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數(shù)字式溫度傳感器的相關(guān)解答

時(shí)間:2015-5-20閱讀:1006
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溫度傳感器在環(huán)境和過(guò)程控制以及測(cè)試測(cè)量和通信中有著傳統(tǒng)而廣泛的應(yīng)用。除此之外,溫度傳感器還用于消費(fèi)類應(yīng)用、汽車應(yīng)用以及從MRI成像儀到便攜式超聲掃描儀的醫(yī)療產(chǎn)品應(yīng)用。本文主要介紹了關(guān)于數(shù)字溫度傳感器的一些解答,供參考。

  1、哪些常見應(yīng)用使用溫度測(cè)量?

  溫度檢測(cè)是無(wú)處不在的。溫度傳感器在環(huán)境和過(guò)程控制以及測(cè)試測(cè)量和通信中有著傳統(tǒng)而廣泛的應(yīng)用。除此之外,溫度傳感器還用于消費(fèi)類應(yīng)用、汽車應(yīng)用以及從MRI成像儀到便攜式超聲掃描儀的醫(yī)療產(chǎn)品應(yīng)用。

  在新一代的通信應(yīng)用中,從各種尺寸的基站到手機(jī),溫度傳感器也普遍存在。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)中,也可以找到溫度傳感器的身影,因?yàn)檫@些應(yīng)用中的控制器會(huì)基于溫度來(lái)調(diào)節(jié)工作參數(shù)。此外,在大規(guī)模高速處理器和FPGA的電路板上防爆熱電偶,也使用了溫度傳感器。

  2、哪類器件可用于溫度感測(cè)?它們是如何工作的?

  溫度傳感器目前分為傳統(tǒng)溫度傳感器和基于硅的溫度傳感器。傳統(tǒng)溫度傳感器包括熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)器(RTD)和熱電偶。這些器件是模擬器件,因此在將它們用于數(shù)字控制回路之前,必須將它們的輸出數(shù)字化。

  熱敏電阻通常由陶瓷或聚合物制成,而RTD由金屬制成。RTD的工作溫度范圍大于熱敏電阻的工作溫度范圍。由于熱敏電阻和RTD是純阻性的,因此它們需要外部電壓源。

  與上述情況相反,熱電偶使用不同的金屬結(jié)合而成,輸出電壓與溫度差值成正比,而并非與其周圍環(huán)境的溫度成正比。

  溫度傳感器沒(méi)有必要一定是模擬器件。基于硅的溫度傳感器能夠WSS-481輸出其測(cè)量溫度所代表的數(shù)字量。相比于需要外部信號(hào)調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的方法,這種方案簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

  3、硅溫度傳感器是如何工作的?

  某些硅溫度傳感器的工作原理是:

  當(dāng)兩個(gè)相同的晶體管在集電極電流密度比恒定的情況下工作時(shí),它們的基極-發(fā)射極電壓差僅與溫度成正比。其他的溫度傳感器則基于采用二極管接法的晶體管的基極-發(fā)射極電壓VBE的行為,此VBE隨著溫度反向變化,這個(gè)變化速率非常恒定,為-2mV/℃,但是對(duì)于不同的晶體管,VBE變化的值也不同。為了補(bǔ)償這種變化,可以在不同的IE值下比較ΔVBE。

  某些硅溫度傳感器產(chǎn)生模擬電壓輸出(VPTAT,即與溫度成正比的電壓),而其他的溫度傳感器則將VPTAT轉(zhuǎn)換為電流輸出。

  在數(shù)字輸出溫度傳感器中,放大檢測(cè)晶體管的VBE,然后與帶隙基準(zhǔn)電壓比較,并將結(jié)果輸入到Σ-Δ或逐次逼近寄存器ADC中轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出,精度可以是13bit或16bit,其中zui低有效位被用作符號(hào)位。

  一種可替換的數(shù)字輸出方案是采用脈寬調(diào)制(PWM),其溫度和脈沖的導(dǎo)通與截止時(shí)間的比例成正比。由于導(dǎo)通時(shí)間是固定的,因此這些傳感器可以按照需要執(zhí)行單次測(cè)量以使功耗zui小。

  4、數(shù)字溫度傳感器的精度如何?

  數(shù)字溫度傳感器的精度隨著溫度范圍的變化而變化。用于0~70℃溫度范圍內(nèi)的數(shù)字溫度傳感器,可以達(dá)到±0.5℃的精度。用于在更寬的溫度范圍內(nèi)封裝器件,如-55~175℃,在130~150℃內(nèi)的典型精度WSSX為±1℃;裸露管芯在150~175℃內(nèi)的典型精度為±1.5℃。

  封裝和溫度范圍的選擇取決于傳感器的使用方式。汽車內(nèi)應(yīng)用需要較寬的溫度范圍和裸露芯片。醫(yī)療應(yīng)用、消費(fèi)類應(yīng)用和儀器儀表應(yīng)用可能僅需要0~70℃的溫度范圍,而且溫度傳感器易于裝配的特性使其特別適于執(zhí)行額外的熱流計(jì)算,用于將測(cè)得的結(jié)點(diǎn)溫度轉(zhuǎn)換為表面貼裝溫度或金屬殼溫度。

  5、數(shù)字溫度傳感器的靈活性如何?<耐磨熱電偶/p>

  寄存器可以針對(duì)“高"、“低&rd防腐熱電阻quo;以及“臨界"溫度,進(jìn)行編程。將測(cè)量值與這些限制溫度相比較,溫度過(guò)高或者溫度過(guò)低事件將觸發(fā)器件封裝上的特定引腳。

  數(shù)字溫度傳感器通過(guò)串行總線將測(cè)得的溫度傳送至系統(tǒng)控制器,還可以用于配置系統(tǒng)以及加載那些高、低和臨界寄存器。

  另一種替換方案就是:數(shù)字溫度傳感器可以像自動(dòng)調(diào)溫器一樣工作,當(dāng)溫度超過(guò)廠家預(yù)設(shè)的觸發(fā)點(diǎn)時(shí),可以鎖定其輸出狀態(tài)(漏極開路或者推挽輸出)。跳變點(diǎn)以10℃為步長(zhǎng)從35℃增加到115℃,通過(guò)外部引腳設(shè)置遲滯。

  數(shù)字溫度傳感器可以通過(guò)串行總線提供實(shí)時(shí)溫度讀數(shù),并且可以針對(duì)臨界過(guò)溫或欠溫提供系統(tǒng)中斷。作為替代方案,還可以使用脈寬調(diào)制輸出。

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