新聞中心
聯(lián)系我們
深圳市嵩隆電子有限公司
聯(lián)系:18682208168
郵箱:alin@ipo-sl.com
地址:深圳市寶安西鄉(xiāng)前進二路恒明珠工業(yè)園C棟6樓
行業(yè)動態(tài)
各種溫度傳感器分類及其原理
編輯深圳市嵩隆電子有限公司時間2019-10-12 03:49:46
溫度傳感器是檢測溫度的器件,其種類最多,應(yīng)用最廣,發(fā)展最快。眾所周知,日常使用的材料及電子元件大部分特性都隨溫度而變化,在此我們暫時介紹最常用的熱電阻和熱電偶兩類產(chǎn)品。
1.熱電偶的工作原理
當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體A和B組成一個回路,其兩端相互連接時,只要兩結(jié)點處的溫度不同,一端溫度為T,稱為工作端或熱端,另一端溫度為TO,稱為自由端(也稱參考端)或冷端,則回路中就有電流產(chǎn)生,如圖2-1(a)所示,即回路中存在的電動勢稱為熱電動勢。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。與塞貝克有關(guān)的效應(yīng)有兩個:其一,當(dāng)有電流流過兩個不同導(dǎo)體的連接處時,此處便吸收或放出熱量(取決于電流的方向),稱為珀爾帖效應(yīng);其二,當(dāng)有電流流過存在溫度梯度的導(dǎo)體時,導(dǎo)體吸收或放出熱量(取決于電流相對于溫度梯度的方向),稱為湯姆遜效應(yīng)。兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶。熱電偶的熱電勢EAB(T,T0)是由接觸電勢和溫差電勢合成的。接觸電勢是指兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體在接觸處產(chǎn)生的電勢,此電勢與兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)及在接觸點的溫度有關(guān)。溫差電勢是指同一導(dǎo)體或半導(dǎo)體在溫度不同的兩端產(chǎn)生的電勢,此電勢只與導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān),而與導(dǎo)體的長度、截面大小、沿其長度方向的溫度分布無關(guān)。無論接觸電勢或溫差電勢都是由于集中于接觸處端點的電子數(shù)不同而產(chǎn)生的電勢,熱電偶測量的熱電勢是二者的合成。當(dāng)回路斷開時,在斷開處a,b之間便有一電動勢差△V,其極性和大小與回路中的熱電勢一致,如圖2-1(b)所示。并規(guī)定在冷端,當(dāng)電流由A流向B時,稱A為正極,B為負(fù)極。實驗表明,當(dāng)△V很小時,△V與△T成正比關(guān)系。定義△V對△T的微分熱電勢為熱電勢率,又稱塞貝克系數(shù)。塞貝克系數(shù)的符號和大小取決于組成熱電偶的兩種導(dǎo)體的熱電特性和結(jié)點的溫度差。
2.熱電偶的種類
目前,國際電工委員會(IEC)推薦了8種類型的熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,即為T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。
熱電阻
1.熱電阻材料的特性
導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變,通過測量其阻值推算出被測物體的溫度,利用此原理構(gòu)成的傳感器就是電阻溫度傳感器,這種傳感器主要用于-200—500℃溫度范圍內(nèi)的溫度測量。
純金屬是熱電阻的主要制造材料,熱電阻的材料應(yīng)具有以下特性:
?、匐娮铚囟认禂?shù)要大而且穩(wěn)定,電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線性關(guān)系。
?、陔娮杪矢撸瑹崛萘啃?,反應(yīng)速度快。
?、鄄牧系膹?fù)現(xiàn)性和工藝性好,價格低。
?、茉跍y溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定。
目前,在工業(yè)中應(yīng)用最廣的鉑和銅,并已制作成標(biāo)準(zhǔn)測溫?zé)犭娮琛?br />
2.鉑電阻
鉑電阻與溫度之間的關(guān)系接近于線性,在0~630.74℃范圍內(nèi)可用下式表示Rt=R0(1+At+Bt2)(2-1)在-190~0℃范圍內(nèi)為Rt=R0(1+At+Bt2十Ct3)(2-2)式中,RO、Rt為溫度0°及t°時鉑電阻的電阻值,t為任意溫度,A、B、C為溫度系數(shù),由實驗確定,A=3.9684×10-3/℃,B=-5.847×10-7/℃2,C=-4.22×10-l2/℃3。由式(2-1)和式(2-2)看出,當(dāng)R0值不同時,在同樣溫度下,其Rt值也不同。
3.銅電阻
在測溫精度要求不高,且測溫范圍比較小的情況下,可采用銅電阻做成熱電阻材料代替鉑電阻。在-50~150℃的溫度范圍內(nèi),銅電阻與溫度成線性關(guān)系,其電阻與溫度關(guān)系的表達(dá)式為Rt=R0(1+At)(2-3)式中,A=4.25×10-3~4.28×10-3℃為銅電阻的溫度系數(shù)
按照溫度傳感器
輸出信號的模式,可大致劃分為三大類:數(shù)字式溫度傳感器、邏輯輸出溫度傳感器、模擬式溫度傳感器。
一、模擬溫度傳感器
傳統(tǒng)的模擬溫度傳感器,如熱電偶、熱敏電阻和RTDS對溫度的監(jiān)控,在一些溫度范圍內(nèi)線性不好,需要進行冷端補償或引線補償;熱慣性大,響應(yīng)時間慢。集成模擬溫度傳感器與之相比,具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,而且它還將驅(qū)動電路、信號處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上,有實際尺寸小、使用方便等優(yōu)點。常見的模擬溫度傳感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103電壓輸出型、AD590電流輸出型。這里主要介紹該類器件的幾個典型。
1、AD590溫度傳感器
AD590是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器,供電電壓范圍為3"30V,輸出電流223μA(-50℃)"423μA(+150℃),靈敏度為1μA/℃。當(dāng)在電路中串接采樣電阻R時,R兩端的電壓可作為喻出電壓。注意R的阻值不能取得太大,以保證AD590兩端電壓不低于3V。AD590輸出電流信號傳輸距離可達(dá)到1km以上。作為一種高阻電流源,最高可達(dá)20MΩ,所以它不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點溫度測量和遠(yuǎn)距離溫度測量的控制。
2、LM135/235/335溫度傳感器
LM135/235/335系列是美國國家半導(dǎo)體公司(NS)生產(chǎn)的一種高精度易校正的集成溫度傳感器,工作特性類似于齊納穩(wěn)壓管。該系列器件靈敏度為10mV/K,具有小于1Ω的動態(tài)阻抗,工作電流范圍從400μA到5mA,精度為1℃,LM135的溫度范圍為-55℃"+150℃,LM235的溫度范圍為-40℃"+125℃,LM335為-40℃"+100℃。封裝形式有TO-46、TO-92、SO-8。該系列器件廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫差測量以及溫度補償系統(tǒng)中。
二、邏輯輸出型溫度傳感器
在許多應(yīng)用中,我們并不需要嚴(yán)格測量溫度值,只關(guān)心溫度是否超出了一個設(shè)定范圍,一旦溫度超出所規(guī)定的范圍,則發(fā)出報警信號,啟動或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其它控制設(shè)備,此時可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。
1、LM56溫度開關(guān)
LM56是NS公司生產(chǎn)的高精度低壓溫度開關(guān),內(nèi)置1.25V參考電壓輸出端。最大只能帶50μA的負(fù)載。
電源電壓從2.7"10V,工作電流最大230μA,內(nèi)置傳感器的靈敏度為6.2mV/℃,傳感器輸出電壓為6.2mV/℃×T+395mV。
2、MAX6501/02/03/04溫度監(jiān)控開關(guān)
MAX6501/02/03/04是具有邏輯輸出和SOT-23封裝的溫度監(jiān)視器件開關(guān),它的設(shè)計非常簡單:用戶選擇一種接近于自己需要的控制的溫度門限(由廠方預(yù)設(shè)在-45℃到+115℃,預(yù)設(shè)值間隔為10℃)。直接將其接入電路即可使用,無需任何外部元件。其中MAX6501/MAX6503為漏極開路低電平報警輸出,MAX6502/MAX6504為推/拉式高電平報警輸出,MAX6501/MAX6503提供熱溫度預(yù)置門限(35℃到+115℃),當(dāng)溫度高于預(yù)置門限時報警;MAX6502/MAX6504提供冷溫度預(yù)置門限(-45℃到+15℃),當(dāng)溫度低于預(yù)置門限時報警。對于需要一個簡單的溫度超限報警而又空間有限的應(yīng)用如筆記本電腦、蜂窩移動電話等應(yīng)用來說是非常理想的,該器件的典型溫度誤差是±0.5℃,最大±4℃,滯回溫度可通過引腳選擇為2℃或10℃,以避免溫度接近門限值時輸出不穩(wěn)定。這類器件的工作電壓范圍為2.7V到5.5V,典型工作電流30μA。
三、數(shù)字式溫度傳感器
1、MAX6575/76/77數(shù)字溫度傳感器
如果采用數(shù)字式接口的溫度傳感器,上述設(shè)計問題將得到簡化。同樣,當(dāng)A/D和微處理器的I/O管腳短缺時,采用時間或頻率輸出的溫度傳感器也能解決上述測量問題。以MAX6575/76/77系列SOT-23封裝的溫度傳感器為例,這類器件可通過單線和微處理器進行溫度數(shù)據(jù)的傳送,提供三種靈活的輸出方式--頻率、周期或定時,并具備±0.8℃的典型精度,一條線最多允許掛接8個傳感器,150μA典型電源電流和2.7V到5.5V的寬電源電壓范圍及-45℃到+125℃的溫度范圍。它輸出的方波信號具有正比于絕對溫度的周期,采用6腳SOT-23封裝,僅占很小的板面。該器件通過一條I/O與微處理器相連,利用微處理器內(nèi)部的計數(shù)器測出周期后就可計算出溫度。
2、可多點檢測、直接輸出數(shù)字量的數(shù)字溫度傳感器DS1612
DS1612是美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS數(shù)字式溫度傳感器。內(nèi)含兩個不揮發(fā)性存儲器,可以在存儲器中任意的設(shè)定上限和下限溫度值進行恒溫器的溫度控制,由于這些存儲器具有不揮發(fā)性,因此一次定入后,即使不用CPU也仍然可以獨立使用。
溫度測量原理和精度:在芯片上分別設(shè)置了一個振蕩頻率溫度系數(shù)較大的振蕩器(OSC1)和一個溫度系數(shù)較小的振蕩器(OSC2)。在溫度較低時,由于OSC2的開門時間較短,因此溫度測量計數(shù)器計數(shù)值(n)較??;而當(dāng)溫度較高時,由于OSC2的開門時間較長,其計數(shù)值(m)增大。
如果在上述計數(shù)值基礎(chǔ)上再加上一個同實際溫度相差的校正數(shù)據(jù),就可以構(gòu)成一個高精度的數(shù)字溫度傳感器。該公司將這個校正值定入芯片中的不揮發(fā)存儲器中,這樣傳感器輸出的數(shù)字量就可以作為實際測量的溫度數(shù)據(jù),而不需要再進行校準(zhǔn)。它可測量的溫度范圍為-55℃"+125℃,在0℃"+70℃范圍內(nèi),測量精度為±0.5℃,輸出的9位編碼直接與溫度相對應(yīng)。
DS1621同外部電路的控制信號和數(shù)據(jù)的通信是通過雙向總線來實現(xiàn)的,由CPU生成串行時鐘脈沖(SCL),SDA是雙向數(shù)據(jù)線。通過地址引腳A0、A1、A2將8個不同的地址分配給各器件。通過設(shè)定寄存器來設(shè)置工作方式,并對工作狀態(tài)進行監(jiān)控。被測的溫度數(shù)據(jù)被存儲在溫度傳感器寄存器中,高溫(TH)和低溫(TL)閾值寄存器存儲了恒溫器輸出(Tout)的閾值。
現(xiàn)在,各種集成的溫度傳感器的功能越來越專業(yè)化。比如,MAXIM公司近期推出的MAX1619是一種增強型精密遠(yuǎn)端數(shù)字溫度傳感器,能夠監(jiān)測遠(yuǎn)端P-N結(jié)和其自身封裝的溫度。它具有雙報警輸出:ALERT和OVERT。ALERT用于指示各傳感器的高/低溫狀態(tài),OVERT信號等價于一個自動調(diào)溫器,在遠(yuǎn)端溫度傳感器超上限時觸發(fā),MAX1619與MAX1617A完全軟件兼容,非常適合于系統(tǒng)關(guān)斷或風(fēng)扇控制,甚至在系統(tǒng)“死鎖”后仍能正常工作。美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司的DS1615是有記錄功能的溫度傳感器。器件中包含實時時鐘、數(shù)字式溫度傳感器、非易失性存儲器、控制邏輯電路以及串行接口電路。數(shù)字溫度傳感器的測量范圍為-40℃"+85℃,精度為±2℃,讀取9位時的分辨率是0.03125℃。時鐘提供的時間從秒至年月,并對到2100年以前的閏年作了修正。電源電壓為2.2V"5.5V,8腳SOIC封裝。DS17775是數(shù)字式溫度計及恒溫控制器集成電路。其中包含數(shù)字溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字寄存器、恒溫控制比較器以及兩線串行接口電路。供電電壓在3V至5V時的測量溫度精度為±2℃,讀取9位時的分辨率是0.5℃,讀取13位時的分辨率是0.03125℃。
1.熱電偶的工作原理
當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體A和B組成一個回路,其兩端相互連接時,只要兩結(jié)點處的溫度不同,一端溫度為T,稱為工作端或熱端,另一端溫度為TO,稱為自由端(也稱參考端)或冷端,則回路中就有電流產(chǎn)生,如圖2-1(a)所示,即回路中存在的電動勢稱為熱電動勢。這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng)。與塞貝克有關(guān)的效應(yīng)有兩個:其一,當(dāng)有電流流過兩個不同導(dǎo)體的連接處時,此處便吸收或放出熱量(取決于電流的方向),稱為珀爾帖效應(yīng);其二,當(dāng)有電流流過存在溫度梯度的導(dǎo)體時,導(dǎo)體吸收或放出熱量(取決于電流相對于溫度梯度的方向),稱為湯姆遜效應(yīng)。兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電偶。熱電偶的熱電勢EAB(T,T0)是由接觸電勢和溫差電勢合成的。接觸電勢是指兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體在接觸處產(chǎn)生的電勢,此電勢與兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)及在接觸點的溫度有關(guān)。溫差電勢是指同一導(dǎo)體或半導(dǎo)體在溫度不同的兩端產(chǎn)生的電勢,此電勢只與導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān),而與導(dǎo)體的長度、截面大小、沿其長度方向的溫度分布無關(guān)。無論接觸電勢或溫差電勢都是由于集中于接觸處端點的電子數(shù)不同而產(chǎn)生的電勢,熱電偶測量的熱電勢是二者的合成。當(dāng)回路斷開時,在斷開處a,b之間便有一電動勢差△V,其極性和大小與回路中的熱電勢一致,如圖2-1(b)所示。并規(guī)定在冷端,當(dāng)電流由A流向B時,稱A為正極,B為負(fù)極。實驗表明,當(dāng)△V很小時,△V與△T成正比關(guān)系。定義△V對△T的微分熱電勢為熱電勢率,又稱塞貝克系數(shù)。塞貝克系數(shù)的符號和大小取決于組成熱電偶的兩種導(dǎo)體的熱電特性和結(jié)點的溫度差。
2.熱電偶的種類
目前,國際電工委員會(IEC)推薦了8種類型的熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶,即為T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型。
熱電阻
1.熱電阻材料的特性
導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變,通過測量其阻值推算出被測物體的溫度,利用此原理構(gòu)成的傳感器就是電阻溫度傳感器,這種傳感器主要用于-200—500℃溫度范圍內(nèi)的溫度測量。
純金屬是熱電阻的主要制造材料,熱電阻的材料應(yīng)具有以下特性:
?、匐娮铚囟认禂?shù)要大而且穩(wěn)定,電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線性關(guān)系。
?、陔娮杪矢撸瑹崛萘啃?,反應(yīng)速度快。
?、鄄牧系膹?fù)現(xiàn)性和工藝性好,價格低。
?、茉跍y溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定。
目前,在工業(yè)中應(yīng)用最廣的鉑和銅,并已制作成標(biāo)準(zhǔn)測溫?zé)犭娮琛?br />
2.鉑電阻
鉑電阻與溫度之間的關(guān)系接近于線性,在0~630.74℃范圍內(nèi)可用下式表示Rt=R0(1+At+Bt2)(2-1)在-190~0℃范圍內(nèi)為Rt=R0(1+At+Bt2十Ct3)(2-2)式中,RO、Rt為溫度0°及t°時鉑電阻的電阻值,t為任意溫度,A、B、C為溫度系數(shù),由實驗確定,A=3.9684×10-3/℃,B=-5.847×10-7/℃2,C=-4.22×10-l2/℃3。由式(2-1)和式(2-2)看出,當(dāng)R0值不同時,在同樣溫度下,其Rt值也不同。
3.銅電阻
在測溫精度要求不高,且測溫范圍比較小的情況下,可采用銅電阻做成熱電阻材料代替鉑電阻。在-50~150℃的溫度范圍內(nèi),銅電阻與溫度成線性關(guān)系,其電阻與溫度關(guān)系的表達(dá)式為Rt=R0(1+At)(2-3)式中,A=4.25×10-3~4.28×10-3℃為銅電阻的溫度系數(shù)
按照溫度傳感器
輸出信號的模式,可大致劃分為三大類:數(shù)字式溫度傳感器、邏輯輸出溫度傳感器、模擬式溫度傳感器。
一、模擬溫度傳感器
傳統(tǒng)的模擬溫度傳感器,如熱電偶、熱敏電阻和RTDS對溫度的監(jiān)控,在一些溫度范圍內(nèi)線性不好,需要進行冷端補償或引線補償;熱慣性大,響應(yīng)時間慢。集成模擬溫度傳感器與之相比,具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點,而且它還將驅(qū)動電路、信號處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上,有實際尺寸小、使用方便等優(yōu)點。常見的模擬溫度傳感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103電壓輸出型、AD590電流輸出型。這里主要介紹該類器件的幾個典型。
1、AD590溫度傳感器
AD590是美國模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器,供電電壓范圍為3"30V,輸出電流223μA(-50℃)"423μA(+150℃),靈敏度為1μA/℃。當(dāng)在電路中串接采樣電阻R時,R兩端的電壓可作為喻出電壓。注意R的阻值不能取得太大,以保證AD590兩端電壓不低于3V。AD590輸出電流信號傳輸距離可達(dá)到1km以上。作為一種高阻電流源,最高可達(dá)20MΩ,所以它不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用于多點溫度測量和遠(yuǎn)距離溫度測量的控制。
2、LM135/235/335溫度傳感器
LM135/235/335系列是美國國家半導(dǎo)體公司(NS)生產(chǎn)的一種高精度易校正的集成溫度傳感器,工作特性類似于齊納穩(wěn)壓管。該系列器件靈敏度為10mV/K,具有小于1Ω的動態(tài)阻抗,工作電流范圍從400μA到5mA,精度為1℃,LM135的溫度范圍為-55℃"+150℃,LM235的溫度范圍為-40℃"+125℃,LM335為-40℃"+100℃。封裝形式有TO-46、TO-92、SO-8。該系列器件廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫差測量以及溫度補償系統(tǒng)中。
二、邏輯輸出型溫度傳感器
在許多應(yīng)用中,我們并不需要嚴(yán)格測量溫度值,只關(guān)心溫度是否超出了一個設(shè)定范圍,一旦溫度超出所規(guī)定的范圍,則發(fā)出報警信號,啟動或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其它控制設(shè)備,此時可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。
1、LM56溫度開關(guān)
LM56是NS公司生產(chǎn)的高精度低壓溫度開關(guān),內(nèi)置1.25V參考電壓輸出端。最大只能帶50μA的負(fù)載。
電源電壓從2.7"10V,工作電流最大230μA,內(nèi)置傳感器的靈敏度為6.2mV/℃,傳感器輸出電壓為6.2mV/℃×T+395mV。
2、MAX6501/02/03/04溫度監(jiān)控開關(guān)
MAX6501/02/03/04是具有邏輯輸出和SOT-23封裝的溫度監(jiān)視器件開關(guān),它的設(shè)計非常簡單:用戶選擇一種接近于自己需要的控制的溫度門限(由廠方預(yù)設(shè)在-45℃到+115℃,預(yù)設(shè)值間隔為10℃)。直接將其接入電路即可使用,無需任何外部元件。其中MAX6501/MAX6503為漏極開路低電平報警輸出,MAX6502/MAX6504為推/拉式高電平報警輸出,MAX6501/MAX6503提供熱溫度預(yù)置門限(35℃到+115℃),當(dāng)溫度高于預(yù)置門限時報警;MAX6502/MAX6504提供冷溫度預(yù)置門限(-45℃到+15℃),當(dāng)溫度低于預(yù)置門限時報警。對于需要一個簡單的溫度超限報警而又空間有限的應(yīng)用如筆記本電腦、蜂窩移動電話等應(yīng)用來說是非常理想的,該器件的典型溫度誤差是±0.5℃,最大±4℃,滯回溫度可通過引腳選擇為2℃或10℃,以避免溫度接近門限值時輸出不穩(wěn)定。這類器件的工作電壓范圍為2.7V到5.5V,典型工作電流30μA。
三、數(shù)字式溫度傳感器
1、MAX6575/76/77數(shù)字溫度傳感器
如果采用數(shù)字式接口的溫度傳感器,上述設(shè)計問題將得到簡化。同樣,當(dāng)A/D和微處理器的I/O管腳短缺時,采用時間或頻率輸出的溫度傳感器也能解決上述測量問題。以MAX6575/76/77系列SOT-23封裝的溫度傳感器為例,這類器件可通過單線和微處理器進行溫度數(shù)據(jù)的傳送,提供三種靈活的輸出方式--頻率、周期或定時,并具備±0.8℃的典型精度,一條線最多允許掛接8個傳感器,150μA典型電源電流和2.7V到5.5V的寬電源電壓范圍及-45℃到+125℃的溫度范圍。它輸出的方波信號具有正比于絕對溫度的周期,采用6腳SOT-23封裝,僅占很小的板面。該器件通過一條I/O與微處理器相連,利用微處理器內(nèi)部的計數(shù)器測出周期后就可計算出溫度。
2、可多點檢測、直接輸出數(shù)字量的數(shù)字溫度傳感器DS1612
DS1612是美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS數(shù)字式溫度傳感器。內(nèi)含兩個不揮發(fā)性存儲器,可以在存儲器中任意的設(shè)定上限和下限溫度值進行恒溫器的溫度控制,由于這些存儲器具有不揮發(fā)性,因此一次定入后,即使不用CPU也仍然可以獨立使用。
溫度測量原理和精度:在芯片上分別設(shè)置了一個振蕩頻率溫度系數(shù)較大的振蕩器(OSC1)和一個溫度系數(shù)較小的振蕩器(OSC2)。在溫度較低時,由于OSC2的開門時間較短,因此溫度測量計數(shù)器計數(shù)值(n)較??;而當(dāng)溫度較高時,由于OSC2的開門時間較長,其計數(shù)值(m)增大。
如果在上述計數(shù)值基礎(chǔ)上再加上一個同實際溫度相差的校正數(shù)據(jù),就可以構(gòu)成一個高精度的數(shù)字溫度傳感器。該公司將這個校正值定入芯片中的不揮發(fā)存儲器中,這樣傳感器輸出的數(shù)字量就可以作為實際測量的溫度數(shù)據(jù),而不需要再進行校準(zhǔn)。它可測量的溫度范圍為-55℃"+125℃,在0℃"+70℃范圍內(nèi),測量精度為±0.5℃,輸出的9位編碼直接與溫度相對應(yīng)。
DS1621同外部電路的控制信號和數(shù)據(jù)的通信是通過雙向總線來實現(xiàn)的,由CPU生成串行時鐘脈沖(SCL),SDA是雙向數(shù)據(jù)線。通過地址引腳A0、A1、A2將8個不同的地址分配給各器件。通過設(shè)定寄存器來設(shè)置工作方式,并對工作狀態(tài)進行監(jiān)控。被測的溫度數(shù)據(jù)被存儲在溫度傳感器寄存器中,高溫(TH)和低溫(TL)閾值寄存器存儲了恒溫器輸出(Tout)的閾值。
現(xiàn)在,各種集成的溫度傳感器的功能越來越專業(yè)化。比如,MAXIM公司近期推出的MAX1619是一種增強型精密遠(yuǎn)端數(shù)字溫度傳感器,能夠監(jiān)測遠(yuǎn)端P-N結(jié)和其自身封裝的溫度。它具有雙報警輸出:ALERT和OVERT。ALERT用于指示各傳感器的高/低溫狀態(tài),OVERT信號等價于一個自動調(diào)溫器,在遠(yuǎn)端溫度傳感器超上限時觸發(fā),MAX1619與MAX1617A完全軟件兼容,非常適合于系統(tǒng)關(guān)斷或風(fēng)扇控制,甚至在系統(tǒng)“死鎖”后仍能正常工作。美國達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司的DS1615是有記錄功能的溫度傳感器。器件中包含實時時鐘、數(shù)字式溫度傳感器、非易失性存儲器、控制邏輯電路以及串行接口電路。數(shù)字溫度傳感器的測量范圍為-40℃"+85℃,精度為±2℃,讀取9位時的分辨率是0.03125℃。時鐘提供的時間從秒至年月,并對到2100年以前的閏年作了修正。電源電壓為2.2V"5.5V,8腳SOIC封裝。DS17775是數(shù)字式溫度計及恒溫控制器集成電路。其中包含數(shù)字溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字寄存器、恒溫控制比較器以及兩線串行接口電路。供電電壓在3V至5V時的測量溫度精度為±2℃,讀取9位時的分辨率是0.5℃,讀取13位時的分辨率是0.03125℃。