温度センサーを使う

アナログタイプの温度センサー（LM61BIZ/CIZ）を使って気温測定をしてみます。

Arduino のアナログ入力機能の学習をします。

温度センサー

温度センサーに限らず定量測定センサーにはアナログタイプとデジタルタイプがあります、検知する素子そのものは同じなのですが、外部接続がアナログ（電圧値）か、デジタルかの違いです。

デジタルの方が精度が良いし、ノイズにも強いということで主流はデジタルなんですが、今回はArduinoのアナログ入力を学習したいということもあり、あえてアナログタイプを使ってみます。

主な仕様

・測定範囲：－２５℃～＋８５℃(BIZ)、－３０℃～＋１００℃(CIZ)
・温度係数：＋１０ｍＶ／℃
・精度：±２．０℃（＠２５℃）
・動作電圧範囲：＋２．７～＋１０Ｖ
・出力インピーダンス：８００Ω

LM61の出力ピンに温度に比例したDC電圧が出力される。

使用方法

①出力（温度）リード線をArduinoのアナログピンに接続する、アナログピンはA0～A7のどれでも可。（サンプルプログラムではA0を使用）

②Vccには＋電源を接続、仕様としては+2.7V～+10Vが動作可能範囲なので、ArduinoのVccと同じ電圧の＋５Vを接続する。

③読み取った電圧値を温度に変換するには、25℃=+3000mV、85℃=＋1450mV、勾配を10mV/℃の一次式として計算することで得られる。

④変換にはArduino関数のmap()を使う。

（例）

sensorVout  = map(analogIn, 0, 1023, 0, 4600) ;
⇒
・analogIn=変換の元となる値。（この場合は10bit（0～1023））
・0,1023 = 現在の値（下限）、現在の値（上限）
・0,4600 =変換後の値（下限）、変換後の値（上限） (この場合、0V～4.6V）

temperature = map(sensorVout, 350, 1450, -25, 80) ;
⇒
・sensorVout=変換の元となる値。（この場合は350mV～1450mV）
・350,1450 = 現在の値（下限）、現在の値（上限）
・-25,85 = 変換後の値（下限）、変換後の値（上限） (この場合、-25℃～85℃）

Arduinoとの接続

ブレッドボードを使って回路を構成します。

温度センサーLM61BIZ/CIZの挿入向きは下の図を参考に。

参考に回路図も載せておきます

Arduinoプログラム

スケッチ作成

サンプルスケッチを載せます。


void setup() {
  Serial.begin(9600) ;
}
void loop() {
  int analogIn , temperature , sensorVout ;
  analogIn = analogRead(0) ;              // アナログ０番ピンからセンサー値を読込む
  sensorVout  = map(analogIn, 0, 1023, 0, 4600) ; // センサー値(デジタル)を電圧に変換する
  temperature = map(sensorVout, 350, 1450, -25, 85) ; // センサー電圧を温度に変換する
  Serial.print("AnalogInData=");
  Serial.println(analogIn);
  Serial.print("Vin=0.");
  Serial.println(sensorVout);
  Serial.print("Temp.=");
  Serial.print(temperature);
  Serial.println("℃");
  delay(1000) ;                      // １秒毎に繰り返す
}

上記プログラム（スケッチ）の簡単な説明を書きました。

① int analogIn , temperature , sensorVout;　  ⇒ 3個の変数(analogIn, temperature, sensorVout)をint型(符号なし16bit整数)で宣言する。

② analogIn = analogRead(0) ; ⇒　変数”analogIn”にA0ピン入力の電圧値を10bitAD変換した2進数の形で代入する。

③ sensorVout  = map(analogIn, 0, 1023, 0, 4600) ;　⇒ analogInの値を電圧値（0v～4600ｍV）に変換してsensorVoutに代入。

④  temperature = map(sensorVout, 350, 1450, -25, 85) ; ⇒ sensorVoutの値を温度（-25℃～+85℃）に変換してtemperatureに代入。

動作させてみる

スケッチ作成が終了したらArduinoNanoボードにダウンロードして実行させてみましょう。

温度測定値はArduinoIDEのシリアルモニタ上に表示されます。

注）シリアルモニタの使い方はこちらの記事を参考に。

動作説明

温度センサーの測定デーがシリアル・モニタに表示される。
更新周期は1秒。

①温度センサーの出力は350mv～1450mVまで変化する。温度と電圧値は正比例する、350mV=-25℃、1600mV=+85℃の範囲を10mV/℃の勾配で出力。

②Arduinoのアナログ入力A0ピンに入力された電圧から温度への変換にはmap()関数を使用する。

③AD変換の測定幅は0V～Vrefという仕様であるが、デフォルトではVCC（=4.6V）

以上