コテ先温度を読みたいゾ う～む。

コテ先温度を読めるかとアマゾンで買った「熱電対」。

　　・Tenweet HAKKO 191-212はんだごてチップ温度計用
　　　温度センサーライン
　　　10個の鉛フリー温度センサーライン
10個で494円と格安。

コテ先を当てられるよう基板に固定して補償電線で
温度計と接続。


しかし・・・
加熱したコテを当てたときの安定性が良くありません。
コテを当てる場所により大きく変化します。
MAXホールドの機能があり、ピーク温度は分かるので
すが、それもほんとなの？っともうひとつ。

コテ先をクリーニングしたり、ハンダを盛ったりして
も、もうひとつ「これがコテ先温度だ」という感触が
得られないないのです。

それなりに温度は出ます。
常温域では3本足熱電対と黄色線の熱電対との
温度差は0.4℃。

この二つの熱電対を段ボール箱に入れ、ヒートガンで加熱。
160℃まで「アツアツ」にした時の温度差は5℃くらい。
　　反応が良いのでヒートガン口先から出るホットエアーの
　　当たり具合による変動が大。
大きな差はありませんでした。

３本足の熱電対、写真のようにプラス側とマイナス側の
熱電線をよじって、中央のリングで押さえつけている
構造です。

溶接はされていないのでしょう。


ここでの接触が不安定だと、後方のよじって接触させた
部分が感熱ポイントになってしまいます。

コテ先にハンダの球を作り、それを押さえのリング全体に
乗せると安定するような感じです。
黄色線の熱電対先端をハンダ球に入れた時と似たような
温度が出ます。

ちなみに・・・
熱電対の自作方法に関しては、この記事が秀逸です。


　　・トランジスタ技術 2013年4月号
　　・トランジスタ技術 2013年5月号

記事のとっかかりがpdfであります。
・https://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2013/04/p141.pdf
・https://toragi.cqpub.co.jp/Portals/0/backnumber/2013/05/p160.pdf

この３本足の熱電対を買ってごそごそするより、普通に先端が
溶接された熱電対をコテ先のハンダ球に入れる方が安定して
計れるのではないかと思います。
どうでしょか。。。

トランス型ACアダプタ改造のオートトランスで
電圧アップしたときの温度上昇、こんな感じでした。

HAKKO DASH FX-650(15W)
　　　　100V　113V
－－－－－－－－－－－
3本足　340℃　382℃
 黄色　347℃　385℃

40℃くらいアップしてるようです。

ハンディ熱電温度計 AD-5602

手元にある熱電温度計が「A&D」の「AD-5602」。

2007年に買ってました。
熱電対が必要な高い温度の測定って、ほとんどありません。
今回の「コテ先温度を知りたい」がひさしぶりかと。
あと使うのは、熱電対がらみの修理案件。
　　・2019年6月25日：修理：温調機の熱電対
　　・2023年11月5日：今日の修理：熱電温度計

引っ張り出してきたついでに、中を見てみました。

シールド板が光っています。
ネジ止めで固定されているだけでしたので外して
基板を拝んでみました。

4066や4053のアナログ・マルチプレクサが
並んでいます。
　　4つある4013はDフリップフロップ。
　　何をしているんだろ。
もっと純アナログICが入っているかと思っていた
のですが、
　　オペアンプ：LM324、TLC27M2C
　　基準電圧IC：LM385Z-1.2
だけ。
熱電対専用のアンプは使われていません。
　　おっと。　裏を見てなかったゾ！
　　裏(ボタン、表示器側)はパターンだけでした。

そして、調整用の小型半固定ボリュームが5つ。
パネルに出ているVR2とVR4はゼロ点オフセット調整用です。

サーミスタでの温度測定、「inf」の出現に耐えられるか？

2023年3月21日：A/Dコンバータでサーミスタの抵抗値を読む　サーミスタをつなぐ場所は？
で問題にしましたが、A/D入力するサーミスタをつなぐ位置が重要です。

サーミスタを電源側につなぐと、
　　温度の上昇でサーミスタの抵抗値が減少
　　それに連れてA/D値が上昇
となり、温度が上がるとA/D値も上がり、感覚的に
合うのでしょう。

・A/D値からサーミスタの抵抗値の計算式

このサンプルとして
　　・おもろ家さんのArduino 入門 Lesson 18 【サーミスタ編】
のスケッチ使わせてもらいます。
おもろ家さんの「つなぎ」でもサーミスタは電源側。
基準抵抗がGND側です。

この時の問題点をお復習い。
　　(a)サーミスタの接続線が短絡したら
　　(b)サーミスタが外れてオープンになったら

まず(a)。
A/D値はフルスケールの「1023」に。
その結果、サーミスタの抵抗値は
　　(1024÷1023 - 1) ×10kΩ
となり、約9.8Ω。
B定数による温度計算に進むと352℃という
値が出てきます。

次に(b)
A/D値は「ゼロ」になり、サーミスタの抵抗値計算で
「ゼロ除算」が生じます。
その結果、抵抗値は「無限大」。
続く、温度計算では「ケルビン温度」の「-273.15℃」が
出てきます。
　　※Arduino UNOの環境ではゼロ除算では
　　　止まらず、とりあえず計算は進みます。

実際の液晶表示を見てみましょう。

(a)のサーミスタ短絡

(b)のサーミスタ断線

抵抗値の箇所に「inf」という見慣れない「値」が出現します。
　　※inf＝無限大
　　　print()やdtostrf()に食わせると「inf」
　　　という「文字」が出てきます。
　　　lround()で整数変換すると0x80000000
　　　(long値のマイナス目一杯)になって
　　　しまいます。

サーミスタで温度制御していたら、
　　(1)いつまでたってもオンしない　(a)のとき
　　(2)いつまでたってもオフしない　(b)のとき
状態が出現します。

(1)は、放っておいてもとりあえず周囲温度に馴染む
でしょうが(2)の状態が加熱しっぱなしとなり危険です。

何らかの警報的処置(表示だけでも)が必要に
なるのがわかっていただけるかと。

※トランジスタ技術2024年6月号 のトラ技Jr.コーナに
掲載してもらった4チャンネル温度計の製作 では、
温度・抵抗値テーブルから最高値(温度低)と最低値
(温度高)を拾ってきて、値として規制するように
しました。
　　※プログラムエリアがあんましないので
　　　手抜き。
オープンだと「-20.0℃」、短絡だと「120.0℃」を
出力します。

今日の修理：熱電温度計

ガレージ仲間のFJKW君からのHELP。
　『金型の表面温度を測るのに熱電温度計が２つ
　　あるんやけど、片っぽの調子が悪い。
　　安いモンやし、新しいの買おうかと思ってる
　　んやけど・・・』
という相談。
　　「原因が分かれば直せるやろけど・・・」
生半可な私の返事。

ということで、修理品がやってきました。
2台は同メーカー品ですが、型番が違いました。
表面温度を測るためのプローブ(熱電対)が
付属しています。
　　※こっちが高そうな

熱電対の先端部↓


調子の悪い方のケースを開けてみると・・・
ぱっと見は特に異常は見られません。
でも、４つある半固定抵抗に触れると(絶縁物で)表示が
パラパラ変動。
どうやら接触不良を起こしているようです。
アナログ的な調整をしているのでしょうから、
再調整の手順が分からないので、グルグル回して元に
戻すということはできません。
幸い、接触子が見えてますので、ここをピンセットの先で
つまみ上げる感じで「大阪魂：パーツクリーナー」を
噴射。



抵抗体と接触子の間に紙でも入れてぬぐいたいところ
ですが、調整角度が動くとダメですんで、わずかに
持ち上げるだけに。

作業後、２つのセンサーを段ボール箱に入れて、ヒートガン
で加熱。
130℃～140℃くらいまで上げても、似たような温度値が出て
いたので、作業完了としました。

で、不調とは関係の無いところで面白いものを発見。

リード線がブラブラしないよう、液晶のピン間に
通してありました。
これを見つけた時、
　　「わざと通さないと勝手に通るわけはないはなぁ」
っと。


　

120W電子負荷 予備実験#2 冷やすのはファンだ！

2023年10月8日：12V・10A：120W電子負荷 予備実験の続き。
およその動きが見えてきたので、テストしたい
スイッチング電源につないでみました。

ところが・・・件の電源から12Vで10Aが出てくれません。
8.2Aくらいで保護がかかってしまい電圧が落ちるのです。
ということはこの電源のスペックは「12V・100W」のようです。
　　　※中華のスペック表記、さすがです。

気を取り直して、温度を測れるようにしました。
使ったのはフィルムではさみ込まれた「103JT」サーミスタ。
応答性が良いのです。

写真のように４点の温度を測りました。

・TR8の表面温度
　　サーミスタのフイルムをTR表面にくっつくよう
　　圧着端子でおさえました。
・TR7の表面温度
　　圧着端子の円筒圧着部にサーミスタを挿入して
　　シリコンゴムで固定。
　　これをTRにネジ止めします。
・ヒートシンク表面温度。
　　TR7とTR8の間のネジ穴に、同じように作った
　　サーミスタを固定。
・基準抵抗 0.1Ω 50W
　　抵抗のネジ止め固定足に。

左のはサーミスタをシリコンゴムで圧着端子の円筒部
に固定。
右は直に押さえ込み。

通電後、ヒートシンク全体が温まってきます。
10分ほど経過でTR8の測定温度が70℃を突破。
まだまだ上昇しそうです。
　　この結果からファン無しという目論見は
　　あきらめました。

そこでヒートシンクの上にファンを乗せて冷やして
みました。

ファンを回すとヒートシンクが徐々に冷えて、全体
の温度が30℃ほど低下。
数分で安定しました。

上にファンを置いて通風。


※記された定格10Aを出力できなかった中華製の
　12V出力スイッチング電源

　　　とりあえず100Wはクリア

Arduino サーミスタを使った温度測定で 【ゼロ除算問題】

2023年3月21日：A/Dコンバータでサーミスタの抵抗値を読む　サーミスタをつなぐ場所は？
この続き。　ゼロ除算問題が見えてきました。

あれこれ検索。

★電源側にサーミスタ

・VasteeLab：Arduinoで火災報知機をつくってみた
　int val = analogRead(PinTemp);　　　　　// get analog value
　resistance=(float)(1023-val)*10000/val;　// get resistance
　　　val値が0ならゼロ除算。

★サーミスタをGND側に持ってきた例

・今日から始める電子工作 【初めてのArduino】6.サーミスタ｜ハンズオンで学ぶ初心者向け入門コース
　サーミスタはGND側。
　しかし、Vref値を1023としているため、抵抗値算出の時、
　A/D値がフルスケールの1023ならゼロ除算エラー発生。
　正しくは「/ (1024 - readValue)」。
　　//アナログ値を読む
　　　float readValue = analogRead(analogPin);
　　//Rtを計算する
　　　float Rt = Rd * readValue / (1023 - readValue);

　　※1023が出るのはサーミスタが外れた時。
　　　0が短絡なんで、回路の異常報知案件。

・みのや電子工作所：なんちゃって自作体温計の製作
　　電圧計算に1023を使っているので、A/Dの
　　フルスケール値を読み出したときはV0が5.0Vと
　　なり、抵抗値算出の/(5.0-V0)でゼロ除算エラー。
　　val*5.0/1024.0にしておくのが正しい計算で、
　　これで、ゼロ除算エラーを回避できる。
　　　val = analogRead(AN0); //アナログ値読込み
　　　V0 = val*5.0/1023.0; //アナログ値から電圧換算
　　　THR = 10000.0*V0/(5.0-V0); //電圧値からサーミスタ抵抗値換算

・adafruit.com：Using a Thermistor
　　な、なんなんだ、この式は！
　　A/D値が0でも1023でもアウト。
　　　float reading;
　　　reading = analogRead(THERMISTORPIN);
　　　reading = (1023 / reading) - 1; // (1023/ADC - 1)
　　　reading = SERIESRESISTOR / reading; // 10K / (1023/ADC - 1)

◆正しく計算　(コメントしたところも)

・アイデアノート：Arduinoとサーミスタで温度測定

・jh4vaj：Arduinoでサーミスタを使って温度計を作るのに、電圧を求める必要はない

・プチモンテ：サーミスタ(NTC)の使い方 [Arduino]

・arduino.stackexchange.com：How to include Vref in thermistor temperature calculation?
　　あれこれ議論。


◆基準電圧で誤差が出るかも

・ラジオペンチ：Arduiono を使ってサーミスタで温度を測る
　　　(電圧算出に1/1023を使っているのも気になる←修正済)

◆イイこと書いてある

・Qiita @c_in_g：analogReadの値の変換を誤解していた話(1023、1024問題)
　引用させて頂きます。
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
　　長々と書いたが、ぶっちゃけ、255/1023と256/1024の
　　違いなんて微々たる差(1%にも満たない)で考慮する必要ない
　　だろと思う。　　こういうことは言ってはいけない
　　　：
　　初心者はこんなクソ細かいことを気にするより色々作ってみた
　　ほうがいい。　　こういうことも言ってはいけない
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～

★エラいことにつながるかも
『1023 vs 1024 問題』が【ゼロ除算問題】にまで膨らんじゃ
いました。
1023 vs 1024は「ちょっとした誤差やん」で見逃せた
んですが、ゼロ除算は笑って済ませられないかもしれ
ません。

『ミサイル巡洋艦・ヨークタウン　ゼロ除算』を検索すると、
「ゼロ除算エラーでシステムがダウン。航行不能に」なんて
記事が見つかります。

・コンピュータのトラブルで漂流したアメリカのイージス巡洋艦 の考察

◆ゼロ除算エラーの話
・PLCが突然停止、原因は割り算の演算エラー
・【中級編】GX Works3　除算演算エラー回避方法　0で割らない

～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
※追記

サーミスタでの温度計算とゼロ除算問題、式との相性が良い(!)
のかあれこれ見つかります。
「1023 vs 1024」と絡むのも面白いかと。

・理系男子の電子工作：【PIC】ADCの使い方　サーミスタで温度測定
　サーミスタはGND側。
　エクセルでA/D値→温度テーブルを作っておくという
　手法です。
　このように↓言い切られています。
　　『A = 0, 1023 の時にゼロ除算のエラーが
　　　発生しますが、測定値がそのような値を
　　　とることは考えられないので気にする
　　　必要はありません。』
　A/D値(A)からサーミスタ抵抗(R)の計算で
　　「R = (r × A) ÷ (1023 - A) 」
　としているのを、1023→1024にするだけで
　フルスケールでのゼロ除算が回避できます。
　1024だと半値もちゃんと出るし。
　　　(log(0)エラーの問題は置いておいて)
　前もってデータテーブルを作るときのエラーですんで、
　実行時のエラーとは違う話になります。
　しかし、「いつも気にしておく」のが設計という
　ものです。

・Digi-Key：正確なサーミスタベースの温度検出回路を迅速に作成
　デジキーの技術解説。
　サーミスタは電源側。
　　　　Vadco A/D入力電圧
　　　　Dout 　A/Dデータ
　　　　2^N　　A/D分解能
　　　　Rth　　サーミスタ抵抗
　　　　R25　　GND側抵抗
　　Vadco = Vref × (R25 ÷ (R25 + Rth))
　　Dout = 2^N × (Vadco / Vref)
　　Rth 　= R25 × ((2^N ÷ Dout) - 1)
　　　　(2^N ÷ Dout)でゼロ除算エラー発生(の可能性)。

A/Dコンバータでサーミスタの抵抗値を読む サーミスタをつなぐ場所は？

私の場合、サーミスタ読み取りのための接続は、
基準抵抗をVref側に持ってきます。
こんな具合。

こうすると、サーミスタの片方をGNDにできるので
シールド線が使えます。
この場合、温度が上昇するとサーミスタの抵抗値が
下がり、それに連れてA/D値も下がってしまいます。

温度が上がるとA/D値が下がってしまうので、直感的に
これを嫌う方が居られるのでしょうか、こんな具合に
基準抵抗をGND側につないでいる回路例を見かけます。

こうすると、
　温度が上がる
　　　↓
　サーミスタの抵抗値が下がる
　　　↓
　A/D値が上がる
と、温度上昇でA/D値が上昇と、まぁ見た目の感覚に
合うような気がします。
しかしちょいと問題が・・・

RaあるいはRbの値を固定して、その時のA/D値から
反対側の抵抗値を計算する方法を見てみましょう。

VrefとVin、そしてRaとRbの関係式です。

VrefとVinは何ボルトという実値でなくてもかまいません。

Vinは「ゼロ～フルスケール」。
8bitのADCなら「0～255」、10bitなら「0～1023」と
いう範囲の値になります。
そして、Vrefは「フルスケール値 + 1」、

まず、サーミスタをGND側につないだ時。
Raが基準抵抗。　Rbがサーミスタ。
VinからRb値を計算します。

分母の「Vref - Vin」に注目。
サーミスタがGNDに短絡して0ΩになってVin=0になると
分子がゼロでRb=0が出てきます。
そして、分母はVrefそのもので計算可能。

サーミスタ入力がオープンになってVinがフルスケールに
なっても、分母の「Vref - Vin」は「1」になって計算可能
です。
　　※Vref=フルスケール値 + 1 が重要！

問題がサーミスタを電源側につないだ時の計算。
基準抵抗がGND側。
Raがサーミスタ。　Rbが基準抵抗。　

サーミスタ入力がオープンになるとVinは
RbでGNDに落ちて、Vinはゼロ。
この時、「Vref ÷ Vin」の分母がゼロになってしまって
ゼロ除算エラーが発生して、正しく計算できません。

このようなつなぎ方の時、A/D値「Vin = 0」をチェック
して、ゼロ除算エラーを回避する処置が必要です。
例えば、「0なら1に」するような。

Arduino UNOだとint値をゼロで割っても答えを「0xFFFF」
(intだと-1)にしているようですし、floatだと「inf」
無限大を出して、「ゼロで割ったから停止！」とはして
いません。

ネットに上がっているいろんなサンプル、ゼロ除算エラー
を無視しているのが多いようです。
マイコンを使っての計算でこれは「ちょっとなぁ」です。

～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
※追記
サーミスタによる温度計測で、ゼロ除算エラーが
発生する可能性のある回路やスケッチの例。
　 ※ネットを検索

・Arduino 入門 Lesson 18 【サーミスタ編】：おもろ家
　サーミスタは電源側。
　「Rth = ((Vin/Vout) - 1) × R1」として
　サーミスタ抵抗値Rthを計算。
　VoutがA/D入力値で、「0」だとアウト。

・https://asukiaaa.blogspot.com/2021試行錯誤な日々：Arduino（ESP32）でサーミスタを使い温度を取得
　サーミスタは電源側。
　「(double)(analogMax - analog) / analog * resistorPullDown;」
　でサーミスタ抵抗値を算出。
　analogがA/D値。　「0」だとアウト。
　12bit ADCだが、「#define ANALOG_MAX 4095」として
　「フルスケール+1」を使っていない。
　考え方として、これもダメ。

・NOBのArduino日記！サーミスタの使い方！ その2( 実測編！)(103JT-050)
　サーミスタは電源側。
　「R1 = ((Vcc × R2) / Vout) - R2 」で
　サーミスタ抵抗値R1を算出。
　VoutがA/D入力値で、やはり「0」だとアウト。

・初めてのロボット組立:Arduinoにサーミスタを接続して温度を測定する
　サーミスタは電源側。
　「10000.0 * ((1024.0 / tempReading - 1))」でサーミスタの
　抵抗値を算出。
　tempReadingがA/D入力値で「0」だとアウト。

　　　※LCDのコントラスト調整の半固定抵抗記号に
　　　　　　んっ？　ボリュームの記号が！
　　　　で紹介した表記が使われている。
　　　　　　電子回路エンジニアの皆さん、
　　　　　　ほんとにこれ、どうにかして！

・まったりYO$HI日記 気の向くまま(･∀･)【Arduino】サーミスタで温度測定
　サーミスタは電源側。
　「R ＝ R1 × ((V / Vt) - 1)」でサーミスタの
　抵抗値Rを計算。　R1はGND側の抵抗100kΩ。
　VtがA-D入力値。　これが0ならアウト。

・基礎からの IoT 入門Arduino IoT とは？　温度を測る ～ サーミスタの利用
　サーミスタは電源側。
　「R ＝ ((Vin / Vout) - 1) × R1」で計算。
　VoutがA/D値。　0ならアウト。

～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
Arduino UNOのような単純な8bitマイコンだと
機械語として割り算命令は持っていませんので
ゼロ除算によるトラップ(例外処理)は考慮しなくて
かまいません。(勝手には止まらない)
しかし、高機能なマイコンだとトラップに引っかかり
制御がそこで止まってしまうかもしれません。
　　（そんな仕掛けをしていたら)

int値のゼロ除算なら結果はおそらく「-1」。
　　(符号無しなら最大値に)
ゼロ除算を無視するのなら、この「-1」がその後の
計算にどんな影響を与えるのかを考えておかなくて
はなりません。

単純な表示でも、想定する桁数を越えちゃうと、表示
が「グチャ」っとなるかもしれません。
何かの制御に使っていたら・・・ちょっと怖い。

浮動小数点なら「NaN：Not a Number」や
「inf：infinity」てなところでしょうか。

今回はサーミスタの抵抗値計算での話ですんで、
「マイナスの抵抗値」が出現てなことに
なっちゃうかも、です。

やはり、どこかで数値のエラーチェックが必要でしょう。
0での割り算をしちゃう大もとの、A/D値のゼロを
排除というのが簡単かと。

　　これ、あれこれ書いてきましたが、
　　サーミスタをGND側につないだ時は
　　大丈夫なんですよ。
　　10bitのADCなら0～1023の範囲で
　　ちゃんと答えが得られます。

うだうだ言ってますが、結局はサーミスタの接続が
外れなければ大丈夫。
しかし・・・
　　・接触不良がおきたら？
　　・コネクタやプラグを使って抜き差しできる
　　　構造なら、抜いた時は？
　　・サーミスタへの配線が切れたら？
と、Vinが0Vになる可能性があるのなら、
ゼロ除算エラーが生じる可能性もあるわけです。
このつなぎ方をするのなら、ソフト的な対策は必要か
と思うのです。


★続き
　↓
・Arduino　サーミスタを使った温度測定で　【ゼロ除算問題】

　　サーミスタを使って温度計測の手順から、
　　【1023 vs 1024 問題】だけじゃなく【ゼロ除算問題】が
　　見えてきました。

トラ技の目次検索 『サーミスタ』

サーミスタでの温度測定に役立ちそうなトラ技の目次検索結果です。
「※」の行が私のコメント。
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
●1982,7,サーミスタ温度センサの応用,,特集,244,10,土屋憲司
　※実温度との校正手法。
　　区間B定数を計算してその値を表に。

●1986,6,サーミスタと温度計,センサ回路設計ノート,連載,423,10,土屋憲司
　※サーミスタに関する3つの基本公式の解説。
　　温度,抵抗,B定数。

●1988,3,センサ回路の設計,白金測温抵抗体/サーミスタを効果的に使うために,特集,408,13,上窪 兼/土屋憲司
　※サーミスタの抵抗変化を周波数に変換する回路。

●1993,7,温度センサの基本的な使い方,基本的な温度センサ ～サーミスタ，白金測温抵抗体，熱電対～,特集,228,16,松井邦彦
　※熱放散定数,熱時定数の解説。

●1993,7,サーミスタの使い方と温度コントローラの設計法,サーミスタの使い方から安全な回路の構成法まで,特集,278,10,土屋憲司
　※温度コントローラへの応用。
　　1988年3月号の周波数に変換回路が再登場。

●2003,1,抵抗1本でリニアライズし電圧から温度を直読できる！　サーミスタ室温計の製作,作りながら学ぶ初めてのセンサ回路<第1回>,連載,115,6,島田 義人
　※103ATを使ったアナログ出力温度計回路。
　　リニアライズの方法,

●2003,12,温度センサとセンサICの実用知識,熱電対，測温抵抗体，測温用サーミスタ，ワンチップ温度センサICなど,特集,143,16,小川 実吉/幾島 康夫
　※温度測定ICの一覧。

●2004,7,無調整多点温度計の製作,本誌4月号付録マイコン基板とサーミスタを使った,一般,253,7,北野 優
　※H8/3694マイコンのADCで4ch入力,
　　103AT,103JTサーミスタを使用。
　　エクセルでデータテーブルを作る。
　　　　液晶モジュールをR/W制御有の
　　　　4bitモードで使いながら
　　　　DB0～3をGNDにしてる。

●2004,11,センサ・インターフェースの設計,C言語/OS/ICEを使って最先端の開発にチャレンジ 新世紀 マイコン教室〈第6回〉,連載,273,7,北野 優/中林 歩
　※リニアライズの方法。
　　エクセルで折れ線近似。
　　回帰分析による手法。

●2009,2,乾電池動作のサーミスタ方式風速計,ノイズ対策のフィルタにDSP機能を活用する,一般,246,8,高野 慶一
　※2つのサーミスタ(測温用と加熱用)の温度差から風速を推定

●2009,12,サーミスタ活用のコモンセンス,マイコンと組み合わせ使いやすさ向上,一般,176,4,野尻 俊幸
　※サーミスタの一般的な話。
　　電子体温計への応用(ブロック図的解説)。

●2012,7,高精度NTCサーミスタ NCP15XH103F03RC,私の部品箱〈8〉 温度モニタや温度特性の補正に便利! 20年以上愛用,連載,222,1,細田 隆之
　※A-D入力回路例。

●2012,1,アナログ2 ： 計測＆センサ,誤差やICの取り扱いでエライ目に遭ったベテランのひと言,特集,82,12,荒木 邦彌/石井 聡/鈴木 正俊/中 幸政/星 聡
　※3-6 抵抗分圧比をA-D変換するときの基準電圧ICは無駄使い。
　　Vref電圧に関係なくサーミスタの抵抗を測定。
　　A-Dコンバータの出力コードが1LSB変化するときの
　　温度変化量のグラフ。
　　　　　(2^N - 1)と間違った式が記されている。

●2015,5,高感度温度センサ「サーミスタ」,研究室で役に立つ！センサ応用回路集〈2〉,連載,163,6,松井 邦彦
　※誤差を生む自己加熱,熱時定数,公称値のばらつきを解説。

●2020,7,,入門19 サーミスタを利用した温度計測,特集,62,2,小川 敦
　※簡易リニアライズの方法とその結果。

～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
※1982年7月号
この記事に載っていた「区間B定数を算出」する
という考え方が面白かった。
「温度・抵抗値表が神様」という温度算出方法に
つながる。
温度・抵抗値表を、計ったサーミスタの抵抗値で
スキャンし、そこから区間B定数を算出。
温度範囲の狭いB定数を使うことで温度計算の
精度が向上。
一般記事で解説されている25℃～85℃という
広い温度範囲(60℃)ではなく、B定数算出の
温度範囲を狭くすることで、ずいぶん誤差が
減らせる。

・2021年8月4日:103JTサーミスタ対応温度計 ArduinoとLTC2460を使って

こんなところに「256-1」が

トランジスタ技術2012年1月号
特集が「エレクトロニクス格言集」
その中の第3章　アナログ2:計測&センサ

・3-6　抵抗分圧比をA-D変換するときの
　　　　基準電圧ICは無駄使い

サーミスタの抵抗値を直列に入れたRpの値から
求めようという手法の解説です。
抵抗の算出式から基準電圧値は不要で、
ADCの分解能が分かれば良いと。

この「?」と記したところに「２^N - 1」が出現！
8ビットA-Dなら255に、10ビットなら1023にという
ことなんですが・・・これは間違い。
フルスケール値 + 1、つまり分解能で計算しなくては
なりません。

これだとA-D値が1/2(半値)になるとき、「Rx = Rp」
となりません。

で、仮にADCが8ビットとすると
　　Nx = 255 * Rx/(Rx+Rp)　これを変形していくと
　　Rx = Rp * (Nx / (255 - Nx))

Rx 未接続のとき、つまり∞の時。
この時のA-D値はフルスケールになってNx=255。
すると、分母の (255 - Nx) がゼロになってしまい、
DIV0エラーに！

255じゃなく、256だと　256 - 255 = 1で
　Rx = Rp * 255。
Rp値の255倍以上の時(無限もOK)に
A-D値255が出てきます。

ということで 「2^N - 1」は大間違い。

半値や1/4値、3/4値で確かめれば「なんかおかしい」
っと思うはずなんですが・・・。

5chサーミスタ温度計のA/D入力、map関数を使って補正

スカタンな応用例ばかり出てくるArduinoのmap関数、
サーミスタ103JTで計った温度をシリアル出力 でのA/D変換値補正
で使ってみました。

まず、A/D入力電圧実測値と基準電圧値から真のA/D値を計算します。
　　ツールはデジタルテスター。
　　それと電圧発生器、あるいは抵抗を組み合わせて
　　安定した入力電圧を得ます。
マイコンにはその時のA/D値をシリアル出力させます。
0に近いある値と1023に近いある値の2点をチェック。
どちらも同じなら補正の必要はありません。
ちょっとのズレなら「直線補間」の出番です。

今回の回路、サーミスタをつなぐch1～ch4はポートAでしたが
ch5だけがポートB。
この間でちょっとズレが出ていました。
まず0Vに近い方。
正値20に対してch1～4が17と-3。
ch5が16と-4と低めの値が出ていました。
フルスケールに近い方は、正値991に対して
ch1～4が992にと+1。ch5は誤差なし。

パラメータのテーブルにはこれらの値を10倍して設定します。
　　※浮動小数点にするとメモリーを食うので。
読み込んだA/D値も10倍してmap関数に食わせて補正を
行い、出てきた値の1の位を見て四捨五入。
10倍することで四捨五入の処理ができます。

これで、ずいぶんと温度測定の調子が良くなりました。
サーミスタの抵抗が低くなる高温域ではA/D値が小さくなります。
A/D入力電圧の低いところで誤差が生じていたのでこの補正が
うまく働いたのでしょう。
80℃付近ではA/D値の1bitが0.3～0.4℃の差になります。

map関数の応用例ということで、ご覧下さい。

//  A/D補正パラメータ
//  四捨五入のためA/D値を10倍にして
//  x0とx1に実測値を設定する
//  Rs = 10kΩで
//  Lo側 200Ωでy0=20　　Hi側 300kΩでy1=991
const struct{
    const word  x0;     // in  min (Lo)
    const word  x1;     // in  max (Hi)
    const word  y0;     // out min
    const word  y1;     // out max
}adj_tbl[] PROGMEM = {
    { 170, 9920,   200, 9910 },     // ch1 ADC1 PA1
    { 170, 9920,   200, 9910 },     // ch2 ADC2 PA2
    { 170, 9920,   200, 9910 },     // ch3 ADC3 PA3
    { 170, 9920,   200, 9910 },     // ch4 ADC7 PA7
    { 160, 9910,   200, 9910 },     // ch5 ADC8 PB0
};
/*****  線形補間        *****/
long map(long x, long in_min, long in_max, long out_min, long out_max)
{
    return (x - in_min) * (out_max - out_min) / (in_max - in_min) + out_min;
}
/*****  A/D値補正       *****/
//  in ad : 0～1023 A/D値
//     ch : 0～4 ch1～ch5
//  10bitの範囲でリターン
word adadj(word ad, byte ch)
{
long a, d;
    a = map((long)ad * 10L,                         // 線形補間
            (long)pgm_read_word(&adj_tbl[ch].x0),   // in_min
            (long)pgm_read_word(&adj_tbl[ch].x1),   // in_max
            (long)pgm_read_word(&adj_tbl[ch].y0),   // out_min
            (long)pgm_read_word(&adj_tbl[ch].y1));  // out_max
    d = a / 10;                 // 1の位で四捨五入 10の位を+0か+1,-1
    if(a >= 0){                 // プラス
        if((a % 10) >= 5)       d++;
    }
    else{                       // マイナス
        if(((-a) % 10) >= 5)    d--;    // 正にして1の位で判定
    }
    if(d < 0)           d = 0;      // マイナスは0に
    else if(d > 1023)   d = 1023;   // 最大は1023
    return (word)d;                 // wordにしてリターン
}

5chの温度測定で重要なのが「Rs」＝「神様抵抗」。
今回の製作では「0.1%」精度のを使ったので、
補正テーブルの「y0、y1」(out_min、out_max)は5chとも
同じになっています。
Rsの誤差は、この値の変更で吸収できます。

使っているAVRマイコンは14ピンのATtiny841。
ROMが8kバイトにRAMが512バイト。
現在のプログラムサイズが3826バイト。
このうち2048バイトが10bit ADC→0.1℃温度データ
の変換テーブル。
プログラムは実質1778バイト。BSSエリアが58バイト。

浮動小数点使わず。sprintf使わず。
この結果だと。

ROM、RAM容量半分のATtiny441にも入るかしら。