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【转】四种主流温度传感器的优缺点比较

发布日期:2021-02-24 15:45

  选择温度传感产品也许看似小事一桩但由于可用的产品多种多样因此这项任务可能令人颇感畏惧。在这篇文章中笔者将介绍四种类型的温度传感器电阻式温度检测器 RTD、热电偶、热敏电阻器以及具有数字和模拟接口的集成电路 IC 传感器并讨论每种传感器的优点与缺点

  从系统级的立足点来看温度传感器是否适合您的应用将取决于所需的温度范围、准确度、线性度、解决方案成本、功能、功耗、解决方案尺寸、安装法表面贴装法与通孔插装法以及电路板外安装法还有必要支持电路的易设计程度。

  当一边测量RTD的电阻一边改变它的温度时响应几乎是线c;表现得像一个电阻器。如图1所示该RTD的电阻曲线并非完全呈线c;而是有几度的偏差示出了一条用作参考的直线;—— 但却是高度可预测并可复验的。为了对这种轻微的非线c;大多数设计人员都会对测得的电阻值进行数字化处理并使用微控制器内的查找表以便应用校正因子。这种宽温度范围大约-250℃至750℃内的可复验性和稳定性使RTD在高精度应用包括在管道和大容器内测量液体或气体的温度中极为有用。

  用来处理RTD模拟信号的电路的复杂度基本上根据应用而变化。放大器和模数转换器ADC等组件这些组件会产生它们自己的误差是不可或缺的。只有当测量必要时才给传感器供电 —— 通过该方法您也可实现低功耗运行但这会使该电路复杂得多。而且使传感器通电所需的功率还会提高其内部的温度从而影响测量准确度。仅仅几毫安的电流这种自加热效应就会产生温度误差这些误差是可纠正的但需要进一步的斟酌考量。另外请谨记线绕式铂RTD或薄膜RTD的成本可能相当高尤其当与IC传感器的成本进行比较时。

  热敏电阻器是另一种类型的电阻式传感器。有多种多样可用的热敏电阻器从物美价廉的产品到高精度产品不一而足。低成本、低精度的热敏电阻器可执行简单的测量或阈值检测功能 —— 这类电阻器需多个组件如比较器、参考和分立式电阻器但非常便宜并具有非线性的电阻-温度属性如图2所示。如果您需要测量宽范围的温度您将需进行大量的线性化处理工作。对几个温度点进行校准可能是必要的。为实现更高的精度可用更昂贵且公差更紧的热敏电阻阵列来帮助解决这种非线c;但这种阵列通常比单个热敏电阻器灵敏度低。

  因为多跳变点系统增加了复杂度和成本所以低成本热敏电阻器一般仅用于具有最少功能要求的应用包括烤面包器、咖啡机、电冰箱和吹风机。此外热敏电阻器还会遭受自加热问题的困扰通常在较高温度下此时它们的电阻较低。和RTD的情况一样尚未发现不能在低电源电压下使用热敏电阻器的根本原因 —— 但请记住满量程输出越低它根据模数转换器ADC特性直接转化成的系统灵敏度越低。小功率应用还需要提高电路复杂度以便能对噪声引起的误差非常敏感。热敏电阻器可在-100°C至500°C的温度范围内运行虽然大多数热敏电阻器的额定最高工作温度范围是100°C至150°C。

  热电偶包括由不同材料制成的两根电线的接点。例如J型热电偶是由铁和康铜制成的。如图3所示接点1位于待测量的温度处而接点2和接点3则被置于用LM35模拟温度传感器测定的不同温度处。输出电压与这两个温度值的差大致成比例。

  因为热电偶的灵敏度相当低在每摄氏度几十微伏的量级上所以您将需要低偏移放大器来产生可用的输出电压。在热电偶的工作范围内温度至电压传递函数中的非线性往往需要补偿电路或查找表正如RTD和热电偶一样。然而尽管有这些缺点热电偶仍非常流行尤其适用于烤箱、水加热器、窑炉、测试设备和其它工业处理 —— 原因是热电偶的热质量很低且工作温度范围工作温度可扩展至2300℃以上很宽泛。

  IC传感器可在-55°C至150°C的温度范围内工作 —— 精选的几种IC传感器工作温度可高达200°C。有各种类型的集成式IC传感器不过四种最常见的集成式IC传感器当属模拟输出器件、数字接口器件、远程温度传感器以及那些具有温控器功能的集成式IC传感器温度开关。模拟输出器件一般是电压输出但有些也具有电流输出在其需要ADC来对输出信号进行数字化处理时最像无源解决方案。数字接口器件最常使用两线C或PMBus并具有内置的ADC。

  除了也包括一个局部温度传感器外远程温度传感器还具有一路或多路输入以便监测远程二极管温度 —— 它们最常被置于高度集成的数字IC例如处理器或现场可编程门阵列【FPGA】中。当达到温度阈值时温控器可提供简单的警报。

  使用IC传感器有许多好处包括功耗低可提供小型封装产品有些尺寸小到0.8mm×0.8mm还可在某些应用中实现低器件成本。此外由于IC传感器在生产测试过程中都经过校准因此没有必要进一步校准。它们通常用于健身跟踪应用、可佩戴式产品、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。

  .pdf 是负温度系数热敏电阻器。 4. 下表列出了PT100铂电阻的温度和阻值对应关系

  产品,可以利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温,具有性能稳定、使用灵活、可靠性高等优点。今天我们主要来介绍一下热电阻

  换为电阻值变化的一次元件,通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。...

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  1.引脚图2.DS18B20内部结构图 主要由2部分组成:64位ROM、9字节暂存器,如图所示。(1

  的检测部分与被测对象有良好的接触,又称温度计。 温度计通过传导或对流达到热平衡,从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度。 一般测...

  ,单片机可以通过 1-Wire 协议与 DS18B20 进行通信,最终将温度读出。1-Wire 总线的硬件接口很简单,只需要把 DS18B20 的数据引脚和单片机的一个 IO 口接上就可以了。硬件的简单,随之而来的,就是

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  ,其输出的是数字信号,具有体积小,硬件开销低,抗干扰能力强,精度高的特点。前几天有位朋友让我帮忙写个DS18B20的Arduino驱动程序,忙了一个小时,终于成功了。对比DS18B20与DHT11,他们的相同点是:都是数字信号,所需IO口都是1,都是

  。但是DS18B20不具备DHT11所具有的湿度测量功能,DS18B20的优点是精度高(比DHT11...

  ,基于iic协议,有详细的LM75A控制逻辑,测试可行,附赠LM75A中文数据手册,网上找到的最清晰版本

  DS18B20 作者:陈拓2018.05.28/2018.06.01 0. 概述 用树莓派 Zero W读取DS18B20温度,上传到物联网平台。 1. 准备 1.1 硬件 树莓派Pi Zero W DS18B20

  杜邦线根 电脑(我用Windows 7) 4.7K电阻 1.2...

  基于51单片机带温度上限和下限的LCD1602显示的报警...基于DS18B20

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  肖彩文:你们实际在做板子的时候20A电流一选多少线宽以及OZ的覆铜厚度?