●温度センサ 次に説明するのは温度計についてだ。 このセンサが僕の指に触れた時、値が上昇する。なぜならば僕がこのセンサを温めているからだ。そして、指を離すと冷却される。つまり、このセンサは温度を測定しているってわけだ。 ●NTCとRTD 温度計には2種類の標準的なデバイスがある。 NTC と RTD だ。 これらは異なる原理で動作する。NTCはホッピング伝導により抵抗値が温度とともに上昇する。 だから温度とともに（電流値が）低下する。RTD測温抵抗体は金属中に分散しており、一般的に温度とともに上昇する。RTDはより高い温度で用いることができる。でも、感度が低いのが玉に傷だ。 NTCは比較的低い温度で用いるけれども、感度は高い。 どちらも非線形で作動するので、温度に変換するにはキャリブレーションが必要だ。 ●ブリッジ回路 そして、ここでもうひとつ新しい項目を紹介しよう。 まず、基板を見てもらおう。 ここに僕が作った温度に対する感度の高い抵抗がある。しかし、ここで僕は４つの抵抗器を用いている。その理由は、抵抗値がほんの僅かしか変化しないからだ。
そして、僕は可変抵抗器を用いることができるんだけれども、これを電源供給側と固定抵抗器に接続する。 でも、問題となるのは抵抗器はほんの僅かにしか変化しないってことだ。つまり、僕が測定する電圧はほんのちょっとだけしか変化しない。だから、ここで所謂ブリッジ回路という素晴らしい技を用いるのだ。 僕は４つの抵抗器を用意した。これらの抵抗器に記載された抵抗値が合うようにしているんだ。そして、こちら側はグランドに接続して、こちら側は電源供給側に接続する。 これらの抵抗器のうちひとつは可変抵抗器だ。そして、ここで僕は２つのサイドにおける差異を測定する。全ての抵抗器が一致した時、差異はゼロになる。しかし、可変抵抗器が変化すると、僕は信号を得る。でも、ここでの差異は小さな信号の小さな変化を測定することを意味する。それは、大きな信号の小さな変化ではない。いつだって僕たちは微小な信号における微小な変化を測定したいのだ。大きな信号の小さな変化じゃなくてね。 この基板は、そうするためにブリッジ回路を用いている。 この基板上ではこれらの４つの抵抗器は、レイアウト図を見てみると２つのブリッジのサイドがある。 そして、これらはアナログ–デジタル変換器に差動的に接続されている。 ●コード ここで、コードを見てみよう。 君たちがアナログ–デジタル変換器を設定した時、それはひとつの電圧を測定するから２つの電圧の差異を測定するかのどちらかを行うことができる。 そして、これは増幅器を用いてもできるし、用いなくてもできる。 コードのこの行“ADMUX = (0 << REFS2) | (0 << REFS1) | (0 << REFS0) “では、ふたつのピンの間の差異を20回測定するように命令している。 どうやったら良いのかはデータシートを読み進めれば分かる。 で、ここで表がある。ここでは、回路多重化装置（マルチプレクサ）の設定について書かれていて、どのピンがシングルエンド（回路の一方がアースされている）なのか、僕たちが作った差異が正なのか負なのか、ゲインを用いるか用いないかなどについて知ることができる。 そして、この表から、僕はとある設定を見つけ出した。それはどのようにADを設定して読み込むか、だ。 そして、これによって今やそれは僕が完全に変換し、結果を送信するときに用いるフレーミングと似ている。
●温度への変換
君たちはフレーミングを探す。ここで、ひとつ異なる点は、僕はある数式を用いるところだ。この数式は大雑把なキャリブレーションになる。 センサの値を温度に変換するときには、有効数字の桁は大きくない。これは近似的なキャリブレーションなんだ。 実際のところ、温度をさらに正確に変換したけりゃこれらのNTC変換表を用いることになる。そして、君たちは知ることになるだろう。探せば多くのバージョンのDC変換表を見つけることができるということを、ね。 で、君たちは実際に変換を行うためにそれらの表を記憶させることができる。これは、近似式を用いるよりも、ずっと正確だ。 ●フレーミングのおさらい 受講者：質問です。コードに戻って、一般的にどのようにフレーミングという言葉を実際に用いるのでしょうか？てか、フレーミングの意味って何なんですか？ フレーミングってのは、（額縁、つまりフレームとしての）「1234」だ。ぼくが意味しているのは、僕が通信しているとき、この場合僕は高位バイトと低位バイトを送信しようとしている。 で、僕はホストコンピュータに伝えなきゃならない。いつ文字列データを読み始めりゃ良いのか。そして、どこから読み始めりゃいいのかをね。 だから、pythonプログラムを見てみりゃあ分かるんだが、このpythonプログラムは1234っていう文字列が来るのを待ってるわけよ。 で、この文字が来たとき、このコンピュータは分かってるわけよ。「まず低位バイトが来るぞ！」ってことをね。で、「次に来るのは高位バイトだ！」てな感じでね。 受講者：よく分かりました！ありがとうございます！ OK。以上が温度センサについてだ。 （以下、随時更新中） （つづく） 講義の目次は 【和訳版】FabAcademy 2016 からご覧ください。 ※この記事は FabAcademy 2016 におけるニール・ガーシェンフェルド教授（MIT）による講義動画をもとに作成しました。正確な訳ではないので間違っていたら指摘いただけるとありがたいです。