Prednosti i nedostaci četiri tipa temperaturnih senzora

Prednosti i nedostaci četiri tipa temperaturnih senzora
Odabir proizvoda senzora temperature može se činiti trivijalnim, ali zbog raznolikosti dostupnih proizvoda, ovaj zadatak može biti vrlo zabrinjavajući. Ovaj članak predstavlja četiri tipa temperaturnih senzora (otporni temperaturni senzori (RTD), termoparovi, termistori i senzori integriranog kruga (IC) s digitalnim i analognim sučeljima) i istražuje prednosti i nedostatke svakog senzora.
Iz perspektive razine softvera sustava, hoće li senzor temperature biti prikladan za vašu primjenu ovisit će o potrebnom temperaturnom rasponu, točnosti, linearnosti, cijeni rješenja, funkciji, snazi, specifikacijama rješenja i metodama ugradnje (metoda površinske montaže, umetanje u ukopanu rupu metoda i način vanjske ugradnje sklopne ploče). Također je potrebno biti kompatibilan s razinom jednostavnih dizajnerskih rješenja za strujne krugove. (odašiljač tlaka)
RTD
Kada se temperatura mijenja tijekom mjerenja otpora RTD-a, odziv će biti izražen linearno i izražen kao otpor. Kao što je prikazano na slici 1, krivulja otpora RTD-a nije potpuno linearna, ali ima nekoliko odstupanja (pokazuje korištenu ravnu liniju), ali može biti vrlo predvidljiva i ponovljiva. Kako bi kompenzirali ovu blagu nelinearnost, mnogi dizajneri digitaliziraju izmjerene vrijednosti otpora i primjenjuju korekcijske faktore pomoću tablica pretraživanja unutar mikrokontrolera. Ova ponovljivost i stabilnost u širokom temperaturnom rasponu (približno -250 stupnjeva C do +750 stupnjeva C) čine RTD vrlo korisnim u zvučno preciznim aplikacijama, uključujući mjerenje temperature tekućina ili plinova u cjevovodima i velikim spremnicima.
Složenost sklopova koji se koriste za obradu analognih RTD signala uvelike varira ovisno o primjeni. Potrebno je imati komponente kao što su pojačala i analogno-digitalni pretvarači (ADC) koji generiraju jedinstvene pogreške. Senzor napajajte samo kada je potrebno mjerenje - ovom metodom također se može postići rad niske snage, ali će krug učiniti složenijim. Štoviše, izlazna snaga potrebna da bi se kontroler uključio može također povećati njegovu unutarnju temperaturu, čime bi se ugrozila točnost preciznih mjerenja. Struja od samo nekoliko mAh, ova vrsta učinka samozagrijavanja uzrokovat će odstupanje temperature (koje se može ispraviti, ali se mora dodatno razmotriti). Nadalje, imajte na umu da cijena žicom namotanih platinastih RTD-ova ili RTD-ova s ​​tankim filmom može biti prilično visoka, posebno u usporedbi s cijenom senzora integriranog kruga.

Termistor
Termistor je još jedna vrsta regulatora tipa otpornika. Postoje mnoge vrste termistora, od visokokvalitetnih i jeftinih proizvoda do visoko preciznih proizvoda. Jeftini termistori niske preciznosti mogu obavljati jednostavna i precizna mjerenja ili funkcije provjere praga - ova vrsta varistora zahtijeva nekoliko komponenti (kao što su komparatori, referentni i diskretni varistori), ali je vrlo isplativ i ima karakteristike temperature otpornika diskretnih sustave, kao što je prikazano na slici 2. Ako je potrebno precizno mjeriti širok raspon temperatura, morat ćete provesti mnogo linearizacijskih rješenja. Bit će potrebno učinkovito ispravljanje više temperaturnih točaka. Kako bi se postigla veća točnost, mogu se koristiti skuplji termistorski nizovi s manjim tolerancijama za rješavanje ovog nelinearnog problema, ali ti nizovi obično nisu tako osjetljivi kao pojedinačni termistori.
Zbog povećane složenosti i cijene sustava s više točaka okidanja, jeftini termistori obično se koriste samo za aplikacije s najnižim funkcionalnim zahtjevima, uključujući tostere, aparate za kavu, hladnjake i sušila za kosu. Osim toga, termistori se također mogu suočiti s izazovom samozagrijavanja (obično na višim temperaturama, kada su njihovi otpornici niži). Poput RTD-a, glavni uzrok nemogućnosti korištenja termistora pri niskim naponima snage nije pronađen, ali imajte na umu da što je niži puni proporcionalni izlaz, niža je osjetljivost sustava izravno pretvorena karakteristikama analogno-digitalnog pretvarači (ADC). Ova primjena male snage također treba povećati složenost kruga, čineći ga vrlo osjetljivim na pogreške šuma. Termistori mogu raditi u temperaturnom rasponu od -100 stupnjeva do +500 stupnjeva, iako većina termistora ima nazivni maksimalni radni temperaturni raspon od +100 stupnjeva do +1509C
Platinum termistor
Termopar uključuje spoj dviju žica izrađenih od različitih materijala. Na primjer, tip termoelementa sastoji se od željeza i konstantana. Kontakt 1 je na izmjerenoj temperaturi, dok su kontakt 2 i kontakt 3 na različitim temperaturama mjerenim analognim temperaturnim senzorom LM35. Izlazni napon je otprilike proporcionalan razlici između ove dvije temperaturne vrijednosti.
Zbog vrlo niske osjetljivosti platinastih termistora (u teškom rasponu od desetaka mikrovolta po Celzijusu), morat ćete koristiti pojačalo s niskim pomakom za generiranje korisnog izlaznog radnog napona. Unutar radnog raspona termoparova, nelinearnost funkcije prijenosa temperaturnog napona obično zahtijeva kompenzacijske krugove ili tablice pretraživanja, baš kao RTD i termoparovi. Nisu znali da su usprkos ovom nedostatku platinasti termistori i dalje vrlo moderni, posebno u primjenama kao što su električne pećnice, grijači vode i struje, peći, oprema za testiranje i druga rješenja za industrijsku proizvodnju - jer je toplinska kvaliteta platinastih termistora vrlo niska , a raspon radne temperature (radna temperatura može se proširiti na oko 2300 stupnjeva ) vrlo je složen, (senzori temperature)

IC kontroler
IC senzor radi unutar temperaturnog raspona od -55 stupnjeva C do +150 stupnjeva C. Neki|C senzori rade do +200 stupnjeva. Postoje različiti integrirani IC senzori, a najčešća četiri su integrirani IC senzori s analognim izlaznim uređajima, digitalnim sučeljima, daljinskim temperaturnim senzorima i funkcijama regulatora temperature! C senzor (temperaturni prekidač). Predložene izlazne komponente (obično radni izlazni napon, ali neki također imaju rezervni izlaz protoka snage) najvjerojatnije su pasivna rješenja kada se koristi ADC za inteligentno rješavanje signala izlaznih podataka. Uređaji s digitalnim sučeljem obično koriste sučelje s dvostrukom žicom (12C ili PMBus) s ugrađenim ADC-om
Uz lokalne temperaturne senzore, udaljeni temperaturni senzori također imaju staze ili višestruke ulaze za nadzor temperature udaljenih dioda, a raspoređeni su u najviše integrirani digitalni IC (kao što je procesor ili polje programibilnog polja vrata [FPGA]). Regulator temperature može izdati jednostavan alarm kada se dosegne temperaturni prag.
Postoje mnoge prednosti korištenja senzora integriranog kruga, uključujući: nisku potrošnju energije; Može ponuditi male proizvode za pakiranje (neke veličine kao {{0}}.8mm x 0.8mm); Niski troškovi uređaja također se mogu postići u nekim primjenama. Nadalje, budući da se senzori integriranog kruga kalibriraju tijekom proizvodnog testiranja, daljnja kalibracija nije potrebna. Obično se koriste u aplikacijama za praćenje fitnessa, nosivim proizvodima, računalnim sustavima, snimačima podataka i automobilskim aplikacijama.
Iskusni dizajneri tiskanih ploča upotrijebit će najprikladnije rješenje na temelju zahtjeva konačnog proizvoda. Tablica 1 prikazuje relativne prednosti/radni potencijal svakog senzora temperature. (Senzor tlaka)
Kako odabrati LDO
ESR od LDO
Vrsta struje BUCK prijenosna funkcija (izračun, analiza)
Istraživanje razlika između LDO i DC/DC prekidačkih izvora napajanja
Kako se osloniti na LDO za poboljšanje malog opterećenja i visoke učinkovitosti pretvarača za snižavanje krvnog tlaka
Dva načina za LDO uštedu energije u loT