７８Ｆ９２２２のコーナー（１２）

更新日：２００６年１２月３日

湿度計を作ろう
久しぶりの単独での製作です。このところ「CPLDで遊ぼう」と「オーディオクラフト工房」とのコラボが続きましたが、またこちらに戻って来ました。この記事を書き上げるということは既に次の製作がスタートしており、精神的にも安定していることを意味します。（あくまで趣味の上での話しです）
今回は根本特殊化学株式会社さんから湿度センサーをひょんなことから入手することが出来ましたので、簡易的な湿度計を作ってみました。正直正確な使い方ではありませんので、正しい湿度を表示しているとは限りませんが、なんとか出来ているみたいなので発表させて頂きます。
湿度計を作ろうの湿度センサー
今まで私の製作ではいくつかの湿度計を作ってきました。そのセンサーは大変入手が困難であったので皆さんが作られるには大変困難だったと思います。今回使用するセンサーは秋月などで販売されているものと同じ原理の部品だと思います。
（根本特殊化学の湿度センサーＮＨＳ２０）
一応根本特殊化学のＷＥＢ上で簡単な仕様を確認することが出来ます。
（湿度特性表）
湿度−インピーダンスの特性表がＷＥＢ上に記されています。通常の湿度センサーと同様に１ｋＨｚのＡＣを印加してそのインピーダンスの値より湿度を求めます。インピーダンスは温度によって変化するので温度の計測も必要になります。
湿度計を作ろうの湿度センサーの駆動方法
湿度センサーの正式な駆動方法についてはＷＥＢ上の仕様にも記載されている通り、周波数１ｋＨｚのＡＣ１Ｖを印加する必要があります。いろんな書籍を見てみますと複雑な回路で駆動しているようですが、私の場合は松原 拓也さん著の「USB機器の製作―わかるマイコン電子工作」を参考にさせて頂きました。簡単な回路でそれなりの制御を可能にしています。
（湿度センサーの測定回路）
この湿度センサーにＤＣを印加することは禁止されてますので、ＡＣ電圧を印加する必要があります。今回の場合Ｐ４４、Ｐ４５のポートに掛ける信号レベルを交互に切り換えることによってＡＣ（？）電圧を与えています。５００ｕｓｅｃごとの割り込みを発生させてＰ４４、Ｐ４５の信号レベルを切換えます。
Ｐ４４とＰ４５の出力にはＬＥＤを接続しています。こうすることによってピークで波形の振幅がＬＥＤのＶｆ以下になるようにしています。湿度センサーには１ｋＨｚのＡＣ電圧を印加することが出来ます。
湿度センサーのインピーダンスは４．７ｋの抵抗を介した電圧と介しない電圧を測定することによってその電圧の違いから求めています。
Ｐ２１のA/D入力をAD1、Ｐ２２のA/D入力をAD2とすると次の式が成り立ちます。
NHS20の抵抗値=AD1/((AD2-AD1)/4.7k)
4.7kが整数では処理しにくいので抵抗値を10倍したものとすると
10*(NHS20)=47*AD1/(AD2-AD1)　となります。
従ってセンサーの抵抗値を10倍したインピーダンスデータを作成し湿度テーブルとします。
根本特殊化学からの資料に湿度とインピーダンスのデータがありましたので、10倍した値とともに次に記します。
（湿度のインピーダンステーブル）
実用範囲を考えて30%から95%のデータテーブルとしています。
温度によって変化するのでどの温度の時にどのテーブルを使うかを次に示します。
（温度変換テーブル）
湿度のインピーダンステーブルはAC1Vの時のものなので測定電圧が低い時にはそれなりの補正をしています。またA/D変換の取り込みについてはＰ４５＝Ｈ、Ｐ４４＝Ｌのときのみ行っています。（このあたりの処理についてはソースを確認お願いいたします。）
湿度計を作ろうの回路図
さてここで全体の回路図を示しておきます。
（湿度計の回路図）
回路は極めてシンプルです。温度の測定は今までの製作と全く同じです。
湿度計を作ろうの基本仕様
１）湿度を３０％から９５％までを５％刻みで表示する。
２）スイッチで湿度と温度表示を切換え可能。
３）温度の表示は０℃から５０℃として１℃刻みで表示します。
今回はこれぐらいです。
湿度計を作ろうのポート割付と設定
（ポート割付と設定）
湿度計を作ろうの大完成
大完成するまでの姿を見て下さい。
（ケースの穴あけです）
（湿度センサーはコネクタで接続しました）
（中身は大変シンプルです）
（こんな感じで配置しています）
（湿度５０％、温度１８℃を表示しています）
（温度センサーもコネクタで接続しています）
（全ての製作を並べていますが圧巻ですね）
湿度計を作ろうのソースファイル
ソースファイル一式はこちらからダウンロードして下さい。フォルダごと圧縮しています。全てのファイルが入っています。ライタで書き込みする実行ファイルも含まれています。
iいかがでしたでしょうか。久しぶりの単独製作に少しは満足出来ました。
ちまたではこのシリーズに使用しているＩＣ付き基板が無くなるとの話もありますが、まだまだ購入したものありますので製作を続けて行きたいと考えています。
センサーシリーズとしてもこれから色んな企画をしていきます。
これからも「ＮＥＣ７８Ｋ０/Ｋ０Ｓマイコン開発室」はどんどん楽しくなります。

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