温度这个物理量在很多场合需要检测&＃xff0c;目前市场测温的方法和种类也比较多&＃xff0c;在选用何种方法的时候&＃xff0c;需要被考虑到的因素有&＃xff1a;温度检测范围&＃xff0c;精度&＃xff0c;灵敏度&＃xff0c;应用场合&＃xff0c;封装形式&＃xff0c;成本等等。根据自己最近研究的内容&＃xff0c;将温度检测的方式也可以叫电路分为模拟式和数字式的
1.数字式
常见的数字式测温芯片DS18B20&＃xff0c;这个便宜&＃xff0c;接口简单&＃xff0c;所以在实验室用的还比较多。DS18B20数字温度传感器接线方便&＃xff0c;封装后可应用于多种场合&＃xff0c;如管道式&＃xff0c;螺纹式&＃xff0c;磁铁吸附式&＃xff0c;不锈钢封装式。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温&＃xff0c;高炉水循环测温&＃xff0c;锅炉测温&＃xff0c;机房测温&＃xff0c;农业大棚测温&＃xff0c;洁净室测温&＃xff0c;弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰&＃xff0c;体积小&＃xff0c;使用方便&＃xff0c;封装形式多样&＃xff0c;适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。
DS18b20不足之处在于温度下降的时候&＃xff0c;比较缓慢。
使用它的时候&＃xff0c;电路比较简单&＃xff0c;如下即可&＃xff1a;
2.模拟式
模拟式的温度传感器常见的有铂电阻&＃xff0c;NTC&＃xff0c;LM35三种&＃xff0c;下面分别叙述一下三种温度传感器的工作原理。
2.1铂电阻测温
铂电阻&＃xff0c;简称为&＃xff1a;铂热电阻&＃xff0c;它的阻值会随着温度的变化而改变。它有PT100和 PT1000等等系列产品&＃xff0c;它适用于医疗、电机、工业、温度计算、卫星、气象、阻值计算等高精温度设备&＃xff0c;应用范围非常之广泛。
说简单点&＃xff0c;铂电阻就是测温就是根据它特有的属性&＃xff0c;温度变化&＃xff0c;组织变化&＃xff0c;根据研究&＃xff0c;温度变化&＃xff0c;阻值变化之间存在一个关系式&＃xff0c;所以可以用阻值的变化来表征温度的变化。具体的关系式这里不做说明。
要注意的是误差来源&＃xff1a;
1. 在使用铂电阻测温的时候&＃xff0c;导线的电阻会对测量的结果产生影响&＃xff0c;所以出现了两线制、三线制、四线制这几种测温电路。
2. 铂电阻在测量温度的时候&＃xff0c;用恒流源通过铂电阻。大家知道&＃xff0c;电流通过一个电阻&＃xff0c;电阻属于耗能元件&＃xff0c;根据焦耳定律&＃xff0c;电流越大&＃xff0c;发热越严重。本来就是测量温度&＃xff0c;所以为了剔除测量电路自身带来的干扰&＃xff0c;电流要保证的1mA以下&＃xff0c;甚至是0.5mA。
2.2 NTC
NTC是NegaTIve Temperature Coefficient 的缩写&＃xff0c;意思是负的温度系数&＃xff0c;泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件&＃xff0c;所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰&＃xff08;Mn&＃xff09;、钴&＃xff08;Co&＃xff09;、镍&＃xff08;Ni&＃xff09;、铝&＃xff08;Al&＃xff09;、锌&＃xff08;Zn&＃xff09;等两种或者两种以上高纯度金属氧化物为主要材料&＃xff0c; 经共同沉淀或水热法合成的纳米粉体材料&＃xff0c;后经球磨充分混合、等静压成型、高温烧结、半导体切片、划片、玻封烧结或环氧包封等封结工艺制成的接近理论密度结构的半导体电子陶瓷材料&＃xff0c;这些金属氧化物材料都具有半导体性质&＃xff0c;因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。它具有电阻值随着温度的变化而相应变化的特性。温度低时&＃xff0c;这些氧化物材料的载流子&＃xff08;电子和孔穴&＃xff09;数目少&＃xff0c;所以其电阻值较高&＃xff1b;随着温度的升高&＃xff0c;载流子数目增加&＃xff0c;所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在100~1500000欧姆&＃xff0c;温度系数-2%~-5%。其电阻率和材料参数&＃xff08;B值&＃xff09;随材料成分比例、烧结温度、烧结气氛和结构状不同而变化&＃xff0c;这种具有负温度系数特征的热敏电阻具有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、成本低等特点&＃xff0c;NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。
测温电路如下&＃xff1a;
R14用来限流&＃xff0c;R100用来补偿NTC电阻的非线性&＃xff0c;能够将NTC电阻温度和电阻曲线变得线性一些。在
在软件上&＃xff0c;利用差值法进行再一次的补偿&＃xff0c;这样做的意义就是尽可能保证线性度的提高&＃xff0c;简化测温的难度。
2.3 LM35
LM35 是由National Semiconductor 所生产的温度传感器&＃xff0c;其输出电压与摄氏温标呈线性关系&＃xff0c;转换公式如式&＃xff0c;0 时输出为0V&＃xff0c;每升高1℃&＃xff0c;输出电压增加10mV。
LM35 有多种不同封装型式&＃xff0c;外观如图所示。在常温下&＃xff0c;LM35 不需要额外的校准处理即可达到 ±1/4℃的准确率。 其电源供应模式有单电源与正负双电源两种&＃xff0c;其接脚如图所示&＃xff0c;正负双电源的供电模式可提供负温度的量测;两种接法的静止电流-温度关系如图 所示&＃xff0c;在静止温度中自热效应低(0.08℃)&＃xff0c;单电源模式在25℃下静止电流约50μA&＃xff0c;工作电压较宽&＃xff0c;可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。
在使用LM35的时候&＃xff0c;为了提高温度变化电压变化的灵敏度&＃xff0c;常常需要用到运算放大器&＃xff0c;将温度没升高1度所带来的电压10mv电压变化进行放大。
在使用LM35需要注意的点是&＃xff0c;在数据手册中&＃xff0c;封装很容易弄错&＃xff0c;如果弄错&＃xff0c;LM35就会正负极接反&＃xff0c;发热严重。
图中标注的的Bottom VIEW &＃xff01;
参考文献&＃xff1a;
百度百科、数据手册
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