Tqabbil ta 'vantaġġi u żvantaġġi ta' erba 'sensors tat-temperatura mainstream

L-għażla ta 'prodotti ta' sensing tat-temperatura tista 'tidher kwistjoni trivjali, iżda minħabba l-varjetà ta' prodotti disponibbli, dan il-kompitu jista 'jkun pjuttost skoraġġanti. F'dan l-artikolu, l-awtur se jintroduċi erba 'tipi ta' sensuri tat-temperatura (ditekters tat-temperatura tar-reżistenza (RTDs), thermocouples, termistors, u sensuri ta 'ċirkwit integrat (IC) b'interfaces diġitali u analogi) u jiddiskuti l-vantaġġi u l-iżvantaġġi ta' kull tip ta 'sensor.
Mill-perspettiva tal-livell tas-sistema, jekk sensor tat-temperatura huwiex adattat għall-applikazzjoni tiegħek jiddependi fuq il-firxa tat-temperatura meħtieġa, l-eżattezza, il-linearità, l-ispiża tas-soluzzjoni, il-funzjonalità, il-konsum tal-enerġija, id-daqs tas-soluzzjoni, il-metodu ta 'installazzjoni (metodu ta' immuntar fil-wiċċ, metodu ta 'inserzjoni permezz ta' toqba. , u metodu ta 'installazzjoni esterna tal-bord taċ-ċirkwit), kif ukoll il-faċilità ta' appoġġ tad-disinn taċ-ċirkwit. RTD
Meta tkejjel ir-reżistenza ta 'RTD waqt li tbiddel it-temperatura tagħha, ir-rispons huwa kważi lineari, li jaġixxi bħal resistor. Kif muri fil-Figura 1, il-kurva tar-reżistenza tal-RTD mhix kompletament lineari, iżda għandha ftit gradi ta 'devjazzjoni (li turi linja dritta użata bħala referenza) - iżda hija prevedibbli u verifikabbli ħafna. Biex tikkumpensa għal din in-nuqqas ta 'linearità żgħira, il-biċċa l-kbira tad-disinjaturi jiddiġitalizzaw il-valuri ta' reżistenza mkejla u jużaw tabelli ta 'tiftix fi ħdan mikrokontrolluri biex japplikaw fatturi ta' korrezzjoni. Ir-ripetibbiltà u l-istabbiltà f'firxa wiesgħa ta' temperatura (bejn wieħed u ieħor -250 grad C sa+750 grad C) jagħmlu l-RTD estremament utli f'applikazzjonijiet ta' preċiżjoni għolja, inkluż il-kejl tat-temperatura ta' likwidi jew gassijiet f'pipelines u kontenituri kbar .
Il-kumplessità taċ-ċirkwiti użati biex tipproċessa sinjali analogi RTD ġeneralment tvarja skont l-applikazzjoni. Komponenti bħal amplifikaturi u konvertituri analog-to-digital (ADCs), li jiġġeneraw l-iżbalji tagħhom stess, huma indispensabbli. Ipprovdi biss l-enerġija lis-sensor meta jkun meħtieġ għall-kejl - tista 'wkoll tikseb tħaddim ta' enerġija baxxa permezz ta 'dan il-metodu, iżda dan jagħmel iċ-ċirkwit ħafna aktar kumpless. Barra minn hekk, il-qawwa meħtieġa biex jitħaddem is-sensor iżżid ukoll it-temperatura interna tiegħu, u b'hekk taffettwa l-eżattezza tal-kejl. Bi ftit amps ta 'kurrent biss, dan l-effett ta' tisħin waħdu se jiġġenera żbalji fit-temperatura (dawn l-iżbalji huma korretti iżda jeħtieġu aktar konsiderazzjoni). Ukoll, jekk jogħġbok ftakar li l-ispiża tal-RTDs tal-platinu tal-ferita tal-wajer jew tal-RTDs tal-film irqiq tista 'tkun pjuttost għolja, speċjalment meta mqabbla mal-ispiża tal-I-sensors.
Termistor
Thermistor huwa tip ieħor ta 'sensor elettropożittiv. Hemm varjetà ta 'termistors disponibbli, li jvarjaw minn prodotti kost-effettivi għal prodotti ta' preċiżjoni għolja. Termistors bi prezz baxx u ta 'preċiżjoni baxxa jistgħu jwettqu kejl sempliċi jew funzjonijiet ta' skoperta ta 'valur nazzjonali - dawn it-tipi ta' resistors jeħtieġu komponenti multipli (bħal komparaturi, referenza, u resistors diskreti), iżda huma irħas ħafna u għandhom proprjetajiet ta 'temperatura ta' reżistenza mhux lineari, kif muri fil-Figura 2. Jekk għandek bżonn tkejjel firxa wiesgħa ta 'temperaturi, ser ikollok bżonn twettaq ħafna xogħol ta' linearizzazzjoni. Jista' jkun meħtieġ kalibrazzjoni ta' diversi punti ta' temperatura. Biex tinkiseb preċiżjoni ogħla, tista 'tintuża firxa ta' termistor ta 'tolleranza aktar għalja u aktar stretta biex tgħin issolvi din il-problema mhux lineari, iżda din il-firxa ġeneralment tkun inqas sensittiva minn termistor wieħed.

Minħabba ż-żieda fil-kumplessità u l-ispiża tas-sistemi ta 'punti ta' qabża multi, it-termistors bi prezz baxx ġeneralment jintużaw biss għal applikazzjonijiet b'rekwiżiti funzjonali minimi, inklużi toasters, magni tal-kafè, refriġeraturi u nixxiefa tax-xagħar. Barra minn hekk, it-termistors ibatu wkoll minn problemi ta 'tisħin waħdu (ġeneralment f'temperaturi ogħla, meta r-reżistenza tagħhom tkun aktar baxxa). Bħal fil-każ ta 'RTDs, il-kawża ewlenija li ma tkunx tista' tuża termistors b'vultaġġi ta 'enerġija baxxa għadha ma ġietx identifikata - iżda jekk jogħġbok ftakar li aktar ma tkun baxxa l-output fuq skala sħiħa, aktar tkun baxxa s-sensittività tas-sistema li tikkonverti direttament ibbażata fuq il- karatteristiċi ta' konvertituri analogi għal diġitali (ADCs). Applikazzjonijiet ta 'enerġija baxxa jeħtieġu wkoll iżidu l-kumplessità taċ-ċirkwit sabiex ikunu sensittivi ħafna għall-iżbalji kkawżati mill-istorbju. It-termisturi jistgħu joperaw fil-medda tat-temperatura ta' -100 grad C sa+500C, għalkemm il-biċċa l-kbira tat-termistors għandhom firxa ta' temperatura operattiva massima ratata ta' +100 grad Ċ sa +150 grad C termokoppji
Thermocouple jinkludi junction ta 'żewġ wajers magħmula minn materjali differenti. Per eżempju, a) it-tip thermocouple huwa magħmul minn ħadid u constantan. Kif muri fil-Figura 3, il-kuntatt 1 jinsab fit-temperatura li għandha titkejjel, filwaqt li l-kuntatt 2 u l-kuntatt 3 jitqiegħdu f'temperaturi differenti mkejla bl-użu ta 'sensuri tat-temperatura analogi LM35. Il-vultaġġ tal-ħruġ huwa bejn wieħed u ieħor proporzjonali għad-differenza bejn dawn iż-żewġ valuri tat-temperatura.
Minħabba li s-sensittività tat-termokoppji hija pjuttost baxxa (fuq l-ordni ta 'għexieren ta' mikrovolti għal kull grad Celsius), ser ikollok bżonn amplifikatur offset baxx biex tiġġenera vultaġġ tal-ħruġ li jista 'jintuża. Fi ħdan il-firxa tax-xogħol tat-termokoppji, in-nonlinearità fil-funzjoni tat-trasferiment tat-temperatura għall-vultaġġ ta 'spiss teħtieġ ċirkuwiti ta' kumpens jew tabelli ta 'tiftix, bħal RTDs u thermocouples. Madankollu, minkejja dawn l-iżvantaġġi, termokoppji għadhom popolari ħafna, speċjalment adattati għal fran, ħiters tal-ilma, fran, tagħmir għall-ittestjar, u trattamenti industrijali oħra - minħabba li l-kwalità termali tat-termokoppji hija baxxa ħafna, u l-firxa tat-temperatura tax-xogħol (li tista 'tiġi estiża sa 'l fuq minn 2300 grad) hija wiesgħa ħafna:
Sensor IC
Is-sensuri IC jistgħu jaħdmu f'medda ta' temperatura ta' {{0}} grad Ċ sa+150 grad Ċ - magħżula|Is-sensuri C jistgħu joperaw sa+200 grad C. Hemm diversi tipi ta 'sensuri IC integrati, iżda l-erba' sensuri IC integrati l-aktar komuni huma apparati ta 'output analogu, apparati ta' interface diġitali, sensuri tat-temperatura remoti, u dawk b'funzjonijiet ta 'kontrollur tat-temperatura (swiċċijiet tat-temperatura). Apparati ta 'output analogu (ġeneralment output ta' vultaġġ, iżda xi wħud għandhom ukoll output kurrenti) huma l-aktar bħal soluzzjonijiet passivi meta jeħtieġu ADC biex jiddiġitalizza s-sinjal tal-output. L-apparati ta 'interface diġitali l-aktar komunement jużaw żewġ interfaces tal-wajer (12C jew PMBus) u għandhom ADCs integrati. Minbarra sensor tat-temperatura lokali, sensuri tat-temperatura remoti għandhom ukoll input wieħed jew aktar għall-monitoraġġ tat-temperatura tad-dijodu remot - huma l-aktar komuni mqiegħda f'ICs diġitali integrati ħafna (bħal proċessuri jew arrays ta 'gate programmabbli fuq il-post (FPGAs)). Meta jintlaħaq il-limitu tat-temperatura, it-termostat jista 'jipprovdi allarm sempliċi. Hemm ħafna benefiċċji għall-użu ta 'sensuri IC, inklużi: konsum baxx ta' enerġija; Jista 'jipprovdi prodotti ta' ppakkjar żgħar (xi daqsijiet żgħar daqs 0.8mmx0.8mm); Spejjeż baxxi tal-apparat jistgħu jinkisbu wkoll f'ċerti applikazzjonijiet.