目的
温度センサーICは、絶対温度に比例した電圧出力または電流出力を生成します。つまりは一種のトランスデューサです。今回は、温度センサーICを実際に使用して周囲温度を測定してみます。
AD22100による温度測定
まず、温度センサーICである「AD22100」を使用して温度を測定してみましょう。
背景
AD22100は、モノリシック型の温度センサーICです。-50°C～150°Cの温度範囲に対応するので、多くのアプリケーションで使用できます。シグナル・コンディショニング回路を内蔵しているので、トリミングやバッファリング、リニアライザーションといった処理を行うための回路は必要ありません。そのため、システム設計を大幅に簡素化することができます。また、システム全体のコストを削減することも可能です。同ICの出力電圧は、温度と電源電圧に比例します。5.0Vの単一電源を使用した場合、-50°Cでは0.25V、150°Cでは4.75Vを出力します。
準備するもの
- アクティブ・ラーニング・モジュール「ADALM2000」
- ソルダーレス・ブレッドボード
- ジャンパ線
- 温度センサー IC：AD22100（1 個）
ハードウェアの設定
図1はAD22100のピン配置図です。同ICには、適切に電源電圧を供給する必要があります。この実習では、同ICの出力をオシロスコープで観察することで温度の測定を行います。図2に示したように、ソルダーレス・ブレッドボードに同ICを実装してください。
手順
ソフトウェア・ツール「Scopy」を開き、5Vの正の電源を有効にしてください。AD22100の出力電圧は、オシロスコープのチャンネル1（1+）を使って観察することにします。温度の値を得るためには、温度センサーのデータシートを確認する必要があります。AD22100のデータシートには、出力電圧を表す関数として以下の式が記載されています。
この式を以下のように変形することで、周囲温度TAの値を得ることができます。
温度の値を取得するために、オシロスコープに新たな数値チャンネルを設定します。f(t)フィールドに式（2）を記述し、M1チャンネルの分解能を10V/divに設定してください。その上で、オシロスコープの測定機能を有効にします。M1の平均測定値は、実際の周囲温度を表します。
AD592による温度測定
続いては、温度センサーICとして「AD592」を取り上げることにします。同ICをブレッドボードに実装して温度を測定してみましょう。
背景
AD592は2端子の温度トランスデューサであり、モノリシック型のICとして実現されています。このICは、絶対温度に比例した出力電流を生成します。広い電源電圧範囲と高いインピーダンスを特徴とし、1µA/Kという温度依存性を備えた電流源として機能します。単一電源（4V～30V）で動作し、-25°C～105°Cという温度範囲にわたって0.5°Cの測定精度を提供します。
準備するもの
- アクティブ・ラーニング・モジュール「ADALM2000」
- ソルダーレス・ブレッドボード
- ジャンパ線
- 温度センサー IC：AD592（1 個）
- 抵抗：1kΩ（1 個）
ハードウェアの設定
図4にAD592のピン配置を示しました。ADALM2000で測定できるのは電圧だけです。そのため、ここではAD592の出力に抵抗を接続して電圧を測定することにします。電流値は、オームの法則を用いて算出します。図5に示すようにブレッドボードを実装してください。
手順
Scopyを開き、5Vの正の電源を有効にしてください。ここでは、オシロスコープのチャンネル1によって、抵抗にかかる電圧を測定します。電流値を得るためには、オームの法則を適用します（以下参照）。
上の式のとおり、抵抗に流れる電流は、チャンネル1で取得した電圧の値を抵抗の値で割ることによって求められます。抵抗の値は1kΩなので、電流の値は電圧の値にµAという単位を付加すればよいということになります。データシートにも記載されていますが、AD592の出力電圧は1µA/Kで増加します（図6）。また、0°Cにおける出力電流は273µAです。
温度の単位をKから°Cに変換するには以下の式を使用します。
Scopy上に温度を表示するために、上の式を関数として備える新たな数値チャンネルを設定します。チャンネル1の電圧の単位はmV、センサーの出力電流の単位はµAであることに注意してください。チャンネルM1の温度の値を得るには、チャンネル1で取得した値から0.273を引く必要があります。
問題
AD22100は電圧出力型の温度センサーです。一方、AD592は電流出力型の温度センサーです。それぞれの動作にはどのような違いがあるのでしょうか。
答えはStudentZoneで確認できます。
