センサ・トランスミッタ：テキサス・インスツルメンツ（TI）の温度トランスミッタ・ソリューション

温度センサは、温度を測定する目的で使用され、産業および業務用の幅広い用途に使用されています。温度測定には、RTD（測温抵抗体）、サーミスタ、または熱電対を使用します。

RTD とサーミスタは温度に応じて抵抗値が変化する特性を利用し、素子による電圧降下を測定して温度を計算します。熱電対は 2 つの異なる金属を接合したものであり、ゼーベック効果と呼ばれる、温度差に関連する電圧を生成します。この計算後の温度差に、周囲温度を加えて、実際の温度を測定します。周囲温度の測定方法は、冷接点補償として知られる方式です。

温度トランスミッタには 2 つの種類があります。産業用制御ループの一部として動作し、ラインまたはループから電力が供給される一般的なフィールド・トランスミッタと、バッテリーから電力を供給されるワイヤレスまたはハンドヘルド温度センサです。

励起方式： RTD とサーミスタはパッシブ素子であるため、測定用の電流ソースが必要になります。3 線式の RTD 測定には、安定性が高く、精密にマッチングされた、低ドリフトの電流ソースが重要になります。TI の温度センサ・フロントエンドには、高精度のオンチップ電流ソースが搭載されています。熱電対による冷接点補正の為の周囲温度の高精度測定は、高精度のオンチップ温度センサが使用できます。このように、TI の温度測定用アナログ・フロントエンドは、シングル・チップ・ソリューションでありながら、RTD、サーミスタ、熱電対に必要なシグナル・コンディショニングのすべてを提供します。

シグナル・コンディショニング/信号収集と信号処理： 温度センサの出力レンジは非常に小さいので、初期誤差を防止するため、信号を処理する前に増幅する必要があります。シグナル・チェーンは、ノイズが存在する中、小信号を正確に処理する必要があります。TI の温度センサ・フロントエンドでは、入力マルチプレクサ、高インピーダンス PGA および高分解能のシグマ・デルタ・モジュレータすべてがシングル・チップに集積されています。低ノイズのチョッパ安定型 PGA は、センサからの出力の大きさに応じて、必要となるゲインをスケーリングする汎用性が備わっています。ハイエンド製品にも、システム診断や障害モニタ用の機能が統合されています。MCU には、より高度なシステム・キャリブレーションを実装できます。

インターフェイスと通信： 従来のアナログ（4 ～ 20mA）インターフェイスは、現在も、産業用制御とセンサのアプリケーションに広く使用されています。他の一般的なプロトコルには、HART、Profibus、および IO-Link があります。TI の IO-Link インターフェイス製品には、レギュレータと診断出力機能も内蔵されています。さらに、IEEE 802.15.4 プロトコルをベースとするワイヤレス・オプションも普及が進んでいます。TI は、従来のアプリケーションおよび急成長中の産業用アプリケーションの両方に対してソリューションを提供しています。

パワー・マネージメント： 3 つの方法のいずれかでフィールド・トランスミッタに電力を供給できます。ライン・パワー・トランスミッタは、12V または 24V の電圧レールから電力が供給されます。ループ・パワー・トランスミッタでは、4 ～ 20mA のループから電力が供給されます。このようなトランスミッタでは、ソリューション全体がループから電力を供給する必要があるので、非常に低電力のアーキテクチャが必要になります。TI は、ライン・パワー・トランスミッタとループ・パワー・トランスミッタに適した、低静止電流と低出力リップル特性を持つ高効率の降圧コンバータを提供しています。バッテリー・パワー・トランスミッタは、TI の低消費電力型の降圧コンバータおよび昇降圧コンバータを使用して設計できます。DC/DC 降圧コンバータは、広いバッテリー電圧範囲で 95% を上回る効率を達成し、入力電圧が最小 1.8V まで低下しても対応できるので、バッテリー寿命が延びます。特別な昇降圧コンバータは、必要とされる高安定性の出力電圧を生成し、過電圧入力または低電圧入力の状況でも定電流を供給しますので、各種のバッテリー構成をサポートします。