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--- softdev:tempmeter1 [2012/02/05 00:00] – [計算] king
+++ softdev:tempmeter1 [2013/07/15 20:25] (現在) – 外部編集 127.0.0.1
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 表示はLCDで。
+結論から言うと、、1KワードのROMでは、温度と電圧を同時にLCD表示させるのは難しそう。LCD制御で、かなり食ってしまいAD値から目的の値を算出するだけで終わってしまう。あ、そうか、足りなければ2個でやればいいんだな。
 ===== LM35 =====
 LM35でナショセミ（もうTIだけど）の温度センサーですよ。ちょっとした工作によく使いますよね。会社でも性格じゃない温度を測るのに使ってたりする。
 PIC12F675で入門コースみたいなので、温度計みたいなのをLM35で作った事があるが、氷点下は測定できなかった。バイクに付けていつもの温度を測りたいと思っていて、許せばバッテリ電圧なども表示したら面白いかと。
-今回。LM60というのが入手できたので、やってみたんだが、、まだうまく出来てない。
+LM35はナショセミの温度センサで、10mV/℃のリニア出力ができる。[[http://www.national.com/jp/|ナショセミ]]は悲しい事に現在はTIに統合されてしまっている。
+{{:softdev:lm35.pdf}}
+  * Calibrated directly in ° Celsius (Centigrade)
+  * Linear + 10.0 mV/°C scale factor
+  * 0.5°C accuracy guaranteeable (at +25°C)
+  * Rated for full -55° to +150°C range
+  * Operates from 4 to 30 volts
+  * Less than 60 µA current drain
+精度もいいし、リニアリティ、計算も良いのだが、0℃以下が負電圧となってしまうと言うことがある。後で思う事だが、負電圧を作って且つ差動で増幅しても結局はLM60で計測するのと誤差と手間は同じだったように思う。
+==== PICのADで読む ====
+ADで読む方法では、分解能が4.8mVであるので、センサー出力を増幅しなければいけない。作成時は10倍にした。PIC12F675を使用したので内蔵ROMは1Kワードである。計算式は、Temp=AD*50／1024である。
+<code>
+unsigned int lm35_out,lm35_temp;
+GO_DONE = 1;
+while(GO_DONE);
+lm35_out = (ADRESH<<8) | ADRESL ;
+lm35_temp = lm35_out * 50/1024;
+</code>
+だけどこれだと、整数部分しか計算できない。10倍にして計算し、後で小数点の位置を変えようとすると、計算途中でlong型になってしまい、675だとちょっと厳しい。ソフト屋のT君にアドバイスをもらった。
+<code>
+(int)a = 498*5*10/1024                          //整数部の計算
+(int)a =((498*5*10-1024a)*10)/1024      + (a*10)        //少数点の計算（10倍した値）と整数部（10倍した値）への足しこみ
+</code>
+う〜む、すばらし。
+で、小数点2桁まで求めようとすると、どうなるんだろう。
 ===== LM60 =====
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 で、回路。使っているICとか部品名が違うけど気にしないで（Eagleのライブラリに無かったから適当）
-{{::lm60-sensing-amp.png}}
 オフセットを固定で切ってやると、後で調整するときに面倒だしそれに、電源電圧がいつも5Vと限らないでしょう。なので、ADを二つ使って誤差を埋めてやれば、演算だけで出来そうじゃ無いですか？。回路図のLM358はLM2904を使用、GND側は入出力ともRail動作。
+{{:lm60-sensing-amp.png?}}
 ==== 計算 ====
+上の回路だと、非反転増幅のGND部分にオフセッットが入るから、-,+入力が仮想短絡になるよう制御されるので、Vinをセンサ出力だとすると次のようになると思う。
+{{::lm60_amp_gain.png}}
+Vin＝（Vout-Voffset)x10/(91+10)+Voffset\\
+よって、Vout＝(Vin-Voffset)x101/10+Voffset　となる。
+なんで、このような面倒な計算なの？って、そりゃ、間違えて回路作っちゃたからでしょ。ちょっと勘違いして配線して、結果を見たら違うって言うよくある話で。
+以下の計算式は、差動増幅で、オフセットのみ捕れた場合の算出方法で、結論から言うと、今回の計算は下記になるですな。
+>Temp＝（1/1.280）×（（AD1-AD2）/10.1+AD2）ー67.84
+まず前提
   * センサAmpの倍率＝10.1。ぴったりの抵抗が無いのよ、面倒。
   * オフセット調整範囲＝0.543V〜0V　実際にはもっと範囲狭くなる。
-  * センサ電圧＝VTemp。
+  * センサ電圧＝V<sub>Temp</sub>。
-  * AN0入力　AD変換値をAD1とし、AD1の電圧＝VAD1
+  * AN0入力　AD変換値をAD1とし、AD1の電圧＝V<sub>AD1</sub>
-  * AN1入力　AD変換値をAD2とし、AD2の電圧＝VAD2
+  * AN1入力　AD変換値をAD2とし、AD2の電圧＝V<sub>AD2</sub>
   * 使用範囲を-20℃以上と考えると、0.3Vオフセット出せれば良い。
   * オフセット側のアンプは、AD入力インピーダンスがキット低いから。
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 んで、以下の式になる。
-（V<sub>Temp</sub>ーV<sub>AD2</sub>）×10.1＝V<sub>AD1</sub>
+>（V<sub>Temp</sub>ーV<sub>AD2</sub>）×10.1＝V<sub>AD1</sub>　となり、変形すると、
+>V<sub>Temp</sub>＝V<sub>AD1</sub>／10.1＋V<sub>AD2</sub>
+となる。一方、実温度は、0℃＝424mVであることと、ΔT=6.25mV/℃の関係から\\
+>T＝（V<sub>Temp</sub>ー0.424）／6.25x10<sup>-3</sup>\\
+である。
+また、AD値と電圧の関係は、\\
+>V<sub>AD1</sub>＝AD1×5／1024\\
+>V<sub>AD2</sub>＝AD2×5／1024\\
+よって最初の式から\\
+>V<sub>Temp</sub>＝（AD1×5／1024）／10.1＋AD2×5／1024
+番めの式と、上式から温度は\\
+>Temp＝（1/1024）×（AD1×5/10.1＋AD2×5）−0.424 }／6.25x10<sup>-3</sup>
+数字同士の部分を計算すると、下式になる。\\
+>Temp＝（1/1.280）×（AD1/10.1+AD2）ー67.84
+上式の最後の項は定数である（AD値に左右されない）。\\
+ここで、大きな問題がある。これは実数計算であり、double型でこの計算すると、LCDも表示制御があるので、2Kワードでは無理である。困った。
+==== 演算 ====
+Temp＝（1/1.280）×（AD1/10.1+AD2）ー67.84
+このままだど、double演算になるので、整数に直さないといけない。そこで分母分子で同倍する。AD値を100倍にして、分母も100倍。すると、下記\\
+Temp＝（AD1×100/10＋AD2×100）／1280＋67
+最後の67は、67.84を切り捨てで算出。整数演算は切り捨てになるからというのと、エクセルで計算させると切り捨てのの方が真値に近かった。アンプゲイン10.1は、10倍でも誤差は変わらなかった。
-となる。
+==== 結論 ====
+いきなり、結論。この方法はよろしくない。
+オフセットをとる電圧が誤差を含み、そのまま増幅されてしまうのでものすごく誤差が出る。う〜ん、誤差と言うかバラツキ？値がコロコロ変わる。だいたい合っているとき合ってない時がある。
+というわけで、計算しやすいLM61に変更し作り直した。->　[[softdev:tempmeter2]]