Interface編集部
農業センシングの世界
作物とヒトとのインターフェース
その2…測るもの：植物体内の化学変化
道具：温度（気温）センサ
作物を育てるときに気温が重要な理由
作物を育てる場合，その環境を知ろうとするならば，まず温度計を設置するのが普通です．最も基本的な環境計測項目は気温です．「この植物は気温○○℃程度で栽培しましょう」などと，作物栽培の本にはよく書かれています．これは，どうやって決められるのか，メカニズムを解説していきます．
●光合成速度は気温で決まる
図1は，葉の温度を変えたときの光合成速度の変化の模式図です．このカーブは作物の種類によって変わります．一般的に，温度の上昇とともに比例的に光合成速度が上昇していき，ある温度を超えると急に低下する，酵素反応に特有のパターンになります．このグラフのピークの25 ℃程度が，天気の良い昼間，この作物が光合成をするのに最も適した体温になります．
図1 植物の葉の温度と光合成速度には相関がある
恒温生物とは違い，植物の体温は，一般に気温とほぼ等しくなります．そこで，気温を計測・制御することは，体内の酵素反応の状態を管理するのに重要であり，作物を管理する上で意味があるのです．
温度センサ
●その1：JIS-T 型熱電対
作物栽培や温室の環境計測制御の研究に，初期から最もよく使用された温度センサは，JIS-T型熱電対です（表1）．熱電対はゼーベック効果を利用したセンサです．図2のように異種金属を接合した2点の温度差に比例した電圧が発生し，その電圧を計測することで温度を測定できます．
表1 JISで規定される主な熱電対の仕様
図2 温度センサその1：JIS-T型熱電対
JIS-T型熱電対は，金属1に銅，金属2にコンスタンタン（銅およびニッケルを主にした合金）を用いています．温度差が25℃のときに，約1mVの電圧が発生します（表2）．
表2 JIS-T 型熱電対の熱起電力（出力電圧）
理科年表より抜粋
写真1のような線径約0.3 mmの被覆電線のタイプですと約130円/mです．冷接点温度補償付きの電圧測定器から計測場所まで，この電線で配線して，先端の被覆を取ってねじって接触させ，はんだ付けしておけば，その点の温度を測定できます．
写真1 温度センサその1：JIS-T 型ビニール被覆熱電対ケーブル
線径約0.1 mmの細いものを使用すると，センサ自体の熱容量がとても小さくなり，太陽放射環境下での気温計測や，貼付して葉温計測に使用できます．
●その2：サーミスタ
農家の温室の環境制御装置などによく使用される温度センサはサーミスタです．サーミスタは，温度によって電気抵抗値が大きく変化する半導体です．価格は，高精度タイプの103AT（写真2，表3）で1 個200円程度です．
写真2 温度センサその2：103AT 型サーミスタ
表3 103AT 型サーミスタの主な仕様
SEMITECデータシートより抜粋
図3に示した回路例で出力される電圧を，リスト1のプログラム例で簡単に温度に変換できます．
図3 温度センサその2：サーミスタ＆回路
リスト1 サーミスタを使うときの関数
Arduino用
●その他
この他にも，白金抵抗体センサ，IC温度センサなどがありますが，温度測定のみの場合，価格や耐環境性の点から，作物生産の分野ではあまり使用されていません．
実際の気温モニタを写真3に示します．
写真3 温室で実際に設置されている温度等のセンシング装置
