楽しむ電子遊戯（１２）

PIC16F84電子遊戯（１２）
最終更新日：２００１年２月９日
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湿度計を作ろう
今回から湿度計を作りましょう。前回の温度計と合わせて大変重宝するものになります。まずは回路図を見て下さい。

（湿度計回路図）
まずは回路のポイントを説明します。数字を表示する７セグメントＬＥＤは前回と同様にデコーダ・ドライバＩＣ（74HC4511）で駆動します。少ないポートで簡単に制御出来るので大変便利です。今回は湿度を計測します。温度計の時と同じく、ＰＩＣとＡ/Ｄコンバーターを組み合わせて使用します。Ａ/Ｄコンバーターには今回も手持ちのAD7820を使いました。湿度センサーにはＴＤＫ製のものを使用します。湿度に比例した電圧が出力されるので大変便利です。前回同様出力電圧はＡ/Ｄ入力には少し低いので、オペアンプで増幅します。オペアンプには単電源のuPC358を使います。Ａ/Ｄコンバータの基準電圧と湿度センサーの電源には５ＶレギュレータのS81350AGを使いました。では順次詳細に説明しましょう。
湿度計の湿度センサー
湿度センサーにはＴＤＫ製のCHS-MSSを使用します。
（CHS-MSS）
このセンサーは電圧を与えると湿度に比例した電圧が出力されます。実用測定範囲は２０％から８５％のものです。通常の湿度を測るのには充分です。１％につき１０ｍＶの電圧が出力されます。湿度が４０％のときには出力電圧は０．４Ｖとなります。湿度を測るとすると出力電圧が低すぎますので、この出力を増幅しましょう。
湿度計の湿度センサー出力電圧の増幅
通常の測定される湿度の上限が８５％程度とすると、センサーの出力電圧の上限は０．８５Ｖ程度です。これを基準５ＶのＡ/Ｄコンバーターで変換するには電圧が低すぎます。今回はセンサーの出力電圧を約４倍にします。そうすると４０％のとき１．６Ｖとなりますから気分的にも丁度良い電圧になります。ＮＥＣ製のオペアンプuPC358Cを使って電圧を増幅しましょう。
（uPC358C）
前回同様にオペアンプの基本的な増幅回路について説明します。
（非反転増幅回路）
上図が非反転増幅回路の基本系です。Ｒ１とＲ２で電圧増幅度を決定します。今回は４倍に増幅します。Ｒ２を１００ｋにするとＲ１は約３３ｋになります。最終的にはＡ/Ｄ変換の関係も含めて調整しますので２７ｋの固定抵抗と１０ｋの可変抵抗で構成しましょう。
湿度計のＡ/Ｄ変換
前回同様、Ａ/Ｄ変換にはアナログデバイス社製のAD7820を使用しました。５Ｖの単一電源で動作可能な８ｂｉｔＡ/Ｄコンバータです。Ａ/Ｄ変換の結果は８ｂｉｔパラレルで出力されます。
（AD7820）
湿度計のＡ/Ｄ変換の基準電圧
Ａ/Ｄ変換の基準電圧にはＳＩＩ製の５ＶレギュレータS-81350AGを使用しました。品番にはこだわりません、基準電圧用なので、電流はほとんど流れませんから、電位差の出来るだけ少ないタイプを使用して下さい。今回は湿度センサーもこの５Ｖのレギュレータで駆動します。
（S-81350AG）
レギュレータの出力には必ず電解コンデンサーを付けて平滑しておきましょう。
湿度計の基本仕様

ハードが準備出来たので、この製作の基本仕様を考えましょう。１）湿度は２桁「**」で表示する。表示精度は１％とする。（計測精度ではないです。）２）表示の更新は０．５秒ごとに行う。３）実用範囲の上限は８５％程度とする。（下限は２０％程度です。）以上が基本仕様です。ソフト作成途中で問題があれば随時仕様修正することにします。

ということで、今回はここまでとしましょう。次回はいよいよソフト作成に取り掛かりましょう。といっても温度計とほとんど同じです。これからもどんどん楽しくなる「PIC16F84電子遊戯」をよろしくです。
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