RTD, termoelement, termistor, IC-sensor fordele og ulemper ved sammenligning
At vælge et temperaturfølerprodukt kan virke som en triviel sag, men på grund af variationen
af tilgængelige produkter kan denne opgave være skræmmende. I denne artikel vil jeg beskrive fire typer
temperaturfølere (resistive temperaturdetektorer (RTD'er), termoelementer, termistorer og
integrerede kredsløbssensorer (IC) med digitale og analoge grænseflader) og diskuter hver fordel
og ulemper ved sensorer.
Set fra systemniveau er temperatursensoren velegnet til din applikations vilje
afhænger af det krævede temperaturområde, nøjagtighed, linearitet, løsningsomkostninger, funktion, effekt,
løsningsstørrelse, monteringsmetode (overflademonteringsmetode og gennemgående hul-plug-in metode og kredsløb
kortinstallationsmetode) er også nødvendig for at understøtte kredsløbet, der er let at designe.
RTD
Mens man måler modstanden i RTD, mens temperaturen ændres, er reaktionen næsten
lineær, opfører sig som en modstand. Som vist i figur 1 er modstandskurven for RTD ikke
fuldt lineær, men har nogle få grader af afvigelse (en lige linje vises som reference) - men
meget forudsigelig og genprøvelig. For at kompensere for denne lille ikke-linearitet, de fleste designere
digitaliser den målte modstandsværdi og brug opslagstabellen i mikrocontrolleren til at anvende
korrektionsfaktoren. Repeterbarheden og stabiliteten i dette brede temperaturområde (ca.
-250 ° C til + 750 ° C) gør RTD yderst nyttig i applikationer med høj præcision, inklusive
måling af væske- eller gastemperaturer i rør og store beholdere.
Kompleksiteten af det kredsløb, der bruges til at behandle det RTD-analoge signal, varierer betydeligt afhængigt af applikationen. Forstærkere og analog-til-digitale konvertere (ADC'er), der producerer deres egne fejl, er uundværlige. Strøm leveres kun til sensoren, når målingen er nødvendig - på denne måde kan du også opnå drift med lav effekt, men dette gør kredsløbet meget mere komplekst. Desuden vil den krævede effekt til at drive sensoren også øge dens interne temperatur og således påvirke målenøjagtigheden. Denne selvopvarmende effekt frembringer en temperaturfejl (som kan korrigeres, men kræver yderligere overvejelse) på grund af kun få millimeter strøm. Husk også, at trådviklede platin-RTD'er eller tyndfilm-RTD'er kan være ret dyre, især når de sammenlignes med omkostningerne ved IC-sensorer.
Termistor
Termistorer er en anden type resistiv sensor. Der er en række tilgængelige termistor, fra
billige produkter til produkter med høj præcision osv. Lavpris- og lavpræcisionstermistorer
udføre enkle målinger eller tærskelregistrering - disse modstande kræver flere komponenter
(såsom komparatorer, reference- og diskrete modstande), men er meget billige og har
ikke-reaktive Lineære modstandstemperaturegenskaber, som vist i figur 2. Hvis det er nødvendigt
måle en lang række temperaturer, skal du udføre en masse lineariseringsarbejde. Det kunne være
nødvendigt at kalibrere flere temperaturpunkter. For at opnå højere nøjagtighed, dyrere og
mere termisk tolerable termistorarrays kan bruges til at hjælpe med at løse dette ikke-lineære problem, men
sådanne arrays er generelt mindre følsomme end en enkelt termistor.
Fordi multi-trip-punktsystemer tilføjer kompleksitet og omkostninger, anvendes lavpris-termistorer typisk
kun til applikationer med minimale funktionelle krav, herunder brødristere, kaffemaskiner,
køleskabe og hårtørrer. Derudover er termistorer udsat for selvopvarmningsproblemer
(normalt ved højere temperaturer, hvor deres modstand er lavere). Som med FTU er grundårsagen
af manglende evne til at bruge en termistor ved lave forsyningsspændinger er endnu ikke fundet - men husk
at jo lavere output i fuld skala, jo mere direkte konverteres det til et system baseret på
egenskaber ved en analog-til-digital-konverter Jo lavere følsomhed. Lille magt
applikationer kræver også øget kredsløbskompleksitet for at være følsomme over for støjinducerede fejl.
Termistorer kan betjenes i temperaturområdet fra -100 ° C til ~ 500 ° C, selvom de fleste
termistorer er klassificeret til et maksimalt driftstemperaturområde på + 100 ° C til + 150 ° C.
Termoelement
Termoelementet inkluderer kontakterne på to ledninger lavet af forskellige materialer. For eksempel,
J-type termoelement er lavet af jern og konstantan. Som vist i fig. 3 er kontakten 1 placeret
ved den temperatur, der skal måles, medens kontakten 2 og kontakten 3 placeres ved forskellige
temperaturer målt med LM35 analog temperaturføler. Udgangsspændingen er
omtrent proportional med forskellen mellem disse to temperaturværdier.
Figur 3: Brug af LM35 til kompensering for termoelement koldt kryds
Fordi termoelementer har meget lav følsomhed (i størrelsesordenen titusinder af mikrovolt pr. Grad
Celsius), skal du bruge forstærkere med lav forskydning til at producere anvendelige udgangsspændinger. I drift
rækkevidden af termoelementet, ikke-linearitet i temperatur-til-spændingsoverføringsfunktionen
kræver ofte et kompensationskredsløb eller et opslagstabel, ligesom det er RTD og termoelement. Imidlertid,
på trods af disse ulemper er termoelementer stadig meget populære, især for ovne, vandvarmere
, ovne, testudstyr og andre industrielle processer - på grund af den lave termiske masse af
termoelement og driftstemperaturområdet udvidet til 2300 ℃ eller mere) er meget bredt.
IC-sensor
IC-sensoren fungerer over et temperaturområde fra -55 ° C til + 150 ° C - flere IC-sensorer er det
tilgængelig til drift op til + 200 ° C. Der findes forskellige typer integrerede IC-sensorer, men
de fire mest almindelige integrerede IC-sensorer er analoge outputenheder, digitale interfaceenheder,
eksterne temperatursensorer og integrerede IC-sensorer (temperaturafbrydere) med termostat
funktioner. Analoge outputenheder (typisk spændingsudgange, men nogle har også strømudgange)
er de mest passive løsninger, når de kræver en ADC for at digitalisere udgangssignalet. Digital
Interface-enheder To-leder-grænseflader (I2C eller PMBus) bruges mest og har en indbygget
ADC.
Ud over at inkludere en lokal temperatursensor har den eksterne temperatursensor også en eller
flere indgange til overvågning af den eksterne diodetemperatur - de placeres oftest i en meget høj
integreret digital IC såsom en processor eller feltprogrammerbar gate array】) i. Termostaten
giver en simpel alarm, når temperaturgrænsen er nået.
Brugen af IC-sensorer giver en række fordele, herunder: lavt strømforbrug; lille pakke
størrelser (nogle små 0,8 mm x 0,8 mm); og lave enhedsomkostninger for nogle applikationer. Derudover siden
IC-sensoren er kalibreret under produktionstesten, det er ikke nødvendigt med yderligere kalibrering. De
bruges almindeligvis i fitness track applikationer, bærbare produkter, computersystemer, data
loggere og bilapplikationer.
Erfarne tavledesignere vil bruge den mest passende løsning baseret på slutproduktet
krav. Tabel 1 viser de relative styrker / svagheder for hver temperatursensor.
Tabel 1: FTU, termistor, termoelement og IC-sensor relative fordele og ulemper
Tilføj: nr. 16, vej 3, Sanjiang industrizone, Shengzhou, Zhejiang, Kina
Kontakt: Eric Xie
E-mail:sale@benoelectric.com
Mob: +861598895936
Skype:ericxie123@outlook.com
Wechat&forstærker; Whatsapp: +8615988295936
Websted: www.benoindustry.com
