PICマイコンを使って測定ツールを作ってみよう(5) ―― ネットワークとA-Dコンバータを利用してさまざまな場所の温度を測る

●OPアンプと参照入力を利用すれば0.1℃刻みの温度測定も可能

　温度センサには米国National Semiconductor社の「LM35DZ」を使用しています．この温度センサは，もう10年以上も前から秋月電子通商などで売られていたものです．そのころ温度センサといえば，これほどコスト・パフォーマンスの高いものはなく，こればかり使っていた記憶があります．5Vを与えるだけで，温度に比例した電圧値が出力されるのは，とても便利でした．最近ではLM61やLM62といった新製品に置き換えられているようです．

　今回使用しているマイコン基板では，電圧測定はPICマイコンのAN1を割り当てています．メニューでは「VDC」となっています．電圧電流測定コネクタ（SV4）の1番ピンと2番ピンに測定したい信号を接続します．LM35DZは平面部が上を向くようにして，足を下から見て左が5V，中央が出力，右がGNDになります．SV4の1番ピンにLM35DZの出力を，2番ピンにGNDを接続し，5Vピンにはこの基板の5Vか，またはほかの5V電源を接続します．電池での使用も可能です．ただし，通常電流が5mAなので，電池駆動の場合は消費電流の少ない最新のLM61などを使うほうが賢明です．

　1℃温度が変わると10mV変動するので，5Vレンジでは1/500の変動になります．PIC18F2550のA-Dコンバータは10ビットなので，フルスケール1024の最小測定単位5mVになるので，なんとか1℃単位の測定をカバーできます．OPアンプ回路を付けて10倍に増幅すれば，0.1℃単位で測定できます．PICマイコンのリファレンス入力を利用すれば，フルスケール電圧を5Vより小さい電圧に変更できるので，0.1℃刻みの測定も行えます．

　信号を送る方法はいろいろありますが，できるだけ配線数を少なくしたいときは2線式を使います．VCC（＋5V）を基準電圧にとる場合と，GNDを基準電圧にとる場合の2方式がありますが，PICマイコンからみるとGNDベースのほうが測定しやすいでしょう（図2）．いずれも周囲温度＋1℃が出力に出てきます．温度計測の可能領域は＋2℃～＋40℃です．これを外れると誤差が大きくなりますが，使えないわけではありません．

図2　LM35DZによる2線式の温度測定回路

(a) VCC基準出力




(b) GND基準出力

　工場などではツイスト・ペア線（より対線）を長く伸ばすとノイズをひろい，信号が不正確になります．ノイズに強い方式としてカレント・ループ方式があります．図3に概要を示します．

図3　LM35DZによるカレント・ループ方式の温度測定回路

　今回使うのは，図2(b)の2線式GND基準出力回路です．