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技术文章—带你了解温度传感基本原理

时间: 2024-02-22 21:38:04 |   作者: 米6官网下载m6

在个人电子科技类产品、工业或医疗应用的设计中,工程师必须应对同样的挑战,即如何提升性能、增加功能
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  在个人电子科技类产品、工业或医疗应用的设计中,工程师必须应对同样的挑战,即如何提升性能、增加功能并缩小尺寸。除了这些考虑因素外,他们还必须仔细监测温度以确保安全并保护系统和消费的人免受伤害。

  众多行业的另一个共同趋势是需要处理来自更多传感器的更多数据,进一步说明了温度测量的重要性:不仅要测量系统或环境条件,还要补偿其他温度敏感元件,从而确保传感器和系统的精度。另外一个好处在于,有了精确的温度监测,无需再对系统来进行过度设计来补偿不准确的温度测量,从而能够提高系统性能并降低成本。

  温度监测:温度传感器提供有价值的数据来持续跟踪温度条件,并为控制管理系统提供反馈。此监测可以是系统温度监测或环境和温度监测。在一些应用中,我们大家可以看到设计挑战的特点是需要在控制回路中同时实现这两种监测。这些监测包括系统温度监测、环境和温度监测以及身体或流体温度监测。

  温度保护:在多种应用中,一旦系统超过或低于功能温度阈值,便需要采取一定的措施。温度传感器在检测到事先定义的条件时提供输出警报以防止系统损坏。在不影响系统可靠性的情况下提升处理器吞吐量是可行的。系统经常过早启动安全热关断,结果造成高达5°C甚至10°C的性能损失。当系统超过或低于功能温度阈值时,工程师可以自主启动实时保护措施。

  温度补偿:温度传感器能在正常工作期间随气温变化最大限度提高系统性能。监测和校正其他关键组件在发热和冷却时的温漂可降低系统故障的风险。

  本系列文章将提供一些TI应用简介,由此说明使用不相同温度传感技术的各种应用的设计需要注意的几点。首先介绍主要的温度挑战,然后重点说明各种应用的设计需要注意的几点,评估温度精度和应用尺寸之间的权衡,同时讨论传感器放置方法。

  在嵌入式系统中,总是需要更高的性能、更多的功能和更小的外观尺寸。鉴于这种需求,设计人员一定监测整体温度以确保安全并保护系统。在应用中集成更多传感器逐步推动了对温度测量的需求,不仅要测量系统条件或环境条件,还要补偿温度敏感元件并保持整体系统精度。

  •精度。传感器精度表示温度与真实值的接近程度。在确定精度时,一定要考虑所有因素,包括采集电路以及整个工作时候的温度范围内的线性度。

  •尺寸。传感器的尺寸会对设计产生一定的影响,而分析整个电路有助于实现更优化的设计。传感器尺寸还决定了热响应时间,这对于体温监测等应用非常重要。

  •传感器放置。传感器的封装和放置会影响响应时间和传导路径;这两个因素都对高效温度设计至关重要。

  工业中常见的温度传感器技术包括集成电路 (IC) 传感器、热敏电阻、RTD和热电偶。下表比较了在为设计挑战评选适合的技术时参考的主要特性。

  IC温度传感器取决于硅带隙的预测温度依赖性。如下图和公式所示,精密电流为内部正向偏置P-N结提供电源,由此产生对应于器件温度的基极-发射极电压变化 (ΔVBE)。

  鉴于硅的可预测行为,IC可在宽泛的温度范围内提供高线°C)。这些传感器能集成系统功能,例如模数转换器 (ADC) 或比较器,最终能够更好的降低系统复杂性并减小整体占用空间。这些传感器一般会用表面贴装和穿孔封装技术。

  热敏电阻是无源组件,其电阻很大程度上取决于温度。热敏电阻分为两类:正温度系数 (PTC) 和负温度系数 (NTC)。

  虽然热敏电阻针对板载和非板载温度传感方式提供了多种封装选择,但与IC传感器相比,其实现方案常常要更多的系统组件。硅基PTC热敏电阻具有线性特征,而NTC热敏电阻具有非线性特征,通常会增加校准成本和软件开销。

  上图显示了典型的热敏电阻实现方案。通常很难确定热敏电阻的真实系统精度。NTC系统误差的影响因素包括NTC容差、偏置电阻器(易受温漂影响)、ADC(可能会引起量化误差)、NTC固有的线性化误差以及基准电压。

  RTD是由铂、镍或铜等纯净材质制成的温度传感器,具有高度可预测的电阻/温度关系。

  铂RTD可在高达600°C的宽泛温度范围内提供高精度和高线性度。如上图所示,一个采用模拟传感器的实现方案中包括复杂的电路和设计挑战。最终,为实现精确的系统,有必要进行复杂的误差分析,是因为产生影响的组件数量较多,而这也会影响系统的整体尺寸。RTD还需要在制造期间进行校准,而后每年进行现场校准。

  RTD 系统误差的影响因素包括RTD容差、自发热、ADC量化误差和基准电压。

  热电偶由两个不同的电导体组成,这两个电导体在不同的温度下形成电结。由于热电塞贝克效应,热电偶产生与温度相关的电压。该电压转换为热端和冷端之间的温差。

  必须知道冷端的温度才可以获得热端温度。由于有两个系统具有相互影响的单独容差和能力,这里的精度将受到限制。上图显示了一个典型的CJC实现方案,其中采用热电偶和外部传感器来测定热端温度。

  热电偶不需要外部激励,因此不可能会受到自发热问题的影响。它们还支持极端温度 (>

  2,000°C)。

  虽然热电偶坚固耐用且价格低,但它们却需要额外的温度传感器来支持CJC。热电偶往往具有非线性特征,并且对于热电偶与电路板连接处的寄生结非常敏感。对热电偶进行数字化容易受到先前讨论的 ADC 误差的影响。

  /************************************** ;温度传感器DS18B20测试程序 主芯片 : STC12C5A60S2 (1T) 工作频率: 12.000MHz **************************************/ #include REG51.H #include INTRINS.H typedef unsigned char BYTE; sbit DQ = P3^3; //DS18B20的数据口位P3.3 BYTE TPH;

  红外温度传感器,是温度传感器众多种类中的一种,为了不影响测量结果,红外温度传感器在选择时就必须要格外注意多种因素的影响,如响应时间、信号、岑文范围等等因素。那么接下来小编将为您具体的介绍红外温度传感器选择的注意点。 一、确定光学分辨率 光学分辨率由D与S之比确定,是传感器到目标之间的距离D与测量光斑直径S之比。如果传感器由于环境条件限制一定得安装在远离目标之处,而又要测量小的目标,就应选择高光学分辨率的传感器。光学分辨率越高,即增大D:S比值,测温仪的成本也越高。 二、确定响应时间 响应时间表示红外温度传感器对被测气温变化的反应速度,定义为到达最后读数的95%能量所需要一些时间,它与光电探测器、信号处理电路及显示系统的

  单总线OneWrite: (1)初始化时序: 单总线上的所有通信都是以初始化序列开始。主机输出低电平,保持低电平时间至少480us(该时间的时间范围可以从480到960微妙),以产生复位脉冲。接着主机释放总线,外部的上拉电阻将单总线us,并进入接收模式。接着DS18B20拉低总线us,以产生低电平应答脉冲,若为低电平,还要做延时,其延时的时间从外部上拉电阻将单总线)写时序: 写时序包括写0时序和写1时序。所有写时序至少需要60us,且在2次独立的写时序之间至少需要1us的恢复时间,两种写时序均起始于主机拉低总 线时序:主机输出低电平,延时2us,然后释放总

  器 C语言入门编程 /

  LM74是美国国家半导体公司生产的基于SPI总线接口的智能 温度传感器 ,它可构成PC机、打印机的温度检测系统。 1、LM74的性能特点 (1)LM74内含温度传感器和13位∑-△式A/D转换器,测温范围是-55~+125度,

  器 /

  引言 MAX1464是一款高性能数字信号调理器,带片上温度传感器,在-40 C至+125 C的工作时候的温度范围内输出分辨率近似为+2mV/ C。内置的16位ADC以类似于转换传感器输入的方式,对内部温度传感器输出进行转换。对温度传感器输出进行转换时,ADC (ADC_T对应温度传感器输出)自动采用四倍的内部带隙电压4 x 1.25V = 5V)作为ADC_T基准电压。温度数据格式是15位数据加符号位的二进制补码形式。为提高温度分辨率,可对MAX1464的Coarse Offset (CO) DAC进行编程以实现温度传感器输出的失调调零,并且可设置PGA增益来放大温度传感器输出。内部CPU可用来提供额外的数字式增益和失调校正。 与先前

  器 /

  DS18B20——温度传感器,单片机能够最终靠 1-Wire 和 DS18B20 进行通 信,最终将温度读出。1-Wire 总线的硬件接口很简单,只需要把 18B20 的数据引脚和单片 机的一个 IO 口接上就可以通信。最高12为的温度存储值,补码形式存储。 2字节,LSB低字节,MSB高字节,-55~125 1、初始化 检测存在脉冲:总线,总线会根据时序要求返回一个低电平脉冲。单片机要拉低这个引脚,持续大概 480us到960us之间 的时间即可,我们的程序中持续了 500us。然后,单片机释放总线us 后,会主动拉低这个引脚大概是 60 到 240u

  温度,所有人都很熟悉,但却难以精准测量。在现代电子科技类产品时代到来之前,伽利略(Galileo)发明了能够检测气温变化的基本温度计。两百年后,席贝克(Seebeck)发现了热电偶,这种器件能够产生以不同金属的气温变化率为函数的电压。如今,利用热电偶以及受温度影响的电阻元件(RTD和热敏电阻器)与半导体元件(二极管)以电子方式测量温度已较普遍。尽管从这些组件获取温度的方法已为大家熟知,但是以好于0.5℃或0.1℃的准确度测量温度依然富有挑战性。 要数字化这些基本传感器元件,就需要专门的模拟电路设计、数字电路设计和固件开发技术。LTC2983将这些专门技术整合到单一IC中,解决了与热电偶、RTD、热敏电阻器以及二极管有关的每一种独特挑战。该

  器测量难题 /

  试温度,并用1602显示屏显示温度//1、第一行显示:Temperature//2、第二行显示:实测温度值//********** //************************************************** //实验目的: //熟悉使用单片机运用DS18B20温度传感器测试温度,并用1602显示屏显示温度 //1、第一行显示:Temperature //2、第二行显示:实测温度值 //************************************************** //************************************************** //硬件

  器测温的设计 /

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