常见的四种温度传感器优缺点分析

2019-12-29 22:59:08 利汇自动化 109

  选择温度传感器,看起来是一件小事,但是因为可用的产品种类太多,所以,这个事也让很多人烦恼,利汇自动化科技专注于温度传感器的研制与生产销售,今天我们为您介绍四种常见的温度传感器、热敏电阻、热电偶以及具备了数字跟模拟接口的集成电路并一起来探索每种传感器的优点跟缺点。

  从系统的立足点来看,温度传感器是不是适合,取决于所需要的温度范围、线性度、准确度、功能、解决方案的成本、解决方案的尺寸、功耗、安装方法和必要支持电路的设计程度是否容易。


  RTD

  当一遍测量RTD的电阻一边改变其温度的时候,相应基本上是线性的,表现就像一个电阻器,就像图中所示一样,这个RTD的电阻曲线并不是完全成线性,并且还有几度的偏差,但是却是高度能够预测并且能够复制,为了对这种轻微的非线性进行补偿,大多数设计人员都会对测量得到的电阻值进行数字化的处理,并且使用微控制器内的查找表以便应用校正因子,这种宽温度的范围值(大概负250摄氏度至正750摄氏度)内的可复验性的稳定性,让RTD在高精度应用中非常实用;

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  用来处理RTD模拟信号的电路的复杂程度基本上根据应用发生变化,放大器跟模拟数转换器ADC等组件是不能缺少的,只有当测量必要的时候才给传感器供电,通过这种方法也能够实现低功率运行,但是这会让此电路复杂很多。并且,让传感器通电所需要的功率还会提升它内部的温度,导致测量精度受到影响,仅仅是几个毫安的电流,这种自加热效应就会产生温度的误差,这些误差是能够进行纠正,但是需要进一步的考虑跟斟酌。还有就是,我们要牢记,线绕式铂RTD或者薄膜RTD的成本也许会比较高,尤其是跟IC传感器的成本进行对比的时候;


  热敏电阻器

  热敏电阻器是另外一种类型的电阻式传感器,有着多种多样能用的热敏电阻器,从产品的性价比到产品的精度都有。低精度与低成本的热敏电阻器能够执行简单的测量或者阈值检测功能,这种电阻器需要多个部件,但是非常便宜,并且具备了非线性的电阻及温度属性,正如下图所示,如果您需要测量宽度范围的温度,将需要进行大量的线性化处理,对几个温度点进行校准是比较必要的,为了实现更高的精度,可以选择更加昂贵并且公差更小的热敏电阻阵列来辅助解决这种非线性难题,但是这种阵列通常比单个热敏电阻器灵敏度更低;

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  因为多跳变电系统增加了成本跟复杂程度,因此,低成本热敏电阻器一般只是用于功能比较少的应用,主要包含有咖啡机、烤面包器、吹风机跟电冰箱,还有就是,热敏电阻器还会遭受自加热问题的困扰。跟RTD的情况一样,尚没有发现不能再低电源电压下使用热敏电阻器的根本原因所在,但是,满量程输出越低,其根据模数转换器ADC特性直接转化成的系统灵敏度也就越低。小功率应用还需要提升电路的复杂度,一遍能够对噪声引起的误差非常灵敏。热敏电阻器能够在零下一百摄氏度至正五百摄氏度的范围内运行,虽然大多数热敏电阻器的额定上线工作温度范围是正一百摄氏度至正一百五十摄氏度;


  热电偶

  热电偶包括了不同材料制成的两根电线的接点,比方说J型热电偶是用铁跟铜制成,就像下图所示一样,接点1位于待测量的温度处,而接点2跟接点3则是被置于用LM35模拟温度传感器测定的不同温度处,输出电压跟这两个温度值的差大致是成比例的;

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  因为热电偶的灵敏程度非常低,所以,将需要低偏移放大器来生产可用的输出电压,在热电偶的工作范围之内,温度至电压传递函数中的非线性一般需要补偿电路或者查找表,就像RTD跟热电偶一样,但是,尽管有种种缺点,热电偶仍然比较盛行,尤其适用在窑炉、烤箱、测试设备、水加热器设备跟其他工业处理,主要是因为热电偶的热质量很低并且工作范围比较广泛;


  IC传感器

  IC传感器能够在零下五十五至正一百五十摄氏度的范围内进行工作,精选的几种IC传感器工作温度能够达到正两百度,有各种类型的集成式IC传感器,但是,四种常见的集成式IC传感器应该属模拟输出器件、远程温度传感器、数字接口器件以及那些具备了温控器功能的集成式IC传感器,模拟输出器件在其需要ADC来对输出信号进行数字化处理的时候像无源解决方案,数字接口器件常用两线接口,并且有内置的ADC;

  除了包含一个局部温度传感器之外,远程温度传感器还具备一路或者多路输入以便监测远程二极管温度,其常被置于高度集成的数字IC当中,当达到温度阈值时,温控器能够提供简单的警报,使用IC传感器还有许多好处,包含低功耗、在某些应用中实现低器件的成本、能够提供小型封装产品,此外,因为IC传感器在生产测试过程中都经过校准,所以,没有必要进一步校准,他们常常被应用于健身跟踪应用、计算系统、可佩戴式产品、汽车应用跟数据记录器;

  经验丰富的电路板设计人员将根据最终的产品需求来使用最佳的解决方案,下表展示了每种温度传感器的相关优势跟劣势;

Criteria
RTD
Thermistor
Thermocouple
IC sensor
temperature range
-250℃~+750℃
-100℃~+500℃
-267℃~+2316℃
-55℃~+20℃
Accuracy
best
Depends on calibration
Good
Good
Linearity
Good
Worst
Good
Best
Sensitivity
Less
Best
Worst
Good
Circuitry
Complex
Depends on accuracy/power requirements
Complex
Simplest
Power cunsumption
High when taking measurement
Low-high
Relative system cost
ss-sss
s-sss
ss-sss
s

  利汇自动化科技(上海)有限公司专注于红外传感器与温控器的研制与生产销售,如果您有相关的产品需求,欢迎您致电利汇,我们将为您提供完善的产品解决方案及对应的技术支持。

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