温度测量和操纵运用的标准十分普遍，因此有很多设计方案可选择。本计划方案给予多方面设计方案数据和电源电路，用以应用最受欢迎的热感应器搭建热检验数据信号链。

一般而言，设计方案热检验和控制技术的第一步是明确务必检查的温度范围及其工作中温度范畴。下一步是挑选热感应器。热感应器的类别具体有四种：硅、热敏电阻电阻器、RTD 和热电阻。Maxim 给予完善的数据信号链计划方案或集成化 IC，可接受溫度智能变送器数据信号、对其开展解决，及其给予回到至操纵元件的仿真模拟或数字通信系统通道。

设计方案温度感应器电源电路的第一步是挑选将应用的智能变送器。为完成上述目地，就必须知道被精确测量物质（气体、水，液态、固态）和测量温度范畴。随后必须了解在检测范围内必须做到的测量精度。

普遍的智能变送器包含：

在确保感应器测量范围务必达到使用的与此同时，一般 也有额外挑选规范，包含感应器的安装使用及其数据信号链和控制器的成本费。

选中智能变送器后，下一步是明确怎样从智能变送器获取有效数据信号并将其传送至控制板。数据信号析取电源电路称之为数据信号链。针对每一种智能变送器，有多种多样数据信号链可选择，包含soc芯片计划方案。危害挑选采用哪一种数据信号链的要素包含精确度、协调能力、设计方案便捷性及其成本费。

热电阻

热电阻由二种联接在一起的不一样金属材料做成。铁丝相互之间的接触点所造成的电流与溫度类似成占比关联。其特点包含宽温范畴（可达到 1800°C）、成本低（与封裝相关）、输出电压极低（K 型热电阻的輸出大概为 40μV/°C）、有效的线性，及其中等水平繁杂的脉冲调制。热电阻规定第二个温度感应器（冷端赔偿）做为溫度标准，脉冲调制规定搜索表或优化算法调整。

下表所显示为普遍的热电阻种类的输出电压与气温关联：

下面的图（图 1）曲线图所显示为溫度测量范围范畴内的电流輸出。该曲线图具备有效的线性，虽然它相比于肯定线形具备非常明显的误差。

图 1. K 型热电阻输出电压和溫度关联。

下面的图图示为相比于平行线类似的误差，假定均值敏感度为 41.28μV/°C 时在 0°C 至 1000°C 范畴内为线形輸出。为提升精确度，可根据测算具体值或运用搜索表开展线性调整。

图 2. K 型热电阻相对性于平行线类似的误差。

假如温度范围窄小，热电阻輸出极低，运用热电阻测量温度就较为艰难。因为热电阻铁丝联接到脉冲调制电源电路的铜心线（或导线）时，在接触点部位又会造成附加的热电阻，进一步加重了测定的多元性。该点接触被称作冷端（见图 3）。

图 3. 热电阻电源电路示意图。

图 4 所显示为详细的热电阻至数据輸出电源电路。高精密运算放大器和精密电阻为热电阻輸出数据信号给予增益值。根据检测冷端部位处的温度感应器来调整冷端溫度，由 ADC 给予所需屏幕分辨率的导出数据信息。一般状况下，必须根据校正来调整放大仪失调电压，及其电阻器、温度感应器和工作电压标准偏差，而且需要开展归一化处理，来调整热电阻离散系统溫度 - 工作电压关联的危害。

图 4. 热电阻脉冲调制电源电路实例。

Maxim 生产制造的专用型soc芯片热电阻插口能为多种类型的热电阻完成脉冲调制作用，进而简单化了设计方案工作中，并大大减少变大、冷端赔偿及智能化热电阻輸出需要的部件总数。IC 列于“原理图”标签页。

Maxim 热电阻计划方案

Maxim 给予适用热电阻感应器的soc芯片和分立式数据信号链计划方案。Maxim 的soc芯片热电阻至数据输入输出插口 IC 为 MAX31855。

电阻器溫度探测器 — RTD

RTD 实质上是电阻值随环境温度改变的电阻器。其特点包含宽温范畴（达到 800°C）、非凡的精密度和精确性、有效的线性，及其需要的脉冲调制作用。RTD 的脉冲调制一般 包含一个高精密电流量源和一个高像素 ADC。虽然 RTD 的规范化程度高，依据材料的不一样，其费用会较高。铂是最普遍的 RTD 原材料，铂 RTD 表明为 PT-RTD，其精确度最大；其他 RTD 原材料包含镍、铜和钨（少见）。RTD 的类型有摄像头、表贴封裝及其裸线。

明确 RTD 可以用测量范围的一个要素是 RTD 封裝。根据将铂堆积在陶瓷基片上或将铂丝安裝在封裝内，可做成 RTD。硅片或封裝相对性于铂元器件的含水率差别会导致额外偏差。

针对 PT-RTD，最普遍的电阻值为：0°C 时，允差电阻值为 100Ω （PT100）、500?（PT500）和 1kΩ （PT1000），自然还有其他阻值。0°C 和 100°C 中间的均值切线斜率称之为埃尔法（α）。该值与铂中的残渣以及相对密度相关。最普遍的2个α值是：0.00385 和 0.00392，各自相应于 IEC 751 （Pt100）和 SAMA 规范。

电阻值与溫度的关联曲线图具备合理的线性，但有一定弯折，可由 Callendar-Van Dusen 方程式表明：

R（T） = R0（1 aT bT2 c（T - 100）T3）

有关该公式计算的其他信息请参照 Maxim 热管理方法设计方案指南。

下面的图（图 5）所显示为一个 PT100 RTD 的电阻值 - 溫度曲线图，运用α开展了平行线类似。留意，平行线类似在 -20°C 至 120°C 范畴内的精密度好于±0.4°C。

图 5. PT100 RTD 电阻器与溫度的关联曲线图，与此同时也表明了 0°C 至 100°C 范畴内的平行线类似。

图 6 所显示为具体电阻值与运用平行线数值积分值中间的偏差（企业为℃）。

图 6. PT100 的离散系统，与根据 0°C 至 100°C 切线斜率的线形类似较为。

简易 2 线 RTD 的脉冲调制一般 包含一个精密电阻（标准电阻器），与 RTD 串连。对 RTD 和高精密标准电阻器增加电流量的电流源，联接至高像素 ADC 的键入。标准电阻器两边的工作电压为 ADC 的标准工作电压。ADC 的转化結果为 RTD 电阻器与标准电阻器之比。图 7 所显示为简易 RTD 脉冲调制电源电路实例。

有几种普遍变异。电流源很有可能集成化至 ADC，或是很有可能省掉电流源并运用电压源为 RTD-RREF 分压器给予偏压。由于电压源仅有在联接 RTD 和线路的线阻极低时才具备高精确度結果，因此 该方式 并不像电流源那麼普遍。

图 7. RTD 脉冲调制简化图。

3 线应 4 线 RTD 插口

假如 RTD 的电缆线电阻器很大（对 PT100 来讲一般 为数 m?），一般应用 3 线应 4 线 RTD。4 线插口选用载入和磁感应联接 RTD，以清除线阻效用；3 线给予一种最合适的计划方案，一部分相抵线阻效用。虽然外界线性电路可在比较有限温度范围内给予不错的归一化处理，但一般应用搜索表完成归一化处理。

为精确测量 RTD 的电阻器，务必有一个小电流量（大概 1 mA）根据感应器，造成需要的电流。高电流量导致 RTD 的铂元素加温至 RTD 的工作温度之上（也称之为焦耳热电效应）。发热量与 RTD 中的额定功率（P=I2R）及其 RTD 检验部件与 RTD 自然环境两者之间的热对流成占比。

最常见的 RTD 容限规范有国际标准（ASTM E1137） A 级和 B 级，及其欧盟标准 IEC 751 A 级和 B 级。

在其中|t|为绝对温度值，企业为°C。

Maxim RTD 计划方案

Maxim 给予soc芯片和分立式数据信号链计划方案，用以 RTD 感应器。Maxim 的soc芯片 RTC 至数据输入输出端口为 MAX31865。

温度传感器

温度传感器是一种热变电阻器，一般由半导体器件做成，如金属材料空气氧化物瓷器或纤维材料。运用最普遍的温度传感器是负温度系数（NTC）电阻器。温度传感器能够是摄像头、表贴、裸线等差异方式的专用型封裝。

温度传感器可以精确测量中等水平温度范围（一般 可以达到 150°C，有一些温度传感器能够精确测量高些溫度），成本费为中 / 劣等（在于精确度），线性尽管较弱，但具备精确性。温度传感器的线性随环境温度变化很大。在 0°至 70°C 温度范围内，温度传感器的离散系统可以达到±2°C 至±2.5°C；在 10°至 40°C 温度范围内的典型性离散系统可以达到±0.2°C。

应用温度传感器的一种简易、普遍办法是应用分压器，如图所示 8 所显示，在其中的一个温度传感器和一个定值电阻产生一个分压器，其輸出被一个数模转换器（ADC）智能化。

图 8. 图上的基础电源电路表明了温度传感器如何连接至 ADC。电阻器 R1 和温度传感器产生一个分压器，其输出电压取决于溫度。

NTC 温度传感器在较宽温度范围内的负温度系数很大。普遍 NTC 的电阻与溫度中间的关联请参照图 9。针对较宽温度范围内的线形和多数调整，这也是个难题。

图 9. 规范 NTC 的电阻器 - 溫度曲线图。允差电阻器为 10kΩ @ 25°C。留意曲线图（a）的离散系统和较高负温度系数。曲线图（b）为对数坐标，也出现非常明显的离散系统。

NTC 在较宽温度范围内的离散系统会危害挑选用以智能化溫度数据信号的 ADC。因为图 9 中的曲线斜率在极温时降低显著，因此与 NTC 一起应用的一切 ADC 的有效温度屏幕分辨率在这种极温下都受到限制，这就一般 需要应用高像素 ADC。

如图所示 8 所显示一样，将 NTC 与定值电阻组成应用，可给予一定的线性，如图所示 10 所显示。根据选取适宜的定值电阻值，可将曲线图上线性较好的温度范围移动至达到实际的使用要求。

图 10. 如图所示 9 所显示设计方案一个 NTC 分压器有利于在不足的温度范围内归一化处理 NTC 的电阻值曲线图。NTC 和外界电阻器 R1 上的工作电压表明为溫度的涵数。留意工作电压在 0°C 至 70°C 范畴内大致呈线形。

针对较宽温度范围的运用，普遍办法是应用 Steinhart–Hart 方程式，这保证了三阶类似。Steinhart–Hart 方程式中，200°C 温度范围内的偏差一般低于 0.02?C。

Maxim 温度传感器计划方案

Maxim 生产制造几种根据soc芯片温度传感器的差异数据輸出 IC。MAX31865 设计方案用以 RTD，也是用以温度传感器的很好挑选。

硅感应器

硅温度感应器具备仿真模拟或数字化輸出。虽然硅感应器的温度范围比较有限，但便于应用，而且很多具备额外作用，比如溫度监管器作用。

仿真模拟温度感应器

假如必须根据电流量环城路将輸出发送到监测设备，仿真模拟温度感应器十分有效。这类情形下也可变换为数据輸出，但数据信号历经2个附加的变换流程。

仿真模拟温度感应器 IC 运用双极晶体三极管的热特点来产生一路与气温成比例的输出电压，有一些状况下为电流量。

非常简单的仿真模拟温度感应器仅有三个数字功放联接：地、电源电压键入和輸出。其他具备提高特点的仿真模拟感应器也有大量的导入或輸出，比如电压比较器或工作电压标准輸出。

图 11 所显示为常见的仿真模拟温度感应器， MAX6605 的输出电压 - 溫度曲线图；图 12 所显示为该感应器相比于平行线的误差。在 0°C 至 85°C 温度范围，线性大概在±0.2°C 以内，这相比于温度传感器、RTD 及热电阻而言是非常好的。

图 11. MAX6605 仿真模拟温度测量 IC 的输出电压 - 溫度曲线图。

图 12. MAX6605 输出电压相应于平行线的误差。从 0°C 至 85°C 内的线性在大概±0.2°C 范畴以内。

仿真模拟温度感应器可具备十分优良的精确度。比如，DS600 在 -20°C 至 100°C 范畴内的确保精确度为±0.5°C；也是有偏差容限很大的仿真模拟感应器，可是当中很多都有着十分小的工作中电流量（量级为较大 15μA），而且封裝不大（比如 SC70）。

数据温度感应器

将一个仿真模拟温度感应器与一个 ADC 集成化在一起，是建立具备立即数据端口的温度感应器的简洁方法。那样的元器件一般 被称作数据温度感应器或当地数据温度感应器。“当地”就是指感应器精确测量的是其本身的溫度，而远侧感应器精确测量的是外界 IC 或分立式结晶管的溫度。

图 13 所显示为2个数据温度感应器的框架图。图 13a 所显示为一个简易测量温度的感应器，并根据一个 3 线数据插口輸出結果数据信息。图 13b 所显示的元器件具有大量特点，比如逆相 / 欠温輸出、为这种輸出设定开启幅值的存储器，及其 EEPROM。

图 13. 当地数据温度感应器框架图。（a） 含有串行通信数据输入输出的简易感应器。（b） 具备更智能的感应器，比如逆相 / 欠温警报輸出和客户 EEPROM。

应用数据温度感应器的益处之一是控制器的精确度指标值内包含了在将溫度值智能化时需形成的全部偏差；比较之下，仿真模拟温度感应器的要求偏差还需要再加上 ADC、放大仪、工作电压标准或传感器所运用的其他部件的要求偏差。极性能卓越数据温度感应器的事例之一是 MAX31725，在 -40°C 至 105°C 温度范围内的精确度做到±0.5°C。MAX31725 可用以 -55°C 至 125°C 温度范围，较大溫度偏差仅有±0.7°C，屏幕分辨率为 16 位（0.00390625°C）。

大部分数据温度感应器都具备一路或多通道輸出来标示评测溫度早已超过了预置（一般 手机软件可编程控制器）限制值。輸出个人行为能够像一个电压比较器輸出一样，当环境温度高过门特惠为一种情况，当环境温度小于门特惠为另一种情况。另一种普遍的輸出完成方式 如同一个终断，仅有主控芯片机器设备采用姿势开展回应后才会被校准。

数据温度感应器可含有各式各样的数据插口，包含 I2C、SMBusTM、SPITM、1-Wire?和 PWM。

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