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(hào)輸出,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,測(cè)量范圍寬,穩(wěn)定性好、精度高等優(yōu)點(diǎn)。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(hào)輸出,還可以集成濕度測(cè)量,信號(hào)輸出也由原來的單一信號(hào)變成多樣化的輸出形式,可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信,數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要進(jìn)行記錄、上限報(bào)警和自控控制等多種功能。
熱電偶有標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩種,標(biāo)準(zhǔn)熱電偶嚴(yán)格遵循熱電勢(shì)與溫度之前的關(guān)系,并有統(tǒng)一的分度號(hào),其誤差也在允許范圍之內(nèi)。非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶通常是根據(jù)特殊測(cè)量需要制作而成的,它在測(cè)量范圍上沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),也沒有分度號(hào)。
熱電阻用得最多的當(dāng)屬鉑電阻和銅熱電阻,鉑電阻測(cè)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(biāo)準(zhǔn)。Rt=R0[1+α(t-t0)],它只跟初始溫度和材料溫度系數(shù)有關(guān)。
現(xiàn)在用的智能集成型溫度傳感器采用單片機(jī)技術(shù),里面裝有多位模數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換器,其測(cè)量精度更高,分辨率更是高達(dá)0.03度,里面還可以集成日歷時(shí)鐘,實(shí)現(xiàn)多種測(cè)量模式之間切換,輸出更具規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化,可以有效抑制周圍環(huán)境對(duì)溫度信號(hào)輸出的干擾,使得測(cè)量值更加精確。
溫度傳感器輸出的溫度不是待測(cè)物現(xiàn)在的溫度,通常會(huì)有一定的誤差。對(duì)于需要精確測(cè)量的場(chǎng)合,需選用響應(yīng)速度更快的傳感器。在測(cè)量過程要保護(hù)好探頭,探頭的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的壽命,當(dāng)輸出不正確的時(shí)候要及時(shí)更換。在響應(yīng)時(shí)間要求不高的場(chǎng)合,可以用專用套管將探頭包裹起來,主要可以延長(zhǎng)探頭的使用時(shí)間,不過這樣會(huì)影響測(cè)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(hù)涂敷層不被損壞,涂敷層具有傳溫和保護(hù)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(jìn)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(jià)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(jiǎn)單等特點(diǎn)。完全可以替代傳統(tǒng)熱敏電阻和電阻式溫度檢測(cè)器。
數(shù)字溫度傳感器也叫熱電偶,是將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來,構(gòu)成一個(gè)閉合回路,當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí),兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是:(1)測(cè)量精度高;(2)測(cè)量范圍廣;(3)構(gòu)造簡(jiǎn)單,使用方便。
應(yīng)用場(chǎng)景
新型數(shù)字溫度傳感器的應(yīng)用范圍很廣,不僅廣泛應(yīng)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(dòng)化控制和生產(chǎn)過程檢測(cè)控制系統(tǒng)。
新型數(shù)字溫度傳感器在實(shí)際應(yīng)用中要注意下面幾個(gè)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(cè)物體緊密接觸;由于芯片自耗電的存在,工作時(shí)的自身溫升約為0.2,所以在精確測(cè)溫時(shí)應(yīng)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(diǎn),但在實(shí)際應(yīng)用時(shí),由于采用單線數(shù)據(jù)傳輸方式,對(duì)讀寫的操作時(shí)序要求嚴(yán)格。合理應(yīng)用新型溫度傳感器構(gòu)建的測(cè)溫系統(tǒng),具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,測(cè)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(jiǎn)單,給硬件設(shè)計(jì)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。