Схема датчика температуры: Схемы подключения датчиков температуры Pt100, Pt1000

Схемы подключения датчиков температуры Pt100, Pt1000

Как видно из рисунков 1-3 датчик представляет из себя некий термоэлемент, сопротивление которого изменяется в зависимости от его собственной температуры. К термоэлементу в зависимости от схемы подключения могут быть подпаяны 2 провода (рис.1), три провода (рис.2), четыре провода (рис.3).

Для чего применяются различные схемы подключения датчиков температуры сопротивления?

Дело в том, что измеряемым параметром при применении таких датчиков является сопротивление датчика, однако провода имеют собственное сопротивление и внсят тем самым определенную погрешность.

Например, если датчик температуры Pt100 при нуле градусов Цельсия (сопротивление 100 Ом) подключен по двух проводной схеме медным проводом сечением 0,12 мм2, длина соединительного кабеля 3 м, то два провода в сумме дадут сопротивление около 0,5 Ом в результате набегает погрешность — датчик дает суммарное сопротивление 100,5 Ом, что соответствует температуре примерно 101,2 градуса.

Эту погрешность можно скорректировать прибором (если прибор это позволяет), введя корректировку на 1,2 градуса. Однако такая корректировка не может полностью компенсировать сопротивление проводов датчика. Это связано с тем, что медные провода являются сами по себе термосопротивлениями, т.е. сопротивление проводов так же меняется от темепратуры. Причем в случае например с нагреваемой камерой часть проводов, которая находится вместе с датчиком нагревается и меняет сопротивление, а часть за пределами камеры меняется с изменением температуры в комнате.

В случае рассмотренном выше при сопротивлении проводов 0,5 ома при нагреве на каждые 250 градусов сопротивление проводов может измениться практически вдвое. Дав дополнительно 1,2 градуса Цельсия погрешность.

Для исключения влияния сопротивления проводов применяют трехпроводную схему подключения датчика температуры. При такой схеме подключения прибор измеряет суммарное сопротивление датчика с проводами и сопротивление двух проводов (или одного провода и умножает его на 2) и вычитает сопротивление проводов из суммарного, выделяя тем самым чистое сопротивление датчика. Такая схема подключения позволяет получать достаточно высокую точность при значительных влияниях сопротивлений проводов на тчоность измерения. Однако данная схема не учитывает, что провода ввиду погрешностей изготовления могут обладать разным сопротивлением (в следствии неоднородности материала, изменения сечения по длине и пр.)  такие погрешности вводят меньшие отклонения в отображаемой температуре чем при двух проводной схеме, однако при больших длинах проводов могут быть существенны. В таких случаях может потребоваться применение четырех проводной схемы подключения, в которой прибор измеряет непосредственно сопротивление датчика без учета соединительных проводов.

В каких случаях можно применять двух проводную схему подключения:

1. Диапазон измерения не большой (например 0…40 градусов) и требуется невысокая точность (например 1 градус)

2. Соединительные провода имеют большое сечение и длина их не велика, т.е сопротивление проводов мало по сравнению с сопротивлением датчика и не вносит существенной погрешности. Например суммарное сопротивление 2 проводов 0,1 ом, а сопротивление датчика меняется на 0,5 Ома на градус, требуемая точнось 0,5 градуса, таким образом сопротивление проводов вносит погрешность меньше, чем допустимая погрешность.

Трехпроводная схема подключения датчиков температуры сопротивления:

Наиболее распространненная схема подключения, применяемая для измерений на удалении датчика от 3 до 100 м, позволяющая в диапазоне до 300 градусов иметь погрешность порядка 0,5 %, т.е. 0,5 С на 100 С.

Четырех проводная схема подключения:

Применяется как правило для прецизионных измерений с точностью 0,1 С и выше.

Прозвонка (проверка) датчиков температуры сопротивления:

Для прозвонки датчиков температуры требуется обычный тестер показывающий сопротивление, для датчиков с сопротивлением при нуле градусов до 100 ом включительно потимальный диапазон измерения тестера до 200 Ом.

Прозвонку можно производить при комнатной температуре, либо при другой заранее известной температуре входящей в рабочую зону датчика (например поместив датчик в сосуд с водо-ледяной смесью 0 градусов или кипящий чайник примерно, с поправкой на давление, 100 градусов).

При прозвонке определяется, какие провода соединены между собой накоротко возле датчика, сопротивление между такими проводами как правило существенно меньше чем сопротивление датчика (это сопротивление между выводами 1,3 и 2,4). Сопротивление между такими выводами для стандартных датчиков составляет от 0 до 5 Ом, в зависимости от сечения и длинны соединительных проводов. Найдя провода с таким значением сопротивления мы однозначно можем определить какие выводы куда подключать. При трехпроводной схеме выводы 1 и 3 равнозначны т.е. если их подключить наоборот на измерение это никак не повлияет. При четырехпроводной схеме пары проводов 1,3 и 2,4 между собой равнозначны, и внутри пары между собой провода тоже равнозначны, т.е. первый с третим можно переставлять между собой, и второй с четвертым можно переставлять, и целиком пару 1,3 можно переставить с парой 2,4 на результаты измерений это не повлияет.

Кроме этого проверяется, что датчик рабочий, т.е. выдает то сопротивление которое должен при данной температуре (измерение между выводами 1 и 2).

Таблицу значений сопротивлений для основных типов датчиков при разных температурах можно посмотреть тут.

Кроме этого нужно убедиться, что датчик не замыкает на корпус термопреобразователя, прозвонив на мегаомном диапазоне (20…200 МОм) сопротивление между проводами и корпусом датчика, при этом руками касаться контактов корпуса, проводов и щупов нельзя. Если на мегаомах тестер показывает не бесконечное сопротивление, то скорее всего в корпус датчика попал жир или влага, такой датчик может работать некоторое время, но точность показаний будет снижаться, показания могут плавать.

Каким образом можно подключить датчик температуры сопротивления если его схема подключения не совпадает со схемой на приборе?

Рассмотрим различные варианты:

1. в наличии есть двухпроводный датчик температуры

Соответственно если подключить требуется к прибору с трехпроводной или четырехпроводной схемой, то можно установить соответственно одну или две перемычки на контактах прибора, в местах, где подключаются короткозамкнутые провода. На рисунках 4 и 5 это обозначено перемычками на контактах 1,3 и 2,4.

Подключение двухпроводного датчика по трех- и четырехпроводной схеме

Несомненно такое подключение приведет к погрешности измерения, и если прибор не позволяет её скомпенсировать, то можно в требуемом диапазоне измерения определить погрешность показаний используя образцовый термометр и рассчитать корректировку, которую нужно прибавлять к показаниям. Это позволит временно решить проблему и не останавливать технологический процесс.

2. в наличии есть трехпроводный датчик температуры

Если подключать такой датчик по двухпроводной схеме рекомендуется соединить два короткозамкнутых у датчика провода вместе, для уменьшения споротивления соединительных проводов (так же можно один из короткозамкнутых проводов заизолировать и не подключать или откусить кусачками). Датчик будет работать в двухпроводной схеме не внося никакой дополнительной погрешности.

типы, устройство, принцип работы, схемы подключения

Контроль температуры повсеместно задействуется в технологических процессах, позволяя выбирать подходящий режим работы или отслеживать изменения состояния материала. Температурный режим одинаково важен как при включении духовки на кухне, так и в доменных печах при плавлении стали, а отклонение от нормальной работы может привести к аварии и травмированию людей. Чтобы избежать неприятных последствий и обеспечить возможность регулирования степени нагрева используется датчик температуры.

Разновидности, устройство и принцип работы

В ходе развития и совершенствования технологий датчик температуры, как измерительное приспособление, претерпел множественные изменения и модернизации. Благодаря чему сегодня они представлены в большом разнообразии, которые можно разделить по нескольким критериям. Так, в зависимости от способа передачи и отображения данных об измерениях температуры они подразделяются на цифровые и аналоговые. Цифровые устройства являются более современным решением, так как информация в них отображается на дисплее и передается по электронным каналам коммуникации, аналоговые имеют циферблатное отображение данных, электрический или механический способ передачи измерений.

В зависимости от принципа действия все датчики можно подразделить на:

• термоэлектрические;
• полупроводниковые;
• пирометрические;
• терморезистивные;
• акустические;
• пьезоэлектрические.

Термоэлектрические

В основе работы термоэлектрического датчика лежит принцип термопары (см. рисунок 1) – у всех металлов существует определенная валентность (количество свободных электронов на внешних атомарных орбитах, не задействованных в жестких связях). При воздействии внешних факторов, сообщающих свободным электронам дополнительную энергию, они могут покинуть атом, создавая движение заряженных частиц. В случае совмещения двух металлов с различным потенциалом выхода электронов и последующим нагреванием места соединения возникнет разность потенциалов, получившая название эффекта Зеебека.

Рис. 1. Устройство термопары

На практике применяется несколько разновидностей термоэлектрических датчиков температуры, так, согласно п. 1.1  ГОСТ Р 50342-92 они подразделяются на:

• вольфрамрений-вольфрамрениевые (ТВР) – применяется в средах с большой рабочей температурой порядка 2000°С;
• платинородий-платинородиевые (ТПР) – отличаются высокой себестоимостью и высокой точностью измерений, применяются я в лабораторных измерениях;
• платинородий-платиновые (ТПП) – оснащаются защитной трубкой из металла и керамической изоляцией, обладают высоким температурным пределом;
• хромель-алюмелевые (ТХА)  — широко применяются в промышленности, способны охватывать диапазон температуры до  1200°С, используются в кислых средах;
• хромель-копелевые (ТХК) –  характеризуются средним температурным показателем, монтируются только в неагрессивных средах;
• хромель-константановые (ТХК) — актуальны для газовых смесей и разжиженных аэрозолей нейтрального или слабокислого состава;
• никросил-нисиловые (ТНН) – применяются для устройств среднего температурного диапазона, но обладают длительным сроком эксплуатации;
• медь-константановые (ТМК) – характеризуется наименьшим пределом измерений до 400°С, но отличается устойчивостью к влаге и некоторым категориям агрессивных сред;
• железо-константановые (ТЖК) – применяются в среде с разжиженной атмосферой или вакуумного пространства.

Такое разнообразие температурных датчиков на основе термопары позволяет охватывать любые сферы человеческой деятельности.

Полупроводниковые

Изготавливаются на основе кристаллов с заданной вольтамперной характеристикой. Такие датчики температуры работают в режиме полупроводникового ключа, аналогично классическому биполярному транзистору, где степень нагревания сравнима с подачей потенциала на базу. При повышении температуры полупроводниковый датчик  начнет выдавать большее значение тока. Как правило, самостоятельно полупроводник не используется для измерения нагрева, а подключается через цепь усилителя (см. рисунок 2).

Рис. 2. Подключение полупроводникового датчика через усилитель

Отличаются широким диапазоном производимых измерений и возможностью подстройки датчика в соответствии с рабочими параметрами оборудования. Являются высокоточным типом, мало зависящим от продолжительности эксплуатации. Обладают небольшими габаритами, за счет чего легко устанавливаются в схемах, радиоэлементах и т. д.

Пирометрические

Работают за счет специальных датчиков – пирометров, которые позволяют улавливать малейшие температурные колебания рабочей поверхности любого предмета. Непосредственно сам чувствительный элемент представляет собой матрицу, реагирующую на определенную частоту температурного диапазона. Этот принцип положен в основу измерений бесконтактным термометром, который получил широкое распространение в период борьбы с коронавирусом. Помимо этого их применение активно используется для тепловизионного контроля конструктивных элементов, оборудования, зданий и сооружений.

Рис. 3. Принцип действия пирометрического датчика

Терморезистивные

Такие датчики температуры выполняются на основе терморезисторов – устройств с определенной зависимостью сопротивления от степени нагрева основного материала. С повышением температуры, изменяется и проводимость резистора, благодаря чему вы можете следить за состоянием нужного объекта.

Основным недостатком терморезистивного датчика  является малый диапазон измеряемой температуры, но он способен обеспечивать хороший шаг измерений и высокую точность в десятых и сотых долях градусов Цельсия. Из-за чего их нередко включают в цепь с применением усилителя, расширяющего рабочие пределы.

Акустические

Акустические датчики температуры функционируют по принципу определения скорости прохождения звуковых колебаний в зависимости от температуры материала или поверхности . Непосредственно сам сенсор производит сравнение скорости звука, генерируемого источником, которая будет отличаться, в зависимости от степени нагрева (см. рисунок 4). Такой тип является бесконтактным и позволяет производить замеры в труднодоступных местах или на объектах повышенной опасности.

Рис. 4. Звуковой датчик температуры

Пьезоэлектрические

Работа датчика основана на эффекте распространения колебаний кварцевого кристалла при прохождении электрического тока. Но, в зависимости от температуры окружающей среды, будет меняться и частота колебаний кристалла. Принцип фиксации температурных изменений заключается в измерении частоты колебаний и последующем сравнении с установленной градуировкой номиналов для разных температур.

Схемы подключения

Основные отличия в подключении датчика температур обуславливаются сферой его применения и конструктивными особенностями. Так, в рамках статьи, мы рассмотрим несколько наиболее распространенных и интересных вариантов. Таковыми является подключение с помощью двухпроводной и трехпроводной схемы.

Рис. 5. Двухпроводная схема подключения

На рисунке 5 приведен вариант двухпроводного присоединения измерительного устройства. Этот принцип рекомендуется для всех датчиков  температуры с небольшим расстоянием до контролируемого объекта. Так как сопротивление самого чувствительного элемента  R_t мало измениться от сопротивления соединительных проводников R₁ и R₂, соответственно, поправка на измерения будет минимальной.

Рис. 6. Трехпроводная схема подключения

При больших расстояниях, от 150 м и более, подключение датчика следует выполнять по трехпроводной схеме, в которой существенно снижается погрешность на сопротивление в проводах R₁, R₂, R₃.

Рис. 7. Схема подключения датчика температуры двигателя

Практически в каждом современном авто осуществляется постоянный контроль температурных параметров мотора. Поэтому использование датчика является обязательным требованием безопасности. Согласно двухпроводной схемы (рисунок 7) датчик подключается одним выводом на отдельно стоящий концевик капота, который не имеет каких-либо подключений к цепи. А второй вывод, подсоединяется к блоку сигнализации установленным порядком, в соответствии с моделью.

Рис. 8. Схема подключения цифрового датчика температуры

На рисунке 8 приведен пример включения цифрового датчика Dallas. Это модель с тремя выводами, первый из которых, согласно распиновки GND подключается к заземляющему выводу микроконтроллера, второй DATA к выводу PIN 2, а третий к клемме питания +5 В. Между третей и второй ножкой включается резистор на 4,7кОм.

Примение

Сфера применения датчиков температуры охватывает как бытовые приборы, так и оборудование общепромышленного назначения, сельскохозяйственную отрасль, военную промышленность, аэрокосмический сектор. Каждый из вас может встретить их у себя дома в нагревательных приборах – бойлерах, духовках, мультиварках или хлебопечках.

В тяжелой промышленности тепловые сенсоры позволяют контролировать степень нагрева печей, воздуха в рабочей области, состояние трущихся поверхностей. В медицине их используют для контроля температуры в труднодоступных местах или для упрощения различных процедур.

Многие автолюбители часто сталкиваются с анализаторами температуры, контролирующими состояние масла или другой охлаждающей жидкости. На сети железных дорог они позволяют отслеживать нагрев букс и колесных пар. В энергетике с их помощью обследуются контактные соединения и качество прилегания поверхностей.

Как подобрать?

При выборе датчика температуры необходимо руководствоваться такими критериями:

• если датчик будет соприкасаться или располагаться внутри измеряемой среды, то берется контактная модель, если находиться вне объекта, то бесконтактная;
• условия и состояние среды, в которой он будет функционировать (влажность, агрессивные вещества и т. д.) должны соответствовать возможностям датчика;
• шаг и градуировка измерений должны обеспечивать удобную эксплуатацию и датчика, и оборудования;
• если датчик подлежит замене в ходе эксплуатации, то устанавливаются сменные варианты;
• при выборе датчика температуры для замены неисправного, лучше воспользоваться его VIN кодом;
• предел рабочих температур должен охватывать все возможные значения нагрева, некоторые из них приведены в таблице ниже.

Таблица: температурные пределы датчиков термоэлектрического типа

Тип	Состав	Диапазон температур
T	медь / константан	от -250 °C до 400 °C
J	железо / константан	от -180 °C до 750 °C
E	хромель / константан	от -40 °C до 900 °C
K	хромель / алюмель	от -180 °C до 1 200 °C
S	платина-родий (10 %) / платина	от 0 °C до 1 700 °C
R	платина-родий (13 %) / платина	от 0 °C до 1 700 °C
B	платина-родий (30 %) / платина-родий (6 %)	от 0 °C до 1 800 °C
N	нихросил / нисил	от -270 °C до 1 280 °C
G	вольфрам / рений (26 %)	от 0 °C до 2 600 °C
C	вольфрам-рений (5 %) / вольфрам-рений (26 %)	от 20 °C до 2 300 °C
D	вольфрам-рений (3 %) / вольфрам-рений (25 %)	от 0 °C до 2 600 °C

Использованная литература

1. Виглеб Г  «Датчики», 1989
2. Фрайден Дж «Современные датчики. Справочник» 2005
3. Ананьева Н.Г., Ананьева М.С., Самойлов В.Н «Измерение температуры» 2015
4. Дж. Вебстер «Справочник по измерениям, сенсорам и приборам» 2006

Схема

, типы, преимущества и недостатки

В повседневной жизни мы все используем различные типы датчиков. Исходя из этого, датчик температуры является одним из видов датчиков, который чаще всего используется в различных формах, таких как микроволновые печи, водонагреватели, холодильники, термометры и т. д. Как правило, эти типы датчиков используются в самых разных приложениях для измерения количества прохладу или жар устройства и превратить его в читаемую единицу.

Знаете ли вы, как измеряется температура зданий, дамб, скважин, почвы:? Что ж, это можно сделать с помощью специального датчика температуры, чтобы вычислить показания температуры с помощью электрических сигналов. В этой статье обсуждается обзор датчиков температуры и их работы с типами и приложениями.

Что такое датчик температуры?

Датчик, который используется для измерения или поддержания фиксированной температуры в любом устройстве, известен как датчик температуры. Датчики такого типа играют ключевую роль в различных приложениях. Физические измерения, такие как температура, являются наиболее распространенными в промышленных приложениях. Датчик температуры обеспечивает измерение температуры в понятной форме с помощью электрического сигнала.

Датчик температуры

Эти виды датчиков доступны в различных формах, которые используются для различных методов управления температурой. Работа датчика температуры в основном зависит от напряжения на клеммах диода. Итак, изменение температуры прямо пропорционально сопротивлению диода.

Измерение сопротивления на клеммах диода может быть выполнено и для изменения читаемых единиц измерения температуры, таких как Цельсий, Фаренгейт, Цельсия и представленных в виде числовых единиц измерения. В области геотехнического мониторинга датчики температуры используются для расчета внутренней температуры различных конструкций, таких как здания, плотины, мосты, электростанции и т. д. показано ниже. Как только цепь нагревается, реле запускает нагрузку. К этому реле можно приложить любое напряжение, например, 110 В переменного тока или 220 В переменного или постоянного тока, чтобы мы могли регулярно контролировать его при предпочтительной температуре. Эта схема проста и дешева в изготовлении. Для начинающих электроников это идеальная схема.

Цепь датчика температуры с релейным переключателем

Для создания этой цепи датчика температуры необходимы следующие компоненты: вход постоянного тока 9 В, термистор 10 кОм, транзистор BC547B, реле 6 В, диод 1N4007 и переменный резистор 20 кОм. Работа этой схемы может осуществляться с помощью 9-вольтовой батареи, адаптера или трансформатора. Эта схема включает 2 транзистора BC547B типа пары Дарлингтона. Таким образом, с помощью этих транзисторов можно увеличить чувствительность схемы, а также коэффициент усиления.

Требуемый диапазон нагрева можно настроить с помощью переменного резистора, при котором вы хотите активировать ваше реле. В этой схеме термистор играет ключевую роль, поскольку он обнаруживает тепло. Работа этой схемы довольно проста. Как только термистор нагреется, его сопротивление уменьшится, и это позволит потоку тока активировать транзисторы.

Когда оба транзистора срабатывают, они позволяют активировать напряжение на реле. Итак, теперь нагрузка, которая подключена к этому реле, будет активирована. Эта схема очень полезна, например, при работе вентилятора при заданной температуре. Он активирует сигнал тревоги в чрезвычайных ситуациях, когда вы не хотите перегреваться.

Типы датчиков температуры

Датчики температуры подразделяются на два типа: контактные и бесконтактные, где датчики контактного типа в основном используются в опасных зонах. Кроме того, эти типы датчиков подразделяются на различные типы, которые обсуждаются ниже.

Датчик температуры контактного типа

Датчик температуры контактного типа используется для определения величины температуры внутри объекта посредством прямого физического контакта с ним. Эти датчики можно использовать для обнаружения твердых тел, жидкостей или газов в широком диапазоне температур. Датчики температуры контактного типа доступны в различных типах, таких как RTD, термопара, термометр, термистор и т. д.

Среди них термопары обычно менее дороги из-за использования простого материала и модели. Другой тип датчика — термистор, сопротивление которого уменьшается при повышении температуры.

Термопара

Наиболее популярным и часто используемым датчиком температуры является термопара благодаря его чувствительности, точности, широкому диапазону температур, простоте и надежности. Как правило, этот тип датчика состоит из двух разных металлических секций, таких как медь и константан, которые соединяются в процессе сварки.

Термопара

Конструкция этого датчика может быть выполнена из двух разных металлов, которые соединяются двумя проводами в двух точках. Напряжение между этими проводами повторяет изменение температуры. Хотя по сравнению с РДТ точность будет несколько меньше. Диапазон температур этого датчика составляет от -200 ° C до -1750 ° C, но они дороги.

Когда соединение двух металлов охлаждается или нагревается, может формироваться напряжение, которое может быть связано обратно с температурой. Поэтому это называется термоэлектрическим эффектом. Как правило, они не дорогие, когда их материалы и дизайн просты.

Выход термопары в основном зависит от ее типа, при этом обычная термопара подразделяется на различные типы, такие как K, J, T, N и E, которые называются термопарами из недрагоценных металлов. Термопары типов S, B и R называются термопарами из благородных металлов, а типы C и D называются термопарами из тугоплавких металлов.

Температурный диапазон термопар варьируется в зависимости от их типов, как показано ниже.

• Диапазон температур термопары типа «J» составляет от 0° до 750°C
• Диапазон температур термопары типа «К» составляет от -200° до 1250°C
• Диапазон температур термопары типа «Е» составляет от -200° до 900°C
• Диапазон температур термопары типа «Т» составляет от -250° до 350°C
• Диапазон температур термопары типа «N» составляет от 0° до 1250°C

Термисторы

Термисторы, также известные как термочувствительные резисторы, изготовлены из керамических материалов, таких как определенные оксиды металлов, покрытых стеклом. Принцип работы термистора заключается в том, что при повышении температуры его сопротивление увеличивается.

Термисторный датчик

В соответствии с принципом, он подразделяется на два типа, такие как положительный температурный коэффициент (PTC) и отрицательный температурный коэффициент (NTC). При положительном температурном коэффициенте, когда температура материала увеличивается, сопротивление увеличивается, тогда как при NTC температура уменьшается, а сопротивление уменьшается. Сопротивление термистора будет увеличиваться при повышении температуры.

Этот тип датчика температуры демонстрирует предсказуемые, точные и значительные изменения при изменении различных температур. Огромное изменение — это не что иное, как температура, которая будет отражена быстро и точно. Термисторы более точны по сравнению с термопарами. Эти датчики изготавливаются из полимеров или керамики.

Термостаты

Датчики этого типа включают биметаллический сегмент, изготовленный из двух разнородных металлов, таких как никель, алюминий, медь или вольфрам. Эти металлы могут быть соединены вместе, чтобы получить биметаллическую полосу. Основной принцип работы термостата зависит от разности коэффициентов линейного расширения металлов. Таким образом, это подталкивает их к механическому движению из-за увеличения температуры.

Термостат

Биметаллическая пластина используется в качестве электрического переключателя в термостатическом управлении. Широкое использование этого заключается в управлении нагревательными элементами горячей воды в котлах, баках-аккумуляторах горячей воды, печах; радиаторные системы охлаждения в транспортных средствах и т. д.

RTD или резистивный датчик температуры

Конструкция резистивного датчика температуры может быть выполнена из точных проводящих металлов, таких как платина, заключенных в катушку. Электрическое сопротивление RTD изменяется при изменении температуры. RTD также называется термометром сопротивления и рассчитывает температуру через сопротивление элемента RTD, используя температуру.

RTD

RTD или датчики температуры сопротивления представляют собой металлическую фольгу термисторов, и это наиболее точный и дорогой тип датчиков температуры. RTD имеют PTC (положительные температурные коэффициенты), но отличаются от термисторов. Выход этого очень линейный, генерирующий очень точные измерения температуры.

Обычные типы резистивных датчиков температуры изготавливаются из платины, известной как PRT или платиновый термометр сопротивления. Наиболее часто доступным типом датчика является датчик Pt100, который включает типичное значение сопротивления, например, 100 Ом при 0°C.

ICS на основе полупроводников

Эти типы интегральных схем на основе датчиков температуры доступны в двух различных типах, таких как локальная температура и удаленный цифровой тип. IC типа локальной температуры используется для расчета их температуры с помощью физических свойств транзистора. Удаленный цифровой тип используется для расчета внешней температуры транзистора.

Локальные датчики температуры используют либо аналоговые, либо цифровые выходы. Аналоговые выходы представляют собой либо ток, либо напряжение, тогда как цифровые выходы можно наблюдать в различных форматах, таких как SMBus, I²C, SPI и 1-Wire. Эти датчики определяют температуру на печатных платах. Небольшой датчик температуры, такой как MAX31875, можно использовать в различных приложениях с батарейным питанием.

Работа удаленных цифровых датчиков температуры аналогична работе локальных датчиков температуры, которые используют физические свойства транзистора. Основное отличие состоит в том, что транзистор расположен вдали от микросхемы датчика. Некоторые ПЛИС и микропроцессоры содержат биполярный чувствительный транзистор для расчета температуры кристалла ИС.

Термометры

Устройство, подобное термометру, используется для расчета температуры жидкостей, твердых тел или газов. Как следует из названия, это комбинация двух терминов, таких как термос и метр, где термос — это не что иное, как тепло.

Термометр содержит жидкость, такую ​​как ртуть или спирт, внутри стеклянного цилиндра. Величина термометра линейно пропорциональна температуре. Как только температура повышается, увеличивается и количество термометров.

Термометр

При нагревании жидкости термометра она увеличивается в тонкой трубке. Этот термометр включает калиброванную шкалу, которая определяет температуру. Термометр имеет отмеченные числа рядом со стеклянной трубкой, которая указывает температуру, когда линия ртути достигает этой точки. Эта температура может быть сохранена в таких шкалах, как Кельвин, Цельсий или Фаренгейт. Таким образом, всегда разумно отметить, для какой шкалы отрегулирован измеритель.

Бесконтактный датчик температуры

Датчики температуры бесконтактного или бесконтактного типа не соприкасаются с целью. Таким образом, они рассчитывают температуру, используя излучение источника тепла. Распространенным типом бесконтактного датчика является ИК (инфракрасный) датчик, основная функция которого заключается в удаленном обнаружении энергии объекта и генерации знака для схемы, которая определяет температуру объекта с помощью точного плана калибровки.

Измерители такого типа не находятся в непосредственном контакте с целью, и они рассчитывают количество холода или тепла по всему излучению, испускаемому источником тепла. Датчики температуры бесконтактного типа используются в широком диапазоне. В Ковид 19пандемия, он используется для проверки температуры людей.

Еще несколько датчиков температуры обсуждаются ниже.

Температурный датчик LM35

LM35 IC — это датчик температуры, генерирующий аналоговый сигнал, аналогичный выходному. Выход этой ИС изменяется в зависимости от температуры вокруг нее. Этот тип ИС очень мал по размеру, а также дешев. Основной функцией этой ИС является расчет температуры в диапазоне от -55°C до 150°C.

Интерфейс этой ИС может быть выполнен с использованием любого микроконтроллера, который содержит функцию АЦП.
Эта микросхема может получать питание, подавая регулируемое напряжение +5 В на контакт i/p, а контакт GND можно подключить к GND схемы.

Инфракрасный датчик температуры

Инфракрасный датчик температуры обнаруживает электромагнитные сигналы в диапазоне 700–14 000 нм. Раз ИК-спектр расширяется до 1 000 000 нм, то эти датчики не рассчитывают более 14 000 нм. Работа ИК-датчиков может осуществляться путем фокусировки ИК-энергии, генерируемой объектом, на фотодетекторы.

Эти фотосенсоры преобразуют энергию в электрический сигнал, который сравним с инфракрасной энергией, генерируемой объектом. Потому что ИК-энергия, генерируемая любым объектом, может быть пропорциональна его температуре. Электрический сигнал обеспечивает точное считывание температуры объекта. ИК-сигналы подаются на ИК-датчик через пластиковое окно.

Как правило, пластик не пропускает инфракрасные частоты; датчики используют прозрачную форму для определенных частот. Этот пластиковый материал отфильтровывает ненужные частоты, чтобы защитить электронику внутри ИК-датчика от грязи, пыли и т. д.

Датчик температуры воды

Датчик такого типа позволяет блоку управления распознавать перегрев двигателя или ненормальное повышение температуры. Подключение этого датчика может быть сделано в автомобилях рядом с термостатом в зависимости от производителей.

В некоторых автомобилях есть два типа датчиков температуры; один датчик используется для передачи данных от системы двигателя автомобиля к блоку управления, а другой используется от блока управления к панели управления. Когда температура двигателя автомобиля изменяется, потенциальная неодинаковость выхода устройства также может быть изменена, и это можно рассчитать с помощью блока управления двигателем.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости или ECTS (датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя) или датчик ECT в основном используются для измерения температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения, которая дает знак того, насколько высока температура двигателя в машина отдает. Датчик температуры охлаждающей жидкости работает через ЭБУ автомобиля, постоянно контролируя, чтобы убедиться, что двигатель автомобиля работает при оптимальной температуре или нет.

Для получения точных показаний температуры автомобиля ЭБУ передает регулируемое напряжение на CTS. Сопротивление датчика температуры охлаждающей жидкости меняется в зависимости от температуры; вот так ЭБУ отслеживает изменение температуры.

ЭБУ использует это значение для расчета температуры охлаждающей жидкости и, исходя из этого, регулирует состав топливной смеси, впрыск топлива, момент зажигания и управляет включением/выключением электрического вентилятора системы охлаждения. Эти данные также можно использовать для передачи точных показаний температуры двигателя на панель управления.

Датчик температуры тела человека

Температура тела человека, как и MAX30205, используется для расчета температуры тела человека. Этот датчик имеет точность до 0,1°C в диапазоне измерений от 37°C до 39°C.°C и разрешение 16 бит. Этот датчик температуры человеческого тела имеет сигнал тревоги перегрева для включения вентилятора через выходной гистерезис операционной системы.

Этот датчик преобразует измерения температуры в цифровую форму с помощью АЦП и сигма-дельта. Датчик температуры MAX30205 имеет три линии выбора адреса, используя 32 доступных адреса. Напряжение питания этого датчика находится в диапазоне от 2,7 В до 3,3 В, а ток питания составляет 600 мкА, а интерфейс с защитой от блокировки, совместимый с I2C, можно использовать в различных приложениях. Эта микросхема может использоваться в корпусе TDFN с 8 выводами и работает в диапазоне температур от 0 NC до -+50 NC.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о датчиках температуры MCQ

Преимущества

Преимущества датчиков температуры включают следующее.

• Диапазон температур чрезвычайно широк: от -200°C до +2500°C
• Мостовая схема не требуется
• Время отклика очень быстрое
• Быстро реагирует на изменение температуры
• Они просты в конструкции
• Начальная стоимость меньше
• Сильный
• Термопара измеряет температуру в диапазоне от -200°C до +2500°C
• RTD измеряет температуру в диапазоне от -200°C до +850°C
• Термистор измеряет температуру в диапазоне от -100°C до +260°C
• Датчики IC измеряют температуру в диапазоне от -45°C до 150°C
• Термопара не потребляет дополнительной энергии, они очень просты в конструкции и прочны, имеют меньшую стоимость и т. д.
Термометры сопротивления
• имеют высокую точность, более стабильны, более линейны по сравнению с термопарой
• Термистор работает очень быстро и обеспечивает более высокую выходную мощность.
Датчики
• IC не дорогие, имеют максимальный выход и более линейны по сравнению с другими типами.

Недостатки

К недостаткам датчика температуры относятся следующие.

• Недостатки термопар: наименьшая стабильность, нелинейность, низкое напряжение, требуемое задание, чувствительность и т. д.
• Недостатки RTD: дорогой, абсолютное сопротивление лёссовое, требуемый источник тока не сильный по сравнению с термопарой.
• Недостатки термистора: требуемый источник тока, самонагрев, хрупкость, нелинейность, поддержка ограничена и т. д.
• Недостатки датчика IC: медленная работа, требуется электропитание, самонагрев, ограничения по конфигурациям, температура до 150°C и т. д.

Применения

Применения датчиков температуры включают следующее.

• Применяются в электродвигателях, поверхностных плитах, бытовой технике, компьютерах, оборудовании в промышленности, нагревательных электрических радиаторах, производстве продуктов питания, алкотестере и т. д.
• Некоторые другие области применения датчиков температуры включают транзит, энергетику и коммунальные услуги, HVAC, теплообменники, калибровку и контрольно-измерительные приборы, промышленные процессы, бурение, системы отопления, энергетику, лаборатории и т. д.
• Эти датчики используются для контроля температуры двигателя и управления работой двигателя.
• Температура бурения может контролироваться оператором бурения в рамках применения геотермальной энергии.
• Эти датчики используются для защиты электрических кабелей от возгорания от перегрева
• Пользователь может проверить температуру воды, чтобы можно было управлять водонагревателем для экономии энергии.
• Оператор может контролировать температуру подшипника и моторного масла
• С помощью этого датчика можно контролировать температуру в помещении, управляя системой охлаждения.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о типах резисторов.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о технологии сенсорного экрана MCQ.

Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о MCQ для измерения температуры

Таким образом, это обзор датчика температуры и его работы. Датчики температуры в основном применяются в медицинских устройствах, кухонных приборах, автомобилях, компьютерах и других видах оборудования. Вот вопрос к вам, как вы проверяете датчик температуры?

CIRCUIT060002 Инструмент для проектирования | TI.com

CIRCUIT060002 Средство проектирования | TI.com

Дом

Дизайн-ресурсы

ЦЕПЬ060002

Скачать Посмотреть видео с расшифровкой видео

Ничего не найдено. Пожалуйста, очистите поиск и повторите попытку.

Посмотреть все 9

	Тип	Название		Дата
*	Схема	Измерение температуры с цепью NTC (Rev. A)	PDF | HTML	03 июн 2021
*	Схема	Цепь измерения температуры NTC с интеллектуальным аналоговым комбо MSP430 (Rev. C)	PDF | HTML	09 мар 2020
	Электронная книга	Поваренная книга аналогового инженера: усилители (Rev. B)		05 окт. 2022
	Дополнительная литература	Как использовать Smart Analog Combo в микроконтроллерах MSP430™ (Rev. A)	PDF | HTML	24 окт. 2019
	Схема	Мониторинг цепи термистора NTC с однотактным АЦП (версия A)	PDF | HTML	27 июня 2019 г.
	Электронная книга	Поваренная книга аналогового инженера: усилители (Rev. A)		18 фев 2019
	Дополнительная литература	Как контролировать температуру платы		28 янв. 2019
	Дополнительная литература	Методы снижения погрешности линеаризации термистора, требований к памяти и мощности		13 декабря 2018 г.
	Руководство пользователя	Руководство по проектированию термопары с однополярным питанием и основанием RTD с компенсацией холодного спая		Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Найти: