?選擇溫度傳感產(chǎn)品也許看似小事一樁,但由于可用的產(chǎn)品多種多樣,因此這項任務(wù)可能令人頗感畏懼。在這篇博客文章中,筆者將介紹四種類(lèi)型的
溫度傳感器(電阻式溫度檢測器 (RTD)、熱電偶、熱敏電阻器以及具有數字和模擬接口的集成電路 (IC) 傳感器)并討論每種傳感器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。
從系統級的立足點(diǎn)來(lái)看,溫度傳感器是否適合您的應用將取決于所需的溫度范圍、準確度、線(xiàn)性度、解決方案成本、功能、功耗、解決方案尺寸、安裝法(表面貼裝法與通孔插裝法以及電路板外安裝法)還有必要支持電路的易設計程度。
RTD
當一邊測量RTD的電阻一邊改變它的溫度時(shí),響應幾乎是線(xiàn)性的,表現得像一個(gè)電阻器。如圖1所示,該RTD的電阻曲線(xiàn)并非完全呈線(xiàn)性,而是有幾度的偏差(示出了一條用作參考的直線(xiàn))—— 但卻是高度可預測并可復驗的。為了對這種輕微的非線(xiàn)性進(jìn)行補償,大多數設計人員都會(huì )對測得的電阻值進(jìn)行數字化處理,并使用微控制器內的查找表以便應用校正因子。這種寬溫度范圍(大約-250℃至+750℃)內的可復驗性和穩定性使RTD在高精度應用(包括在管道和大容器內測量液體或氣體的溫度)中極為有用。
用來(lái)處理RTD模擬信號的電路的復雜度基本上根據應用而變化。放大器和模數轉換器(ADC)等組件(這些組件會(huì )產(chǎn)生它們自己的誤差)是不可或缺的。只有當測量必要時(shí)才給傳感器供電 —— 通過(guò)該方法您也可實(shí)現低功耗運行,但這會(huì )使該電路復雜得多。而且,使傳感器通電所需的功率還會(huì )提高其內部的溫度,從而影響測量準確度。僅僅幾毫安的電流,這種自加熱效應就會(huì )產(chǎn)生溫度誤差(這些誤差是可糾正的,但需要進(jìn)一步的斟酌考量)。另外,請謹記:線(xiàn)繞式鉑RTD或薄膜RTD的成本可能相當高,尤其當與IC傳感器的成本進(jìn)行比較時(shí)。
熱敏電阻器
熱敏電阻器是另一種類(lèi)型的電阻式傳感器。有多種多樣可用的熱敏電阻器,從物美價(jià)廉的產(chǎn)品到高精度產(chǎn)品,不一而足。低成本、低精度的熱敏電阻器可執行簡(jiǎn)單的測量或閾值檢測功能 —— 這類(lèi)電阻器需多個(gè)組件(如比較器、參考和分立式電阻器),但非常便宜,并具有非線(xiàn)性的電阻-溫度屬性,如圖2所示。如果您需要測量寬范圍的溫度,您將需進(jìn)行大量的線(xiàn)性化處理工作。對幾個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行校準可能是必要的。為實(shí)現更高的精度,可用更昂貴且公差更緊的熱敏電阻陣列來(lái)幫助解決這種非線(xiàn)性難題,但這種陣列通常比單個(gè)熱敏電阻器靈敏度低。