介紹

溫度傳感器對于廣泛的應(yīng)用和用途至關(guān)重要，包括消費(fèi)電子，環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)處理。為了確保精確，準(zhǔn)確的溫度讀數(shù)，必須選擇正確的溫度傳感器。鑒于市場上有各種各樣的選擇，選擇最合適的溫度傳感器可能很難。本文指導(dǎo)選擇最適合特定應(yīng)用的溫度傳感器。

應(yīng)用

存在廣泛的溫度，指定應(yīng)用程序所需的溫度范圍至關(guān)重要。溫度范圍，準(zhǔn)確性，功耗，尺寸限制，通信協(xié)議(SMBUS，SPI，I2C，1-Wire®等)以及預(yù)算都需要考慮。這些要求中的每一個(gè)都有助于縮小最合適設(shè)備的選擇。

溫度傳感器類型

從技術(shù)上講，可用的最受歡迎的四類溫度傳感器是：

RTD(電阻溫度檢測器)：RTD在中等溫度范圍內(nèi)(-200°C至 +850°C)提供了出色的精度和穩(wěn)定性。如果精確度是優(yōu)先級，則RTD是正確的選擇。

熱電偶：如果應(yīng)用需要進(jìn)行廣泛的溫度測量，則通常使用熱電偶。它們在高溫(-270°C至 +1800°C)下的準(zhǔn)確性較低，但它們是高溫情況的適當(dāng)選擇。

熱敏電阻：熱敏電阻具有成本效益，通常用于消費(fèi)電子產(chǎn)品。它們在有限的溫度范圍內(nèi)(-270°C至 +1800°C)提供了相對較高的精度。

基于二極管的傳感器：基于二極管的傳感器利用二極管與溫度的電壓下降。它們具有成本效益，溫度測量有限(-55°C至 +150°C)，具有快速的響應(yīng)時(shí)間，并且比其他三種類型小。

基于二極管的溫度傳感器可以很容易地與微控制器，ADC和ASIC相連。它們具有從消費(fèi)電子，工業(yè)自動(dòng)化，數(shù)據(jù)中心(存儲(chǔ)系統(tǒng))，汽車和許多其他不同電子應(yīng)用的廣泛應(yīng)用。

溝通

溫度傳感器的輸出可以是模擬電壓或數(shù)字信號。現(xiàn)代溫度傳感器使用數(shù)字通信，例如SMBU，SPI，I2C和1線接口，與微控制器和其他數(shù)字設(shè)備提供簡單的通信。 1線接口允許將多個(gè)傳感器連接到單個(gè)數(shù)據(jù)線。

準(zhǔn)確性

選擇準(zhǔn)確的溫度傳感器至關(guān)重要，尤其是對于需要精確溫度讀數(shù)的應(yīng)用。為此，應(yīng)選擇使用校準(zhǔn)的RTD或基于二極管的溫度傳感器。顯示了具有通信接口和軟件包的最新，最準(zhǔn)確的ADI溫度傳感器的列表。

一個(gè)非常精確的溫度傳感器的示例，即Max31888，如圖1所示。它是1線高精度，低功率數(shù)字溫度傳感器，具有驚人的±0.25°C的精度，從-20°C到 +105°C，用于精確溫度監(jiān)測。 IC在測量過程中消耗68μA的工作電流，并具有16位分辨率(0.005°C)。該傳感器在1線總線上與微控制器通信，該總線僅需要一個(gè)數(shù)據(jù)線(和地面參考)進(jìn)行通信。此外，傳感器可以通過寄生蟲的功率直接從數(shù)據(jù)線中獲取功率，從而消除了對外部電源的需求。 Max31888可提供6鉛μDFN包裝。外部電源的電源電壓范圍從1.7 V至3.6 V。工作溫度范圍從–40°C到 +125°C。

功耗和大小

在電池經(jīng)營的設(shè)備中，例如可穿戴設(shè)備，功耗和尺寸(它們齊頭并進(jìn))是選擇最低電源電流和最小設(shè)備的關(guān)鍵因素。低功率傳感器可以減少充電和延長電池壽命所需的時(shí)間，但它們保持準(zhǔn)確性。

Max31875是具有I2C/SMBU界面的±1°C精確的局部溫度傳感器。它使用<10μA的平均電源電流。額外的小包裝尺寸，出色的溫度測量精度以及非常低的電源電流消耗的組合使該產(chǎn)品非常適合各種設(shè)備，尤其是電池操作和可穿戴設(shè)備。 I2C/SMBUS兼容的串行接口接受標(biāo)準(zhǔn)寫字節(jié)，讀取字節(jié)，發(fā)送字節(jié)和接收字節(jié)命令以讀取溫度數(shù)據(jù)并配置傳感器的行為。 Max31875有4球，晶圓級包裝(WLP)可用，并在-50°C至 +150°C的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。

CPU，F(xiàn)PGA，ASIC等(帶有車載熱二極管)

為了保護(hù)CPU，F(xiàn)PGA和ASIC等高性能IC，半導(dǎo)體制造商結(jié)合了溫度感應(yīng)二極管連接的雙極晶體管。由于將熱傳感晶體管放置在IC模具上，因此測量精度明顯高于其他感應(yīng)技術(shù)。

ADI提供了幾種明確的IC，以精確檢測熱二極管的溫度并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。盡管其中一些設(shè)備僅測量一個(gè)熱二極管，但其他設(shè)備最多可以測量四個(gè)甚至八個(gè)。顯示了其中一些類型的IC，包括MAX6654，MAX6655 / MAX6656，MAX31730，MAX31732和MAX6581。

通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)注意力以及內(nèi)部和外部過濾，可以廣泛使用遠(yuǎn)程二極管傳感器，例如顯示器，時(shí)鐘發(fā)電機(jī)，內(nèi)存總線和PCI總線。

最新31732是最新的多通道溫度傳感器，可監(jiān)視其溫度和多達(dá)四個(gè)外部二極管連接的晶體管的溫度。電阻取消功能可以補(bǔ)償電路板軌跡和外部熱二極管之間的高串聯(lián)電阻，而由于低β-感應(yīng)晶體管而導(dǎo)致的溫度測量誤差糾正了Beta補(bǔ)償。

該設(shè)備分別提供了兩個(gè)開放式，主動(dòng)低的警報(bào)輸出， /alarm1和 /alarm2，分別監(jiān)視了主溫度閾值級別的主要高度 /下。非易失性內(nèi)存(NVM)允許傳感器在無軟件/固件干預(yù)的情況下在電源過程中編程配置寄存器。 2線串行接口接受SMBUS協(xié)議(寫字節(jié)，讀取字節(jié)，發(fā)送字節(jié)和接收字節(jié))，以讀取溫度數(shù)據(jù)并編程溫度閾值。

結(jié)論

選擇正確的溫度傳感器需要仔細(xì)考慮各種因素，包括應(yīng)用要求，準(zhǔn)確性，周圍條件，輸出接口，功耗和成本。通過了解這些因素并評估可用選項(xiàng)，您可以選擇一個(gè)滿足您特定需求的溫度傳感器，并確保應(yīng)用程序中的準(zhǔn)確可靠的溫度測量值。從長遠(yuǎn)來看，投入時(shí)間和精力來選擇適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲衅骺梢蕴岣咝阅埽屎统杀拘б?。?a href="/tags/溫度傳感器" target="_blank">溫度傳感器已顯著提高，變得非常準(zhǔn)確，以獲得高度的精度。為了獲得出色的精度，IC設(shè)計(jì)師為校準(zhǔn)修剪做了很多工作。