センサのためのマイコンを選ぶ　──センサ利用のノウハウをファームウェアとして提供

● 温度計測に使用するハードウェアを選ぶ

　温度センサ^注1は，温度という物理量を電圧や抵抗値などに変換します．このアナログ・データをディジタル・データに変換し，さらにそのデータを人間がわかる数値（25.4℃など）に換算します．つまり，温度を計測するには，センサ素子，アナログ値をディジタル値に変換する回路，計算機（マイコン）という三つのハードウェアが介在します．ここでは，これらのハードウェアについて考えてみます．

1） センサ素子

　本事例では，センサ素子としてサーミスタ（大泉製作所 製153-103-88013）を使用しました．通常，サーミスタというと，負の温度係数を持つNTC（negative temperature coefficient）サーミスタを指します．NTCサーミスタの多くは，Mn（マンガン），Ni（ニッケル），Co（コバルト），Fe（鉄），Cu（銅）などの金属酸化物を焼結した半導体で作られています．温度変化に対する抵抗値変化の感度が高いことや，形状・抵抗値の自由度が高く電気的に処理しやすいなどの特性により，温度計測用のセンサ素子として大量に使用されています．

2） ディジタル変換回路とマイコン

　センサ素子の出力は，抵抗，電圧，電流，周波数などさまざまです．それらを必要に応じて増幅し，ディジタル値に変換することによって，計測データとして利用できるようになります．ディジタル値のフルスケールがnビットの2進数（nけたの2進数）のとき，「変換の分解能がnビットである」と言います．

　アナログ値をディジタル値に変換する代表的な方法には，A-Dコンバータと周波数カウンタがあります（コラム「A-Dコンバータと周波数カウンタ」を参照）．

　本事例では，抵抗-周波数変換回路と周波数カウンタを内蔵した4ビット・マイコン（セイコーエプソン製 S1C63658）を用います．変換の分解能は最大20ビットまで設定できますが，本事例ではこのうちの16ビットを使用します．

 注1；本稿では，計測システム全体を指すことばとして「センサ」を使用し，部品としてのセンサを「センサ素子」と表記して使い分けている．