关 闭

新闻中心

EEPW首页 > 工控自动化 > 设计应用 > 关于数字温度传感器的一些解答

关于数字温度传感器的一些解答

作者:时间:2012-09-11来源:网络收藏

1 哪些常见应用使用测量?

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/159914.htm

检测是无处不在的。在环境和过程控制以及测试测量和通信中有着传统而广泛的应用。除此之外,温度还用于消费类应用、汽车应用以及从MRI成像仪到便携式超声扫描仪的医疗产品应用。

在新一代的通信应用中,从各种尺寸的基站到手机,温度也普遍存在。在汽车发动机和传动系统中,也可以找到温度的身影,因为这些应用中的控制器会基于温度来调节工作参数。此外,在大规模高速处理器和FPGA的电路板上,也使用了温度

2 哪类器件可用于温度感测?它们是如何工作的?

温度传感器目前分为传统温度传感器和基于硅的温度传感器。传统温度传感器包括热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和热电偶。这些器件是模拟器件,因此在将它们用于控制回路之前,必须将它们的输出化。

热敏电阻通常由陶瓷或聚合物制成,而RTD由金属制成。RTD的工作温度范围大于热敏电阻的工作温度范围。由于热敏电阻和RTD是纯阻性的,因此它们需要外部电压源。

与上述情况相反,热电偶使用不同的金属结合而成,输出电压与温度差值成正比,而并非与其周围环境的温度成正比。

温度传感器没有必要一定是模拟器件。基于硅的温度传感器能够精确输出其测量温度所代表的量。相比于需要外部信号调理电路和模数转换器(ADC)的方法,这种方案简化了控制系统的设计。

3 硅温度传感器是如何工作的?

某些硅温度传感器的工作原理是:

当两个相同的晶体管在集电极电流密度比恒定的情况下工作时,它们的基极-发射极电压差仅与绝对温度成正比。其他的温度传感器则基于采用二极管接法的晶体管的基极-发射极电压VBE的行为,此VBE随着温度反向变化,这个变化速率非常恒定,为- 2mV /℃,但是对于不同的晶体管,VBE变化的绝对值也不同。为了补偿这种变化,可以在不同的IE值下比较ΔVBE。

某些硅温度传感器产生模拟电压输出(VPTAT,即与绝对温度成正比的电压),而其他的温度传感器则将VPTAT转换为电流输出。

在数字输出温度传感器中,放大检测晶体管的VBE,然后与带隙基准电压比较,并将结果输入到Σ-Δ或逐次逼近寄存器ADC中转换为数字输出,精度可以是13bit或16bit,其中最低有效位被用作符号位。

一种可替换的数字输出方案是采用脉宽调制(PWM),其温度和脉冲的导通与截止时间的比例成正比。由于导通时间是固定的,因此这些传感器可以按照需要执行单次测量以使功耗最小。

4 数字温度传感器的精度如何?

数字温度传感器的精度随着温度范围的变化而变化。用于0~70℃温度范围内的数字温度传感器,可以达到±0.5℃的精度。用于在更宽的温度范围内封装器件,如-55~175℃,在130~150℃内的典型精度为±1℃;裸露管芯在150~175℃内的典型精度为±1.5℃。

封装和温度范围的选择取决于传感器的使用方式。汽车内应用需要较宽的温度范围和裸露芯片。医疗应用、消费类应用和仪器仪表应用可能仅需要0~70℃的温度范围,而且温度传感器易于装配的特性使其特别适于执行额外的热流计算,用于将测得的结点温度转换为表面贴装温度或金属壳温度。

5 数字温度传感器的灵活性如何?

寄存器可以针对“高”、“低”以及“ 临界” 温度, 进行编程( 参看图)。将测量值与这些限制温度相比较,温度过高或者温度过低事件将触发器件封装上的特定引脚。

数字温度传感器通过串行总线将测得的温度传送至系统控制器,还可以用于配置系统以及加载那些高、低和临界寄存器。

另一种替换方案就是:数字温度传感器可以像自动调温器一样工作,当温度超过厂家预设的触发点时,可以锁定其输出状态(漏极开路或者推挽输出)。跳变点以10℃为步长从35℃增加到115℃,通过外部引脚设置迟滞。

图中数字温度传感器可以通过串行总线提供实时温度读数,并且可以针对临界过温或欠温提供系统中断。作为替代方案,还可以使用脉宽调制输出。



评论


相关推荐

技术专区

关闭