(最新整理)各種溫度傳感器分類及其原理.

1、(完整)各種溫度傳感器分類及其原理.(完整)各種溫度傳感器分類及其原理. 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)各種溫度傳感器分類及其原理.）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺(jué)得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績(jī)進(jìn)步，以下為(完整)各種溫度傳感器分類及其原理.的全部?jī)?nèi)容。各種溫度傳感器分類及其原理溫度傳感器是檢測(cè)溫度的器件,其種類最多,應(yīng)用

2、最廣,發(fā)展最快。眾所周知,日常使用的 材料及電子元件大部分特性都隨溫度而變化， 在此我們暫時(shí)介紹最常用的熱電阻和熱電偶兩 類產(chǎn)品.1. 熱電偶的工作原理當(dāng)有兩種不同的導(dǎo)體和半導(dǎo)體 a 和 b 組成一個(gè)回路，其兩端相互連接時(shí),只要兩結(jié)點(diǎn) 處的溫度不同,一端溫度為 t ,稱為工作端或熱端，另一端溫度為 to ,稱為自由端 （也稱參 考端 或冷端,則回路中就有電流產(chǎn)生,如圖 2-1（a所示,即回路中存在的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電 動(dòng)勢(shì)。 這種由于溫度不同而產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為塞貝克效應(yīng). 與塞貝克有關(guān)的效應(yīng)有兩個(gè):其一, 當(dāng)有電流流過(guò)兩個(gè)不同導(dǎo)體的連接處時(shí), 此處便吸收或放出熱量 （取決于電流的方向 , 稱為

3、珀?duì)柼?yīng)；其二,當(dāng)有電流流過(guò)存在溫度梯度的導(dǎo)體時(shí),導(dǎo)體吸收或放出熱量 (取決 于電流相對(duì)于溫度梯度的方向 ，稱為湯姆遜效應(yīng).兩種不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的組合稱為熱電 偶。熱電偶的熱電勢(shì) eab(t, t0 是由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)合成的。接觸電勢(shì)是指兩種不同 的導(dǎo)體或半導(dǎo)體在接觸處產(chǎn)生的電勢(shì)， 此電勢(shì)與兩種導(dǎo)體或半導(dǎo)體的性質(zhì)及在接觸點(diǎn)的溫度 有關(guān)。 溫差電勢(shì)是指同一導(dǎo)體或半導(dǎo)體在溫度不同的兩端產(chǎn)生的電勢(shì)， 此電勢(shì)只與導(dǎo)體或半 導(dǎo)體的性質(zhì)和兩端的溫度有關(guān)， 而與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、 截面大小、 沿其長(zhǎng)度方向的溫度分布無(wú)關(guān)。 無(wú)論接觸電勢(shì)或溫差電勢(shì)都是由于集中于接觸處端點(diǎn)的電子數(shù)不同而產(chǎn)生的電勢(shì)， 熱電偶測(cè) 量

4、的熱電勢(shì)是二者的合成。當(dāng)回路斷開(kāi)時(shí),在斷開(kāi)處 a ， b 之間便有一電動(dòng)勢(shì)差 v ,其極 性和大小與回路中的熱電勢(shì)一致,如圖 21（b所示。并規(guī)定在冷端，當(dāng)電流由 a 流向 b 時(shí)， 稱 a 為正極， b 為負(fù)極。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng) v 很小時(shí)， v 與 t 成正比關(guān)系。定義 v 對(duì) t 的微分熱電勢(shì)為熱電勢(shì)率， 又稱塞貝克系數(shù)。 塞貝克系數(shù)的符號(hào)和大小取決于組成熱電偶 的兩種導(dǎo)體的熱電特性和結(jié)點(diǎn)的溫度差。2。 熱電偶的種類目前, 國(guó)際電工委員會(huì) (iec 推薦了 8種類型的熱電偶作為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶， 即為 t 型、 e 型、 j 型、 k 型、 n 型、 b 型、 r 型和 s 型。熱電阻1。 熱電

5、阻材料的特性導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而改變, 通過(guò)測(cè)量其阻值推算出被測(cè)物體的溫度, 利用此原理 構(gòu)成的傳感器就是電阻溫度傳感器,這種傳感器主要用于 200 500溫度范圍內(nèi)的溫度測(cè) 量。純金屬是熱電阻的主要制造材料,熱電阻的材料應(yīng)具有以下特性：電阻溫度系數(shù)要大而且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間應(yīng)具有良好的線性關(guān)系。電阻率高,熱容量小,反應(yīng)速度快。材料的復(fù)現(xiàn)性和工藝性好，價(jià)格低.在測(cè)溫范圍內(nèi)化學(xué)物理特性穩(wěn)定。目前，在工業(yè)中應(yīng)用最廣的鉑和銅，并已制作成標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫?zé)犭娮琛?。鉑電阻鉑電阻與溫度之間的關(guān)系接近于線性,在 0630.74范圍內(nèi)可用下式表示 rt =r0(1 +at+bt2 （21在 -1900范圍內(nèi)

6、為 rt =r0(1+at+bt2十 ct3 （22式中, ro 、 rt 為溫度 0及 t時(shí)鉑電阻的電阻值， t 為任意溫度， a 、 b 、 c 為溫度系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定, a =3.968410-3/， b =-5.847107/ 2， c =-4。2210l2/ 3。由式 （2-1和式 (2-2看出，當(dāng) r0值不同時(shí),在同樣溫度下，其 rt 值也不同。3。銅電阻在測(cè)溫精度要求不高， 且測(cè)溫范圍比較小的情況下, 可采用銅電阻做成熱電阻材料代替 鉑電阻.在 50150的溫度范圍內(nèi)，銅電阻與溫度成線性關(guān)系,其電阻與溫度關(guān)系的表 達(dá)式為 rt =r0（1+at （23式中， a =4.2510-

7、34.28103為銅電阻的溫度系數(shù) 按照溫度傳感器輸出信號(hào)的模式,可大致劃分為三大類:數(shù)字式溫度傳感器、 邏輯輸出溫度傳感器、模 擬式溫度傳感器.一、模擬溫度傳感器傳統(tǒng)的模擬溫度傳感器，如熱電偶、熱敏電阻和 rtds 對(duì)溫度的監(jiān)控，在一些溫度范 圍內(nèi)線性不好, 需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償或引線補(bǔ)償；熱慣性大，響應(yīng)時(shí)間慢。集成模擬溫度傳感 器與之相比,具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且它還將驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處 理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片 ic 上,有實(shí)際尺寸小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。常見(jiàn) 的模擬溫度傳感器有 lm3911、 lm335、 lm45、 ad22103電壓輸出型、 ad590電

8、流輸出 型。這里主要介紹該類器件的幾個(gè)典型。1、 ad590溫度傳感器ad590是美國(guó)模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器，供電電壓范圍為 330v，輸出 電流 223a（-50 423a(+150，靈敏度為 1a/。當(dāng)在電路中串接采樣電阻 r 時(shí), r 兩端的電壓可作為喻出電壓。注意 r 的阻值不能取得太大，以保證 ad590兩端電壓 不低于 3v . ad590輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到 1km 以上。作為一種高阻電流源，最高 可達(dá) 20m, 所以它不必考慮選擇開(kāi)關(guān)或 cmos 多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差。 適用于多點(diǎn)溫度測(cè)量和遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量的控制。2、 lm135/235/335

9、溫度傳感器lm135/235/335系列是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司(ns 生產(chǎn)的一種高精度易校正的集成溫 度傳感器,工作特性類似于齊納穩(wěn)壓管。該系列器件靈敏度為 10mv/k,具有小于 1的動(dòng) 態(tài)阻抗, 工作電流范圍從 400a到 5ma , 精度為 1， lm135的溫度范圍為 -55 +150， lm235的溫度范圍為 40 +125, lm335為 -40 +100。封裝形式有 to-46、 to-9 2、 so8.該系列器件廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、溫差測(cè)量以及溫度補(bǔ)償系統(tǒng)中.二、邏輯輸出型溫度傳感器在許多應(yīng)用中,我們并不需要嚴(yán)格測(cè)量溫度值,只關(guān)心溫度是否超出了一個(gè)設(shè)定范圍， 一旦溫度超出所規(guī)定的

10、范圍,則發(fā)出報(bào)警信號(hào),啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)扇、 空調(diào)、加熱器或其它控制設(shè)備，此時(shí)可選用邏輯輸出式溫度傳感器。 lm56、 max6501max6504、 max6509/6510是其典型代表。1、 lm56溫度開(kāi)關(guān)lm56是 ns 公司生產(chǎn)的高精度低壓溫度開(kāi)關(guān),內(nèi)置 1.25v 參考電壓輸出端。最大只能 帶 50a的負(fù)載。電源電壓從 2。710v,工作電流最大 230a，內(nèi)置傳感器的靈敏度為 6.2mv/,傳感器輸 出電壓為 6。2mv/ t+395mv.2、 max6501/02/03/04溫度監(jiān)控開(kāi)關(guān)max6501/02/03/04是具有邏輯輸出和 sot-23封裝的溫度監(jiān)視器件開(kāi)關(guān),它的設(shè)計(jì)非常

11、簡(jiǎn)單：用戶選擇一種接近于自己需要的 控制的溫度門限（由廠方預(yù)設(shè)在 45到 +115，預(yù)設(shè)值間隔為 10。直接將其接入電 路即可使用，無(wú)需任何外部元件。其中 max6501/max6503為漏極開(kāi)路低電平報(bào)警輸出， max6502/max6504為推 /拉式高電平報(bào)警輸出, max6501/max6503提供熱溫度預(yù)置門限 (35到 +115,當(dāng)溫度高于預(yù)置門限時(shí)報(bào)警； max6502/max6504提供冷溫度預(yù)置門 限(-45到 +15，當(dāng)溫度低于預(yù)置門限時(shí)報(bào)警。 對(duì)于需要一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度超限報(bào)警而 又空間有限的應(yīng)用如筆記本電腦、 蜂窩移動(dòng)電話等應(yīng)用來(lái)說(shuō)是非常理想的, 該器件的典型溫 度誤差是

12、0。5,最大 4，滯回溫度可通過(guò)引腳選擇為 2或 10,以避免溫度接近門 限值時(shí)輸出不穩(wěn)定。這類器件的工作電壓范圍為 2。7v 到 5。5v ,典型工作電流 30a。 三、數(shù)字式溫度傳感器1、 max6575/76/77 數(shù)字溫度傳感器如果采用數(shù)字式接口的溫度傳感器,上述設(shè)計(jì)問(wèn)題將得到簡(jiǎn)化。同樣，當(dāng) a/d和微處 理器的 i/o管腳短缺時(shí),采用時(shí)間或頻率輸出的溫度傳感器也能解決上述測(cè)量問(wèn)題.以 ma x6575/76/77系列 sot-23封裝的溫度傳感器為例, 這類器件可通過(guò)單線和微處理器進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的傳送，提供三種靈活的輸出方式 頻率、周期或定時(shí),并具備 0.8的典型精度, 一條線最多允許

13、掛接 8個(gè)傳感器, 150a典型電源電流和 2.7v 到 5.5v 的寬電源電壓范圍 及 -45到 +125的溫度范圍。它輸出的方波信號(hào)具有正比于絕對(duì)溫度的周期，采用 6腳 s ot-23封裝, 僅占很小的板面. 該器件通過(guò)一條 i/o與微處理器相連， 利用微處理器內(nèi)部的 計(jì)數(shù)器測(cè)出周期后就可計(jì)算出溫度。2、可多點(diǎn)檢測(cè)、直接輸出數(shù)字量的數(shù)字溫度傳感器ds1612ds1612是美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 cmos數(shù)字式溫度傳感器. 內(nèi)含兩個(gè)不揮發(fā)性存儲(chǔ)器, 可以在存儲(chǔ)器中任意的設(shè)定上限和下限 溫度值進(jìn)行恒溫器的溫度控制， 由于這些存儲(chǔ)器具有不揮發(fā)性， 因此一次定入后, 即使不用 cpu 也仍然可

14、以獨(dú)立使用。溫度測(cè)量原理和精度：在芯片上分別設(shè)置了一個(gè)振蕩頻率溫度系數(shù)較大的振蕩器(os c1和一個(gè)溫度系數(shù)較小的振蕩器（osc2。在溫度較低時(shí),由于 osc2的開(kāi)門時(shí)間較 短， 因此溫度測(cè)量計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值 （n 較小; 而當(dāng)溫度較高時(shí)， 由于 osc2的開(kāi)門時(shí)間較長(zhǎng), 其計(jì)數(shù)值(m 增大.如果在上述計(jì)數(shù)值基礎(chǔ)上再加上一個(gè)同實(shí)際溫度相差的校正數(shù)據(jù)， 就可以構(gòu)成一個(gè)高精 度的數(shù)字溫度傳感器. 該公司將這個(gè)校正值定入芯片中的不揮發(fā)存儲(chǔ)器中， 這樣傳感器輸出 的數(shù)字量就可以作為實(shí)際測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)，而不需要再進(jìn)行校準(zhǔn)。它可測(cè)量的溫度范圍為 55 +125， 在 0 +70范圍內(nèi)， 測(cè)量精度為 0.5，

15、輸出的 9位編碼直接與溫度相對(duì) 應(yīng).ds1621同外部電路的控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的通信是通過(guò)雙向總線來(lái)實(shí)現(xiàn)的,由 cpu 生成 串行時(shí)鐘脈沖(scl , sda 是雙向數(shù)據(jù)線。通過(guò)地址引腳 a0、 a1、 a2將 8個(gè)不同的地 址分配給各器件. 通過(guò)設(shè)定寄存器來(lái)設(shè)置工作方式， 并對(duì)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控. 被測(cè)的溫度數(shù) 據(jù)被存儲(chǔ)在溫度傳感器寄存器中，高溫(th 和低溫（tl 閾值寄存器存儲(chǔ)了恒溫器輸出 (tout 的閾值.現(xiàn)在，各種集成的溫度傳感器的功能越來(lái)越專業(yè)化.比如，maxim 公司近期推出的 m ax1619 是一種增強(qiáng)型精密遠(yuǎn)端數(shù)字溫度傳感器，能夠監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)端 p-n 結(jié)和其自身封裝的溫 度。 它具有雙報(bào)警輸出：alert 和 overt。alert 用于指示各 傳感器的高/低溫狀態(tài)， overt 信號(hào)等價(jià)于一個(gè)自動(dòng)調(diào)溫器，在遠(yuǎn)端溫度傳感器超上限時(shí)觸發(fā)，max1619 與 max 1617a 完全軟件兼容, 非常適合于系統(tǒng)關(guān)斷或風(fēng)扇控制， 甚至在系統(tǒng)“死鎖”后仍能正常工作。 美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司的 ds1615 是有記錄功能的溫度傳感器。器件中包含實(shí)時(shí)時(shí)鐘、數(shù) 字式溫度傳感器、非易失性存儲(chǔ)器、控制邏輯電路以及串行接口