Temperatuuriandurid - tüübid, töö ja käitamine

Temperatuuriandurid - tüübid, töö ja käitamine

Temperatuur on kõige sagedamini mõõdetud keskkonna suurus. Seda võib eeldada, kuna temperatuur mõjutab enamikku füüsikalisi, elektroonilisi, keemilisi, mehaanilisi ja bioloogilisi süsteeme. Teatud keemilised reaktsioonid, bioloogilised protsessid ja isegi elektroonilised ahelad toimivad kõige paremini piiratud temperatuurivahemikus. Temperatuur on üks kõige sagedamini mõõdetud muutujaid ja seetõttu pole üllatav, et selle tuvastamiseks on palju võimalusi. Temperatuuri tajumine saab teha kas otsese kontakti abil kütteallikaga või kaugühenduseta, ilma et oleks otsest kontakti allikaga, kasutades selle asemel kiiratud energiat. Tänapäeval on turul väga erinevaid temperatuuriandureid, sealhulgas termopaarid, takistustemperatuuri detektorid (RTD), termistorid, infrapuna- ja pooljuhtandurid.



5 temperatuuriandurite tüüpi

  • Termopaar : See on teatud tüüpi temperatuuriandur, mis valmistatakse kahe erineva metalli ühest otsast ühendamise teel. Ühendatud otsa nimetatakse kuumaks ühenduspunktiks. Nende erinevate metallide teisele otsale viidatakse kui KÜMMAPÕHJUSELE või KÜLMJÕRGULE. Külm ristmik moodustub termopaarimaterjali viimases punktis. Kui kuuma ristmiku ja külma ristmiku vahel on temperatuuri erinevus, tekib väike pinge. Seda pinget nimetatakse EMF-iks (elektromootorijõud) ning seda saab mõõta ja omakorda kasutada temperatuuri näitamiseks.
Termopaar

Termopaar

  • TTA on temperatuuri andur, mille takistus muutub temperatuuriga. Tüüpiliselt plaatinast ehitatud, ehkki niklist või vasest valmistatud seadmed pole haruldased, võivad RTD-d omada paljusid erinevaid kujundeid, näiteks traathaav, õhuke kile. RTD-i takistuse mõõtmiseks rakendage konstantset voolu, mõõtke saadud pinget ja määrake RTD takistus. RTD-d on üsna lineaarsed vastupidavus temperatuurikõveratele nende tegevuspiirkondades ning igasugune mittelineaarsus on hästi prognoositav ja korratav. PT100 RTD hindamisplaat kasutab temperatuuri mõõtmiseks pinnale paigaldatavat RTD-d. Välist 2, 3 või 4 juhtmega PT100 saab seostada ka temperatuuri mõõtmisega kaugemates piirkondades. RTD-d on kallutatud pideva vooluallika abil. Energia hajumisest tingitud isekuumenemise vähendamiseks on voolu suurus mõõdukalt madal. Joonisel kujutatud vooluahel on konstantse voolu allikas, mis kasutab võrdluspinget, ühte võimendit ja PNP-transistorit.

Takistuse detektorite mõõtmise rakendused





  • Termistorid : Sarnaselt RTD-le on termistor temperatuuri tuvastav seade, mille takistus muutub temperatuuriga. Termistorid on aga valmistatud pooljuhtmaterjalidest. Resistentsust määratakse samal viisil kui RTD-d, kuid termistoridel on väga mittelineaarne resistentsuse ja temperatuuri kõver. Seega näeme termistorite tööpiirkonnas suurt takistuse muutust väga väikese temperatuurimuutuse korral. See teeb ülitundliku seadme, mis on ideaalne seadepunkti rakenduste jaoks.
  • Pooljuht andurid : Need on liigitatud erinevat tüüpi, näiteks Pinge väljund, Voolu väljund, Digitaalne väljund, Resistance väljund räni ja Dioodi temperatuuriandurid. Kaasaegsed pooljuht-temperatuuriandurid pakuvad suurt täpsust ja suurt lineaarsust tööpiirkonnas umbes 55 ° C kuni + 150 ° C. Sisemised võimendid suudavad väljundit muuta sobivateks väärtusteks, näiteks 10mV / ° C. Need on kasulikud ka külma ristmiku kompenseerimise ahelates laia temperatuurivahemiku termopaaride jaoks. Selle temperatuurianduri tüübi kohta on esitatud lühike teave allpool.

Anduri IC-d

Saadaval on palju erinevaid temperatuuriandurite IC-sid, et lihtsustada võimalikult laia temperatuuri jälgimise väljakutset. Need ränitemperatuuri andurid erinevad ülalnimetatud tüüpidest olulisel moel paari olulisel viisil. Esimene on töötemperatuuri vahemik. Temperatuurianduri IC võib töötada IC nominaaltemperatuuri vahemikus -55 ° C kuni + 150 ° C. Teine oluline erinevus on funktsionaalsus.


Räni temperatuuriandur on integreeritud vooluahel ja võib seetõttu anduriga samas pakendis sisaldada ulatuslikke signaalitöötluslülitusi. Temperatuurianduri ICS jaoks pole vaja lisada kompenseerimisahelaid. Mõned neist on kas pinge või voolu väljundiga analoogahelad. Teised ühendavad häirefunktsioonide pakkumiseks analoogandurid ja pinge võrdlejad. Mõni teine ​​anduri mikroskeem ühendab analoogandurite ahelad digitaalse sisendi / väljundiga ja kontrollregistrid , muutes need ideaalseks lahenduseks mikroprotsessoril põhinevate süsteemide jaoks.



Digitaalne väljundandur sisaldab tavaliselt temperatuuriandurit, analoog-digitaalmuundurit (ADC), kahe juhtmega digitaalset liidest ja registreid IC-i juhtimiseks. Temperatuuri mõõdetakse pidevalt ja seda saab lugeda igal ajal. Soovi korral võib hostprotsessor anda andurile korralduse jälgida temperatuuri ja võtta väljundnõel kõrge (või madal), kui temperatuur ületab programmeeritud piiri. Madalamat künnistemperatuuri saab programmeerida ja peremeest saab teavitada, kui temperatuur on langenud alla selle künnise. Seega saab digitaalset väljundandurit kasutada usaldusväärseks temperatuuri jälgimiseks mikroprotsessoril põhinevates süsteemides.

Temperatuuriandur

Temperatuuriandur

Ülaltoodud temperatuurianduril on kolm klemmi ja vajalik maksimaalselt 5,5 V toiteallikas. Seda tüüpi andurid koosnevad materjalist, mis töötab takistuse muutmiseks vastavalt temperatuurile. See takistuse muutus on vooluahela poolt tajutav ja see arvutab temperatuuri. Kui pinge suureneb, tõuseb ka temperatuur. Seda toimingut näeme dioodi abil.

Temperatuuriandurid, mis on otse ühendatud mikroprotsessori sisendiga ja on seega võimelised otseseks ja usaldusväärseks suhtlemiseks mikroprotsessoritega. Sensorüksus suudab odavate protsessoritega tõhusalt suhelda, ilma et oleks vaja A / D muundureid.


Temperatuurianduri näide on LM35 . LM35 seeria on integreeritud vooluringi täpsed temperatuuriandurid, mille väljundpinge on lineaarselt proportsionaalne Celsiuse temperatuuriga. LM35 töötab temperatuuril -55 ° C kuni + 120 ° C.

Põhiline Celsiuse kraadi temperatuuriandur (+ 2 ° C kuni + 150 ° C) on näidatud alloleval joonisel.

LM35

LM35 temperatuurianduri omadused:

  • Kalibreeritud otse ˚ Celsiuse järgi (Celsiuse kraad)
  • Hinnatud vahemikus l –55˚ kuni + 150˚C
  • Sobib kaugrakenduste jaoks
  • Madal hind tänu vahvlitaseme kärpimisele
  • Töötab vahemikus 4 kuni 30 volti
  • Madal isekuumenemine,
  • ± 1 / 4˚C tüüpilist mittelineaarsust

LM35 töö:

  • LM35 saab hõlpsasti ühendada samamoodi nagu muid integreeritud vooluringi temperatuuriandureid. See võib pinnale kinni jääda või kinnituda ja selle temperatuur jääb pinnatemperatuuri vahemikku 0,01˚C.
  • See eeldab, et ümbritseva õhu temperatuur on peaaegu sama kui pinna temperatuur, kui õhutemperatuur oleks pinna temperatuurist palju kõrgem või madalam, oleks LM35 stendi tegelik temperatuur pinna temperatuuri ja õhu vahelisel temperatuuril temperatuur.

LM35-2Temperatuurianduritel on keskkonna- ja protsessikontrollis ning testimisel, mõõtmisel ja suhtlemisel tuntud rakendused. Digitaalne temperatuur on andur, mis annab 9-bitised temperatuuri näidud. Digitaalsed temperatuuriandurid pakuvad suurepärast täpsust, need on mõeldud lugemiseks vahemikus 0 ° C kuni 70 ° C ja on võimalik saavutada täpsus ± 0,5 ° C. Need andurid on täielikult joondatud digitaalsete temperatuurinäitudega Celsiuse kraadides.

  • Digitaalsed temperatuuriandurid: Digitaalsed temperatuuriandurid välistavad vajaduse lisakomponentide, näiteks A / D muunduri järele, rakenduses ning termistorite kasutamisel pole vaja komponente või süsteemi vajadusel kindlatel võrdlustemperatuuridel kalibreerida. Digitaalsed temperatuuriandurid tegelevad kõigega, võimaldades süsteemi põhise temperatuuri jälgimise funktsiooni lihtsustada.

Digitaalse temperatuurianduri eelised on peamised, kuna selle täpsus on Celsiuse kraadides. Anduri väljund on tasakaalustatud digitaalne lugemine. See ei tähenda muid komponente, nagu analoog-digitaalmuundur ja palju lihtsam kasutada kui lihtne termistor, mis tagab mittelineaarse takistuse temperatuuri varieerumisega.

Digitaalse temperatuurianduri näiteks on DS1621, mis annab 9-bitise temperatuurinäidu.

Funktsioonid DS1621:

  1. Väliseid komponente pole vaja.
  2. Mõõdetakse temperatuurivahemikku -55 ° C kuni + 125 ° C 0,5 ° intervallidega.
  3. Annab temperatuuri väärtuse 9-bitise näitena.
  4. Lai toiteallika vahemik (2,7 V kuni 5,5 V).
  5. Teisendab temperatuuri digitaalsõnaks vähem kui ühe sekundi jooksul.
  6. Termostaadiseaded on kasutaja poolt määratletavad ja püsimatud.
  7. See on 8-kontaktiline DIP.

Digitaalne temperatuuriandur

PIN-koodi kirjeldus:

  • SDA - 2-juhtmeline seeriaandmete sisend / väljund.
  • SCL - 2-juhtmeline jadkell.
  • GND - maa.
  • TOUT - termostaadi väljundsignaal.
  • A0 - kiibiaadressi sisend.
  • A1 - kiibiaadressi sisestus.
  • A2 - kiibiaadressi sisestus.
  • VDD - toiteallika pinge.

DS1621 töötamine:

  • Kui seadme temperatuur ületab kasutaja määratud temperatuuri HIGH, on väljund TOUT aktiivne. Väljund jääb aktiivseks seni, kuni temperatuur langeb alla kasutaja määratud temperatuuri LOW.
  • Kasutaja määratud temperatuuri seaded salvestatakse püsimällu, nii et neid saab enne süsteemi sisestamist programmeerida.
  • Temperatuurinäit esitatakse 9-bitisena, kahe komplementnäiduna, väljastades programmeerimisel käsu READ TEMPERATURE.
  • 2-juhtmelist jadaliidest kasutatakse sisendiks DS16121-le temperatuuri seadistamiseks ja temperatuuri näitamiseks DS1621-st

Digitaalne temperatuurianduri ahel

Foto krediit: