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2N2222トランジスタを温度センサーとして使用するにはどうすればよいですか？



How Can I Use 2n2222 Transistor



解決：

TMP36は特に温度センサーであり、2N2222のようなNPNトランジスタではありません。どちらもTO-92パッケージで提供されるため、混乱する可能性があります。 2N2222トランジスタのさまざまな特性を調べて、それを温度と相関させることは可能ですが（このページの他の回答を参照）、それはアプリケーションにとって実用的ではないようです。

適切な代替手段を見つける必要があります 温度センサー '摂氏温度に直線的に比例する電圧出力を' TMP36と同様の出力で提供するか、別のアプローチを試してください。




トランジスタをダイオードとして接続し、妥当な電流（おそらく数百uA）でバイアスをかけると、電圧を読み取ることができます。キャリブレーションが必要になります（たとえば、氷水スラリー中、室温および0°Cで）。

感度は約-2mV / Kになるため、5mVの分解能のADCを使用すると、2.5℃の分解能が得られますが、それほど高くはありません。



これをVbe乗数として、たとえば5：1で接続し、多くの測定値を平均すると、約0.5°Cの使用可能な分解能が得られる可能性があります。または、オペアンプを使用してください。

編集：これは単純なVbe乗数として使用されるシミュレーション結果です。

ここに画像の説明を入力してください



0°C3.591V

25°C3.328V

50°C3.057V

75°C2.781V

100°C2.500V

電圧が増加すると電流が低下するため（電流源として単純な抵抗を使用しているため）、直線性は大きくありません= 0..25°Cで平均11.2mV / K、75で平均10.5mV / K。 .100°Cですが、室温付近の狭いエクスカーションの場合は問題ないはずです。または、デジタルで修正することもできます。 10ビットADCと5VVrefの場合、分解能は約0.5°Cであり、多くの目的に適しています。

がある 多くの トランジスタを使用して温度を測定するためのより良い方法ですが、複雑さが増します。単一のトランジスタで整合トランジスタまたは複数（2または3）の電流を使用すると、ユニットごとに異なるトランジスタパラメータの多く、および接続抵抗をキャンセルできます。残念ながら、感度は少なくとも1桁低下するため、より優れたアナログ回路が必要です。

編集/エピローグ：-

Arduino Nanoの安定化された（その他の未使用の）3.3Vレールへの10K抵抗を備えた単一のダイオード接続BJT（ベースがコレクターに接続）でこれを試しました。 @EdgarBonetによって提案された公称1.1Vに設定されたリファレンスは、100回の連続読み取りを合計しました。

  1. ハンドヘルド3.5桁DMMと比較して、読み取り値がmVで正確になるように、乗算器を追加して電圧を校正しました。

  2. 現在の室温とmVに基づいて温度の式を書き、Vbe温度係数の推定値は-2.0mV / Kです。

  3. タイプKビーズ熱電対に対して0°Cおよび45°Cでテストしました。

  4. 極端な温度での誤差を減らすために、2.0から2.2に調整しました。

adc * = 1.0532319391 * 0.01; //ミリボルト単位の校正済み電圧、100の合計温度=-（adc --556）/2.2 + 24.0;

Arduino環境がATMega328p（Arduino Nanoを使用）であることを認識していても、INTERNAL1V1定数が定義されていないという1つの予期しないことだけで非常にうまく機能します。定義をコーディングするために1行追加しました。

#define INTERNAL1V1 2 analogReference（INTERNAL1V1）; 
    質問    
 
どうすれば使用できますか   2N2222   温度センサーとしてのトランジスタ？
 
私は使用することになっています   TMP36   トランジスタ   クラスが環境の温度を読み取るために   、しかし私は2N2222トランジスタしか持っていません。 NS   Arduino   アナログで読み取れますが、加熱しても数値は変わりません。私はねじ込まれていますか、それともこれを修正できますか？
 
    私は高校生です   数学の勉強。
 
 
    答え    
 
2020oct08hkt2248を更新
 
そこで、予備試験を行い、約3℃から50℃以上（注2）の温度に対して、Ib（注1）、Ic、Vcの3つの値を測定しました。また、Excelを使用してβを計算します。要約を以下に示します。
 
 テスト結果1
 
 
注1-Vbeと同様に、Ib列はほぼ一定です。したがって、VccとRbは、@ Tony Stewart Sunnyskyguy EE75のアドバイスに従って、電流源をダイオード（2N2222 BEジャンクション）に適用し、Vbcを測定する近似値です。
 
注2-家庭用の安価なデジタル体温計は、50°Cを超えるとオーバーフローします。とにかくOPの要件は、およそ0°Cから50°Cの範囲であると私が思う「環境」を測定することです。ですから、今のところ、高温用の温度計を探す必要はありません。
 
実際、私の校正計画は、DS18B20温度センサーを使用して安価な家庭用温度計を置き換えることです。
 
 
  2020oct08hkt1413を更新  
 
現在、2N2222はコールドプランジを楽しんでいます
 
 コールドプランジ
 
 
  2020oct08hkt1111を更新  
 
2N2222温度センサーのより高校生に優しい概略図。
 
 
 2n2222温度センサー
 
 
  2020oct07hkt1549を更新  
 
サウナテストの結果-stackOverflow！
 
  湯煎が私のデジタル体温計にあふれています！  
 
 サウナ1
 
 サウナ2
 
 
  更新-2020oct07hkt1151  
 
散らかった配線を片付け、準備をする   ホットサウナコールドプランジ    
 
 
 温度センサーテスト
 
 
 キャットスパ
 
 
  2020oct06hkt2141を更新  
 
そこで、RbとRcの値を調整して、動作領域を飽和から増幅に移動します。ここで、電流ゲインは約250で、以下に示すように、マルチメーターで測定された値と同様です。
 
 2n2222テスト
 
次に、ホットガンを使用して2N2222回路に熱風を吹き付けました。私の手は1、2秒以上耐えられなかったので、回路の周りの温度は50℃より高いはずだと思います。
 
以下に要約するように、Vc、Ic、およびIbが上昇したことを嬉しく思います。
 
-------------------------------------------------- -----温度Ib（mA）Ic（mA）Vc（V）β------------------------------- ------------------------- 28°C0.02305.6 0.18243熱風0.02446.6 1.30 270 ------------- ------------------------------------------
もちろん、手作業で測定した温度は非常に粗いですが、Ic、Vc、およびβの変化は重要です。
 
Ic、Vc、およびβ対温度が非線形であることを心配する必要はありません。ソフトウェアを使用して、非線形曲線を直線に校正、平坦化/直線化できるためです。
 
次のステップは、0°C付近の氷冷水と90°Cの温水を使用して、C°の温度に対してIc、Ib、Vc、およびβを測定およびプロットすることです。
 
 
  2020oct06hkt1534を更新  
 
現在、古いデザインをopAmpで更新しています。
 
 ここに画像の説明を入力してください
 
 
  2020oct0601を更新  
 
コンポーネントの値が間違って選択されているため、古いテストでは期待した結果が得られないことがわかりました。そのため、古いデザインと悪いテスト結果をGiHubページに移動します。
 
@csabahuの答えはとても良いと思います。だから私は彼のデザインを研究し、彼のテストパラメータを使って私の次のテストを行っています。私は当初、2N2222の電流ゲインを使用して、測定を容易にするために非常に小さい出力値を増幅する必要があると考えていました。ここで、@ csabahuによるopAmpの使用は、はるかに優れたアプローチです。これは、opAmpが出力信号をロードダウンしてはならず、ゲイン係数を簡単に調整できるためです。
 
しかし、計測にopAmpを使用した経験はほとんどありません。したがって、新しい回路を開始する前に、さらにいくつかのチュートリアルをグーグルで検索する必要があります。
 
1mAのオーダーのIcを備えた私の古い設計は、すでに2N2222を飽和させています。今、私はIcテスト範囲を1mAから10mA、さらには100mAまでシフトアップすることを考えています。 1uAのオーダーのIbの古い選択も、安価なマルチメータで測定するには小さすぎます。
 
  / 続ける、 ...  
 
 
    参考文献    
 
（1）P2N2222AアンプトランジスタNPNシリコン-オンセミコンダクター
 
  2020oct06を更新  
 
  古いレファレンスリストが長くなりすぎて散らかっていたので、あまり関係のない古いレファレンス（合計16）をGiHubページに移動しました。  
 
 
（17）CMOS基板PNPトランジスタを使用した精密温度測定-M Pertijs、G Meijer、J Huijsing et al、IEEE Sensor Journal2004。
 
（18）ダイオードベースの温度測定-TI、アプリケーションレポートSBOA277A- 2018年3月-2019年5月改訂
 
（19）とにかく、このVbeのものは何ですか？-Bob Pease、Electronic Designのアナログアプリケーションサプリメント、2000jun26
 
（20）トランジスタから温度センサーを取得するにはどうすればよいですか？-Randy Frank、センサーのヒント、2017oct27
 
（21）温度センサーとしてのダイオードまたはトランジスタの使用-electronicsNmore、400Kサブスクライバー、11,037ビュー2014nov01
 
（22）AliExpress LM134 / LM234 / LM334 3端子調整可能電流源-TI、US $ 2 / 5pcs
 
（23）DS18B20プログラマブル解像度1-Wireデジタル温度計データセット（±0.5°C {9ビットから12ビット}の精度、-10°Cから+ 85°C）-マキシム
 
（24）DS18B20温度センサー-Rpi 3/4ドライバー、配線、検出、およびPythonプログラミング-Rpi SE 2019jul02
 
 
    付録    
 
  2020oct06hkt1434を更新  
 
2N2222の小信号特性を理解していないため、テスト計画の最初のアイデアは間違っています。私の知識と経験は、スイッチとして2N2222を使用することだけです。そこで、私はデータシートを研究していて、新しいテスト計画を設計することを考えています。私が行っていることの1つは、IbとIcのテスト範囲をシフトすることです。これにより、マルチメーターを使用して測定を行うのが簡単になります。新しいデータシートの概要を以下に貼り付けます。
 
 
 2n2222 1
 
 2n2222 2
 
また、古い2N2222の代わりに新しいMMBT2222データシートを使用しています。