다이오드로 온도를 측정하는게 가능한가?...알아보자!! (나의 네이버블로그에서 옮김)
네이버와 티스토리는 사이가 좋지 않아!! 사진 다시 올렸어!
오타와 띄어쓰기가 틀린 부분은 수정하지 않음.
하지만 Pt100은 감도가 낮고 고가이고 구하기 어렵다. (가난한자의 슬픔)
열전쌍은 고온에서의 정확도는 높은데 저온에서 오차가 심하고 특수한 증폭회로가 필요하다.
써미스터는 자동화기기에도 많이 쓰이고 저렴하고 감도가 높아 좋으나 비선형이다.
일반적인 소신호 실리콘 다이오드는 저렴하고 선형응답이니 다이오드로 온도측정이 가능하다면 그 감도와 정밀도,정확도를 알아보고 싶다.
실험방법은 다이오드를 리드선과 납땜하여 방수처리를 한뒤에 알콜온도계와 같이 뜨거운물(~90℃)의 물에 담궈 자연방열되면서 낮아지는 동안 온도와 순방향 전압(Vf)을 읽는 것이다.
1N4148다이오드 V-I특성을 보면 온도에 따라 전압이 드리프트한다는 것을 알 수 있으니 성공할 확률이 높은듯하다. (1N4148 데이터시트참조.)
그리고 Id값을 고정해 놓으면 더 좋을듯해서 1~2mA정도의 정전류회로를 구성하여 구동하였다.
테스터로 전압을 측정하는데 온도계를 못 보았다면 그 온도에 대한 전압값은 무시하고 지나치는게 좋겠다.
73℃에서 72℃로 떨어질 때 1mV밖에 변하지 않는데 원인은 보통 알콜온도계의 응답속도와 측정자오차,측정기기의 오차가 작용하여 표와 같이 나왔던 것이고 그 온도구간에서 감도가 변한 것은 아니다.
40℃이하의 온도도 측정해 봐야하나 이 실험에선 감도가 충분한가와 정확한가만(정밀도,정확도) 알면되고 실 사용온도는 오디오앰프IC의 사용 중 온도이므로 30℃~80℃구간만 정확해도 된다.
아무래도 오차가 좀 크게 보이므로 자동제어기에는 사용하기 좀 곤란하고 발열이 심한 부품의 온도 측정에 사용하면 좋을듯하다.
x값(다이오드 순방향전압)을 측정하여 넣으면 현제 온도를 알 수 있다. (전압단위는 mV)
다이오드 온도센서의 감도는 약-2mV/℃로 높진 않지만 AVR MCU에서 측정이 가능하니 -20℃~110℃정도 온도범위의 간단한 응용회로에 적용이 가능할 것이다. ATMEGA8에서 AREF에 1.024V를 공급하여 여러가지 측정해서 실험을 해보았는데 데이터시트의 최소2V미만인데도 제대로 측정이 되었다. 만약 아무 문제가 되지 않는다면 VREF를 0.7V정도로 잡아 0.6836mV의 정밀도로 측정이 가능하니 약1/3℃의 눈금을 갖게 될것이다. 그러나 문제가 될 수도 있으니 VREF를 2.048V로 잡아서 1℃단위로 측정하는게 좋을듯하다.
너무 감도가 낮으니 다음 실험에선 다이오드3개를 직렬로 연결해서 감도를 3배 높인 회로로 측정해 봐야겠다.
opamp로 증폭하는 것보다 회로구성이 간단하고 코스트가 낮아지니 다이오드 직렬연결이 좋을듯 하다.
분해능이 더 뛰어난 AVR이 있으면 좋겠다. 14비트나 16비트만 되어도 좋을텐데...물론 AREF값도 0~VDD까지 넓게 잡을 수 있으면 좋고;;
다이오드 1N4148은 유리패키지이니 열전도율이 좋진 않을듯하나 플라스틱패키지보단 좋겠다.
아무래도 크기가 작다보니 온도계보다 열용량이 작고 열전도율이 높아 응답이 빨라 측정오차로 나올 수도 있겠다.
(응답속도가 빠른 다이오드가 온도계보다 좋다.)
