溫度傳感器的類型和工作原理

溫度是最常測量的環境量。這可能是預期的，因為大多數物理，電子，化學，機械和生物系統都受溫度影響。某些化學反應，生物過程甚至電子電路在有限的溫度范圍內表現最佳。溫度是最常測量的變量之一，因此有很多方法可以感知溫度。溫度傳感可以通過直接接觸加熱源進行，也可以遠程進行，而不需要使用輻射能直接接觸輻射源。目前市場上有各種各樣的溫度傳感器，包括熱電偶，電阻溫度檢測器（RTD），熱敏電阻，紅外線和半導體傳感器。

5種溫度傳感器????

• 熱電偶：它是一種溫度傳感器，通過在一端連接兩種不同的金屬制成。連接端稱為HOT JUNCTION。這些不同金屬的另一端稱為冷端或冷端。冷結實際上是在熱電偶材料的最后點形成的。如果熱結和冷結之間存在溫差，則會產生很小的電壓。該電壓被稱為EMF（電動勢）并且可以被測量并且反過來用于指示溫度。

• RTD是一種溫度傳感器件，其電阻隨溫度變化。通常由鉑金制成，雖然由鎳或銅制成的器件并不少見，但RTD可以采用許多不同的形狀，如繞線，薄膜。要測量RTD兩端的電阻，請施加恒定電流，測量結果電壓，并確定RTD電阻。RTD對溫度曲線表現出相當線性的阻力在它們的操作區域，任何非線性都是高度可預測和可重復的。PT100 RTD評估板使用表面貼裝RTD測量溫度。外部2,3或4線PT100也可以與偏遠地區的測量溫度相關聯。使用恒定電流源對RTD進行偏置。為了減少由于功耗引起的自熱，電流幅度適度地低。圖中所示的電路是恒流源，使用參考電壓，一個放大器和一個PNP晶體管。

• 熱敏電阻：與RTD類似，熱敏電阻是一種溫度傳感器件，其電阻隨溫度變化。然而，熱敏電阻由半導體材料制成。電阻的確定方式與RTD相同，但熱敏電阻表現出高度非線性電阻與溫度曲線的關系。因此，在熱敏電阻工作范圍內，我們可以看到非常小的溫度變化引起的大電阻變化。這使得設備非常靈敏，是設定點應用的理想選擇。

• 半導體?傳感器：它們分為不同類型，如電壓輸出，電流輸出，數字輸出，電阻輸出硅和二極管溫度傳感器。現代半導體溫度傳感器在約55°C至+ 150°C的工作范圍內提供高精度和高線性度。內部放大器可以將輸出調整為方便的值，例如10mV /°C。它們也適用于寬溫度范圍熱電偶的冷端補償電路。下面給出了關于這種溫度傳感器的簡要細節。

傳感器IC

有多種溫度傳感器IC可用于簡化最廣泛的溫度監控挑戰。這些硅溫度傳感器在幾個重要方面與上述類型顯著不同。首先是工作溫度范圍。溫度傳感器IC可在-55°C至+ 150°C的標稱IC溫度范圍內工作。第二個主要區別是功能。

硅溫度傳感器是集成電路，因此可以在與傳感器相同的封裝內包括廣泛的信號處理電路。無需為溫度傳感器Ics添加補償電路。其中一些是具有電壓或電流輸出的模擬電路。其他人將模擬傳感電路與電壓比較器相結合，以提供警報功能。其他一些傳感器IC將模擬傳感電路與數字輸入/輸出和控制寄存器相結合，使其成為基于微處理器的系統的理想解決方案。

數字輸出傳感器通常包含溫度傳感器，模數轉換器（ADC），雙線數字接口和用于控制IC操作的寄存器。連續測量溫度，可隨時讀取。如果需要，主機處理器可以指示傳感器監控溫度，并在溫度超過編程限制時將輸出引腳置為高電平（或低電平）。還可以編程較低的閾值溫度，并且當溫度降至該閾值以下時可以通知主機。因此，數字輸出傳感器可用于基于微處理器的系統中的可靠溫度監測。

以上溫度傳感器有三個端子，需要最大5.5 V電源。這種類型的傳感器由根據溫度執行操作以改變電阻的材料組成。這種電阻變化由電路檢測并計算溫度。當電壓升高時，溫度也會升高。我們可以通過使用二極管來看到這種操作。

溫度傳感器直接連接到微處理器輸入，因此能夠與微處理器直接可靠地通信。傳感器單元可以與低成本處理器有效通信，而無需A / D轉換器。

溫度傳感器的一個例子是??LM35。LM35系列是精密集成電路溫度傳感器，其輸出電壓與攝氏溫度成線性比例。LM35的工作溫度為-55?至+120?C。

基本的攝氏溫度傳感器（+2?C至+150?C）如下圖所示。

LM35溫度傳感器的特點：

• 直接在攝氏度（攝氏度）校準
• 額定滿量程為-55?至+150?C
• 適合遠程應用
• 由于晶圓級修整而成本低
• 工作電壓為4至30伏
• 低自熱，
• ±1 /4?C典型的非線性

LM35的操作：

• LM35可以像其他集成電路溫度傳感器一樣輕松連接。它可以粘附或建立在表面上，其溫度將在表面溫度的0.01?C范圍內。
• 這假定環境空氣溫度與表面溫度大致相同;?如果空氣溫度遠高于或低于表面溫度，則LM35模具的實際溫度將處于表面溫度和空氣溫度之間的中間溫度。

溫度傳感器在環境和過程控制以及測試，測量和通信方面具有眾所周知的應用。數字溫度是一種傳感器，可提供9位溫度讀數。數字溫度傳感器具有出色的精確度，可在0°C至70°C范圍內讀取，精度可達±0.5°C。這些傳感器完全符合攝氏度的數字溫度讀數。

• 數字溫度傳感器：數字溫度傳感器無需在應用中使用額外的元件，如A / D轉換器，也無需在使用熱敏電阻時根據需要在特定的參考溫度下校準元件或系統。數字溫度傳感器處理所有事情，簡化了基本系統溫度監控功能。

數字溫度傳感器的優點主要在于其攝氏度的精確輸出。傳感器輸出是平衡數字讀數。這意味著沒有其他組件，例如模數轉換器，并且比簡單的熱敏電阻更容易使用，該熱敏電阻提供具有溫度變化的非線性電阻。

數字溫度傳感器的一個例子是DS1621，它提供9位溫度讀數。

功能DS1621：

1. 無需外部組件。
2. 測量-55℃至+ 125℃的溫度范圍，間隔為0.5?。
3. 將溫度值設為9位讀數。
4. 寬電源范圍（2.7V至5.5V）。
5. 在不到一秒的時間內將溫度轉換為數字字。
6. 恒溫設置是用戶可定義的和非易失性的。
7. 它是8引腳DIP。

別針說明：

• SDA – 2線串行數據輸入/輸出。
• SCL – 2線串行時鐘。
• GND – 接地。
• TOUT – 恒溫器輸出信號。
• A0 – 芯片地址輸入。
• A1 – 芯片地址輸入。
• A2 – 芯片地址輸入。
• VDD – 電源電壓。

DS1621的工作：

• 當器件的溫度超過用戶定義的溫度HIGH時，輸出TOUT有效。輸出將保持有效，直到溫度降至用戶定義的溫度LOW以下。
• 用戶定義的溫度設置保存在非易失性存儲器中，因此可以在插入系統之前對其進行編程。
• 通過在編程中發出READ TEMPERATURE命令，以9位，2的補碼讀數提供溫度讀數。
• 2線串行接口用于DS16121的輸入，用于溫度設置和DS1621的溫度讀數輸出