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4.5 温度計¶
温度計は、温度または温度勾配（物体の暖かさまたは寒さの度合い）を測定する装置です。 温度計には2つの重要な要素があります：(1)温度が変わると何らかの変化が生じる温度センサー（例：水銀温度計の球部や赤外線温度計の焼結センサー） および(2)この変化を数値に変換する手段（例：水銀温度計にマークされている可視スケールや赤外線モデルのデジタル表示）。 温度計は、工業や技術でのプロセスの監視、気象学、医学、科学研究で幅広く使用されています。
サーミスタは、温度に強く依存する抵抗を持つ温度センサの一種で、2つのタイプがあります： Negative Temperature Coefficient（NTC）およびPositive Temperature Coefficient（PTC）、 またはNTCおよびPTCとして知られています。 PTCサーミスタの抵抗は温度とともに増加し、NTCの状態は前者とは逆です。
この実験では、 NTCサーミスタ を使用して温度計を作成します。
必要な部品
このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。
一式を購入することは非常に便利です。リンクはこちら：
名前 |
このキットのアイテム |
リンク |
|---|---|---|
3 in 1 Starter Kit |
380+ |
以下のリンクから個別に購入することもできます。
コンポーネント紹介 |
購入リンク |
|---|---|
回路図
各サーミスタには通常の抵抗があります。ここでは、それは10kオームで、25度セルシウスで測定されます。
温度が上昇すると、サーミスタの抵抗は減少します。その後、電圧データはA/Dアダプタによってデジタル量に変換されます。
セルシウス度または華氏での温度は、プログラミングを介して出力されます。
抵抗と温度の間の関係は以下の通りです：
RT =RN expB(1/TK – 1/TN)
RT は、温度が TK の場合のNTCサーミスタの抵抗です。
RN は、定格温度TN下のNTCサーミスタの抵抗です。ここでは、RNの数値は10kです。
TK は、ケルビン温度で、単位はKです。ここでは、 TK の数値は
273.15 + セルシウス度です。TN は、定格ケルビン温度で、単位もKです。ここでは、TNの数値は
273.15+25です。B(beta) は、NTCサーミスタの材料定数であり、熱感度指数とも呼ばれ、数値は
3950です。exp は指数の略であり、基数
eは自然数で、おおよそ2.7に等しいです。この式
TK=1/(ln(RT/RN)/B+1/TN)を変換して、ケルビン温度から273.15を引くとセルシウス度になります。この関係は経験的な式です。温度と抵抗が有効範囲内の場合にのみ正確です。
配線図
注釈
サーミスタは黒または緑で、103とマークされています。
コード
注釈
euler-kit/arduino/4.5_thermometerのパスの下の4.5_thermometer.inoファイルを開くことができます。または、このコードを Arduino IDE にコピーします。
または、 Arduino Web Editor を通じてコードをアップロードします。
アップロードボタンをクリックする前に、Raspberry Pi Picoボードと正しいポートを選択することを忘れないでください。
コードが正常にアップロードされると、シリアルモニタはセルシウス度と華氏温度を出力します。