Микросхемы датчики температуры: Интегральные датчики температуры (IC temperature sensors)

Интегральные датчики температуры (IC temperature sensors)

Интегральные диодные датчики температуры – самые современные и быстро развивающиеся температурные датчики, которые встраиваются в микросхемы и широко используются в электронике. Международная абривиатура – IC (Integrated Circuit temperature sensors). Принцип работы датчиков основан на зависимости вольт-амперной характеристики полупроводникового диода от температуры.

Температурный диапазон диодных термометров довольно ограниченный, по сравнению с платиновыми термометрами сопротивления и термопарами – они работают только до 150 °С. Однако датчики имеют ряд преимуществ перед термометрами сопротивления. Они очень компактны, относительно дешевы, и, как уже отмечалось, могут легко встраиваться в усилители, регуляторы, микроконтроллеры и др. электронные приборы. При этом диодные термометры обладают высокой чувствительностью и достаточно высокой точностью. Сфера их применения непрерывно расширяется, они могут использоваться в системах измерения локальной температуры процессоров, измерительных плат, в сложных системах многопараметрического контроля, в которых производиться одновременный мониторинг давления, расхода и др. параметров. Важное значение приобретает применение микродатчиков для систем дистанционного мониторинга температуры и пожарной безопасности, где сигнализация срабатывает при превышении определенного температурного порога.

Даже самые ранние разработки IC термометров имели большое преимущество перед термисторами в том, что исключали необходимость линеаризации выходной характеристики, которая, как известно, у термисторов крайне не линейна.

Существует два основных типа диодных датчиков – аналоговый и цифровой, и несколько вариаций каждого из типов. Аналоговые датчики выдают сигналы тока или напряжения, пропорциональные температуре. Аналоговые IC термометры все еще довольно широко применяются, преимущество таких IC — широкий диапазон напряжений – от 4 до 30 В и нечувсвительность к падению напряжения на длинных линиях передачи сигнала.

Большинство современных приборов требуют преобразования сигнала в цифровой формат данных, что может быть осуществлено преобразованием аналогового сигнала с помощью аналого-цифрового преобразователя АЦП. С развитием технологии изготовления диодных датчиков встраивание функции АЦП стало технически и экономически эффективным способом решения многих измерительных и мониторинговых задач. Выходной сигнал с цифрового IC термометра выдается в цифровом формате в виде «0» и «1», таким образом делая удобным их применение с микроконтроллерами. Цифровые термометры могут иметь дополнительные функции: регистрировать температуры удаленных объектов, отслеживать изменение напряжения, скорости потока, сигнализировать о превышении заданной температуры.

Наиболее популярными компонентами 1-Wire-сетей являются цифровые термометры типа DS18S20 (фирма Dallas Semiconductor ), более известные под обозначением уже давно снятого с производства устройства DS1820, успевшего стать международным брендом. Преимущества этих цифровых термометров с точки зрения организации магистрали, по сравнению с любыми другими интегральными температурными сенсорами, а также неплохие метрологические характеристики и хорошая помехоустойчивость, уже на протяжении полутора десятков лет неизменно выводят их на первое место при построении многоточечных систем температурного контроля в диапазоне от -55°С до +125°С. Они позволяют не только осуществлять непосредственный мониторинг температуры в режиме реального времени, но и благодаря наличию встроенной энергонезависимой памяти температурных уставок, могут обеспечивать приоритетную оперативную сигнализацию в 1-Wire-линию о факте выхода контролируемого параметра за пределы заданных значений.

Более совершенные термометры – модель DS18В20, их скорость преобразования определяется разрядностью результата, программируемой непосредственно по 1-Wire-линии. Цифровой код, считываемый с такого термометра, является прямым результатом измеренного значения температуры и не нуждается в дополнительных преобразованиях. Некалиброванная, но в тоже время более дешевая версия DS18B20 под обозначением DS1822 представляется оптимальным решением для разработчиков недорогих многоточечных систем контроля температурных процессов. Для потребителей, использующих только паразитный режим питания однопроводной линии, компания Dallas Semiconductor выпускает экономичные двухвыводные устройства — DS18S20-PAR, DS18B20-PAR, DS1822-PAR. Кроме того, фирма Dallas Semiconductor поставляет однопроводные термометры DS1825, которые имеют четыре отдельных адресных вывода, что позволяет формировать до 16 локальных адресов на 1-Wire-линии. Благодаря такой особенности, мастер может оперативно определять место положения до 16 термометров такого типа в 1-Wire-сети многоточечного температурного контроля, без использования таблиц соответствия 64-битных индивидуальных адресов, что значительно увеличивает производительность системы в целом.

Приглашаем производителей интегральных датчиков температуры дополнять данный раздел сайта

Популярные контактные технологии термометрии — Компоненты и технологии

Интегральные микросхемы — датчики температуры предназначены для измерения температур в диапазоне –55…+150 °С. В большинстве микросхем используется зависимость от температуры разности напряжений база-эмиттер двух транзисторов, работающих при разных плотностях тока коллектора. В некоторых микросхемах в качестве чувствительного элемента используется внутренний термочувствительный резистор или внешний транзистор. Микросхемы применяются для измерения температуры, для компенсации температуры свободного конца термопары, в схемах контроля выхода температуры за установленные пределы и ее регулирования.

Все типы микросхем в суженном относительно максимально допустимом диапазоне температур имеют более низкую погрешность по сравнению с приведенной в таблицах. Для некоторых из них известны значения коэффициентов аппроксимирующего полинома. Часть типов микросхем по справочным данным имеет заметно большие значения погрешности в области отрицательных температур, часто при этом в документации указывается, что погрешность гарантируется конструкцией. Можно предположить, что микросхемы не проходят сложного и дорогостоящего 100%-ного тестирования при пониженной температуре и действительные их характеристики лучше. Безусловно, изготовитель при назначении величины погрешности закладывает некоторый запас, и подавляющее число микросхем имеет точностные характеристики много лучше предельно допустимых значений. Для точных измерений предпочтительно использовать микросхемы с нормированной долговременной стабильностью.

В таблице 4 приведены характеристики датчиков температуры с потенциальным выходным сигналом. Микросхемы различаются диапазоном измеряемых температур, номинальным значением выходного сигнала, чувствительностью, в том числе и направлением изменения выходного сигнала с изменением температуры, точностными характеристиками. Большая часть микросхем — трехвыводные, некоторые из них имеют выходы сигнализации с устанавливаемыми пользователем порогами срабатывания, встроенный источник опорного напряжения, изменяемую пользователем чувствительность, возможность отключения для экономии энергии. Отличительной особенностью микросхем семейства LM135-LM335 является включение, подобное включению стабилитрона, и наличие вывода подстройки. Максимальное значение погрешности в рабочем диапазоне температур составляет от 0,8 °С для DS600 до 5,8 °С для MAX6605. Применением схем, обеспечивающих коррекцию «нуля» и «диапазона», погрешность измерения можно уменьшить практически до погрешности нелинейности микросхемы — первичного преобразователя, для большинства микросхем не более 0,5 °С. Микросхемы TMP35, LM35, LM45, имеющие выходной сигнал 250 мВ при 0 °С и чувствительность 10 мВ/°С, позволяют получить цифровой термометр со шкалой в градусах Цельсия простым объединением с модулем цифрового вольтметра. В таких микросхемах, как AD22100 и A22103 (Analog Devices), выходной сигнал изменяется пропорционально изменению напряжения питания, что удобно при использовании их в компактных измерительных системах. Оцифровка сигналов датчиков различных физических величин (температура, давление) с пропорциональным выходом многоканальными АЦП с общим источником питания для АЦП и датчиков с использованием этого же источника питания в качестве источника опорного напряжения АЦП позволяет упростить схемы датчиков и, в конечном итоге, удешевить измерительную систему. Вариант схемы с применением AD22100, в которой результат измерения не зависит от напряжения питания, показан на рис. 11. Реализация простого однокаскадного сигма-дельта АЦП на компараторе, ключе и конденсаторе позволяет получить разрешение около 14 разрядов при достаточно простой схемотехнике. Коррекция смещения нуля и коэффициента передачи реализуются программно.

Рис. 11. Схема датчика температуры с пропорциональным выходным сигналом

Таблица 4. Полупроводниковые датчики температуры с потенциальным выходным сигналом

Микросхемы — датчики температуры с выходным сигналом в виде постоянного тока, характеристики которых приведены в таблице 5, в основном представляют собой двухполюсники с номинальным значением тока 298,2 мкА при 25 °С (298,2 K) и чувствительностью 1 мкА/°C. Схемы включения таких датчиков очень просты, они удобны для измерения температуры удаленных объектов, поскольку требуют для подключения только два провода, сопротивление которых практически не вносит погрешности в измерения. Хотя все микросхемы имеют широкий диапазон питающих напряжений 4–30 В, следует учитывать, что метрологические характеристики нормируются изготовителем при конкретном значении напряжения питания и изменяются с его изменением. При больших значениях напряжения питания его изменение оказывает меньшее влияние на точность измерений, а поскольку в схему обычно включен последовательно токосъемный резистор, и напряжение на датчике неизбежно изменяется с изменением температуры, желательно использовать повышенное напряжение источника питания. Схема, обеспечивающая подстройку «нуля» и «диапазона», изображена на рис. 12. Погрешность измерения в такой схеме после калибровки сводится практически только к погрешности нелинейности первичного преобразователя и практически может быть менее ±0,5 °С в рабочем диапазоне температур первичного преобразователя. Для измерения температуры предназначены микросхемы LM234-3, LM234-6 из семейства регулируемых источников тока LM134-LM334. Номинальное значение выходного тока и чувствительность устанавливаются пользователем с помощью одного резистора.

Рис. 12. Схема с датчиком температуры AD590

Таблица 5. Полупроводниковые датчики температуры с токовым выходным сигналом

Для сигнализации перехода температуры через установленный порог или ее выхода за установленные пределы предназначены микросхемы — температурные компараторы (см. таблицу 6). Зачастую эти микросхемы трудно отделить от датчиков температуры с потенциальным выходным сигналом, поскольку многие из них наряду с релейными выходами имеют и выход, напряжение на котором изменяется пропорционально температуре. Для одних семейств микросхем, например, MAX6501-MAX6504, пороги срабатывания внутри контролируемого температурного диапазона устанавливаются изготовителем с дискретностью 5, 10 °С, для других пороги срабатывания устанавливаются пользователем с помощью внешних резисторов, как для TMP12. Микросхемы с внешними установками имеют вывод достаточно качественного источника опорного напряжения. Гистерезис в микросхемах с заранее запрограммированными порогами срабатывания тоже жестко задан, некоторые типы микросхем имеют два, три значения гистерезиса, переключаемые коммутацией выводов. Следует учитывать, что программируемые производителем пороги срабатывания устанавливаются по расчетным соотношениям, и погрешность установки зачастую близка к дискретности ряда его задания, что вполне приемлемо для задачи охлаждения какого-либо оборудования включением вентилятора, и совершенно недопустимо для более-менее приличного регулятора температуры. Большая часть микросхем изначально предназначена для применения в компьютерном оборудовании, часто имеется достаточно мощный выход для непосредственного подключения вентилятора. Такие микросхемы, как MAX6511–MAX6513, для контроля температуры используют внешний транзистор, в частности, встроенный транзистор — датчик температуры центральных процессоров персональных компьютеров. Некоторые производители определяют такие микросхемы как термостаты, поскольку с использованием большинства из них можно построить простейший релейный регулятор температуры.

Таблица 6. Температурные компараторы

Некоторыми преимуществами в сравнении с аналоговыми датчиками обладают датчики с цифровым выходом, представленные в таблице 7 (Полную версию таблицы можно найти на www.finestreet.ru/_pub/Table_7.xls). Цифровой сигнал можно передать на большее расстояние, он меньше подвержен влиянию помех, легко реализовать гальваническую развязку выходного сигнала. Имеются три вида таких датчиков: с преобразованием температура-частота, с ШИМ-выходом и с последовательным цифровым интерфейсом. Последние в большой номенклатуре датчиков температуры с цифровым выходным сигналом занимают преимущественное положение. Удобство сопряжения таких датчиков с вычислительными системами предопределило и тот факт, что большинство датчиков предназначено для контроля температуры именно в компьютерном оборудовании, как узлов в целом, так и отдельных микросхем с большим тепловыделением, таких, как центральные процессоры и графические постпроцессоры. В таком случае предусмотрено подключение внешнего транзистора — датчика температуры, встроенного в микросхему, температура которой контролируется. Многие микросхемы имеют возможность адресации переключением внешних выводов, или задаваемой программно, что позволяет подключение нескольких устройств к одной шине данных.

Таблица 7. Полупроводниковые датчики температуры с цифровым выходным сигналом

Датчики с преобразованием температуры в частоту представлены только MAX6575, MAX6576, MAX6577. В первых двух пропорционально температуре изменяется период следования выходных импульсов, в последнем — их частота. Связь с микроконтроллером организуется по однопроводной линии. Датчиков с ШИМ-модуляцией также немного, к примеру, TMP05, удобный для использования в качестве удаленного датчика, или MAX6643–MAX6645, предназначенные для непосредственного управления скоростью вентилятора. Основная номенклатура микросхем имеет тот или иной цифровой последовательный интерфейс, который служит как для передачи данных о температуре, так и для приема управляющих сигналов.

Достижения в технологии позволяют встроить в датчик АЦП большой разрядности, что предопределяет высокую разрешающую способность датчика по температуре. К сожалению, прямой связи между разрядностью АЦП и погрешностью измерений нет, и большинство типов микросхем имеет значительную погрешность при максимальном диапазоне контролируемых температур. К тому же даже известные изготовители прецизионных микросхем для измерительной техники не дают никаких сведений о долговременной стабильности датчиков с цифровым выходом.

Встроенные датчики температуры различных конструктивно-технологических исполнений имеются и в таких микросхемах, как АЦП AD7417, AD7418, AD7817, AD7818 (Analog Devices), MAX1098, MAX1099, MAX1298, MAX1299 (Maxim), микроконверторы семейства ADuC8XX (Analog Devices), нормирующие преобразователи мостовых чувствительных элементов MAX1452, MAX1455, MAX1460, MAX1463, MAX1464, MAX1478 (Maxim), PGA309 (Texas Instruments), MLX90308 (Melexis). Особенностью АЦП фирмы Maxim является наличие источников тока для питания внешних датчиков температуры. Максимальный диапазон измеряемых температур достигает –40…+140 °С для MLX90308. Точность измерения температуры обычно не больше ±2 °С, кроме того, при значительной рассеиваемой мощности может быть заметным влияние саморазогрева кристалла микросхемы. Эти обстоятельства не позволяют измерить температуру с высокой точностью, и основное назначение встроенных датчиков температуры в большинстве этих микросхем — это обеспечение коррекции температурного дрейфа, как собственных АЦП, так и внешних устройств.

Для создания точного, с хорошей воспроизводимостью, термометра может использоваться кварцевый генератор с резонатором на специфическом срезе, у которого, в отличие от опорного кварца, частота резонанса заметно изменяется с температурой. Такие резонаторы отличаются очень высокой долговременной стабильностью, при индивидуальной калибровке датчика можно получить абсолютную погрешность до 0,04 °С в интервале температур –50…+150 °C. Термочувствительные кварцевые резонаторы РКТ206 (–50…+100 °C) и РКТВ206 (–50…+370 °C) выпускает СКТБ «Элпа». Миниатюрные размеры резонатора обеспечивают малую величину постоянной времени тепловой инерции — 5 с при погружении в жидкость. Температурно-чувствительная характеристика резонатора описывается полиномом второго или третьего порядка с погрешностью аппроксимации в сотые доли градуса, номинальная частота при 37 °С в пределах 32–36 кГц, температурная чувствительность 1,9 (2) Гц/°С, долговременная стабильность не хуже 5 ppm/год. Схема возбуждения резонатора аналогична схемам, применяемым в генераторах опорной частоты.

Некоторые производители компонентов для термометрии перечислены в таблице 8, где даны и их электронные адреса, по возможности конкретные страницы.

Таблица 8. Фирмы — производители компонентов для измерения температуры

Современная промышленность дает конструктору богатейший выбор компонентов для целей термометрии, особенно в диапазоне умеренных температур, как непосредственно первичных преобразователей, так и средств для построения схем нормализации их выходного сигнала. Всесторонняя оценка их преимуществ и недостатков в конкретном применении, грамотное использование с учетом предполагаемых воздействующих факторов, проработка технологии калибровки измерительного устройства позволяет создать измеритель температуры практически на любой случай.

Литература

1. Температурные измерения. Справочник / О. А. Геращенко, А. Н. Гордов и др. — Киев: Наукова думка, 1989.
2. Temperature Measurement. Second Edition. L. Michalski, K. Eckersdorf, J. Kucharski, J. McGhee. — John Wiley&Sons, Ltd.
3. Рекомендации по межгосударственной стандартизации. РМГ 29-99. Государственная система обеспечения единства средств измерений. Метрология. Основные термины и определения.
4. Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning. Analog Devices.
5. ГОСТ 6651-94. Термопреобразователи сопротивления. Общие технические условия.
6. ГОСТ Р 50342-92. Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия.
7. ГОСТ Р 8.585-2001. ГСИ. Термопары. Номинальные статические характеристики.
8. О’Нил П., Деррингтон К. Транзисторы в качестве датчиков температуры. Электроника. 1979. № 21. С. 52.

Интегральные датчики температуры компании Microchip

Интегральные датчики температуры компании Microchip

Интегральные датчики температуры компании Microchip – недорогие микросхемы, совмещающие на одном кристалле первичный преобразователь температуры, АЦП с разрешением до 13 бит, схему обработки сигналов, калибровочную таблицу и интерфейсы I²C/SMBus.

Многие температурные датчики с прямым преобразованием сигнала в цифровую форму могут функционировать в качестве термостата. Пользователь может сам устанавливать контрольные точки с гистерезисом. Некоторые из этих термостатов могут быть запрограммированы для автономной работы.

Одно- и двухпроводные приборы могут быть использованы для многоточечного мониторинга температуры, то есть множество датчиков может быть подключено к одной и той же шине.

Датчики делятся на следующие типы:

 

Компания Microchip предлагает широкий спектр локальных интегральных датчиков температуры с цифровым или аналоговым выходным сигналом, а также температурные переключатели. Производятся датчики серий: AT30Tx, EMC1x, MCP9x, MIC и TC.

Датчики температуры такого типа имеют встроенный диод для локального измерения температуры. Основные области их применения — это персональные компьютеры и ноутбуки, промышленность и встраиваемые измерительные устройства.

Интегральные датчики MicroChip серий AT30Tx, EMC1x, MCP9x, MIC и TC позволяют измерять температуру в диапазоне -55..+125 °С с типовой точностью 0.2..1 °С и разрешением 9..12 бит. Локальные датчики температуры выпускаются в корпусах QFN, DFN, SOIC, SOP и WLCSP.

Некоторые датчики доступны со встроенным EEPROM. Например датчик AT30TSE004A имеет встроенное последовательное EEPROM, устроенное как 2 банка 256 х 8 бит (2 Kbit х 2) и обладающее реверсивной защитой от записи программ а также защитой от записи для каждого килобитного блока.

Для некоторых интегральных датчиков температуры, например AT30TSE758A, доступна отладочная плата ATIO1-XPRO.

Особенности ATIO1-XPRO:

• Совместимость с заголовками расширений Xplained Pro
• Автоопределение платы в Atmel Studio

Интерфейсы ATIO1-XPRO:

• SPI: Запись данных на microSD
• PWM: контрольный светодиод и фильтрованный вход ADC
• ADC: оптический датчик и фильтрованный в ADC PWM сигнал
• UART: петлевой интерфейс через штыревой разъём
• I²C: Датчик температуры со встроенным EEPROM
• GPIO: доступен отдельный GPIO на 100-мм штыревом разъёме

 

ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ С ЦИФРОВЫМ ВЫХОДОМ

Интегральные датчики температуры с цифровым интерфейсом – один из самых востребованных продуктов категории датчики температуры для приложений, в которых не требуется высокая точность измерения или широкий температурный диапазон. Датчики такого типа обладают низкой стоимостью и выпускаются в различных корпусах.

 

Датчики AT30Tx

Датчики температуры серии AT30Tx унаследованы компанией Microchip от компании Atmel, они различаются точностью измерения, температурным диапазоном, параметрами питания, цифровым разрешением, наличием встроенной EEPROM и типом корпуса.

Технические параметры датчиков серии AT30Tx

Артикул	Интерфейс	Точность (тип.), °С	Точность (макс), °С	Темп. диапазон, °С	Напряжение питания, В	Макс. ток, мкА	Разрешение, бит	Корпус
AT30TS00	SMBUS/I2C	1	2	-20 — +125	+2.7 — +3.6	500	11	8/WDFN
AT30TS74				-40 — +125	+1.7 — +5.5	160	12	8/SOIC 8/MSOP 8/UDFN 4/WLCSP 5/WLCSP
AT30TS750A		0.5	1	-55 — +125	+1.7 — +5.5	225	12	8/SOIC 8/MSOP 8/UDFN
AT30TS75A				-55 — +125	+1.7 — +5.5	225	12	8/SOIC 8/MSOP 8/UDFN
AT30TSE002A	SMBUS/I2C + EEPROM			-20 — +125	+2.7 — +3.6	500	11	8/WDFN
AT30TSE002B				-20 — +125	+2.7 — +3.6	500	11	8/WDFN
AT30TSE004A				-20 — +125	+1.7 — +5.5	500	11	8/UDFN 8/WDFN
AT30TSE752A				-55 — +125	+1.7 — +5.5	225	12	8/SOIC 8/MSOP 8/UDFN
AT30TSE754A				-55 — +125	+1.7 — +5.5	225	12	8/SOIC 8/MSOP 8/UDFN
AT30TSE758A				-55 — +125	+1.7 — +5.5	225	12	8/SOIC 8/MSOP 8/UDFN

 

Датчики EMC1x

Изначально датчики данной серии производила компания Standard Microsystems Corporation (SMSC), основанная в 1971, а затем приобретенная Microchip. Долгая история компании позволяет говорить о качестве разработанных продуктов, а также об их разнообразии. Основное отличие датчиков температуры EMC1x – тип применения, определяющий другие технические параметры продуктов серии.

Технические параметры датчиков серии EMC1x

Артикул	Интерфейс	Количество измеряемых каналов, шт.	Точность (тип.), °С	Точность (макс), °С	Темп. диапазон, °С	Напряжение питания, В	Макс. ток, мкА	Разрешение, бит	Корпус
EMC1001	SMBus/I2C Temperature Sensor	1	0.5	1.5	-25 — +125	+3.0 — +3.6	50	10	6/TSOT
EMC1033	SMBus/I2C Multi Temperature Sensor	3	1	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	50	11	8/MSOP
EMC1043		3	0.5	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	105	11	8/MSOP
EMC1072		2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	8/MSOP
EMC1073		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP
EMC1074		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP
EMC1182		2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	8/TDFN 8/DFN
EMC1183		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	10/VDFN
EMC1184		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	10/VDFN
EMC1186		2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	8/TDFN
EMC1187		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	10/VDFN
EMC1188		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	10/VDFN
EMC1402		2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	8/MSOP
EMC1403		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	14/SOIC 150mil 10/MSOP 10/VDFN
EMC1404		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP
EMC1412		2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	8/MSOP 8/TDFN
EMC1413		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP 10/VDFN
EMC1414		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP 10/VDFN
EMC1815		5	0.25	1	-40 — +125	+1.62 — +3.60	50	11	Please call for package information
EMC1833		3	0.25	1	-40 — +125	+1.62 — +3.60	50	11	Please call for package information
EMC1046	SMBus/I2C Multi Temp Sensor with Hottest of Zones	6	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	395	11	10/MSOP
EMC1047		7	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	395	11	10/MSOP
EMC1053		3	0.5	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	105	11	8/MSOP
EMC1063		3	0.5	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	105	11	8/MSOP
EMC1428		8	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	450	11	16/QFN
EMC1438		8	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	450	11	16/QFN
EMC1102	SST Compliant Temperature Sensor	2	0.5	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	4000	13	8/MSOP
EMC1103		3	0.5	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	4000	13	10/MSOP
EMC1133		3	0.5	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	4000	13	10/MSOP
EMC1152		2	0.5	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	4000	13	10/MSOP
EMC1152-1		2	0.5	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	4000	13	10/MSOP
EMC1212	1-wire with BudgetBus	2	1	3	0 — +85	+3.0 — +3.6	600	11	Please call for package information
EMC1422	SMBus/I2C Multi Temp Sensor with Shutdown	2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	8/MSOP
EMC1423		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP
EMC1424		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP
EMC1501	SMBus/I2C Temperature Sensor with EEPROM	1	0.5	1	-40 — +125	+1.7 — +3.6	500	12	8/TDFN

 

Датчики MCP9x и TC

 

Компания Microchip разработала и производит собственные интегральные датчики температуры, они отличаются по типу применения, точности измерения и другим параметрам.

Технические параметры датчиков серии MCP9x и TC

Артикул	Интерфейс	Количество измеряемых каналов, шт.	Точность (тип.), °С	Точность (макс), °С	Темп. диапазон, °С	Напряжение питания, В	Макс. ток, мкА	Разрешение, бит	Корпус
MCP9800	SMBus/I2C Temperature Sensor	1	0.5	1	-55 — +125	+2.7 — +5.5	200	9 — 12	5/SOT-23
MCP9801		1	0.5	1	-55 — +125	+2.7 — +5.5	200	9 — 12	8/SOIC 150mil 8/MSOP
MCP9802		1	0.5	1	-55 — +125	+2.7 — +5.5	200	9 — 12	5/SOT-23
MCP9803		1	0.5	1	-55 — +125	+2.7 — +5.5	200	9 — 12	8/SOIC 150mil 8/MSOP
MCP9804		1	0.25	1	-40 — +125	+2.7 — +5.5	200	12	8/MSOP 8/DFN
MCP9805		1	2	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	200	10	8/TSSOP 8/DFN
MCP9808		1	0.25	0.5	-40 — +125	+2.7 — +5.5	200	12	8/MSOP 8/DFN
MCP9843		1	1.0	2.0	-20 — +125	+2.7 — +3.6	500	11	8/TSSOP 8/DFN 8/TDFN
MCP98242	SMBus/I2C Temperature Sensor with EEPROM	1	2	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	200	10	8/TSSOP 8/DFN 8/TDFN 8/UDFN
MCP98243		1	0.5	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	200	11	8/TSSOP 8/DFN 8/TDFN 8/UDFN
MCP98244		1	0.2	1	-40 — +125	+2.2 — +3.6	500	11	8/TDFN
MCP9844		1	0.2	1	-40 — +125	+1.7 — +3.6	500		8/TDFN
MCP9902	SMBus/I2C Multi Temperature Sensor	2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	8/WDFN
MCP9903		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/VDFN
MCP9904		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/VDFN
TC72	SPI Temperature Sensor	1	0.5	2	-55 — +125	+2.7 — +5.5	250	8	8/SOIC 8/MSOP
TC77		1	0.5	1	-55 — +125	+2.7 — +5.5	250	8	5/SOT-23 5/TO-220
TC74	SMBus/I2C Temperature Sensor	1	0.5	2	-40 — +125	+2.7 — +5.5	200	10	8/MSOP 8/DFN
TCN75		1	0.5	3	-55 — +125	+2.7 — +5.5	1000	12	8/SOIC 150mil 5/SOT-23
TCN75A		1	0.5	3	-40 — +125	+2.7 — +5.5	500	9	8/SOIC 150mil 8/MSOP

 

Датчики MIC

Продукты серии MIC ранее производились компанией Micrel Semiconductor, одним из мировых лидеров в производстве микросхем питания и связи.

Технические параметры датчиков серии MIC

Артикул	Интерфейс	Количество измеряемых каналов, шт.	Точность (тип.), °С	Точность (макс), °С	Темп. диапазон, °С	Напряжение питания, В	Макс. ток, мкА	Разрешение, бит	Корпус
MIC184	2-wire I2C/SMBus	2	1	2	-55 — 125	2.7 — 5.5	500	9	8/SOIC 8/MSOP
MIC281	2-wire I2C/SMBus	2	1	3	-55 — 125	3 — 3.6	400	8	6/SOT-23
MIC280	2-wire SMBus	2	1	2	-55 — 125	3 — 3.6	400		6/SOT-23
MIC284	2-Wire SMBus	2	1	2	-55 — 125	2.7 — 5.5	750	8	8/SOIC 8/MSOP
MIC384	2-Wire SMBus	3	1	2	-55 — 125	2.7 — 5.5	750	8	8/SOIC 8/MSOP

 

ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ С АНАЛОГОВЫМ ВЫХОДОМ

Существуют проекты, в которых необходимо измерить температуру и получить аналоговый сигнал, но не требуется высокая точность измерений и линейность характеристики преобразования, которые обеспечивают платиновые термосопротивления. Для таких проектов идеально подходят интегральные датчики температуры компании Microchip с аналоговым выходом серий MCP97x и TC104x.

Технические параметры датчиков с аналоговым выходом

Артикул	Точность (тип.), °С	Точность (макс), °С	Темп. диапазон, °С	Напряжение питания, В	Макс. ток, мкА	Корпус
MCP9700	1	4	-40 — +150	+2.3 — +5.5	6	3/SOT-23 3/TO-92 5/SC-70
MCP9700A		2				3/SOT-23 3/TO-92 5/SC-70
MCP9701		4	-40 — +125	+3.1 — +5.5		3/SOT-23 3/TO-92 5/SC-70
MCP9701A		2				3/SOT-23 3/TO-92 5/SC-70
TC1046	0.5			+2.7 — +4.4	35	3/SOT-23
TC1047						3/SOT-23
TC1047A				+2.5 — +5.5		3/SOT-23

 

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ

Наряду с датчиками температуры компания Microchip производит температурные переключатели, существуют как переключатели со встроенным датчиком температуры, так и с возможностью подключения внешнего NTC- термистора. Также доступны температурные переключатели с двумя температурными прерывателями.

Технические параметры температурных переключателей

Артикул	Описание	Точность(тип.), °С	Точность(макс), °С	Темп. диапазон, °С	Напряжение питания, В	Макс. Ток, мкА	Корпус
MCP9501	Temperature Switch	1	4	-40 — +125	+2.7 — +5.5	25	5/SOT-23
MCP9502		1	4	-40 — +125	+2.7 — +5.5	25	5/SOT-23
MCP9503		1	4	-40 — +125	+2.7 — +5.5	25	5/SOT-23
MCP9504		1	4	-40 — +125	+2.7 — +5.5	25	5/SOT-23
TC620		1	3	-40 — +125	+4.5 — +18	270	8/PDIP 8/SOIC 150mil
MCP9509	Temperature Switch with Resistor Set	0.5		-40 — +125	+2.7 — +5.5	30	5/SOT-23
MCP9510		0.5	N/A	-40 — +125	+2.7 — +5.5	50	6/SOT-23
TC622		1	5	-40 — +125	+4.5 — +18	200	5/TO-220 8/PDIP 8/SOIC 150mil
TC623		1	3	-40 — +125	+2.7 — +4.5	150	8/PDIP 8/SOIC 150mil
TC624		1	5	-40 — +125	+2.7 — +4.5	170	8/PDIP 8/SOIC 150mil
TC621	Temperature Switch with Thermistor	1	3	-40 — +125	+4.5 — +18	270	8/PDIP 8/SOIC 150mil

 

Некоторые из представленных выше датчиков температуры компании Microchip позволяют измерять температуру дистанционно. Например, датчик EMC1043 дает возможность контролировать три температурные зоны, имеет один встроенный диод и два внешних подключаемых диода.

Такие датчики находят применение во многих областях электроники, например в персональных компьютерах, пищевых технологиях, сетевых коммуникациях, промышленных роботах и др. В них скомбинированы передовые технологии, такие как, поправка на ошибку сопротивления, бета-компенсация и автоопределение типа диода. Такие особенности позволяют разработать качественное решение для промышленных приложений, требующих комплексного мониторинга.

Дистанционные датчики температуры Microchip позволяют измерять температуру в диапазоне -55..+125 °С с типовой точностью 0.25..1 °С, разрешением 8..13 бит и поддерживают до 8 температурных каналов. Датчики выпускаются в корпусах: SOP, SOIC, QFN, DFN, SOT-23 и поддерживают протоколы I²C и SMBus.

Для некоторых типов датчиков доступна отладочная плата

Технические параметры дистанционных датчиков температуры

Артикул	Интерфейс	Количество измеряемых каналов, шт.	Точность (тип.), °С	Точность (макс), °С	Темп. диапазон, °С	Напряжение питания, В	Макс. ток, мкА	Разрешение, бит	Корпус
EMC1212	1-wire with BudgetBus	2	1	3	0 — +85	+3.0 — +3.6	600	11	Please call for package information
EMC1046	SMBus/I2C Multi Temp Sensor with Hottest of Zones	6	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	395	11	10/MSOP
EMC1047		7	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	395	11	10/MSOP
EMC1053		3	0.5	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	105	11	8/MSOP
EMC1063		3	0.5	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	105	11	8/MSOP
EMC1428		8	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	450	11	16/QFN
EMC1438		8	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	450	11	16/QFN
EMC1422	SMBus/I2C Multi Temp Sensor with Shutdown	2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	8/MSOP
EMC1423		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP
EMC1424		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP
EMC1033	SMBus/I2C Multi Temperature Sensor	3	1	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	50	11	8/MSOP
EMC1043		3	0.5	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	105	11	8/MSOP
EMC1072		2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	8/MSOP
EMC1073		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP
EMC1074		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP
EMC1182		2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	8/DFN 8/TDFN
EMC1183		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	10/VDFN
EMC1184		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	10/VDFN
EMC1186		2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	8/TDFN
EMC1187		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	10/VDFN
EMC1188		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	410	11	10/VDFN
EMC1402		2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	8/MSOP
EMC1403		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP 10/VDFN 14/SOIC 150mil
EMC1404		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP
EMC1412		2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	8/MSOP 8/TDFN
EMC1413		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP 10/VDFN
EMC1414		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/MSOP 10/VDFN
EMC1815		5	0.25	1	-40 — +125	+1.62 — +3.60	50	11	Please call for package information
EMC1833		3	0.25	1	-40 — +125	+1.62 — +3.60	50	11	Please call for package information
EMC1102	SST Compliant Temperature Sensor	2	0.5	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	4000	13	8/MSOP
EMC1103		3	0.5	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	4000	13	10/MSOP
EMC1133		3	0.5	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	4000	13	10/MSOP
EMC1152		2	0.5	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	4000	13	10/MSOP
EMC1152-1		2	0.5	3	-40 — +125	+3.0 — +3.6	4000	13	10/MSOP
MCP9902	SMBus/I2C Multi Temperature Sensor	2	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	8/WDFN
MCP9903		3	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/VDFN
MCP9904		4	0.25	1	-40 — +125	+3.0 — +3.6	430	11	10/VDFN
MIC184	2-wire I2C/SMBus	2	1	2	-55 — 125	2.7 — 5.5	500	9	8/MSOP 8/SOIC
MIC281		2	1	3	-55 — 125	3 — 3.6	400	8	6/SOT-23
MIC280	2-wire SMBus	2	1	2	-55 — 125	3 — 3.6	400	8	6/SOT-23
MIC284		2	1	2	-55 — 125	2.7 — 5.5	750	8	8/MSOP 8/SOIC
MIC384		3	1	2	-55 — 125	2.7 — 5.5	750	8	8/MSOP 8/SOIC

 

Более подробно обо всех локальных интегральных датчиках температуры с цифровым выходом можно узнать на сайте производителя.

Более подробно обо всех дистанционных интегральных датчиках температуры с цифровым выходом можно узнать на сайте производителя.

Узнать о наличии и ценах можно по ссылке.

измеряем где и как угодно

28 февраля 2012

Спектр приложений и задач, в которых может потребоваться измерение температуры, очень широк. Пожалуй, температуру можно назвать одним из самых часто измеряемых параметров. В некоторых случаях это может быть температура внешней среды, температура охлаждающих сред, в некоторых — самих приборов или их частей. Различаются также абсолютные диапазоны измерений и требования к точности измерений. Некоторое влияние оказывает и способ обработки измеренных данных — локально или удаленно.

Приобретение компании National Semiconductor добавило в спектр продукции Texas Instruments ряд линеек продуктов. В частности, это коснулось и интегральных датчиков температуры.

В линейке датчиков температуры National представлены аналоговые и цифровые изделия, некоторые — с рядом дополнительных функций. Имеются температурные датчики, основанные на различных физических эффектах — резистивные, полупроводниковые, микросхемы для работы с термопарами. Среди аналоговых датчиков присутствуют датчики с выходом по напряжению, токовые датчики, интегральные микросхемы датчиков с программируемым коэффициентом усиления, микросхемы, содержащие схемы сравнения — т.н. термостаты или термосигнализаторы. Целый ряд микросхем предназначен для работы с удаленными датчиками температуры (в основном — с полупроводниковыми диодами). Кроме этого, отдельно стоит выделить интегральные контроллеры аппаратуры, содержащие в себе, помимо температурных датчиков или схем их опроса, схемы управления внешними устройствами, в частности, скоростью вращения вентилятора охлаждения [1].

 

Аналоговые температурные датчики

Аналоговые полупроводниковые температурные датчики National отличает компактность, простота схем включения, достаточно высокая стабильность передаточной характеристики, широкий диапазон напряжений питания и малый потребляемый ток. Температурный диапазон работы большинства датчиков лежит в пределах -40…125°С, есть датчики, работающие и в более широком диапазоне — от -50 до 150°С. Ряд наиболее популярных серий приведены в таблице 1.

Таблица 1. Пример аналоговых датчиков температуры линейки National  

Наименование	Погрешность измерения, °C	Диапазон напряжений питания, В	Рабочий температурный диапазон, °C
LM94023	±1,5	1,5…5,5 @ 5,4 мкА	-50…150
LM94022	±1,5	1,5…5,5 @ 5,4 мкА	-50…150
LM94021	±1,5	1,5…5,5 @ 9 мкА	-50…150
LM20	±1,5	2,4…5,5 @ 4,5 мкА	-55…130
LM35	±0,5	4…30 @ 56 мкА	-55…150

 

Датчики с выходом напряжения

Датчики с выходом по напряжению можно разделить на три большие группы:

• интегральные датчики с программируемым усилением;
• датчики с фиксированным коэффициентом усиления и выходом напряжения, пропорциональным температуре;
• датчики с выходным напряжением, пропорциональным одной из температурных шкал — по Цельсию/по Кельвину/по Фаренгейту.

Датчики с программируемым коэффициентом усиления представлены серией LM9402x. На текущий момент в нее входит три микросхемы — LM94021, LM94022 и LM94023.

Среди основных возможностей — широкий температурный диапазон измерений — от -50 до 150°С при минимальном напряжении питания всего 1,5 В, токе потребления не более 15 мкА и ошибке измерений не более 2,1°С. Выход защищен от короткого замыкания, его малое выходное сопротивление позволяет ему работать с высокоемкостными входами — до величин порядка 1 нФ (например, УВХ АЦП или фильтр нижних частот). Один, как в случае с LM94023, или два (LM94021, LM94022) управляющих вывода GSx позволяют выбирать один из двух или четырех коэффициентов усиления. Это позволяет достигать оптимальных результатов в зависимости от требований приложения — или расширение измеряемого диапазона температур, или повышение чувствительности — от 5,5 до 13,6 мВ/°С для LM94021, LM94022 (от 5,5 до 8,2 мВ/°С для LM94023).

Датчики выполняются в компактных корпусах типа SC70 и microSMD. Минимальная схема включения не требует наличия внешних дополнительных элементов. Управляющие входы допускают непосредственное подключение, как к общему проводу, так и к питанию без дополнительных подтягивающих резисторов.

Температурные датчики с фиксированной чувствительностью представляют собой достаточно простое решение для многих задач измерения и контроля температуры. Высокая линейность характеристики, надежность, высокая точность и низкое энергопотребление привели к тому, что ряд из них были признаны промышленным стандартом по факту, в частности — популярный датчик LM20.

На текущий момент к таким датчикам можно отнести датчики серий LM19, LM20. Датчики способны работать в диапазоне -50…130°С, что перекрывает многие задачи контроля температуры. Диапазон питающих напряжений от 2,7 до 5,5 В при токе потребления порядка нескольких микроампер позволяет применять датчики в устройствах как со стационарным, так и с батарейным питанием. Чувствительность их составляет 11 мВ/°С.

Весьма интересным подмножеством аналоговых датчиков температуры National можно назвать датчики с выходными уровнями напряжения, пропорциональными одной из температурных шкал — Цельсия, Кельвина или Фаренгейта. Общим их свойством является линейная характеристика с чувствительностью 10 мВ/градус одной из шкал.

Так, серии LM135, LM235 и LM335 являются температурными датчиками с выходным напряжением, пропорциональным шкале Кельвина — номинальное напряжение на выходе при температуре 0°С (273°К) равно 2,73 В, при температуре 100°С — 3,73 В. Температурный коэффициент датчиков — 10 мВ/°К при максимальной ошибке на всей измеряемой шкале ±2,7°С. При помощи внешнего подстроечного резистора можно добиться точности порядка ±1°С. Датчики доступны в пластиковых — TO-92 и SO-8, и металлических — TO-46 корпусах.

Датчики серий LM35, LM45, LM50 имеют выход в шкале Цельсия. Номинальный выход датчиков LM35, LM45 при 25°С — 250 мВ, а при 100°С — 1 В, чувствительность 10 мВ/°С. Более того, подключение резистора к выходу и отрицательному напряжению питания позволяет измерять и отрицательные температуры (ниже 0°С). Точность измерений датчиков в самом плохом варианте укладывается в ±3°С. Стоит отметить, что ряд серий датчиков в данной группе способен обеспечить более высокую точность: так, погрешность LM35 в диапазоне -55 до 150°С составляет всего ±1°С.

Датчик LM50 отличается от LM35/45 тем, что при аналогичной зависимости выходного напряжения от температуры (10 мВ/°С) при 0°С имеет на выходе постоянное смещение в 500 мВ. Т.е., при температуре 0°С — на выходе датчика 500 мВ, 100°С — 1,5 В, и при -40°С — 100 мВ. Функциональным аналогом LM50 для систем с низковольтным питанием (от 2,7 В) является LM60/61/62 — при 0°С его выход равен 424 мВ, 1049 мВ при 100°С и 174 мВ при -40°С, температурная зависимость их положительна и равна 6,25 мВ/°С.

Аналогичная ситуация и с датчиками температуры по шкале Фаренгейта — LM34, способными измерять температуры от -50 до 300°F с погрешностью 2°F при аналогичном температурном коэффициенте 10 мВ/°F.

 

Токовые датчики

Устройства серий LM134/LM234/LM334 можно применять по-разному. С одной стороны, они могут служить регулируемыми источниками тока (значение выходного тока задается внешним резистором), с другой — их выходной ток зависит от температуры: от 1 до 3 мкА/°С. Путем подбора величины внешнего сопротивления можно регулировать чувствительность датчиков или измерительный диапазон. Конечно, чувствительность в пару микроампер на градус не назовешь высокой, да и датчик на их основе будет требовать последующей калибровки, или использования в схеме прецизионного резистора. Но аргументом в пользу их выбора может стать то, что для их работы достаточно напряжения всего 1,2 В, следовательно, они могут быть востребованы в приложениях с батарейным или аккумуляторным питанием.

 

«Термоключи»

Одна из частых задач, возникающих в бытовой и промышленной технике — обнаружение перегрева прибора или его узла. В линейке аналоговых датчиков температуры от National есть ряд приборов, сочетающих в себе температурный датчик, формирователь порогового уровня, компаратор и выходные силовые цепи (таблица 2).

Таблица 2. Температурные ключи 

Наименование	Метод задания порога, точность, °C	Напряжение питания, В; ток потребления, мкА	Диапазон пороговых уровней температуры, °C
LM26LV	Заводские предустановки, ± 2,2	1,6…5,5; 8	0…150, шаг 1
LM26	Заводские предустановки, ± 3	2,7…5,5; 16	-55…125, шаг 1
LM27	Заводские предустановки, ± 3	2,7…5,5; 15	120…150, шаг 1
LM56	Пользовательский, ± 2	2,7…10; 110	-40…125, внешние резисторы
LM57	Пользовательский, ± 1,5	2,4…5,5; 24	-40…150, внешние резисторы

Примерами таких устройств являются высокоинтегрированные температурные ключи серий LM26 и LM27, выпускаемые в корпусе SOT-23. Обе серии могут эксплуатироваться в весьма жестких температурных условиях. Так серия LM26 работает в диапазоне от -55 до 125°C, а LM27 от -40 до 150°C при порогах срабатывания в диапазоне 120…150°C. Таким образом, они оптимальны для мониторинга перегрева силовых узлов, тем более, что обе имеют вход HYST, позволяющий задать гистерезис. Ширина петли гистерезиса от 2°C (при подключении вывода к общему проводу), до 10°C (при подключении к линии питания). Микросхемы имеют два выходных сигнала — аналоговый выход температурного датчика и выход с открытым стоком. Порог срабатывания задается при производстве.

Дальнейшим развитием является серия LM26LV. LM26LV представляет собой прецизионный низковольтный ключ, срабатывающий при превышении температуры определенного уровня. На выходе датчика формируется напряжение, пропорциональное температуре, и два пороговых сигнала. Аналоговый выход обладает достаточным входным/выходным током для работы на емкостную нагрузку. Один из пороговых сигналов — OVERTEMP — генерирует логический сигнал высокого уровня при превышении заданного порога, параллельно выход с открытым стоком ~OVERTEMP становится активным. Входной сигнал TRIPTEST предназначен для внутрисхемного тестирования ключа. Высокий уровень на нем имитирует превышение порога и приводит к срабатыванию ключа. Порог срабатывания, так же, как и для LM26, LM27, задается при производстве и находится в пределах от 0 до 150°С с шагом 1°С. Диапазон напряжений питания от 1,6 до 5,5 В.

В качестве температурного ключа с задаваемым порогом срабатывания может применяться серия LM57, для которой порог задается парой внешних резисторов.

LM56 является интегральной микросхемой-термостатом. Она содержит источник опорного напряжения 1,25 В, два компаратора со встроенным гистерезисом, температурный датчик (аналогичный LM60). Рабочий температурный диапазон LM56 составляет -40…125°С. Суммарная погрешность датчика и компараторов в пределах температур от 25 до 85°С составляет не более 2°С, в полном рабочем диапазоне от -40…125°С — не более 3°С, не считая погрешности внешних резисторов.

 

Цифровые температурные датчики

Цифровые датчики температуры объединяют в себе чувствительный полупроводниковый элемент, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, содержащий управляющую логику и регистры конфигурации, и интерфейсный блок. Для датчиков Texas Instruments линейки National традиционно используются двухпроводной интерфейс SMBus/I²C, или трехпроводной SPI/Microwire. В линейку поставок входят датчики с разрядностью от 8 бит с погрешностью ±4°С до 16-бит с погрешностью при комнатных температурах всего ±0,33°С (таблица 3).

Таблица 3. Цифровые датчики температуры линейки National 

Наименование	Точность, °C; разрядность, бит	Напряжение питания, В; ток потребления, мА	Температурный диапазон, °C	Интерфейс
LM73	±2,0; 9	3…5,5; 1	-55…125	2-wire
LM75A	±2,0°; 9	3…5,5В; 1	-55…125	2-wire
LM92	±0,33 & ±0,5; 13	2,7…5,5; 0,625	-55…150	2-wire
LM71	±1,5; 13	2,65…5,5; 0,55	-40…150	3-wire
LM95071	±1,0; 14	2,4…5,5; 0,28	-55…150	3-wire
LM74	±1,25; 13	3…5,5; 0,52	-55…150	3-wire

 

Датчики локальной температуры

Некоторые из цифровых датчиков имеют дополнительные сигнализирующие пороговые выходы. Но, в отличие от температурных ключей, порог их срабатывания, включая гистерезис, задается пользователем. Примером подобного датчика является прецизионный датчик LM73 (корпус SOT23-6) с двухпроводным интерфейсом, совместимым с шинами SMBus и I²C. При полном рабочем диапазоне от -40 до 150°С его погрешность в в пределах от -10 до 80 ±1°С. При помощи всего одной линии выбора адреса датчика на шине возможна установка для него одного из трех адресов в зависимости от состояния адресной линии — не подключена, подключена к общему проводу или подключена к напряжению питания.

Настройки LM73 позволяют оптимизировать его скорость и точность работы — разрешение датчика может варьироваться от 0,25°С/бит до 0,03°С/бит (11…14-битное преобразование). Датчик имеет два режима работы. Это — обычный режим, в котором датчик все время находится в режиме непрерывного преобразования и выдачи данных, и режим низкого потребления, когда запуск преобразования и выдача результата проводятся по запросу внешнего устройства.

Датчик серии LM92 может служить примером цифрового термостата. Он позволяет существенно упростить создание систем контроля температуры. При прекрасных показателях точности порядка 0,5°С, диапазоне питания 2,7…5,5 В и 12-битном АЦП, LM92 имеет два программируемых пороговых выхода INT и T_CRIT_A. Первый из них, INT, становится активным при выходе температуры за установленные пределы. Выход T_CRIT_A срабатывает при превышении температуры заданного порога. Два входа селекции адреса позволяют выбрать один из четырех адресов датчика на последовательной шине I²C.

Примерами датчиков, управляемых по шине SPI, могут служить популярные датчики LM70, LM74, LM95071 и ряд других.

14-битный датчик LM95071 обеспечивает точность 2°С на полном рабочем температурном диапазоне и до 1°С в пределах 0…70°С, цифровой шум составляет всего один младший разряд. Для данного датчика также доступен режим непрерывного преобразования и режим низкого энергопотребления. Он выпускается в миниатюрном корпусе SOT-23.

Украшением линейки цифровых датчиков можно считать 24-битную однокристальную систему сбора данных с температурных датчиков — LMP90100. Ключевыми ее свойствами является низкое энергопотребление, 24-битное сигма-дельта АЦП с автоматической калибровкой, управляемый коэффициент усиления, а также малый дрейф параметров в зависимости от времени или температуры. LPM90100 может работать как от внутреннего, так и от внешнего источника синхронизирующих импульсов, имеет несколько конфигурируемых цифровых линий ввода-вывода, SPI-интерфейс управления. Встроенные опорные источники тока и напряжения позволяют напрямую работать с резистивными типами датчиков (мосты, терморезисторы, а также датчики давления и тензодатчики). Гибкий конфигурируемый входной мультиплексор позволяет работать даже с дифференциальными сигналами — например, возможны конфигурация на четыре дифференциальных входа или на семь одиночных, а также различные комбинации.

 

Датчики температуры удаленного диода

Данный тип датчиков предназначен для мониторинга температуры электронных компонентов, например, центрального процессора, специализированных микросхем типа ASIC или программируемых логических схем FPGA. Как правило, в таких устройствах предусмотрены выходы сенсорного диода (чаще всего сенсорным диодом является p-n-p-транзистор). В случаях критически важных систем, не имеющих подобного чувствительного диода, вместо него применяют транзистор 2N3904. Впервые идея сенсорного температурного диода была воплощена в жизнь рядом производителей полупроводниковой продукции в 90-нм технологическом процессе (таблица 4).

Таблица 4. Датчики температуры удаленных диодов  

Наименование	Точность, °C; корпус; число сигнальных линий	Метод измерений	Количество каналов
LM95245	±0,75; MSOP-8; 1	45 нм, TruTherm®	1
LM95235	±0,75; MSOP-8; 1	65 нм, TruTherm	1
LM95241	±1,25; MSOP-8; 1	65 нм, TruTherm	2
LM95234	±0,875; LLP-14; 3	65 нм, TruTherm	0…4
LM95214	±1,1; LLP-14; 3	Тр-р 2N3904	0…4

В технологиях с меньшими размерами (например, 45 нм), выходной сигнал сенсорного диода может существенно отличаться в пределах серии элементов или в зависимости от конкретной реализации технологии производителями. Для решения данной проблемы National предложила уникальную технологию компенсации, называемую TruTherm® (BTJ/Transistor beta-compensation technology). Помимо специализированных датчиков, работу с удаленными диодами поддерживает ряд серий цифровых температурных датчиков и мониторов аппаратуры.

В рамках семейства датчиков температуры удаленного диода присутствуют устройства, работающие с одним, двумя или четырьмя каналами.

Серии LM86, LM89, LM90, и LM99 являются традиционными одноканальными датчиками температуры, управляемыми по шине SMBus. Кроме показаний температуры датчик имеет два сигнализирующих вывода ALERT и T_CRIT_A, генерирующих сигналы при выходе температуры за заданные диапазоны и превышении критического уровня, соответственно.

Одноканальные датчики LM95235 и LM95245 выполнены с применением технологии TruTherm® BTJ/Transistor beta-compensation. LM95235 предназначены для мониторинга температуры процессоров Intel, выполненных по 65 и 90 нм технологии. LM95245 способны работать с сенсорными диодами по 45-, 60- и 90-нм технологии. В качестве дополнительной возможности LM95235 может осуществлять цифровую фильтрацию сигнала.

LM95221 имеет два сигнальных канала с разрешением 0,125°С. Более универсальным вариантом являются датчики LM95231 и LM95241, выполненные с применением технологии TruTherm®.

 

Мониторы аппаратуры

В отдельный ряд можно вынести серии приборов, способных измерять собственную температуру и температуры удаленных диодов наряду с выполнением действий по управлению внешними устройствами. Общее их название — мониторы аппаратуры (Hardware Monitors). Типовыми задачами для них являются управление системами охлаждения/нагрева приборов или узлов, например, управление скоростью вращения вентилятора охлаждения. Кроме схем измерения температуры, настройки и управления порогами срабатывания, данные серии микросхем имеют схемы ШИМ- или PID-регулирования (таблица 5).

Таблица 5. Контроллеры аппаратуры  

Серия	Метод контроля	Ключевые особенности
LMP92001	–	16-каналов, 12-бит АЦП, точность ±0,1% TUE, двенадцать 12-битных ЦАП, внутренний источник опорного напряжения, встроенный температурный датчик, 8-линий ввода-вывода, интерфейс I2C.
LM96080	–	10-бит сигма-дельта АЦП. отслеживание 7 напряжений, локальная температура, измерение скорости вращения двух кулеров; интерфейс I2C, совместимый с LM80
LM96194	PI & LUT	Монитор рабочей станции, 4 канала работы с удаленными диодами с технологией TruTherm, 4 сенсорных входа, 2 контроля кулера, 8 мониторов напряжения.
LM94	PI & LUT	Монитор сервера, 4 TruTherm канала работы с удаленными диодами, 4 сенсорных тач-входа, 2 контроллера кулеров, 16 линий контроля напряжения, контроллер 4-пинового кулера
LM96000	Linear	Монитор персонального компьютера, два канала измерения температуры удаленных диодов, dual RDTS, контроллер 4-пинового кулера
LM96163	12-point LUT	11-бит удаленный диод с TruTherm, улучшенный аналоговый тракт, цифровая фильтрация сигнала
LM81	–	Монитор напряжения, выход ЦАП, тач-входы

 

Средства отладки и разработки

Процесс разработки сенсорных решений имеет мощную поддержку в виде он-лайн инструментария WEBENCH, позволяющего помимо ряда других функций производить выбор необходимого типа температурного датчика для требований конкретных приложений. Также он позволяет определиться с типом чувствительного элемента — термопара/резистивный/полупроводниковый датчик и характеристиками последующего аналогового тракта [2-4].

Инструментарий SensorEval предназначен для работы с отладочными платами температурных датчиков и мониторов аппаратуры через USB-интерфейс. Более того — он поддерживает прямой доступ к температурным датчикам, расположенным непосредственно на материнских платах (с поддержкой наборов микросхем Intel) [5].

Для каждого из типов продукции National предлагаются отладочные платы, позволяющие оценить основные возможности датчиков, температурных ключей и мониторов аппаратуры.

 

Заключение

Как видно из данного далеко не полного обзора продуктов, предназначенных для задач измерения, контроля температуры, их спектр, предоставляемый линейкой National, довольно широк. Он гармонично дополняет собственный ряд температурных датчиков Texas Instruments, легко интегрируется с микроконтроллерами, АЦП и силовой продукцией TI, как в плане точности и надежности, так и в плане энергопотребления.

 

Литература

1. Temp Sensors National Semiconductor — Temperature Sensors with TruTherm® Technology, Temp Switches, Hardware Monitors, Fan Controls, & other Thermal Management Products// http://www.national.com/en/tempsensors/index.html

2. Temp Sensor Eval Boards & Reference Designs National Semiconductor// http://www.national.com/en/tempsensors/boards.html

3. SensorEval Sensor Evaluation Software for Temperature Sensor Eval Boards National Semiconductor// http://www.national.com/en/tempsensors/SensorEvalDescription.html

4. Temp Sensor Software National Semiconductor// http://www.national.com/en/tempsensors/software.html

5. WEBENCH® SensorAFE Designer & WEBENCH Sensor Designer Tools National Semiconductor — Precision Sensor Path Circuit Design// http://www.national.com/en/webench/sensors/index.html.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

•••

Наши информационные каналы

Интегральные датчики температуры Smartec

Интегральные датчики температуры Smartec

SMT172 – это высокоточный интегральный датчик температуры со сверхнизким энергопотреблением, сочетающий в себе простоту использования и выдающиеся характеристики в широком температурном диапазоне. В производстве интегрального датчика температуры SMT172 применяются новейшие достижения в кремниевых технологиях определения температуры, современные методы проектирования интегральных схем, а также высокоточные методы калибровки для достижения абсолютной погрешности менее ±0,1 °C в диапазоне от -20 °C до 60 °C.

Рабочее напряжение питания интегрального датчика температуры SMT172 от 2.7 до 5.5 В. Типовой активный ток всего 60 мкА, высокоскоростное преобразование более 4000 выходных импульсов в секунду (при комнатной температуре) и чрезвычайно низкий уровень шума делают этот датчик наиболее энергоэффективным интегральным датчиком температуры в мире (0,36 мкДж/измерение).

Датчики доступны в нескольких корпусах: TO18, TO92, TO220, SOIC-8L, SOT223, HEC и в виде 7 мм зонда с 5-метровым кабелем. SMT172 может поставляться как «голая» микросхема.

 

Производитель предлагает множество готовых решений для быстрого проектирования. Для тех, кому нужен продукт Plug and Play, доступна отладочная плата Smart Temperature Acquisition System для 4 или 8 датчиков температуры Smartec. Она была разработана для получения наилучших результатов измерения температуры с помощью датчиков температуры SMT172 (абсолютная точность 0,1 °C, шум

Интегральный датчик температуры SMT172 имеет точность ±0,1 ° C в диапазоне от -20 °C до +60 °C и ±0,4 °C от -45 до +130 °C. Это делает датчик особенно полезным во всех применениях, где должны контролироваться условия, близкие к нормальным: климат-контроль, пищевая обработка и так далее.

Благодаря КМОП выходу датчика допускается длина кабеля до 20 метров. Это делает SMT172 очень полезным в приложениях дистанционного зондирования и управления.

 

Основные особенности

• Самый энергоэффективный температурный датчик в мире 0.36 мкДж/измерение (T=25 °C, 3.3 В)
• Широкий диапазон температур: от — 45 °C до 130 °C
• Широкий диапазон напряжения питания: от 2.7 до 5.5 В
• Высокая точность: ± 0.25 °C (от -10 °C до 100 °C TO18), ± 0.1 °C (от -20 °C до 60 °C, TO18)
• Крайний низкий уровень шума: 0.0002 °C
• Сверхнизкий ток (активный ток 60 мкА или среднее значение 220 нА)
• Отличная долговременная стабильность
• Прямой интерфейс с микроконтроллером (МК)
• Широкий выбор корпусов

 

Области применения

• Приложения с ультранизким энергопотреблением: носимая электроника, беспроводные сенсорные сети
• Медицинское применение: мониторинг температуры тела
• Инструментарий: (био-) химический анализ, прецизионное оборудование
• Мониторинг окружающей среды (внутренний / наружный)
• Промышленное применение: контроль и мониторинг процессов

Интегральные температурные датчики Smartec имеют ШИМ выходной сигнал, который может быть непосредственно сопряжен с микроконтроллером без использования дополнительных компонентов. Выходной сигнал представляет собой меандр с нормальным коэффициентом заполнения, зависящим от температуры. 

 

Проведение измерений

В общем случае коэффициент заполнения выходного сигнала определяется линейным уравнением:

DC = 0.32 + 0.0047*T, где T — температура в °C.

Более высокая точность может быть достигнута при использовании формулы второго порядка, например точность ±0.1°C на диапазоне -20..60°C. Для этого необходимо использовать действительный коэффициент заполнения — среднее арифметическое единичных коэффициентов заполнения за 8 последовательных периодов. 

Действительный коэффициент заполнения определяется формулой:

При этом:

t_Hi – временной интервал высокого состояния i-го периода

t_Li – временной интервал низкого состояния i-го периода

DC_i – коэффициент заполнения единичного периода i 

DC – действительный коэффициент заполнения

Для преобразования коэффициента заполнения в температуру используется уравнение второго порядка.

T = -1.43*DC² + 214.56*DC — 68.6 

Ошибка измерений, полученная при использовании уравнения второго порядка, представлена на рисунке.

 

Гальваническая развязка/компенсация длинного кабеля

Для прецизионных аналоговых интегральных схем обычной практикой является использование развязывающего конденсатора между контактами V_cc и GND. Этот конденсатор обеспечивает лучшую общую производительность EMI/EMC. Он должен быть керамическим и иметь значение около 100 нФ. Место установки конденсатора — как можно ближе к датчику. При использовании длинных кабелей (более 30 см) на показания оказывают влияние индуктивность и емкость кабеля, импульс будет «отражен» и даст выброс на линии питания и выходе датчика. Поэтому пользователю необходимо последовательно вводить на линию V_cc резистор 100 Ом. Этот резистор может также подавлять выбросы на сигнальной линии, когда не используется развязывающий конденсатор (только для короткого кабеля

Конденсатор повысит производительность, а резистор ограничит максимальный ток в случае сбоев или неправильных соединений.

 

Отладочные платы для датчиков SMT172

 

SMT172TOIIC

Данная плата предназначена для преобразования стандартного ШИМ сигнала датчика SMT172 в I²C.

Достоинства

• Точные измерения на всем рабочем диапазоне температур SMT172
• Программируемый дополнительный адрес, позволяющий использовать несколько датчиков на одной шине I²C
• Измеряет выход SMT172 с шагом 0.001 °C

 

SMTAS04USBmini/SMTAS08USBmini

Платы предназначены для подключения до четырех/восьми датчиков температуры SMT172, оснащены микроконтроллером и интерфейсом USB (виртуальный COM-порт), обеспечивающим внешнюю связь с микроконтроллером.

 

Более подробно обо всех датчиках температуры можно узнать на сайте производителя.

Узнать о наличии и ценах можно по ссылке.

 

Интегральные датчики температуры

Интегральные датчики температуры – недорогие микросхемы, совмещающие на одном кристалле первичный преобразователь температуры, АЦП с разрешением до 13 бит, схему обработки сигналов, калибровочную таблицу и цифровой интерфейс.

Портфолио цифровых датчиков включает в себя сенсоры: с высокой точностью 0.07 °С, низким энергопотреблением, типовые сенсоры для поверхностного монтажа или установки в отверстия, а также промышленные сенсоры с точностью до 0.1 °С на диапазоне -40..+125 °С.

Производители

Новости

Видео

Контакты

Инженер отдела дистрибуции

Лютецкий Никита Андреевич

[email protected]

Микросхемы Texas Instruments для нормализации и усиления сигналов датчиков

В настоящее время выпускается большое количество датчиков. Наиболее популярные из них — датчики давления и температуры. Большинство датчиков имеет нелинейные характеристики и очень малые уровни выходных сигналов, поэтому необходима нормализация (существенное повышение линейности передаточной характеристики чувствительного элемента) и усиление выходных сигналов датчиков. Кроме того, во многих случаях выходной сигнал приводится к стандарту для передачи через конкретный тип интерфейса, например, с аналоговым выходом «токовая петля» 4–20 мА или с выходом по напряжению, дальнейшей цифровой обработкой и передачей сигналов по цифровому каналу.

Температура относится к наиболее часто контролируемому физическому параметру, который можно измерить с помощью разных типов датчиков. Самые распространенные из них — термопары, резистивные детекторы температуры RTD (Resistance Temperature Detector) и NTC-термисторы (с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления).

Термопара — датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разных металлических проводников. Если контакты (спаи) проводящих элементов, образующих термопару, находятся при разных температурах, то в термопаре возникает термоЭДС, величина которой однозначно определяется температурой «холодного» и «горячего» контактов, а также типами материалов, примененных в качестве термоэлектродов. Поддерживая известную температуру на опорном «холодном» спае, по результатам измерения термоЭДС можно определить температуру другого спая. Преимущества термопар — малые размеры, низкая цена и большой диапазон измеряемых температур.

RTD, или резистивные детекторы температуры — терморезистивные датчики температуры, работающие при прохождении через них электрического тока. Чаще всего используются в мостовых схемах. Самые стабильные и линейные датчики такого типа изготавливаются из платины, поэтому платиновые RTD прочно заняли свое почетное место в качестве международного эталона. Платиновые датчики температуры имеют более высокую стоимость по сравнению с термопарами и термисторами.

NTC-термисторы имеют самую высокую чувствительность к измеряемой температуре, однако линейность их передаточной характеристики часто далека от желаемой. Основные свойства и некоторые параметры температурных датчиков для удобства сравнения сведены в таблицу 1.

Табл. 1. Сравнение параметров датчиков температуры

Критерии	Термопара	RTD*	Термистор
Стоимость	низкая	высокая	низкая
Диапазон температур, °С	-267…2300	-240…650	-73…260
Взаимозаменяемость	хорошая	отличная	плохая
Долговременная стабильность	приемлемая	хорошая
Точность измерения	средняя	высокая	средняя
Повторяемость характеристик	приемлемая	отличная	приемлемая
Чувствительность (выходная)	низкая	средняя	высокая
Реакция на изменение температуры	средняя — быстрая	средняя	средняя -быстрая
Линейность характеристики	приемлемая	хорошая	плохая
Самонагрев	нет	очень низкий	высокий
Чувствительность в конечной точке	отличная	приемлемая	хорошая
Размер корпуса	малый — большой	средний — малый	малый — средний

* RTD (Resistance Temperature Detector) — резисторный детектор температуры.

Texas Instruments выпускает специализированные микросхемы для коррекции нелинейности характеристики и усиления сигналов датчиков. Основные параметры микросхем для этих целей, рекомендуемые производителем, показаны в таблице 2.

Табл. 2. Параметры микросхем Texas Instruments для нормализации и усиления сигналов датчиков

	Описание	Тип активации датчика	Uпит., В	Входной диапазон	Выходной диапазон	Корпус(а)
Двухпроводные передатчики 4…20мА
XTR105	Нормализатор и усилитель сигнала RTD* (100 Ом) с линеаризацией	2×800 мкА	7,5…36	5…1000 мВ	4…20	DIP14; SO14
XTR106	Усилитель сигнала мостового датчика с линеаризацией	5 или 2,5 В
XTR108	Усилитель сигнала RTD (10 Ом… 10 кОм), 6-канальный мультиплексор, линеаризация, внешняя EEPROM для калибровки	2×500 мкА	7,5…24	5…320 мВ		SSOP24
XTR112	Усилитель сигнала RTD (1 кОм) с линеаризацией	2×250 мкА	7,5…36	5…1000 мВ		SO14
XTR114	Усилитель сигнала RTD (10 кОм) с линеаризацией	2х100 мкА
XTR115 XTR116 XTR117	Преобразователь тока датчика в стандартные уровни токовой петли 4.. 20 мА (коэффициентусиления задается внешним резистором)	Vопор. = 2,5 В		40…250 мкА		SO8
		Vопор. = 4,096 В
		Vопор. = 5 В (от встроенного cтабилизатора)	7,5…40			MSOP8; DFN8
Усилители и нормализаторы сигналов мостовых датчиков
PGA309	Усилитель сигнала мостового датчика с линеаризацией; выходной сигнал — напряжение; 1-/2-проводный интерфейс	2,5 В; 4,096 В или Uпит.	2,7…5,5	1…245 мВ/В	(0,05…4,9)В при Vпит. = 5 В	TSSOP16
PGA308	Усилитель сигнала мостового датчика с однополярным питанием, программируемым усилением и Auto-Zero	Vопор. или Vпит.		0,2…4,1 В	(0,1…VmiT.-0,1B) при Iвых = 4 мА	MSOP10; DFN10
Драйверы-преобразователи напряжение/ток и ток/напряжение
XTR110	Преобразователь напряжение/ток с выбором входных и выходных диапазонов	Vопор. = 10 В	13,5…40	0..5 В;0..10 В	0…20 мА; 4…20 мА; 5…20 мА	DIP16; SO16
XTR111	Преобразователь напряжение/ток с выбором входных и выходных диапазонов; встроенный стабилизатор напряжения	Vопор. oт встроенного стабилизатора (3… 15 В)	8…40	0…12В		MSOP10; DFN10
XTR300	Драйвер-преобразователь ток/напряжение (возможность выбора типа выхода — ток или напряжение)	—	±5…±22	V(-)+3B…V(+)-3 B	±17 В; ±24 мА	QFN20 (5×5 мм)
Приемник токовой петли 4…20 мА
RCV420	Вход 4…20 мА; выход 0…5В	Vопор. = 10 В	-5/11,5…±18	4…20 мА	0…5В	DIP16

*RTD (Resistance Temperature Detector) — резистивный детектор температуры.

Большинство микросхем серии XTR1xx содержат встроенный усилитель сигнала резистивного датчика с аналоговым интерфейсом на выходе «токовая петля» 4–20 мА. Микросхемы обладают широким диапазоном напряжений питания и позволяют легко согласовать датчик RTD с линией передачи и устройством регистрации или индикации. Интерфейс «токовая петля» особенно удобен при работе на стрелочный измерительный прибор, т.к. выходной сигнал рассматриваемых микросхем серии XTR1xx представляет собой ток, пропорциональный измеряемой физической величине.

При этом отпадает необходимость в цифровой обработке сигнала (не нужны дополнительные АЦП, ЦАП). Кроме того, аналоговый интерфейс с токовым выходом обладает повышенной помехоустойчивостью по сравнению с линией передачи аналоговых уровней напряжения. Наиболее распространенный интерфейс «токовая петля» с диапазоном выходного тока 4…20 мА позволяет использовать начальный диапазон тока ниже 4 мА для питания внутренней схемы и самого датчика. Дополнительное преимущество «токовой петли» — использование всего двух проводников для организации линии связи с системой сбора данных и отсутствие аппаратных и программных средств, необходимых для реализации цифрового протокола.

Несмотря на очень широкое использование цифровых сетей, аналоговые каналы передачи информации до сих пор не утратили своей актуальности. В системах промышленной автоматики аналоговые каналы передачи данных используют многие исполнительные устройства (насосы, клапаны) и регистрирующие устройства, например самописцы. Замена этого оборудования требует огромных средств. Полный быстрый перевод такого оборудования на цифровое управление практически невозможен, т.к. потребуется полная остановка всего технологического процесса, что в большинстве случаев недопустимо. Часто в этом и нет острой необходимости, поэтому аналоговая передача данных еще долго будет мирно сосуществовать вместе с цифровыми интерфейсами.

Двух-, трех- и четырехпроводные схемы включения датчиков

Во многих случаях невозможно разместить схему усиления и коррекции нелинейности датчика в непосредственной близости от самого чувствительного элемента. Это может быть связано с необходимостью размещения датчика в агрессивной среде или при очень высоких температурах (см. табл. 1 с диапазонами измерения температуры). Кроме того, сами соединительные проводники могут вносить недопустимую погрешность измерения физического параметра, что особенно заметно при низкоомном источнике сигнала. Более длинные проводники гораздо чувствительнее к наводкам (нередко поблизости находится частотный инвертор, который может создавать проблемы, связанные с электромагнитной совместимостью).

Для снижения отрицательного влияния соединительных проводников, как это ни странно, необходимо увеличивать количество соединительных линий. Наиболее распространенные варианты включения — схемы из двух, трех или четырех соединительных проводников между датчиком и измерительной схемой. Типовые схемы таких вариантов включения показаны на рисунке 1 (в качестве примера взята микросхема XTR108).

 

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Рис. 1. Варианты двух-, трех- и четырехпроводного включения датчиков

При двухпроводной схеме подключения резистивного датчика может появиться недопустимая ошибка измерения, поэтому такая схема применяется только при очень короткой длине соединительных проводников. Кроме того, в этой схеме часто невозможно обойтись без RC-фильтра для подавления помех. Резистор RZ необходим для более точного обеспечения равенства протекающих токов через RTD и RZ.

Трехпроводная схема подключения резистивного датчика позволяет существенно уменьшить ошибку измерения благодаря выбору встроенным мультиплексором оптимального значения резистора из пяти возможных (RZ1, RZ2, RZ3, RZ4 или RZ5). Выбор определенного резистора для конкретной температуры позволяет минимизировать ошибку измерения и обеспечить высокую точность в широком диапазоне рабочих температур. Однако для достижения высокой точности трехпроводная схема требует практически идеального равенства сопротивлений проводников.

Добиться еще более высокой точности и стабильности измерений позволяет четырехпроводная схема включения резистивного датчика (см. нижнюю схему на рис. 1). На входе микросхемы XTR108 добавлен прецизионный операционный усилитель OPA277 (можно, конечно, использовать и другие современные ОУ с еще более высокими параметрами напряжения смещения, дрейфа и коэффициента ослабления синфазного сигнала). ОУ также компенсирует разницу суммарных сопротивлений в каждой линии. Четырехпроводная схема практически полностью исключает влияние соединительных проводников на точность измерения.

Усиление и нормализация сигналов мостовых датчиков

Некоторые современные мостовые датчики состоят из чувствительного элемента и интегрированной схемы усиления и обработки сигнала, но такие функционально законченные датчики измеряют физические величины в относительно узких пределах и обычно в неагрессивных средах. Эти ограничения вынуждают размещать электронную схему обработки отдельно от чувствительного элемента. Мостовой датчик характеризуется чувствительностью, диапазоном выходного сигнала, нелинейностью, температурным дрейфом, начальным смещением выходного сигнала и другими параметрами, влияющими на точность измерения. Наиболее популярны мостовые датчики на основе полупроводниковых резисторов. Для многих приложений, где необходима высокая точность измерения, необходима обязательная коррекция характеристики мостового сенсора. Типовые передаточные характеристики мостового чувствительного элемента представлены на рисунке 2. В верхней части этого рисунка показаны нескорректированная характеристика датчика и скорректированная кривая с помощью микросхемы XTR106. Коррекция нелинейности позволила уменьшить неравномерность коэффициента передачи датчика до 20 раз (см. зеленую кривую в верхней части рис. 2). Датчик может иметь положительную или отрицательную нелинейность. Средняя и нижняя части рисунка 2 иллюстрируют положительную и отрицательную нелинейность мостового датчика при нормированных воздействиях на чувствительный элемент.

 

 

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Рис. 2. Типовые скорректированные и нескорректированные характеристики мостовых датчиков

Кроме коррекции нелинейности для достижения высокой точности измерений в широком диапазоне температур необходимо вводить температурную компенсацию мостового чувствительного элемента. Температурный дрейф нуля и выходного диапазона мостовых датчиков с полупроводниковыми резисторами настолько значителен, что обязательно приходится вводить дополнительные резисторы. На рисунке 3 для этой цели служат резисторы R1 и R2. В документации производителя для микросхем серии XTR1xx приведен подробный расчет для выбора номиналов электронных компонентов для достижения необходимой точности измерения.

 

 

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Рис. 3. Термокомпенсация мостового чувствительного элемента с помощью микросхемы XTR106 и дополнительных резисторов R1 и R2

В некоторых случаях приходится останавливать выбор на низкоомных мостовых датчиках, имеющих лучшие параметры по стабильности характеристик и точности измерения. Напряжение и ток активации задаются встроенными генераторами тока или стабилизаторами напряжения микросхем серии XTR1xx. Например, для микросхемы XTR106 при формируемом опорном напряжении 5 В целесообразно задать ток через мостовой датчик не более 1 мА. На рисунке 4 приведена схема включения для мостового датчика с сопротивлением 350 Ом и током активации через него 700 мкА от источника напряжения 5 В. В этом случае приходится последовательно с датчиком включать внешние токоограничивающие резисторы 3.4 кОм. По этой причине выходной сигнал с мостового чувствительного элемента резко уменьшается, из-за чего приходится устанавливать дополнительные ОУ, например OPA2277, с коэффициентом усиления каждого усилителя около 50. Схема подключения мостового низкоомного датчика приведена на рисунке 4.

 

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Рис. 4. Схема подключения низкоомного мостового чувствительного элемента к микросхеме XTR106

Часто возникает необходимость в гальванической развязке между выходным сигналом датчика и входом схемы обработки сигнала приемной стороны после преобразования уровней тока токовой петли. Пример такой наиболее простой реализации схемы для передачи сигнала по аналоговой линии с изоляцией между входом и выходом показан на рисунке 5. В качестве усилителя и нормализатора сигнала от резистивного детектора температуры применены микросхемы XTR112 или XTR114. На приемной стороне установлен стандартный приемник «токовой петли» 4–20 мА RCV420, преобразующий входной ток 4…20 мА в напряжение 0…5 В. Изолирующий усилитель ISO124 обеспечивает гальваническую развязку аналогового сигнала. Выходной каскад ISO124 необходимо подключать к дополнительному двуполярному источнику питания, который должен быть гальванически развязан с источником питания датчика, схемы усиления/нормализации и токовой петли.

 

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Рис. 5. Организация аналоговой линии передачи с гальванической развязкой с помощью изолирующего усилителя

Усиление и нормализация сигналов термопар

Термопара (термоэлектрический преобразователь) — один из самых распространенных датчиков температуры. Термопары широко применяют для измерения температуры различных объектов, а также в автоматических системах управления и контроля благодаря своей простоте, низкой цене и возможности работы в широком диапазоне температур при высокой надежности. Термопара состоит из двух спаянных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов с разными термоэлектрическими свойствами. Спаянное соединение проводников для подключения измерительной схемы называют рабочим спаем. Именно он размещается в измеряемой среде.

Свободные концы проводников (холодный спай) подключаются ко входу измерительной схемы. Если температуры холодного и рабочего спаев отличаются, то термопара вырабатывает термоЭДС, пропорциональную разности температур спаев. ТермоЭДС зависит только от материалов термоэлектродов и разности температур между спаями. Для получения корректных измерений необходимо учитывать температуру холодного спая. Датчиком его температуры обычно служит полупроводниковый диод, который располагается в непосредственной близости от клеммной колодки для коммутации выводов термопары и соединительных проводников с измерительной схемой. Основные параметры и материалы (или сплавы) термоэлектродов наиболее распространенных термопар приведены в таблице 3.

Табл. 3. Основные типы термопар и их характеристики в соответствии с международными стандартами

Обозна чение по стандарту ANSI	Тип по ГОСТ	Материал термоэлектродов		Диапазон измеряемых температур (°С)
		положительного	отрицательного
J	ТЖК	железо (Fe)	константан (Cu-Ni)	-210…1200
K	ТХА	хромель (Cr-Ni)	алюмель (Al-Ni)	-270…1370
T	ТМК	медь (Cu)	константан (Cu-Ni)	-270… 400
R	ТПП13	платина (87% Pt) — родий (13% Rh)	платина (Pt)	-50… 1760
S	ТПП10	платина (90% Pt) — родий (10% Rh)	платина (Pt)	-50… 1760
В	ТПР	платина (70% Pt) — родий (30% Rh)	платина (94% Pt) — родий (6% Rh)	0…1820
Е	ТХКн	хромель (Cr — Ni)	константан (Cu-Ni)	-270… 1000
N	ТНН	никросил (Nicrosil = Ni-Cr-Si)	нисил (Nisil = Ni-Si-Mg)	-270… 1300
A-1	ТВР	вольфрам (95% W) — рений (5% Re)	вольфрам (80% W) — рений (20% Re)	0…2300
A-2				0…1800

 

В таблице 3 представлены обозначения термопар по американскому стандарту ANSI (American National Standards Institute) и по ГОСТ соответственно. Материалы термоэлектродов у некоторых термопар изготовлены из сплавов двух или более металлов. Минимальная температура, измеряемая термопарами, составляет –270°С, максимальная температура достигает 2200°С и более (до 2300°С) при кратковременном режиме измерения. Термопары гораздо более линейны, чем многие другие датчики. Нелинейность термопар очень хорошо изучена и подробно описана в специальной литературе. Термопары вырабатывают термоЭДС в диапазоне от мкВ до мВ, но для высокой точности измерения необходимо обеспечить высокую стабильность усиления схемы нормализации сигнала. Вольт-температурные характеристики широкораспространенных термопар показаны на рисунке 6.

 

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Рис. 6. Вольт-температурные характеристики наиболее популярных термопар

Наилучшей линейностью обладают термопары типа K (ТХА). Они предназначены для работы в окислительных и инертных средах. Термопары тип N (ТНН) имеют высокую стабильность термоЭДС (по сравнению с термопарами типов K, R и S) и обладают высокой стойкостью к окислению электродов, что очень важно при работе в агрессивных средах. Термопары A-1, A-2 (отечественное наименование ТВР) имеют самую высокую рабочую температуру измерений 2200°С (2300°С при кратковременном режиме) в неокислительных средах. Они устойчиво работают в азоте, гелии, аргоне, водороде.
На рисунке 7 приведена схема усиления сигнала термопары типа K, рекомендуемая компанией Texas Instruments. Диод 1N4148 служит для измерения и компенсации температуры холодного спая термоэлектрического преобразователя.

 

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Рис. 7. Усиление и нормализация сигнала термопары с помощью микросхемы XTR106

Нормализация сигналов датчиков с помощью усилителей с программируемым коэффициентом усиления

Одно из решений для нормализации сигналов датчиков давления или веса с очень высокой точностью — применение усилителей с программируемым коэффициентом усиления (PGA или Programmable Gain Amplifier) PGA308 и PGA309. В этих микросхемах аналоговый тракт передачи имеет цифровую коррекцию усиления и напряжения смещения для корректировки температурной погрешности мостового датчика. Цифровая коррекция исключает необходимость применения потенциометров и ручной подстройки датчика. Усиление и смещение в PGA308 и PGA309 изменяется в соответствии с измеренной температурой окружающей среды и запрограммированными характеристиками чувствительного элемента. Для рабочего диапазона температур датчика для конкретных значений температуры рассчитываются необходимые коэффициенты усиления, которые хранятся в энергонезависимой памяти. Для PGA309 требуется внешняя микросхема энергонезависимой памяти. Новые программируемые усилители PGA308 имеют встроенные банки памяти для хранения температурных коэффициентов.

Главная составная часть микросхем PGA308 и PGA309 — программируемый инструментальный усилитель на входе с автоматической коррекцией нуля (Auto-Zero PGA). Усилители имеет грубую и точную подстройку напряжения смещения для компенсации начального сдвига выходного напряжения мостового чувствительного элемента. Дополнительная регулировка усиления осуществляется с помощью встроенных ЦАП. Благодаря такому решению удается оптимальным образом согласовать выходной диапазон мостового датчика с полной выходной шкалой всех каскадов усиления. Встроенная схема измерения температуры обеспечивает контроль внутренней температуры кристалла микросхем. Необходимо отметить, что измерение температуры с помощью встроенного температурного датчика не всегда обеспечивает желаемую точность из-за ощутимой разницы температур кристалла и окружающей среды. На точность измерения может влиять и инерционность температурных измерений из-за высокого температурного сопротивления между кристаллом усилителя и окружающей средой. В процессе эксплуатации происходит считывание значений температуры, по результатам которых в соответствующие регистры микросхем записываются требуемые температурные коэффициенты, по которым устанавливаются оптимальные коэффициенты усиления и напряжения смещения. Микросхемы PGA309 и PGA308 имеют автомобильный диапазон рабочих температур –40…125°С.

На рисунке 8 показан вариант включения усилителя PGA309 совместно с интерфейсной микросхемой «токовая петля» 4…20 мА. Выходной аналоговый сигнал PGA309 находится в диапазоне 0,5…4,5 В. Этот выходной сигнал можно подать на вход АЦП и обрабатывать далее оцифрованные данные измерений. При необходимости передать сигнал по аналоговому интерфейсу производитель рекомендует ориентироваться на схему включения, приведенную на рисунке 8.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Рис. 8. Включение PGA309 с XTR117 для получения выходного сигнала «токовая петля» 4…20 мА

На рисунке 9 показана структурная схема нового более точного программируемого усилителя PGA309. Микросхема выпускается в корпусе TSSOP-16.
Для этих микросхем PGA309 и PGA308 производитель выпускает отладочные наборы PGA309EVM-EU (EU — версия для Европы) и PGA308EVM, соответственно.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Рис. 9. Структурная схема нового программируемого усилителя PGA308 повышенной точности

Более подробную информацию о рассмотренных в статье микросхемах можно найти на сайте производителя Texas Instruments www.ti.com или запросить у официального дистрибьютора — компании «КОМПЭЛ» www.compel.ru.

 

Москва
Тел.: +7 (495) 995-0901
Факс: +7 (495) 995-0902

 

С.-Петербург
Тел.: +7 (812) 327-9404
Факс: +7 (812) 327-9403

Цифровые датчики температуры | TE подключения

Введение:

Добро пожаловать в первые видеоролики «Умнее с датчиками», меня зовут Девин Брок, менеджер по знаниям и обучению продуктов TE Connectivity Sensor Solutions.

1) Спрос на цифровые датчики растет

Почему это тренд?

В ближайшем будущем мировой рынок датчиков ожидает взрывной рост.Согласно Market Research Future (MRFR) ожидается, что к концу 2023 года мировой рынок датчиков вырастет примерно до 266,27 млрд долларов, а совокупный годовой темп роста (CAGR произносится как «cag-er») составит 11,6% в течение прогнозируемого периода 2017 года. 2023 г. Прогнозы для цифровых датчиков в некоторой степени различаются, но обычно ожидается, что они будут расти быстрее, чем общий рынок датчиков, и вдвое быстрее, чем общий промышленный рынок.

2) Сравнение технологий

Почему цифровой?

Итак, почему популярность цифровых датчиков растет? Цифровые датчики и, в частности, цифровые датчики температуры обладают рядом преимуществ перед их аналоговыми аналогами.Прежде всего, с точки зрения точности, общая погрешность системы для аналоговых датчиков температуры, таких как термисторы NTC и RTD, включает не только ошибки, связанные с самим датчиком, но также должны включать ошибки, связанные со схемой, используемой для считывания показаний датчика, в том числе тягового усилия. резисторы, аналого-цифровые преобразователи и усилители и др. Для цифрового датчика точность системы — это точность датчика, поскольку датчик возвращает одно значение для его считывания. Затем, глядя на потребление энергии, большинство аналоговых датчиков всегда включены, а делитель напряжения или цепь постоянного тока всегда потребляет значительную мощность из системы.Цифровой датчик, с другой стороны, обычно имеет очень низкое энергопотребление, и большинство из них может быть переведено в спящий режим и будет «просыпаться» только по мере необходимости для получения показаний, дополнительно сберегая энергию в системе, что делает их идеальными для приложений с батарейным питанием. . Цифровые датчики также обеспечивают лучшую надежность данных, поскольку цифровые данные являются действительными или нулевыми, и большинство датчиков имеют функции самодиагностики для дальнейшего повышения надежности данных. С другой стороны, качество данных аналоговых датчиков чувствительно к помехам в цепи, аналого-цифровому преобразованию, и надежность может со временем ухудшаться из-за сопротивления контакта и проводов, а также дрейфа чувствительного элемента.С точки зрения интеграции аналоговые датчики требуют обширных внешних схем, справочных таблиц и проверки системы, в то время как цифровые датчики предоставляют данные с помощью простого вызова ввода-вывода и прямого преобразования данных. Наконец, с точки зрения стоимости и точности аналоговые датчики требуют внешней схемы, стабильного источника напряжения и качественного аналого-цифрового преобразователя для получения точных показаний. Общая стоимость системы и точность аналоговых датчиков оставались относительно стабильными с постепенными улучшениями.С другой стороны, цифровые датчики температуры значительно улучшили точность в последние годы, и их стоимость значительно снизилась, поскольку область цифровых датчиков продолжает развиваться

3) Цифровые датчики температуры Серия TSYS Применение

3.1 Системы HVACR

TSYS03 хорошо подходит для целого ряда приложений, включая системы HVACR. Эти системы требуют точных данных о температуре, чтобы обеспечить комфортные условия для людей в домах и на рабочих местах.TSY03 идеален, поскольку он предоставляет точные данные о температуре без необходимости калибровки и обеспечивает работу в режиме Plug and Play, поскольку он подключается напрямую к шине I2C с помощью простого набора команд, который упрощает программирование

3.2 Системы здравоохранения

Цифровые датчики температуры

, такие как TSYS03, также могут играть ключевую роль в ряде приложений здравоохранения. Его небольшой размер и высокая точность позволяют получать критически важную информацию о температуре в различных медицинских приложениях.TSYS03 предоставляет данные в прямом цифровом формате и сочетает в себе термочувствительный элемент с аналого-цифровым преобразователем, усилителем и схемой интерфейса, что позволяет напрямую подключаться к шине I2C

.

3.3 Мобильные устройства

Другое приложение, которое хорошо подходит для TSYS03, — это мобильные устройства и носимые устройства для фитнеса. Крошечный размер TSYS03 сводит к минимуму занимаемую площадь на плате, а его низкое энергопотребление и возможность использовать режим ожидания делают его идеальным для приложений с батарейным питанием и в любом месте, где потребление энергии важно

3.4 метеостанции

Метеостанции, как коммерческие, так и жилые, — еще одна область, где можно использовать TSYS03. Широкий диапазон рабочих температур от -40 ° C до + 125 ° C и высокая точность делают его подходящим для наружных и критичных с точки зрения затрат приложений

3,5 Автомобильные системы комфорта

Автомобильные системы комфорта — еще одна область применения, в которой TSYS03 хорошо подходит. Диапазон рабочих температур соответствует потребностям автомобильной промышленности, а его небольшие размеры позволяют встраивать его в ограниченные пространства и быстро реагировать на изменения температуры

4) Описание продукта

Серия цифровых датчиков температуры TSYS03 компании

TE Connectivity разработана для обеспечения очень точных измерений температуры в миниатюрных корпусах для поверхностного монтажа TDFN8 или сверхмалых XDFN6 с очень низким энергопотреблением.Эти датчики откалиброваны на заводе, доступны с цифровым выходом I2C и работают в широком диапазоне температур от -40 ° C до + 125 ° C. Они работают в широком диапазоне напряжений, а программируемый адрес I2C позволяет нескольким датчикам TSYS03 работать на одной шине I2C. Разрешение 16 бит и точность ± 0,5 ° C делают этот датчик идеальным для широкого спектра применений

5) Как это работает

TSYS03 — это полностью цифровой датчик температуры в миниатюрном корпусе TDFN8 с размерами 2.5 x 2,5 x 0,75 мм или еще меньший корпус XDFN6 с размерами или 1,5 x 1,5 x 0,38 мм

Вот как это работает…

• Тепловая энергия из окружающей среды или из среды, которая термически связана с TSYS03, попадает на устройство
• Кремниевый p-n-переход с запрещенной зоной, встроенный в ASIC, реагирует на тепловую энергию
• Напряжение на диоде пропорционально температуре диода
• ASIC преобразует напряжение диодного перехода в цифровое значение через внутренний аналого-цифровой преобразователь и выводит цифровую информацию в формате вывода I2C.Цифровое значение температуры затем доступно на соответствующих выходных контактах TSYS03
.

6) Резюме

Цифровые датчики температуры

обладают рядом преимуществ по сравнению с другими технологиями измерения температуры, включая упрощенный интерфейс, более высокую общую точность системы, низкое энергопотребление и конкурентоспособные цены. Небольшой размер этого цифрового датчика температуры обеспечивает более быстрое время теплового отклика, что приводит к более быстрому измерению температуры.TSYS03 с улучшенным дизайном ASIC и уменьшенным размером корпуса обеспечивает исключительное соотношение цены и качества. Датчик температуры

— поиск стандартов

29.120.60 (1)

Управление авариями и катастрофами (23)

Акустические измерения и снижение шума в целом (48)

Акустика в строительстве. Звукоизоляция (3)

Аэрокосмическое электрооборудование и системы (3)

Авиакосмические двигатели и силовые установки (3)

Сельскохозяйственные машины и оборудование в целом (21)

Вспомогательные приспособления и приспособления для переезда (1)

Качество воздуха в целом (3)

Воздушный транспорт (1)

Авиационная и космическая техника (Словари) (4)

Самолеты и космические аппараты в целом (8)

Системы сигнализации и оповещения (17)

Алюминиевые изделия (4)

Окружающая атмосфера (1)

Анестезиологическое, респираторное и реанимационное оборудование (8)

Аналитическая химия (1)

Уровень приложения (1)

Применение информационных технологий в целом (2)

Аудио, видео и аудиовизуальные системы в целом (4)

Автоматика бытовая (16)

Методы автоматической идентификации и сбора данных (2)

Кузова и детали кузова (2)

Оборудование для ухода за телом (1)

Котлы и теплообменники (2)

Болты, винты, шпильки (4)

Строительные аксессуары (1)

Автомобильная информатика.Бортовые компьютерные системы (3)

Цемент. Гипс. Лайм. Миномет (1)

Характеристики и конструкция машин, аппаратов, оборудования (2)

Химический анализ (25)

Химические характеристики почв (6)

Химические лаборатории. Лабораторное оборудование (2)

Химическая технология (Словари) (1)

Химическая технология (1)

Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды (5)

Одежда (5)

Кодирование аудио, видео, мультимедийной и гипермедийной информации (12)

Кодирование графической и фотографической информации (2)

Цвета и измерение света (5)

Компьютерная графика (3)

Бетонные конструкции (1)

Подключение устройств (3)

Строительство аэропортов (6)

Системы охлаждения.Смазочные системы (1)

Коррозия металлов (4)

Косметические средства. Туалетные принадлежности (1)

Краны (2)

Противоаварийные системы и удерживающие системы (6)

Нефть сырая (17)

Криогенные сосуды (2)

Цилиндры (1)

Стоматологические материалы (2)

Диагностическое оборудование (6)

Диагностическое, техническое обслуживание и испытательное оборудование (6)

DINGCD22 (9)

Бытовые электроприборы в целом (2)

Двери и окна (9)

Дренажные системы (1)

Питьевая вода (1)

Землеройная техника (1)

Земляные работы.Раскопки. Строительство фундамента. Подземные работы (2)

Электрические обогреватели (3)

Электротяговое оборудование (7)

Электрическое и электронное оборудование (6)

Электрические и электронные испытания (20)

Электрооборудование для взрывоопасных сред (21)

Электротехника в целом (12)

Электрооборудование для работы в особых условиях (1)

Электроизоляция в целом (3)

Системы электроснабжения (2)

Электричество.Магнетизм. Электрические и магнитные измерения (4)

Электроакустика (6)

Электромагнитная совместимость в целом (1)

Электромеханические компоненты в целом (1)

Электронные устройства отображения (3)

Электроника (словари) (8)

Энергоэффективность. Энергосбережение в целом (3)

Экологические испытания (4)

Инвентарь для детей (5)

Оборудование для нефтяной и газовой промышленности в целом (2)

Оборудование для химической промышленности (2)

Оборудование для бумажной промышленности (2)

Эргономика (2)

Исследование физических свойств воды (4)

Обследование почв в целом (8)

Исследование воды на химические вещества (20)

Обследование воды в целом (6)

Разведочное, буровое и добычное оборудование (5)

Наружная канализация (2)

Волоконно-оптические соединительные устройства (4)

Волоконно-оптические системы в целом (3)

Волокна и кабели (11)

Фильмы и листы (64)

Фильтры, уплотнения и загрязнение жидкостей (1)

Противопожарная защита (23)

Пожаротушение (5)

Делящиеся материалы и технология ядерного топлива (4)

Фланцы, муфты и соединения (1)

Поток в закрытых трубопроводах (2)

Поток в открытых каналах (3)

Гидравлические энергетические системы в целом (1)

Устройства для хранения жидкости в целом (12)

Судебная медицина (7)

Распределение грузов в целом (2)

Топливные элементы (4)

Топливные системы (7)

Газовые и паровые турбины.Паровые двигатели (4)

Горелки газовые (2)

Системы газоснабжения (1)

Газообразное топливо (12)

Газы промышленного назначения (4)

Контейнеры общего назначения (2)

Общие стандарты судостроения и морских сооружений (3)

Генераторные установки (2)

Геология. Метеорология. Гидрология (17)

Геометрические характеристики изделия (GPS) (7)

Графические символы для использования на технических чертежах информационных технологий и телекоммуникаций и в соответствующей технической документации на продукцию (2)

Графические символы для использования на машиностроительных и строительных чертежах, схемах, планах, картах и ​​в соответствующей технической документации на продукцию (1)

Графические символы для использования на конкретном оборудовании (1)

Средства защиты головы (7)

Нагревать.Калориметрия (30)

Распределительные устройства высокого напряжения (4)

Больничное оборудование (1)

Гидравлическая энергетика (1)

Водородные технологии (1)

Гидрологические свойства почв (1)

Удостоверения личности. Чип-карты. Биометрия (33)

Воспламеняемость и горючесть материалов и изделий (6)

Имплантаты для хирургии, протезирования и ортопедии (4)

Системы промышленной автоматизации в целом (7)

Системы промышленной автоматизации (2)

Измерение и контроль производственных процессов (28)

Промышленные роботы.Манипуляторы (18)

Промышленные грузовики (1)

Кодирование информации (29)

Информационные науки (2)

Информационные технологии (ИТ) в целом (6)

Информационные технологии (словари) (1)

Установки и оборудование для утилизации и переработки отходов (4)

Установки в зданиях в целом (1)

Изоляционные материалы в целом (5)

Интегральные схемы. Микроэлектроника (9)

Интерфейсное и межсетевое оборудование (19)

Двигатели внутреннего сгорания для дорожных транспортных средств в целом (7)

Двигатели внутреннего сгорания (8)

Трубы чугунные и стальные (4)

Ирригационное и дренажное оборудование (1)

IT-приложения в банковском деле (6)

ИТ-приложения в строительстве (2)

ИТ-приложения в технологиях здравоохранения (9)

ИТ-приложения в промышленности (28)

IT-приложения в других сферах (26)

ИТ-приложения в науке (26)

ИТ-приложения на транспорте (45)

ИТ-безопасность (6)

IT-терминал и другое периферийное оборудование (2)

Лабораторная посуда и сопутствующее оборудование (5)

Лампы в целом (1)

Языки, используемые в информационных технологиях (1)

Стиральная техника (1)

Лифты.Эскалаторы (5)

Системы освещения (6)

Молниезащита (6)

Горелки на жидком и твердом топливе (1)

Жидкое топливо (10)

Распределительные устройства низкого напряжения (20)

Смазочные материалы, индустриальные масла и сопутствующие товары (96)

Магнитные материалы (1)

Управление человеческими ресурсами (1)

Системы менеджмента (6)

Измерение электрических и магнитных величин (28)

Измерение расхода жидкости в целом (3)

Измерение силы, веса и давления (4)

Измерение времени, скорости, ускорения, угловой скорости (1)

Измерение объема, массы, плотности, вязкости (1)

Измерительные приборы (11)

Механические испытания (5)

Медицинское оборудование (1)

Медицинские науки и медицинские учреждения в целом (2)

Метрология и измерения в целом (8)

Молоко и молочные продукты (3)

Минеральные материалы и изделия (4)

Моторы (1)

Многослойные аппликации (1)

Аппаратура навигации и управления (12)

Сеть (60)

Изделия из никеля и хрома (2)

Шум, производимый машинами и оборудованием (19)

Неразрушающий контроль металлов (5)

Неразрушающий контроль (24)

Атомная энергетика в целом (1)

Атомные электростанции.Безопасность (23)

Бортовое оборудование и приборы (6)

Взаимодействие открытых систем (OSI) (1)

Оптическое оборудование (4)

Оптические измерительные приборы (3)

Оптоэлектроника. Лазерное оборудование (13)

Органические химические вещества в целом (10)

Прочие сельскохозяйственные машины и оборудование (6)

Прочие аспекты (1)

Другие строительные материалы (4)

Другое электрооборудование для работы в особых условиях (1)

Другое оборудование для радиосвязи (1)

Другое оборудование, относящееся к сетям передачи и распределения электроэнергии (5)

Другое волоконно-оптическое оборудование (29)

Прочие компоненты трубопроводов (13)

Прочие полупроводниковые приборы (35)

Другие стандарты, относящиеся к лампам (7)

Другие стандарты, относящиеся к оптике и оптическим измерениям (1)

Другие стандарты, относящиеся к защите от огня (1)

Прочие стандарты, касающиеся судостроения и морских сооружений (3)

Другие стандарты, связанные с качеством почвы (2)

Прочие распределительные устройства и устройства управления (1)

Другие обработки и покрытия (1)

Упаковка и дистрибуция товаров в целом (10)

Упаковочные материалы и аксессуары (6)

Краски и лаки (2)

Оборудование для переработки нефтепродуктов и природного газа (4)

Нефтепродукты в целом (5)

Физический уровень (2)

Физические свойства почв (16)

Физико-химические методы анализа (17)

Пьезоэлектрические устройства (18)

Заводы и оборудование для пищевой промышленности (2)

Пластмассы в целом (25)

Электророзетки.Коннекторы (1)

Вилки, розетки, муфты (3)

Загрязнение, борьба с загрязнением и охрана (4)

Конденсаторы силовые (4)

Сети передачи и распределения электроэнергии в целом (4)

Регуляторы давления (1)

Сосуды под давлением (3)

Свойства поверхностей (9)

Защита от преступности (7)

Защита от опасных грузов (1)

Защита от поражения электрическим током.Живая работа (4)

Защита от огня в целом (2)

Защита зданий и внутри (2)

Защитная одежда (9)

Покупка. Закупка. Логистика (1)

Радиационные измерения (29)

Системы радиорелейной и фиксированной спутниковой связи (1)

Радиографическое оборудование (2)

Железнодорожный подвижной состав в целом (4)

Железнодорожный подвижной состав (7)

Реакторная техника (12)

Приемно-передающее оборудование (7)

Выпрямители.Конвертеры. Стабилизированный источник питания (2)

Хладагенты и антифризы (3)

Холодильная техника (5)

Репродукционное оборудование (1)

Дорожно-строительные материалы (12)

Дорожная техника и оборудование (5)

Автомобильный транспорт (27)

Дорожная техника в целом (11)

Веревки (1)

Резина (1)

Безопасность машин (12)

Морские суда (2)

Полупроводниковые приборы в целом (13)

Малые суда (6)

Программное обеспечение (1)

Качество почвы и почвоведение в целом (3)

Солнечная энергетика (8)

Твердое топливо (1)

Космические системы и операции (24)

Стационарные контейнеры и цистерны (10)

Стерилизационное оборудование (1)

Подстанции.Ограничители перенапряжения (3)

Сверхпроводимость и проводящие материалы (4)

Обработка поверхности и покрытие в целом (5)

Переключатели (5)

Распределительные устройства и устройства управления в целом (1)

Шприцы, иглы и катетеры (2)

Техническая документация на продукцию (3)

Телекоммуникационные услуги. Приложения (2)

Телекоммуникационные системы в целом (1)

Телекоммуникации в целом (5)

Телеуправление.Телеметрия (4)

Телефонное оборудование (1)

Приборы для измерения температуры (97)

Текстильные ткани (1)

Текстильные волокна в целом (1)

Текстиль в целом (4)

Теплоизоляция зданий (16)

Тяговый приклад (3)

Трансформеры. Реакторы (1)

Водный транспорт (1)

Выбросы выхлопных газов транспорта (3)

Транспорт в целом (12)

Строительство тоннелей (3)

Клапаны (2)

Системы вентиляции и кондиционирования (8)

Вибрации, измерения ударов и вибрации (14)

Видеосистемы (6)

Объемное оборудование и измерения (1)

Природные ресурсы (6)

Качество воды в целом (7)

Системы водоснабжения (7)

Сварные соединения и сварные швы (4)

Сварочное оборудование (1)

Сварочные процессы (6)

Сварка, пайка и пайка в целом (3)

Энергетические системы ветряных турбин (2)

Атмосфера на рабочем месте (5)

Пряжа (6)

Какие бывают типы датчиков температуры?

Измерение температуры — одно из наиболее чувствительных свойств, установленных для измерения количества тепла, выделяемого объектом или системой.

FREMONT, CA: Датчики температуры должны быть реактивными и точными для критически важного контроля качества, иногда в приложениях, например в оборудовании, используемом для производства жизненно важных фармацевтических препаратов, и во многих приложениях, таких как термометр в автомобиле, может не потребоваться точный или точный датчик. отзывчивый датчик.

Для таких отраслей, как нефтехимическая, автомобильная, аэрокосмическая и оборонная, бытовая электроника и многие другие отрасли, датчик температуры является одним из наиболее чувствительных элементов или факторов.Эти датчики встроены в устройства, чтобы точно и эффективно определять температуру среды в определенных условиях.

Датчики температуры необходимы в повседневной жизни. Эти важные элементы оборудования определяют количество тепла, выделяемого объектом или системой. Компании могут физически воспринимать изменение температуры из-за предусмотренных мер, а датчики играют важную роль в предотвращении. Датчики температуры предупреждают пользователей о достижении заданной верхней точки, давая им достаточно времени для принятия профилактических мер.

Типы датчиков температуры

Температурный датчик сопротивления (RTD)

Сопротивление элемента RTD изменяется в зависимости от температуры, отображаемой на резистивном датчике температуры. Пленка или, для большей точности, проволока, намотанная на керамический или стеклянный сердечник, составляет RTD. РДТ из платины наиболее надежны, а никель и медь дешевле. Но никель и медь не так стабильны или воспроизводимы, как платина.Платиновые термометры сопротивления обеспечивают точный линейный выходной сигнал в широком диапазоне температур от -200 до 600 ° C, но они значительно дороже, чем медь или никель.

Термопары

Две проволоки из разных металлов электрически соединены в двух точках, образуя термопару. Пропорциональные изменения температуры отражаются в различном напряжении, возникающем между этими двумя разными металлами. При использовании для управления и регулировки температуры термопары нелинейны и требуют преобразования с помощью таблицы, что обычно достигается с помощью справочной таблицы.Термопары имеют низкий диапазон точности от 0,5 ° C до 5 ° C, но они работают в самом широком диапазоне температур от -200 ° C до 1750 ° C.

Полупроводниковые датчики температуры

Интегральные схемы (ИС) часто включают датчик температуры на основе полупроводника. В этих датчиках температуры используются два одинаковых диода с чувствительными к температуре характеристиками напряжения и тока для измерения температурных преобразований. Они обеспечивают линейный отклик, но их точность самая низкая среди основных категорий датчиков.Эти датчики температуры также медленнее всего реагируют на наименьший диапазон температур от -70 до 150 градусов Цельсия.

См. Также: Топ-10 компаний, предлагающих решения для VoIP

% PDF-1.2 % 2811 0 объект > эндобдж xref 2811 298 0000000016 00000 н. 0000006316 00000 н. 0000011144 00000 п. 0000011306 00000 п. 0000011393 00000 п. 0000011501 00000 п. 0000011655 00000 п. 0000011788 00000 п. 0000011942 00000 п. 0000012097 00000 п. 0000012268 00000 п. 0000012401 00000 п. 0000012591 00000 п. 0000012766 00000 п. 0000012949 00000 п. 0000013168 00000 п. 0000013279 00000 п. 0000013389 00000 п. 0000013541 00000 п. 0000013718 00000 п. 0000013861 00000 п. 0000013995 00000 п. 0000014167 00000 п. 0000014355 00000 п. 0000014493 00000 п. 0000014659 00000 п. 0000014812 00000 п. 0000014924 00000 п. 0000015036 00000 п. 0000015164 00000 п. 0000015336 00000 п. 0000015492 00000 п. 0000015625 00000 п. 0000015775 00000 п. 0000015916 00000 п. 0000016060 00000 п. 0000016277 00000 п. 0000016439 00000 п. 0000016610 00000 п. 0000016738 00000 п. 0000016922 00000 п. 0000017114 00000 п. 0000017254 00000 п. 0000017437 00000 п. 0000017619 00000 п. 0000017826 00000 п. 0000018013 00000 п. 0000018185 00000 п. 0000018334 00000 п. 0000018507 00000 п. 0000018646 00000 п. 0000018830 00000 п. 0000018973 00000 п. 0000019124 00000 п. 0000019272 00000 н. 0000019419 00000 п. 0000019576 00000 п. 0000019723 00000 п. 0000019871 00000 п. 0000020014 00000 п. 0000020165 00000 п. 0000020306 00000 п. 0000020444 00000 п. 0000020571 00000 п. 0000020710 00000 п. 0000020870 00000 п. 0000021016 00000 п. 0000021182 00000 п. 0000021363 00000 п. 0000021529 00000 п. 0000021677 00000 н. 0000021814 00000 п. 0000021960 00000 п. 0000022124 00000 п. 0000022271 00000 п. 0000022423 00000 п. 0000022574 00000 п. 0000022733 00000 п. 0000022874 00000 п. 0000023045 00000 п. 0000023204 00000 п. 0000023344 00000 п. 0000023490 00000 п. 0000023641 00000 п. 0000023798 00000 п. 0000023931 00000 п. 0000024097 00000 п. 0000024250 00000 п. 0000024387 00000 п. 0000024543 00000 п. 0000024694 00000 п. 0000024831 00000 п. 0000024970 00000 п. 0000025106 00000 п. 0000025241 00000 п. 0000025379 00000 п. 0000025533 00000 п. 0000025655 00000 п. 0000025789 00000 п. 0000025981 00000 п. 0000026125 00000 п. 0000026262 00000 п. 0000026452 00000 п. 0000026596 00000 п. 0000026766 00000 п. 0000026928 00000 п. 0000027098 00000 п. 0000027248 00000 п. 0000027389 00000 п. 0000027548 00000 п. 0000027682 00000 н. 0000027808 00000 п. 0000027937 00000 п. 0000028082 00000 п. 0000028217 00000 п. 0000028358 00000 п. 0000028509 00000 п. 0000028649 00000 п. 0000028779 00000 п. 0000028916 00000 п. 0000029055 00000 п. 0000029196 00000 п. 0000029337 00000 п. 0000029465 00000 п. 0000029584 00000 п. 0000029727 00000 н. 0000029861 00000 п. 0000030014 00000 п. 0000030148 00000 п. 0000030283 00000 п. 0000030416 00000 п. 0000030537 00000 п. 0000030658 00000 п. 0000030953 00000 п. 0000031133 00000 п. 0000031420 00000 п. 0000031660 00000 п. 0000031817 00000 п. 0000032081 00000 п. 0000032317 00000 п. 0000032596 00000 п. 0000032781 00000 п. 0000033062 00000 п. 0000033325 00000 п. 0000033711 00000 п. 0000034057 00000 п. 0000034265 00000 п. 0000034473 00000 п. 0000034699 00000 н. 0000034877 00000 п. 0000035129 00000 п. 0000035360 00000 п. 0000035569 00000 п. 0000035659 00000 п. 0000035700 00000 п. 0000035871 00000 п. 0000035939 00000 п. 0000036029 00000 п. 0000036244 00000 п. 0000036486 00000 п. 0000036752 00000 п. 0000037004 00000 п. 0000037255 00000 п. 0000037425 00000 п. 0000037576 00000 п. 0000037837 00000 п. 0000038911 00000 п. 0000038934 00000 п. 0000046145 00000 п. 0000046254 00000 п. 0000046451 00000 п. 0000047148 00000 п. 0000047463 00000 п. 0000047788 00000 п. 0000048110 00000 п. 0000048459 00000 п. 0000048792 00000 п. 0000049090 00000 н. 0000049236 00000 п. 0000049504 00000 п. 0000049768 00000 п. 0000049858 00000 п. 0000050009 00000 п. 0000050099 00000 н. 0000050251 00000 п. 0000050596 00000 п. 0000050860 00000 п. 0000051009 00000 п. 0000051343 00000 п. 0000051765 00000 п. 0000051969 00000 п. 0000052273 00000 п. 0000052479 00000 п. 0000052781 00000 п. 0000052984 00000 п. 0000053406 00000 п. 0000053710 00000 п. 0000054004 00000 п. 0000054390 00000 п. 0000054600 00000 п. 0000054690 00000 н. 0000054824 00000 п. 0000055173 00000 п. 0000055370 00000 п. 0000055668 00000 п. 0000055970 00000 п. 0000056392 00000 п. 0000056778 00000 п. 0000057080 00000 п. 0000057374 00000 п. 0000057532 00000 п. 0000057723 00000 п. 0000057920 00000 н. 0000058254 00000 п. 0000058599 00000 п. 0000058715 00000 п. 0000058941 00000 п. 0000059119 00000 п. 0000059371 00000 п. 0000059602 00000 п. 0000059936 00000 н. 0000060172 00000 п. 0000060380 00000 п. 0000060565 00000 п. 0000060722 00000 п. 0000060958 00000 п. 0000061198 00000 п. 0000061479 00000 п. 0000061766 00000 п. 0000062008 00000 п. 0000062248 00000 п. 0000062491 00000 п. 0000062714 00000 п. 0000062871 00000 п. 0000063083 00000 п. 0000063246 00000 п. 0000063395 00000 п. 0000063638 00000 п. 0000063866 00000 п. 0000064118 00000 п. 0000064296 00000 н. 0000064583 00000 п. 0000064786 00000 п. 0000065065 00000 п. 0000065302 00000 п. 0000065564 00000 п. 0000065984 00000 п. 0000066400 00000 п. 0000066595 00000 п. 0000066825 00000 п. 0000067022 00000 п. 0000067272 00000 п. 0000067436 00000 п. 0000067662 00000 п. 0000067841 00000 п. 0000068011 00000 п. 0000068228 00000 п. 0000068432 00000 п. 0000068637 00000 п. 0000068800 00000 п. 0000068976 00000 п. 0000069130 00000 п. 0000069220 00000 п. 0000069410 00000 п. 0000069560 00000 п. 0000069763 00000 п. 0000069999 00000 н. 0000070170 00000 п. 0000070386 00000 п. 0000070592 00000 п. 0000070781 00000 п. 0000071122 00000 п. 0000071212 00000 п. 0000071440 00000 п. 0000071610 00000 п. 0000072020 00000 н. 0000072211 00000 п. 0000072415 00000 п. 0000072632 00000 п. 0000072804 00000 п. 0000072996 00000 н. 0000073215 00000 п. 0000073496 00000 п. 0000073704 00000 п. 0000073861 00000 п. 0000074101 00000 п. 0000074431 00000 п. 0000074639 00000 п. 0000074815 00000 п. 0000074944 00000 п. 0000075034 00000 п. 0000075217 00000 п. 0000075368 00000 п. 0000075604 00000 п. 0000075868 00000 п. 0000076009 00000 п. 0000006458 00000 п. 0000011120 00000 п. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 2812 0 объект > эндобдж 3107 0 объект > транслировать HVPSg {s ށ` @ L & «y \ 0 (| u» ԮAE + hj2 Ơ ֝ t`U @ Zv70XQ; [] T | w ν

Симулятор цифровых / аналоговых датчиков температуры

Система ITSAD-L предназначена для моделирования аналоговых и цифровых датчиков температуры для электрических испытаний на рабочем месте в промышленных приложениях.

Функционально система спроектирована в виде модульного испытательного стенда на базе стандарта VXI и включает в себя измерительные каналы и каналы формирования электрических величин:

• Каналы измерения постоянного напряжения;
• Измерительные резистивные каналы постоянного тока четырехпроводные;
• Каналы воспроизведения имитаторы сопротивления постоянного тока датчиков температуры;
• Каналы воспроизведения DC сопротивление плеч делители напряжения;
• каналов напряжения постоянного тока игровые имитаторы датчиков температуры.

Измерение по четырехпроводной схеме сопротивления постоянному току в диапазоне измерения от 5 Ом до 10 кОм.	176 каналов
Воспроизведение сопротивления постоянному току симуляторов термодатчиков. Диапазон воспроизводимого полного сопротивления постоянному току от 5 Ом до 10 кОм	128 каналов
Воспроизведение сопротивлений постоянному току плеч делителя напряжения.Диапазон воспроизведения сопротивления постоянному току плеча резистивного делителя от 10 до 3990 Ом.	48 каналов
Значение воспроизводимых напряжений постоянного тока в диапазоне от 0,01 до 10 В	36 каналов
Измерение постоянного напряжения в диапазоне измерений от 10 мВ до 10 В	36 каналов
Генерация выходных кодов для симуляторов цифровых датчиков температуры.Поддержка протокола связи интерфейса «1-Wire» в качестве ведомого устройства, передача данных	16 каналов
Собирайте информацию и управляйте с помощью имитаторов цифровых датчиков температуры и имитаторов цифровых датчиков давления. Сбор данных и управление датчиками с помощью цифрового интерфейса 1-Wire	32 канала

Электронный скин измеряет вашу температуру

Опубликовано: 09 дек, 2013

( Nanowerk Spotlight ) Предыдущая работа в области растягивающейся гибкой электроники показала, что традиционные методы изготовления на основе кремниевых пластин могут быть изменены для применения электроники в соответствии с неоднородной топографией кожи (в недавнем выпуске Nanowerk Spotlight мы рассмотрели конструктивные соображения и недавний прогресс в разработке электронного скина).

Кроме того, предыдущая работа в области медицинского тепловидения показала полезность точного температурного картирования кожи человека при изучении патологических состояний, которые влияют на то, как тело регулирует температуру.

Однако медицинское тепловидение страдает из-за высокой стоимости инфракрасных камер (> 100 000 долларов за высокоточные модели), а камерам сложно измерить изогнутые или движущиеся поверхности живых тканей.

Международная многопрофильная команда, включающая исследователей из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии (NIBIB), расширила идеи этих предыдущих работ, чтобы обеспечить непрерывное отображение температуры изогнутой, движущейся кожи или других тканей. с точностью лучше 0.02 ° C, что можно изготавливать за копейки.

Сообщая о своих результатах в недавнем выпуске журнала Nature Materials («Ультратонкие конформные устройства для точной и непрерывной термической характеристики кожи человека»), команда демонстрирует разработку платформы устройства, которая обеспечивает высокоточное отображение температуры кожи таким образом, чтобы до сих пор были чрезвычайно трудными в исследованиях и невозможными для широкого использования.

Изображение матрицы датчиков 4×4 после нанесения на кожу водорастворимой клейкой ленты на основе поливинилового спирта.(Изображение: Rogers Research Group, Университет Иллинойса в Урбане-Шампейн)

«Наши результаты расширяют ранее продемонстрированные идеи в области ультратонкой электроники, устанавливаемой на кожу, на реальные, важные с медицинской точки зрения приложения, которые извлекают выгоду из высокоточного теплового картографирования и нагрева», — сказал Джон А. Роджерс, профессор материаловедения и инженерии, и директор отдела исследований материалов Ф. Зейтца. Лаборатория Иллинойского университета в Урбана-Шампейн, — рассказывает Нановерк. «Наше продвижение в этой области двоякое: 1) схемы изготовления и тепловое и механическое моделирование закладывают основу информации, которая будет иметь отношение к будущему развитию растягиваемой и / или биоинтегрированной электроники, где возникает проблема температуры или тепловыделения, и 2) продемонстрированные нами устройства открывают новые возможности в медицине для исследования мельчайших сигналов температуры, а также реакции на тепло, которые имеют отношение к физиологии человека.»

Матрица датчиков температуры представляет собой разновидность новой технологии, первоначально разработанной в лаборатории Роджерса, под названием Epidermal electronics , состоящей из ультратонких, гибких, похожих на кожу массивов, которые напоминают татуировку на микросхемной плате (см., Например: «Электронное зондирование кончиками пальцев»).

Устройства включают микромасштабные датчики температуры, которые могут одновременно действовать как микронагреватели (исполнительные механизмы), расположенные на тонких пластинах с низким модулем упругости.Датчики / исполнительные механизмы опираются либо на тонкие змеевидные элементы из тонких слоев золота толщиной 50 нм, либо на PIN-диоды, сформированные путем легирования по образцу кремниевых наномембран толщиной 320 нм.

В своих экспериментах исследователи сравнивали свою «диагностическую кожу» с измерениями с помощью инфракрасной камеры, «золотого стандарта» в измерении локальной температуры кожи. Во всех случаях оба метода дали практически одинаковые результаты.

Роджерс отмечает, что наиболее прямое применение этой работы будет в будущих исследованиях непрерывного и точного температурного картирования и локального нагрева кожи человека.Примеры включают постоянный мониторинг заживления ран, новые исследования мельчайших колебаний температуры из-за различных заболеваний и термически активируемую доставку лекарств через ткани.

«Это несколько областей, представляющих для нас интерес, но мы надеемся, что разработанная технология приведет к большему количеству новых медицинских исследований и приложений, чем мы могли бы надеяться выполнить самостоятельно», — говорит он.

В настоящее время самая большая проблема для этой формы ультратонкой электроники, устанавливаемой на кожу, — сделать их полностью беспроводными.Для этого требуется как беспроводная передача данных, так и беспроводное генерирование энергии в устройстве. Были представлены различные идеи для решения этих проблем на базовом уровне, но пока еще не было предложено решение, которое обеспечило бы возможности точного отображения, показанные здесь, в формате, который соответствует оболочке и является полностью беспроводным. Это активная область исследований группы Роджерса и других, которые они надеются постоянно улучшать в ближайшие годы.

Будущие направления в этой области растягиваемой биоинтегрированной электроники включают более совершенные схемы в растягиваемых форматах для обеспечения более сложного мониторинга состояния здоровья, электронику, которая может быть спроектирована так, чтобы резорбироваться в организме через определенный промежуток времени, и передовые электронные хирургические устройства, которые не ограничены. к жестким пластиковым или металлическим инструментам.

Роджерс отмечает, что преобразование электроники на основе кремниевых пластин в растягиваемые и биосовместимые форматы является сложной задачей и требует совершенно другого подхода почти ко всем уровням проектирования устройств, чем это типично для электроники. «Тем не менее, проблемы разрешимы, и мы ожидаем, что мы будем двигаться вперед по пути непрерывного развития».

Автор Майкл Бергер — Майкл является автором трех книг Королевского химического общества: Нано-общество: раздвигая границы технологий, Нанотехнологии: будущее крошечное и Наноинженерия: навыки и инструменты, которые делают технологии невидимыми Авторские права © Nanowerk

Информационный бюллетень Nanowerk Получайте наши новости о нанотехнологиях на свой почтовый ящик! Спасибо! Вы успешно присоединились к нашему списку подписчиков. Станьте гостевым автором Spotlight! Присоединяйтесь к нашей большой и постоянно растущей группе приглашенных участников. Вы только что опубликовали научную статью или хотите поделиться другими интересными разработками с нанотехнологическим сообществом? Вот как опубликовать на nanowerk.com.

Передача данных для сетей с несколькими датчиками в широком диапазоне температур

Исследовательский центр Джона Х. Гленна, Кливленд, Огайо

При экстремальных температурах, криогенных и выше 300 ° C доступно небольшое количество электронных компонентов для поддержки интеллектуальной передачи данных через общую линейную объединяющую среду.Это нововведение позволяет многим датчикам работать на одной и той же проводной шине (или на одном и том же радиоволнах или оптическом канале: на любой линейно объединяющей среде), передавая одновременно, но с возможностью индивидуального восстановления в узле в более прохладной части испытательной зоны.

Это нововведение было продемонстрировано на кремниевых микросхемах, работающих при комнатной температуре. Микросхемы имеют аналоговую функциональность, сравнимую с компонентами, разработанными с использованием карбида кремния. Учитывая общую линейно объединяющую среду, несколько отправляющих устройств могут передавать информацию одновременно.Узел прослушивания, используя различные методы, может выбрать сигнал от одного отправителя, если он обладает уникальными качествами, например голос.» Решаемую проблему обычно называют проблемой коктейльной вечеринки. Человеческий мозг использует эффект коктейльной вечеринки, когда он может распознать и следить за отдельным разговором в группе, полной говорящих и других источников шума.

Высокотемпературные датчики используются в схемах электронных генераторов из карбида кремния. Частота осциллятора изменяется в зависимости от изменений измеряемого параметра, например давления.Это изменение аналогично изменению высоты голоса человека.

Выход этого генератора и многих других может быть наложен на одну среду. Этой средой могут быть линии электропередачи, подающие ток на датчики, третий провод, предназначенный для передачи данных, радиоволны через радиопередачу, оптическую среду и т. Д. Однако при этом ничто не позволяет различать личности каждого источника, то есть источник. разделение — эта система бесполезна.

Используя цифровые электронные функции, создаются уникальные коды или шаблоны, которые используются для модуляции выходного сигнала датчика.Используя делимое частоты генератора для генерации кода, постоянное априорное количество циклов генератора будет определять каждый бит. В приемнике обнаруженная частота будет коррелирована с сохраненными кодовыми комбинациями, чтобы найти совпадение. Если частота будет обнаружена и подтверждена как поступающая от известного отправителя, частота будет отделена от шума и других передающих датчиков, поскольку она имеет уникальный образец модуляции или «голос». Длина обнаруженного кода или мгновенно обнаруженная частота является мерой, и интеллектуальная передача данных была выполнена.

Эту работу выполнил Майкл Красовски из Glenn Research Center.

Запросы относительно прав на коммерческое использование этого изобретения следует направлять в Исследовательский центр Гленна НАСА, Управление инновационного партнерства, Attn: Steven Fedor, Mail Stop 4–8, 21000 Brookpark Road, Cleveland, Ohio 44135.