Texas Instruments 技術情報

温度センサーの種類とIC温度センサーのメリット

[最終更新日 : 2017/10/25]


はじめに

温度を計測することができる温度センサーは昔から多くのアプリケーションで利用されていますが、その温度センサーにもさまざまな種類があることをご存知でしょうか。また、Texas Instruments(以降、TI)社は温度センサーを40年以上前から取り扱っている老舗メーカーで、温度センサーの種類も豊富に取り揃えています。

本記事では温度センサーの種類と、TI社のIC温度センサーについてご紹介したいと思います。

温度センサーとは?

「温度センサー」と一口に言っても、サーミスタや熱電対など様々な種類がありますが、いずれも温度の変化に伴って抵抗値や熱起電力が変化する、といった特性を利用して温度測定することができるセンサーです。一方、TI社が持つ温度センサーは「IC温度センサー」という種類のものです。こちらも温度測定できることに変わりはありませんが、他の温度センサーとの違いはなんでしょうか?

以下は各温度センサーの比較表となります。この中でも追加回路が不要である点とリニアリティはIC温度センサーの最も大きな特長です。以降、この2点について解説したいと思います。

温度センサー比較表

IC温度センサーの特徴1:追加回路が不要

サーミスタなどと比較すると、部品点数や実装面積を削減することができます。実装面積に制限があるアプリケーションにおいてはこの特長は大きなメリットとして働くでしょう。

IC温度センサーの特徴2:リニアリティ

サーミスタvsIC温度センサー

2つめの特徴は、温度変化による電圧値の変化にリニアリティ(直線性)があることです。サーミスタなども温度変化によって出力電圧値が変化しますが、その変化は直線的ではありません。(右図参照)

直線性がないと出力電圧値から温度を割り出す際の処理にルックアップテーブルなどを用意する必要があるため、電圧値を温度に変換するための処理が複雑になってしまいます。

リニアリティがあれば、値を読み出すだけ、もしくは、読み出した値に簡単な演算処理を行うだけで温度を割り出すことができるため、ソフトウェアの実装をシンプルにすることができます。

TI社のIC温度センサーは種類が豊富

TI社のIC温度センサーはさらにいくつかの種類に分かれています。その中で今回は以下の4種類について紹介します。

アナログ温度センサー

温度に比例する電圧または電流を出力するものをアナログ温度センサーと呼びます。アナログ温度センサーは外部部品を必要としないことから実装が容易です。

アナログ温度センサー

利点

  • 広い温度範囲にわたって保証された精度
    • 高い直線性
    • キャリブレーション不要
    • ルックアップテーブルの参照が不要

  • 20μW以下の消費電力
  • 多彩なパッケージ・オプション

対応するTI製品の例

デジタル温度センサー

ADC を内蔵していて、簡単にデジタル値として温度情報を通信しているものをデジタル温度センサーと呼びます。I2C/SMBus/SPI/UART といった標準的なインターフェイスを使用して、マイコンなどでデータ取得するのに適したセンサーです。プログラムによって、自動サンプリングを行い、温度があるスレッショルドを超えたときにアラートを生成するといったことも可能です。

デジタル温度センサー

利点

  • 標準インターフェイスをサポート(I2C, SPI, UART)
  • 広い温度範囲にわたって保証された精度
  • プログラマブルなサンプリングレートとアラート機能
  • ノイズ耐性
  • 最小0.64mm2のコンパクトなパッケージ
  • 4.5μW以下の消費電力

対応するTI製品の例

リモート温度センサー

リモート温度センサーは、単一の IC から複数の場所での温度測定が可能です。これらのセンサーは FPGA またはプロセッサが搭載しているダイオード、BJT(バイポーラ・トランジスタ)、内蔵サーマル・ダイオードなどの任意の PN 接合を活用することができます。

リモート温度センサー

利点

  • どのリモート温度センサーも、デジタルのローカル温度センサーを内蔵
  • 高い湿度耐性
  • 1~8個のリモート・チャネル
  • 内蔵の電流/電圧/電力監視機能

対応するTI製品の例

温度スイッチ/サーモスタット

温度がスレッショルドを超えたときに割り込みを生成する非常にシンプルな温度スイッチです。またプログラム可能なオプションを提供しています。

温度スイッチ

利点

  • 過熱を自動的に検出し、アラートを発行
  • コンパクトなシングルチップ・ソリューション
  • 保証された精度により、チャージャで安全性を犠牲にせずに充電能力を最大化
    • キャリブレーションなし
    • 高い湿度耐性

  • オプション機能:
    • プログラマブル・ヒステリシス
    • アナログ温度出力
    • デュアル・スレッショルド・アラート
    • ウィンドウ・コンパレータ・アラート

対応するTI製品の例

まとめ

本記事ではTI社の温度センサーについて紹介しました。本記事が温度センサーについての知識を深める機会となれたら幸いです。

また、TI社の温度センサーには100を超える製品が用意されおり、製品例として挙げたもの以外にも多くの製品があります。もし温度センサーについてお悩みのことがあれば弊社にお問い合わせください。

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