您感測到了什么——四種溫度傳感器類型的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

1、您感測到了什么四種溫度傳感器類型的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn) 挑選溫度傳感產(chǎn)品大概看似小事一樁，但因?yàn)榭捎玫漠a(chǎn)品多種多樣，因此這項(xiàng)任務(wù)可能令人頗感畏懼。在這篇博客文章中，筆者將介紹四種類型的溫度(式溫度檢測器 (rtd)、熱電偶、熱敏電阻器以及具有數(shù)字和模擬接口的 (ic) 傳感器)并研究每種傳感器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。 從系統(tǒng)級的立足點(diǎn)來看，是否適合您的應(yīng)用將取決于所需的溫度范圍、精確度、線性度、解決計劃成本、功能、功耗、解決計劃尺寸、安裝法(表面貼裝法與通孔插裝法以及板外安裝法)還有須要支持電路的易設(shè)計程度。rtd當(dāng)一邊測量rtd的電阻一邊轉(zhuǎn)變它的溫度時，響應(yīng)幾乎是線性的，表現(xiàn)得像一個電阻器。1所示，該rtd的電

2、阻曲線并非徹低呈線性，而是有幾度的偏差(示出了一條用作參考的直線) 但卻是高度可預(yù)測并可復(fù)驗(yàn)的。為了對這種輕微的非線性舉行補(bǔ)償，大多數(shù)設(shè)計人員都會對測得的電阻值舉行數(shù)字化處理，并用法微控制器內(nèi)的查找表以便應(yīng)用校正因子。這種寬溫度范圍(大約-250至+750)內(nèi)的可復(fù)驗(yàn)性和穩(wěn)定性使rtd在高精度應(yīng)用(包括在管道和大容器內(nèi)測量液體或氣體的溫度)中極為實(shí)用。圖1：rtd的電阻與溫度用來處理rtd模擬信號的電路的復(fù)雜度基本上按照應(yīng)用而變幻。和模數(shù)轉(zhuǎn)換器()等組件(這些組件會產(chǎn)生它們自己的誤差)是不行或缺的。惟獨(dú)當(dāng)測量須要時才給傳感器供電 通過該辦法您也可實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行，但這會使該電路復(fù)雜得多。而且，使

3、傳感器通電所需的功率還會提高其內(nèi)部的溫度，從而影響測量精確度。僅僅幾毫安的，這種自加熱效應(yīng)就會產(chǎn)生溫度誤差(這些誤差是可訂正的，但需要進(jìn)一步的斟酌考量)。另外，請謹(jǐn)記：線繞式鉑rtd或薄膜rtd的成本可能相當(dāng)高，尤其當(dāng)與ic傳感器的成本舉行比較時。熱敏電阻器熱敏電阻器是另一種類型的電阻式傳感器。有多種多樣可用的熱敏電阻器，從物美價廉的產(chǎn)品到高精度產(chǎn)品，不一而足。低成本、低精度的熱敏電阻器可執(zhí)行容易的測量或閾值檢測功能 這類電阻器需多個組件(如、參考和分立式電阻器)，但十分廉價，并具有非線性的電阻-溫度屬性，2所示。假如您需要測量寬范圍的溫度，您將需舉行大量的線性化處理工作。對幾個溫度點(diǎn)舉行校準(zhǔn)

4、可能是須要的。為實(shí)現(xiàn)更高的精度，可用更昂貴且公差更緊的熱敏電阻陣列來協(xié)助解決這種非線性難題，但這種陣列通常比單個熱敏電阻器敏捷度低。圖2：熱敏電阻器的電阻與溫度由于多跳變點(diǎn)系統(tǒng)增強(qiáng)了復(fù)雜度和成本，所以低成本熱敏電阻器普通僅用于具有最少功能要求的應(yīng)用，包括烤面包器、咖啡機(jī)、電冰箱和吹風(fēng)機(jī)。此外，熱敏電阻器還會遭遇自加熱問題的困擾(通常在較高溫度下，此時它們的電阻較低)。和rtd的狀況一樣，尚未發(fā)覺不能在低電源下用法熱敏電阻器的根本緣由 但請記住，滿量程輸出越低，它按照模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)特性挺直轉(zhuǎn)化成的系統(tǒng)敏捷度越低。小功率應(yīng)用還需要提高電路復(fù)雜度，以便能對噪聲引起的誤差十分敏感。熱敏電阻器可在

5、-100°c至+500°c的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，雖然大多數(shù)熱敏電阻器的額定最高工作溫度范圍是+100°c至+150°c。熱電偶熱電偶包括由不同材料制成的兩根電線的接點(diǎn)。例如，j型熱電偶是由鐵和康銅制成的。3所示，接點(diǎn)1位于待測量的溫度處，而接點(diǎn)2和接點(diǎn)3則被置于用lm35模擬溫度傳感器測定的不同溫度處。輸出電壓與這兩個溫度值的差大致成比例。圖3：將lm35用于熱電偶冷接點(diǎn)補(bǔ)償由于熱電偶的敏捷度相當(dāng)?shù)?在每攝氏度幾十微伏的量級上)，所以您將需要低偏移放大器來產(chǎn)生可用的輸出電壓。在熱電偶的工作范圍內(nèi)，溫度至電壓傳遞函數(shù)中的非線性往往需要補(bǔ)償電路或查找表，正如rt

6、d和熱電偶一樣。然而，盡管有這些缺點(diǎn)，熱電偶仍十分流行，尤其適用于烤箱、水加熱器、窯爐、測試設(shè)備和其它工業(yè)處理 緣由是熱電偶的熱質(zhì)量很低且工作溫度范圍(工作溫度可擴(kuò)展至2300以上)很寬泛。ic傳感器ic傳感器可在-55°c至+150°c的溫度范圍內(nèi)工作 精選的幾種ic傳感器工作溫度可高達(dá)+200°c。有各種類型的集成式ic傳感器，不過四種最頻繁的集成式ic傳感器當(dāng)屬模擬輸出器件、數(shù)字接口器件、遠(yuǎn)程溫度傳感器以及那些具有溫控器功能的集成式ic傳感器(溫度開關(guān))。模擬輸出器件(普通是電壓輸出，但有些也具有電流輸出)在其需要adc來對輸出信號舉行數(shù)字化處理時最像無源解

7、決計劃。數(shù)字接口器件最常用法兩線接口(i2c或pmbus)，并具有內(nèi)置的adc。除了也包括一個局部溫度傳感器外，遠(yuǎn)程溫度傳感器還具有一路或多路輸入以便監(jiān)測遠(yuǎn)程溫度 它們最常被置于高度集成的數(shù)字ic(例如，處理器或現(xiàn)場可編程門陣列【】)中。當(dāng)達(dá)到溫度閾值時，溫控器可提供容易的警報。用法ic傳感器有許多益處，包括：功耗低;可提供小型封裝產(chǎn)品(有些尺寸小到0.8mm×0.8mm);還可在某些應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)低器件成本。此外，因?yàn)閕c傳感器在生產(chǎn)測試過程中都經(jīng)過校準(zhǔn)，因此沒有須要進(jìn)一步校準(zhǔn)。它們通常用于健身跟蹤應(yīng)用、可佩戴式產(chǎn)品、計算系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄器和汽車應(yīng)用。閱歷豐盛的電路板設(shè)計人員將按照終于產(chǎn)品要求來用法最合適的解決計劃。表1展示了每種溫度傳感器的相對優(yōu)勢/劣勢。