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温度传感器的五种最常见类型

来源:仪器仪表网发布时间:2020.03.12 11:11:43 阅读:602

温度传感器是最常用的传感器之一,在计算机,汽车,厨房电器,空调和家用恒温器等设备中,我们都能看见温度传感器的身影。

目前,温度传感器的五种最常见类型包括:

热敏电阻

热电偶

RTD(电阻温度检测器)

数字温度计IC

模拟温度计IC

1、热敏电阻

热敏电阻(即,THERM人RES iStor的)是一种温度感测装置,其电阻是其温度的函数。

热敏电阻有两种类型:PTC(正温度系数)和NTC(负温度系数)。PTC热敏电阻的电阻随温度升高而增加。相反,NTC热敏电阻的电阻随温度升高而减小,这种类型的热敏电阻似乎是最常用的热敏电阻。参见下面的图1.

图1.PTC和NTC热敏电阻的电气符号

  图1.PTC和NTC热敏电阻的电气符号

  值得注意的是,热敏电阻的电阻与其温度之间的关系是非常非线性的。请参见下面的图2.

 

  图2.NTC热敏电阻的电阻与温度的关系

  NTC热敏电阻电阻随温度变化的标准方程式为:

R 25C是室温(25°C)下热敏电阻的标称电阻。该值通常在数据表中提供。

β(β)是开尔文中热敏电阻的材料常数。该值通常在数据表中提供。

T是热敏电阻的实际温度,单位为摄氏度。

但是,有两种简单的技术可用于线性化热敏电阻的行为,即电阻模式和电压模式。

电阻模式线性化

电阻模式线性化将普通电阻与热敏电阻并联。如果在室温下电阻的值与热敏电阻的值相同,则线性化区域将在室温左右对称。请参见下面的图3.

图3.电阻模式线性化

电压模式线性化

电压模式线性化使热敏电阻与形成分压器电路的普通电阻器串联,该分压器电路必须连接到已知的,固定且稳定的电压基准V REF。

这种配置的作用是产生在整个温度范围内呈线性的输出电压。并且,类似于电阻模式线性化,如果电阻器的值等于室温下热敏电阻的电阻,则线性化区域将在室温附近对称。请参见下面的图4.

  图4.电压模式线性化

  2、热电偶

热电偶通常用于测量较高的温度和较大的温度范围。

热电偶的工作原理是任何受热梯度作用的导体都会产生一个小的电压,这种现象被称为Seebeck效应。产生的电压的大小取决于金属的类型。Seebeck效应的实际应用涉及两种异种金属,它们在一端相连,在另一端分开。可以通过非结端导线之间的电压来确定结点的温度。

因使用的金属材料不同,热电偶有多种类型。其中,合金组合已变得流行,并且所需的组合受包括成本,可用性,化学性质和稳定性等因素的驱动。不同的类型的金属组合,适用于不同的应用,用户通常根据所需的温度范围和灵敏度来选择它们。

有关热电偶特性的图表,请参见图5.

  图5.热电偶特性

  3、电阻温度检测器(RTD)

电阻温度检测器,也称为电阻温度计。RTD与热敏电阻类似,因为它们的电阻会随温度变化。但是,RTD不需要像热敏电阻那样使用对温度变化敏感的特殊材料,而是使用绕制由陶瓷或玻璃制成的芯线的线圈。

RTD导线为纯材料,通常为铂,镍或铜,并且该材料具有精确的电阻-温度关系,用于确定测得的温度。

4、模拟温度计IC

替代在分压器电路中使用热敏电阻和固定值电阻器的替代方案是模拟低压温度传感器,例如Analog Devices的TMP36.与热敏电阻相反,该模拟IC提供的输出电压几乎是线性的。在-40至+125°C的温度范围内,斜率为10mV/°C,精确至±2°C。参见下面的图6.

  图6

  尽管这些设备非常易于使用,但它们比热敏电阻加电阻的组合要贵得多。

5、数字温度计IC

数字温度设备更加复杂,但它们可能非常准确。同样,它们可以简化您的总体设计,因为模数转换发生在温度计IC内部,而不是诸如微控制器之类的独立设备。例如,Maxim Integrated的DS18B20的精度为±0.5°C,温度范围为-55°C至+125°C。

而且,某些数字IC可以配置为从其数据线中收集能量,从而允许仅使用两条线(即数据/电源和地线)进行连接。

  图7.DS18B20框图,摘自DS18B20数据表

  总结:以下是各类温度传感器的简要比较。

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