Типы датчиков температуры и принципы их работы

1. 5 типов датчиков температуры
2. ИС датчиков
3. Особенности датчика температуры LM35:
4. Особенности DS1621:
5. Описание Pin:

Температура является наиболее часто измеряемой величиной окружающей среды. Этого можно ожидать, так как температура влияет на большинство физических, электронных, химических, механических и биологических систем. Некоторые химические реакции, биологические процессы и даже электронные схемы работают лучше всего в ограниченных диапазонах температур. Температура является одной из наиболее часто измеряемых величин, и поэтому неудивительно, что существует множество способов ее измерения. Измерение температуры может быть сделано либо через прямой контакт с источником нагрева, либо дистанционно, без непосредственного контакта с источником, используя вместо этого излучаемую энергию. Сегодня на рынке имеется широкий спектр датчиков температуры, включая термопары, резистивные датчики температуры (RTD), термисторы, инфракрасные и полупроводниковые датчики.

5 типов датчиков температуры

• Термопара : это тип датчика температуры, который создается путем соединения двух разнородных металлов на одном конце. Присоединенный конец называется ГОРЯЧИМ СОЕДИНЕНИЕМ. Другой конец этих разнородных металлов называется COLD END или COLD JUNCTION. Холодный спай фактически формируется в последней точке материала термопары. Если существует разница в температуре между горячим спайком и холодным спайком, создается небольшое напряжение. Это напряжение называется ЭДС (электродвижущая сила) и может быть измерено и, в свою очередь, использовано для индикации температуры.

термопара

• RTD является датчиком температуры, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Обычно изготавливаемые из платины, хотя устройства, изготовленные из никеля или меди, нередки, RTD могут принимать различные формы, такие как намотанная проволока, тонкая пленка. Чтобы измерить сопротивление через RTD, подайте постоянный ток, измерьте результирующее напряжение и определите сопротивление RTD. RTD имеют довольно линейное сопротивление температурные кривые над их операционными регионами, и любая нелинейность в высшей степени предсказуема и повторяема. Оценочная плата PT100 RTD использует RTD для поверхностного монтажа для измерения температуры. Внешний 2, 3 или 4-проводной PT100 также может быть связан с измерением температуры в отдаленных районах. RTD смещены с использованием источника постоянного тока. Чтобы уменьшить саморазогрев за счет рассеивания мощности, величина тока умеренно мала. Схема, показанная на рисунке, источник постоянного тока используется опорное напряжение, один усилитель и PNP-транзистор.

• Термисторы : Подобно RTD, термистор является датчиком температуры, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Термисторы, однако, сделаны из полупроводниковых материалов. Сопротивление определяется так же, как RTD, но термисторы демонстрируют очень нелинейную зависимость сопротивления от температуры. Таким образом, в рабочем диапазоне термисторов мы видим большое изменение сопротивления при очень малом изменении температуры. Это делает высокочувствительное устройство идеальным для приложений с заданными значениями.

• Полупроводниковые датчики : они классифицируются на различные типы, такие как выход напряжения, токовый выход, цифровой выход, резистивный выходной кремниевый и диодный датчики температуры. Современные полупроводниковые датчики температуры обеспечивают высокую точность и высокую линейность в рабочем диапазоне от 55 до + 150 ° C. Внутренние усилители могут масштабировать выходной сигнал до удобных значений, таких как 10 мВ / ° C. Они также полезны в схемах компенсации холодного спая для термопар с широким диапазоном температур. Краткие сведения об этом типе датчика температуры приведены ниже.

ИС датчиков

Существует множество микросхем датчиков температуры, которые упрощают максимально широкий спектр задач мониторинга температуры. Эти кремниевые температурные датчики значительно отличаются от вышеупомянутых типов несколькими важными способами. Первый - это диапазон рабочих температур. ИС датчика температуры может работать в диапазоне номинальных температур ИС от -55 ° С до + 150 ° С. Второе основное отличие - это функциональность.

Кремниевый датчик температуры представляет собой интегральную схему и поэтому может включать в себя обширную схему обработки сигнала в той же упаковке, что и датчик. Нет необходимости добавлять компенсационные цепи для датчика температуры Ics. Некоторые из них являются аналоговыми цепями с выходным напряжением или током. Другие объединяют аналогово-чувствительные схемы с компараторами напряжения для обеспечения функций оповещения. Некоторые другие сенсорные ИС объединяют аналогово-чувствительную схему с цифровым входом / выходом и контрольные регистры что делает их идеальным решением для микропроцессорных систем.

Датчик цифрового выхода обычно содержит датчик температуры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), двухпроводный цифровой интерфейс и регистры для управления работой микросхемы. Температура постоянно измеряется и может быть прочитана в любое время. При желании хост-процессор может дать указание датчику контролировать температуру и выбрать высокий (или низкий) выходной вывод, если температура превышает запрограммированный предел. Нижняя пороговая температура также может быть запрограммирована, и хост может быть уведомлен, когда температура опустится ниже этого порога. Таким образом, датчик цифрового выхода может использоваться для надежного контроля температуры в микропроцессорных системах.

Датчик температуры

Выше датчик температуры имеет три клеммы и требуется максимум 5,5 В. Этот тип датчика состоит из материала, который выполняет операцию в зависимости от температуры для изменения сопротивления. Это изменение сопротивления определяется схемой, и она рассчитывает температуру. Когда напряжение увеличивается, тогда температура также повышается. Мы можем увидеть эту операцию с помощью диода.

Температурные датчики напрямую подключены к входу микропроцессора и, таким образом, способны к прямой и надежной связи с микропроцессором. Сенсорный блок может эффективно обмениваться данными с недорогими процессорами без использования аналого-цифровых преобразователей.

Примером датчика температуры является LM35 . Серия LM35 - прецизионные интегральные температурные датчики, выходное напряжение которых линейно пропорционально температуре Цельсия. LM35 работает при температуре от -55˚ до + 120˚C.

Базовый градусный датчик температуры (от + 2˚C до + 150˚C) показан на рисунке ниже.

Особенности датчика температуры LM35:

• Откалиброван непосредственно в ˚ по Цельсию (по Цельсию)
• Номинальный для полного диапазона от −55˚ до + 150˚C
• Подходит для удаленных приложений
• Низкая стоимость благодаря обрезке на уровне пластины
• Работает от 4 до 30 вольт
• Низкое самонагревание,
• ± 1 / 4˚C типичной нелинейности

Работа LM35:

• LM35 может быть легко подключен так же, как и другие датчики температуры на интегральных схемах. Он может быть приклеен или установлен на поверхности, и его температура будет в пределах 0,01 ° C от температуры поверхности.
• Это предполагает, что температура окружающего воздуха примерно равна температуре поверхности; если бы температура воздуха была намного выше или ниже, чем температура поверхности, фактическая температура матрицы LM35 была бы при промежуточной температуре между температурой поверхности и температурой воздуха.

Датчики температуры широко применяются в управлении окружающей средой и процессами, а также в испытаниях, измерениях и связи. Цифровая температура - это датчик, который обеспечивает 9-битные показания температуры. Цифровые датчики температуры обеспечивают превосходную точность измерений, они рассчитаны на считывание от 0 ° C до 70 ° C и позволяют достичь точности ± 0,5 ° C. Эти датчики полностью совмещены с цифровыми показаниями температуры в градусах Цельсия.

• Цифровые датчики температуры. Цифровые датчики температуры устраняют необходимость в дополнительных компонентах, таких как аналого-цифровой преобразователь, в приложении, и при использовании термисторов нет необходимости калибровать компоненты или систему при конкретных эталонных температурах, как это необходимо. Цифровые датчики температуры имеют дело со всем, что позволяет упростить базовую функцию контроля температуры системы.

Преимущества цифрового температурного датчика, в основном, в том, что он обеспечивает точность вывода в градусах Цельсия. Выходной сигнал датчика является сбалансированным цифровым показанием. Это не предполагает никаких других компонентов, таких как аналого-цифровой преобразователь, и намного проще в использовании, чем простой термистор, который обеспечивает нелинейное сопротивление при изменении температуры.

Примером цифрового датчика температуры является DS1621, который обеспечивает 9-битное считывание температуры.

Особенности DS1621:

1. Никаких внешних компонентов не требуется.
2. Температурный диапазон от -55⁰C до + 125⁰C с интервалами 0,5⁰.
3. Выдает значение температуры в виде 9-битного значения.
4. Широкий диапазон питания (от 2,7 до 5,5 В).
5. Преобразует температуру в цифровое слово менее чем за одну секунду.
6. Термостатические настройки определяются пользователем и энергонезависимы.
7. Это как 8-контактный DIP.

Описание Pin:

• SDA - 2-проводной последовательный ввод / вывод данных.
• SCL - 2-проводные последовательные часы.
• GND - Земля.
• TOUT - Выходной сигнал термостата.
• A0 - ввод адреса чипа.
• A1 - адрес чипа.
• A2 - ввод адреса чипа.
• VDD - Напряжение питания.

Работа DS1621:

• Когда температура устройства превышает заданную пользователем температуру ВЫСОКАЯ, выход TOUT активен. Выход будет активен до тех пор, пока температура не упадет ниже заданной пользователем температуры НИЗКО.
• Заданные пользователем настройки температуры сохраняются в энергонезависимой памяти, поэтому их можно запрограммировать до установки в систему.
• Чтение температуры осуществляется в 9-разрядном, дополнительном чтении с помощью команды READ TEMPERATURE при программировании.
• Двухпроводной последовательный интерфейс используется для ввода в DS16121 для настройки температуры и для вывода показаний температуры из DS1621.

Кредит Фотографии:

Похожие

Комментарии