Výhody a nevýhody čtyř typů snímačů teploty

Výhody a nevýhody čtyř typů snímačů teploty
Výběr produktu snímače teploty se může zdát triviální, ale vzhledem k rozmanitosti dostupných produktů může být tento úkol velmi znepokojivý. Tento článek představuje čtyři typy teplotních senzorů (odporové teplotní senzory (RTD), termočlánky, termistory a senzory s integrovaným obvodem (IC) s digitálním a analogovým rozhraním) a zkoumá výhody a nevýhody každého senzoru.
Z hlediska úrovně systémového softwaru bude to, zda je teplotní senzor vhodný pro vaši aplikaci, záviset na požadovaném teplotním rozsahu, přesnosti, linearitě, ceně řešení, funkci, výkonu, specifikacích řešení a metodách instalace (metoda povrchové montáže, vložení do zapuštěného otvoru způsob a způsob vnější instalace desky plošných spojů). Je také nutné být kompatibilní s úrovní snadného konstrukčního řešení silových obvodů. (Převaděč tlaku)
RTD
Když se při měření odporu RTD změní teplota, odezva bude v podstatě vyjádřena jako lineární a vyjádřena jako odpor. Jak je znázorněno na obrázku 1, křivka odporu RTD není zcela lineární, ale má několik odchylek (ukazuje použitou přímku), ale může být vysoce předvídatelná a reprodukovatelná. Pro kompenzaci této mírné nelinearity mnoho konstruktérů digitalizuje naměřené hodnoty odporu a aplikuje korekční faktory pomocí vyhledávacích tabulek v mikrokontrolérech. Tato reprodukovatelnost a stabilita v širokém teplotním rozsahu (přibližně -250 stupňů C až +750 stupňů C) činí RTD velmi užitečným v aplikacích s přesností zvuku, včetně měření teploty kapalin nebo plynů v potrubích a velkých nádobách.
Složitost obvodů používaných ke zpracování analogových signálů RTD se značně liší v závislosti na aplikaci. Je nutné mít komponenty, jako jsou zesilovače a analogově-digitální převodníky (ADC), které generují jedinečné chyby. Snímač napájejte pouze tehdy, když je potřeba měření – touto metodou lze také dosáhnout provozu s nízkou spotřebou, ale obvod bude složitější. Navíc výstupní výkon potřebný pro zapojení regulátoru může také zvýšit jeho vnitřní teplotu, a tím ohrozit přesnost přesných měření. Proud pouze několik mAh, tento typ samozahřívacího efektu způsobí teplotní odchylku (která může být opravena, ale musí být dále zvážena). Dále mějte na paměti, že náklady na drátově vinuté platinové RTD nebo tenkovrstvé RTD mohou být poměrně vysoké, zejména ve srovnání s náklady na snímače s integrovanými obvody.

Termistor
Termistor je jiný typ regulátoru rezistorového typu. Existuje mnoho typů termistorů, od vysoce kvalitních a levných výrobků až po vysoce přesné výrobky. Nízkonákladové termistory s nízkou přesností mohou provádět jednoduché a přesné měření nebo funkce ověření prahu - tento typ varistoru vyžaduje několik komponent (jako jsou komparátory, referenční a diskrétní varistory), ale je velmi nákladově efektivní a má teplotní charakteristiky rezistoru jako diskrétní systémů, jak je znázorněno na obrázku 2. Pokud je nutné přesně měřit široký rozsah teplot, budete muset provést mnoho linearizačních řešení. Bude nutné účinně korigovat více teplotních bodů. K dosažení vyšší přesnosti lze použít dražší pole termistorů s menší tolerancí, která pomohou vyřešit tento nelineární problém, ale tato pole obvykle nejsou tak citlivá jako jednotlivé termistory.
Vzhledem ke zvýšené složitosti a ceně systémů s více vypínacími body se levné termistory obvykle používají pouze pro aplikace s nejnižšími funkčními požadavky, včetně toustovačů, kávovarů, ledniček a vysoušečů vlasů. Kromě toho mohou termistory také čelit výzvě vlastního ohřevu (obvykle při vyšších teplotách, kdy jsou jejich odpory nižší). Stejně jako RTD nebyla nalezena hlavní příčina nemožnosti použít termistory při nízkém napájecím napětí, ale pamatujte, že čím nižší je plně proporcionální výstup, tím nižší je citlivost systému přímo převedená charakteristikami analogově-digitálního převodníky (ADC). Tato aplikace s nízkou spotřebou také potřebuje zvýšit složitost obvodu, takže je velmi citlivý na chyby šumu. Termistory mohou pracovat v teplotním rozsahu -100 stupňů až+500 stupňů, ačkoli většina termistorů má jmenovitý maximální rozsah provozních teplot +100 stupňů až +1509C
Platinový termistor
Termočlánek obsahuje spojení dvou vodičů vyrobených z různých materiálů. Například termočlánek typu je složen ze železa a konstantanu. Kontakt 1 má naměřenou teplotu, zatímco kontakt 2 a kontakt 3 mají různé teploty měřené analogovým teplotním senzorem LM35. Výstupní napětí je zhruba úměrné rozdílu mezi těmito dvěma hodnotami teplot.
Vzhledem k velmi nízké citlivosti platinových termistorů (v těžkém rozsahu desítek mikrovoltů na Celsia) budete muset pro generování použitelného výstupního provozního napětí použít zesilovač s nízkým offsetem. V pracovním rozsahu termočlánků vyžaduje nelinearita funkce přenosu teplotního napětí obvykle kompenzační obvody nebo vyhledávací tabulky, stejně jako RTD a termočlánky. Netušili, že i přes tuto vadu jsou platinové termistory stále velmi módní, zejména v aplikacích, jako jsou elektrické trouby, ohřívače vody a elektřiny, pece, testovací zařízení a další průmyslová výrobní řešení - protože tepelná kvalita platinových termistorů je velmi nízká a rozsah provozních teplot (provozní teplota může být rozšířena na přibližně 2300 stupňů) je velmi složitá, (teplotní senzory)

IC ovladač
IC senzor pracuje v teplotním rozsahu -55 stupňů C až +150 stupňů C. Některé|C senzory fungují až do +200 stupňů . Existují různé integrované snímače IC a nejběžnější čtyři jsou integrované snímače IC s analogovými výstupními zařízeními, zařízeními digitálního rozhraní, vzdálenými snímači teploty a funkcemi regulátoru teploty! C senzor (teplotní spínač). Navržené výstupní komponenty (obvykle provozní napěťový výstup, ale některé mají i záložní výstup toku energie) jsou s největší pravděpodobností pasivním řešením při použití ADC pro inteligentní řešení výstupního datového signálu. Zařízení s digitálním rozhraním obvykle používají dvouvodičové rozhraní (12C nebo PMBus) s vestavěným ADC
Kromě lokálních teplotních senzorů mají vzdálená teplotní senzory také cesty nebo vícenásobné vstupy pro monitorování teploty vzdálených diod a jsou uspořádány v nejvíce integrovaném digitálním integrovaném obvodu (jako je procesor nebo programovatelné hradlové pole [FPGA]). Regulátor teploty může vydat jednoduchý alarm, když je dosaženo prahu teploty.
Použití senzorů s integrovaným obvodem má mnoho výhod, včetně: nízké spotřeby energie; Může poskytnout malé obalové produkty (některé velikosti až {{0}},8 mm x 0,8 mm); V některých aplikacích lze také dosáhnout nízkých nákladů na zařízení. Kromě toho, protože snímače s integrovanými obvody jsou kalibrovány během výrobního testování, není nutná další kalibrace. Běžně se používají v aplikacích pro sledování kondice, nositelných produktech, počítačových systémech, záznamech dat a automobilových aplikacích.
Zkušení návrháři desek plošných spojů použijí nejvhodnější řešení na základě požadavků na konečný produkt. Tabulka 1 ukazuje relativní výhody/pracovní potenciál každého teplotního senzoru. (Snímač tlaku)
Jak vybrat LDO
ESR LDO
Přenosová funkce aktuálního typu BUCK (výpočet, analýza)
Zkoumání rozdílů mezi LDO a DC/DC spínanými napájecími zdroji
Jak se spolehnout na to, že LDO zlepší lehkou zátěž a vysokou účinnost konvertorů snižujících krevní tlak
Dva způsoby, jak LDO šetřit energii v loT