Mga Sensor ng Temperatura - Mga Uri, Paggawa at Pagpapatakbo

Ang temperatura ay ang pinaka-madalas na sinusukat na dami ng kapaligiran. Maaaring asahan ito dahil ang karamihan sa mga pisikal, elektronikong, kemikal, mekanikal, at biological na mga sistema ay apektado ng temperatura. Ang ilang mga reaksyong kemikal, biological na proseso, at kahit na mga elektronikong circuit ay pinakamahusay na gumaganap sa loob ng limitadong mga saklaw ng temperatura. Ang temperatura ay isa sa pinakakaraniwang nasusukat na mga variable at sa gayon hindi nakakagulat na maraming paraan ng pandama nito. Pag-sensing ng temperatura maaaring magawa alinman sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnay sa pinagmulan ng pag-init o sa malayo, nang walang direktang pakikipag-ugnay sa mapagkukunan na gumagamit ng radiated enerhiya sa halip. Mayroong iba't ibang mga sensor ng temperatura sa merkado ngayon, kabilang ang mga Thermocouples, Resistor Temperature Detector (RTDs), Thermistors, Infrared, at Semiconductor Sensors.

5 Mga Uri ng Sensor ng Temperatura

• Thermocouple : Ito ay isang uri ng sensor ng temperatura, na ginawa sa pamamagitan ng pagsali sa dalawang magkatulad na metal sa isang dulo. Ang sumali sa pagtatapos ay tinukoy bilang ang HOT JUNCTION. Ang kabilang dulo ng mga hindi magkatulad na metal na ito ay tinukoy bilang COLD END o COLD JUNCTION. Ang malamig na kantong ay nabuo sa huling punto ng materyal na thermocouple. Kung may pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mainit na kantong at malamig na kantong, isang maliit na boltahe ang nilikha. Ang boltahe na ito ay tinukoy bilang isang EMF (electro-motive force) at maaaring masukat at sa turn magamit upang ipahiwatig ang temperatura.

Thermocouple

• Ang RTD ay isang aparato na nakakaramdam ng temperatura na ang resistensya ay nagbabago sa temperatura. Karaniwan na binuo mula sa platinum, kahit na ang mga aparato na ginawa mula sa nickel o tanso ay hindi bihira, ang mga RTD ay maaaring tumagal ng maraming iba't ibang mga hugis tulad ng wire na sugat, manipis na pelikula. Upang masukat ang paglaban sa isang RTD, maglagay ng isang pare-pareho na kasalukuyang, sukatin ang nagreresultang boltahe, at matukoy ang paglaban ng RTD. Ang mga RTD ay nagpapakita ng medyo linear paglaban sa mga curve ng temperatura sa kanilang mga rehiyon ng pagpapatakbo at anumang hindi linya ay lubos na mahuhulaan at maaulit. Ang board ng pagsusuri ng PT100 RTD ay gumagamit ng mount mount RTD upang masukat ang temperatura. Ang isang panlabas na 2, 3, o 4-wire PT100 ay maaari ding maiugnay sa sukat ng temperatura sa mga malalayong lugar. Ang mga RTD ay kampi gamit ang isang pare-pareho na kasalukuyang mapagkukunan. Upang mabawasan ang pag-init ng sarili dahil sa pagwawaldas ng kuryente, ang kasalukuyang lakas ay katamtaman mababa. Ang circuit na ipinakita sa figure ay ang pare-pareho kasalukuyang mapagkukunan ay gumagamit ng isang sanggunian boltahe, isang amplifier, at isang transistor ng PNP.

• Thermistors : Katulad ng RTD, ang thermistor ay isang aparato na nakakaramdam ng temperatura na ang paglaban ay nagbabago sa temperatura. Gayunpaman, ang mga thermistor ay ginawa mula sa mga materyales na semiconductor. Ang paglaban ay natutukoy sa parehong pamamaraan tulad ng RTD, ngunit ang mga thermistor ay nagpapakita ng isang lubos na hindi linya na paglaban kumpara sa temperatura ng kurba. Kaya, sa hanay ng pagpapatakbo ng thermistors, maaari naming makita ang isang malaking pagbabago ng paglaban para sa isang napakaliit na pagbabago ng temperatura. Ginagawa ito para sa isang aparatong lubos na sensitibo, perpekto para sa mga application ng set-point.

• Semiconductor mga sensor : Ang mga ito ay inuri sa iba't ibang mga uri tulad ng Boltahe output, Kasalukuyang output, Digital output, paglaban output silikon, at Diode temperatura sensor. Ang mga modernong sensor ng temperatura ng semiconductor ay nag-aalok ng mataas na kawastuhan at mataas na linearity sa isang saklaw ng pagpapatakbo na halos 55 ° C hanggang + 150 ° C. Ang mga panloob na amplifier ay maaaring sukatin ang output sa mga maginhawang halaga, tulad ng 10mV / ° C. Kapaki-pakinabang din ang mga ito sa mga circuit ng kompensasyon ng malamig na junction para sa malawak na temperatura na thermocouples. Ang mga maikling detalye tungkol sa ganitong uri ng temperatura sensor ay ibinibigay sa ibaba.

Mga IC Sensor

Mayroong iba't ibang uri ng mga sensor ng temperatura ng IC na magagamit upang gawing simple ang pinakamalawak na posibleng saklaw ng mga hamon sa pagsubaybay sa temperatura. Ang mga sensor ng silikon na temperatura ay malaki ang pagkakaiba sa nabanggit na mga uri sa ilang mahahalagang paraan. Ang una ay ang saklaw ng temperatura ng operating. Ang isang sensor ng temperatura ng IC ay maaaring gumana sa ibabaw ng nominal na saklaw ng temperatura ng IC na -55 ° C hanggang + 150 ° C. Ang pangalawang pangunahing pagkakaiba ay ang pagpapaandar.

Ang sensor ng temperatura ng silikon ay isang integrated circuit, at maaari, samakatuwid, ay magsama ng malawak na circuitry ng pagpoproseso ng signal sa loob ng parehong pakete tulad ng sensor. Hindi na kailangang magdagdag ng mga circuit ng bayad para sa temperatura sensor ICS. Ang ilan sa mga ito ay mga analog na circuit na may alinman sa boltahe o kasalukuyang output. Ang iba ay nagsasama ng mga analog-sensing circuit na may mga kumpara ng boltahe upang magbigay ng mga pagpapaandar na alerto. Ang ilang iba pang mga sensor IC ay nagsasama ng analog-sensing circuitry sa digital input / output at control register , Ginagawa silang isang mainam na solusyon para sa mga microprocessor-based system.

Karaniwang naglalaman ang sensor ng digital output ng isang sensor ng temperatura, analog-to-digital converter (ADC), isang two-wire digital interface, at mga rehistro para sa pagkontrol sa pagpapatakbo ng IC. Ang temperatura ay patuloy na sinusukat at mababasa sa anumang oras. Kung nais, ang host processor ay maaaring magturo sa sensor upang subaybayan ang temperatura at kumuha ng isang output pin na mataas (o mababa) kung ang temperatura ay lumampas sa isang naka-program na limitasyon. Maaari ding mai-program ang mas mababang temperatura ng threshold at maabisuhan ang host kapag bumaba ang temperatura sa ibaba ng threshold na ito. Kaya, ang digital output sensor ay maaaring magamit para sa maaasahang pagsubaybay sa temperatura sa mga microprocessor-based system.

Temperatura Sensor

Ang sensor ng temperatura sa itaas ay may tatlong mga terminal at kinakailangan Maximum na 5.5 V supply. Ang ganitong uri ng sensor ay binubuo ng isang materyal na nagpapatakbo ayon sa temperatura upang ibahin ang resistensya. Ang pagbabago ng paglaban ay nadama ng circuit at kinakalkula nito ang temperatura. Kapag tumataas ang boltahe saka tumaas din ang temperatura. Maaari naming makita ang operasyon na ito sa pamamagitan ng paggamit ng isang diode.

Ang mga sensor ng temperatura ay direktang konektado sa input ng microprocessor at sa gayon ay may kakayahang direkta at maaasahang komunikasyon sa mga microprocessor. Ang yunit ng sensor ay maaaring makipag-usap nang epektibo sa mga prosesor na hindi gaanong nangangailangan ng mga converter ng A / D.

Ang isang halimbawa ng isang sensor ng temperatura ay LM35 . Ang serye ng LM35 ay mga sensor ng temperatura ng integrated-circuit na katumpakan, na ang output boltahe ay linear na proporsyonal sa temperatura ng Celsius. Ang LM35 ay nagpapatakbo ng -55˚ hanggang + 120˚C.

Ang pangunahing sensor ng temperatura ng centigrade (+ 2˚C hanggang + 150˚C) ay ipinapakita sa pigura sa ibaba.

Mga tampok ng LM35 Temperature Sensor:

• Direktang naka-calibrate sa ˚ Celsius (Centigrade)
• Na-rate para sa buong l −55˚ hanggang + 150˚C na saklaw
• Angkop para sa mga malalayong application
• Mababang gastos dahil sa pagpayat sa antas ng wafer
• Nagpapatakbo mula 4 hanggang 30 volts
• Mababang pag-init ng sarili,
• ± 1 / 4˚C ng tipikal na nonlinearity

Pagpapatakbo ng LM35:

• Ang LM35 ay maaaring konektado madali sa parehong paraan tulad ng iba pang mga integrated-circuit sensor ng temperatura. Maaari itong mai-stuck o maitaguyod sa isang ibabaw at ang temperatura nito ay nasa loob ng paligid ng saklaw na 0.01˚C ng temperatura sa ibabaw.
• Ipinapalagay nito na ang nakapaligid na temperatura ng hangin ay halos kapareho lamang ng temperatura sa ibabaw kung ang temperatura ng hangin ay mas mataas o mas mababa kaysa sa temperatura sa ibabaw, ang aktwal na temperatura ng mamatay na LM35 ay nasa isang intermediate na temperatura sa pagitan ng temperatura sa ibabaw at ng hangin. temperatura

Ang mga sensor ng temperatura ay may kilalang mga aplikasyon sa kapaligiran at kontrol sa proseso at pati na rin sa pagsubok, pagsukat, at mga komunikasyon. Ang isang digital na temperatura ay isang sensor, na nagbibigay ng 9-bit na pagbabasa ng temperatura. Nag-aalok ang mga sensor ng temperatura ng digital ng mahusay na tumpak na kawastuhan, ang mga ito ay idinisenyo upang mabasa mula sa 0 ° C hanggang 70 ° C at posible na makamit ang kawastuhan ng ± 0.5 ° C. Ang mga sensor na ito ay ganap na nakahanay sa mga pagbasa ng temperatura sa digital sa degree Celsius.

• Mga Digital Temperatura Sensor: Tinatanggal ng mga sensor ng temperatura ng digital ang pangangailangan para sa labis na mga bahagi, tulad ng isang A / D converter, sa loob ng aplikasyon at hindi na kailangang i-calibrate ang mga bahagi o ang system sa mga tiyak na temperatura ng sanggunian kung kinakailangan kapag gumagamit ng mga thermistor. Ang mga sensor ng temperatura sa digital ay nakikipag-usap sa lahat, binibigyan ng kapangyarihan ang pangunahing pag-andar sa temperatura ng pagsubaybay sa temperatura ng system upang gawing pinasimple.

Ang mga kalamangan ng isang digital temperatura sensor ay punong-guro na may katumpakan output sa degree Celsius. Ang output ng sensor ay isang balanseng digital na pagbabasa. Walang hangarin ito na iba pang mga bahagi, tulad ng isang analog sa digital converter at mas simple na gamitin kaysa, isang simpleng thermistor na nagbibigay ng isang hindi-linear na pagtutol na may pagkakaiba-iba ng temperatura.

Ang isang halimbawa ng isang digital temperatura sensor ay DS1621, na nagbibigay ng isang 9-bit na pagbabasa ng temperatura.

Mga Tampok DS1621:

1. Walang kinakailangang mga panlabas na sangkap.
2. Sinusukat ang saklaw ng temperatura ng -55⁰C hanggang + 125⁰C sa 0.5⁰ na agwat.
3. Nagbibigay ng halaga ng temperatura bilang isang 9-bit na pagbabasa.
4. Malawak na saklaw ng suplay ng kuryente (2.7V hanggang 5.5V).
5. Ino-convert ang temperatura sa digital na salita nang mas mababa sa isang segundo.
6. Ang mga setting ng termostatiko ay natukoy ng gumagamit at Hindi nabubulok.
7. Ito ay isang 8-pin DIP.

Paglalarawan ng Pin:

• SDA - 2-Wire Serial Data Input / Output.
• SCL - 2-Wire Serial Clock.
• GND - Lupa.
• TOUT - Therostat Output Signal.
• A0 - Input ng Chip Address.
• A1 - Input ng Chip Address.
• A2 - Input ng Chip Address.
• VDD - Boltahe ng Power Supply.

Paggawa ng DS1621:

• Kapag ang temperatura ng aparato ay lumampas sa isang tinukoy ng gumagamit na temperatura ng TAAS pagkatapos ay ang output na TOUT ay aktibo. Ang output ay mananatiling aktibo hanggang sa bumaba ang temperatura sa ibaba ng temperatura na tinukoy ng gumagamit na mababa.
• Ang mga setting ng temperatura na tinukoy ng gumagamit ay nai-save sa di-pabagu-bago na memorya upang maaari itong ma-program bago ipasok ang isang system.
• Ang pagbasa ng temperatura ay ibinibigay sa isang 9-bit, dalawang komplementong pagbabasa sa pamamagitan ng pag-isyu ng utos na READ TEMPERATURE sa programa.
• Ang isang 2 wire serial interface ay ginagamit para sa pag-input sa DS16121 para sa mga setting ng temperatura at output ng pagbabasa ng temperatura mula sa DS1621

Pagkikilala sa kumuha ng larawan:

• Temperatura Sensor ni wikimedia