選擇溫度傳感產(chǎn)品也許看似小事一樁，但由于可用的產(chǎn)品多種多樣，因此這項(xiàng)任務(wù)可能令人頗感畏懼。在這篇文章中，筆者將介紹四種類(lèi)型的溫度傳感器(電阻式溫度檢測(cè)器 (RTD)、熱電偶、熱敏電阻器以及具有數(shù)字和模擬接口的集成電路 (IC) 傳感器)并討論每種傳感器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。 　　本文引用地址： 　　從系統(tǒng)級(jí)的立足點(diǎn)來(lái)看，溫度傳感器是否適合您的應(yīng)用將取決于所需的溫度范圍、準(zhǔn)確度、線性度、解決方案成本、功能、功耗、解決方案尺寸、安裝法(表面貼裝法與通孔插裝法以及電路板外安裝法)還有必要支持電路的易設(shè)計(jì)程度。 　　RTD 　　當(dāng)一邊測(cè)量RTD的電阻一邊改變它的溫度時(shí)，響應(yīng)幾乎是線性的，表現(xiàn)得像一個(gè)電阻器。如圖1所示，該RTD的電阻曲線并非完全呈線性，而是有幾度的偏差(示出了一條用作參考的直線)—— 但卻是高度可預(yù)測(cè)并可復(fù)驗(yàn)的。為了對(duì)這種輕微的非線性進(jìn)行補(bǔ)償，大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都會(huì)對(duì)測(cè)得的電阻值進(jìn)行數(shù)字化處理，并使用微控制器內(nèi)的查找表以便應(yīng)用校正因子。這種寬溫度范圍(大約-250℃至+750℃)內(nèi)的可復(fù)驗(yàn)性和穩(wěn)定性使RTD在高精度應(yīng)用(包括在管道和大容器內(nèi)測(cè)量液體或氣體的溫度)中極為有用。 　　圖1：RTD的電阻與溫度 　　用來(lái)處理RTD模擬信號(hào)的電路的復(fù)雜度基本上根據(jù)應(yīng)用而變化。放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)等組件(這些組件會(huì)產(chǎn)生它們自己的誤差)是不可或缺的。只有當(dāng)測(cè)量必要時(shí)才給傳感器供電 —— 通過(guò)該方法您也可實(shí)現(xiàn)低功耗運(yùn)行，但這會(huì)使該電路復(fù)雜得多。而且，使傳感器通電所需的功率還會(huì)提高其內(nèi)部的溫度，從而影響測(cè)量準(zhǔn)確度。僅僅幾毫安的電流，這種自加熱效應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生溫度誤差(這些誤差是可糾正的，但需要進(jìn)一步的斟酌考量)。另外，請(qǐng)謹(jǐn)記：線繞式鉑RTD或薄膜RTD的成本可能相當(dāng)高，尤其當(dāng)與IC傳感器的成本進(jìn)行比較時(shí)。 　　熱敏電阻器 　　熱敏電阻器是另一種類(lèi)型的電阻式傳感器。有多種多樣可用的熱敏電阻器，從物美價(jià)廉的產(chǎn)品到高精度產(chǎn)品，不一而足。低成本、低精度的熱敏電阻器可執(zhí)行簡(jiǎn)單的測(cè)量或閾值檢測(cè)功能 —— 這類(lèi)電阻器需多個(gè)組件(如比較器、參考和分立式電阻器)，但非常便宜，并具有非線性的電阻-溫度屬性，如圖2所示。如果您需要測(cè)量寬范圍的溫度，您將需進(jìn)行大量的線性化處理工作。對(duì)幾個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)可能是必要的。為實(shí)現(xiàn)更高的精度，可用更昂貴且公差更緊的熱敏電阻陣列來(lái)幫助解決這種非線性難題，但這種陣列通常比單個(gè)熱敏電阻器靈敏度低。 　　圖2：熱敏電阻器的電阻與溫度 　　因?yàn)槎嗵凕c(diǎn)系統(tǒng)增加了復(fù)雜度和成本，所以低成本熱敏電阻器一般僅用于具有少功能要求的應(yīng)用，包括烤面包器、咖啡機(jī)、電冰箱和吹風(fēng)機(jī)。此外，熱敏電阻器還會(huì)遭受自加熱問(wèn)題的困擾(通常在較高溫度下，此時(shí)它們的電阻較低)。和RTD的情況一樣，尚未發(fā)現(xiàn)不能在低電源電壓下使用熱敏電阻器的根本原因 —— 但請(qǐng)記住，滿量程輸出越低，它根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)特性直接轉(zhuǎn)化成的系統(tǒng)靈敏度越低。小功率應(yīng)用還需要提高電路復(fù)雜度，以便能對(duì)噪聲引起的誤差非常敏感。熱敏電阻器可在-100°C至+500°C的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，雖然大多數(shù)熱敏電阻器的額定 工作溫度范圍是+100°C至+150°C。 　　熱電偶 　　熱電偶包括由不同材料制成的兩根電線的接點(diǎn)。例如，J型熱電偶是由鐵和康銅制成的。如圖3所示，接點(diǎn)1位于待測(cè)量的溫度處，而接點(diǎn)2和接點(diǎn)3則被置于用LM35模擬溫度傳感器測(cè)定的不同溫度處。輸出電壓與這兩個(gè)溫度值的差大致成比例。 　　圖3：將LM35用于熱電偶冷接點(diǎn)補(bǔ)償 　　因?yàn)闊犭娕嫉撵`敏度相當(dāng)?shù)?在每攝氏度幾十微伏的量級(jí)上)，所以您將需要低偏移放大器來(lái)產(chǎn)生可用的輸出電壓。在熱電偶的工作范圍內(nèi)，溫度至電壓傳遞函數(shù)中的非線性往往需要補(bǔ)償電路或查找表，正如RTD和熱電偶一樣。然而，盡管有這些缺點(diǎn)，熱電偶仍非常流行，尤其適用于烤箱、水加熱器、窯爐、測(cè)試設(shè)備和其它工業(yè)處理 —— 原因是熱電偶的熱質(zhì)量很低且工作溫度范圍(工作溫度可擴(kuò)展至2300℃以上)很寬泛。 　　IC傳感器 　　IC傳感器可在-55°C至+150°C的溫度范圍內(nèi)工作 —— 精選的幾種IC傳感器工作溫度可高達(dá)+200°C。有各種類(lèi)型的集成式IC傳感器，不過(guò)四種常見(jiàn)的集成式IC傳感器當(dāng)屬模擬輸出器件、數(shù)字接口器件、遠(yuǎn)程溫度傳感器以及那些具有溫控器功能的集成式IC傳感器(溫度開(kāi)關(guān))。模擬輸出器件(一般是電壓輸出，但有些也具有電流輸出)在其需要ADC來(lái)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理時(shí)像無(wú)源解決方案。數(shù)字接口器件常使用兩線接口(I2C或PMBus)，并具有內(nèi)置的ADC。 　　除了也包括一個(gè)局部溫度傳感器外，遠(yuǎn)程溫度傳感器還具有一路或多路輸入以便監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程二極管溫度 —— 它們常被置于高度集成的數(shù)字IC(例如，處理器或現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列【FPGA】)中。當(dāng)達(dá)到溫度閾值時(shí)，溫控器可提供簡(jiǎn)單的警報(bào)。 　　使用IC傳感器有許多好處，包括：功耗低;可提供小型封裝產(chǎn)品(有些尺寸小到0.8mm×0.8mm);還可在某些應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)低器件成本。此外，由于IC傳感器在生產(chǎn)測(cè)試過(guò)程中都經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)，因此沒(méi)有必要進(jìn)一步校準(zhǔn)。它們通常用于健身跟蹤應(yīng)用、可佩戴式產(chǎn)品、計(jì)算系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄器和汽車(chē)應(yīng)用。 　　經(jīng)驗(yàn)豐富的電路板設(shè)計(jì)人員將根據(jù)終產(chǎn)品要求來(lái)使用合適的解決方案。表1展示了每種溫度傳感器的相對(duì)優(yōu)勢(shì)/劣勢(shì)。 　　表1：RTD、熱敏電阻器、熱電偶和IC傳感器的相對(duì)優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)

　　MAX31855（免費(fèi)獲取樣片、數(shù)據(jù)手冊(cè)資料下載）具有冷端補(bǔ)償，將K、J、N、T或E型熱電偶信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量(如果使用S和R型熱電偶，請(qǐng)聯(lián)系工廠)。器件輸出14位帶符號(hào)數(shù)據(jù)，通過(guò)SPI?兼容接口、以只讀格式輸出。的溫度分辨率為0.25°C， 溫度讀數(shù)為+1800°C， 溫度讀數(shù)為-270°C，對(duì)于K型熱電偶，在-200°C至+700°C溫度范圍內(nèi)，保持±2°C精度。對(duì)于整個(gè)量程范圍的精度及其它類(lèi)型的熱電偶，請(qǐng)參考完整數(shù)據(jù)資料的Thermal Characteristics規(guī)格。 　　本文引用地址： 　　MAX31855：典型應(yīng)用電路 　　關(guān)鍵特性 　　● 冷端補(bǔ)償 　　● 14位、0.25°C分辨率 　　● 提供K、J、N、T和E型熱電偶器件版本(如果使用S和R型熱電偶，請(qǐng)聯(lián)系工廠) (參考完整數(shù)據(jù)資料中的表1) 　　● 簡(jiǎn)單的SPI兼容接口(只讀) 　　● 檢測(cè)熱電偶對(duì)GND或VCC短路 　　● 檢測(cè)熱電偶開(kāi)路 　　應(yīng)用 　　● 電器設(shè)備 　　● 汽車(chē) 　　● HVAC 　　● 工業(yè)

　　【中國(guó)制藥網(wǎng) 產(chǎn)品資訊】鎧裝熱電偶是工業(yè)溫度測(cè)量中應(yīng)用廣泛的溫度傳感器，通常與溫度變送器（FUSIDE PL74）、調(diào)節(jié)器以及顯示儀表（FUSIDE PL81）等配套使用，同時(shí)，也可以作為裝配式熱電偶的感溫元件配合使用。與裝配式熱電偶相比，鎧裝熱電偶具有： 　　1)測(cè)溫范圍寬，可以直接測(cè)量各種生產(chǎn)過(guò)程中從-200℃~1150℃范圍內(nèi)的液體、蒸汽、氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。 　　2)產(chǎn)品性能穩(wěn)定，鎧熱電偶的偶絲由于受到絕緣材料和金屬套管的保護(hù)，偶絲不易被有害介質(zhì)所侵蝕，產(chǎn)品長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。 　　3)測(cè)量動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，鎧裝熱電偶的內(nèi)部是由偶絲、高絕緣氧化鎂粉、外套不銹鋼保護(hù)管，經(jīng)多次一體拉制而成；熱響應(yīng)時(shí)間少，減少動(dòng)態(tài)誤差，同時(shí)具有良好的耐振動(dòng)、抗沖擊性能，因而它的使用壽命較普通熱電偶更長(zhǎng)。 　　4)響應(yīng)時(shí)間快，產(chǎn)品小直徑可達(dá)到0.5mm，適用于要求快速反應(yīng)，微型化等特殊測(cè)溫場(chǎng)合應(yīng)用。 　　5)可彎曲使用，鎧裝熱電偶具有可彎曲性能，因此適合于構(gòu)造較為復(fù)雜，狹小設(shè)備或管道的溫度測(cè)量。 　　弗賽德產(chǎn)品基本都是為客戶定制開(kāi)發(fā)，并非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，目前鎧裝熱電偶產(chǎn)品分為三種結(jié)構(gòu)形式：接線盒式，插頭式和導(dǎo)線式。 　　圖1：接線盒式結(jié)構(gòu) 　　接線盒式結(jié)構(gòu)：主要由接線盒、接線柱和鎧裝熱電偶組成基本結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)使用從接線盒內(nèi)部接線柱接線，接線盒防護(hù)等級(jí)可達(dá)到IP65，本結(jié)構(gòu)產(chǎn)品可選φ3-8mm外徑鎧裝熱電偶， B型接線盒可選配溫度變送器（FUSIDE PL7401），通過(guò)計(jì)算機(jī)組態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)4-20mA模擬量或HART協(xié)議輸出。 　　圖2：插頭式結(jié)構(gòu) 　　插頭式結(jié)構(gòu)：產(chǎn)品主要由熱電偶專用快速插頭，連接件和鎧裝偶絲組成；快速插拔式接頭，極大的提高了現(xiàn)場(chǎng)連接效率的使用要求；由于插頭式產(chǎn)品利用連接件將插頭與偶絲進(jìn)行連接固定，所以對(duì)偶絲外徑?jīng)]有限制要求，可滿足所有直徑的鎧裝偶絲的選擇。 　　圖3：導(dǎo)線式結(jié)構(gòu) 　　導(dǎo)線式結(jié)構(gòu)：導(dǎo)線式產(chǎn)品是通過(guò)中間專用連接件將偶絲與熱電偶導(dǎo)線進(jìn)行固定連接，此結(jié)構(gòu)產(chǎn)品可根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求進(jìn)行配置導(dǎo)線長(zhǎng)度，減少因現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)線對(duì)接導(dǎo)致的產(chǎn)品故障發(fā)生幾率；導(dǎo)線式結(jié)構(gòu)產(chǎn)品可滿足所有偶絲直徑的選擇，特別是在0.5mm/1.0mm小直徑偶絲結(jié)構(gòu)上，是 的結(jié)構(gòu)形式選擇；另外我們還可根據(jù)用戶現(xiàn)場(chǎng)安裝需求或條件，設(shè)計(jì)不同形式的測(cè)量端形狀，提高了用戶現(xiàn)場(chǎng)的適用性，以幫助客戶獲得更精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。 　　截止到目前為止，F(xiàn)USIDE PL7221鎧裝熱電偶已經(jīng)成功應(yīng)用于航空航天、生物制藥、計(jì)量校準(zhǔn)、科研機(jī)構(gòu)、高等院校、有色冶金、發(fā)電設(shè)備、軌道交通等三十多個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域，弗賽德開(kāi)發(fā)了眾多卓越的產(chǎn)品方案，已經(jīng)為用戶設(shè)計(jì)了上百種不同形式的鎧裝熱電偶產(chǎn)品，并獲得客戶的肯定與高度評(píng)價(jià)。