RTD, termoelement, termistor, IC-sensor fordeler og ulemper ved sammenligning
Å velge et temperaturfølerprodukt kan virke som en triviell sak, men på grunn av variasjonen
av tilgjengelige produkter, kan denne oppgaven være skremmende. I denne artikkelen vil jeg beskrive fire typer
temperaturfølere (resistive temperatur detectors (RTDs), termoelementer, termistorer og
integrerte kretssensorer (IC) med digitale og analoge grensesnitt) og diskutere hver fordel
og ulemper ved sensorer.
Fra et systemnivå synspunkt, er temperatursensoren egnet for din applikasjon vil
avhenger av ønsket temperaturområde, nøyaktighet, linearitet, løsningskostnad, funksjon, effekt,
løsningsstørrelse, monteringsmetode (overflatemonteringsmetode og gjennomgående hulltilleggsmetode og krets
metoden for kortinstallasjon) er også nødvendig for å støtte kretsen som er enkel å designe.
RTD
Mens du måler motstanden til RTD mens du endrer temperaturen, er responsen nesten
lineær, oppfører seg som en motstand. Som vist i figur 1 er motstandskurven til RTD ikke
fullstendig lineær, men har noen få avvik (en rett linje er vist for referanse) - men
svært forutsigbar og omprøvbar. For å kompensere for denne lette ikke-lineariteten, de fleste designere
digitaliser den målte motstandsverdien og bruk oppslagstabellen i mikrokontrolleren til å bruke
korreksjonsfaktoren. Repeterbarheten og stabiliteten i dette brede temperaturområdet (ca.
-250 ° C til + 750 ° C) gjør RTD ekstremt nyttig i applikasjoner med høy presisjon, inkludert
måling av væske- eller gasstemperatur i rør og store kar.
Kompleksiteten til kretsene som brukes til å behandle det RTD analoge signalet varierer vesentlig avhengig av applikasjonen. Forsterkere og ADC-er, som produserer egne feil, er uunnværlige. Strøm tilføres sensoren bare når målingen er nødvendig - på denne måten kan du også oppnå lav effektdrift, men dette gjør kretsen mye mer kompleks. Videre vil kraften som kreves for å drive sensoren også øke den indre temperaturen, og dermed påvirke målenøyaktigheten. Denne selvoppvarmende effekten produserer en temperaturfeil (som kan korrigeres, men krever ytterligere vurdering) på grunn av bare noen få millimeter strøm. Husk også at ledningsviklede platina-RTD-er eller tynnfilm-RTD-er kan være ganske kostbare, spesielt sammenlignet med kostnadene for IC-sensorer.
Termistor
Termistorer er en annen type resistiv sensor. Det finnes en rekke tilgjengelige termistor, fra
rimelige produkter til produkter med høy presisjon og så videre. Rimelige termistorer med lav presisjon
utføre enkle målinger eller terskelregistrering - disse motstandene krever flere komponenter
(som komparatorer, referanse og diskrete motstander), men er veldig billig og har
ikke-reaktive Lineære motstandstemperaturegenskaper, som vist i figur 2. Hvis du trenger det
måle et bredt spekter av temperaturer, må du gjøre mye lineariseringsarbeid. Det kan være
nødvendig for å kalibrere flere temperaturpunkter. For å oppnå høyere nøyaktighet, dyrere og
mer termisk tolerable termistorarrays kan brukes til å løse dette ikke-lineære problemet, men
slike matriser er generelt mindre følsomme enn en enkelt termistor.
Fordi flertripspunktsystemer gir kompleksitet og kostnad, brukes vanligvis rimelige termistorer
bare for applikasjoner med minimale funksjonelle krav, inkludert brødristere, kaffetraktere,
kjøleskap og hårføner. I tillegg er termistorene utsatt for selvoppvarmingsproblemer
(vanligvis ved høyere temperaturer, der motstanden er lavere). Som med RTD, årsaken
av manglende evne til å bruke en termistor ved lave forsyningsspenninger har ennå ikke blitt funnet - men husk
at jo lavere fullskalautgang, jo mer direkte blir den konvertert til et system basert på
egenskaper til en analog-til-digital-omformer Jo lavere følsomhet. Liten kraft
applikasjoner krever også økt kretskompleksitet for å være følsom for støyinduserte feil.
Termistorer kan brukes over temperaturområdet fra -100 ° C til + 500 ° C, selv om de fleste
termistorer er vurdert for et maksimalt driftstemperaturområde på + 100 ° C til + 150 ° C.
Termoelement
Termoelementet inneholder kontaktene til to ledninger laget av forskjellige materialer. For eksempel,
J-type termoelement er laget av jern og konstantan. Som vist i fig. 3 er kontakten 1 lokalisert
ved temperaturen som skal måles, mens kontakten 2 og kontakten 3 er plassert på forskjellige
temperaturer målt med den analoge temperaturføleren LM35. Utgangsspenningen er
omtrent proporsjonal med forskjellen mellom disse to temperaturverdiene.
Figur 3: Bruke LM35 for kompensering for termoelement kald kryss
Fordi termoelementer har veldig lav følsomhet (i størrelsesorden ti titalls mikrovolt per grad
Celsius), vil du trenge lavforskyvede forsterkere for å produsere brukbare utgangsspenninger. I drift
rekkevidden til termoelementet, ikke-lineariteten i temperatur-til-spenningsoverføringsfunksjonen
krever ofte en kompensasjonskrets eller oppslagstabell, i likhet med RTD og termoelement. Men,
til tross for disse ulempene, er termoelementer fortsatt veldig populære, spesielt for ovner, varmtvannsbereder
, ovner, testutstyr og andre industrielle prosesser - på grunn av den lave termiske massen til
termoelementet og driftstemperaturområdet utvidet til 2300 ℃ eller mer) er veldig bredt.
IC-sensor
IC-sensoren fungerer over et temperaturområde fra -55 ° C til + 150 ° C - flere IC-sensorer er det
tilgjengelig for drift opp til + 200 ° C. Det finnes forskjellige typer integrerte IC-sensorer, men
de fire vanligste integrerte IC-sensorene er analoge utgangsenheter, digitale grensesnitt enheter,
eksterne temperatursensorer og integrerte IC-sensorer (temperaturbrytere) med termostat
funksjoner. Analoge utgangsenheter (vanligvis spenningsutganger, men noen har også strømutganger)
er de mest passive løsningene når de trenger en ADC for å digitalisere utgangssignalet. Digital
Grensesnittutstyr To-ledningsgrensesnitt (I2C eller PMBus) er mest brukt og har innebygd
ADC.
I tillegg til å inkludere en lokal temperatursensor, har den eksterne temperatursensoren også en eller
flere innganger for å overvåke den eksterne diodetemperaturen - de plasseres oftest i et høyt
integrert digital IC slik som en prosessor eller feltprogrammerbar gate array】) i. Termostaten
gir en enkel alarm når temperaturgrensen er nådd.
Bruken av IC-sensorer gir en rekke fordeler, inkludert: lavt strømforbruk; liten pakke
størrelser (noen små 0,8 mm x 0,8 mm); og lave enhetskostnader for noen applikasjoner. I tillegg siden
IC-sensoren er kalibrert under produksjonstesten, ingen ytterligere kalibrering er nødvendig. De
brukes ofte i treningssporapplikasjoner, bærbare produkter, databehandlingssystemer, data
loggere og bilapplikasjoner.
Erfarne taveldesignere vil bruke den mest passende løsningen basert på sluttproduktet
krav. Tabell 1 viser de relative styrkene / svakhetene til hver temperatursensor.
Tabell 1: RTD, termistor, termoelement og IC-sensor relative fordeler og ulemper
Legg til: nr. 16, vei 3, Sanjiang industrisone, Shengzhou, Zhejiang, Kina
Kontakt: Eric Xie
E-post:sale@benoelectric.com
Mob: +861598895936
Skype:ericxie123@outlook.com
Wechat&forsterker; Whatsapp: +8615988295936
Nettsted: www.benoindustry.com
