、温度センサ(lm35dz)を接続すれば温度計測ができます。この温度センサは、出力電圧[v]と温度[°C]が比例しています。換算式は 温度[°C] = 出力電圧[mv]/10 です。20°Cなら200mvのdc電圧が発生します。この温度センサのデータシート [1] のページ目に、どのリード線のが何か書いてありますが、to-92というカマボコ型のパッケージ(一般的な小信号トランジスタの形)のものなら、以下のようになっています。 / ̄ ̄\ ├───┤ │ lm35 │ └┬┬┬┘ +vs ─┘│└─ gnd vout +vs をコネクタの3pin(5v)に、vout をコネクタの2pin(r12またはr15につながっている)に、gnd をコネクタの2pin(グラウンド=0v)に接続します。 コネクタの後のopアンプ回路は間違っているようです(opアンプの+入力と-入力が逆)。この回路は半固定抵抗で電圧利得を調整する回路ですが、これで調整すると、電圧利得は 2.9~6.9と中途半端な値となってしまいます。温度センサの出力電圧がせっかく、温度[°C]の10倍になっているのですから、この部分の電圧利得はきっちり1倍とか、10倍にしたほうが、そのまま温度として読めるので良いと思いますが、利得が中途半端になっているのは、picマイコンのad変換器の基準電圧が5vだからです。picマイコン [3] のadコンバータの分解能は10bit ( 2^10=1024) で、マイコンのra3端子が+vref、ra2端子が-vrefになっているので、回路図2ページ目のjp1とjp3の間に5の基準電圧を加えると、この電圧( 5v )を基準にad変換されます。したがってこのマイコンで読める電圧の範囲は0~5vで最小電圧分解能は 5v/1024 = 4.883mv になります。0.1°Cの変化まで読めるようにするのであれば、温度センサの出力が1mv変わるとき(温度変化で0.1°Cに相当)、picマイコンに入力される電圧が4.883mv変化するようにopアンプ回路の利得を調整します。つまりopアンプ回路に必要な電圧利得は4.883倍になります。 これはopアンプ回路の利得調整範囲の 2.9~6.9にありますので、半固定抵抗を調節して、電圧利得がちょうど4.883倍になるようにすればいいわけです。 具体的には、温度センサを取り付けて、20°Cの温度を測定したとき(充分安定するまで待って)、opアンプの出力端子(jp28またはjp29) に、20 [°C]×10×4.883 = 976.6[mv] の電圧が出るように、半固定抵抗を調整すれば良いことになります。このように調整したとき、ad変換器の最小分解能が 0.1°C で、最大測定温度は0.1°C×( 1024 - 1) = 102.3°C になります。 [1] lm35データシート http://akizukidenshi.com/pdf/ns/lm35.pdf [2] 秋月電商でのlm35の価格 http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22i-00116%22&s=score&p=1&r=1&page= [3] pic16f877データシート http://akizukidenshi.com/pdf/microchip/pic16f87x-ja.pdf