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デジタル温度計の原理

【デジタル温度計の原理】

PCを使っているとパーツが発熱して性能低下を起こしたり、シス
テムが不安定になる事からCPUやGPU、HDD等の温度を気にする
方も多いと思います。

今回はそれにも関連する温度計の小話を1つ。



【デジタル温度計とは】
アナログ式の温度計は水銀や赤く着色したアルコールの温度によ
体積変化を利用した物ですが、

デジタル温度計は金属半導体電気抵抗の変化を利用して温度
を数値化したものです。

コレだけでは分り難いので以下に詳細を書きます。



【電気抵抗と電気伝導率】
【伝導体とは】
電気を通す事ができる物質を伝導体と言いますが、これは両端に
電圧をかけた時に物質の原子間電子自由に移動出来る物質を
指します。
(電子が移動すると逆方向に電流が流れる)



【電気抵抗とは】
抵抗の原理
電圧を両端にかけた時に伝導体内に電場(電気力の働く空間)が形
成される事によって電子運動エネルギーが付与されて電子が移
動し始めるのですが、

原子間を移動する時に進行方向は最終的に同じでも、原子間
う様に通る訳ではない
為一定の割合で原子に衝突する電子が発生
します。

この時、電子の運動エネルギーが原子を振動させるエネルギーへ
と変換され熱振動を起こし、熱エネルギーに変換されて導体外へ
放出されます。


電子はまた電場の影響で最加速しますが、熱エネルギーへと変わ
った分は消費される為、

伝導体に電気を通すと、通す前と通した後の流量が変わって
ます。

つまり電気抵抗とは、電気を通した時に熱エネルギーに変換され、
流量が減る現象からくる電流の流れ難さをあらわしたものです。


基本的にどの伝導体でも一定の割合電子原子に衝突する為、
電気抵抗が存在します。

流量が減る現象の分りやすい例を出すと、電話回線(金属線)を使
用したADSLISDN等が局から離れると速度が落ちていく原因と
なっていたのは、

上記の電気抵抗によって長距離伝送時に途中で熱に変換されて減
衰していた為です。
(途中で変圧器で昇圧しても限界があった)

また、熱変換の例を出すと、家電製品の電源を入れると電源コー
ドが発熱すると思いますが、コレも電気抵抗による発熱です。


尚、電気抵抗は伝導物質の温度によって抵抗率が変わる性質もあ
ります。



【電気伝導率とは】
上記の電気抵抗の割合から来る電気の通りやすさの事です。

電気抵抗率によって熱に変換されるエネルギーの割合が変わり、
電気の通りやすさが変わります。



【デジタル温度計の原理とは】
伝導物質の温度毎の抵抗値を予め計測し、一定の電圧を掛けた時
減少した電流の値を特定しておきます。

そうすれば、温度が分らなくても電流の差異から温度を逆算出来
ます。

つまり、デジタル温度計は温度で変化する電気抵抗から来る電気
伝導率を測定
する事で、温度を特定しているわけです。



【サーミスタ(温度センサー)】
上記の特性を利用し、温度によって電気抵抗変化しやすい金属
や半導体を使った温度センサーをサーミスタと呼びます。

PCパーツで使われているチップサーミスタ等の外部接続の物が一
般的ですが、CPUGPU等の集積回路内に、専用のラインを設け
て電流の差異を計測する事で温度を計測している事もあります。


因みにPCの場合BIOSで制御して計測しており、OS上で温度標示
ソフトを使って表示させる時は、BIOSから数値を読み込んで標示
しています。

だから、BIOS対応できないソフトは正常に数値を読み込めない
ので正確な温度が表示できないわけです。

PCで温度を正確に表示したい場合はMBメーカーのツール使う必
要があるので注意しましょう。



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