K型熱電対

温度を計測するのに、熱電対を使う。というか、みなさん、お使いのようで、それ以外に思いつかないし。通常の温度センサーだと200℃以上の温度に耐えられない。で、熱電対をどうやって読むかな？と思ったら、ICがあるようで、秋月とかスイッチサイエンスで扱ってるのは、MAX31855のボード(たぶんSparkFun製かな)だったので、このICをDigiKeyで購入して、基板を組むことにした。

で、このICですが、熱電対のタイプでいくつか品種があるので、K型を購入しますが、そのI/FはSPIでしかもReadOnlyだそうで、MAXIMらしからぬ？コマンドの勉強をしないだけでも楽ですか。

データは32bitのコンテナで送られてくる。

• 上位14bitに符合付き整数でデータが入る。
• そのうち下位2bitは小数点以下で、0.25刻み
• 精度が±2℃で、測定対象温度から1℃未満は無視しても困らない。下位2bitは捨てるわな。
• 変換時間に200msかかるらしい。でも、そういう風には読み取れないなぁ。

冷接点のデータから補正するのが正しいようだけど、これは補正値が読み取れると考えていいのかしら。値は正しそうですが。。。

温度変換

このデバイスには、熱電対の信号をADCの入力チャネルと互換性のある電圧に変換する信号調整ハードウェアが含まれています。 T +とT-入力は内部回路に接続され、熱電対線からのノイズエラーの発生を低減します。
熱電電圧を同等の温度値に変換する前に、熱電対冷接点側（デバイス周囲温度）と0℃の仮想基準の差を補償する必要があります。 Kタイプの熱電対の場合、電圧は約41μV/℃だけ変化します。これは熱電対の特性に近似しており、

V_OUT = (41.276μV/°C) x (T_R - T_AMB)

VOUTは熱電対出力電圧（μV）、TRはリモート熱電対接合部の温度（℃）、TAMBはデバイスの温度（℃）です。
他の熱電対のタイプも同様の直線近似を使用しますが、ゲイン項は異なります。 MAX31855は温度と電圧の間に線形関係があることに注意してください。 すべての熱電対がある程度の非線形性を示すため、デバイスの出力データに適切な補正を適用します。

冷接点補償

熱電対の機能は、熱電対線の両端の温度差を検出することです。熱電対の「ホット」接合部は、動作温度範囲で読み取ることができます（K=-270~1372℃）。リファレンス接合部または "コールド"エンド（デバイスが搭載されている基板と同じ温度である必要があります）は、-55℃〜+ 125℃の範囲で使用できます。冷端部の温度が変動する間、装置は反対側の端部で温度差を正確に感知し続ける。

デバイスは、冷接点補償による基準接合部温度の変化を検出して補正します。これは、最初の基準接点と同じ温度に保持する必要があり、その内部のダイ温度を測定することによってこれを行います。次に、基準接点での熱電対の出力からの電圧を測定し、これを非補償熱電対温度値に変換します。この値は、デバイスのダイ温度に加算され、熱電対の「ホットジャンクション」温度が計算されます。 「ホットジャンクション」温度は、コールドジャンクション（または基準ジャンクション）温度よりも低くなり得ることに留意されたい。

熱電対の冷接点とデバイスが同じ温度である場合に、デバイスから最適な性能が達成されます。 MAX31855の近くに発熱デバイスや部品を置かないでください。これにより、冷接点関連のエラーが発生する可能性があります。