几种常见的温度传感器的基本原理解析

2022-05-09 15:28分类：传感器阅读：

在本人电子设备、工业生产或诊疗运用的制定中，技术工程师需要解决一样的挑戰，即怎样提高特性、提升作用并缩减规格。除开这种考量要素外，她们还务必认真检测溫度以保证安全并保障体系和顾客免遭损害。

诸多领域的另一个一同发展趋势是必须解决来源于大量感应器的大量数据信息，进一步表明了溫度精确测量的必要性：不但要检测系统或区域环境标准，还需要赔偿别的溫度光敏电阻器，进而保证感应器和体系的精密度。此外一个益处取决于，拥有准确的温度监测，不用再系统对开展过多设计方案来赔偿不确切的温度检测，进而能够提升系統特性并控制成本。

溫度设计方案挑戰分成三类

温度监测：温度感应器给予有價值的信息来不断追踪溫度标准，并为自动控制系统给予意见反馈。此检测能够是系统软件温度监测或工作温度检测。在一些运用中，我们可以见到设计方案挑戰的特征是须要在控制电路中与此同时达到这二种检测。这种检测包含系统软件温度监测、工作温度检测及其人体或液体温度监测。

过温保护：在各种运用中，一旦系统软件超出或小于作用溫度阀值，便必须采取一定的有效措施。温度感应器在检验到事前定位的标准时给予輸出报警以避免系统软件毁坏。在没有危害可靠性指标的情形下提高CPU货运量是有效的。系统软件常常太早运行安全性热关闭，結果导致达到5°C乃至10°C的特性损害。当系统软件超出或小于作用溫度阀值时，技术工程师能够独立运行即时保障措施。

温度补偿：温度感应器能够在正常的工作中期内随环境温度转变最大限度提升系統特性。检测和校准别的重要部件在发烫和降温时的温漂可减少系统异常的风险性。

本系列产品文章内容将给予一些TI应用简介，从而表明应用不一样溫度传感器技术的各类使用的制定常见问题。最先详细介绍具体的溫度挑戰，随后关键表明各种各样使用的制定常见问题，评定溫度精密度和运用规格中间的衡量，与此同时探讨感应器置放方式。

温度感应器基本概念

在嵌入式操作系统中，一直必须更好的特性、大量的基本功能和更小的尺寸。由于这类要求，设计方案工作人员务必检测总体溫度以保证安全并保障系统软件。在使用中集成化大量感应器进一步促进了对温度检测的要求，不但要检测系统标准或区域环境标准，还需要赔偿溫度光敏电阻器并保证总体系统软件精密度。

溫度设计方案常见问题

完成高效率温度监测和维护的常见问题包含：

?精密度。感应器精密度表明溫度与实际值的靠近水平。在明确精密度时，务必考虑到全部要素，包含收集电源电路及其全部操作温度范畴内的线性。

?规格。感应器的大小会对设计方案造成危害，而剖析全部电源电路有利于完成更提升的设计方案。传感器尺寸还决策了热响应速度，这针对体温监测等使用十分关键。

?感应器置放。感应器的封装形式和置放会危害响应速度和传输途径；这两个要素都对高效率溫度设计方案尤为重要。

工业生产中常用的温度感应器技术性包含集成电路芯片（IC）感应器、热敏电阻电阻器、RTD和热电阻。下表较为了在为设计方案挑戰评比合适的工艺时参照的关键特点。

IC感应器

IC温度感应器在于硅带隙的预测分析溫度依赖感。如下图和公式计算所显示，高精密电流量为內部正方向参考点P-N结给予开关电源，进而造成相匹配于元器件溫度的基极-发射极工作电压转变（ΔVBE）。

硅带隙的溫度依赖感

由于硅的可预测分析个人行为，IC可在广泛的温度范围内给予高线性和精密度（达到 ±0.1°C）。这种感应器能够系统集成作用，比如数模转换器（ADC）或电压比较器，最后能够减少系统软件多元性并减少总体占有室内空间。这种感应器一般选用外表贴片和破孔封裝技术性。

温度传感器

温度传感器是微波感应器部件，其电阻器非常大水平上依赖于溫度。温度传感器分成两大类：正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）。

尽管温度传感器对于板载和非板载溫度感测器方法带来了多种多样封裝挑选，但与IC感应器对比，其完成计划方案一般必须越来越多的体系部件。硅基PTC温度传感器具备线形特点，而NTC温度传感器具备离散系统特点，一般会提升校正成本费和手机软件花销。

典型性的温度传感器完成计划方案

图中展示了经典的温度传感器完成计划方案。一般难以明确温度传感器的实际系统软件精密度。NTC系统偏差的影响因素包含NTC输出精度、参考点电阻（易受温漂危害）、ADC（很有可能造成量化分析偏差）、NTC原有的归一化处理偏差及其标准工作电压。

RTD

RTD是由铂、镍或铜等纯粹材料做成的温度感应器，具备极度可预估的电阻器/溫度关联。

繁杂的四线RTD电源电路

铂RTD可在达到600°C的广泛温度范围内给予高精密和高线性。如上图所述所显示，一个选用仿真模拟控制器的建立计划方案中包含繁杂的控制电路和设计方案挑戰。最后，为了更好地完成准确的系统软件，必须做好繁杂的误差分析，这是由于造成危害的模块数目较多，而这也会影响到操作系统的总体规格。RTD还必须在生产制造期内开展校正，然后每一年开展当场校正。

RTD 系统偏差的影响因素包含RTD输出精度、自发热、ADC量化分析偏差和标准工作电压。

热电阻

热电阻由两种不一样的电导体构成，这两个电导体在不一样的环境温度下产生电结。因为热电厂塞贝克效应，热电阻造成与环境温度有关的工作电压。该工作电压变换为冷端和冷端中间的温度差。