Istnieją różne rodzaje technologii czujników i znaczące różnice w zapotrzebowaniu przemysłu, co sprawia, że wybór najlepszego czujnika temperatury dla konkretnych zastosowań jest niezwykle trudny.,Wiele zastosowań wymaga dokładnych odczytów, dlatego konieczna jest ocena różnych istniejących produktów.
Przy wyborze czujników temperatury konieczne jest zrównoważenie wielu czynników w celu spełnienia wymogów projektowych: dokładność, czas reakcji, protokół komunikacji, tolerancja środowiskowa,zużycie energiiCzujniki są zazwyczaj podzielone na cztery rodzaje analogicznych wyjść napięcia i jeden rodzaj wyjścia sygnału cyfrowego:
Termokopła: Dzięki szerokemu zakresowi temperatur i trwałości może mierzyć temperatury od niskiej do ponad +1800 °C. Termokopły są wytrzymałe i trwałe,zdolne do wytrzymania trudnych warunków i szybkiego reagowania na gwałtowne zmiany temperaturyJednak ich dokładność i stabilność nie są tak dobre jak u innych czujników, i wymagają kondycjonowania sygnału.Termocouple są bardzo odpowiednie dla przemysłu ciężkiego, takiego jak produkcja stali i szkła, a także urządzenia gospodarstwa domowego i przemysłowego o wysokim temperaturze.
Detektor temperatury oporu (RTD): Dzięki wysokiej dokładności i stabilności jest bardzo odpowiedni do obszarów automatyki przemysłowej i sterowania procesami, które wymagają niezwykle wysokiej precyzji.Badania naukowe i technologiczne są powszechnie stosowane w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym w celu osiągnięcia ścisłej kontroli temperatury podczas procesów takich jak warzenieTechnologia badawcza może zapewnić dokładne pomiary temperatury dla systemów HVAC, a także sprzętu laboratoryjnego i medycznego, takiego jak inkubatory i instrumenty analityczne.W porównaniu z alternatywami, takimi jak termopary, RTD mogą mieć wyższe koszty i są bardziej kruche ze względu na ich zależność od cienkich drutów lub elementów wykrywania cienkich folii.co zwiększa złożoność i koszt projektowania.
Termistor: rezystor wykonany z półprzewodnika, którego wartość oporu zmienia się w zależności od temperatury i wysokiej wrażliwości.Niewielkie zmiany temperatury i duże zmiany rezystancji umożliwiają wykrycie małych wahań temperatury z wysoką rozdzielczościąTermistory mają niewielkie rozmiary, szybką prędkość reakcji i niską cenę, obejmując różne specyfikacje, od mikrogranulków po większe sondy.Termistory nadają się do zastosowań o ograniczonym zakresie temperatur, zazwyczaj w zakresie od -50 °C do 150 °C. Termistory mają szeroki zakres zastosowań, w tym urządzeń medycznych i elektroniki użytkowej związanych z temperaturą środowiskową lub ludzką,oraz zastosowań motoryzacyjnych, systemy zarządzania bateriami, elektronika użytkowa, wykrywanie pożaru i dymu i inne dziedziny.nieliniowa krzywa oporu termistorów wymaga formuł konwersji lub tabel wyszukiwania, aby precyzyjnie przekształcić wartość oporu w temperaturę, a w porównaniu z RTD termistory mogą dryfować z czasem.
czujnik temperatury diody: dzięki szybkiej szybkości odpowiedzi i mniejszym rozmiarom w porównaniu z pozostałymi trzema czujnikami analogowymi, można go łatwo podłączyć do mikrokontrolerów, konwerterów analogowo-cyfrowym (ADC),i specjalne dla zastosowań układy scalone (ASIC). Czujnik temperatury diodowej ma wysoką efektywność kosztową, z zakresem temperatur ograniczony do -55 ° C do + 150 ° C. Może być szeroko stosowany w wielu dziedzinach, takich jak elektronika użytkowa,automatyka przemysłowaTen typ czujnika ma niższą dokładność niż RTD, jest podatny na hałas systemu,i zazwyczaj wymaga kalibracji w celu zapewnienia spójnych odczytów między różnymi urządzeniami.
Czujnik temperatury cyfrowej: typ układu scalonego (IC) służący do pomiaru temperatury i bezpośredniego dostarczania danych cyfrowych,zazwyczaj przesyłają dane za pomocą standardowych protokołów komunikacyjnych, takich jak SMBusCzujniki cyfrowe nie wymagają kondycjonowania sygnału zewnętrznego, wzmocnienia i konwersji analogowo-cyfrową, jak czujniki analogowe.
Zasada selekcji
Wybór odpowiedniego czujnika temperatury wymaga równowagi między dokładnością, czasem reakcji, trwałością i kosztami,lub wyboru odpowiednich komponentów zgodnie ze specyficznymi wymaganiami przemysłu.
Środowisko pracy, w którym wybierany jest czujnik temperatury, odgrywa kluczową rolę.podczas gdy termistory lub czujniki półprzewodnikowe są bardziej odpowiednie do kontrolowanych środowiskKoszty i skalowalność są również czynnikami, które należy wziąć pod uwagę w produkcji masowej - termistory są opłacalne, podczas gdy RTD i wysokiej klasy termopary mają długoterminową stabilność.
Wymiana pomiędzy dokładnością a praktycznością jest równie istotna dla projektantów w procesie ich wyboru.ale ich dokładność jest stosunkowo niskaCzas reakcji i lokalizacja są równie istotne - lekkie czujniki, takie jak termopary i termistory, mają szybką szybkość reakcji, ale lokalizacja instalacji może mieć wpływ na wydajność.
Koszty czujników i powiązanych z nimi obwodów będą miały duży wpływ na wybór, zwłaszcza w produktach konsumenckich lub produkcji masowej.Analogiczne czujniki wymagają kondycjonowania sygnałuRedukcja obwodów analogowych i pracy kalibracyjnej może zminimalizować ogólne koszty, nawet jeśli wybór nieco droższych czujników cyfrowych jest rozsądny.
Czujniki cyfrowe i ich właściwości
Czujniki cyfrowe przekształcają sygnały analogowe wewnętrznie i przekazują dane w formie strumienia cyfrowego, zazwyczaj z lepszą odpornością na hałas i zdolnością do wykonywania bardziej złożonego przetwarzania danych.Urządzenia analogowe, Inc. (ADI) oferuje szeroką gamę kombinacji produktów czujników temperatury analogowych i cyfrowych, a projektanci powinni dokładnie ocenić, który produkt najlepiej spełnia ich potrzeby aplikacyjne.Poniżej znajduje się krótkie wprowadzenie do niektórych czujników cyfrowych.
Jeśli wymagane są precyzyjne odczyty temperatury, dokładność może być najważniejszym czynnikiem wyboru.i może komunikować się z mikrokontrolerem za pośrednictwem prądu 1-przewodowego w celu osiągnięcia wysokoprecyzyjnego obwodu monitorowania temperatury (rysunek 1). Każdy MAX31888 ma swój własny unikalny 64-bitowy numer rejestracyjny używany jako adres węzła w wielopunktowej sieci pojedynczej linii.