Perbandingan kelebihan dan kekurangan empat penderia suhu arus perdana

Memilih produk pengesan suhu mungkin kelihatan seperti perkara remeh, tetapi disebabkan kepelbagaian produk yang tersedia, tugas ini boleh menjadi agak menakutkan. Dalam artikel ini, penulis akan memperkenalkan empat jenis penderia suhu (pengesan suhu rintangan (RTD), termokopel, termistor dan penderia litar bersepadu (IC) dengan antara muka digital dan analog) dan membincangkan kelebihan dan kekurangan setiap jenis penderia.
Dari perspektif tahap sistem, sama ada penderia suhu sesuai untuk aplikasi anda akan bergantung pada julat suhu yang diperlukan, ketepatan, kelinearan, kos penyelesaian, kefungsian, penggunaan kuasa, saiz penyelesaian, kaedah pemasangan (kaedah pemasangan permukaan, kaedah pemasukan lubang melalui , dan kaedah pemasangan luaran papan litar), serta kemudahan sokongan reka bentuk litar. RTD
Apabila mengukur rintangan RTD semasa menukar suhunya, tindak balas adalah hampir linear, bertindak seperti perintang. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, lengkung rintangan RTD tidak sepenuhnya linear, tetapi mempunyai beberapa darjah sisihan (menunjukkan garis lurus yang digunakan sebagai rujukan) - tetapi ia sangat boleh diramal dan boleh disahkan. Untuk mengimbangi sedikit ketidaklinearan ini, kebanyakan pereka bentuk mendigitalkan nilai rintangan yang diukur dan menggunakan jadual carian dalam mikropengawal untuk menggunakan faktor pembetulan. Kebolehulangan dan kestabilan dalam julat suhu yang luas (kira-kira -250 darjah C hingga+750 darjah C) menjadikan RTD amat berguna dalam aplikasi berketepatan tinggi, termasuk mengukur suhu cecair atau gas dalam saluran paip dan bekas besar .
Kerumitan litar yang digunakan untuk memproses isyarat analog RTD secara amnya berbeza-beza bergantung pada aplikasi. Komponen seperti penguat dan penukar analog-ke-digital (ADC), yang menjana ralatnya sendiri, adalah amat diperlukan. Hanya membekalkan kuasa kepada sensor apabila perlu untuk pengukuran - anda juga boleh mencapai operasi kuasa rendah melalui kaedah ini, tetapi ini akan menjadikan litar lebih kompleks. Selain itu, kuasa yang diperlukan untuk menghidupkan sensor juga meningkatkan suhu dalamannya, sekali gus menjejaskan ketepatan pengukuran. Dengan hanya beberapa amp arus, kesan pemanasan sendiri ini akan menghasilkan ralat suhu (ralat ini boleh dibetulkan tetapi memerlukan pertimbangan lanjut). Juga, sila ingat bahawa kos RTD platinum luka wayar atau RTD filem nipis boleh agak tinggi, terutamanya jika dibandingkan dengan kos penderia-I.
Termistor
Termistor adalah satu lagi jenis sensor elektropositif. Terdapat pelbagai jenis termistor yang tersedia, daripada produk kos efektif kepada produk berketepatan tinggi. Termistor kos rendah dan ketepatan rendah boleh melakukan pengukuran mudah atau fungsi pengesanan nilai kebangsaan - jenis perintang ini memerlukan berbilang komponen (seperti pembanding, rujukan dan perintang diskret), tetapi sangat murah dan mempunyai sifat suhu rintangan tak linear, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Jika anda perlu mengukur julat suhu yang luas, anda perlu melakukan banyak kerja linearisasi. Penentukuran beberapa titik suhu mungkin diperlukan. Untuk mencapai ketepatan yang lebih tinggi, tatasusunan termistor toleransi yang lebih mahal dan lebih ketat boleh digunakan untuk membantu menyelesaikan masalah tak linear ini, tetapi tatasusunan ini biasanya kurang sensitif daripada satu termistor.

Disebabkan oleh peningkatan kerumitan dan kos sistem titik lompat berbilang, termistor kos rendah biasanya hanya digunakan untuk aplikasi dengan keperluan fungsian yang minimum, termasuk pembakar roti, pembuat kopi, peti sejuk dan pengering rambut. Selain itu, termistor juga mengalami masalah pemanasan sendiri (biasanya pada suhu yang lebih tinggi, apabila rintangannya lebih rendah). Seperti kes RTD, punca utama tidak dapat menggunakan termistor pada voltan kuasa rendah masih belum dikenal pasti - tetapi sila ingat bahawa semakin rendah output skala penuh, semakin rendah sensitiviti sistem yang ditukar secara langsung berdasarkan ciri penukar analog-ke-digital (ADC). Aplikasi kuasa rendah juga perlu meningkatkan kerumitan litar agar menjadi sangat sensitif kepada ralat yang disebabkan oleh hingar. Thermistor boleh beroperasi dalam julat suhu -100 darjah C hingga+500C, walaupun kebanyakan termistor mempunyai penarafan julat suhu operasi maksimum +100 darjah C hingga+150 darjah C termokopel
Termokopel termasuk simpang dua wayar yang diperbuat daripada bahan yang berbeza. Sebagai contoh, a) jenis termokopel diperbuat daripada besi dan pemalar. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, sesentuh 1 terletak pada suhu yang hendak diukur, manakala sesentuh 2 dan sesentuh 3 diletakkan pada suhu berbeza yang diukur menggunakan penderia suhu analog LM35. Voltan keluaran adalah berkadar secara kasar dengan perbezaan antara dua nilai suhu ini.
Oleh kerana kepekaan termokopel adalah agak rendah (mengikut urutan berpuluh-puluh mikrovolt setiap darjah Celsius), anda memerlukan penguat mengimbangi rendah untuk menjana voltan keluaran yang boleh digunakan. Dalam julat kerja termokopel, ketaklinearan dalam suhu kepada fungsi pemindahan voltan selalunya memerlukan litar pampasan atau jadual carian, sama seperti RTD dan termokopel. Walau bagaimanapun, walaupun kelemahan ini, termokopel masih sangat popular, terutamanya sesuai untuk ketuhar, pemanas air, tanur, peralatan ujian, dan rawatan industri lain - kerana kualiti terma termokopel adalah sangat rendah, dan julat suhu kerja (yang boleh dilanjutkan ke atas 2300 darjah ) adalah sangat luas:
penderia IC
Penderia IC boleh beroperasi dalam julat suhu {{0}} darjah C hingga+150 darjah C - dipilih|Penderia C boleh beroperasi sehingga+200 darjah C. Terdapat pelbagai jenis penderia IC bersepadu, tetapi empat penderia IC bersepadu yang paling biasa ialah peranti output analog, peranti antara muka digital, penderia suhu jauh dan yang mempunyai fungsi pengawal suhu. (suis suhu). Peranti keluaran analog (biasanya keluaran voltan, tetapi ada juga yang mempunyai keluaran semasa) adalah seperti penyelesaian pasif apabila ia memerlukan ADC untuk mendigitalkan isyarat keluaran. Peranti antara muka digital biasanya menggunakan dua antara muka wayar (12C atau PMBus) dan mempunyai ADC terbina dalam. Selain penderia suhu tempatan, penderia suhu jauh juga mempunyai satu atau lebih input untuk memantau suhu diod jauh - ia paling biasa diletakkan dalam IC digital bersepadu tinggi (seperti pemproses atau tatasusunan get boleh atur cara medan (FPGA)). Apabila ambang suhu dicapai, termostat boleh memberikan penggera mudah. Terdapat banyak faedah menggunakan penderia IC, termasuk: penggunaan kuasa yang rendah; Boleh menyediakan produk pembungkusan kecil (beberapa saiz sekecil 0.8mmx0.8mm); Kos peranti yang rendah juga boleh dicapai dalam aplikasi tertentu.