溫度傳感器是工業(yè)生產(chǎn)中最常見的一種傳感器。它將物體的溫度轉(zhuǎn)化為電信號輸出,具有結(jié)構(gòu)簡單,測量范圍寬,穩(wěn)定性好、精度高等優(yōu)點。不同的溫度傳感器制作方法不同,常見的有熱敏電阻、熱電偶和集成型產(chǎn)品。其發(fā)展大體經(jīng)歷了從分體式、模擬集成到智能型的階段。
現(xiàn)在的溫度傳感器不僅溫度信號輸出,還可以集成濕度測量,信號輸出也由原來的單一信號變成多樣化的輸出形式,可以進行遠距離通信,數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要進行記錄、上限報警和自控控制等多種功能。
熱電偶有標準熱電偶和非標準熱電偶兩種,標準熱電偶嚴格遵循熱電勢與溫度之前的關系,并有統(tǒng)一的分度號,其誤差也在允許范圍之內(nèi)。非標準熱電偶通常是根據(jù)特殊測量需要制作而成的,它在測量范圍上沒有統(tǒng)一的標準,也沒有分度號。
熱電阻用得最多的當屬鉑電阻和銅熱電阻,鉑電阻測量溫度范圍更大,精度更高。鉑金電阻和銅熱電阻其電阻和溫度變化值都有統(tǒng)一的標準。Rt=R0[1+α(t-t0)],它只跟初始溫度和材料溫度系數(shù)有關。
現(xiàn)在用的智能集成型溫度傳感器采用單片機技術(shù),里面裝有多位模數(shù)信號轉(zhuǎn)換器,其測量精度更高,分辨率更是高達0.03度,里面還可以集成日歷時鐘,實現(xiàn)多種測量模式之間切換,輸出更具規(guī)范化和標準化,可以有效抑制周圍環(huán)境對溫度信號輸出的干擾,使得測量值更加精確。
溫度傳感器輸出的溫度不是待測物現(xiàn)在的溫度,通常會有一定的誤差。對于需要精確測量的場合,需選用響應速度更快的傳感器。在測量過程要保護好探頭,探頭的壽命遠遠低于整個測量系統(tǒng)的壽命,當輸出不正確的時候要及時更換。在響應時間要求不高的場合,可以用專用套管將探頭包裹起來,主要可以延長探頭的使用時間,不過這樣會影響測量精度,兩者之間需權(quán)衡好。很多熱敏電阻表面都有涂敷層,要保護涂敷層不被損壞,涂敷層具有傳溫和保護里面元件的作用,可以防潮防腐蝕。
在傳感器技術(shù)突飛猛進的今天,多家現(xiàn)代傳感器企業(yè)提供的新型數(shù)字溫度傳感器,比如聚英電子的0800-NTC溫度采集模塊,與傳統(tǒng)溫度傳感器相比,具有性價比高、性能優(yōu)越、可靠性高、使用方便、體積小、靈敏度高和控制電路簡單等特點。完全可以替代傳統(tǒng)熱敏電阻和電阻式溫度檢測器。
數(shù)字溫度傳感器也叫熱電偶,是將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來,構(gòu)成一個閉合回路,當導體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時,兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點是:(1)測量精度高;(2)測量范圍廣;(3)構(gòu)造簡單,使用方便。
應用場景
新型數(shù)字溫度傳感器的應用范圍很廣,不僅廣泛應用于尋常百姓的日常生活中,而且也大量用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制和生產(chǎn)過程檢測控制系統(tǒng)。
新型數(shù)字溫度傳感器在實際應用中要注意下面幾個問題:
為防止環(huán)境干擾,的電源同地線之間要并接容值大于0.1μF的鉭電容;
感溫器件在芯片內(nèi)部,因此芯片表面要被測物體緊密接觸;由于芯片自耗電的存在,工作時的自身溫升約為0.2,所以在精確測溫時應采取低功耗的工作方式;
輸出端的上拉電阻的阻值越大,流入的電流越小,其溫升也越小,但上拉電阻最大不能超過30kΩ,通常選10kΩ;
雖然新型數(shù)字溫度傳感器有諸多優(yōu)點,但在實際應用時,由于采用單線數(shù)據(jù)傳輸方式,對讀寫的操作時序要求嚴格。合理應用新型溫度傳感器構(gòu)建的測溫系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡單控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,測溫精度高,連接方便,占用口線少,轉(zhuǎn)換速度快,與微處理器的接口簡單,給硬件設計工作帶來了極大的方便,能有效地降低成本,縮短開發(fā)周期。