温度は、最も頻繁に測定される環境量です。ほとんどの物理的、電子的、化学的、機械的、および生物学的システムは温度の影響を受けるため、これは予想されることです。特定の化学反応、生物学的プロセス、さらには電子回路でさえ、限られた温度範囲内で最高のパフォーマンスを発揮します。温度は最も一般的に測定される変数の1つであり、したがって、温度を感知する多くの方法があることは驚くべきことではありません。温度検知代わりに放射エネルギーを使用して、熱源と直接接触することなく、熱源と直接接触するか、リモートで行うことができます。現在、熱電対、測温抵抗体（RTD）、サーミスタ、赤外線、半導体センサーなど、さまざまな温度センサーが市場に出回っています。

“ホール効果センサーの配線図 ”

5種類の温度センサー

熱電対 ：温度センサーの一種で、2つの異種金属を一端で接合して作られています。結合された端は、HOTJUNCTIONと呼ばれます。これらの異種金属のもう一方の端は、COLDENDまたはCOLDJUNCTIONと呼ばれます。冷接点は、熱電対材料の最後のポイントで形成されます。ホットジャンクションとコールドジャンクションの温度差がある場合、小さな電圧が発生します。この電圧はEMF（起電力）と呼ばれ、測定して温度を示すために使用できます。

熱電対

RTD は温度によって抵抗が変化する温度検知装置です。通常、プラチナで作られていますが、ニッケルや銅で作られたデバイスも珍しくありませんが、RTDは、巻線や薄膜など、さまざまな形状をとることができます。 RTDの両端の抵抗を測定するには、定電流を印加し、結果の電圧を測定して、RTD抵抗を決定します。 RTDはかなり線形を示します温度曲線に対する耐性それらの動作領域にわたって、非線形性は非常に予測可能で再現性があります。 PT100 RTD評価ボードは、表面実装RTDを使用して温度を測定します。外部の2、3、または4線式PT100は、遠隔地の温度測定に関連付けることもできます。 RTDは、定電流源を使用してバイアスされます。消費電力による自己発熱を減らすために、電流の大きさは適度に低くなっています。図に示す回路は、定電流源が基準電圧、1つの増幅器、およびPNPトランジスタを使用している回路です。

抵抗検出器測定のアプリケーション

サーミスタ ：RTDと同様に、サーミスタは温度によって抵抗が変化する温度検出デバイスです。ただし、サーミスタは半導体材料で作られています。抵抗はRTDと同じ方法で決定されますが、サーミスタは非常に非線形な抵抗対温度曲線を示します。したがって、サーミスタの動作範囲では、非常に小さな温度変化に対して大きな抵抗変化が見られます。これにより、高感度デバイスが実現し、セットポイントアプリケーションに最適です。

半導体 センサー ：電圧出力、電流出力、デジタル出力、抵抗出力シリコン、ダイオード温度センサーなど、さまざまなタイプに分類されます。最新の半導体温度センサーは、約55°C〜 + 150°Cの動作範囲で高精度と高直線性を提供します。内部アンプは、出力を10mV /°Cなどの便利な値にスケーリングできます。また、広い温度範囲の熱電対の冷接点補償回路にも役立ちます。このタイプの温度センサーの簡単な詳細を以下に示します。

センサーIC

可能な限り広範囲の温度監視の課題を簡素化するために利用できるさまざまな温度センサーICがあります。これらのシリコン温度センサーは、いくつかの重要な点で上記のタイプとは大きく異なります。 1つ目は動作温度範囲です。温度センサーICは、-55°C〜 + 150°Cの公称IC温度範囲で動作できます。 2番目の大きな違いは機能です。

シリコン温度センサーは集積回路であるため、センサーと同じパッケージ内に広範な信号処理回路を含めることができます。温度センサーICS用の補償回路を追加する必要はありません。これらのいくつかは、電圧または電流出力のいずれかを備えたアナログ回路です。その他は、アナログ検知回路と電圧コンパレータを組み合わせてアラート機能を提供します。他のいくつかのセンサーICは、アナログ検出回路とデジタル入力/出力を組み合わせて、制御レジスタ、マイクロプロセッサベースのシステムにとって理想的なソリューションになります。

デジタル出力センサーには通常、温度センサー、アナログ-デジタルコンバーター（ADC）、2線式デジタルインターフェース、およびICの動作を制御するためのレジスターが含まれています。温度は継続的に測定され、いつでも読み取ることができます。必要に応じて、ホストプロセッサはセンサーに温度を監視し、温度がプログラムされた制限を超えた場合に出力ピンをハイ（またはロー）にするように指示できます。下限しきい値温度もプログラムでき、温度がこのしきい値を下回ったときにホストに通知できます。したがって、デジタル出力センサーは、マイクロプロセッサベースのシステムで信頼性の高い温度監視に使用できます。

温度センサー

上記の温度センサーには3つの端子があり、最大5.5Vの電源が必要です。このタイプのセンサーは、温度に応じて動作して抵抗を変化させる材料で構成されています。この抵抗の変化は回路によって感知され、温度を計算します。電圧が上がると温度も上がります。この動作は、ダイオードを使用して確認できます。

マイクロプロセッサ入力に直接接続されているため、マイクロプロセッサとの直接かつ信頼性の高い通信が可能な温度センサー。センサーユニットは、A / Dコンバーターを必要とせずに低コストのプロセッサーと効果的に通信できます。

温度センサーの例は LM35 。 LM35シリーズは、出力電圧が摂氏温度に直線的に比例する高精度集積回路温度センサーです。 LM35は-55°〜+ 120°Cで動作します。

基本的な摂氏温度センサー（+ 2℃〜+ 150℃）を下図に示します。

LM35

LM35温度センサーの機能：

摂氏（摂氏）で直接校正
l −55°〜+ 150°Cの全範囲で定格
リモートアプリケーションに適しています
ウェーハレベルトリミングによる低コスト
4〜30ボルトで動作します
低自己発熱、
典型的な非線形性の±1/4℃

LM35の操作：

LM35は、他の集積回路温度センサーと同じ方法で簡単に接続できます。表面に付着または定着する可能性があり、その温度は表面温度の約0.01℃の範囲内になります。
これは、気温が表面温度よりもはるかに高いか低い場合、周囲温度が表面温度とほぼ同じであると想定します。LM35ダイの実際の温度は、表面温度と空気の中間温度になります。温度。

LM35-2 温度センサーは、環境およびプロセス制御、さらにはテスト、測定、および通信においてよく知られているアプリケーションを持っています。デジタル温度はセンサーであり、9ビットの温度測定値を提供します。デジタル温度センサーは優れた精度を提供します。これらは0°Cから70°Cまで読み取るように設計されており、±0.5°Cの精度を達成することが可能です。これらのセンサーは、摂氏でのデジタル温度測定値と完全に一致しています。

“複雑な命令セットコンピュータチップとは何ですか？ ”

デジタル温度センサー： デジタル温度センサーは、アプリケーション内にA / Dコンバーターなどの追加コンポーネントを必要とせず、サーミスタを使用するときに必要に応じて特定の基準温度でコンポーネントやシステムを校正する必要がありません。デジタル温度センサーはすべてを処理し、基本的なシステム温度監視機能を簡素化します。

デジタル温度センサーの利点は、摂氏での高精度出力にあります。センサー出力はバランスの取れたデジタル読み取り値です。これは、アナログ-デジタルコンバータなど、温度変化に応じて非線形抵抗を提供する単純なサーミスタよりもはるかに簡単に使用できる他のコンポーネントを意図したものではありません。

デジタル温度センサーの例はDS1621で、9ビットの温度測定値を提供します。

機能DS1621：

外付け部品は必要ありません。
0.5⁰間隔で-55⁰Cから+125⁰Cの温度範囲が測定されます。
温度値を9ビットの読み取り値として示します。
広い電源範囲（2.7V〜5.5V）。
1秒未満で温度をデジタルワードに変換します。
サーモスタット設定はユーザー定義可能で不揮発性です。
8ピンDIPです。

デジタル温度センサー

ピンの説明：

SDA –2線式シリアルデータ入力/出力。
SCL –2線式シリアルクロック。
GND –グランド。
TOUT –サーモスタット出力信号。
A0 –チップアドレス入力。
A1 –チップアドレス入力。
A2 –チップアドレス入力。
VDD –電源電圧。

DS1621の動作：

デバイスの温度がユーザー定義の温度HIGHを超えると、出力TOUTがアクティブになります。出力は、温度がユーザー定義の温度LOWを下回るまでアクティブのままになります。
ユーザー定義の温度設定は不揮発性メモリに保存されるため、システムに挿入する前にプログラムすることができます。
温度の読み取り値は、プログラミングでREAD TEMPERATUREコマンドを発行することにより、9ビットの2の補数の読み取り値で提供されます。
DS16121への温度設定の入力とDS1621からの温度読み取り値の出力には、2線式シリアルインターフェースが使用されます。

デジタル温度センサー回路