Электронный датчик температуры: Электронный датчик температуры — узнать цены в каталоге, купить с доставкой по России

Содержание

Электронный датчик температуры S-400 | Zebra

 >  Электронный датчик температуры S-400

Непрерывный мониторинг температуры во время транспортировки

Электронный датчик и регистратор температуры Zebra S-400 отличается небольшим весом и компактными размерами, поэтому его можно установить в упаковку для мониторинга температуры чувствительных к температуре продуктов в холодильных цепях. Он подходит для однократного и многократного использования, может работать от батареи до 12 месяцев и поддерживает Bluetooth. С помощью этого портативного датчика вы сможете собирать и регистрировать данные, отслеживать маршрут и определять местоположение на мобильном устройстве или на компьютере. Мониторинг температуры можно осуществлять во время транспортировки через стенки упаковки, контейнера, кузова грузовика, морозильного оборудования и помещений с регулируемой температурой без риска для внутренней среды.

Обучающие видеоматериалы, руководства и драйверы
Дополнительные ресурсы
  • Непрерывный мониторинг во время транспортировки

    Датчик Zebra S-400 предназначен для контроля воздействия на медикаменты, биопрепараты, вакцины, медицинские устройства и чувствительные к температуре продукты во время транспортировки. Модель S-400 оснащена встроенным датчиком и памятью на 16 000 записей, а также отвечает требованиям стандарта защиты IP30. Это надежное устройство, с помощью которого можно получить все необходимые данные о температуре объектов, отправив на него простой запрос.

  • Простой контроль изменения температуры

    Датчик S-400 имеет невысокую стоимость, а также очень удобен и практичен в эксплуатации. За счет компактных размеров он подходит для большинства транспортировочных контейнеров и рефрижераторов. Это универсальное устройство, которое можно установить практически в любом месте.

  • Удобство считывания показаний температуры

    С помощью бесплатных приложений EDGEVue™ можно считывать показания температуры и данные геолокации, а при необходимости отправлять их в EDGECloud™ прямо со смартфона или планшета. Вы можете настраивать предпочтения, оповещения, интервалы сбора данных, параметры запуска, единицы времени и температуры, а благодаря глобальному доступу автоматически отправлять данные в облако с помощью беспроводного шлюза OCEABridge™.


S-400

Малый вес и компактные размеры

Компактный бюджетный датчик S-400 подходит для одноразового и многоразового применения. Его батарея может работать до 12 месяцев, а малый вес и небольшие размеры позволяют легко встроить его в упаковку. Диапазон температур: от –30 до +70°C (от –22 до +158°F) с высокой точностью.

Обучающие видеоматериалы, руководства и драйверы
Отраслевое применение
  • Медицинское обслуживание

  • Транспорт

  • Розничная торговля

  • Производство

  • Управление складом

Полный список функций

Выберите язык

-No Selection-EnglishEspañol latinoamericanoEspañol de Españaitaliano한국어DeutschPolskiPortuguês do Brasilfrançais日本語
  • Тип датчика

    Для однократного и многократного использования

  • Диапазон температур

    От –30 до +70°C (от –22 до +158°F)

  • Точность

  • Время работы батареи

    До 12 месяцев (зависит от частоты сбора данных)

  • Интервалы сбора данных

    Программируемые: от 15 до 59 секунд (с интервалом в 1 секунду) или от 1 до 255 минут (с интервалом в 1 минуту)

  • Внутренняя память

    До 16 000 записей

Где установить дополнительный датчик температуры двигателя. Цифровой датчик температуры двигателя

Являются важными показателями, которые позволяют водителю контролировать работу и следить за состоянием .

Если говорить о моторном масле, такие решения больше нужны для моторов, которые работают в режимах больших нагрузок (постоянная езда на высоких оборотах, на изначально двигателе и т.д.).

Что касается температуры охлаждающей жидкости, за ней нужно постоянно следить на любом силовом агрегате, а точная информация позволит избежать . При этом важно учитывать, что штатный датчик на многих автомобилях дает весьма посредственное представление о степени нагрева ОЖ.

Также некоторые модели прямо с завода и вовсе лишены указателя температуры двигателя на приборной панели. В подобных случаях (когда указателя нет или он показывает только усредненные значения) водители обычно устанавливают сторонний датчик температуры двигателя (цифровой аналог дает более точные данные сравнительно со штатным решением). Давайте рассмотрим это устройство более подробно.

Индикатор температуры двигателя: особенности

Начнем с распространенной ситуации. Допустим, в автомобиле имеется штатный стрелочный указатель температуры, однако на таких приборах шкала зачастую может не иметь калибровок, а стрелка рабочей температуры двигателя в среднем положении отображает реальную картину только условно.

При этом в процессе эксплуатации водитель замечает, что если середина на шкале является нормой, то в различных ситуациях стрелка может заметно подниматься и выше (например, в пробках). Казалось бы, происходит перегрев мотора.

Естественно, движение на автомобиле сразу прекращается, владелец спешит заглушить двигатель и открыть капот. Однако при осмотре агрегата нет. Далее производится повторный запуск и выясняется, что даже не включается, хотя устройство работоспособно.

При ощупывании верхний патрубок радиатора имеет приемлемую температуру, нигде не «давит» антифриз, нижний патрубок может быть и вовсе холодным и т.д. Дальнейшая проверка уровня ОЖ и состояния самого также показывает, что жидкость в норме, нормально работает внутрисалонный отопитель (печка), в системе нет воздушных пробок, также исправна.

Еще бывает так, что если дать двигателю полностью остыть, затем завести мотор и прогревать силовой агрегат до рабочих температур, этот процесс может занять много времени (судя по указателю на панели приборов). При этом можно заметить, что хотя стрелка только немного поднялась, а вентилятор радиатора уже срабатывает, нижний патрубок радиатора теплый и т.д.

Если учесть, что с вентилятором и системой охлаждения все в порядке, тогда описанные выше признаки указывают на большую погрешность или проблемы именно с указателем температуры двигателя. Вполне очевидно, что в подобной ситуации становится сложно понять, когда мотор выходит на рабочие температуры, перегревается ли ДВС, сколько необходимо прогревать двигатель перед поездкой и т.д.

На начальном этапе многие водители начинают искать причину. Некоторые сразу:

  • проверяются штатные температурные датчики на двигателе и в приборной панели;
  • прозванивается проводка и т.д.

В одних случаях проблему удается решить, тогда как в других добиться корректной работы штатного указателя температуры все равно не удается. Дело в том, что нередко виновником являются управляющие электронные модули, дающие определенный сбой.

Менять такие модули дорого и нецелесообразно. В этой ситуации качественным решением является цифровой индикатор температуры двигателя. Такой электронный датчик имеет вполне приемлемую стоимость (в среднем, от 15 до 55 у.е.), относительно легко подключается и устанавливается. Диапазон измеряемых температур также весьма широк (в среднем, от -65 до +240).

Отметим, что на разных типах ДВС особенности монтажа могут несколько отличаться.

  1. Запитывается устройство обычно от замка зажигания.
  2. Цифровая панель устанавливается в удобном месте в салоне автомобиля.
  3. Что касается самого датчика, для точных показаний его необходимо погружать в охлаждающую жидкость.

Другими словами, устройство нужно вкрутить в блок или врезать в патрубок. Чтобы это сделать, одни водители заменяют штатный датчик температуры, попросту вкручивая вместо него новый. Однако на автомобилях с по ряду причин так делать нельзя.

Дело в том, что контроллер получает показания о температуре ОЖ. В этом случае нужно отдельно реализовывать монтаж датчика цифрового индикатора, так как убирать стандартный температурный датчик из системы настоятельно не рекомендуется.

Подведем итоги

Теперь несколько слов о практической эксплуатации. Если датчик установлен правильно, тогда погрешность его показаний будет минимальной (не более 1 градуса по Цельсию). Наличие данного устройства в автомобиле позволяет постоянно следить за температурой двигателя и ОЖ.

При этом стоит отметить, что по индикатору можно также проверять работу термостата и заявленную температуру термостатирования. Если просто, например, термостат должен открываться при температуре 85 градусов.

Двигатель сначала прогревается до средних температур, затем можно взяться за патрубок радиатора. Когда он станет горячим, это укажет на открытие термостата. При этом на индикаторе также должна быть отображена заявленная температура открытия термостата, то есть все те же 85 градусов (с поправкой на погрешность). Также среди плюсов следует выделить возможность точного мониторинга температуры не только горячего, но и холодного мотора.

Напоследок отметим, что наиболее ответственным моментом при установке можно считать монтаж самого датчика на двигателе. Устройство обязательно должно быть герметичным. Также повышенные требования выдвигаются и к надежности его крепления. Важно избежать даже малейших утечек антифриза из системы охлаждения, которые могут происходить именно в месте установки цифрового датчика температуры мотора.

ПлохоОтлично

Здравствуйте! Увидев на вашем сайте дополнительные датчики температуры для машин , я решил установить один из них на свой автомобиль.


После изучения каталога и консультации, выбор пал на электронный указатель температуры двигателя , вот его ОПИСАНИЕ. В комплекте: сам прибор с припаянными к нему проводами «+» «-» и выносным датчиком температуры, инструкция. Инструкция к датчику температуры рекомендует включать в цепь питания стабилизатор напряжения и 2 конденсатора, а при установке датчика использовать термопасту. Но комплектность прибора их не включает. Специально идти в магазин не хотелось, и по моей просьбе мне прислали эти элементы вместе с прибором


Причин установки дополнительного датчика температуры двигателя, на мою машину, несколько: возникли сомнения в правильности показаний штатного прибора, + периодически он переставал работать, + штатный датчик температуры , как не крути, показывает температуру примерно, а хочется большей точности. Сам указатель я решил «внедрить» в приборную панель прямо над штатным. Итак, для начала снимаем приборную панель (на Audi 80 это делается за пару минут)


Разбираем приборную панель до основания. Снимаем плату и все приборы


Намечаем место в панели, для установки индикатора прибора и прорезаем пластик по размеру. Делать необходимо очень аккуратно, или после установки останутся зазоры, что испортит эстетический вид


Устанавливаем прибор в отверстие, у меня он встал очень плотно – фиксировать болтами не было необходимости


Устанавливаем на место тахометр, если какие-то пластмассовые элементы мешают – аккуратно их подрезаем. Провода «+» и «-» удлиняем и выводим через отверстие под лампочку подсветки (на яркости подсветки, впоследствии, это никак не отразилось)


Устанавливаем оставшиеся родные приборы и плату. Провода протягиваем, через подходящие отверстия


Стабилизатор напряжения и 2 конденсатора, которые дополнительно мне прислали с прибором, я просто скрутил вместе по прилагаемой схеме (радиолюбителей прошу сильно не пинать), конечно надо было спаять, но паяльника под рукой не было. В дальнейшем, я спаял контакты, ведь все должно быть надежно. На среднюю ножку минус, на левую – плюс от прибора, на правую плюс от авто. Всё это закрепил на металлической пластине и зафиксировал на приборке


Приборную панель устанавливаем на место. Подключаем плюс и минус («-» берём откуда угодно, а плюс так, чтобы включался с поворотом ключа)


Далее, нужно протянуть выносной датчик в моторный отсек. На Audi 80 это удобнее сделать открутив полочку в ногах водителя. И выбрать место установки датчика температуры на двигателе. Мне повезло, на моем двигателе, в головке блока цилиндров, я обнаружил уже готовое отверстие, которое отлично подходило под размеры датчика. Длины провода датчика хватило тик в тик. Углубление заполнил термопастой, установил и зафиксировал термодатчик. И вот что получилось


Выяснилось, что штатный указатель температуры дает примерную информацию о температуре двигателя. Вот видео о работе датчика температуры на моей Audi

Я очень доволен результатом! Прибор показывает температуру двигателя с точностью до десятых градуса.

Примечание администрации сайт

Электронный датчик температуры двигателя измеряет температуру двигателя и сообщает ее ЕСМ. При росте температуры сопротивление измерительного элемента датчика уменьшается. Если оно опускается ниже некоторой нижней границы, то возникает сообщение об ошибке на панели – 14, при превышении температуры появится ошибка 15.

В таких случаях ЕСМ использует запасное значение +80 град. Это соответствует разогретому двигателю при низкой температуре окружающего пространства, что приводит к проблемам в запуске двигателя и неровной его работе.

Для того чтобы датчик температуры двигателя снять необходимо предварительно слить охлаждающую жидкость.

Снятие датчика:

1. Снимаем разъем датчика и выворачиваем его из впускного трубопровода.

2. Проверяем соответствие сопротивления датчика данной таблице, нагревая измерительный элемент.


3. Исправный датчик ставим на место с уплотнением усилием 20 Нм.

4. При включенном зажигании измеряем напряжение между контактами датчика. Оно должно находиться в пределах 5 +/-0,1 В.

5. Если все предыдущие манипуляции неисправность не выявили, то возможно причина в ЕСМ

Помогите найти этот термометр (датчик+дисплей) (в тырнете и нигде его нет. космодром 200 грн дорого и не такой там.)

Инструкция №2
Наверное ни для кого не секрет, что температура охлаждающей жидкости двигателя один из самых важных аспектов и следить за ней нужно постоянно.
Работа моего штатного датчика меня не сильно устраивала:шкала без калибровки, не понятно где положение стрелки при рабочей температуре, вроде середина обычно норма, но стрелка бывало переваливала выше(обычно после смены режима трасса-город), но подняв капот, трогаю не сильно горячий верхний патрубок и холодный нижний (термостат ещё в закрытом положении), наблюдаю не задействованный еще вентилятор (исправный), печка дует нормально, тосол не выкидывает из радиатора, масляных пятен в тосоле не обнаружено…странно…Ещё замечал, что на приборе стрелка едва только поднята, а температура мотора рабочая…В общем определить прегревается или не перегревается

мой мотор, было не возможно.
Что я делаю:
1.Антифриз новый, без изменения цвета после его эксплуатации.
2.Термостат несколько раз снимал и «варил» в кастрюльке с тосолом — открывается как надо (82С). — отпадает.
3. Датчики (приборка и головка) менял — все тоже самое — отпадает.
4. Радиатор снимал и промывал под скважиной — немного ржавчины вылетело, но совсем не много, ставлю, заливаю — та же хрень! Я понимал что датчик приборки играет со мной в злую шутку!наверно скорее не датчик врал, а то что ним управляет…ну ладно, это уже не важно!
Т.к. перегревать мой не давно откапиталеный движочек я очень не хотел(горький опыт уже есть), то решил поставить себе электронный датчик.Загоревшись идей, купил я его на радиорынке за 69 грн (9$).Врезал циферблат в приборку, стал как родной (фото процесса увы нет), питание на него взял с замка зажигания (спасибо кенту Андрюхе). Датчик что на двигатель, сначала был примотан к верхнему патрубку, но для точности показаний его нужно погружать в рабочую среду, выход нашел:выкрутил штатный датчик температуры тосола в блоке — он для управления свечами накаливания (т.к питание на свечи приколхоженно на прямую с кнопки, то он не задействовался), вытащил все внутренности из него и в корпус его вставил датчик (латунная гильза) — вошла чётко, сверху залил герметиком чтоб не выскочил и все это дело вкрутил в блок.
Результатом очень доволен, теперь отслеживать температуру очень легко, проверял его так: нагрел двиг, взялся за нижний патрубок радиатора и подождал пока термостат не откроется, патрубок стал горячим, температура на датчике показала 82С-83С, т.е все верно показывает!Еще удобен сей девайс тем, что можно знать точную температуру холодного мотора.
Может кому-то эта приблуда является лишней, но мне она явно нужна!

Характеристики:
— рабочее напряжение 12 Вольт (от 7.5 до 20 вольт).
— диапазон измеряемых температур от -70 до +250 С;
— датчик DALLAS DS-1820
— погрешность показаний +- 1С

Цена на 01.12.2013 = 70 грн.

Спойлер Фото


————
Поступила информация датчик на фото называется термометр электронный т 0.28

Датчик температуры герметичный в гильзе: фото, характеристики, сертификаты

Код товара: 378

Проводной цифровой датчик температуры в герметичной металлической гильзе. Модель датчика DS18B20. Предназначен для работы совместно с теплоинформаторами и теплоконтроллерами серии TEPLOCOM. Диапазон измеряемых температур: -55…+125°C. Погрешность измерений: не более 0,5°C. Точность измерений: 0,1°C. Длина провода: 3 м. Герметичный (класс IP68). Не требует калибровки.

Проводной цифровой датчик температуры в герметичной металлической гильзе. Модель датчика DS18B20. Предназначен для работы совместно с теплоинформаторами и теплоконтроллерами серии TEPLOCOM. Диапазон измеряемых температур: -55…+125°C. Погрешность измерений: не более 0,5°C. Точность измерений: 0,1°C. Длина провода: 3 м. Герметичный (класс IP68). Не требует калибровки.

Проводной цифровой датчик температуры в герметичной металлической гильзе. Модель датчика DS18B20. Предназначен для работы совместно с теплоинформаторами и теплоконтроллерами серии TEPLOCOM. Диапазон измеряемых температур: -55…+125°C. Погрешность измерений: не более 0,5°C. Точность измерений: 0,1°C. Длина провода: 3 м. Герметичный (класс IP68). Не требует калибровки.

Код товара: 378

Цена с НДС

550

Проводной цифровой датчик температуры в герметичной металлической гильзе. Модель датчика DS18B20. Предназначен для работы совместно с теплоинформаторами и теплоконтроллерами серии TEPLOCOM. Диапазон измеряемых температур: -55…+125°C. Погрешность измерений: не более 0,5°C. Точность измерений: 0,1°C. Длина провода: 3 м. Герметичный (класс IP68). Не требует калибровки.

Электронные датчики-реле температуры Т419, РТ-015, Т422, Т425, ТРЭ-201 || ГК «Теплоприбор»

Группа компаний (ГК) «Теплоприбор» (Теплоприборы, Промприбор, Теплоконтроль и др.) — это приборы и автоматика для измерения, контроля и регулирования параметров технологических процессов (расходометрия, теплоконтроль, теплоучёт, контроль давления, уровня, свойств и концентрации и пр.).

По цене производителя отгружается продукция как собственного производства, так и наших партнёров — ведущих заводов — производителей КИПиА, аппаратуры регулирования, систем и оборудования для управления технологическими процессами — АСУ ТП (многое имеется в наличии на складе или может быть изготовлено и отгружено в кратчайшие сроки).

Теплоприбор.рф — официальный сайт ГК «Теплоприбор» — это гарантия качества, сроков, справедливой стоимости и прайс-листа с актуальными ценами* (любое предложение на сайте не является публичной офертой).

География ГК «Теплоприбор»:
Москва, Рязань, Челябинск, Казань, Екатеринбург, Санкт-Петербург, Новосибирск, Нижний Новгород, Самара, Ростов-на-Дону, Уфа, Красноярск, Пермь, Воронеж, Белгород, Волгоград, Краснодар, Саратов, Тюмень, Томск, Омск, Иркутск, Улан-Удэ, Саранск, Чебоксары, Ярославль и другие города РФ, также мы работаем с Белоруссией, Украиной и Казахстаном.

Рекомендации как правильно выбрать, заказать и купить контрольно-измерительные приборы и автоматику (КИПиА), дополнительное/вспомогательное оборудование и защитно-монтажную арматуру, а также другую полезную и интересную информацию см. наши официальные сайты.

Работа и вакансии: в Московский офис (СЗАО, ст. метро Планерная, р-н Куркино (рядом МКАД и г. Химки) требуется менеджер по сбыту КИПиА, ЗП достойная, возможна удаленная работа оклад + %.
[email protected]

Новые публикации: Статья «Датчики давления. Сравнительный обзор видов, характеристик и цен.»

Специальное предложение:
Датчики давления — цена от 2200 руб.

Электронные датчики-реле температуры используется для контроля, регулирования и управления технологическими процессами в системах теплообеспечения, теплоснабжения, отопления, вентиляции, сушилках, печах.
Конструктивно электронные датчики-реле температуры представляют из себя моноблочную конструкцию, в которой совмещены термопреобразователь (обычно термометр сопротивления) и электронный блок — цифровой измеритель-регулятор температуры, имеющий релейные выходы.

    Электронные датчики-реле температуры Т419-2М — для двухпозиционного регулирования температуры в судовых и железнодорожных установках холодильной техники, отопления и вентиляции, диапазон уставок -50…+500 °С, дифференциал регулируемый в пределах от 1 до 10 °С, НСХ термосопротивления — 50М,100П, линия связи с ТС — до 300м, климатика ОМ5 (морское исполнение), IP44. Сняты с производства.

    РТ-015 электронные датчики-реле температуры для визуального контроля; Тис от -50 до 100 C;Тос от — 40 до 60 С; кл. т. 1,0%; пит. 24±4 В.

    Датчик-реле СПРУТ-Т(ТВ)-06 микропроцессорный с функцией цифрового регулятора для измерения температуры/влажности и/или двухпозиционного регулирования процесса нагрева или охлаждения.

    Реле ДРТ-1-220/100 для контроля и двухпозиционного регулирования температуры технологических сред и узлов оборудования; Тис от — 55 до + 125 °С; Тос от — 58 до + 85 °С; Pу до 60 кгс/см2.

    Электронное реле температуры ТР-15-ACDC c термодатчиками ТД-2, ТД-3 : круглосуточная работа, режимы «нагрев» или «охлаждение», диапазон контроля температуры -55…+125°С, переключаемый гистерезис 0,5 или 2°С, релейный выход — 1 группа контактов на переключение, питание — исп. ACDC — 24В, исп. AC — 230В, DC — 12В, температура окружающей среды Тос -25…+55°С (УХЛ4), -40…+55°С (УХЛ2), пылеводозащита IP40(корпус)/IP20(клеммы)/IP68(датчик). Замена снятого с производства термореле ТР-М01-1-15.

    Терморегулятор ТР-12: ДИ от-10 до +90℃; IP30; макс.мощность 3600ВА; макс. ток 16А; встроенная защита от перегрева

    Двухканальное электронное температурное реле ТР-60Е — диапазон температуры  0…124°C, режим Термостабилизация, контроль температуры нижнего и верхнего уровней (двухпозиционное регулирование), зона возврата 1…4°C, максимальный коммутируемый ток 7А, 2з, питание 220В 50Гц, климатика УХЛ4.

    Температурные датчики ДТА, ДТ, М22: аналоговые (ДТ-А) и цифровые (ДТ, М22) термодатчики для работы с термореле ТР-1Е…ТР-77М, с кабелем 2,5м (станд.) Диапазон -40…+125°С. М22 встроен в латунный болт с резьбой М22, который крепится к месту контроля температуры, предназначен для работы с термореле ТР-31Е, ТР-32Е, ТР-33Е, ТР-35Е, ТР-35М, ТР-37М, ТР-40Е, ТР-50Е, ТР-60Е, ТР-75М, ТР-77М.

    Электронные реле температуры РТ-820, РТ-820М  c выносными термодатчиками IP67 (NTC или KTY 81-210) для контроля и поддержания заданного уровня температуры в жилых и общественных помещениях, электрощитовом оборудовании, овощехранилищах, холодильных установках, резервуарах с жидкостями, системах водяного отопления: диапазон -25+130°C, гистерезис от 0,5 до 30°C, точность 1°C, питание 24-240В АС/DC, ЖКИ с подсветкой, изоляция провода из силикона или высокотемпературного ПВХ (L до 2,5м, можно нарастить до 50м), монтаж на DIN-рейку, пылеводозащита корпуса IP20, температура окружающей среды Тос от -20 до +55°С.

Электронные датчики-реле температуры

Т419-2М – датчик-реле для двухпозиционного регулирования температуры, сигнализации и защиты в подвижных и стационарных установках холодильной техники, отопления, вентиляции.

РТ-015 — электронные датчики-реле температуры для визуального контроля; Тис от -50 до 100 C; Тос от — 40 до 60 С; кл. т. 1,0%; пит. 24±4 В.

Т422 для двухканального двухпозиционного регулирования температуры объектов, эксплуатируемых во взрывоопасных зонах.

Т425 для двухпозиционного регулирования темп. на железнодорожном электроподвижном составе и других технологических объектах.

ТРЭ-201– датчик-реле температуры. ТРЭ-201 применяется для защиты фреономаслостойких электродвигателей герметичных бессальниковых компрессоров от перегрева в аварийных ситуациях.

Беспроводной DIY датчик температуры и влажности с e-paper дисплеем / Хабр

Всем привет! Сегодня хочу рассказать читателям о своем DIY проекте датчика температуры и влажности с e-ink дисплеем. Это будет некая обзорная статья об этапах создания устройства, будет много картинок. Идея этого проекта родилась около двух лет назад, примерно тогда я увлекся беспроводными автономными устройствами. Целью проекта было создание небольшого девайса для знакомства и изучения дисплеев на электронных чернилах. Было решено на плату добавить датчик температуры, что бы можно было выводить какие то полезные данные на экран, ну и передавать данные далее в систему умного дома.



Первая версия устройства была сделана на микроконтроллере atmega328 и радио-модуле nRF24L01. Очень быстро стало понятно что для работы с e-ink дисплеем не хватает памяти, а энергопотребление устройства довольно большое.

Тест первой версии устройства:

Используется датчик температуры и влажности SHT20. Питание от двух батареек CR2430 (6V) через step down converter.

Следующая версия устройства, была разработана на nRF52832. Для этой версии был выбран радио-модуль от компании Holyiot YJ-16048. Характеристики радио-чипа: ARM Cortex-M4F с ОЗУ 512кб 64кб. Встроенный приемопередатчик 2,4 ГГц, поддержка BLE, ANT, ESB (совместимо с nRF24L01). Подробнее об этой версии рассказано тут.

В этом варианте, проблем с хранением в памяти микроконтроллера большого количества данных — не было. Наличие в nRF52 режима DC-DC, для работы радио в режиме с оптимизацией питания (экономия до 40%), позволило сократить максимальное пиковое потребление до 7-8 мА. Вторая версия датчика, как и первая планировалась как модуль для разработки, поэтому вопрос выбора корпуса не ставился.

Тест работы прототипа второй версии.

Так же используется датчик температуры и влажности SHT20. Питание от двух батареек CR2450 через step down конвертер TPS62745DSSR с малым энергопотреблением.

Вторая версия датчика показала хорошие результаты: низкое потребление, длительное время работы на одном комплекте батареек, возможность хранения и вывода «тяжелой» графики.

Естественно проект захотелось довести до состояния законченного устройства. Поэтому первым этапом, стал корпус. Для возможности установки в корпус был переработан дизайн платы. Модель корпуса была разработана в программе SolidWorks. Первые корпуса я печатал на бытовом SLA принтере Anycubic Foton. Плюсами была высокая точность печати и простота пост-обработки корпуса (полировка). Из минусов (на тот момент) печати корпуса полимерной смолой — была хрупкость. Не то чтобы напечатанная модель разваливалась в руках, но если собранное устройство (с батарейками) уронить, то скорее всего корпус треснет (что и случилось однажды).

Также из-за этого свойства материала, были проблемы с закручиванием винтов для соединения двух частей корпуса. После нескольких десятков вкручиваний — выкручиваний винтов в отверстиях под резьбу выработался материал стенок и винты стали прокручиваться. Выше в скобках я написал — «на тот момент», так что сейчас дела обстоят гораздо лучше. На рынке стали появляться смолы, по вполне разумной цене и с отличными прочностными характеристиками.

Тест работы прототипа третьей версии:

В этой версии был расширен список сенсоров. Помимо SHT20, ПО может работать и с датчиками si7021, HTU21D, а так же с BME280 (отдельная версия платы).

Начиная с этой версии, устройство может работать от одной батарейки. Работа через step down конвертер или напрямую от батареек, устанавливается перемычками. Так же, с помощью перемычек, устанавливается последовательность подключения двух батареек: последовательное или параллельное. Плюс к этому, расширен список радио-модулей и разработаны версии плат под радио-модули EBYTE и MINEW.

Для работы в более экономичном режиме, была добавлена поддержка чипов nRF52810 и nRF52811, что позволило сократить потребление в спящем режиме до 1,7 — 2 мкА.

Чтобы придать корпусу больше прочности, было решено разработать модель корпуса под печать на FDM принтере. Сама модель была упрощена, а из дизайна удалены грани.

Ввиду того, что прочность материалов для FDM печати — выше, была уменьшена толщина стенок, а все зазоры между корпусом и платой были минимизированы.

В настоящий момент, разработаны 3 варианта корпуса, под разные батарейки. От самого тонкого, для батареек СК2430 до максимально прочного, под две батарейки CR2477. Все варианты моделей корпусов доступны на GitHub этого проекта.

Так же было переработано ПО, была добавлена функция конфигурирования устройства через систему Умного дома, что избавило от необходимости перепрошивать устройство.

В настоящий момент, можно настраивать:

  • интервалы опроса сенсора температуры и влажности
  • интервалы чтения уровня заряда батарейки
  • привязка к другим устройствам для передачи данных
  • включение режима автономной работы без интеграции в умный дом.
  • Так же, в интерфейс была добавлена поддержка нескольких языков и возможность инверсии цвета экрана .

Тест работы обновленной третьей версии.

В видеоролике демонстрируется работа устройства с радиосетью MySensors и конфигурирование устройства через отправку параметров из системы умного дома.

Данный проект и сейчас продолжает активно развиваться. Уже есть прототип четвертой версии, точнее наверное это уже ответвление, так как четвертая версия — существенно переработана по железу. Также, на основе этого проекта родилось еще несколько аналогичных проектов под другие размеры экранов.

Информацию по данному проекту можно найти на GitHub. Проект открытый, на гитхаб доступы файлы для изготовления плат, схемы, модели корпусов и программный код.

По мере того, как мои проекты будут готовы, я обязательно буду о них рассказывать.

Если вам интересно все что связано с DIY, вы являетесть DIY разработчиком или хотите только начать, вам интересно использование DIY девайсов приглашаю всех заинтересованных в телеграм чат — DIYDEV.

Всем, кто хочет делать устройства, начать строить автоматизацию своего дома, я предлагаю познакомиться с простым в освоении протоколом Mysensors — телеграм-чат MySensors

А тем кто ищет достаточно взрослые решения для домашней автоматизации приглашаю в телеграм-чат Open Thread. (что такое Thread?)

Всем, как всегда добра!

принцип работы цифрового устройства, простые схемы

На чтение 9 мин. Просмотров 15.7k. Опубликовано

На замену не совсем удобным аналоговым измерителям температуры, в основе работы которых лежит свойство жидкости расширяться и сжиматься, промышленность предложила дискретные устройства. Эти совсем несложные приборы обладают рядом неоспоримых преимуществ. Купить измеритель можно практически в любом магазине бытовой или климатической техники, но гораздо интереснее изготовить электронный термометр с выносным датчиком своими руками.

Суть устройства

Термометр, разговорный аналог — градусник, предназначен для измерения температуры окружающей среды. Первое устройство было изобретено в 1714 году немецким физиком Д. Г. Фаренгейтом. В основе своей конструкции он использовал прозрачную запаянную колбу, внутри которой находился спирт. После в качестве жидкости учёный применил ртуть. Но шкала аналогового измерителя, существующая и по сей день, была разработана лишь только через 30 лет шведским астрономом и метеорологом Андерс Цельсием. За начальные точки он предложил взять температуру тающего льда и кипения воды.

Интересным фактом является то, что изначально числом 100 была отмечена температура таяния льда, а за ноль взята точка кипения. Впоследствии шкалу «перевернули». По некоторым мнениям это сделал сам Цельсий, по другим — его соотечественники ботаник Линней и астроном Штремер.

Вскоре изготовление ртутных измерителей было широко налажено производством в промышленных масштабах. Со временем ртуть из-за своей ядовитости была заменена на спирт, а затем и вовсе был предложен новый тип устройства — цифровой. Сегодня, пожалуй, градусник стал неотъемлемым атрибутом любого жилища. По совету Всемирной организации здравоохранения была принята Минаматская конвенция, направленная на постепенный вывод из обихода ртутных градусников. Согласно ей в 2022 году использование ртути в измерителях будет полностью прекращено.

Поэтому из-за своих отличных характеристик термометр с цифровой схемой практически не имеет конкурентов. Предлагаемые в продаже спиртовые приборы проигрывают ему по точности и удобству восприятия данных.

Электронные модели могут располагаться в любом месте, ведь в контролируемом помещении необходимо расположить только небольшой датчик, подключённый к устройству. Этот тип используется во многих технологических процессах промышленности, например, строительных, аграрных, энергетических. С их помощью контролируется:

  • температура воздуха в производственных и жилых зданиях;
  • проверка нагрева сыпучих продуктов;
  • состояние вязких материалов.

Принцип работы

Перед тем как непосредственно приступить к изготовлению электронного термометра, следует разобраться в принципе его действия и определиться, из каких узлов будет состоять конструкция. Промышленно выпускаемые электронные градусники различаются по своим размерам и назначению. Но все они построены на однотипном принципе действия.

Проводимость материала изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Основываясь на этом и проектируется схема электронного градусника. Так, чаще всего в конструкции применяется термопара. Это электронный прибор, стоящий из двух сваренных между собой металлов. На поверхности каждого из них имеется контактная площадка, подключённая к измерительной схеме. При нагревании или охлаждении контактов возникает термоэлектродвижущая сила, появление и изменение которой регистрируется платой электроники.

В устройствах нового поколения вместо термочувствительного элемента используется кремниевый диод. Полупроводниковый радиоэлемент, у которого наблюдается зависимость вольт-амперной характеристики от температурного воздействия. Иными словами, при прямом включении (направление тока от анода к катоду) значение падения напряжения на переходе изменяется в зависимости от нагрева полупроводника.

Обработанные данные выводятся на дисплей, с которого уже визуально снимаются пользователем. Цифровые градусники позволяют измерять изменения температуры в диапазоне от -50 ° С до 100 ° С.

Всего же в конструкции простого термометра можно выделить пять блоков:

  1. Датчик — устройство, изменяющее свои параметры в зависимости от величины воздействующей на него температуры.
  2. Измерительные провода — используются для выноса датчика и его расположения в различных местах, требующих контроля над температурой. Чаще всего это небольшого сечения в диаметре проводники, даже необязательно экранированные.
  3. Плата электроники — содержит блок анализатора, фиксирующий изменения приходящего от датчика сигнала, а затем передающий его на экран.
  4. Дисплей — монохромный или цветной экран, предназначенный для отображения данных об измеренной температуре.
  5. Блок питания — собирается на типовых для радиоэлектроники интегральных микросхемах. Используется для стабилизации и преобразования питания, подающегося на все узлы платы.

Особенности изготовления

Человеку, увлекающемуся радиолюбительством, сделать электронный термометр своими руками по схеме не доставит трудностей, но в то же время обычному потребителю понадобится иметь хотя бы навыки паяния. Сегодня существует довольно много различных схем, отличающихся как сложностью повторения, так и дефицитностью радиодеталей.

При выборе схемы учитывают характеристики, которые она сможет обеспечить будущему измерительному устройству. В первую очередь — это диапазон измеряемых температур, а во вторую – погрешность. Конструктивно можно собрать проводную и беспроводную модель. При сборке второго типа используется радиомодуль, значительно удорожающий изделие.

Из-за использования чувствительных специализированных микросхем собирать навесным монтажом схему вряд ли получится. Поэтому предварительно изготавливается печатная плата. Делать её лучше из одностороннего фольгированного стеклотекстолита методом «лазерно-утюжной технологии».

Суть метода заключается в том, что с помощью, например, Sprint Layout, рисуется печатная схема устройства и распечатывается в зеркальном отображении в масштабе 1:1 на лазерном принтере. Затем, приложив отпечатанный рисунок изображением вниз к фольгированному слою, проглаживают чертёж разогретым утюгом. Из-за особенностей тонера изображение линий перенесётся на стеклотекстолит. Далее плата погружается в ванную с реактивом, например, FeCl3.

В качестве индикатора можно использовать светодиодную матрицу, но лучше приобрести любой монохромный экран. Простой экран можно взять буквально за «копейки», например, подойдёт от старых системных блоков, выполненных в форм-факторе АТ. Если планируется конструкция с выносным датчиком, то неплохим вариантом будет использование шлейфа с диаметром проводника от 0,3 мм2, но в принципе подойдёт любой провод. При этом чем вынос датчика больше, тем большего сечения нужен и провод.

В схемотехнике некоторых термометров используются микроконтроллеры. Их применение позволяет упростить электрическую схему и повысить функциональность, но при этом требует навыков программирования и умения загружать прошивку. Для этого понадобится программатор, который можно также спаять самостоятельно, например, для LPT из пяти проводов.

Простой термометр

Конструкция простого термометра состоит всего из трёх деталей и тестера. В качестве датчика температуры в схеме используется LM35. Это интегральный прибор с калиброванным выходом по напряжению. Амплитуда на выходе датчика пропорциональна температуре. Точность измерений составляет 0,75° C. Запитывать интегральную микросхему можно как от однополярного источника, так и двухполярного. Предел измерений от -55 ° до 150° C.

В качестве мультиметра можно использовать стрелочный или цифровой прибор. К датчику согласно схеме подключают источник питания. Например, КРОНу или три соединённых последовательно пальчиковых батарейки. Измеритель же подключают к клеммам V и COM и переводят в режим измерения температуры. Потребление датчика при работе не превышает 10 мкА.

Диапазон измерения мультиметра устанавливается на два вольта. Отображённый на экране результат и будет соответствовать измеряемой температуре. Последняя цифра в числе обозначает десятые доли градуса.

При желании устройство можно сделать двухканальным. Для этого дополнительно необходимо будет изготовить механический или электронный переключатель.

Цифровая схема

Одна из самых простых схем состоит всего из нескольких элементов. В основе конструкции лежит использование датчика, выдающего значение температуры в цифровом коде. Стоимость термодатчика LM 335 не превышает 50 центов, при этом после калибровки его точность измерения составляет от 0,3 ° до 1,5° C. Датчик может измерять температуру от — 40 ° до 100° C. Выпускается он в двух корпусах — TO-92 и SOIC. В качестве аналога можно использовать отечественную микросхему К1019ЕМ1.

При монтаже длина соединительных проводов может достигать пяти метров. Калибровка схемы осуществляется изменением напряжения, подаваемым на вывод один. Необходимое значение рассчитывается по формуле:

Uвых = Vвых1 * T / To, где:

  • Uвых – напряжение на выходе микросхемы;
  • Uвых1 – напряжение на выходе при эталонной температуре;
  • T и To – измеряемая и эталонная температура.

Напряжение, формирующее выходной сигнал, зависит от температуры, поэтому питание, подающееся на датчик, должно осуществляться от источника тока. Собирается он на двух транзисторах КТ209 и не требует дополнительных настроек. Максимальный ток питания не превышает 5 мА. Увеличение выходного напряжения на 10 мВ соответствует приросту температуры на один градус.

Использование микроконтроллера

Применение в схеме самодельного термометра микроконтроллера подразумевает использование программы, управляющей его работой. В качестве микросхемы применяется ATmega8, а датчика температуры — DS18B20.

В схеме используется небольшое число радиодеталей. Она несложная и не нуждается после сборки в какой-либо наладке. Напряжение питания микроконтроллера составляет пять вольт. Для его стабилизации используется микросхема L7805. Транзисторы можно использовать любые с NPN структурой. В качестве индикатора подойдёт трёхразрядный сегментный дисплей с общим катодом.

Температура устройством может изменяться в интервале от -55 ° до 125º С с шагом в 0,1º С. Погрешность измерения не превышает 0,5º С. Обмен данными между датчиком и микроконтроллером происходит по шине 1-Wire. При большом расстоянии выноса измерительной микросхемы DS18B20 от ATmega8 необходимо подобрать подтягивающее сопротивление. Распаять его лучше непосредственно на вывод датчика.

При программировании все установки микроконтроллера оставляются заводскими, и фьюзы не изменяются. Затем к собранному термометру можно добавить ещё один датчик, а также часы. Но для этого необходимо будет обладать знаниями в программировании, чтобы дописать программный код.

Точный термометр

Применение в качестве датчиков полупроводниковых диодов и транзисторов характеризуется сложностью калибровки показаний, что в итоге приводит к погрешности результата измерений. Поэтому для получения точного результата в качестве измерителя применяется бифилярно намотанная катушка из тонкого проводника, размещённая в цилиндре, имеющем размеры порядка 4х20 мм.

Основой конструкции является микросхема ICL707 и светящийся индикатор. Питание можно подавать от любого источника с выходной амплитудой 12 В. На DA3 собран нормирующий преобразователь, изменяющий своё выходное напряжение в зависимости от сигнала, поступаемого с датчика.

Настройка заключается в выставлении на 36 ноге микросхемы напряжения, равного одному вольту. Делается это с помощью резисторов R3 и R4. Вместо датчика подключают резистор на 100 Ом. Изменением сопротивления R14 устанавливают нули на цифровом индикаторе. После чего устройство готово к измерениям.

Электронный датчик температуры на скутер

Датчика температуры двигателя установлен на скутер Honda Dio, двигатель которого подвергся ремонту ЦПГ по причине перегрева. Этот же датчик температуры, легко устанавливается на любую другую мототехнику.

Так выглядит прибор. Индикаторы бывают 2х цветов — красного и зеленого. Для установки мы выбрали красный.

Купить датчик температуры для мотоцикла, скутера можно в 2х вариантах: Вариант 1 или Вариант 2

Параметры прибора:

  • Диапазон измеряемых температур от — 70….+ 250 С
  • Погрешность измерений: не более 1С
  • Питание: постоянное (12в) — от аккумуляторной батареи, батареек, прочего…
  • Потребляемый ток: не более 20 мА
  • Тип: бескорпусной, одноканальный

 

Дополнительно для установки, потребовался провод питания около 1 метра, 2 конденсатора на 25 В емкостью 1000 мкФ и стабилизатор напряжения на 12 В типа крен, именуемый в народе кренка. Набор радиодеталей не входит в комплектность прибора, но его можно заказать, оставив комментарий к заказу.

Сначала собирается «блок питания» прибора, на что ушло около 15 минут. Схема питания содержится в инструкции датчика температуры. Купить электронный датчик температуры для скутера!

Снимается и разбирается приборная панель скутера. Готовится вырез по размерам индикатора температуры. Процедуру следует производить без спешки. Вставляем в подготовленный вырез панели скутера индикатор прибора


Для закрепления индикатора использовался термоклей, нанеся его с обратной стороны

Собрали приборную доску выведя провода датчика температуры и питания, через обратную сторону, в месте выхода основного жгута проводки. Блок питания оставили снаружи корпуса приборной панели, прикрепив его к проводам

Датчик температуры можно установить на двигатель несколькими способами:

  1. В головку двигателя.
  2. Под свечу зажигания с помощью специального элемента.
  3. В масляный картер, через отверстие под масляный щуп — для измерения температуры масла.
  4. В систему охлаждения двигателя. Датчик в токопроводящих жидкостях может замкнуть и выйти из строя, для такого монтажа следует выточить переходник, в который монтируется датчик.

Мы покажем только 2 варианта монтажа датчика:

Установка датчика температуры на скутер, в головку двигателя


Размер датчика составляет L 21 мм, D 5 мм.

Выбираем место сверления, опираясь на толщину головки двигателя. Лучше в средней, или дальней от выхлопа частях. В идеале у шпильки цилиндра. Сверло использовать от D 5.1 мм. — с учетом расширения металлов при нагреве. Высверливаем углубление не менее 7 мм. (не сквозное). Подготовленное углубление заполняем теплопроводной пастой типа КПТ 8, затем вставляем датчик и фиксируем, например, слегка замяв края углубления с помощью керна. Провод датчика необходимо поместить в дополнительную защиту типа кембрик, или применить частую фиксацию — исключив перетирание изоляции.

Для установки датчика температуры под свечу зажигания потребуется модернизировать датчик с помощью специального элемента. Конечный результат работы по доработке датчика для установки датчика под свечу

Закончив с установкой датчика, произвели подключение питания прибора, запустили двигатель и получили конечный результат работы

Прокатились — все работает! Датчик оперативно отслеживает температуру двигателя, четко выдает показания на панель приборов

Хотелось бы добавить, что прибор весьма универсален и используется не только на скутерах, но и на прочей мото — технике, а так, же на автомобилях. Применим для решения бытовых вопросов, например — замера температуры воздуха. Главными качествами можно с уверенностью назвать: оперативность показаний, не высокая стоимость, возможность самостоятельной установки.

Купить датчик температуры для мотоцикла, скутера

Поблагодарите автора, нажав кнопку рейтинг вверху страницы, или разместив ссылку на статью в сети интернет. Спасибо

Хотелось бы добавить, что прибор весьма универсален и используется не только на скутерах, но и на прочей мото — технике, а так, же на автомобилях. В довершении всего может использоваться для решения бытовых вопросов, например — замера температуры воздуха.

Кремниевый датчик температуры с точностью — автобиографический взгляд на измерение температуры с точностью до ± 0,1 ° C

Abstract

В этой статье исследуется точность кремниевых датчиков температуры последнего поколения. Эти датчики имеют цифровой выход, не требуют линеаризации, доступны в небольших корпусах и имеют малую мощность. Многие из них могут быть запрограммированы с функциями сигнализации для предупреждения систем о потенциальной неисправности.

Введение

Электронная промышленность требует все более высокого уровня точности, и датчики температуры не являются исключением.Существует множество решений для измерения температуры, каждое из которых имеет свои преимущества и недостатки. Кремниевые датчики температуры, будучи довольно линейными, никогда не предлагали точности других решений. Однако недавние достижения в области измерения температуры кремния означают, что высокое разрешение и точность теперь могут быть достигнуты с помощью кремниевого раствора.

Новая морозильная камера

Это был март 2020 года, и Великобритания как раз собиралась ввести изоляцию. Мир накапливал запасы продовольствия на случай, если супермаркеты закроются, а будущее выглядело неопределенным.Затем в доме Брамблов перестала работать морозильная камера. Со словами из песни Кенни Роджерса «Люсиль» из «Ты выбрал прекрасное время, чтобы оставить меня …», эхом отдававшейся в моей голове, мы отправились искать в Интернете новую замену. Через несколько дней прибыла наша новая морозильная камера, готовая. с цифровым дисплеем температуры на передней панели, как и было желанием миссис Брамбл. Рекомендуемая настройка составляла –18 ° C, и через час прибор достиг нужной температуры и был готов принимать пищу. Я скептически относился к точности показаний температуры, но не заботился, пока еда замораживалась.Однако есть одна проблема: инженерный ум — это беспокойный ум, и после нескольких дней якобы мудрого цифрового считывания, немигающего взгляда на меня, осмеливающегося своими уверенными заявлениями, я сломался. Мне пришлось проверить заявления о точности этого нового дополнения к нашей кухне.

Датчики температуры

В промышленных приложениях используется широкий спектр датчиков температуры, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Поскольку во многих текстах подробно описывается работа различных датчиков температуры, я не буду повторять здесь детали, а приведу краткое изложение.


Термопары

Термопары обеспечивают недорогой и умеренно точный способ измерения очень высоких температур. Они полагаются на напряжение, генерируемое между двумя переходами, каждый из которых состоит из разнородных металлов, поддерживаемых при разных температурах, как обнаружил Томас Зеебек в 1821 году. В случае термопары K-типа (сделанной из сплавов хромеля и алюмеля) она выдает напряжение около 41 мкВ / ° C и может использоваться для измерения температуры выше 1000 ° C. Тем не менее, эффект Зеебека основан на разнице температур между двумя спаями, поэтому, хотя горячий спай измеряет интересующую температуру, холодный спай должен поддерживаться при известной температуре.Как ни странно, для измерения разницы температур на холодном спайе требуется еще один датчик температуры, и такие детали, как AD8494, обеспечивают идеальное решение для этого. Поскольку термопары физически малы, они имеют низкую тепловую массу и быстро реагируют на изменения температуры.


RTD

Для измерения умеренных температур (<500 ° C) в промышленности широко используются резистивные датчики температуры (RTD). Эти устройства состоят из металлического элемента, который показывает положительное изменение сопротивления с температурой, чаще всего платины (Pt).Действительно, датчик PT100 является наиболее широко используемым RTD в промышленности и получил свое название от того, что он сделан из платины и имеет сопротивление 100 Ом при 0 ° C. Хотя эти устройства не измеряют температуру до высокой температуры термопары, они очень линейны и их показания воспроизводимы. PT100 необходим точный управляющий ток, который создает точное падение напряжения на датчике, пропорциональное температуре. Сопротивление соединительных проводов PT100 создает ошибку при измерении сопротивления датчика, поэтому измерение по Кельвину является типичным и приводит к 3- или 4-проводным датчикам.


Термисторы

Если требуется дешевое решение и диапазон температур низкий, часто бывает достаточно термистора. Эти устройства очень нелинейны, с характеристиками, основанными на уравнении Стейнхарта-Харта, что приводит к снижению сопротивления с повышением температуры. Преимущество термистора в том, что изменение сопротивления велико при небольших изменениях температуры, поэтому можно достичь высокого уровня точности, несмотря на его нелинейность. Термисторы также обладают быстрым тепловым откликом.Нелинейность отдельных термисторов четко определена, поэтому их можно откалибровать с помощью таких компонентов, как LTC2986.


Диоды, диоды везде, но не (V
be ) Drop to Sink …

Наконец, чтобы проверить правдивость нового члена семьи, я выбрал кремниевый датчик температуры. Они работают прямо из коробки, не требуют компенсации температуры холодного спая или линеаризации, доступны с аналоговыми и цифровыми выходами и предварительно откалиброваны.Однако до недавнего времени они предлагали лишь умеренную точность. Хотя они достаточно хороши для индикации состояния электронного оборудования, они никогда не были достаточно точными, чтобы измерить, скажем, температуру тела, обычно требуя точности ± 0,1 ° C (согласно стандарту ASTM E1112). Ситуация изменилась с недавним выпуском кремниевых датчиков температуры ADT7422 и ADT7320, которые могут измерять с разрешением ± 0,1 ° C и ± 0,2 ° C соответственно.

Кремниевый датчик температуры использует температурную зависимость транзистора V от , как указано уравнением Эберса-Молла, приблизительно:

, где I c — ток коллектора, I s — обратный ток насыщения транзистора, q — заряд электрона (1.602 × 10 –19 кулонов), k — постоянная Больцмана (1,38 × 10 –23 ), а T — абсолютная температура.

Выражение для тока коллектора в уравнении 1 справедливо и для тока в диоде, так почему же в каждой прикладной схеме используется транзистор, а не диод? В действительности, ток в диоде также включает в себя рекомбинационный ток, возникающий в результате рекомбинации электронов с дырками, когда они проходят через обедненную область pn-перехода, и это представляет собой нелинейность тока диода с V , равным и температуре.Этот ток также появляется в биполярном транзисторе, но течет в базу транзистора, поэтому он не появляется в токе коллектора, поэтому нелинейность намного меньше.

Перестановка выше дает

I s мало по сравнению с I c , поэтому мы можем игнорировать 1 член в уравнении 2. Теперь мы видим, что V на изменяется линейно в соответствии с логарифмическим изменением в I c . Мы также можем видеть, что если I c и I s постоянны, то V be изменяется линейно с температурой, поскольку k и q также постоянны.Создать постоянный ток коллектора в транзисторе и измерить, как V изменяется с температурой, — несложная задача.

I s связано с геометрией транзистора и сильно зависит от температуры. Как и у многих кремниевых устройств, его значение удваивается с повышением температуры на каждые 10 ° C. Хотя эффект этого изменения тока уменьшается с помощью функции ln, у нас все еще есть проблема, заключающаяся в том, что абсолютное значение V равно изменяется от транзистора к транзистору и, следовательно, требуется калибровка.Таким образом, практические кремниевые датчики температуры используют два идентичных транзистора и заставляют ток коллектора 1 c в один и 10 I c в другой. Идентичные транзисторы и ратиометрически точные токи легко изготовить в интегральной схеме, поэтому большинство кремниевых датчиков используют эту архитектуру. Логарифмическое изменение тока вызывает линейное изменение V на и затем измеряется разница в V на с.

Из уравнения 2, для двух транзисторов, поддерживаемых при одинаковой температуре, разница между их V , равная , равна

.

с

Мы видим, что

Путем создания разных токов через каждый транзистор и измерения разницы в V равной , мы удалили нелинейный Is-член, влияние различных абсолютных V равным ‘s и все другие нелинейные эффекты, связанные с геометрией транзистора.Поскольку k, q и ln10 все постоянны, изменение V на пропорционально абсолютной температуре (PTAT). При 10-кратной разнице в токах разница в двух V составляет , линейно изменяется с температурой приблизительно на уровне 198 мкВ / ° C. Упрощенная схема для этого показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Базовая схема измерения температуры.

Токи на Рисунке 1 следует выбирать тщательно. Если ток слишком велик, это может привести к значительному самонагреву и падению напряжения на внутренних сопротивлениях внутри транзистора.Если ток слишком мал, токи утечки внутри транзистора добавляют значительные ошибки.

Также следует отметить, что предыдущие уравнения относятся к току коллектора транзистора, тогда как на рисунке 1 показан постоянный ток эмиттера, вводимый в транзистор. Транзисторы могут быть спроектированы так, чтобы отношение тока коллектора к току эмиттера было хорошо установлено (и близко к единице), поэтому ток коллектора пропорционален току эмиттера.

Это только начало истории.Чтобы получить точность ± 0,1 ° C с помощью кремниевого датчика температуры, необходимо выполнить обширную характеристику и настройку.

Это птица? Это самолет?

Нет, это супер термометр. Да, они есть. Некалиброванный силиконовый датчик температуры необходимо поместить в ванну с силиконовым маслом и нагреть до точной температуры, измеряемой с помощью термометра. Эти устройства могут производить измерения с точностью выше пяти десятичных знаков. Предохранители внутри датчика перегорают, чтобы настроить усиление датчика температуры и, таким образом, линеаризовать его выходной сигнал с помощью уравнения y = mx + C.Силиконовое масло обеспечивает очень равномерную температуру, поэтому многие устройства можно калибровать за один цикл.

ADT7422 имеет точность ± 0,1 ° C в диапазоне температур от 25 ° C до 50 ° C. Этот температурный диапазон основан на типичной температуре человеческого тела 38 ° C, что делает ADT7422 идеальным для точного мониторинга жизненно важных функций. Для промышленного применения ADT7320 настроен таким образом, чтобы он имел точность ± 0,2 ° C, но в более широком диапазоне температур от –10 ° C до + 85 ° C.

Рисунок 2.ADT7422 установлен на печатной плате толщиной 0,8 мм.

Однако калибровка кремниевого датчика температуры — не единственная проблема. Как и в случае с очень точными опорными напряжениями, напряжения на кристалле могут нарушить точность датчика, и необходимо учитывать тепловое расширение печатной платы, выводной рамки, пластмассового литья и открытых контактных площадок. Процесс пайки также добавляет свои проблемы. Процесс оплавления припоя увеличивает температуру детали до 260 ° C, что приводит к размягчению пластиковой упаковки и деформации выводной рамы матрицы, так что, когда деталь остывает, а пластик затвердевает, механическое напряжение блокируется в матрице.Инженеры Analog Devices потратили много месяцев на тонкие эксперименты, чтобы обнаружить, что толщина печатной платы 0,8 мм является оптимальным вариантом и может быть достигнута точность ± 0,1 ° C даже после пайки.

Так насколько же холодны мои сосиски?

Я подключил ADT7320 к микроконтроллеру и ЖК-дисплею и написал несколько сотен строк кода C для инициализации датчика и извлечения данных — часть можно легко инициализировать, записав 32 последовательных единицы на вывод DIN. Регистр конфигурации был настроен на непрерывное преобразование ADT7320 с точностью до 16 разряда.После считывания данных из ADT7320 требуется задержка не менее 240 мс, чтобы можно было выполнить следующее преобразование. Чтобы облегчить использование микроконтроллеров очень низкого уровня, SPI был написан вручную. ADT7320 был оставлен в морозильной камере примерно на 30 минут, чтобы посмотреть, какой температуры установилась наша новая покупка. На рис. 3 показано, что температура морозильной камеры составляет –18,83 ° C.

Рисунок 3. Температура морозильной камеры –18,83 ° C.

Я считаю это впечатляюще точным, учитывая, что пищу не нужно хранить с таким уровнем точности температуры.Затем я измерил температуру в своем офисе летним днем ​​в Великобритании. Это было 22,87 ° C, как показано на рисунке 4.

Рис. 4. Температура в моем офисе 22,87 ° C.

Заключение

Силиконовые датчики температуры

прошли долгий путь и стали чрезвычайно точными, чтобы обеспечить высокий уровень точности для мониторинга основных показателей жизнедеятельности. Хотя технология внутри них основана на хорошо обоснованных принципах, обрезка, необходимая для достижения уровней точности ниже градуса, требует значительных усилий.Даже если такой уровень точности будет достигнут, механические нагрузки и пайка могут легко стереть выигрыш, достигнутый за часы калибровки.

ADT7320 и ADT7422 представляют собой вершину многолетней разработки характеристик для достижения точности уровня ниже градуса даже после пайки на печатной плате.

использованная литература

Горовиц, Пол и Уинфилд Хилл. Искусство электроники . Cambridge University Press, апрель 2015 г.

Huijsing, Johan и Michiel Pertijis. Прецизионные датчики температуры в КМОП-технологии . Springer, 2006.

.

Проектирование аналоговых схем, том 2, глава 32. Линейные технологии, декабрь 2012 г.

Спецификация AD590. Analog Devices, Inc., январь 2013 г.

Технический паспорт

ADT5912 (будет выпущен). Analog Devices, Inc.

Какой температурный датчик вам лучше?

Как правильно выбрать тип датчика температуры?

Выбор датчика температуры для вашего приложения может оказаться непосильной задачей.Сегодняшний ассортимент датчиков на рынке шире, чем когда-либо, и легко заблудиться, если вы не знакомы с калибровками.

Эта статья предназначена для объяснения различий между тремя основными типами датчиков температуры: термопарами, RTD и термисторами. Прочитав его, вы поймете плюсы и минусы каждого типа и научитесь их определять.

Обладая этими новыми знаниями, вы сможете выбрать наиболее подходящий тип датчика температуры для вашего приложения.

Три типа датчика температуры

Как и все технологии, датчики температуры за прошедшие годы претерпели значительные изменения. Сегодня в промышленности используются три основных типа.

Термопары

Термопара использует две металлические проволоки для создания напряжения, соответствующего температуре соединения между ними.Существует множество специализированных типов термопар — они могут комбинировать разные металлы для измерения различных характеристик и диапазонов температур, а также производить специализированные калибровки.

Подробнее о термопарах читайте здесь.

Температурные датчики сопротивления (RTD)

Датчик RTD измеряет температуру на основе изменений сопротивления металлического резистора внутри. Наиболее популярные датчики RTD, называемые датчиками PT100, используют платину и имеют сопротивление 100 Ом при 0 ° C.

Подробнее о датчиках PT100 читайте здесь.

Термисторы

Термистор похож на RTD, но содержит керамический или полимерный резистор вместо металла.

Подробнее о термисторах читайте здесь

Тип датчика Термистор RTD Термопара
Диапазон температур (стандартный) от -100 до 325 ° C от -200 до 650 ° C от 200 до 1750 ° C
Точность (типовая) 0.От 05 до 1,5 ° C от 0,1 до 1 ° C
от 0,5 до 5 ° C
Долговременная стабильность при 100 ° C 0,2 ° C / год 0,05 ° C / год Переменная
Линейность Экспоненциальная Довольно линейный Нелинейное
Требуемая мощность Постоянное напряжение или ток Постоянное напряжение или ток Автономный
Время реакции Быстро
0.12–10 с
Обычно медленно
1 до 50 с
Быстро
От 0,10 до 10 с
Восприимчивость к электрическому шуму Редко восприимчивый
Только высокое сопротивление
Редко восприимчивые Компенсация чувствительности / холодного спая
Стоимость От низкого до среднего Высокая Низкий

Сравнение термопар, RTD и термисторов

Пригодность каждого типа датчика зависит от вашего приложения.Поэтому невозможно сказать, какой из них лучше всего. Основные преимущества и недостатки каждого датчика приведены в таблице ниже.
Тип датчика Преимущества Недостатки
Термопара Диапазон температур
Автономный режим
Без самонагрева
Прочный
Компенсация холодного спая
Точность
Стабильность
Удлинители TC
RTD Точность
Стабильность
Линейность
Ошибка сопротивления провода
Время отклика
Устойчивость к вибрации
Размер
Термистор Чувствительность
Точность
Стоимость
Прочное
Герметичное уплотнение
Поверхностный монтаж
нелинейность
Самонагрев
Узкие диапазоны

Термопара против RTD

Как я сказал выше, сравнивать RTD и термопары в целом непрактично.Однако, если мы сравним их производительность с точки зрения конкретных критериев, мы увидим, что лучше всего подходит для конкретных приложений.

Диапазон температур: Термопары лучше всего подходят для работы при высоких температурах. Новые технологии производства позволили расширить диапазон измерений датчиков RTD, но более 90% датчиков RTD рассчитаны на работу при температурах ниже 400 ° C. Напротив, некоторые термопары можно использовать при температуре до 2500 ° C.

Стоимость: Термопары обычно дешевле RTD.RTD часто будет стоить в два или три раза больше, чем термопара с той же температурой и стилем.

Можно сэкономить на установке RTD, которая дешевле, так как используется недорогой медный провод. Однако этой экономии недостаточно, чтобы компенсировать более высокую стоимость устройства.

Чувствительность: Хотя оба типа датчиков быстро реагируют на изменения температуры, термопары работают быстрее. Заземленная термопара будет реагировать почти в три раза быстрее, чем RTD PT100.

Самый быстрый датчик температуры — это термопара с открытым наконечником. Однако производственные усовершенствования также значительно улучшили время отклика тонкопленочных датчиков PT100.

Точность: RTD обычно более точны, чем термопары. RTD обычно имеют точность 0,1 ° C, по сравнению с большинством из них 1 ° C. Однако некоторые модели термопар могут соответствовать точности RTD. Многие факторы, которые могут повлиять на точность датчика, включают линейность, повторяемость или стабильность.

Линейность: Зависимость сопротивления от температуры в RTD почти линейна в диапазоне датчика, в то время как термопара имеет график S-типа.

Стабильность: Показания датчика RTD остаются стабильными и воспроизводимыми в течение длительного времени. Показания термопары имеют тенденцию к дрейфу из-за химических изменений в датчике (например, окисления). Линейность и отсутствие дрейфа RTD делают их более стабильными в долгосрочной перспективе.

Вывод:
Термопары более экономичны, чем RTD, из-за более дешевого производственного процесса.В зависимости от количества датчиков, которые вам нужны для вашего приложения, это может быть основным фактором. С другой стороны, RTD обеспечивают более надежный выход. После тщательного определения диапазона и требуемой производительности теперь вы можете выбрать наиболее подходящий тип датчика для вашего приложения.

RTD против термистора

В последние годы термисторы становятся все более популярными благодаря усовершенствованию счетчиков и контроллеров. Современные измерители достаточно гибкие, чтобы позволить пользователям устанавливать широкий диапазон термисторов и легко менять зонды.

Однако, в отличие от термометров сопротивления, которые соответствуют установленным стандартам, кривые термисторов различаются в зависимости от производителя. Системная электроника термистора должна соответствовать характеристике датчика. Основное различие между RTD и термисторами — это материал, из которого они сделаны. В то время как резисторы RTD изготавливаются из чистого металла, термисторы изготавливаются из полимерных или керамических материалов.

Как и в предыдущем разделе, я собираюсь сравнить конкретные критерии, а не сравнивать термисторы и RTD в целом.

Диапазон: В отличие от RTD, термисторы могут контролировать только меньший диапазон температур. В то время как некоторые RTD могут нагреваться до 600 ° C, термисторы могут измерять только до 130 ° C.

Если ваше приложение связано с температурами выше 130 ° C, единственным вариантом является датчик RTD.

Стоимость: Термисторы довольно недорогие по сравнению с RTD. Если температура вашего применения соответствует доступному диапазону, термисторы, вероятно, являются лучшим вариантом.

Однако термисторы с расширенным температурным диапазоном и / или функциями взаимозаменяемости часто дороже, чем термометры сопротивления.

Чувствительность: И термисторы, и RTD реагируют на изменения температуры предсказуемыми изменениями сопротивления. Однако термисторы изменяют сопротивление на десятки Ом на градус по сравнению с меньшим числом Ом для датчиков RTD. Таким образом, с помощью соответствующего измерителя пользователь может получить более точные показания.

Время отклика термистора также выше, чем у термометров сопротивления, поскольку они намного быстрее обнаруживают изменения температуры.Чувствительная поверхность термистора может быть размером с булавочную головку, что обеспечивает более быструю обратную связь.

Точность: Хотя лучшие RTD имеют такую ​​же точность, что и термисторы, RTD добавляют системе сопротивление. Использование длинных кабелей может привести к выходу показаний за пределы допустимого уровня ошибок.

Чем больше термистор, тем выше значение сопротивления датчика. Если вы имеете дело с большими расстояниями и нет возможности добавить передатчик, термистор — лучшее решение.

Вывод:
Основное различие между термисторами и RTD — это диапазон температур. Если ваше приложение связано с температурами выше 130 ° C, RTD — ваш единственный вариант.

Ниже этой температуры термисторы часто предпочтительнее, когда важна точность. С другой стороны, резистивные датчики температуры выбираются, когда важен допуск (т.е. сопротивление). Вкратце: термисторы лучше подходят для точных измерений, а RTD — для температурной компенсации.

Как определить термопару, RTD или термисторный зонд

Если вы действительно хотите знать свои датчики температуры, вот как распознать каждый тип на виду.

Термопара: Термопары — самый простой для идентификации датчик температуры. Зонд термопары имеет два провода, обозначенных цветовым кодом.

При идентификации термопары важно определить калибровку. Самая популярная калибровка — тип K, тогда как тип T в основном используется в США.

См. Полный стандарт цветового кода термопары.

Иногда можно встретить зонд термопары с четырьмя проводами — это двойной зонд.В двойных датчиках вы найдете две идентичные термопары внутри конструкции.

Термисторы и РДТ: Термисторы и RTD имеют два, три или четыре провода: красный и белый или красный и черный. Красный провод — это возбуждение, а черный или белый — земля.

Чтобы определить, является ли датчик термистором или RTD, а также его тип, вы должны измерить сопротивление между двумя проводами разного цвета:

  • RTD PT100 будет иметь сопротивление 100 Ом при 0 ° C
  • RTD PT1000 будет иметь сопротивление 1000 Ом при 0 ° C.
Если зонд имеет гораздо более высокое значение сопротивления, то это должен быть термистор. Однако будет сложнее определить тип термистора, если вы не знаете кривую сопротивления-температуры элемента. Как я объяснил ранее, для термисторов нет стандарта; показания различаются в зависимости от производителя.

Типичные варианты использования для каждого типа датчика

Я несколько раз отмечал, что тип датчика температуры следует выбирать в зависимости от вашего применения.Многие приложения могут обслуживаться более чем одним типом датчиков.

В заключение давайте резюмируем важность выбора определенных типов в различных ситуациях.

Термопары

Термопары — наиболее часто используемые датчики температуры в промышленности. Существует много причин для этого.

Устойчивость к вибрации: Во-первых, термопары являются наиболее прочным типом датчиков. Они просты по конструкции, что делает термопары устойчивыми к вибрациям.Прочтите наш официальный документ по этой проблеме.

Низкая стоимость: Во-вторых, поскольку термопары недороги, они являются лучшим вариантом, когда для одного приложения необходимо несколько датчиков. Есть определенные приложения, которые использовали сотни и даже тысячи одновременно. Одним из примеров является термическое профилирование в автомобильной промышленности.

Самые высокие температуры: Термопары — единственные контактные датчики, которые могут измерять высокие температуры. Все, что превышает 650 ° C, требует измерения зонда термопары.

Быстрый отклик: Наконец, когда требуется быстрый отклик, термопара с открытым спаем обеспечивает самую быструю обратную связь при изменении температуры.

RTD

RTD также предлагают несколько уникальных функций и преимуществ.

Высокие температуры: RTD подходят, когда требуется точность при высоких температурах, так как они могут измерять до 650 ° C. Этот диапазон намного выше, чем у термисторов.

Устойчивость к электрическим помехам: Помимо обеспечения хорошей точности, RTD обладают высокой устойчивостью к электрическим помехам.PT100 — лучший вариант для приложений в среде промышленной автоматизации, где есть двигатели, генераторы и другое высоковольтное оборудование.

Менее подвержен влиянию окружающей среды: Наконец, если приложение находится в суровых условиях, защитный кожух элемента RTD обеспечивает хорошую защиту от большинства экологических проблем; особенно по сравнению с термопарами.

Термисторы

Термисторы — лучший вариант для измерений при температуре ниже 150 ° C.

Лучшая чувствительность: С одной стороны, термисторы имеют лучшую производительность в этом диапазоне, даже лучше, чем RTD, особенно из-за их лучшей чувствительности.

Низкая стоимость: С другой стороны, термисторы в 2 или 3 раза дешевле, чем RTD, и это основная причина того, почему термисторы используются в обычных бытовых приборах, блоках переменного тока или водонагревателях.

Прочитав эту статью, вы должны иметь более четкое представление о том, какой тип датчика температуры больше всего подходит для вашего приложения.

Если у вас остались вопросы, инженеры и отдел продаж OMEGA всегда готовы помочь. Мы можем помочь вам выбрать лучший датчик температуры для вашей измерительной системы — свяжитесь с нами сегодня.

датчик температуры | Сопутствующие товары

Руководство по работе с датчиком температуры для начинающих

Мониторинг температуры в реальном времени с помощью специальных датчиков температуры гарантирует, что современные меньшие и более быстрые системы работают в безопасной тепловой зоне.Датчики нового поколения отслеживают горячие точки внутренних и внешних компонентов с предельной точностью. Наличие точных, недорогих и простых в использовании сенсорных iC позволяет разработчикам проводить измерения температуры на кристалле, чтобы добиться максимальной производительности от своих систем.

Температура — это наиболее часто измеряемая величина окружающей среды, и многие биологические, химические, физические, механические и электронные системы подвержены влиянию температуры. Некоторые процессы работают хорошо только в узком диапазоне температур.Поэтому необходимо соблюдать осторожность, чтобы контролировать и защищать систему.

При превышении температурных пределов электронные компоненты и схемы могут быть повреждены из-за воздействия высоких температур. Измерение температуры помогает повысить стабильность цепи. Измеряя температуру внутри оборудования, можно определить высокие уровни температуры и предпринять действия для снижения температуры системы или даже отключения системы для предотвращения аварий.

Полностью автономный беспроводной датчик температуры с питанием от вибрационного комбайна

В настоящее время используется несколько методов измерения температуры.Наиболее распространенными из них являются термопары, термисторы и интегральные схемы датчиков (ИС). Что больше всего подходит для вашего приложения, зависит от требуемого диапазона температур, линейности, точности, стоимости, характеристик и простоты проектирования необходимой вспомогательной схемы.

Четыре наиболее распространенных типа датчиков температуры:

  1. Термистор отрицательного температурного коэффициента (NTC)
  2. Температурный датчик сопротивления (RTD)
  3. Термопара
  4. Датчики на основе полупроводников

Термистор NTC

Термистор NTC обеспечивает высокое сопротивление при низких температурах.При повышении температуры сопротивление быстро падает. Это связано с тем, что термистор NTC испытывает такое большое изменение сопротивления на ° C, небольшие изменения температуры отражаются очень быстро и с высокой точностью (от 0,05 до 1,5 ° C). [1]

Датчик температуры RTD

Резистивный датчик температуры измеряет температуру, коррелируя сопротивление элемента RTD с температурой.

Термопары

Термопара состоит из двух разнородных металлов, соединенных вместе на одном конце, для создания небольшого уникального напряжения при заданной температуре.Термоэлектрическое напряжение, возникающее в результате разницы температур от одного конца провода к другому, на самом деле является суммой всех разностей напряжений вдоль провода от конца до конца.

Термопары

доступны в различных комбинациях металлов или калибровок. Четыре наиболее распространенных калибровки — это J, K, T и E. Каждая калибровка имеет свой диапазон температур и среду, хотя максимальная температура зависит от диаметра провода, используемого в термопаре.Например, термопара типа J изготовлена ​​из железа и константановой проволоки.

Термопара типа K

Термопары очень популярны из-за их низкой тепловой массы и широкого диапазона рабочих температур, который может достигать примерно 1700 ° C для обычных типов. Однако чувствительность термопар довольно мала (порядка десятков микровольт на градус Цельсия). Для получения приемлемого выходного напряжения необходим усилитель с низким смещением.

Термисторы

Термисторы

— это специальные твердотельные датчики температуры, которые ведут себя как термочувствительные электрические резисторы.Обычно они состоят из полупроводниковых материалов. В основном существует два типа термисторов: с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), которые используются в основном для измерения температуры, и с положительным температурным коэффициентом (PTC), которые используются в основном для управления электрическим током.

Термистор показывает изменение электрического сопротивления при изменении его температуры. Сопротивление измеряется путем пропускания через него небольшого измеренного постоянного тока и измерения возникающего при этом падения напряжения.Когда дело доходит до типа NTC, отрицательный коэффициент может достигать нескольких процентов на ºC, что позволяет схеме термистора обнаруживать мельчайшие изменения температуры, которые нельзя наблюдать с помощью схемы термопары.

Недорогие термисторы часто выполняют простые функции измерения (и определения точки срабатывания) в недорогих системах. Термисторы низкой точности часто бывают недорогими. Вы можете найти термометры, которые будут работать в диапазоне температур от -100 ° C до + 550 ° C, хотя большинство из них рассчитаны на максимальные рабочие температуры от 100 ° C до 150 ° C.Простые термостаты или контроллеры на основе термисторов могут быть реализованы с очень небольшим количеством компонентов. Только термистор, компаратор и несколько других компонентов могут сделать эту работу.

Термисторы PTC

Поскольку термисторы являются чрезвычайно нелинейными устройствами, которые сильно зависят от параметров процесса, и их характеристики могут ухудшаться из-за самонагрева, они имеют недостатки в некоторых приложениях. Например, температурная функция сопротивления термистора очень нелинейна, поэтому, если необходимо измерить широкий диапазон температур, вы сочтете необходимым выполнить существенную линеаризацию.

ИС датчиков

Существует широкий спектр микросхем датчиков температуры, которые позволяют упростить самый широкий спектр задач по мониторингу температуры. Эти кремниевые датчики температуры существенно отличаются от вышеупомянутых типов по нескольким важным параметрам.

Первый — это диапазон рабочих температур. ИС датчика температуры может работать в номинальном диапазоне температур ИС от -55 ° C до + 150 ° C. Второе важное отличие — это функциональность. Кремниевый датчик температуры представляет собой интегральную схему и, следовательно, может включать в себя обширную схему обработки сигналов в том же корпусе, что и датчик.Нет необходимости добавлять схемы компенсации (или линеаризации) для ИС датчиков температуры.

Некоторые из них представляют собой аналоговые схемы с выходом по напряжению или по току. Другие комбинируют аналоговые чувствительные схемы с компараторами напряжения для обеспечения функций оповещения. Некоторые другие сенсорные ИС сочетают в себе схему аналогового считывания с цифровыми входами / выходами и регистрами управления, что делает их идеальным решением для микропроцессорных систем.

Цифровой выходной датчик обычно содержит датчик температуры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), двухпроводной цифровой интерфейс и регистры для управления работой ИС.Температура постоянно измеряется и может быть считана в любое время. При желании хост-процессор может дать команду датчику контролировать температуру и установить высокий (или низкий) выход на выходном контакте, если температура превышает запрограммированный предел. Также можно запрограммировать более низкую пороговую температуру, и хост может быть уведомлен, когда температура упадет ниже этого порога. Таким образом, цифровой выходной датчик может использоваться для надежного контроля температуры в микропроцессорных системах.

Как пользоваться?

Датчик температуры выдает аналоговый или цифровой выходной сигнал, мощность которого зависит от температуры датчика.Тепло передается к чувствительному элементу через корпус датчика и его металлические провода. Как правило, датчик в металлическом корпусе имеет преобладающий тепловой путь через корпус. Для датчиков в пластиковых корпусах преобладающим тепловым трактом являются выводы. Таким образом, датчик IC, установленный на плате, отлично справляется с измерением температуры печатной платы.

Если необходимо измерить температуру чего-либо, кроме печатной платы, необходимо убедиться, что датчик и его выводы имеют ту же температуру, что и объект, который вы хотите измерить.Обычно это подразумевает создание хорошего механического (и теплового) контакта путем прикрепления датчика и его выводов к измеряемому объекту с помощью теплопроводящей эпоксидной смолы.

Если необходимо измерить температуру жидкости, датчик можно установить внутри металлической трубки с закрытым концом и погрузить в ванну или ввинтить в резьбовое отверстие в резервуаре. Датчики температуры и вся сопутствующая проводка и цепи должны быть изолированными и сухими, чтобы избежать утечки и коррозии.

Любая линейная цепь, подключенная к проводам в неблагоприятных условиях окружающей среды, может иметь отрицательное влияние на характеристики мощных электромагнитных источников, таких как реле, радиопередатчики, двигатели с искрящими щетками и т. Д., Поскольку ее проводка может действовать как антенна, а внутренние переходы могут действовать как выпрямители.В таких случаях небольшой байпасный конденсатор между контактом источника питания и шиной заземления помогает устранить шум источника питания.

Контроллер интеллектуального вентилятора охлаждения, основанный на ИС датчика температуры LM56, который включает вентилятор при одной температуре, а затем увеличивает его скорость, если температура поднимается выше второго порогового значения.

Также можно добавить фильтрацию выходного сигнала. При использовании аналоговых датчиков, которые не должны напрямую управлять большими емкостными нагрузками, конденсатор выходного фильтра может быть изолирован с помощью резистора низкого номинала (например, цепи Цобеля), включенного последовательно с конденсатором.

Трехконтактный датчик требует трех проводов для питания, заземления и выходных сигналов. При измерении температуры в удаленном месте желательно минимизировать количество проводов между датчиком и основной платой. В таких ситуациях можно использовать двухконтактный датчик. Переход на два провода означает, что питание и сигнал должны сосуществовать на одних и тех же проводах.

От усилителей звука до персональных компьютеров

Усилители звука, которые рассеивают более нескольких ватт, всегда имеют свои силовые транзисторы или всю интегральную схему усилителя мощности, прикрученную к радиатору.Часто желательно контролировать температуру в усилителе мощности звука, чтобы защитить электронику от перегрева, включив охлаждающий вентилятор или выключив систему. Хороший способ контролировать температуру — установить датчик температуры на радиаторе. Установите корпус датчика, просверлив отверстие в радиаторе и приклейте датчик к радиатору термопастой или теплопроводящей эпоксидной смолой.

Персональные компьютеры последних поколений рассеивают много энергии, что означает, что они имеют тенденцию нагреваться.Микросхемы высокопроизводительных компьютерных процессоров потребляют слишком много энергии и могут сильно нагреваться, чтобы получить чрезвычайно опасные повреждения из-за высокой температуры. Для повышения стабильности системы часто желательно контролировать температуру процессора и включать охлаждающий вентилятор, замедлять системные часы или полностью выключать компьютер, если процессор становится слишком горячим.

Хорошее место для установки датчика температуры находится в центре отверстия, просверленного в радиаторе микропроцессора, который может быть прикреплен к процессору или прикреплен эпоксидной смолой.Еще одно место — полость под процессором с разъемом. Также возможно установить датчик на печатной плате рядом с разъемом микропроцессора.


Автор — международно сертифицированный внештатный разработчик электронных схем, технический писатель, обозреватель, консультант, эксперт в предметной области и инструктор.

Эта статья была впервые опубликована 20 августа 2017 г. и обновлена ​​2 апреля 2020 г.
Схема

, типы, преимущества и недостатки

В повседневной жизни мы все используем различные типы датчиков.Исходя из этого, датчик температуры является одним из видов датчиков, который наиболее часто используется в различных формах, таких как микроволны, водонагреватели, холодильники, термометры и т. Д. Как правило, эти типы датчиков используются в широком диапазоне приложений для измерения количества крутизна или жаркость устройства и преобразовать его в читаемую единицу.

Вы знаете, как измеряется температура в зданиях, плотинах, скважинах, грунте? Что ж, это можно сделать с помощью специального датчика температуры, который рассчитывает показания температуры с помощью электрических сигналов.В этой статье обсуждается обзор датчиков температуры и их работа с типами и приложениями.

Что такое датчик температуры?

Датчик, который используется для измерения или поддержания фиксированной температуры в любом устройстве, известен как датчик температуры. Этот вид датчика играет ключевую роль в различных приложениях. Физические измерения, такие как температура, являются наиболее распространенными в промышленных приложениях. Датчик температуры обеспечивает измерение температуры в четкой форме с помощью электрического сигнала.

Датчик температуры

Эти типы датчиков доступны в различных формах, которые используются для различных методов управления температурой. Работа датчика температуры в основном зависит от напряжения на выводах диода. Итак, изменение температуры прямо пропорционально сопротивлению диода.

Измерение сопротивления на выводах диода может быть выполнено и для изменения считываемых единиц измерения температуры, таких как Цельсий, Фаренгейт, Цельсия и выставленных в виде числовых единиц измерения.В области геотехнического мониторинга датчики температуры используются для расчета внутренней температуры различных конструкций, таких как здания, плотины, мосты, электростанции и т. Д.

Цепь датчика температуры

Принципиальная схема релейного переключателя, использующего датчик температуры показано ниже. Как только цепь нагреется, реле включит нагрузку. К этому реле может быть приложено любое напряжение, например, 110 В переменного тока, 220 В переменного или постоянного тока, чтобы мы могли постоянно контролировать его при желаемой температуре.Эта схема проста и дешева в сборке. Для новичков в электронике это идеальная схема.

Цепь датчика температуры с релейным переключателем

Необходимыми компонентами для создания этой цепи датчика температуры являются входной источник постоянного тока 9 В постоянного тока, термистор 10 кОм, транзистор BC547B, реле 6 В, диод 1N4007 и переменный резистор 20 кОм. Работа этой схемы может осуществляться от батареи на 9 В, адаптера или трансформатора. Эта схема включает 2 транзистора BC547B, как пара Дарлингтона.Таким образом, с помощью этих транзисторов можно увеличить чувствительность схемы, а также коэффициент усиления.

Требуемый диапазон нагрева можно отрегулировать с помощью переменного резистора, на котором вы хотите активировать свое реле. В этой схеме ключевую роль играет термистор, поскольку он обнаруживает тепло. Эта схема работает довольно просто. Как только термистор нагревается, его сопротивление уменьшается, что позволяет протеканию тока активировать транзисторы.

Как только оба транзистора сработают, они позволяют напряжению, подаваемому на реле, активироваться.Итак, теперь нагрузка, подключенная к этому реле, будет активирована. Эта схема очень полезна, как и вентилятор при желаемой температуре. Он активирует тревогу в экстренных случаях, когда не хочется перегреваться.

Типы датчиков температуры

Датчик температуры подразделяется на два типа: контактный и бесконтактный, при этом датчики контактного типа в основном используются в опасных зонах. Кроме того, эти типы датчиков подразделяются на различные типы, которые обсуждаются ниже.

Датчик температуры контактного типа

Датчик температуры контактного типа используется для определения величины температуры внутри объекта посредством прямого физического контакта с ним. Эти датчики могут использоваться для обнаружения твердых тел, жидкостей или газов в широком диапазоне температур. Датчики температуры контактного типа доступны в различных типах, таких как RTD, термопара, термометр, термистор и т. Д.

Среди них термопары обычно менее дороги из-за использования простых материалов и модели.Другой тип датчика — это термистор, сопротивление которого будет уменьшаться при повышении температуры.

Термопара

Самым популярным и часто используемым датчиком температуры является термопара благодаря своей чувствительности, точности, широкому диапазону температур, простоте и надежности. Как правило, этот тип датчика включает в себя две разные металлические секции, такие как медь и константан, которые соединяются в процессе сварки.

Термопара

Конструкция этого датчика может быть выполнена из двух разных металлов, которые соединены двумя проводами в двух точках.Напряжение между этими проводами повторяет изменение температуры. Хотя, по сравнению с RTD, точность будет меньше. Диапазон температур этого датчика составляет от -200 ° C до -1750 ° C, но это дорого.

Когда соединение двух металлов охлаждается или нагревается, может образовываться напряжение, которое может быть снова подключено к температуре. ТАК это называется термоэлектрическим эффектом. Как правило, они не дорогие, если их материалы и конструкция просты.

Выход термопары в основном зависит от ее типа, где обычные термопары подразделяются на разные типы, такие как K, J, T, N и E, которые называются термопарами из недрагоценных металлов. Термопары типа S, B и R называются термопарами из благородного металла, а термопары типа C и D называются термопарами из тугоплавкого металла.

Диапазон температур термопары зависит от ее типов, как показано ниже.

  • Диапазон температур термопары типа J составляет от 0 ° до 750 ° C
  • Диапазон температур термопары типа K составляет от -200 ° до 1250 ° C
  • Диапазон температур типа E Диапазон температур термопары от -200 ° до 900 ° C
  • Диапазон температур термопары типа T составляет от -250 ° до 350 ° C
  • Диапазон температур термопары типа N составляет от 0 ° до 1250 ° C
Термисторы

Термисторы также известны как термочувствительные резисторы, изготовленные из керамических материалов, таких как оксиды металлов, покрытые стеклом.Принцип работы термистора заключается в том, что при повышении температуры его сопротивление увеличивается.

Термисторный датчик

В соответствии с принципом он делится на два типа, например, положительный температурный коэффициент (PTC) и отрицательный температурный коэффициент (NTC). При положительном температурном коэффициенте, когда температура материала увеличивается, сопротивление будет увеличиваться, тогда как в NTC температура снижается, тогда сопротивление будет уменьшено.Сопротивление термистора будет увеличиваться при повышении температуры.

Этот тип датчика температуры демонстрирует предсказуемые, точные и огромные изменения при изменении различных температур. Огромное изменение — это не что иное, как температура быстро и точно отразится. Термисторы более точны по сравнению с термопарами. Эти датчики изготавливаются из полимеров или керамики.

Термостаты

Датчик этого типа включает биметаллический сегмент, который выполнен с использованием двух разнородных металлов, таких как никель, алюминий, медь или вольфрам.Эти металлы можно соединить вместе, образуя биметаллическую полосу. Основной принцип работы термостата зависит от различия в коэффициенте линейного расширения металлов. Таким образом, это заставляет их производить механическое движение из-за увеличения тепла.

Термостат

Биметаллическая полоса используется в качестве электрического переключателя в термостатических регуляторах. Широко используется для управления нагревательными элементами горячей воды в котлах, резервуарах для хранения горячей воды, печах; радиаторные системы охлаждения в автомобилях и т. д.

RTD или резистивный датчик температуры

Конструирование резистивного датчика температуры может быть выполнено из точно проводящих металлов, таких как платина, заключенных в катушку. Электрическое сопротивление RTD изменяется при изменении температуры. RTD также называется термометром сопротивления и рассчитывает температуру через сопротивление элемента RTD, используя температуру.

RTD

RTD или резистивные датчики температуры представляют собой металлическую фольгу термисторов и являются наиболее точным и дорогим типом датчиков температуры.RTD имеет PTC (положительный температурный коэффициент), но отличается от термистора. Выходной сигнал очень линейный, обеспечивая очень точные измерения температуры.

Обычно резистивные датчики температуры конструируются из платины, известной как PRT или платиновый термометр сопротивления. Наиболее часто используемый тип датчика — Pt100, который имеет типичное значение сопротивления, такое как 100 Ом при 0 ° C.

ICS на основе полупроводников

Эти типы интегральных схем на основе температурных датчиков доступны в двух различных типах, например, местного температурного и удаленного цифрового типа.Тип локальной температуры IC используется для расчета их температуры на основе физических свойств транзистора. Дистанционный цифровой тип используется для расчета температуры внешнего транзистора.

Местные датчики температуры используют либо аналоговые, либо цифровые выходы. Аналоговые выходы представляют собой ток или напряжение, тогда как цифровые выходы можно наблюдать в различных форматах, таких как SMBus, I²C, SPI и 1-Wire. Эти датчики определяют температуру на печатных платах. Небольшой датчик температуры, такой как MAX31875, можно использовать в различных приложениях с батарейным питанием.

Дистанционные цифровые датчики температуры работают аналогично локальным датчикам температуры, которые используют физические свойства транзистора. Основное отличие состоит в том, что транзистор расположен подальше от ИС датчика. Некоторые FPGS и микропроцессоры содержат биполярный чувствительный транзистор для расчета температуры кристалла IC.

Термометры

Устройство, такое как термометр, используется для расчета температуры жидкостей, твердых тел или газов. Как следует из названия, это сочетание двух терминов, таких как термос и счетчик, где термо — это не что иное, как тепло.

Термометр содержит жидкость, например ртуть, или спирт в стеклянном цилиндре. Количество термометра линейно пропорционально температуре. Как только температура повышается, увеличивается и количество термометра.

Термометр

Когда жидкость термометра нагревается, она увеличивается в тонкой трубке. Этот термометр включает калиброванную шкалу, которая указывает температуру. Рядом со стеклянной трубкой термометра нанесены цифры, указывающие температуру при достижении ртутной линией этой точки.Эту температуру можно сохранить в таких шкалах, как Кельвин, Цельсий или Фаренгейт. Таким образом, всегда полезно записать, на какой масштаб настроен счетчик.

Бесконтактный датчик температуры

Бесконтактные или бесконтактные датчики температуры не соприкасаются с объектом. Таким образом, они рассчитывают температуру, используя излучение источника тепла. Распространенным типом бесконтактных датчиков является инфракрасный (инфракрасный) датчик, и его основная функция заключается в удаленном обнаружении энергии объекта и создании сигнала для схемы, которая определяет температуру объекта с помощью точного плана калибровки.

Измерители этого типа не контактируют напрямую с целью, и они вычисляют количество тепла или холода во всем излучении, испускаемом источником тепла. Датчики температуры бесконтактного типа находят широкое применение. Во время пандемии Co-vid 19 его используют для проверки температуры людей.

Еще несколько датчиков температуры рассматриваются ниже.

Датчик температуры LM35

LM35 IC — это датчик температуры одного типа, который генерирует аналоговый сигнал, такой как выходной сигнал.Выход этой микросхемы изменяется в зависимости от температуры вокруг нее. Этот вид ИС очень маленький по размеру, а также дешевый. Основная функция этой ИС — вычислять температуру в любом месте от -55 ° C до -150 ° C.

Интерфейс этой ИС может быть выполнен с использованием любого микроконтроллера, который содержит функцию АЦП.
Эта ИС может получать питание, подав стабилизированное напряжение + 5В на вывод i / p, а вывод GND может быть подключен к GND цепи.

Инфракрасный датчик температуры

Инфракрасный датчик температуры обнаруживает электромагнитные сигналы в диапазоне от 700 нм до 14000 нм.Когда ИК-спектр расширяется до 1000000 нм, эти датчики не рассчитывают более 14000 нм. Работа ИК-датчиков может осуществляться путем фокусировки ИК-энергии, генерируемой объектом, на фотодетекторах.

Эти фотодатчики преобразуют энергию в электрический сигнал, сравнимый с инфракрасной энергией, генерируемой через объект. Потому что инфракрасная энергия, генерируемая любым объектом, может быть пропорциональна его температуре. Электрический сигнал обеспечивает точное считывание температуры объекта.ИК-сигналы поступают на ИК-датчик через пластиковое окошко.

Обычно пластик не пропускает через себя ИК-частоты; датчики используют прозрачную форму для определенных частот. Этот пластиковый материал отфильтровывает ненужные частоты для защиты электроники внутри ИК-датчика от грязи, пыли и т. Д.

Датчик температуры воды

Этот вид датчика позволяет блоку управления распознавать двигатель от перегрева или ненормального повышения температуры.Подключение этого датчика может быть выполнено в автомобилях рядом с термостатом в зависимости от производителя.

В некоторых автомобилях используются датчики температуры двух типов; один датчик используется для передачи данных от системы двигателя автомобиля к блоку управления, а другой — от блока управления к панели управления. Когда температура двигателя автомобиля изменяется, выходной сигнал потенциального несходства устройства также может быть изменен, и это можно рассчитать с помощью блока управления двигателем.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости или ECTS (датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя) или датчик ECT в основном используются для измерения температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения, которая показывает, какой температуры двигатель в машина тает. Датчик температуры охлаждающей жидкости работает через ЭБУ автомобиля, постоянно контролируя работу двигателя автомобиля при оптимальной температуре.

Для получения точных показаний температуры автомобиля блок управления двигателем передает регулируемое напряжение на CTS.Сопротивление датчика температуры охлаждающей жидкости изменяется в зависимости от температуры; вот так ЭБУ отслеживает изменение температуры.

ЭБУ использует эти показания для расчета температуры охлаждающей жидкости и оттуда регулирует топливную смесь, впрыск топлива, синхронизацию зажигания и управляет после включения / выключения электрического вентилятора охлаждения. Эти данные также могут использоваться для передачи точных показаний температуры двигателя на панель управления.

Датчик температуры человеческого тела

Температура человеческого тела, такая как MAX30205, используется для расчета температуры человеческого тела.Этот датчик имеет точность до 0,1 ° C в диапазоне измерений от 37 ° C до 39 ° C и разрешение 16 бит. Этот датчик температуры человеческого тела оснащен сигнализацией перегрева для включения вентилятора с помощью выходного гистерезиса ОС.

Этот датчик переводит измерения температуры в цифровую форму через АЦП и сигма-дельту. Датчик температуры MAX30205 имеет три строки выбора адреса с использованием 32 доступных адресов. Напряжение питания этого датчика находится в диапазоне от 2,7 В до 3,3 В, а ток питания составляет 600 мкА, а интерфейс с защитой от блокировки, совместимый с I2C, позволяет использовать его в различных приложениях.Эту ИС можно использовать в корпусе TDFN с 8 выводами и работать в диапазоне температур от 0 до +50 НЗ.

Преимущества

К преимуществам датчиков температуры относятся следующие.

  • Диапазон температур чрезвычайно широк: от -200oC до + 2500oC
  • Мостовая схема не требуется
  • Очень быстрое время отклика
  • Быстро реагирует при изменении температуры
  • Их легко спроектировать
  • Первоначальный стоимость меньше
  • Strong
  • Термопара измеряет температуру в диапазоне от -200oC до + 2500oC
  • RTD измеряет температуру в диапазоне от -200oC до + 850oC
  • Термистор измеряет температуру в диапазоне от -100oC до + 260oC
  • Датчики IC измеряют температуру в диапазоне от -45 ° C до 150 ° C
  • Термопара не требует дополнительного питания, они очень просты в конструкции и прочны, имеют меньшую стоимость и т. Д.
  • RTD имеют высокую точность, более стабильную, более линейную по сравнению с термопарой
  • Термистор работает очень быстро и обеспечивает более высокую выходную мощность.
  • Датчики
  • IC не дорогие, имеют максимальную мощность и более линейны по сравнению с другими типами.

Недостатки

К недостаткам датчика температуры можно отнести следующее.

  • К недостаткам термопар можно отнести; наименьшая стабильность, нелинейность, низкое напряжение, требуемый эталон, чувствительность и т. д.
  • Минусы RTD: дорогой, абсолютное сопротивление лессовое, требуемый источник тока не такой сильный по сравнению с термопарой.
  • К недостаткам термистора относятся; требуемый источник тока, самонагрев, хрупкость, нелинейность, ограниченность опоры и т. д.
  • К недостаткам IC датчика относятся; работа медленная, требуется электропитание, самонагрев, конфигурации ограничены, температура до 150oC и т. д.

Приложения

Приложения датчиков температуры включают следующее.

  • Они используются в электродвигателях, поверхностных плитах, бытовой технике, компьютерах, промышленном оборудовании, обогревающих электрических радиаторах, производстве продуктов питания, алкогольных алкотестерах и т.д. HVAC, теплообменники, калибровка и контрольно-измерительные приборы, промышленный процесс, бурение, системы отопления, энергетика, лаборатория и т. Д.
  • Эти датчики используются для контроля температуры двигателя и управления работой двигателя.
  • Температура бурения может контролироваться оператором бурения в геотермальных приложениях.
  • Эти датчики используются для защиты электрических кабелей от возгорания из-за перегрева.
  • Пользователь может проверить температуру воды, чтобы можно было управлять водонагревателем для экономии энергии.
  • Оператор может контролировать температуру подшипников и моторного масла
  • С помощью этого датчика можно контролировать температуру в помещении, управляя системой охлаждения.

Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о типах резисторов.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о MCQ с технологией сенсорного экрана.

Итак, это все о датчике температуры и его работе. Датчики температуры в основном применяются в медицинских устройствах, кухонном оборудовании, автомобилях, компьютерах и другом оборудовании. Вот вопрос к вам, как проверить датчик температуры?

Границы | Гибкие датчики температуры

Введение

Насколько нам известно, датчик является ключевым элементом различного индукционного оборудования и важной проблемой с большим потенциалом.За последнее десятилетие был достигнут значительный прогресс сенсоров во многих областях. Датчики с индукционной функцией играют все более важную роль в различных областях, таких как медицинский мониторинг, промышленное производство, носимое оборудование, Интернет вещей (IoT) и т. Д. (Cheng et al., 2020; Kai et al., 2020; Kun et al. ., 2020; Shao et al., 2020). Одним из важных видов датчиков в индукционном оборудовании является гибкий датчик температуры. Гибкий датчик — это своего рода датчик, сделанный из гибкого материала, который обладает высокой гибкостью, высокой пластичностью, даже свободным изгибом или складыванием (Abdelmoughni et al., 2020). Его можно расположить произвольно, и он может легко обнаруживать сложные единицы. Новые типы гибкого температурного оборудования, текстиль, аэрокосмическая промышленность, медицинское обслуживание окружающей среды, электроника, электрики, спортивные датчики широко применяются в электронной коже и мониторах и т. Д. (Zamri et al., 2015; Jea Sang et al., 2020; Jian et al. ., 2020; Su et al., 2020; Ye et al., 2020).

Сложное взаимодействие различных областей гибких датчиков температуры необходимо для гибкости самой основной функции.Кроме того, роботы с гибкими датчиками температуры имеют повышенный контроль над своим действием. В этом обзоре мы кратко описали структуру, материал, изготовление и характеристики гибких датчиков температуры. Мы также разработали наиболее широко распространенную теорию гибких датчиков температуры и доказательства, подтверждающие эту теорию. Наконец, мы рассмотрели применение гибких датчиков температуры в различных областях, особенно в энергосистемах, промышленном производстве и медицинских устройствах.

Традиционные гибкие датчики температуры

Структура, материал, изготовление и производительность являются важными факторами гибких датчиков температуры. Разработка гибких датчиков температуры с цифровизацией и интеллектом по-прежнему остается сложной задачей. Предыдущие исследования показали, что структура, материал и процесс изготовления имеют большое влияние на характеристики сенсоров (J Mittemeijer, 2011; Nosbi et al., 2010; Chen et al., 2017a). Отмечается, что эта тенденция согласуется с конструкцией гибких датчиков температуры.В соответствии с этими принципами разработаны различные гибкие датчики температуры, такие как гибкий резистивный датчик температуры (FRTC), гибкая термопара, гибкий термистор, гибкий термохромный (Ying et al., 2011; Zhang et al., 2017). В этом разделе мы познакомимся с несколькими типичными гибкими датчиками температуры.

Гибкий датчик температуры сопротивления

FRTC — наиболее распространенный гибкий датчик температуры. В частности, FRTC преобразует приложенную температуру в электрический сигнал, который широко изучался.Наблюдение за состоянием здоровья человеческого тела с по возможно с обнаружением незначительных колебаний температуры, связанных с деятельностью человека, например температуры тела. Высокая чувствительность, гибкость и превосходная надежность необходимы для практического применения FRTC (Chen et al., 2017a; Zhang et al., 2017). Для достижения высокой производительности FRTC были предприняты значительные усилия по оптимизации материалов и конфигурации устройств. Во-первых, различные активные материалы, такие как графен, углеродная сажа (CB), углеродное волокно, углеродные нанотрубки (CNT) и многослойные CNT (MWCNT) (Liu et al., 2012; Guo et al., 2014; Тиан и др., 2015; Wang et al., 2017; Wu et al., 2019) были введены в FRTC в качестве проводящих наполнителей из-за их высокой проводимости, низкой стоимости и высокой стабильности (Kun et al., 2020; Abdelmoughni et al., 2020; Jea Sang et al., 2020 ; Su et al., 2020; Jian et al., 2020; Ye et al., 2020; Zamri et al., 2015; J Mittemeijer, 2011; Nosbi et al., 2010; Chen et al., 2017a; Zhang et al. al., 2017a; Ying et al., 2011; Wang et al., 2017). Во-вторых, для получения очень гибких и поддающихся растяжению устройств полимеры, включая полидиметилсилоксан (ПДМС) (Shih et al., 2010; Сибинский и др., 2010; Zhao et al., 2018a), силиконовый каучук, поливинилиденфторид (PVDF), полиметилметакрилат (PMMA) и поли (3,4-этилендиокситиофен-поли (стиролсульфонат) (PEDOT: PSS) (Nakata and Arie, 2017; Huang et al., 2018; Shen et al., 2018; Chen et al., 2018; Bang et al., 2019) широко исследовались в FRTC (Shih et al., 2010; Sibinski et al., 2010; Liu et al., 2012; Guo et al., 2014; Tian et al., 2015; Nakata, Arie, 2017; Wang et al., 2017; Zhao et al., 2018a; Huang et al., 2018; Шен и др., 2018; Чен и др., 2018; Банг и др., 2019; Wu et al., 2019). Показано, что подготовка полимерных материалов и чувствительного слоя из проводящих материалов является весьма перспективным способом изготовления высокоэффективных FRTC. Нано / микропористые структуры применяются для получения сенсоров с повышенной чувствительностью и улучшенной скоростью отклика (Nakata, Arie, 2017; Shen et al., 2018).

Температурный коэффициент сопротивления (TCR) большинства металлов находится в пределах 0.01 и 0,1 ° C −1 , а также другие проводящие материалы, например, УНТ, объединенные с PEDOT: PSS (Nakata and Arie, 2017; Shen et al., 2018), также показали сопоставимую чувствительность. Применение эффекта перколяции является возможной стратегией для получения повышенной чувствительности датчика температуры (Shen et al., 2018), значительно снижающей сопротивление FRTC на несколько порядков за счет заполнения проводящим материалом изолирующей полимерной матрицы, например, PDMS и силиконового каучука. (Сибинский и др., 2010). Хотя FRTC перколяционного типа обычно предлагает сверхвысокое значение ΔR / R, как описано в таблице 1, это изменение сопротивления обычно происходит в узком диапазоне температур, что ограничивает их применение при измерении температуры в широком диапазоне. В отличие от узкой рабочей температуры, FRTC фокусируется на более широком диапазоне чувствительности 20–100 ° C. Пьезоэлектрическая полимерная матрица (например, PVDF) и проводящая полимерная матрица (например, PEDOT: PSS) также могут применяться при измерении температуры.

ТАБЛИЦА 1 .Сравнение гибких резистивных датчиков температуры.

Изолирующая полимерная матрица

Было обнаружено, что в исследовательских работах по гибким датчикам температуры в качестве чувствительных материалов FRTC часто используются проводящие композиты. В последние несколько лет некоторые проводящие композиты, содержащие диспергированные проводящие углеродные наноматериалы в изолирующей полимерной матрице, исследуются для резистивных датчиков температуры. Проводящие углеродные наноматериалы включают углеродное волокно, графен, пористый углерод, наночастицы серебра (НЧ) и УНТ и т. Д., а полимерные матрицы включают силиконовый каучук и PDMS. Датчики температуры сопротивления изготавливаются путем соединения встречно-штыревых электродов и проводящих композитов проводящим серебряным клеем (Liang et al., 2015). Удельное электрическое сопротивление этих композитов критически зависит от объемной доли проводящего наполнителя, что хорошо объясняется теорией перколяции. С повышением температуры проводящие сетевые цепочки проводящих композитов разрушаются. Кроме того, объемное расширение полимерной матрицы косвенно ведет к уменьшению объемной доли проводящих углеродных наноматериалов, что приводит к увеличению объемного удельного электрического сопротивления проводящих композитов.Он показывает характеристику положительного температурного коэффициента сопротивления (PTC). Предлагается новый токопроводящий композит, позволяющий производить трафаретную печать. Новый проводящий композит основан на пасте проводящий материал-полимер, состоящей из ПММА, используемого в качестве связующего. ПММА растворяли в органических растворителях при повышенной температуре до достижения однородной консистенции. Затем добавляли MWCNT и перемешивали с помощью трехвалковой мельницы. Агломераты размером менее 10 мкм получают прокаткой .Для характеристики этих датчиков температуры используются высокие температурные коэффициенты, достигающие 0,0013 ° C –1 при 30–42 ° C. На нем показана характеристика отрицательного температурного коэффициента сопротивления (NTC) (Wu et al., 2019).

Хуанг и его сотрудники Хуанг и др. (2012) предложили матрицу FRTC, приклеивая чувствительные материалы проводящих композитов, образованных силиконовой резиной и углеродным волокном, к встречно-штыревым электродам с помощью проводящего серебряного клея. На рис. 1 показана схема этого гибкого датчика температуры с многослойной структурой электрод-подложка, чувствительный к материалу.Результаты исследования показали, что зависимость сопротивления гибкого датчика температуры от расстояния между датчиком и источником температуры является линейной, а повторяемость результатов экспериментов хорошая. Кроме того, сопротивление гибкого датчика температуры изменяется линейно в зависимости от температуры окружающей среды от 25 до 70 ° C. Исследователи также обсудили влияние проводящих композитов с различным содержанием углеродного волокна на гибкий датчик температуры.

Группа Цао (Shih et al., 2010) представили новый метод изготовления массива FRTC с пассивной матрицей. Они диспергировали композит графит-ПДМС на встречно-штыревых медных электродах, нанесенных на гибкие полиимидные пленки. Гибкая матрица датчиков температуры с многослойной структурой электрод-подложка, чувствительный к материалу, показанная на рисунке 2, имеет 64 чувствительных ячейки на площади 16 см 2 . Их исследование показало, что порошок графита обеспечивает высокую термочувствительность композита. В композитах с различной объемной долей графита они обнаружили, что композит с 15% графитового порошка подходит для двухпозиционных устройств, в то время как композит с 20% графитового порошка обеспечивает достаточный динамический диапазон для непрерывного измерения изменения температуры.

PVDF Matrix

Недавно были исследованы некоторые проводящие композиты, содержащие диспергированные проводящие углеродные наноматериалы в пьезоэлектрической полимерной матрице для резистивных датчиков температуры. Проводящие углеродные наноматериалы — это углеродное волокно, графен, оксид графена, пористый углерод, НЧ и УНТ серебра и т. Д., А полимерные матрицы — это ПВДФ (Huang et al., 2018; Bang et al., 2019). Датчики температуры сопротивления изготавливаются путем нанесения проводящих композитов на встречно-штыревые электроды методом вращения и печати.Другой подход основан на пасте нанопроводящего материала-полимера, состоящей из модифицированного полиэтиленом полистирола и каучука в качестве связующего материала. Эти компоненты растворяли в органических растворителях при повышенной температуре до получения однородной консистенции. Затем добавляли нанопроводящий материал в качестве наполнителя и перемешивали в трехвалковой мельнице. Прокатку проводят до получения агломератов размером менее 10 мкм. Изготовлено и испытано несколько серий гибких датчиков температуры.У них есть характеристика NTC. Функциональность полимерных композитов улучшается за счет УНТ за счет повышения их прочности, а также теплопроводности и электропроводности. Композиты с углеродными нанотрубками могут произвести революцию в дизайне конструкционных материалов и производстве строительных элементов. Потенциальные применения в электронных схемах, изготовленных с помощью методов печати, — это умная одежда и гибкая электроника, включая функциональные элементы (например, печатные транзисторы) или биохимические датчики. В ранее проведенных экспериментах со слоями УНТ отмечена высокая зависимость сопротивления от температуры, что позволило проводить эксперименты в текстурном термосенсорном поле.

Группа Хуанг (Huang et al., 2018) представила FRTC, состоящий из наполненного графитом полиэтиленоксида (PEO) и чувствительного слоя PVDF, подложки из силиконовой резины и покрывающего слоя PDMS, демонстрирующий высокую точность 0,1 ° C и почти идеальную воспроизводимость. 2000 раз в диапазоне температур срабатывания 25–42 ° C. FRTC был изготовлен с помощью следующей процедуры: во-первых, создание чувствительного слоя путем растворения PEO в деионизированной (DI) воде с использованием магнитной мешалки в течение 1 часа, затем добавления графитового порошка к водному раствору PEO / DI с последующей обработкой ультразвуком в течение 1 часа и магнитная мешалка в течение 1 ч.После этого вводили PVDF и N, N -диметилформамид (DMF) и перемешивали в течение 3 часов при термообработке. Раствор ПЭО / ПВДФ / графит был нанесен каплями на гибкую подложку из полиимида (ПИ) и равномерно покрыт методом центрифугирования. После сушки раствора чувствительный слой на силиконовом каучуке был удален, и силиконовый каучук был покрыт PDMS. В качестве электродов медные провода были прикреплены к концам FRTC с помощью серебряной пасты.

PEDOT: PSS Matrix

В последнее время некоторые проводящие композиты, содержащие диспергированные проводящие углеродные наноматериалы в проводящей полимерной матрице, исследуются для FRTC.Проводящие углеродные наноматериалы — это углеродное волокно, графен, оксид графена, пористый углерод, НЧ и УНТ серебра и т. Д., А типичной полимерной матрицей является PEDOT: PSS (Kanao et al., 2015; Shen et al., 2018). Группа Канао (Kanao et al., 2015) продемонстрировала FRTC на основе чернил CNT и раствора PEDOT: PSS. Для FRTC смешанные чернила, состоящие из чернил CNT и раствора PEDOT: PSS, были напечатаны на полиэфирной (ПЭТ) подложке через смешанные чернила поверх теневой маски из полиэстера после нити и сушки при 70 ° C в течение 60 минут на воздухе.Достигнута максимальная чувствительность FRTC ∼0,78% ° C -1 при массовом процентном соотношении (3: 1) смеси. Он показал характеристику NTC.

Термистор

Изменения сопротивления могут быть измерены гибкими термисторами с высокой воспроизводимостью и точностью и могут быть легко интегрированы на одной платформе. Гибкие термисторы относятся к гибким датчикам температуры на основе металлической пленки, полупроводниковой пленки и пленки из сплава. Гибкие термисторы на гибких подложках изготавливаются с использованием технологии микроэлектромеханических систем (MEMS), гибкой технологии, технологии печати и технологии нанесения покрытий.Считается, что металлические припойные блоки действуют как электроды датчиков для подключения проводящих и передающих сигналов.

Гибкие термисторы с пленками термического сопротивления изготавливаются на гибкой подложке PI, PET или PDMS, в которой пленки термического сопротивления включают платиновую пленку, медную пленку, золотую пленку, серебряную пленку, пленку из восстановленного оксида графена (rGO), пленку графена, пленка оксида графена, пленка серебряных нанопроволок (Ag NW), пленка диоксида ванадия (VO 2 ), пленка CNT, пленка пентацена / серебряных наночастиц, пленка нанокристаллов серебра и т. д. (Xiao et al., 2005b; Jeong et al., 2010; Yokota et al., 2015a; Канао и др., 2015; Guo et al., 2015; Ким и др., 2016; Zhao et al., 2018b; Trung et al., 2018; Чу и др., 2018; Чжу и др., 2018; Банг и др., 2019; Cui et al., 2019; Ли и др., 2019). Подложки из PI, PET, PDMS и полиэтиленнафталата (PEN) обеспечивают отличную теплоизоляцию. Сопротивление пленки термического сопротивления изменяется с повышением температуры. Как описано в Таблице 2, проводится сравнение различных гибких термисторов.

ТАБЛИЦА 2 . Сравнение различных гибких термисторов.

(He et al., 2018) представил гибкий медный термистор и гибкий датчик температуры с платиновой пленкой на основе змеевидной структуры (рис. 3). Результаты экспериментов показали, что чувствительность гибкого датчика температуры с медной пленкой составляет около 0,0027 ° C, –1 , а чувствительность датчика со змеевиком — около 0,00136 ° C, –1 . Исследование показало, что чувствительность гибкого датчика температуры с платиновой пленкой составляет около 0.00273 ° C -1 , в то время как чувствительность датчика со змеевиком составляет около 0,00235 ° C -1 . Группа Ting (Ting, 2015) исследовала два гибких термистора с пленкой Ag на основе различных структур, как показано на рисунке 3. Полученные результаты показали, что чувствительность составляет около 0,002 ° C -1 , а наибольший гистерезис составляет менее 1%. . Кроме того, время отклика составляет несколько 10 секунд (Ting, 2015).

РИСУНОК 3 . Структурная схема термистора. (A) спиральная структура и (B) змеевидная структура.

Термопары

Гибкие термопары относятся к гибким датчикам температуры на основе пленки сплава. Гибкие термопары на гибких подложках изготавливаются на основе технологии MEMS, технологии печати или технологии нанесения покрытий. Считается, что металлические припойные блоки действуют как электроды датчиков для соединения функций проводимости и передачи сигналов. Гибкие термопары с пленками из сплава термопар изготавливаются на гибкой подложке из PI или PDMS, где пленки из сплава термопар представляют собой пленку из никель-алюминиево-кремний-марганцевого сплава, пленку из никель-алюминиевого сплава, пленку p-Sb 2 Te 3 , n -Bi 3 Te 3 пленка, пленка Bi-Te, пленка Sb-Te и т. Д. (Pan et al., 2018; Хьюн и Хейк, 2018; Су и Шен, 2019). Электроды термопарных датчиков температуры обычно изготавливают из металлических пленок. Когда пленки сплава двух разных компонентов объединяются в цепь и температура в двух точках соединения различается, в цепи будет генерироваться термоэлектрический потенциал (Trung et al., 2018). Измеряя зависящее от температуры напряжение на стыке двух различных пленок сплава, гибкая термопара может определять температуру (Bell, 2008; Martin et al., 2010; Су и Шен, 2019).

X. Пан и его коллеги (Pan et al., 2018) представили гибкую термопару для контроля температуры ионной батареи на месте. В этой гибкой термопаре ИП служит гибкой подложкой, пленка из сплава никель-алюминий-кремний-марганец и пленка из сплава никель-алюминий используются в качестве чувствительных материалов, а медная пленка используется в качестве электрода. Результаты экспериментов показали, что в различных циклах заряда-разряда аккумуляторов результаты измерений этого пленочного термопарного датчика температуры согласуются с результатами измерения прибора ARC.

Группа Huynh (Huynh et al., 2018) сообщила о гибкой термопаре, состоящей из p-Sb 2 Te 3 и n-Bi 3 Te 3 для мониторинга состояния здоровья. Как наиболее широко используемые термоэлектрические материалы, p-Sb 2 Te 3 и n-Bi 3 Te 3 обладают высокой термоэлектрической эффективностью при комнатной температуре. На основе экспериментального прототипа гибкие термопары из матриц p-Sb 2 Te 3 и n-Bi 2 Te 3 напылены на полиимидную подложку.

Thermochromic

Термохромные материалы имеют широкий потенциал применения в датчиках температуры и привлекают все большее внимание. Термохромные материалы — важные функциональные и умные материалы. При нагревании или охлаждении термохромные материалы будут обладать функцией тепловой памяти, тогда их цвет будет заметно меняться. Сравнивая цвет термохромных материалов с цветом стандартного цвета, легко и быстро узнать температуру поверхности измеряемых объектов (Li et al., 2019; Zhang et al., 2017; Geng et al., 2018; He et al., 2019).

Группа He (He et al., 2019) провела экспериментальные исследования по разработке повязки и носимого гибкого датчика температуры путем диспергирования термохромных материалов в поливиниловом спирте и водорастворимых полиуретановых композитах. Приготовленные термохромные материалы представляют собой TC-M / NPCM путем химической интеграции тримезоилхлорида (TMC) и наноинкапсулированных материалов с фазовым переходом (NPCM), демонстрируя превосходные характеристики индикатора температуры.Температуру на разных участках поверхности тела можно получить, прикрепив гибкий датчик температуры к разным участкам поверхности тела и сравнив его цвет со стандартным цветом (He et al., 2019).

Полимер

Гибкие датчики температуры были исследованы с несколькими чувствительными материалами, такими как полимер, графен, УНТ и т. Д. Полимеры используются для изготовления механически гибких датчиков температуры, в которых полимеры представляют собой сополимеры акрилата, поливинилового спирта и т. Д. (Das and Прусти, 2012 г .; Хонда и др., 2014; Боргетти и др., 2016; Yokota et al., 2015b). В частности, полимеры можно легко синтезировать электрохимической полимеризацией, например, потенциодинамическим методом. Экономическая эффективность и однородная морфология — отличительные преимущества электрохимической полимеризации. Характеристики полимеров можно регулировать с помощью химической обработки и легирования. Полимеры с положительным температурным коэффициентом используются для изготовления механически гибких датчиков температуры, сопротивление которых изменяется на порядки величины всего на несколько градусов.Необходимость в схеме попиксельного усиления может быть устранена за счет чрезвычайно больших изменений удельного сопротивления, поскольку выходной сигнал датчика может быть напрямую мультиплексирован и подан на внешний записывающий прибор, что в конечном итоге снижает стоимость производства и сложность устройства.

Kim group (Kim et al., 2019) продемонстрировала новый тип гибкого датчика температуры, состоящего из функционального слоя поливинилового спирта (PVA), герметизирующего слоя из оксида алюминия (Al 2 O 3 ), гибкой подложки PEN и ленты. узорчатые электроды.Изготовленный гибкий датчик температуры основан на проводящих и однородных встречно-штыревых электродах с рисунком ленты, нанесенных на гибкую подложку PEN с помощью технологии печати с обратным смещением. Функциональный слой ПВС используется в качестве термочувствительного материала, наносимого методом электрогидронамики. Пленка Al 2 O 3 используется в качестве герметизирующего слоя, нанесенного путем пространственного осаждения атмосферных атомных слоев (SAALD). Нагревательную обработку гибких датчиков температуры проводили при 20–90 ° С в инертной среде с помощью осушителя воздуха внутри герметичной камеры.Из-за ПВС с отрицательным температурным коэффициентом его сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они также обсудили различные характеристики гибкого датчика температуры, залитого и не залитого пленкой Al 2 O 3 .

Гибкий датчик температуры нового типа

Гибкие многофункциональные датчики температуры с высокой степенью интеграции привлекают все больше и больше внимания. По различным функциям гибкие датчики температуры можно разделить на гибкий датчик температуры с активной матрицей, гибкий датчик температуры с автономным питанием, гибкий датчик температуры с самовосстановлением и гибкий датчик температуры с самоочисткой.По сравнению с обычными гибкими датчиками температуры, функциональные гибкие датчики температуры представляют новые материалы, новые конструкции и новые технологии, которые позволяют функциональным гибким датчикам температуры не только определять температуру, но и выполнять другие функции, такие как автономное питание, самовосстановление. , самоочищение и т. д. (Mallory et al., 2013a; Mallory et al., 2013b).

Гибкие датчики температуры играют решающую роль в ранней диагностике посредством непрерывного мониторинга сложных состояний здоровья и болезней.Таким образом, растягиваемые сенсорные системы с активной матрицей, автономным питанием, самовосстановлением и самоочищением производят революцию в сенсорах. Особое внимание уделяется взаимосвязи этих технологий и передовых материалов (Rogers et al., 2010; Yamamoto et al., 2017). Ясно суммированы и выделены некоторые слабые и сильные стороны в разработке гибкого датчика температуры. Также обсуждаются некоторые аспекты дальнейшего усовершенствования гибкого датчика температуры.

Высокоточные гибкие датчики температуры

Целью точного измерения температуры является уменьшение ошибки обнаружения, которая может более точно определять текущее температурное состояние объекта, и эти ошибки могут быть обнаружены и устранены вовремя, например здравоохранение.Поэтому высокоточные гибкие датчики температуры привлекают большое внимание в хронобиологических исследованиях, медицинском применении, прогнозировании заболеваний, мониторинге послеоперационного восстановления и т. Д. (Kim, 1979; Busto et al., 1987; Michenfelder, 1991; Schwab, 1997; Mack, 2002; Marshall, 2006; Childs, 2008; Mrozek, 2012; Sheng et al., 2013; Wu et al., 2017; Oh et al., 2018). Основным методом изготовления высокоточных гибких датчиков температуры является использование чувствительных к температуре чувствительных материалов.Обычно используемые высокочувствительные чувствительные материалы представляют собой высококристаллический кремний или функциональные композиты. Кроме того, чувствительность гибкого датчика температуры может быть улучшена за счет введения микроструктур в устройство для достижения высокой точности измерения. Однако процесс изготовления этого точного гибкого датчика температуры, состоящего из специальных материалов или специальных конструкций, относительно сложен.

Группа Wu (Wu et al., 2017) продемонстрировала высокоточный гибкий датчик температуры с поликремниевыми термисторами на гибком PI для мониторинга температуры мозга с высоким пространственным разрешением.Высокоточный гибкий датчик температуры имеет время отклика 1,5 с и чувствительность –0,0031 ° C –1 . Температурный гистерезис этого высокоточного датчика температуры в физиологическом диапазоне температур 30–45 ° C был менее 0,1 ° C. Этот высокоточный гибкий датчик температуры, использующий пассивирующий слой нитрида кремния, показал отклонение менее 0,3 ° C в воде в течение 3 дней. Характеристики этого высокоточного гибкого датчика температуры показали низкий уровень шума 0.025 ± 0,03 ° C, и ожидаемое временное повышение температуры коры головного мозга, связанное с распространяющейся деполяризацией коры. Высокоточный гибкий датчик температуры, разработанный в этом исследовании, необходим для контроля температуры мозга с высоким разрешением и чувствительностью.

Группа Oh (Oh et al., 2018) сообщила о высокоточном гибком датчике температуры с биоинспирированным клеем, имитирующим осьминога. Высокоточный гибкий датчик температуры состоит из композита УНТ, термочувствительного гидрогеля поли (N-изопропилакриламида) (pNIPAM) и полистиролсульфоната поли (3,4-этилендиокситиофена).Высокоточный гибкий датчик температуры показал сверхвысокую тепловую чувствительность 2,6% ° C –1 при 25–40 ° C, поэтому изменение температуры кожи на 0,5 ° C может быть точно обнаружено. Одновременно с этим был изготовлен адгезивный слой PDMS с ободком, имитирующий осьминога, покрытый pNIPAM посредством формирования единой формы посредством применения явления поднутрения в фотолитографии. Изготовленный датчик без какого-либо раздражения кожи в течение длительного времени демонстрировал воспроизводимое и стабильное определение температуры кожи при повторяющихся циклах прикрепления / отсоединения на коже.Это исследование продемонстрировало применение высокоточного гибкого датчика температуры в носимых устройствах для здравоохранения и медицинского мониторинга с большим потенциалом.

Растягивающийся гибкий датчик температуры

Чтобы гарантировать отсутствие ухудшения рабочих характеристик из-за движений тела, требуются растягиваемые гибкие датчики температуры, когда растягиваемые гибкие датчики температуры применяются к некопланарным поверхностям, включая тело робота и кожу человека (Lee et al., 2014; Park et al., 2015; Футболка, 2015; Chortos et al., 2016; Gao et al., 2016; Soekadar et al., 2016; Венер и др., 2016; Гупта и Ло, 2017). Было обнаружено, что изготовление эластичного гибкого датчика температуры с высокой механической стабильностью при деформации представляет собой серьезную проблему, поскольку изменение чувствительности эластичного гибкого датчика температуры происходит во время растяжения. При изготовлении растягиваемого гибкого датчика температуры возникают проблемы с растягиваемыми электрическими соединениями.Исследованы успешные змеевидные межсоединения заключенной в полимер тонкой металлической пленки. Для снятия нагрузки, которая воздействует на все электронное устройство извне, межсоединения являются эффективными инструментами. В последнее время сообщается, что межсоединения из жидкого металла, внедренные в деформируемую полимерную подложку, могут широко использоваться в качестве высокопроводящих и растягиваемых электрических межсоединений путем простого изготовления.

Группа Hong (Hong et al., 2016) сообщила о изготовлении растягиваемой гибкой матрицы температурных датчиков с межсоединениями из жидкого металла, встроенными в деформируемую полимерную подложку.В этом исследовании было доступно изготовление эластичного гибкого датчика температуры со стабильными характеристиками при деформации до 30%, поскольку чувствительность эластичного гибкого датчика температуры показывает высокую стабильность при растяжении. Как показано на рисунке 4A, растягиваемый гибкий датчик температуры состоит из SWCNT TFT на пленке из ПЭТ (слой 1), линии затвора (слой 2), линии истока (слой 3), датчика температуры на пленке из ПЭТ и наклейки Ag NW (слой 4). Как показано на фиг. 4B, C, D, E, соответствующее отображение распределения температуры в состоянии вытянутой ладони согласуется с отображением распределения температуры в состоянии плоской ладони.

РИСУНОК 4 . (A) Плоская ладонь прикрепляет инкапсулированную гибкую матрицу датчиков температуры с алюминиевым контейнером в форме сердца, и в контейнер заливается холодная вода (15 ° C). (B) Распределение измеренной температуры плоской ладони с помощью гибкой матрицы температурных датчиков. (C) Нерастянутая ладонь прикрепляет инкапсулированную гибкую матрицу датчиков температуры с алюминиевым контейнером в форме сердца, и в контейнер заливается холодная вода (15 ° C). (D) Распределение измеренной температуры вытянутой ладони с помощью гибкой матрицы температурных датчиков. (E) Вытянутая ладонь прикрепляет инкапсулированную гибкую матрицу датчиков температуры с алюминиевым контейнером в форме сердца, и в контейнер заливается холодная вода (15 ° C). (Hong et al., 2016).

Гибкий датчик температуры с активной матрицей

В зависимости от запоминающих устройств, включая транзисторы или диоды, FRTC можно классифицировать как FRTC с пассивной матрицей и FRTC с активной матрицей.FRTC с пассивной матрицей имеют простую структуру, обычно состоящую из чувствительного слоя, электрода и подложки. FRTC с активной матрицей имеют сложную структуру, которая включает в себя органический транзистор, затвор, термистор, капсулу, линию и подложку. FRTC с активной матрицей оснащены транзисторами или диодами для каждого блока (Kaltenbrunner et al., 2013). Когда переключатель включен, управляющее напряжение, указанное в спецификации, может передаваться на устройство.Когда переключатель выключен, нерелевантный сигнал может быть отключен, поэтому явление перекрестных помех может быть значительно уменьшено. Среди них FRTC с пассивной матрицей являются наиболее часто используемыми устройствами при создании гибких датчиков температуры на основе проводящих устройств, а также наиболее популярными устройствами для практического применения из-за своей простой конструкции, удобства в реализации и относительно невысокой стоимости. В отличие от FRTC с пассивной матрицей, FRTC с активной матрицей обеспечивают индивидуальный и произвольный доступ к каждому устройству с высокой скоростью адресации и одновременным поддержанием высокой плотности устройств (Tsuyoshi et al., 2009; Секитани, 2008; Zhang et al., 2015a; Ren et al., 2016).

Группа Ren (Ren et al., 2016) продемонстрировала матрицу FRTC с активной матрицей с органической структурой полевого транзистора (рисунки 5A, B). Используя термистор на основе PEN-подложки из пентацена / серебряных наночастиц и диэлектрик из оксида алюминия, датчик можно конформно прикреплять к различным объектам и работать при ударе 4 В, при этом сохраняется ток утечки около десятков пА. При изменении рабочей температуры с 20 до 100 ° C этот гибкий набор датчиков температуры поддерживает более чем 20-кратное изменение выходного тока.Как показано на рисунках 5C – E, когда гибкий датчик температуры прикреплен ко лбу добровольца, можно получить распределение измеренной температуры лба.

РИСУНОК 5 . (A) Оптическое изображение и схематический чертеж гибкой матрицы температурных датчиков (шкала 10 мм). (B) Схема гибкого блока датчика температуры. (C) Схема гибкой матрицы датчиков температуры, прикрепленной ко лбу. (D) Оптическое изображение гибкой матрицы температурных датчиков. (E) Соответствующее отображение распределения гибкой матрицы датчиков температуры на лбу (Ren et al., 2016).

Гибкий датчик температуры с автономным питанием

Материалы с автономным питанием позволяют оборудованию продлить срок службы за счет сбора энергии от температуры и движения тела (Chen et al., 2017b; Cheng et al., 2018; Jayaweera et al., 2018; Liu et al., 2018). Сложно предоставить портативный и надежный источник питания для гибких датчиков температуры.В настоящее время обнаружено, что многие передовые технологии, такие как суперконденсаторы, солнечные элементы, беспроводные антенны и сборщики механической энергии, могут генерировать электричество и передавать или хранить энергию в упругих системах (Yang et al., 2013; Song et al. , 2014; Chen et al., 2017c; Gong, Cheng, 2017). Как применить эти технологии к гибким датчикам температуры и реализовать самообеспечение энергией — огромная проблема. Прозрачность электронных тактильных датчиков кожи может быть достигнута за счет использования высокопрозрачного PDMS и других материалов, которые могут обеспечить поглощение энергии механическим оборудованием, приводимым в действие солнечной энергией.Поэтому дизайн прозрачности также важен. Гибкие датчики температуры также столкнутся с новыми проблемами, такими как биосовместимость, биоразлагаемость, управление нейронным интерфейсом, высокая степень интеграции, миниатюризация и т. Д., Которые станут горячими точками исследований в будущем (Yang et al., 2009; Hochbaum and Yang, 2010; Chu and Majumdar, 2012; Pugliese et al., 2013; Hernandez et al., 2014; Nour et al., 2014; Yingkui et al., 2015; Ghosh et al., 2017; Maity et al., 2017; Nour et al. , 2017; Yu et al., 2017; Gui et al., 2018; Кармакар и др., 2019). Ожидается, что гибкий датчик температуры, производимый в больших количествах, войдет во все сферы производства и жизни человека и действительно послужит людям, что является будущим направлением развития.

Группа компаний Кармакар (Кармакар и др., 2019) представила новый тип гибкого датчика температуры с автономным питанием, состоящий из самозарядного и гибкого силового элемента с трибоэлектрическим приводом. При изготовлении этого самозаряжающегося трибоэлектрического элемента используются коммерчески доступные материалы, такие как непроводящий клей, сыпучий MoS 2 , обычный лист бумаги и графитовый порошок (рис. 6A).Самозарядный трибоэлектрический силовой элемент показал отличные выходные характеристики при напряжении холостого хода ~ 3,82 В при периодическом давлении 1 кПа. Напряжение холостого хода (В oc ) гибкого датчика температуры с автономным питанием очень чувствительно и реагирует на температуру. Как показано на рисунке 6B, значение среднего напряжения холостого хода (V oc ) увеличивается с увеличением температуры во время нагрева и охлаждения. Из рисунка 6C видно, что d V / d T автономного гибкого датчика температуры равно 0.093 V K −1 в диапазоне температур 293–323 K.

РИСУНОК 6 . (A) Оптическое изображение и схематический чертеж STPC, (B) изменение среднего V oc STPC при 293, 308 и 232 K при постоянном периодическом давлении 1 кПа и схема методики измерения На вставке (C) показана линейная аппроксимированная кривая V oc и . температура в интервале температур 293–323 K, а относительный коэффициент чувствительности (S) V oc с температурой показан на вставке (Кармакар и др., 2019).

Гибкий датчик температуры с самовосстановлением

Характеристики самовосстановления материалов, используемых в носимых устройствах, позволяют использовать их в течение длительного периода времени при появлении царапин или порезов. Он имеет большое практическое значение в бионических роботах, медицине и других областях. Благодаря самовосстановлению можно продлить срок службы самовосстанавливающегося гибкого датчика температуры. Эта функция в основном придает эластичным материалам свойства самовосстановления. Самовосстановление должно происходить в условиях окружающей среды без каких-либо триггеров или внешних стимулов.Здесь мы обсуждаем как внутренние, так и внешние самовосстанавливающиеся полимеры. Внутреннее самовосстановление основано на молекулярных взаимодействиях (например, π-π-укладка, координация металл-лиганд и водородная связь), тогда как внешние самовосстанавливающиеся полимеры зависят от высвобождения мономеров и катализаторов, упакованных в сосуды или капсулы, диспергированные в в остальном незаживающий полимер (Hart et al., 2014; Burattini et al., 2010). Хотя внешние самовосстанавливающиеся материалы более эффективны при восстановлении крупномасштабных повреждений по сравнению с собственными материалами, они, тем не менее, менее подходят для гибких тонких устройств, поскольку их нелегко изготовить и их интеграция в полнофункциональные приложения, особенно в мониторинг состояния здоровья. приложения — сложно.Внутренние самовосстанавливающиеся полимеры более предпочтительны из-за их способности обратимо восстанавливать себя несколько раз и функционализации полимера с помощью различных самовосстанавливающихся групп (Woola, 2008; Yang and Urban, 2013; Abraham et al., 2013; Kristen Means1 et al. др., 2019). Хотя исследователи добились самовосстановления гибких датчиков температуры, их стабильность и чувствительность нуждаются в улучшении.

Гибкий датчик температуры с самоочисткой

Функция самоочистки электронного тактильного датчика кожи также имеет большое значение.Он имеет широкие перспективы применения в роботах, медицинском оборудовании и других областях. Однако сообщалось о некоторых результатах функции самоочистки электронного тактильного датчика кожи. Группа Абрахама (Abraham et al., 2013) продемонстрировала самоочищающийся датчик, состоящий из термочувствительной мембраны из нанокомпозитного двойного сетчатого материала (DNNC), включающей поли (N-изопропилакриламид) (PNIPAAm) и встроенные полисилоксановые НЧ. Когда термореактивные гидрогели PNIPAAm подвергаются термическому циклу выше и ниже его температуры объемного фазового перехода (VPTT) ∼33–35 ° C, этот процесс приведет к соответствующему удалению и повторному набуханию соответственно и самоочищению поверхности материала.Группа A. Kristen Means (Kristen Means et al., 2019) продемонстрировала самоочищающийся биосенсор, состоящий из 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (AMPS) и N-изопропилакриламида (NIPAAm) (соотношение AMPS: NIPAAm составляет 25: 75 и 0: 100) в 1-й и 2-й сетях. Прикрепление клеток ингибируется этой мембраной, о которой сообщается, с использованием механизма «самоочищения» или «активного противообрастающего действия» за счет циклического непрерывного удаления / повторного набухания в ответ на нормальные колебания температуры подкожной ткани (Kristen Means et al., 2019).

Приложения

Последние достижения в области материалов и производства позволяют разрабатывать гибкие датчики температуры с индукционными характеристиками, хорошо совместимыми с другими функциями, и позволяют расширить области применения гибких датчиков температуры. Гибкие датчики температуры — незаменимые устройства со стереотипными приложениями, такими как роботы, медицина, армия, интеллектуальное производство, безопасность самолетов и повседневная жизнь (Zheng et al., 2019; Zhang et al., 2015b; Peter et al., 2015), как показано на рисунке 7. Применение гибких датчиков температуры приведет к снижению стоимости и повышению точности. В связи с бионической кожей, поверхностной акустической волной, космическим кораблем и батареей подробно обсуждаются приложения и важность.

РИСУНОК 7 . Применение гибких датчиков температуры.

Power System

В энергосистеме многие крупные аварии вызваны перегревом электрического оборудования (Jintae et al., 2014). Мониторинг температуры электрооборудования в режиме реального времени может выявить скрытую опасность перегрева электрооборудования, обеспечить своевременное обслуживание, в кратчайшие сроки устранить скрытую опасность отказа и значительно снизить количество несчастных случаев при эксплуатации системы электроснабжения. Таким образом повышается безопасность зоны электроснабжения.

Мониторинг температуры аккумулятора

Аккумулятор — это аварийный резервный источник питания для работы, управления и связи электрического оборудования, такого как электростанции и подстанции (Huda et al., 2013). Работа при высоких температурах ускоряет старение батарей и даже может привести к взрыву. При этом будут вздутие, деформация плиты и другие неисправности. Эти отказы батареи вызовут сбои системы, такие как работа, управление, связь и ошибочные инструкции, поэтому очень важно контролировать температуру батареи в реальном времени. В настоящее время метод контроля температуры аккумуляторной батареи — это в основном ручное обнаружение с помощью инфракрасного датчика температуры, которое отличается низкой механизацией и высокой стоимостью, и не позволяет осуществлять мониторинг в режиме онлайн.Гибкий датчик температуры может быть прикреплен к поверхности аккумуляторной батареи для измерения распределенной температуры (Shin et al., 2013). Этот метод прост в применении и позволяет осуществлять мониторинг неисправностей и раннее предупреждение, снижая риск безопасности энергосистемы.

Когда аккумулятор работает при высокой температуре в течение длительного времени, легко ускорить старение аккумулятора и усугубить коррозию пластины и потерю воды (Atsushi et al., 2019). Гибкий датчик температуры используется для наклеивания на поверхность батареи, имеет преимущества простой установки, простого использования и легкой интеграции с оборудованием.Он может отслеживать температуру батареи в режиме реального времени, предупреждать о неисправности и уменьшать скрытые опасности (Shih et al., 2010).

Применение контроля температуры конденсаторов

Конденсатор является важным компонентом компенсации реактивной мощности в энергосистеме. Он играет важную роль в повышении мощности и сокращении потерь в линии (Lee et al., 2011b). Однако из-за влияния различных факторов, таких как внешняя рабочая среда, потери от перегрузки по току и работа при превышении номинального напряжения, утечка масла будет происходить в конденсаторах, которые долго использовались (Pontus et al., 2011). Практически все неисправности конденсаторов, такие как вздутие живота, разрыв предохранителя и вспышка корпуса, сопровождаются повышением температуры (Lee et al., 2011a). Следовательно, мониторинг температуры конденсатора может обнаруживать неисправность конденсатора как можно раньше и эффективно предотвращать потери мощности, вызванные неисправностью конденсатора. Традиционные методы мониторинга имеют некоторые недостатки, такие как высокая стоимость, сложность установки и плохая изоляция (Mankay, 2010). Гибкий датчик температуры может покрывать поверхность конденсатора в виде тонкой пленки и точно измерять температуру.Его легко установить и использовать, он может эффективно осуществлять мониторинг в реальном времени и раннее предупреждение о неисправностях (Shin et al., 2013).

Контроль температуры кабеля

В энергосистеме кабель является основным электрооборудованием электростанций и подстанций, и его выход из строя часто вызывает крупномасштабные отключения электроэнергии. Нагрев кабеля в основном происходит в месте соединения, потому что ток, передаваемый по кабелю, больше, если контактное сопротивление немного увеличивается, и температура будет высокой (Oprea et al., 2009). Поэтому необходимо следить за тем, чтобы все соединения сборных шин находились в хорошем контакте. Поэтому очень важно отслеживать температуру стыков в режиме реального времени, чтобы обнаруживать неисправности силового оборудования и вовремя обслуживать силовое оборудование. Гибкие датчики температуры могут использоваться в качестве пластырей, прикрепленных к кабелю, для точного мониторинга температуры в реальном времени, тем самым сокращая человеческое потребление, улучшая механизацию и эффективность энергосистемы, чтобы более эффективно предотвращать, отслеживать и ремонтировать неисправности кабеля (Цзян , 2017).

Промышленное производство

В промышленном производстве точное измерение и контроль температурных параметров имеют важное значение для качества продукции, эффективности производства и безопасной эксплуатации. В настоящее время в широко используемых термообработке и термической обработке начинает использоваться гибкий датчик температуры для замены традиционного датчика температуры, который никогда не реализовывал измерение и контроль температуры в производственном процессе или на важном производственном оборудовании.

Поверхностная акустическая волна

Одним из наиболее важных свойств поверхностной акустической волны является то, что она может распространяться по поверхности диэлектрика. На основе передачи или перехвата сигналов с поверхности диэлектрика могут быть реализованы такие функции обработки сигналов, как фильтр и датчик. Между температурой и частотой существует положительная корреляция. Мы можем получать точные сигналы от прикрепленных к поверхности диэлектрика гибких датчиков температуры (Kun et al., 2014).

Космический аппарат

С развитием аэрокосмической техники форма и структура самолетов становятся все более сложными. При измерении теплового потока поверхности расстояние между измеряемыми точками не может быть меньше из-за размера датчика. Поскольку основным материалом тонкопленочного резистивного датчика температуры является твердый материал, такой как стекло и керамика, измерительная торцевая поверхность датчика плохо совпадает с поверхностью модели, что приводит к неточной структуре измерения.Если датчик имеет гибкое основание, он в определенной степени может решить задачу измерения теплового потока на поверхности сложной модели поверхности. Это может не только сделать установку датчика более удобной, но и сделать измерение торцевой поверхности более совпадающим с поверхностью модели (Wang et al., 2015).

Медицинское устройство

Датчик температуры также широко используется в медицинской электронике. Например, бесконтактный термометр может измерять тепло, излучаемое удаленным источником тепла инфракрасным излучением, датчик температуры термисторного элемента для анализатора крови может использоваться для контроля температуры камер, диффузорных ламп и двигателей с масляным охлаждением, чтобы избегать перегрева.С развитием технологий производители датчиков температуры могут помочь дизайнерам уменьшить размер медицинских устройств четырьмя способами, включая предоставление гибких вариантов упаковки, уменьшение размеров интегральных схем датчиков, интеграцию нескольких функций датчиков и интеллектуальных устройств.

Bionic Skin

Бионическая кожа, основанная на различных сенсорных функциях человеческого тела, в настоящее время является важным направлением развития в области бионики. Различные бионические датчики могут заменить реакцию организма на температуру, влажность и давление благодаря структуре и функциональному дизайну.Это побудило к созданию различных бионических датчиков. Одним из основных бионических датчиков является гибкий датчик температуры. Применение гибких датчиков температуры в бионической коже обеспечит столь необходимый объективный инструмент для индукции температуры и поможет повысить точность индукции. Недавний анализ этих исследований подчеркнул важность использования различных гибких датчиков температуры. Авторы сообщили, что гибкая матрица датчиков температуры может реализовать тактильное восприятие и обеспечивает конструктивную схему для бионической кожи (Wu, 2015; Kumar et al., 2019).

Протезирование

Протезирование — важный инструмент для людей с ограниченными возможностями, позволяющий обрести нормальные способности. Текущий протез выполняет только функцию движения, но не имеет функции восприятия. Гибкие датчики температуры имеют небольшие размеры, имеют высокую степень интеграции и могут прикрепляться к поверхностям любой формы. Если гибкий датчик температуры применяется к существующему протезу, инвалиды могут не только нормально двигаться, но и определять температуру объекта. Применение гибких датчиков температуры значительно улучшает сенсорные ощущения людей с ограниченными возможностями и снижает риск вторичных травм (Mallory et al., 2013б).

Заключение и перспективы

Гибкие датчики температуры могут быть применены к роботам, медицине, вооруженным силам, интеллектуальному производству, безопасности самолетов и повседневной жизни и имеют широкие перспективы применения. Гибкие датчики температуры обладают многими характеристиками, такими как высокая гибкость, высокая эластичность, высокая чувствительность, высокое разрешение и легкий вес. При исследовании гибких датчиков температуры были применены различные принципы измерения, и они извлекли выгоду из появления новых чувствительных материалов, новых сенсорных структур и микроструктур, а также передовых технологий, таких как нанопроизводство и технология печати.Гибкие датчики температуры сделали прорыв в гибкости, чувствительности и многофункциональности. Наиболее гибкие датчики температуры, использующие индивидуальный материал, ориентированы только на единичное состояние механических воздействий или применяемые композиты для многофункциональных гибких датчиков температуры. Такой подход позволяет получить повышенную стоимость производства и сложный процесс изготовления. Таким образом, наиболее гибкие датчики температуры все еще находятся на стадии лабораторных исследований, и они являются индивидуальными и изолированными устройствами, поэтому на самом деле они не используются для служения человеческому обществу.Существующие датчики с гибкой матрицей температуры все еще испытывают трудности с получением как высокой эластичности, так и высокой гибкости. Гибкие датчики температуры большой площади плохо масштабируются, их нелегко разрезать и соединять, а также они обладают высокой чувствительностью к электронному контакту с кожей. Наиболее важными направлениями исследований гибких датчиков температуры являются высокая чувствительность и многофункциональность, самовосстановление и самоочищение, автономное питание и прозрачность (White et al., 2001; Rodriguez-Donate et al., 2011; Джи, 2012).

Вклад авторов

RL и LH обобщили и написали о соответствующем прогрессе исследования. YL отредактировал статью. Все авторы участвовали в обсуждении, написании и редактировании этого обзора.

Финансирование

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (61971049), ключевым научным исследовательским проектом Пекинской муниципальной комиссии образования (KZ202010015024), Программой исследований и разработок Пекинского института графической коммуникации (Ec202006) .

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечание издателя

Все претензии, выраженные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно относятся к их аффилированным организациям или к претензиям издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или заявление, которое может быть сделано его производителем, не подлежат гарантии или одобрению со стороны издателя.

Ссылки

Абдельмоуни, Т., Биллел, Б., Мохамед Улд, З., и Абдеррезак, Г. (2020). Реализация беспроводного сенсорного узла на ПЛИС со встроенными сопроцессорами безопасности для защищенного обмена ключами и передачи данных. Measurement 153, 107429.

Google Scholar

Abraham, A. A., Fei, R., Cote, G. L., and Grunlan, M. A. (2013). Самоочищающаяся мембрана для продления срока службы имплантированного биосенсора глюкозы. ACS Appl. Матер. Интер. 5 (24), 12832–12838.doi: 10.1021 / am4040653

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ацуши, Д., Норихико, С., и Нобу-Хиса, К. (2019). Валидация национального стандарта емкости на основе результатов долгосрочного мониторинга стандартных конденсаторов. IEEJ Trans. Электр. Электрон. Англ. 8 (2), 111–115.

Google Scholar

Bang, J., Lee, W. S., Park, B., Joh, H., Woo, H. K., Jeon, S., et al. (2019). Высокочувствительный датчик температуры: обработанные лигандом тонкие нанокристаллические пленки Ag на PDMS со стратегией теплового расширения. Adv. Функц. Матер. 29 (32), 17. doi: 10.1002 / adfm.2017

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Borghetti, M., Serpelloni, M., Sardini, E., and Pandini, S. (2016). Поведение датчиков деформации на основе PEDOT: чернил PSS и наночастиц серебра, нанесенных на полимерную подложку методом струйной печати. Датчик. Actuat. А-физ. 243, 71–80. doi: 10.1016 / j.sna.2016.03.021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Burattini, S., Greenland, B.В., Чаппелл, Д., Колкухун, Х. М., и Хейс, В. (2010). Исцеляющие полимерные материалы: обзор учебного пособия. Chem. Soc. Ред. 39, 1973–1985. doi: 10.1039 / b

2n

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бусто Р., Дитрих В. Д., Глобус М. Ю., Вальдес И., Шейнберг П. и Гинзберг М. Д. (1987). Небольшие различия в интраишемической температуре мозга критически определяют степень ишемической травмы нейронов. J. Cereb. Blood Flow Metab. 7 (6), 729–738. doi: 10.1038 / jcbfm.1987.127

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен Б., Янг Ю. и Ван З. Л. (2017). Поглощение энергии ветра трибоэлектрическими наногенераторами. Adv. Energ. Матер. 8, 1702649–1702661.

Google Scholar

Chen, D., Bing, Z., and Ning, Q. (2017). Электронный текстиль на основе проводящей сети из серебряной нанопроволоки. Прог. Chem. 29 (8), 892–901.

Google Scholar

Чен, С., Цзян, К., Лу, З., и Чен, Д. (2018). Последние разработки в области тактильного датчика на основе графена и электронной кожи. Adv. Матер. Tech. 3 (2), 1700248.

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, Z., Wang, Z., Li, X., Lin, Y., Luo, N., Long, M., et al. (2017). Гибкие пьезоэлектрические датчики давления для статических измерений на основе нанопроволок / графеновых гетероструктур. САУ Нано 11, 4507–4513. doi: 10.1021 / acsnano.6b08027

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cheng, L., Сюй, Q., Чжэн, Y., Jia, X., и Qin, Y. (2018). Самоулучшающийся трибоэлектрический наногенератор с улучшенной плотностью заряда и увеличенной скоростью накопления заряда. Nat. Commun. 9, 3773–3780. doi: 10.1038 / s41467-018-06045-z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cheng, Z., Xiaoshuang, Z., Ning, T., Ye, F., Hainan, Z., and Xuexin, D. (2020). Гибкий датчик влажности с быстрым откликом для мониторинга дыхания с использованием стратегии наноразмеров. Нанотехнологии 31 (12), 125302.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Чайлдс, К. (2008). Температура мозга человека: регулирование, измерение и взаимосвязь с церебральной травмой: Часть 1. Br. J. Neurosurg. 22 (4), 486–496. doi: 10.1080 / 026886

  • 245541

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Чу, Ю. З., Го, Х. Дж., Инь, П. Х., и Лю, Дж. С. (2018). Гибкий датчик температуры сверхвысокой чувствительности на основе наноразмерных трещин. мех. Электр. Англ. Tech. 47 (11), 33–59.

    Google Scholar

    Цуй, З., Поблете, Ф., и Чжу, Ю. (2019). Настройка температурного коэффициента сопротивления нанокомпозита из серебряной нанопроволоки и применение в качестве растягиваемого датчика температуры. ACS Appl. Матер. Интер. 11 (19), 17836–17842. doi: 10.1021 / acsami.9b04045

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Das, T. K., and Prusty, S. (2012). Обзор проводящих полимеров и их применения. Polym. Пласт. Technol. Англ. 51, 1487–1500.doi: 10.1080 / 03602559.2012.710697

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Gao, W., Emaminejad, S., Nyein, H.Y.Y., Challa, S., Chen, K., Peck, A., et al. (2016). Полностью интегрированные носимые датчики для мультиплексного анализа потоотделения на месте. Природа 529, 509–514. doi: 10.1038 / nature16521 “

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Geng, X., Li, W., and Wang, Y. (2018). Обратимые термохромные микрокапсулированные материалы с фазовым переходом для накопления тепловой энергии. Применение в термозащитной одежде. Заявл. Energ. 217, 281–294. doi: 10.1016 / j.apenergy.2018.02.150

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ghosh, S. K., Adhikary, P., Jana, S., Biswas, A., Sencadas, V., Gupta, S. D., et al. (2017). Электропряденая желатиновая нановолоконная самодействующая био-электронная кожа для мониторинга состояния здоровья. Nano Energy 36, 166–175. doi: 10.1016 / j.nanoen.2017.04.028

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Gong, S. и Cheng, W. (2017). К носимым и имплантируемым энергетическим устройствам, похожим на мягкую кожу. Adv. Energ. Матер. 7, 1700648–1700680. doi: 10.1002 / aenm.201700648

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Gui, P., Deng, F., Liang, Z., Cai, Y., and Chen, J. (2018). Микро-линейный генератор для получения механической энергии от походки человека. Энергия 154, 365–373. doi: 10.1016 / j.energy.2018.04.123

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Гуо, Х., Хуанг, Ю., Юань, Х., Цю, С., Лю, П., и Лю, К. (2014). Разработка системы сбора сигналов и компенсации температуры гибкой композитной матрицы датчиков. J. Electron. Измер. Приборостроение 28 (11), 1254–1261.

    Google Scholar

    Гуо, X., Хуанг, Y., Teng, K., Liu, P., Liu, C., and Tian, ​​H. (2015). Модульная конструкция и реализация гибкой искусственной кожи с датчиками температуры и давления. Робот 37 (4), 493–498.

    Google Scholar

    Гупта, С., и Ло, К. Дж. (2017). Бесконтактное картирование электрической проницаемости и pH-чувствительные пленки для остеоинтегрированного протезирования и мониторинга инфекций. IEEE Trans. Med. Представь. 36, 2193–2202. doi: 10.1109 / tmi.2017.2707390

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Hart, L. R., Hunte, J. H., Nguyen, N. A., Harries, J. L., Greenland, B. W., Mackay, M. E., et al. (2014). Многовалентность в излечимых супрамолекулярных полимерах: влияние плотности супрамолекулярных поперечных связей на механические свойства и заживление нековалентных полимерных сетей. Polym. Chem. 5, 3680–3688. doi: 10.1039 / c4py00292j

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    He, L.Ф., Доу В. К. и Лю Дж. С. (2018). Изготовление и испытание гибких полиимидных датчиков температуры. мех. Электр. Англ. Tech. 47 (11), 5–8.

    Google Scholar

    Хэ, Ю., Ли, В., Хан, Н., Ван, Дж. И Чжан, X. (2019). Простые гибкие обратимые термохромные мембраны на основе микро / наноинкапсулированных материалов с фазовым переходом для переносного датчика температуры. Заявл. Energ. 247, 615–629. doi: 10.1016 / j.apenergy.2019.04.077

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Эрнандес, С., Cauda, ​​V., Chiodoni, A., Dallorto, S., Sacco, A., Hidalgo, D., et al. (2014). Оптимизация 1d ZnO @ TiO 2 наноструктур ядро-оболочка для улучшенного фотоэлектрохимического расщепления воды при освещении солнечным светом. ACS Appl. Матер. Интер. 6, 12153–12167. doi: 10.1021 / am501379m

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Honda, W., Harada, S., and Arie, T. (2014). Носимое, взаимодействующее с человеком, беспроводное устройство для мониторинга состояния здоровья, изготовленное с помощью методов макромасштабной печати. Adv. Функц. Матер. 24 (22), 3298. doi: 10.1002 / adfm.201470144

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Hong, S. Y., Lee, Y. H., and Park, H. (2016). Эластичная матрица датчиков температуры с активной матрицей из полианилиновых нановолокон для электронной кожи. Adv. Матер. 28, 930–935. doi: 10.1002 / adma.201504659

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Huang, Y., Zeng, X., Wang, W., Guo, X., Hao, C., Pan, W., et al. (2018). Гибкий датчик температуры высокого разрешения на основе композитов из полиэтиленоксида с графитовым наполнителем и поливинилиденфторида для контроля температуры тела. Датчики Актуаторы A: Phys. 278, 1–10. doi: 10.1016 / j.sna.2018.05.024

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Huang, Y., Zhao, X., Yang, Q., Wu, S., Liu, C., et al. (2012). Гибкая тактильная сенсорная система для кожи робота на основе LabVIEW. 2012 Международная конференция IEEE по информации и автоматизации. 563–567. doi: 10.1109 / ICInfA.2012.6246867

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Huda, A. S. N., and Taib, S. (2013). Выбор подходящих функций для мониторинга теплового состояния электрооборудования с помощью инфракрасной термографии. Infrared Phys. Tech. 61, 184–191. doi: 10.1016 / j.infrared.2013.04.012

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    J Mittemeijer, E. (2011). Основы материаловедения . Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

    Джаявира, Э. Н., Виджевардхана, К. Р., Эканаяка, Т. К., Шахзад, А., и Сонг, Дж. К. (2018). Трибоэлектрический наногенератор на основе человеческого волоса. САУ Sustain. Chem. Англ. 6, 6321–6327. doi: 10.1021 / acssuschemeng.8b00136

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Джеа Санг, Х., Хоссейн Хамиди, С., Рахим, С., Дживон, К., и Инсу, К. (2020). Датчик эластичных и гибких перчаток на текстильной основе для контроля функций протеза верхних конечностей. Датчик IEEE J. 20 (4), 1754–1760.

    Google Scholar

    Jeong, J. W., Lee, Y. D., and Kim, Y. M. (2010). Характеристики отклика газового сенсора на основе тонкопленочных транзисторов из поли-3-гексилитиофена. Sens. Actuat. B: Chem. 146 (1), 40–45. doi: 10.1016 / j.snb.2010.02.019

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Jian, W., Hengyi, L., Junjing, M., Zhiqin, P., Bing, W., and Junmin, W. (2020). Растягиваемые суперконденсаторы E-Skin для накопления энергии и датчики движения тела. Датчик и приводы B-Chemical 305, 127529. doi: 10.1016 / s0925-4005 (19) 31802-7

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Jiang, B. (2017). Исследование применения интеллектуального гибкого датчика температуры и давления в энергосистеме. Комп. Измер. Контроль. 25 (11), 307–315.

    Google Scholar

    Jie, Z.(2012). Разработка и проблема китайского промышленного робота. Aeronaut. Технология производства. 12, 26–29.

    Google Scholar

    Джинтэ, К., Джэ-Хан, К., Хак-Джу, Л., Джу-Йонг, К., Иль-Кеун, С., и Джун-Хо, К. (2014). Разработка и совершенствование интеллектуальной системы мониторинга кабеля для подземных распределительных сетей с использованием распределенного измерения температуры. Энергии 7 (2), 1076–1094.

    Google Scholar

    Kai, L., Yihui, L., Jinchuan, S., Дуншэн З. и Цян З. (2020). Слияние нескольких датчиков для сети датчиков тела в сценарии медицинского взаимодействия человека и робота. Инф. Fusion 57, 15–26.

    Google Scholar

    Кальтенбруннер, М., Секитани, Т., Ридер, Дж., Йокота, Т., Курибара, К., Токухара, Т. и др. (2013). Nature 499, 458. doi: 10.1038 / nature12314

    PubMed Аннотация | CrossRef Full Text

    Канао, К., Харада, С., Ямамото, Ю., Хонда, В., Ари, Т., Акита, С., и др. (2015).Высокоселективные гибкие тактильные датчики деформации и температуры против изгиба подложки для искусственной кожи. RSC Adv. 5 (38), 30170–30174. doi: 10.1039 / c5ra03110a

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Кармакар, С., Кумбхакар, П., Мэйти, К., Мандал, Д., и Кумбхакар, П. (2019). Разработка гибкой самозарядной трибоэлектрической ячейки на бумаге для измерения температуры и веса. Nano Energy 63, 103831. doi: 10.1016 / j.nanoen.2019.06.027

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ким, Х., Ли, Дж. А., Сим, Х. Дж., Боуман, М. Д. Лима. Р. Х., Ким С. Дж. (2016). Температурно-чувствительный привод на растяжение на основе многослойной углеродной нанотрубной нити. Nano-micro Lett. 8 (3), 254–259. doi: 10.1007 / s40820-016-0084-6

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ким С. В., Рехман М. М. и Саджид М. (2019). Инкапсуляция гибкого датчика температуры на основе поливинилового спирта с помощью системы пространственного осаждения атомного слоя атмосферы для увеличения срока его службы. Тонкие твердые пленки 673, 44–51. doi: 10.1016 / j.tsf.2019.01.034

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Kristen Means, A., Dong, P., Clubb, F. J., Friedemann, M.C., Colvin, L.E., Shrode, C.A., et al. (2019). Самоочищающаяся, механически прочная мембрана для минимизации реакции на инородные тела: к продлению срока службы биосенсоров глюкозы Sub-Q. J. Mater. Sci. Матер. Med. 30, 79. doi: 10.1007 / s10856-019-6282-2

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Кумар, А., Сингла, М. Л., Кумар, А., и Раджпут, Дж. К. (2019). Изготовление и линеаризация податливого POMANI-Mn 3 O 4 Термистор на основе нанокомпозита для мониторинга температуры в протезных перчатках. Sens. Actuat. А-физ. 285, 588–598. doi: 10.1016 / j.sna.2018.11.036

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Kun, Q., Hongbo, W., Xiaolu, Y., Xuejiao, T., Mengying, L., Yuman, Z., et al. (2020). Пряжа из нановолокна сердцевина-оболочка для датчика давления текстиля с высокой чувствительностью к давлению и пространственной тактильной остротой. J. Colloid Interf. Sci. 561, 93–103.

    Google Scholar

    Кун, З., Ван, В. Д., и Цю, З. М. (2014). Исследование датчика температуры поверхностной акустической волны. Заявл. Мех. Матер. 543-547, 1266–1269.

    Google Scholar

    Le, M. Q., Ganet, F., Audigier, D., Capsal, J.-F., and Cottinet, P.-J. (2017). Печать датчика деформации микроструктуры для мониторинга состояния конструкций. Заявл. Phys. A. 123 (5), 354. doi: 10.1007 / s00339-017-0970-x

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ли, С., Иноуэ, Ю., Ким, Д., Реувени, А., Курибара, К., Йокота, Т. и др. (2014). Деформационно-поглощающий дизайн для интерфейсов ткань-машина с использованием настраиваемого адгезивного геля. Nat. Commun. 5, 5898. doi: 10.1038 / ncomms6898

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Lee, C., Lee, S., Shen, C., Yhe, C., Chang, C., and Lo, Y. (2011a). Применение гибкого микродатчика температуры в окислительном паровом риформинге с помощью микрореформатора метанола. Датчик 11 (2), 2246–2256.

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Li, S., Liu, D., Tian, ​​N., Liang, Y., Gao, C., Wang, S., et al. (2019). Высокопроизводительный датчик температуры на основе ленточных нанопроволок. Mater. Сегодня общ. 20, 100546. doi: 10.1016 / j.mtcomm.2019.100546

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Li, W., Zhang, X., and Wang, Y. (2012). Изготовление и морфологическая характеристика микрокапсулированных материалов с фазовым переходом (MicroPCM) и макрокапсул, содержащих MicroPCM для хранения тепловой энергии. Energy 38, 249–254. doi: 10.1016 / j.energy.2011.12.005

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Liang, Y., Li, J., Shihong, L., Jin, W., Lv, G., and Luo, H. (2015). Исследование серебра — проводящего клея, устойчивого к высоким температурам. Precious Met. 36 (4), 22–31.

    Google Scholar

    Лю, Дж., Госвами, А., Цзян, К., Хан, Ф., Ким, С., МакГи, Р. и др. (2018). Генерация трибоэлектричества постоянного тока с помощью скользящего наноконтакта Шоттки на многослойных слоях MoS 2 . Nat. Nanotechnol. 13, 112–116. doi: 10.1038 / s41565-017-0019-5

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Лю П., Хуанг Ю. и Лянь К. (2012). Уравнение сопротивления-температуры гибкого тактильного датчика на основе термочувствительной проводящей резины. Polym. Матер. Sci. Англ. 28 (6), 107–109.

    Google Scholar

    Мэйти К., Маханти Б., Синха Т. К., Гараин С., Бисвас А., Гош С. К. и др. (2017). Двумерный пьезоэлектрический MoS 2 -модулированный наногенератор и наносенсор из поли (винлидинфторид) нановолоконных полотен для автономной электроники и робототехники. Energy Technol. 5, 234–243. doi: 10.1002 / ente.201600419

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Мэллори, Л. Х., Чортос, А., Ти, Б. К. К., Ток, Дж. Б.-Х., И Женан, Б. (2013). Статья к 25-летию: Эволюция электронной оболочки (E-Skin): краткая история, соображения дизайна и недавний прогресс. Adv. Матер. 25 (42), 5997–6038.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Мэллори, Л., Хаммок, А. К. и Бенджамин, К. (2013). Статья к 25-летию: Эволюция электронной оболочки (E-Skin): краткая история, соображения дизайна и недавний прогресс. Adv. Матер. 25 (42), 5997–6038. doi: 10.1002 / adma.201302240

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Man Kay, L., Amine, B., and Luong, H.C (2010). Встраиваемый датчик температуры CMOS Sub-mu W для RFID-контроля пищевых продуктов. IEEE J. Твердотельные схемы 45 (6), 1246–1255.

    Google Scholar

    Маршалл, И. (2006). Измерение региональной температуры мозга с помощью протонной спектроскопической визуализации: проверка и применение при остром ишемическом инсульте. Magn. Резон. Imaging 24, 438–446. doi: 10.1016 / j.mri.2006.02.002

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Мартин, Дж., Тритт, Т., и Ухер, К. (2010). Метрология высокотемпературного коэффициента Зеебека. J. Appl. Phys. 108, 121101. doi: 10.1063 / 1.3503505

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Michenfelder, J. D. (1991). Взаимосвязь между температурой мозга, метаболизмом и функцией мозга собак во время гипотермии. Анестезиология 75, 130–136.doi: 10.1097 / 00000542-1900-00021

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Мерфи, Э. Б. и Вуд, Ф. (2009). Мир «умных» лечебных материалов. Прог. Polym. Sci. 35 (1-2), 223–251.

    Google Scholar

    Наката, С., и Ари, Т. (2017). Носимое, гибкое и многофункциональное медицинское устройство с химическим датчиком ISFET для одновременного мониторинга pH пота и температуры кожи. Датчики ACS 2, 443–448.doi: 10.1021 / acssensors.7b00047

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Носби, Н., Акил, Х. М., Мохд Исхак, З. А., и Абу Бакар, А. (2010). Деградация сжимающих свойств композитов, армированных волокном кенаф, после погружения в различные растворы. Mater. Des. 31, 4960–4964. doi: 10.1016 / j.matdes.2010.04.037

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Nour, E. S., Nur, O., and Willander, M. (2017). Пьезоэлектрические наногенераторы на основе оксида цинка для низкочастотных приложений. Полуконд. Sci. Technol. 32–064015. doi: 10.1088 / 1361-6641 / aa6bde

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Нур, Э. С., Сандберг, М. О., Вилландер, М., и Нур, О. (2014). Рукописный ввод собранной пьезоэлектрической энергии с использованием нанопроволок ZnO / полимерного композита на бумажной подложке. Nano Energy 9, 221–228. doi: 10.1016 / j.nanoen.2014.07.014

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Oh, J. H., Hong, S. Y., and Park, H. (2018). Изготовление высокочувствительных прикрепляемых к коже датчиков температуры с использованием биоинспирированного микроструктурного клея. ACS Appl. Матер. Интер. 10, 7263–7270. doi: 10.1021 / acsami.7b17727

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Oprea, A., Courbat, J., Barsan, N., Briand, D., de Rooij, N., and Weimar, F.U. (2009). Датчики температуры, влажности и газа, встроенные в пластиковую пленку, для применений с низким энергопотреблением. Sens. Actuat. B-хим. 140 (1), 227–232. doi: 10.1016 / j.snb.2009.04.019

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Пан, X., Yang, Y., Ван, К., Чжоу, З., и Ли, Г. (2018). Исследование гибкого тонкопленочного сенсора, применяемого для контроля температуры литий-ионной батареи на месте . Transducer Microsystem Tech. 37 (5), 27–33.

    Google Scholar

    Парк, С. И., Бреннер, Д. С., Шин, Г., Морган, К. Д., Копитс, Б. А., Чанг, Х. У. и др. (2015). Мягкие растягиваемые, полностью имплантируемые миниатюрные оптоэлектронные системы для беспроводной оптогенетики. Nat. Biotechnol. 33, 1280–1286.doi: 10.1038 / nbt.3415

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Питер К., Бернхард Ф. и Андреас Х. (2015). Зависимые от напряжения индикаторы емкости, старения и отказов двухслойных конденсаторов во время ресурсных испытаний. Химэлектрохим 2 (1), 160–170.

    Google Scholar

    Понтус, С., Йохан, Л., Олле, Г., Мартен, Б., и Горан, Л. (2011). Новое оборудование для полевых испытаний литий-ионных аккумуляторов в гибридных электрических транспортных средствах. Энергия 4 (5), 741–757.

    Google Scholar

    Pugliese, D., Bella, F., Cauda, ​​V., Lamberti, A., Sacco, A., Tresso, E., et al. (2013). Хемометрический подход к процедуре сенсибилизации ZnO цветочных микроструктур для сенсибилизированных красителем солнечных элементов. ACS Appl. Матер. Интер. 5, 11288–11295. doi: 10.1021 / am403527m

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ren, X. C., Pei, K., Peng, B. Y., Zhang, Z. C., Wang, Z. R., Wang, X. Y., и другие. (2016). Низкая потребляемая мощность и гибкая матрица температурных датчиков на органических транзисторах с активной матрицей. Adv. Матер. 28, 4832–4838. doi: 10.1002 / adma.201600040

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Родригес-Донате, К., Осорнио-Риос, А., Руни Ривера-Гильен, Дж., И Ромеро-Тронкосо, Р. Д. (2011). Сеть интеллектуальных датчиков с плавкими предохранителями для оценки многоосевой прямой кинематики в промышленных роботах. Датчики 11 (4), 4335–4357. DOI: 10.3390 / s110404335

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Shao, W., Ge, Z., and Song, Z. (2020). Байесовское обучение точно в срок и его применение к промышленному мягкому зондированию. IEEE Transaction Ind. Inform. 16 (4), 2787–2798.

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Шен, Ю., Хэ, П., и Чжуан, X. Y. (2018). Модель разрушения порога электрической перколяции в композитах УНТ / полимеры. Фронт. Struct. Civ. Англ. 12 (1), 125–136.doi: 10.1007 / s11709-017-0396-8

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Шэн, X., Zhang, Y., and Cho, J. (2013). Растягиваемые аккумуляторы с самоподобными змеевиками и встроенными системами беспроводной подзарядки. Nat. Commun. 4, 1543.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Shih, W. P., Tsao, L. C., Lee, C. W., Cheng, M. Y., Chang, C., Yang, Y. J., et al. (2010). Гибкая матрица датчиков температуры на основе композита графит-полидиметилсилоксан. Сенсоры (Базель) 10 (4), 3597–3610. doi: 10.3390 / s100403597

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Shin, H., ChoJ, S., Kim, J., and Kin, J. (2013). Исследование оптимального расположения и скорости компенсации конденсатора управляемой тиристором серии с учетом многоцелевого назначения. J. Electr. Англ. Tech. 8 (3), 428–435.

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Soekadar, S. R., Witkowski, M., Gómez, C., Opisso, E., Medina, J., Cortese, M., et al. (2016). Гибридный экзоскелет мозга / нервной системы руки на основе ЭЭГ / ЭОГ восстанавливает полностью независимую повседневную жизнедеятельность после квадриплегии. Sci. Робот. 1 (1), 3296. doi: 10.1126 / scirobotics.aag3296

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Song, Z., Ma, T., Tang, R., Cheng, Q., Wang, X., Krishnaraju, D., et al. (2014). Литий-ионные аккумуляторы Origami. Nat. Commun. 5, 3140–3145. doi: 10.1038 / ncomms4140

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Су, Хён., и Шэнь, Хайшань. (2019). Сеунгу Хан, «Гибкий термоэлектрический модуль с использованием тонких пленок Bi-te и Sb-Te для датчиков температуры. Электрон. Матер. 48 (9), 5464–5470. Ли

    Google Scholar

    Су, Л., Хуанг, X., Го, В., и Ву, Х. (2020). Гибкий микроволновый датчик на основе дополнительного спирального резонатора для определения диэлектрических характеристик материалов. Датчик IEEE J. 20 (4), 1893–1903.

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Тиан, Х., Лю П., Го X., Лю К. и Хуанг Ю. (2015). Гибкая композитная система восприятия давления и температуры на основе проводящей резины. Transducer Microsystem Tech. 34 (10), 100–104.

    Google Scholar

    Тинг, Ю. (2015). Изготовление серебряных встречно-штыревых электродов на полиимидных пленках с помощью метода модификации поверхности и ионного обмена и его применение в гибком датчике влажности. Привод датчика B: Chem. 208, 327–333.

    Google Scholar

    Trung, T.К., Ле, Х. С., и Данг, Т. М. Л. (2018). Отдельно стоящий оптоволоконный переносной датчик температуры с настраиваемым тепловым индексом для мониторинга здравоохранения. Adv. Здоровьеc. Матер. 7, 1800074. doi: 10.1002 / adhm.201800074

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ван, К., Ся, К., Чжан, М., Цзян, М., и Чжан, Ю. (2017). Полностью изготовленный из шелка двухрежимный электронный скин для одновременного определения температуры и давления. ACS Appl. Матер. Интер. 9, 39484–39492.doi: 10.1021 / acsami.7b13356

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Wang, G., Chen, D., Chen, K., and Zhang, Z. (2015). Текущее состояние исследований и стратегия развития биомиметических роботов. J. Mech. Англ. 51 (13), 27–44.

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Венер, М., Труби, Р. Л., Фицджеральд, Д. Дж., Мосадег, Б., Уайтсайдс, Г. М., Льюис, Дж. А. и др. (2016). Комплексная стратегия проектирования и изготовления полностью мягких автономных роботов. Природа 536, 451–455. doi: 10.1038 / nature19100

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Wu, W. (2015). Прогресс исследований роботов-гуманоидов для мобильных операций и искусственного интеллекта. J. Harbin Inst. Tech. 47 (7), 1–19.

    Google Scholar

    Уайт, С. Р., Соттос, Н. Р., Геубелле, П. Х., Мур, Дж. С., Кесслер, М. Р., Шрирам, С. Р. и др. (2001). Автономное заживление полимерных композитов. Природа 409, 794–797.doi: 10.1038 / 35057232

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Wu, A.S., and Taib, S. (2013). Выбор подходящих функций для мониторинга теплового состояния электрооборудования с помощью инфракрасной термографии. Infrared Phys. Tech. 61, 184–191. doi: 10.1016 / j.infrared.2013.04.012

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Wu, L., Qian, W. J., and Peng, J. (2019). Гибкий датчик температуры с трафаретной печатью на основе композита FG / CNT / PDMS с постоянным TCR. Mater. Избрать. 30 (10), 9593–9601.

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Wu, Z., Li, C., and Hartings, J. (2017). Гибкий датчик температуры на основе полисилиона для мониторинга мозга с высоким пространственным разрешением. J. Micromechanics Microengineering 27, 025001. doi: 10.1088 / 1361-6439 / aa4e99

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Сяо, С., Че, Л., Ли, X. и Ван, Ю. (2015). Ключевая технология микромашинных матриц температурных датчиков на гибкой полиимидной подложке. Китайское машиностроение 15, 184–188.

    Google Scholar

    Ямамото, Ю., Такада, Н., и Ари, А. (2017). Эффективный датчик температуры кожи и стабильный гелевый менее липкий датчик ЭКГ для удобной гибкой медицинской повязки. Adv. Здоровьеc. Матер. 6, 1700495. doi: 10.1002 / adhm.201700495

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Янг, Х., Уолкотт, А., Ван, Г., Собо, А., Фицморрис, Р. К., Цянь, Ф. и др. (2009). Матрицы из нанопроволоки ZnO, легированные азотом, для фотоэлектрохимического расщепления воды. Nano Lett. 9, 2331–2336. doi: 10.1021 / nl

    2q

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ян, Й., Чжан, Х., Чжу, Г., Ли, С., Лин, З. Х. и Ван, З. Л. (2013). Гибкая гибридная энергетическая ячейка для одновременного получения тепловой, механической и солнечной энергии. САУ Нано 7, 785–790. doi: 10.1021 / nn305247x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ye, T., Wang, Q., Tian, ​​C., Singh, R., Zhang, Y., Лю З. и др. (2020). Дунцин, «Многофункциональная электронная кожа на основе промежуточных гелей перовскита. Adv. Электрон. Матер. 6 (3), 11.

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ying, H., Wei, L., Xiaowen, Z., Chao, L., and Yunjian, G. (2011). Разработка и эксперимент гибких многофункциональных тактильных датчиков для кожи робота. Робот. 33 (3), 347–353.

    Google Scholar

    Yingkui, Y., Stubbe, S.H., and Wolfgang, H. (2015).Ветряная, гидроэнергетика или смешанные возобновляемые источники энергии: предпочтение продукции электроэнергии при увеличении доли возобновляемой энергии. Энергетическая политика 97, 521–531.

    Google Scholar

    Yokota, T., Inoue, Y., Terakawa, Y., Reedera, J., Kaltenbrunner, M., Wared, T., et al. (2015). Сверхгибкие физиологические датчики температуры большой площади для многоточечных измерений. PNAS 112 (47), 14533–14538. doi: 10.1073 / pnas.1515650112

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Yokota, T., Иноуэ, Ю., Теракава, Ю. (2015). Сверхгибкие физиологические датчики температуры большой площади для многоточечных измерений. PNAS 112 (47), 14533–14538. doi: 10.1073 / pnas.1515650112

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Yu, H., He, X., Ding, W., Hu, Y., Yang, D., Lu, S., et al. (2017). Автономная система контроля динамического смещения на основе трибоэлектрического акселерометра. Adv. Energ. Матер. 7, 1700565–1700672. DOI: 10.1002 / aenm.201700565

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Zamri, M. H., Md Akil, H., Mohd Ishak, Z. A., and Abu Bakar, A. (2015). Влияние различных нагрузок и размеров волокон на ненасыщенные полиэфирные композиты, армированные пултрузионным волокном кенафа. Polym. Compos. 36 (7), 1224–1229. doi: 10.1002 / pc.23025

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Zhang, C., Zhao, T. S., Xu, Q., An, L., and Zhao, G. (2015). Влияние рабочей температуры на характеристики ванадиевых батарей с окислительно-восстановительным потоком. Заявл. Energ. 155, 349–353. doi: 10.1016 / j.apenergy.2015.06.002

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Zhang, F., Zang, Y., Huang, D., Di, C., and Zhu, D. (2015). Гибкие и автономные двухпараметрические датчики температуры-давления с использованием органических термоэлектрических материалов на основе микроструктуры. Nat. Commun. 6, 8356. doi: 10.1038 / ncomms9356

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Zhang, W., Ji, X., Zeng, C., Чен, К., Инь, Ю., и Ван, К. (2017). Новый подход к изготовлению прочных и обратимых изменяющих цвет полиэфирных тканей с использованием нанокапсул диоксида кремния, содержащих термохромный лейко-краситель. J. Mater. Chem. С 5 (32), 8169–8178. doi: 10.1039 / c7tc02077e

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Zhang, W., Ji, X., and Zheng, C. (2017). Новый подход к изготовлению прочных и обратимых изменяющих цвет полиэфирных тканей с использованием нанокапсул диоксида кремния, содержащих термохромный лейко-краситель. J. Mater. Chem. С 5, 8169–8178. doi: 10.1039 / c7tc02077e

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Zhao, J., Zhang, Y., and Huang, Y. (2018). Трехмерная печать волоконных электродов для полностью волоконного интегрированного электронного устройства путем гибридизации асимметричного суперконденсатора и датчика температуры. Adv. Sci. 5, 1801114. doi: 10.1002 / advs.201801114

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Zhao, X.-H., Ma, S.-N., Long, H., Юань, Х., Тан, Ч.Й., Ченг, П.К. и др. (2018). Многофункциональный датчик на основе пористого углерода, полученного из металлоорганических каркасов, для мониторинга состояния здоровья в реальном времени. ACS Appl. Матер. Интер. 10, 3986–3993. doi: 10.1021 / acsami.7b16859

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Zheng, C., Felipe Robles, P., and Yong, Z. (2019). Настройка температурного коэффициента сопротивления нанокомпозитов из серебряных нанопроволок и их применение в качестве растягиваемых датчиков температуры. ACS Appl. Матер. Интер. 11 (19), 17836–17842.

    Google Scholar

    Zhu, C., Chortos, A., Wang, Y., Pfattner, R., Lei, T., Hinckley, A.C, et al. (2018). Эластичные термочувствительные схемы с гашением деформаций на основе транзисторов из углеродных нанотрубок. Nat. Избрать. 1 (3), 183–190. doi: 10.1038 / s41928-018-0041-0

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Датчики температуры — Термистор — Термометры сопротивления Зонды и сборки

    Что такое датчики температуры?

    Датчик температуры — это устройство, которое определяет и измеряет среднюю тепловую или тепловую энергию в среде и преобразует ее в электрический сигнал.Сегодня доступно большое количество устройств для измерения температуры. Littelfuse предлагает широкий ассортимент термисторов, резистивных датчиков температуры (RTD), цифровых индикаторов температуры, а также датчиков и узлов для измерения температуры по всему миру.

    Как работают датчики температуры?

    Каждый тип датчика температуры имеет свой собственный набор принципов работы, функций, преимуществ, соображений и ограничений для оптимального использования.

    Термисторы (NTC и PTC):

    • Термисторы — это термочувствительные резисторы, основная функция которых — показывать большое, предсказуемое и точное изменение электрического сопротивления при соответствующем изменении температуры тела.
    • Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)
    • демонстрируют снижение электрического сопротивления при повышении температуры тела.
    • Термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC)
    • демонстрируют увеличение электрического сопротивления при повышении температуры тела.
    • Основываясь на предсказуемых характеристиках и их превосходной долгосрочной стабильности, экономичные термисторы обычно считаются наиболее предпочтительными датчиками для многих приложений, включая измерение и контроль температуры.

    РДТ:

    • Платиновые резистивные датчики температуры (RTD) — это датчики температуры, которые имеют положительное, предсказуемое и почти линейное изменение сопротивления при соответствующем изменении температуры тела.
    • Почти линейный выходной сигнал, необходимый для точного измерения температуры в очень широком диапазоне, делает термометры сопротивления идеальным для более специализированных приложений, требующих очень высокой точности (например, 0,06% / 0,15 ° C) или для приложений, требующих высокой точности.

    Цифровые индикаторы температуры:

      Цифровые индикаторы температуры
    • имеют положительную взаимосвязь между сопротивлением и температурой. Отклик очень похож на цифровой сигнал; ниже температуры срабатывания сопротивление будет низким, выше температуры срабатывания сопротивление будет очень высоким.
    • Этот цифровой отклик идеально подходит для приложений, где требуется знать, что температура превысила определенное значение. Благодаря цифровому отклику аналого-цифровое преобразование не требуется, что позволяет разработчикам экономить время и пространство.

    Могу ли я настроить датчики температуры?

    Доступны модификации существующих стандартных пакетов продуктов, такие как добавление соединителей или изменение размера или длины проводов, а также предложения специальных кривых зависимости сопротивления от температуры (R-T), согласования кривой R-T, а также индивидуального формирования и гибки выводов для дискретных термисторов.Кроме того, доступны следующие опции и услуги.

    • Полные пользовательские пакеты датчиков, включая влагостойкие конструкции
    • Пользовательские характеристики сопротивления и температуры (R-T)
    • Специализированный допуск сопротивления или точность температуры в указанных диапазонах температур
    • Конструкция чувствительного элемента для лучшей долгосрочной стабильности
    • Быстрое прототипирование и концептуальные детали с быстрым поворотом, включая детали, напечатанные на 3D-принтере
    • Опытные образцы с использованием прототипов инструментов
    • Варианты тестирования надежности / валидации
    • Полностью спроектированный, пригодный для производства датчик и инструмент

    Типичные области применения датчиков температуры

    Датчики температуры используются на различных рынках, в том числе:

    HVAC / R

    • Жилой и коммерческий A / C
    • Системы охлажденной воды
    • Датчики температуры наружного воздуха
    • Водонагреватели с проточной водой
    • Датчики конденсатора, испарителя и воздуховода

    Возобновляемая энергия

    • Датчики водородных топливных элементов
    • Указатели уровня заряда батареи
    • Солнечная панель
    • Геотермальная энергия
    • Аккумуляторные системы хранения энергии
    • Солнечные инверторы

    Приборы

    • Контроль температуры духовки
    • Стиральные машины
    • Сушилки для одежды
    • Водонагреватели
    • Бытовые холодильники / морозильники

    Общественное питание

    • Коммерческие кофеварки
    • Диспенсеры для горячих / холодных напитков
    • Пищевые термометры
    • Холодильники / морозильники Walk-in и Reach-in
    • Витрины с регулируемой температурой

    Медицинский

    • Оборудование для анализа крови
    • Инкубаторы для младенцев
    • Мониторы температуры кожи
    • Оборудование для диализа крови
    • Подогрев пациента

    Руководство по сборкам датчиков температуры для точных измерений

    Точное измерение температуры и контроль температуры необходимы по нескольким причинам, включая безопасность, стабильность материала, оптимизацию выхода и качество; Фактически, температура является наиболее широко измеряемой величиной для всех процессов.

    В зависимости от области применения для промышленного измерения температуры обычно используются термопары или датчики RTD, однако могут применяться и другие типы датчиков, такие как термисторы, ИК-датчики и полупроводниковые устройства.

    И термопары, и датчики RTD по своей природе хрупкие устройства, чувствительные как к механическим силам, так и к электрическим помехам.

    Поскольку промышленные системы управления полагаются на стабильные и точные входные сигналы, свободные от шума и внешних помех, имеет смысл защитить датчики температуры от внешних сил, присутствующих в точке измерения, таких как давление или вибрация.

    Обычно датчики температуры защищаются путем помещения хрупкого чувствительного элемента в защитную оболочку и упаковки керамическим порошком. Это защищает датчик от вибраций и потенциально агрессивных технологических сред, которые могут повредить элемент.

    Датчик Pt100 с оболочкой из нержавеющей стали и гибкими выводами Датчики термопары с оболочкой из нержавеющей стали и штекерными соединениями

    Для завершения сборки температуры к датчику обычно присоединяется соединительная головка.Это позволяет подключать провода датчика либо к клеммной колодке, либо к датчику температуры. Доступны различные типы головок в зависимости от области применения и от того, расположен ли узел датчика температуры в опасной зоне. Если установлен датчик температуры, он также должен иметь сертификат ATEX, если он устанавливается в опасной зоне.

    Выбор стандартных типов головок

    Предоставлено: www.kp-as.com

    Для того, чтобы датчики могли использоваться в управлении производственными процессами, им требуются особые материалы конструкции, присоединения к процессу и размеры, специфичные для конкретных применений.Доступен широкий выбор стандартных датчиков в сборе, которые можно настроить в соответствии с конкретными требованиями процесса.

    Датчик температуры с соединительной головкой для преобразователя Датчик температуры с резьбовым присоединением к процессу Датчик температуры для пищевой промышленности
    Предоставлено: www.kp-as.com

    Преобразователь температуры «на головке» часто устанавливается внутри соединительной головки. Передатчик усиливает сигнал датчика низкого уровня и обеспечивает точный, стабильный сигнал, доступный для системы управления. Рекомендуются изолированные преобразователи температуры, так как они дополнительно улучшают качество сигнала за счет фильтрации шума и электромагнитных помех.

    Дополнительные преимущества использования преобразователя температуры включают возможность линеаризации сигнала и возможность включения местного дисплея, например, в полевом преобразователе 7501.

    В качестве альтернативы можно установить клеммную колодку на соединительную головку, а сигнал датчика направить на преобразователь температуры, установленный на DIN-рейке. В этом случае необходимо внимательно учитывать наведенные помехи и ухудшение сигнала датчика. Это часто наблюдается при увеличенной длине кабеля между датчиком и преобразователем температуры.

    PR 5437A 2-проводный датчик температуры HART 7 для монтажа на головке PR 6337A Двухпроводный датчик температуры HART для DIN-рейки PR 7501 Датчик температуры HART, устанавливаемый на месте

    Также доступны преобразователи

    , которые поддерживают простую интеграцию в полевую шину и цифровые схемы, такие как HART, Foundation Fieldbus, Profibus и соединение ввода-вывода.Преобразователи PR 5350, устанавливаемые на головке, и PR 6350, устанавливаемые на DIN, поддерживают как Foundation Fieldbus, так и Profibus PA в одном устройстве, в то время как PR 5335, 5337, 5437, 6335, 6337 являются преобразователями температуры HART.

    Хотя эти датчики в сборе могут использоваться напрямую, в промышленных приложениях часто требуется, чтобы датчик температуры был легко заменяемым, вставлялся в труднодоступные места или подвергался воздействию давления и скорости потока, которые могут вызвать повреждение.

    Накопительные баки и трубопроводы, например, требуют простой замены датчика температуры без утечки технологического материала или необходимости опорожнения системы.Эту проблему можно решить с помощью защитных гильз или карманов Thermo.

    Защитные гильзы используются для защиты датчиков температуры от повреждений из-за чрезмерного давления, высокого расхода и коррозионного воздействия. Кроме того, они позволяют заменять датчик без опорожнения системы или процесса. Защитные гильзы, предназначенные для работы с высоким давлением, обычно изготавливаются из пруткового материала для обеспечения целостности. Защитные гильзы для использования в средах с низким давлением могут быть изготовлены из трубок с одним закрытым сварным концом.Защитная гильза обычно крепится к процессу либо с помощью резьбового соединения, либо с помощью сварки. Затем датчик температуры вставляется в защитную гильзу и закрепляется.

    В зависимости от области применения защитная гильза должна быть выбрана так, чтобы соответствовать техническим требованиям процесса.

    Защитная гильза на стержне с резьбовым присоединением к процессу Изготовленная защитная гильза с резьбовым присоединением к процессу Сварной стержень в защитной гильзе
    Предоставлено: www.kp-as.com

    Дополнительную информацию об ассортименте датчиков температуры и устройств формирования сигналов PR electronics можно найти здесь.

    Вернуться в библиотеку знаний по связям с общественностью

    Полезна ли эта информация?

    .
  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *