Предимства и недостатъци на сравнението с RTD, термодвойка, термистор, IC сензор
Изборът на датчик за температура може да изглежда тривиален въпрос, но поради разнообразието
от наличните продукти, тази задача може да бъде плашеща. В тази статия ще опиша четири вида
температурни сензори (резистивни температурни детектори (RTD), термодвойки, термистори и
интегрална схема (IC) сензори с цифрови и аналогови интерфейси) и обсъдете всяко Предимство
и недостатъци на сензорите.
От гледна точка на системно ниво, температурният сензор е подходящ за вашето приложение
зависят от необходимия температурен диапазон, точност, линейност, цена на решението, функция, мощност,
размер на разтвора, метод на монтиране (метод за повърхностно монтиране и метод за включване през отвор и схема
метод за инсталиране на борда) също е необходим за поддържане на лесна за проектиране схема.
RTD
Докато се измерва съпротивлението на RTD, докато се променя температурата му, реакцията е почти
линеен, държи се като резистор. Както е показано на фигура 1, кривата на съпротивлението на RTD не е такава
напълно линейна, но има няколко степени на отклонение (права линия е показана за справка) - но
силно предсказуем и повторен. За да компенсират тази лека нелинейност, повечето дизайнери
цифровизирайте измерената стойност на съпротивлението и използвайте таблицата за търсене в микроконтролера, за да приложите
корекционният коефициент. Повторяемостта и стабилността в този широк температурен диапазон (около
-250 ° C до + 750 ° C) прави RTD изключително полезен при приложения с висока точност, включително
измерването на температурите на течности или газове в тръби и големи съдове.
Сложността на схемите, използвани за обработка на RTD аналоговия сигнал, варира значително в зависимост от приложението. Усилвателите и аналогово-цифровите преобразуватели (ADC), които произвеждат свои собствени грешки, са незаменими. Захранването се подава към сензора само когато е необходимо измерването - по този начин можете да постигнете и работа с ниска мощност, но това прави веригата много по-сложна. Освен това мощността, необходима за захранване на сензора, също ще повиши неговата вътрешна температура, като по този начин ще повлияе на точността на измерване. Този ефект на самонагряване води до температурна грешка (която е коригируема, но изисква допълнително внимание) поради само няколко милиампера ток. Също така, имайте предвид, че RTD с платина или тънкослойни RTD, навити с тел, могат да бъдат доста скъпи, особено в сравнение с цената на IC сензорите.
Термистор
Термисторите са друг вид резистивен сензор. Има различни налични термистори от
евтини продукти с високо прецизни продукти и т.н. Евтини термистори с ниска точност
извършване на прости измервания или откриване на праг - тези резистори изискват множество компоненти
(като сравнителни устройства, референтни и дискретни резистори), но са много евтини и имат
нереактивни Линейни свойства на съпротивление-температура, както е показано на Фигура 2. Ако трябва
измервайте широк диапазон от температури, ще трябва да направите много работа по линеаризация. Може би
необходимо за калибриране на няколко температурни точки. За постигане на по-висока точност, по-скъпи и
могат да се използват по-термично приемливи термисторни решетки, които да помогнат за решаването на този нелинеен проблем, но
такива масиви обикновено са по-малко чувствителни от един термистор.
Тъй като системите за многократно отклонение добавят сложност и цена, обикновено се използват термистори с ниска цена
само за приложения с минимални функционални изисквания, включително тостери, кафеварки,
хладилници и сешоари. Освен това термисторите са обект на проблеми със самонагряване
(обикновено при по-високи температури, където тяхната устойчивост е по-ниска). Както при RTD, основната причина
за невъзможността да се използва термистор при ниски захранващи напрежения все още не е открит - но не забравяйте
че колкото по-ниска е мащабната продукция, толкова по-директно се преобразува в система, базирана на
характеристики на аналогово-цифров преобразувател Колкото по-ниска е чувствителността. Малка мощност
приложенията също изискват повишена сложност на веригата, за да бъдат чувствителни към шумовите грешки.
Термисторите могат да работят в температурен диапазон от -100 ° C до + 500 ° C, въпреки че повечето
термисторите са предназначени за максимален работен температурен диапазон от + 100 ° C до + 150 ° C.
Термодвойка
Термодвойката включва контактите на два проводника, изработени от различни материали. Например,
Термодвойката тип J е направена от желязо и константан. Както е показано на фиг. 3, контактът 1 е разположен
при температурата, която трябва да се измери, докато контактът 2 и контактът 3 са поставени по различен начин
температури, измерени с аналоговия температурен сензор LM35. Изходното напрежение е
приблизително пропорционална на разликата между тези две температурни стойности.
Фигура 3: Използване на LM35 за компенсиране на студената връзка на термодвойка
Тъй като термодвойките имат много ниска чувствителност (от порядъка на десетки микроволта на градус
Целзий), ще ви трябват усилватели с ниско изместване, за да произведете използваеми изходни напрежения. В операционната
обхват на термодвойката, нелинейността във функцията за пренос на температура към напрежение
често изисква компенсационна схема или таблица за търсене, както е RTD и термодвойката. Въпреки това,
въпреки тези недостатъци, термодвойките все още са много популярни, особено за фурни, бойлери
, пещи, изпитвателно оборудване и други промишлени процеси - поради ниската топлинна маса на
термодвойка и диапазонът на работната температура, разширен до 2300 ℃ или повече) е много широк.
IC сензор
IC сензорът работи в температурен диапазон от -55 ° C до + 150 ° C - няколко IC сензора са
на разположение за работа до + 200 ° C. Съществуват различни видове интегрирани IC сензори, но
четирите най-често интегрирани IC сензора са аналогови изходни устройства, цифрови интерфейсни устройства,
дистанционни температурни сензори и интегрирани IC сензори (температурни превключватели) с термостат
функции. Аналогови изходни устройства (обикновено изходи за напрежение, но някои имат и токови изходи)
са най-пасивните решения, когато изискват ADC за цифровизиране на изходния сигнал. Дигитален
Интерфейсни устройства Двужилните интерфейси (I2C или PMBus) са най-често използвани и имат вграден
ADC.
В допълнение към включването на локален температурен сензор, дистанционният температурен сензор има и един или
повече входове за наблюдение на температурата на дистанционния диод - те най-често се поставят в силно
интегрирани цифрови интегрални схеми, като процесор или програмируем масив на порта field) в. Термостатът
осигурява проста аларма при достигане на температурния праг.
Използването на IC сензори предлага редица предимства, включително: ниска консумация на енергия; малък пакет
размери (някои малки 0.8mm x 0.8mm); и ниска цена на устройството за някои приложения. Освен това, тъй като
IC сензорът е калибриран по време на производствения тест, не е необходимо допълнително калибриране. Те
са често използвани във фитнес приложения за писта, носими продукти, изчислителни системи, данни
регистратори и автомобилни приложения.
Опитните дизайнери на дъски ще използват най-подходящото решение въз основа на крайния продукт
изисквания. Таблица 1 показва относителните силни / слаби страни на всеки температурен сензор.
Таблица 1: RTD, термистор, термодвойка и IC сензор относителни предимства и недостатъци
Добавете: No. 16, Road 3, Sanjiang Industry Zone, Shengzhou, Zhejiang, China
Контакт: Ерик Сие
Електронна поща:sale@benoelectric.com
Моб: +861598895936
Skype:ericxie123@outlook.com
Wechat&усилвател; Whatsapp: +8615988295936
Уебсайт: www.benoindustry.com
