Интегральный датчик температуры: Интегральные датчики температуры

Интегральные датчики температуры (IC temperature sensors)

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

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

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

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

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

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

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

Приглашаем производителей интегральных датчиков температуры дополнять данный раздел сайта

Интегральные датчики температуры Smartec

Интегральные датчики температуры Smartec

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

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

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

 

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

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

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

 

Основные особенности

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

 

Области применения

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

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

 

Проведение измерений

В общем случае коэффициент заполнения выходного сигнала определяется линейным уравнением:

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

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

Действительный коэффициент заполнения определяется формулой:

При этом:

t_Hi – временной интервал высокого состояния i-го периода

t_Li – временной интервал низкого состояния i-го периода

DC_i – коэффициент заполнения единичного периода i 

DC – действительный коэффициент заполнения

Для преобразования коэффициента заполнения в температуру используется уравнение второго порядка.

T = -1.43*DC² + 214.56*DC — 68.6 

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

 

Гальваническая развязка/компенсация длинного кабеля

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

cc резистор 100 Ом. Этот резистор может также подавлять выбросы на сигнальной линии, когда не используется развязывающий конденсатор (только для короткого кабеля

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

 

Отладочные платы для датчиков SMT172

 

SMT172TOIIC

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

Достоинства

• Точные измерения на всем рабочем диапазоне температур SMT172
• Программируемый дополнительный адрес, позволяющий использовать несколько датчиков на одной шине I ²C
• Измеряет выход SMT172 с шагом 0.001 °C

 

SMTAS04USBmini/SMTAS08USBmini

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

 

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

Узнать о наличии и ценах можно по ссылке.

 

Что такое датчик температуры IC (интегральная схема)?

текст.скиптоконтент text.skipToNavigation

Поиск Омега

• Связаться с нами

• Все продукты
• Ресурсы
• О нас

1. Дом
2. См. Ресурсы
3. Датчики IC

Датчик температуры IC представляет собой датчик температуры с двумя выводами на интегральной схеме, который выдает выходной ток, пропорциональный абсолютной температуре. Сенсорный блок имеет небольшие размеры, малую тепловую массу и быстрое время отклика. Наиболее распространенный температурный диапазон составляет от 55 до 150°C (от -58 до 302°F). Выход твердотельного датчика может быть аналоговым или цифровым.

Узнайте больше о беспроводных датчиках

ТИПИЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДАТЧИКОВ IC ТИПИЧНЫЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДАТЧИКОВ IC

1. Печатные платы: контроль и регулирование температуры
2. Компьютеры: контроль температуры процессора
3. Телекоммуникации: сотовые телефоны и КПК™
4. Промышленное погружение

ИС-датчики с выходом по напряжению

• Обычно 10 мВ на градус C с номинальным выходом, соответствующим 0K, 25°C.
• Некоторые датчики имеют смещение при 0°C, поэтому их можно использовать и считывать показания при температуре ниже 0°C без необходимости использования отрицательного источника питания.
• Нелинейность обычно менее 1°C во всем диапазоне температур.

ИС-датчики с токовым выходом

• Номинальный выход: 298 мкА при 25°C
• Выход 1 мкА на °C

Датчики с цифровым выходом IC

• Встроенные аналого-цифровые преобразователи
• Количество цифр в аналого-цифровом преобразователе обеспечивает разрешение
• 10-битный знак «плюс» обеспечивает разрешение температуры с шагом 0,25°C
• 12-битный знак «плюс» обеспечивает разрешение температуры с шагом 0,0625°C

Где используются датчики IC?

• На печатных платах для контроля и регулирования температуры.
• В компьютерах для контроля температуры процессора.
• В телекоммуникационных приложениях (мобильные телефоны и PDA™).
• В некоторых промышленных иммерсионных приложениях.

Сильные и слабые стороны датчиков IC Сильные стороны:

• Доступны аналоговые или цифровые выходы
• Низкая стоимость
• Постоянное напряжение, ток или цифровой выход, не требующие дополнительных схем
• Линейный выход, без кривой
• Прямое считывание температуры (1.000 = 100°C и 298 мкА = 298K или 25°C) на некоторых аналоговых устройствах
• Различные интерфейсы связи

Недостатки:

• Узкий диапазон температур: от -55 до 150°C Макс.
• Взаимозаменяемость шире, чем у большинства RTD и термисторов
• Большой разброс точности между моделями
• Небольшие размеры упаковки могут стать препятствием для недорогих приложений в некоторых иммерсионных конструкциях

Выберите датчик IC, подходящий для вашего приложения

Погружные датчики с ИС
Датчик температуры с ИС состоит из твердотельного датчика, помещенного в металлическую трубку. Стенка трубки называется оболочкой зонда. Обычный материал оболочки – нержавеющая сталь. Зонд может поставляться с резьбой или без нее. Распространенными областями применения являются измерение температуры масла в автомобильных/промышленных двигателях, температура воздуха на впуске, HVAC, мониторинг температуры систем и приборов.

Датчики типа преобразователя ИС
Преобразователь ИС имеет небольшие размеры, малую тепловую массу и быстрое время отклика. Идеально подходит для таких приложений, как: печатные платы для контроля и управления температурой, компьютеры для контроля температуры процессора и телекоммуникационные приложения (сотовые телефоны).

Часто задаваемые вопросы

Зачем использовать датчики IC вместо других технологий, таких как термопары, RTD и термисторы?

Аналоговые твердотельные датчики на ИС обеспечивают выходной сигнал в виде напряжения или тока, который пропорционален температуре, без дополнительных схем. Цифровые датчики с ИС обеспечивают выходной сигнал, обработанный встроенным аналого-цифровым преобразователем и готовый для ввода в цифровые системы управления и контроля. Датчики IC не требуют линеаризации или других схем. Стоимость IC-датчиков также очень конкурентоспособна, а в некоторых случаях даже дешевле, чем RTD и термисторные датчики

• Узнать больше: Датчики IC
• Выбор датчика IC
• Часто задаваемые вопросы о датчиках IC

• Узнать больше: Датчики IC
• Выбор датчика IC
• Часто задаваемые вопросы о датчиках IC

Поговорите с нашими экспертами

Датчики температуры | TI.com

Ускорьте процесс проектирования, уменьшив сложность аппаратного и программного обеспечения по сравнению с дискретными датчиками температуры, такими как термисторы с отрицательным температурным коэффициентом и платиновые термометры сопротивления, с помощью нашего ассортимента датчиков температуры. Наши датчики температуры позволяют решать распространенные проблемы проектирования и продолжать внедрять инновации благодаря высокой точности, низкому энергопотреблению и компактным и гибким вариантам упаковки.

Поиск по категориям

Новые продукты

параметрический фильтр Посмотреть все продукты

ТМП1826

НОВЫЙ

Цифровые датчики температуры

ТМП1826 АКТИВНЫЙ

1-Wire® точный цифровой датчик температуры ±0,3°C с 2-кбитным EEPROM

прибл. цена (USD) 1ку | 1,16

ТМП1827

НОВЫЙ

Цифровые датчики температуры

ТМП1827 ПРЕДПРОСМОТР

Однопроводной цифровой датчик температуры с точностью ±0,3°C и аутентификацией, 2-Кбит EEPROM

прибл. цена (USD) 1ку | 1,56

ТМП126

НОВЫЙ

Цифровые датчики температуры

ТМП126 АКТИВНЫЙ

Датчик температуры SPI ±0,25°C с работой при 175°C, CRC и предупреждением о скорости нарастания

прибл. цена (USD) 1ку | 0,489

Технические ресурсы

Электронная книга

Электронная книга

Руководство инженера по измерению температуры (версия A)

Благодаря более чем 40-летнему опыту помощи клиентам в оптимизации их температурных конструкций мы разработали всеобъемлющую электронную книгу, охватывающую шесть уникальных прикладных задач, связанных с уникальным размещением датчика. и соображения маршрутизации.

документ-pdfAcrobat ПДФ

Видео серия

Серия видеороликов

Повысьте свой опыт с TI Precision Labs — датчики температуры

Посмотрите нашу серию видеороликов о цифровых и аналоговых датчиках температуры, температурных переключателях и линейных термисторах. Охватывает погрешность и повторяемость датчика температуры, чувствительность и коэффициент усиления, а также рекомендуемые рабочие точки.

Примечание по применению

Замечания по применению

Основы измерения температуры

Во встраиваемых системах существует постоянная потребность в более высокой производительности и большем количестве функций в меньшем форм-факторе. Это требует от проектировщиков систем контроля общей температуры для обеспечения безопасности и защиты систем

document-pdfAcrobat ПДФ

Откройте для себя рекомендуемые приложения

Factory Automation, Test & Measure, Power Delivery

Обеспечьте мониторинг в реальном времени для более быстрого, более автоматизированного и более плотного производства, тестирования и систем подачи энергии с помощью наших масштабируемых решений для измерения температуры

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Защитите системы от нестабильных сред, пройдя сертификацию космического класса или разработав в соответствии со стандартами авионики с помощью наших радиационно-стойких и высоконадежных решений для измерения температуры

Гибридные электромобили и электромобили

Оптимизация характеристик HEV/EV при одновременном безопасном повышении удельной мощности и оптимизации сертификации функциональной безопасности с помощью наших решений для измерения температуры

Обеспечьте мониторинг в реальном времени для более быстрого, более автоматизированного и более плотного производства, тестирования и систем подачи энергии с помощью наших масштабируемых решений для измерения температуры

Измерение температуры имеет решающее значение для мониторинга состояния системы в режиме реального времени и предотвращения простоев при максимальном повышении производительности двигателей и других датчиков. Ассортимент датчиков температуры TI предлагает масштабируемые решения для разработки более быстрых и точных систем.

Датчики температуры TI включают:

• Более высокая надежность благодаря компенсации теплового дрейфа
• Точное эталонное значение температуры для устранения необходимости калибровки с термометрами сопротивления класса AA
• Централизованный мониторинг температуры во всей системе с помощью многоканальных устройств
• Более безопасная система в целом благодаря немедленному обнаружению и реагированию на отказ

Избранные ресурсы

ЭТАЛОННЫЕ ПРОЕКТЫ

• TIDA-010019 – Замена RTD для эталонного проекта компенсации холодного спая в датчике температуры
• PMP23069 – 3 кВт, 180 Вт/дюйм3, однофазный безмостовой ККМ с тотемным полюсом, эталонная конструкция с максимальным входным током 16 А

ПРОДУКЦИЯ

• TMP117 – цифровой датчик температуры 0,1°C, 48-битная EEPROM, замена RTD PT100/PT1000
• TMP1826 – точный цифровой датчик температуры 1-Wire® ±0,3°C с 2-кбитным EEPROM
• TMP61 – линейный термистор 1 %, 10 кОм в корпусах 0402, 0603/0805 и с отверстиями

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ

• TMP6-THERMISTOR-DESIGN — инструмент для проектирования термисторов TMP6 со справочными таблицами, сравнением производительности и примерами кода

Защитите системы от летучих сред, пройдя сертификацию космического класса или разработав в соответствии со стандартами авионики, с помощью наших радиационно-стойких и высоконадежных решений для измерения температуры

Датчики температуры

предотвращают отказ компонентов в суровых условиях и облегчают тепловую компенсацию для уменьшения дрейфа, помогая разрабатывать надежные и долговечные продукты для аэрокосмической и оборонной промышленности.

Предлагаемые нами датчики температуры:

• Квалификация QMLV (термоусиленный корпус HKU, гарантированная радиационная стойкость, устойчивость к одиночным защелкам)
• Высокая надежность, длительный срок службы и расширенные температурные характеристики
• Меньшая занимаемая площадь и меньшее энергопотребление по сравнению с дискретными датчиками температуры, такими как датчики с отрицательным температурным коэффициентом, датчики температуры сопротивления и термопары

Избранные ресурсы

ЭТАЛОННЫЕ ПРОЕКТЫ

• TIDA-010197 — Эталонный проект универсальной платформы мониторинга и управления состоянием спутников с точностью < 1%

ПРОДУКТЫ

• TMP9A00-EP – усовершенствованный продукт, маломощный, аналоговый датчик температуры
• TMP461-SP – Высокоточный дистанционный и локальный датчик температуры с гарантированной радиационной стойкостью (RHA)
• TMP9R00-SP – Датчик температуры радиационной стойкости (RHA) 9-канальный (8 выносных и 1 локальный) высокоточный датчик температуры

Оптимизация производительности HEV/EV при одновременном безопасном увеличении удельной мощности и упрощении сертификации функциональной безопасности с помощью наших решений для измерения температуры

В гибридных электромобилях (HEV) и силовых агрегатах электромобилей точное измерение температуры помогает увеличить удельную мощность и максимизировать эффективность при сохранении эксплуатационных ограничений для обеспечения безопасности пассажиров и надежности системы.

Наши датчики температуры обеспечивают:

• Точное управление работой силового агрегата на температурных пределах посредством высокоточных измерений
• Контроль пороговой температуры для защиты цепей управления питанием и аккумуляторных элементов
• Включение охладителя и нагревателя для предотвращения выхода компонентов из строя при экстремальных температурах
• Конструкции, отвечающие требованиям автомобильной промышленности и отвечающие требованиям функциональной безопасности TI

Избранные ресурсы

ЭТАЛОННЫЕ ПРОЕКТЫ

• TIDA-01168 – Эталонный проект двунаправленного преобразователя постоянного тока в постоянный для автомобильных систем 12/48 В

ПРОДУКТЫ

• TMP61-Q1 – автомобильный, линейный термистор 1%, 10 кОм в корпусах 0402, 0603/0805 и корпусах для сквозных отверстий
• TMP235-Q1 – Автомобильный датчик температуры ±1,5°C Аналоговый выходной сигнал от 2,3 В до 5,5 В с коэффициентом усиления +10 мВ/°C
• TMP112-Q1 – Автомобильный цифровой датчик температуры ±0,5°C от 1,4 до 3,6 В с шиной I2C/SMBus в корпусе 2,56 мм2

Ресурсы для проектирования и разработки

IDE, конфигурация, компилятор или отладчик

Студия аналоговой сигнальной цепи (ASC)

Чтобы упростить настройку и ускорить разработку программного обеспечения, мы создали ASC studio, интуитивно понятную графическую утилиту для настройки всех аспектов датчиков TI, а в будущем и других компонентов сигнальной цепи. Студия ASC помогает визуально выбрать параметры конфигурации, чтобы (…)

Оценочная плата

Подключаемый модуль Sensors BoosterPack для автоматизации зданий

Подключаемый модуль BOOSTXL-BASSENSORS BoosterPack — это простой способ добавить цифровые датчики в комплект для разработки LaunchPad. Разработчики MCU Launchpad могут использовать этот модуль BoosterPack, чтобы начать разработку сенсорных приложений, использующих встроенную температуру, влажность, окружающее освещение и эффект Холла (…)

Инструмент для расчета

Инструмент проектирования термисторов TMP6 со справочными таблицами, сравнением производительности и примерами кода

Линейные термисторы TMP6, как и другие традиционные термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) или положительным температурным коэффициентом (PTC), представленные на рынке, требуют таблиц преобразования сопротивления в температуру, чтобы использовать их в системе.