Сензори температуре - врсте, рад и рад

Температура је најчешће измерена величина околине. То се може очекивати с обзиром да на већину физичких, електронских, хемијских, механичких и биолошких система утиче температура. Одређене хемијске реакције, биолошки процеси, па чак и електронски кругови најбоље се понашају у ограниченим температурним опсезима. Температура је једна од најчешће измерених променљивих и стога није изненађујуће што постоји много начина да се то осети. Осетљивост температуре може се обавити или директним контактом са извором грејања или даљински, без директног контакта са извором, уместо тога користећи зрачену енергију. Данас је на тржишту широка палета температурних сензора, укључујући термопарове, отпорне температурне детекторе (РТД), термисторе, инфрацрвене и полупроводничке сензоре.

5 врста сензора температуре

• Термоелемент : То је тип температурног сензора који се прави спајањем два различита метала на једном крају. Спојени крај назива се ВРЛО ЈУНЦТИОН. Други крај ових различитих метала назива се ХЛАДНИ КРАЈ или ХЛАДНИ СПОЈ. Хладни спој настаје на последњој тачки материјала термоелемента. Ако постоји разлика у температури између врућег и хладног споја, ствара се мали напон. Овај напон се назива ЕМР (електромоторна сила) и може се мерити и заузврат користити за индикацију температуре.

Термоелемент

• РТД је уређај за осетљивост температуре чији се отпор мења са температуром. Типично грађени од платине, иако уређаји израђени од никла или бакра нису реткост, РТД-ови могу имати много различитих облика попут намотане жице, танког филма. Да бисте измерили отпор на РТД, примените константну струју, измерите резултујући напон и одредите РТД отпор. РТД показују прилично линеарно отпорност на температурне криве у њиховим оперативним регионима и свака нелинеарност је врло предвидљива и поновљива. Плоча за процену ПТ100 РТД користи РТД за површинско монтирање за мерење температуре. Спољни 2, 3 или 4-жични ПТ100 такође може бити повезан са мерењем температуре у удаљеним областима. РТД су пристрани помоћу константног извора струје. Да би се смањило самогревање услед расипања снаге, тренутна величина је умерено мала. Коло приказано на слици је извор константне струје који користи референтни напон, једно појачало и ПНП транзистор.

• Термистори : Слично РТД-у, термистор је уређај за осетљивост температуре чији се отпор мења са температуром. Термистори су, међутим, направљени од полупроводничких материјала. Отпор се одређује на исти начин као и РТД, али термистори показују изразито нелинеарну кривуљу отпора у односу на температуру. Тако у радном опсегу термистора можемо видети велику промену отпора за врло малу промену температуре. Ово омогућава изузетно осетљив уређај, идеалан за подешене тачке.

• Полупроводник сензори : Разврстани су у различите типове као што су напонски излаз, тренутни излаз, дигитални излаз, отпорни излаз силицијума и температурни сензори диоде. Савремени полупроводнички температурни сензори нуде високу тачност и велику линеарност у радном опсегу од око 55 ° Ц до + 150 ° Ц. Интерна појачала могу да скалирају излаз на прикладне вредности, као што је 10мВ / ° Ц. Такође су корисни у круговима за компензацију хладног споја за термопарове широког температурног опсега. Кратки детаљи о овом типу температурних сензора дати су у наставку.

ИЦ сензори

Доступна је широка палета ИЦ сензора температуре који поједностављују најшири могући спектар изазова праћења температуре. Ови силицијумски сензори температуре значајно се разликују од горе поменутих типова на неколико важних начина. Прва је опсег радне температуре. ИЦ сензора температуре може радити у номиналном опсегу температуре ИЦ од -55 ° Ц до + 150 ° Ц. Друга велика разлика је функционалност.

Силицијумски температурни сензор је интегрисано коло и, према томе, може да садржи опсежна кола за обраду сигнала у истом пакету као и сензор. Нема потребе за додавањем компензационих кругова за ИЦС сензора температуре. Неки од њих су аналогни склопови са напоном или струјом. Други комбинују аналогно-сензорска кола са упоређивачима напона да би обезбедили функције упозорења. Неки други сензори ИЦ комбинују аналогно-сензорска кола са дигиталним улазом / излазом и контролни регистри , што их чини идеалним решењем за системе засноване на микропроцесорима.

Дигитални излазни сензор обично садржи температурни сензор, аналогно-дигитални претварач (АДЦ), двожични дигитални интерфејс и регистре за контролу рада ИЦ. Температура се континуирано мери и може се очитати у било ком тренутку. По жељи, хост процесор може упутити сензор да надгледа температуру и узима излазни пин високо (или ниско) ако температура прелази програмирано ограничење. Такође се може програмирати температура нижег прага и домаћин може бити обавештен када температура падне испод овог прага. Тако се дигитални излазни сензор може користити за поуздано праћење температуре у системима заснованим на микропроцесорима.

Сензор температуре

Горњи температурни сензор има три терминала и потребно је напајање од максимално 5,5 В. Ова врста сензора састоји се од материјала који ради у зависности од температуре да би променио отпор. Ову промену отпора круг осети и израчунава температуру. Када се напон повећа, тада расте и температура. Ову операцију можемо видети коришћењем диоде.

Сензори температуре директно повезани на улаз микропроцесора и тако способни за директну и поуздану комуникацију са микропроцесорима. Сензорска јединица може ефикасно комуницирати са јефтиним процесорима без потребе за А / Д претварачима.

Пример температурног сензора је ЛМ35 . Серија ЛМ35 су прецизни сензори температуре са интегрисаним кругом, чији је излазни напон линеарно пропорционалан Целзијусовој температури. ЛМ35 ради на -55˚ до + 120˚Ц.

Основни температурни сензор за Целзијус (+ 2˚Ц до + 150˚Ц) приказан је на доњој слици.

Карактеристике температурног сензора ЛМ35:

• Калибрисан директно у ˚ Целзијусу (Целзијус)
• Оцијењено за пуни опсег л -55˚ до + 150˚Ц
• Погодно за удаљене апликације
• Ниска цена због обрезивања на облатни
• Ради од 4 до 30 волти
• Ниско самозагревање,
• ± 1 / 4˚Ц типичне нелинеарности

Рад ЛМ35:

• ЛМ35 се лако може повезати на исти начин као и други сензори температуре у интегрисаном кругу. Може се залепити или поставити на површину и његова температура ће бити у опсегу од 0,01 ° Ц од површинске температуре.
• Ово претпоставља да је температура ваздуха у окружењу отприлике једнака површинској ако би температура ваздуха била много виша или нижа од температуре површине, стварна температура матрице ЛМ35 била би на средњој температури између температуре површине и ваздуха температура.

Сензори температуре имају добро познату примену у контроли околине и процеса, као иу испитивању, мерењу и комуникацији. Дигитална температура је сензор који обезбеђује 9-битна очитавања температуре. Дигитални температурни сензори нуде изврсну прецизну тачност, дизајнирани су за очитавање од 0 ° Ц до 70 ° Ц и могуће је постићи тачност ± 0,5 ° Ц. Ови сензори су у потпуности усклађени са дигиталним очитавањем температуре у степени Целзијуса.

• Дигитални сензори температуре: Дигитални температурни сензори елиминишу потребу за додатним компонентама, као што је А / Д претварач, унутар апликације и нема потребе за калибрацијом компонената или система на одређеним референтним температурама по потреби када се користе термистори. Дигитални температурни сензори баве се свиме, омогућавајући једноставну основну функцију надгледања температуре система.

Предности дигиталног температурног сензора су кључне са његовом прецизном излазном снагом у степени Целзијуса. Излаз сензора је уравнотежено дигитално очитавање. Ово не намерава друге компоненте, попут аналогно-дигиталног претварача и много је једноставније за употребу од једноставног термистора који пружа нелинеаран отпор са променом температуре.

Пример дигиталног температурног сензора је ДС1621, који пружа 9-битно очитавање температуре.

Карактеристике ДС1621:

1. Нису потребне спољне компоненте.
2. Измерен је температурни опсег од -55⁰Ц до + 125⁰Ц у интервалима од 0,5⁰.
3. Даје температурну вредност као 9-битно очитавање.
4. Широк опсег напајања (2,7 В до 5,5 В).
5. Претвара температуру у дигиталну реч за мање од једне секунде.
6. Термостатска подешавања могу да се дефинишу од корисника и не могу да се мењају.
7. То је 8-пински ДИП.

Опис пин-а:

• СДА - двожични серијски улаз / излаз.
• СЦЛ - двожични серијски сат.
• ГНД - Приземље.
• ТОУТ - Излазни сигнал термостата.
• А0 - Унос адресе чипа.
• А1 - Унос адресе чипа.
• А2 - Унос адресе чипа.
• ВДД - Напон напајања.

Рад ДС1621:

• Када температура уређаја пређе кориснички дефинисану температуру ХИГХ, тада је излазни ТОУТ активан. Излаз ће остати активан све док температура не падне испод корисничке температуре НИСКО.
• Кориснички дефинисане поставке температуре чувају се у трајној меморији, тако да се могу програмирати пре уметања у систем.
• Очитавање температуре обезбеђује се у 9-битном очитавању два комплемента издавањем наредбе РЕАД ТЕМПЕРАТУРЕ у програмирању.
• Двожични серијски интерфејс користи се за улаз у ДС16121 за подешавање температуре и излаз очитавања температуре са ДС1621

Фото кредит:

• Сензор температуре од викимедиа