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温度传感器的五大参数

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2021-04-29 09:49:07

有关温度传感器的知识,介绍了温度传感器的五大参数,即精度、分辨率、功耗、接口和封装这五大参数,帮助大家全面了解温度传感器,一起来学习下。

温度传感器的参数

1、精度

数字温度传感器精度表示传感器读数和系统实际温度之间的误差。

在产品说明书中,精度指标 和温度范围相对应。通常针对不同温度范围,有数个最高精度指标。对于-25~ 100℃温度范围来说,±2℃精度是很常见的。AnalogDevice公司的ADT75、Maxim公司的DS75、

2、分辨率

数字温度传感器分辨率是描述传感器可检测温度变化细微程度的指标。集成于封装芯片的温度传感器本身就是一种模拟传感器。因此所有数字温度传感器均有一个模数转换器(ADC)。

ADC分辨率将决定器件的总体分辨率,分辨率越高,可检测到的温度变化就越细微。在产品说明书中,分辨率是采用位数和摄氏温度值来表示的。当采用位数来考虑分辨率时,必须多加注意,因为该值可能包括符号位,也可能不包括符号位。此外,该器件的内部电路

可能以不同于传感器总体温度范围的值,来确定内部ADC的满量程范围。以摄氏度来表示的分辨率是一种更直接分辨率值,采用该数值可进行设计分析。现有器 件的分辨率从1℃到0.03125℃不等。NATIONal公司的LM75通常是一种9位温度传感器。关于前一点,LM75的全工作范围是-55~ 125℃。因此您可能希望分辨率是0.352℃。实际上,该分辨率被规定为0.5℃。TI的TMP102通常是12位器件,其分辨率为0.0625℃。即 使环境温度发生微小变化其也会提醒微控制器采取相应的措施。

3、功耗

大 多数系统设计人员都非常关心系统的总功耗,电池供电系统尤为如此。对于这些应用领域使用的数字温度传感器来说,规定功耗必须在整个系统功率预算以下。现在 市场上的许多数字温度传感器处于工作状态时,仅消耗微安电流。市场上还有一些具有断电引脚或断电寄存器功能的其他器件。

它们在断电状态下的耗电可能远不到 1mA。因为系统监控活动通常是非连续的,因此设计人员可充分利用“单触发”模式的优势(该模式也是一些数字温度传感器的功能之一)。在“单触发”模式 中,该器件的上电时间刚好完成测量,接着随即恢复断电模式。利用这种功能,时间平均耗电量可降至最低。

National公司的 LM70数字温度传感器就是一款采用断电寄存器的中等低功耗器件。运行状态下的最大静态电流指标是490μA,但当该器件进入关机模式时,电流消耗通常降 至12μA。TI的TMP102采用了“单触发”模式,因此设计人员可轻松地使该器件处于断电状态,其电流消耗通常低于1μA。即使处于工作状态时,该器 件也仅消耗10μA静态电流。

考虑系统功耗时,另一个因素是数字温度传感器的电源电压要求。大多数温度传感器的性能指标要求的供 电电压范围为2.7~5.5V。有几款器件(如MAXIM公司的DS75LX)则专门适于低电压应用,其规范要求的电压范围是1.7V~3.7V。 TMP102的性能要求电压可低至1.4V。

4、接口

大多数数字温度传 感器都具有下列两种接口中的一种:I2C或SPI。I2C接口是一种两线总线,可用于与.件进行通信的多种系统。它通常以400kb/s的速度运行,但如 果采用有源终端电路,则可以3.4Mb/s的速度运行。该总线要求单线具有上拉加很小。利用温度传感器器件上的引脚可将多个传感器装在同一条总线上。一些 器件可在出厂时拥有不同的地址,便于通过一台I2C主控制器来控制数个相同的器件。当需要在系统内

若干个点进行温度测量时,其作用就显现出来了。

SPI是一种三线或四线接口,具体情况视器件间需要单向通信还是双向通信而定。SPI不支持器件寻址,因此系统内的每个器件都必须拥有与之相连的专门数字线路。来自主系统的这条专线路被称作芯片选择、芯片使能或从属选择,它支持主系统与每个器件进行单独通信。

市场上现有的几款数字温度传感器采用单线接口。这种由Maxim公司最早推出的接口通常被称作“单线”接口。器件、温度传感器等使用局限性限制了这种接口的应用。Maxim公司的DS18B20就是一款利用“单线”接口的典型数字温度传感器。

5、封装

数字温度传感器厂商提供了多种封装选择,以方便系统设计人员可随时找到适于其系统空间限制的封装。现有封装类型从8引脚SOIC到芯片级封装 (CSP)。当尺寸限制不是系统设计的主要因素时,较大封装当然是合适的。CSP更适于空间有限的应用(如手机),但在生产方面可能存在困难。新上市的器 件为采用SOT563封装的器件系列(如TMP102)。它们在实际尺寸方面和CSP相似,甚至高度或Z尺寸方面也很相似。但因其是封装的有引线器件,因 此它们在生产环境中更稳健。

温度测量应用非常广泛,不仅生产工艺需要温度控制,有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量,如计算机要监控CPU的温度,马达控制器要知道功率驱动 IC的温度等等。温度是实际应用中经常需要测试的参数,从钢铁制造到半导体生产,很多工业工艺都要依靠温度来实现,温度传感器便是应用系统与现实世界之间 的桥梁。

如今,温度传感器逐步进入数字化所谓数字化,可以把温度物理量和湿度物理量,通过温、湿度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、plc、智能仪表 等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。

人们在不同的地方检测温度,传感器数字化给人们带来更多的便捷。

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