１５章：Ｋ型熱電対プローブ

作成2016.01.30

Ｋ型熱電対プローブの購入先と価格
（１）購入先：秋月電子通商
（２）品名：Ｋ型熱電対プローブ
（３）価格：￥700

Ｋ型熱電対プローブの仕様
■Ｋ型熱電対：クロメル・アルメル
■－２００℃～＋１２５０℃の広範囲の温度を測定することができます。
■起電力：約４０．７μＶ／℃
■長さ：約８０ｃｍ

起電力（ｍV）	温度（℃）
-5.75	-200
-3.49	-100
0	0
4.1	100
8.13	200
12.21	300
16.39	400
24.9	600
33.31	800
41.51	1000
48.85	1200
55.81	1400

　起電力と温度の関係グラフを以下に示します。

Ｋ型熱電対プローブ評価回路図
　Ｋ型熱電対プローブ評価回路図

*電源はパソコンのUSBから供給しました。
*オペアンプLM358Nへの供給電圧は3.3Vとしました。
*このときの飽和電圧は1.96Vとなりました。（飽和電圧を上げるには供給電圧を上げる必要があります。）
*非反転増幅回路としました。
*増幅率は（1+33k/1k)＝34倍となります。

Ｋ型熱電対プローブ評価回路外観
　Ｋ型熱電対プローブ評価回路外観を以下に示します。

評価プログラム
　まずは下記の「41-15.zip」ファイルをダウンロードしてください。
[41-15.zip]をダウンロードする。

解凍するとフォルダー内にMy-CDC-BasicフォルダーとSimple CDC Demoフォルダーがあります。
（１）My-CDC-Basicフォルダー
*My-CDC-Basic.Xがソースプログラムです。
*ファイルの相対位置関係は変えられません。
*「XC8」用です。

（２）Simple CDC Demoフォルダー
*VB.net 2005 Simple CDC Demo.exeが実行ファイルです。
*VB.net 2005 Simple CDC Demo.exe以外がソースファイルです。
*Microsoft Visual Basic 2010 Expressで編集しました。

（３）注意事項
*上記プログラムはＰＩＣ１８Ｆ４５５３用に修正してあります。

My-CDC-Basic.Xプログラムコードのポイント
*MPLAB_X_IDE＿v2.25とPIC18F4553マイコンの復習、３章：サンプルプログラムのファイル構造の変更とカスタマイズをベースに小修正しました。
（１）MAIN_RETURN main(void)の修正
　以下を追加

// 入出力設定
ADCON0	=	0b00000001; //A/D converter module is enabled:A/D Idle:Channel 0 (AN0)
ADCON1  =	0b00001100; //AN0とAN1とAN2がアナログ設定：VDDとVSSが選択
TRISA   =	0b00000111;//AN0とAN1とAN2を入力設定
TRISB   =	0b00000000;//出力設定
TRISC   =	0b00110000;	//D-,D+（USB用）RC4とRC5を入力に設定
TRISD   =	0b00000000;//出力設定
TRISE   =   0b00000011;         //SW1,2=INPUT LED=OUTPUT
LATA    =	0b00000000;//ラッチ無し
LATB    =	0b00000000;
LATC    =	0b00000000;
LATD    =	0b00000000;
LATE    =	0b00000000;

ADCON2=0x3C;//ADC:111 = 20 TAD , 100 = FOSC/4
ADCON2bits.ADFM = 1;//ADC:1 = Right justified

（２）app_device_cdc_basic.cファイルの宣言
以下を追記
#define _XTAL_FREQ 48000000 //__delay_ms
unsigned short ADC0();

（３）void MyCDCBasicTasks()の修正
以下を追記
uint16_t RA0;
RA0=ADC0();
sprintf(writeBuffer,"%d\r\n",RA0);

（４）関数追加

unsigned short ADC0()
{
    unsigned short result;

    ADCON0bits.GO = 0;              // Stop AD conversion
    __delay_ms( 1 );
    ADCON0bits.CHS = 0b0000; //Analog Channel Select bits=Channel 0 (AN0)
    __delay_ms( 2 );
    ADCON0bits.GO = 1;              // Start AD conversion
    while(ADCON0bits.NOT_DONE);     // Wait for conversion
    result=ADRESH*256+ADRESL;
    return result;
}

*修正は少量でした！！

VB.net 2005 Simple CDC Demoの修正
（１）Form1.vbデザインの修正
*測定開始ボタンを追加
*測定回数入力テキストボックスを追加
*Timeri1のIntervalを1ms→1000msに変更

（２）グローバル変数宣言
*Dim gNo As Integer = 0

（３）Private Sub Timer1_Tickの修正
　以下を追記
```
        If (gNo > 0) Then
            SerialPort1.Write("AA#")
            gNo = gNo - 1
        End If
```
（４）関数追加
```
    Private Sub Button1_Click(sender As System.Object, e As System.EventArgs) Handles Button1.Click
        txtDataReceived.Clear()
        gNo = Integer.Parse(TextBox1.Text)
    End Sub
```
*修正は少量でした！！
操作方法
（１）VB.net 2005 Simple CDC Demo.exeを起動します。
（２）接続ポートを選択します。
（３）「Connect」ボタンを押します。
（４）測定回数を設定します。
（５）「測定開始」ボタンを押します。
（６）指定回数の測定結果が1ｓ毎に表示されます。

（７）データエリアで右クリックし「すべてを選択」します。
（８）右クリックでコピーします。
（９）EXCEL数表にデータをペーストします。
AD値と電圧の関係
（１）仕様値は3300ｍV/4096＝0.8057mV/divとなります。
（２）実測値は814mV/1010.25＝0.8057mV/divとなりました。
非反転増幅回路の増幅率
　非反転増幅回路の増幅率＝（1+33k/1k)=34倍となります。

ライターで過熱時の温度変化の測定
　ライターで過熱時の温度変化の測定結果を以下に示します。

時間(s)	AD値(div)	起電力（ｍV）	温度（℃）
1	31	0.73	18.1
2	46	1.09	26.8
3	96	2.28	55.9
4	312	7.39	181.8
5	608	14.41	354.3
6	895	21.21	521.6
7	1083	25.67	631.1
8	1190	28.2	693.5
9	1275	30.22	743
10	1311	31.07	764
11	1304	30.9	759.9
12	1311	31.07	764
13	1337	31.68	779.2
14	1376	32.61	801.9
15	1014	24.03	590.9
16	767	18.18	447
17	608	14.41	354.3
18	496	11.75	289.1
19	383	9.08	223.2
20	352	8.34	205.1
21	295	6.99	171.9
22	255	6.04	148.6
23	232	5.5	135.2
24	207	4.91	120.6
25	192	4.55	111.9
26	192	4.55	111.9
27	159	3.77	92.7
28	150	3.55	87.4
29	127	3.01	74
30	127	3.01	74
31	121	2.87	70.5
32	115	2.73	67
33	107	2.54	62.4
34	102	2.42	59.4
35	97	2.3	56.5
36	96	2.28	55.9
37	96	2.28	55.9
38	96	2.28	55.9
39	96	2.28	55.9
40	79	1.87	46

ライターで過熱時の温度変化の測定結果グラフを以下に示します。

　上記グラフより
（１）ライターで過熱時のセンサー温度は約800℃に達する。
（２）過熱の方が冷却より応答が速い。
　等が確認できます。

Ｋ型熱電対プローブ纏め
（１）Ｋ型熱電対プローブの起電力は温度差にほぼ比例する。
（２）Ｋ型熱電対プローブの起電力の電圧は小さいので、非反転増幅回路で増幅する必要がある。
（３）Ｋ型熱電対プローブでライター過熱時の温度変化を測定できる。
（４）Ｋ型熱電対プローブの評価回路はUSB接続タイプとしました。
（５）本評価回路は連続測定等が可能であるが、携帯には不便である。
（６）評価ソフトはMPLAB_X_IDE＿v2.25とPIC18F4553マイコンの復習、３章：サンプルプログラムのファイル構造の変更とカスタマイズの小修正で動作した。

１６章：高温用温度レコーダの製作に行く。

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