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四种温度传感器类型的优点与缺点

2019-11-08 17:36:43      点击:457

四种温度传感器类型的优点与缺点

四种温度传感器类型的优点与缺点

选择温度传感器产品可能看起来很琐碎,但由于可以利用的产品多种多样,这项任务可能非常令人担忧。 本文介绍4种温度传感器(电阻式温度传感器( RTD )、热电偶、热敏电阻、具有数字和模拟接口的集成电路( IC )传感器),探讨各传感器的优缺点。

从系统软件级的出发点看来,温度感应器是不是合适您的运用将在于需要的溫度范畴、精确度、线性度、解决方法成本费、作用、功率、解决方法规格、装法(表层贴片法与埋孔插装法及其线路板外装法)也有必需兼容电源电路的易设计方案水平。(压力变送器


RTD

当温度在测量RTD的电阻的同时改变时,响应将基本上表示为线性的,并且将其表示为电阻。如图1所示,该RTD的电阻曲线不是完全线性的,而是具有若干偏差(显示出借助的直线)但是能够高度可预测地重现。为了补偿这种轻微的非线性,许多设计者将测得的电阻值数字化并且使用微控制器内的查找表应用校正因子。这种在宽温度范围内(约-250℃至+750℃)的再现性和稳定性使RTD在高精度应用中非常有用,包括测量管道和大型容器中液体或气体的温度。

用于处理RTD模拟信号的电路的复杂性根据应用而有很大不同。必须要有放大器和模拟-数字转换器( ADC )等的组件(这些组件产生独特的误差)。只有在需要测量时才给传感器供电——通过这种方法也可以实现低功耗操作,但这会使电路更加复杂。并且,使控制器插电需要的输出功率还会提升其內部的溫度,进而危害精确测量精确度。只是几mAh的电流量,这类自加温效用就会造成溫度偏差(这种偏差是可纠正的,但必须进一步的掂量考虑)。此外,请记住,绕线铂RTD或薄膜RTD的成本可能相当高,尤其是与集成电路传感器的成本相比。


热敏电阻器

热敏电阻器是另一种种类的电阻器式控制器。热敏电阻有很多种,从高质量、低价产品到高精度产品。成本低、低精密度的热敏电阻器可实行简易的精确测量或阀值检验作用——这种变阻器需好几个部件(如比较器、参照和分立式变阻器),但十分划算,并具备离散系统的电阻器-溫度特性,如图已知2图示。假如您必须精确测量宽范畴的溫度,您将需开展很多的线性化解决工作中。对好多个溫度点开展效正将会是必需的。为了获得更高的精度,可以使用更昂贵且公差更小的热敏电阻阵列来帮助解决这个非线性问题,但是这种阵列通常不如单个热敏电阻敏感。

由于多行程点系统增加了复杂性和成本,低成本热敏电阻通常仅用于功能要求最低的应用,包括烤面包机、咖啡机、冰箱和吹风机。除此之外,热敏电阻器还会遭到自加温难题的困惑(一般在较高溫度下,这时他们的电阻器较低)。与RTD一样,未发现在低电源电压下无法使用热敏电阻的根本原因,但请记住,全比例输出越低,由模数转换器( ADC )的特性直接转换的系统灵敏度越低。该小功率应用还需要增加电路的复杂度,以致对噪声误差非常敏感。热敏电阻可以在-100℃至+500℃的温度范围内工作,尽管大多数热敏电阻的额定最大工作温度范围为+100℃至+150℃


铂热电阻

热电偶包括由不同材料制成的两条电线的接点。 例如,j型热电偶由铁和康铜组成。 接点1处于测定温度,接点2和接点3处于由LM35模拟温度传感器测定出的不同温度。 输出电压与这两个温度值的差大致成正比。

由于铂热电阻的敏感度非常低(在每摄氏几十微伏的重量级上),因此您将必须低偏位放大仪来造成能用的輸出工作电压。在热电偶的工作范围内,温度-电压传递函数的非线性通常需要补偿电路或查找表,就像RTD和热电偶一样。殊不知,虽然有这种缺陷,铂热电阻仍十分时髦,特别是在适用电烤箱、水电加热器、窑炉、检测设备和其他工业生产解决 —— 缘故是铂热电阻的热品质很低且操作温度范畴(操作温度可拓展至2300℃左右)很庞杂。(温度传感器


IC控制器

IC传感器在-55°C到+150°C的温度范围内工作。 某些IC传感器工作到+200°C。有各种集成型IC传感器,最常见的4种集成型IC传感器是具有模拟输出设备、数字接口设备、远程温度传感器、温度调节器功能的集成型IC传感器(温度开关)。拟考输出元器件(一般是工作电压輸出,但一些也具备电流量輸出)在其必须ADC来对輸出数据信号开展智能化解决时最像无源解决方法。数字接口器件通常使用双线接口(I2C或PMBus),并内置ADC。

除了局部温度传感器之外,远程温度传感器还具有用于监测远程二极管的温度的路径或多输入端,并布置在最高程度集成的数字IC中(例如,处理器或现场可编程门阵列【FPGA】)。 温度调节器可在达到温度阈值时发出简单的警报。

使用集成电路传感器有许多优点,包括:低功耗;可以提供小包装产品(有些尺寸小到0.8毫米× 0.8毫米);在一些应用中也可以实现低器件成本。此外,由于集成电路传感器是在生产测试期间校准的,因此没有必要进一步校准。它们通常用于健身跟踪应用、可穿戴产品、计算系统、数据记录器和汽车应用。

经验丰富的电路板设计人员将根据最终产品要求来使用最合适的解决方案。表1展示了每种温度传感器的相对优势/劣势。(压力传感器


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