如何選擇溫度傳感器
發(fā)布時(shí)間:2008/5/29 0:00:00 訪問次數(shù):477
在許多應(yīng)用中溫度都是必須監(jiān)測和控制的關(guān)鍵參數(shù)，這些應(yīng)用包括個(gè)人計(jì)算機(jī)（pc）、移動(dòng)電話、汽車、醫(yī)用設(shè)備和游戲控制臺(tái)。目前已經(jīng)開發(fā)出許多不同的測量技術(shù)以滿足這些應(yīng)用對(duì)各種技術(shù)和成本的要求。這些測量技術(shù)包括熱敏電阻、電阻溫度檢測器（rtd）、紅外（ir）測溫、熱電偶以及許多最新推出的集成電路（ic）溫度傳感器。
ic溫度傳感器
半導(dǎo)體溫度傳感器是以集成電路（ic）結(jié)構(gòu)制造的，基本設(shè)計(jì)原理基于半導(dǎo)體二極管的伏安特性與溫度之間的關(guān)系。ic溫度傳感器適合于-55 c～150 c溫度范圍內(nèi)的應(yīng)用。雖然ic溫度傳感器的測量范圍比熱電偶和rtd的測量范圍小一些，但是它們有小封裝、高精度和低價(jià)格等特點(diǎn)，并且容易與其它器件連接，例如，放大器、穩(wěn)壓器、數(shù)字信號(hào)處理器（dsp）和微控制器（mcu）。ic溫度傳感器技術(shù)不斷進(jìn)步，可以提供各種各樣的功能、特性和接口。鑒于現(xiàn)在提高ic集成度的可行性，數(shù)字ic溫度傳感器能夠發(fā)送本地溫度和遠(yuǎn)程溫度測量結(jié)果，監(jiān)視其它系統(tǒng)參數(shù)、控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速或者當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警。
ic溫度傳感器的類型
ic溫度傳感器有兩種主要類型--模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器，并且每一種類型都包括許多種產(chǎn)品。模擬溫度傳感器能產(chǎn)生一個(gè)與溫度成比例的電壓或者電流信號(hào)。數(shù)字溫度傳感器能監(jiān)視本地溫度和遠(yuǎn)程溫度，并且還包括許多其它功能，例如，電壓監(jiān)視、風(fēng)扇控制和超出溫度設(shè)置上限或下限報(bào)警。
模擬溫度傳感器
初期的ic溫度傳感器提供一個(gè)與溫度成比例的輸出電壓或電流。我們改進(jìn)了現(xiàn)有的熱敏電阻產(chǎn)品，其電阻隨溫度呈非線性關(guān)系變化的特性。現(xiàn)在的模擬溫度傳感器無需附加線性化電路來校準(zhǔn)熱敏電阻的非線性。圖1示出了這種半導(dǎo)體溫度傳感器的曲線圖，當(dāng)要求電壓與溫度之間呈線性關(guān)系時(shí)，它是良好的選擇。
圖1 熱敏電阻的溫度特性曲線與半導(dǎo)體溫度傳感器的溫度特性曲線（略）
thermistor=熱敏電阻
voltage=電壓
silicon temperature sensor=半導(dǎo)體溫度傳感器
temperature=溫度
雖然新的數(shù)字輸出溫度傳感器已經(jīng)在許多應(yīng)用中取代了模擬輸出溫度傳感器，但是模擬輸出溫度傳感器仍然有用武之地。例如，ad590電流輸出溫度傳感器，自從面世25年多以來在許多應(yīng)用中一直是很有活力的產(chǎn)品。該器件經(jīng)常用于遠(yuǎn)程溫度檢測，因?yàn)楦咦杩闺娏鬏敵鍪蛊鋵?duì)長線路傳輸?shù)碾妷航挡幻舾�，并且還能用于多種多樣的溫度檢測器應(yīng)用，具有+4 v ～ +30 v寬工作電壓范圍。
數(shù)字輸出溫度傳感器
在許多應(yīng)用中，最終需要以數(shù)字形式提供溫度數(shù)據(jù)。這可以通過將一個(gè)模擬溫度傳感器的輸出接到一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（adc）來實(shí)現(xiàn)。然而，隨著ic產(chǎn)品制造技術(shù)的進(jìn)步，將這種adc和許多其它功能一起集成到溫度傳感器的管芯上已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)有效的方法。它能降低成本、印制電路板（pcb）面積和功耗，同時(shí)簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師的任務(wù)。
本地溫度監(jiān)視
數(shù)字溫度傳感器類似于模擬溫度傳感器，但是它的輸出不是以電流或電壓形式而是將其轉(zhuǎn)換為1或0形式的數(shù)字量。因此，數(shù)字輸出溫度傳感器適合于連接到一個(gè)mcu。這類的接口包括單線脈沖寬度調(diào)制（pwm）、兩線i2c和smbus，以及3線或4線spi協(xié)議接口。
pwm單線接口
pwm輸出溫度傳感器提供一個(gè)方波占空比與溫度成比例的方波輸出。這種信號(hào)通常連到一個(gè)mcu計(jì)時(shí)器，并且根據(jù)方波高電平時(shí)間與低電平時(shí)間的比率計(jì)算溫度。這種比率式測量方法避免了由于不同時(shí)鐘頻率偏移產(chǎn)生的誤差。這些低成本、低功耗的溫度傳感器適合于印制電路板面積受限制的應(yīng)用和僅要求使用一個(gè)光耦合器進(jìn)行隔離的應(yīng)用。例如，tmp05采用小外形sc-70封裝（2 mm 長）。tmp05采用菊花鏈方式，允許串行連接幾個(gè)溫度傳感器并且共用一個(gè)mcu計(jì)時(shí)器引腳，適合要求監(jiān)測多個(gè)溫區(qū)溫度的應(yīng)用。圖2給出了一個(gè)采用菊花鏈方式的例子。
圖2 菊花鏈方式（略）
daisy-chain mo
在許多應(yīng)用中溫度都是必須監(jiān)測和控制的關(guān)鍵參數(shù)，這些應(yīng)用包括個(gè)人計(jì)算機(jī)（pc）、移動(dòng)電話、汽車、醫(yī)用設(shè)備和游戲控制臺(tái)。目前已經(jīng)開發(fā)出許多不同的測量技術(shù)以滿足這些應(yīng)用對(duì)各種技術(shù)和成本的要求。這些測量技術(shù)包括熱敏電阻、電阻溫度檢測器（rtd）、紅外（ir）測溫、熱電偶以及許多最新推出的集成電路（ic）溫度傳感器。
ic溫度傳感器
半導(dǎo)體溫度傳感器是以集成電路（ic）結(jié)構(gòu)制造的，基本設(shè)計(jì)原理基于半導(dǎo)體二極管的伏安特性與溫度之間的關(guān)系。ic溫度傳感器適合于-55 c～150 c溫度范圍內(nèi)的應(yīng)用。雖然ic溫度傳感器的測量范圍比熱電偶和rtd的測量范圍小一些，但是它們有小封裝、高精度和低價(jià)格等特點(diǎn)，并且容易與其它器件連接，例如，放大器、穩(wěn)壓器、數(shù)字信號(hào)處理器（dsp）和微控制器（mcu）。ic溫度傳感器技術(shù)不斷進(jìn)步，可以提供各種各樣的功能、特性和接口。鑒于現(xiàn)在提高ic集成度的可行性，數(shù)字ic溫度傳感器能夠發(fā)送本地溫度和遠(yuǎn)程溫度測量結(jié)果，監(jiān)視其它系統(tǒng)參數(shù)、控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速或者當(dāng)溫度超過設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警。
ic溫度傳感器的類型
ic溫度傳感器有兩種主要類型--模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器，并且每一種類型都包括許多種產(chǎn)品。模擬溫度傳感器能產(chǎn)生一個(gè)與溫度成比例的電壓或者電流信號(hào)。數(shù)字溫度傳感器能監(jiān)視本地溫度和遠(yuǎn)程溫度，并且還包括許多其它功能，例如，電壓監(jiān)視、風(fēng)扇控制和超出溫度設(shè)置上限或下限報(bào)警。
模擬溫度傳感器
初期的ic溫度傳感器提供一個(gè)與溫度成比例的輸出電壓或電流。我們改進(jìn)了現(xiàn)有的熱敏電阻產(chǎn)品，其電阻隨溫度呈非線性關(guān)系變化的特性�，F(xiàn)在的模擬溫度傳感器無需附加線性化電路來校準(zhǔn)熱敏電阻的非線性。圖1示出了這種半導(dǎo)體溫度傳感器的曲線圖，當(dāng)要求電壓與溫度之間呈線性關(guān)系時(shí)，它是良好的選擇。
圖1 熱敏電阻的溫度特性曲線與半導(dǎo)體溫度傳感器的溫度特性曲線（略）
thermistor=熱敏電阻
voltage=電壓
silicon temperature sensor=半導(dǎo)體溫度傳感器
temperature=溫度
雖然新的數(shù)字輸出溫度傳感器已經(jīng)在許多應(yīng)用中取代了模擬輸出溫度傳感器，但是模擬輸出溫度傳感器仍然有用武之地。例如，ad590電流輸出溫度傳感器，自從面世25年多以來在許多應(yīng)用中一直是很有活力的產(chǎn)品。該器件經(jīng)常用于遠(yuǎn)程溫度檢測，因?yàn)楦咦杩闺娏鬏敵鍪蛊鋵?duì)長線路傳輸?shù)碾妷航挡幻舾�，并且還能用于多種多樣的溫度檢測器應(yīng)用，具有+4 v ～ +30 v寬工作電壓范圍。
數(shù)字輸出溫度傳感器
在許多應(yīng)用中，最終需要以數(shù)字形式提供溫度數(shù)據(jù)。這可以通過將一個(gè)模擬溫度傳感器的輸出接到一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（adc）來實(shí)現(xiàn)。然而，隨著ic產(chǎn)品制造技術(shù)的進(jìn)步，將這種adc和許多其它功能一起集成到溫度傳感器的管芯上已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)有效的方法。它能降低成本、印制電路板（pcb）面積和功耗，同時(shí)簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師的任務(wù)。
本地溫度監(jiān)視
數(shù)字溫度傳感器類似于模擬溫度傳感器，但是它的輸出不是以電流或電壓形式而是將其轉(zhuǎn)換為1或0形式的數(shù)字量。因此，數(shù)字輸出溫度傳感器適合于連接到一個(gè)mcu。這類的接口包括單線脈沖寬度調(diào)制（pwm）、兩線i2c和smbus，以及3線或4線spi協(xié)議接口。
pwm單線接口
pwm輸出溫度傳感器提供一個(gè)方波占空比與溫度成比例的方波輸出。這種信號(hào)通常連到一個(gè)mcu計(jì)時(shí)器，并且根據(jù)方波高電平時(shí)間與低電平時(shí)間的比率計(jì)算溫度。這種比率式測量方法避免了由于不同時(shí)鐘頻率偏移產(chǎn)生的誤差。這些低成本、低功耗的溫度傳感器適合于印制電路板面積受限制的應(yīng)用和僅要求使用一個(gè)光耦合器進(jìn)行隔離的應(yīng)用。例如，tmp05采用小外形sc-70封裝（2 mm 長）。tmp05采用菊花鏈方式，允許串行連接幾個(gè)溫度傳感器并且共用一個(gè)mcu計(jì)時(shí)器引腳，適合要求監(jiān)測多個(gè)溫區(qū)溫度的應(yīng)用。圖2給出了一個(gè)采用菊花鏈方式的例子。
圖2 菊花鏈方式（略）
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