Avantages et inconvénients de quatre types de capteurs de température

Avantages et inconvénients de quatre types de capteurs de température
Le choix d'un capteur de température peut sembler trivial, mais en raison de la variété des produits disponibles, cette tâche peut s'avérer très préoccupante. Cet article présente quatre types de capteurs de température (capteurs de température à résistance (RTD), thermocouples, thermistances et capteurs à circuit intégré (CI) avec interfaces numériques et analogiques) et explore les avantages et les inconvénients de chaque capteur.
Du point de vue du niveau logiciel du système, l'adéquation d'un capteur de température à votre application dépendra de la plage de température requise, de la précision, de la linéarité, du coût de la solution, de la fonction, de la puissance, des spécifications de la solution et des méthodes d'installation (méthode de montage en surface, insertion de trous enterrés). méthode et méthode d'installation externe du circuit imprimé). Il faut également être compatible avec le niveau de solutions de conception simples pour les circuits de puissance. (Transmetteur de pression)
RDT
Lorsque la température change lors de la mesure de la résistance d'un RTD, la réponse sera essentiellement exprimée comme linéaire et exprimée sous forme de résistance. Comme le montre la figure 1, la courbe de résistance du RTD n'est pas complètement linéaire, mais présente plusieurs écarts (montrant la ligne droite utilisée) mais peut être hautement prévisible et reproductible. Pour compenser cette légère non-linéarité, de nombreux concepteurs numérisent les valeurs de résistance mesurées et appliquent des facteurs de correction à l'aide de tables de recherche dans les microcontrôleurs. Cette reproductibilité et cette stabilité sur une large plage de températures (environ -250 degrés C à +750 degrés C) rendent le RTD très utile dans les applications de précision, notamment la mesure de la température des liquides ou des gaz dans les pipelines et les grands conteneurs.
La complexité des circuits utilisés pour traiter les signaux analogiques RTD varie considérablement en fonction de l'application. Il est nécessaire de disposer de composants tels que des amplificateurs et des convertisseurs analogique-numérique (CAN) qui génèrent des erreurs uniques. Alimentez le capteur uniquement lorsque la mesure est nécessaire. Cette méthode peut également permettre un fonctionnement à faible consommation, mais elle rendra le circuit plus complexe. De plus, la puissance de sortie nécessaire au branchement du contrôleur peut également augmenter sa température interne, compromettant ainsi la précision des mesures précises. Avec un courant de seulement quelques mAh, ce type d'effet d'auto-échauffement provoquera un écart de température (qui peut être corrigé, mais doit être pris en compte davantage). De plus, n'oubliez pas que le coût des RTD en platine bobiné ou des RTD à couches minces peut être assez élevé, notamment par rapport au coût des capteurs à circuits intégrés.

Thermistance
La thermistance est un autre type de contrôleur de type résistance. Il existe de nombreux types de thermistances, des produits de haute qualité à bas prix aux produits de haute précision. Les thermistances à faible coût et de faible précision peuvent exécuter des fonctions de mesure ou de vérification de seuil simples et précises - ce type de varistance nécessite plusieurs composants (tels que des comparateurs, une référence et des varistances discrètes), mais est très rentable et possède les caractéristiques de température de résistance des thermistances discrètes. systèmes, comme le montre la figure 2. S'il est nécessaire de mesurer avec précision une large plage de températures, vous devrez effectuer de nombreuses solutions de linéarisation. Une correction efficace de plusieurs points de température sera nécessaire. Afin d'obtenir une plus grande précision, des réseaux de thermistances plus coûteux et à tolérance plus petite peuvent être utilisés pour aider à résoudre ce problème non linéaire, mais ces réseaux ne sont généralement pas aussi sensibles que les thermistances individuelles.
En raison de la complexité et du coût accrus des systèmes multipoints de déclenchement, les thermistances à faible coût ne sont généralement utilisées que pour les applications présentant les exigences fonctionnelles les plus faibles, notamment les grille-pain, les cafetières, les réfrigérateurs et les sèche-cheveux. De plus, les thermistances peuvent également être confrontées au défi de l'auto-échauffement (généralement à des températures plus élevées, lorsque leurs résistances sont plus faibles). Comme pour RTD, la cause première de l'impossibilité d'utiliser des thermistances à de faibles tensions d'alimentation n'a pas été trouvée, mais n'oubliez pas que plus la sortie proportionnelle complète est faible, plus la sensibilité du système directement convertie par les caractéristiques de l'analogique au numérique est faible. convertisseurs (ADC). Cette application basse consommation doit également augmenter la complexité du circuit, le rendant très sensible aux erreurs de bruit. Les thermistances peuvent fonctionner dans une plage de températures allant de -100 degrés à +500 degrés, bien que la plupart des thermistances aient une plage de températures de fonctionnement maximale nominale de +100 degrés à +1509 C.
Thermistance en platine
Un thermocouple comprend une jonction de deux fils constitués de matériaux différents. Par exemple, un thermocouple de type est composé de fer et de constantan. Le contact 1 est à la température mesurée, tandis que le contact 2 et le contact 3 sont à des températures différentes mesurées par un capteur de température analogique LM35. La tension de sortie est à peu près proportionnelle à la différence entre ces deux valeurs de température.
En raison de la très faible sensibilité des thermistances en platine (de l'ordre de plusieurs dizaines de microvolts par Celsius), vous devrez utiliser un amplificateur à faible décalage pour générer une tension de fonctionnement de sortie utilisable. Dans la plage de fonctionnement des thermocouples, la non-linéarité de la fonction de transfert de tension et de température nécessite généralement des circuits de compensation ou des tables de conversion, tout comme les RTD et les thermocouples. Ils ne savaient pas que malgré ce défaut, les thermistances en platine sont toujours très à la mode, en particulier dans des applications telles que les fours électriques, les chauffe-eau et électriques, les fours, les équipements de test et autres solutions de production industrielle - car la qualité thermique des thermistances en platine est très faible. , et la plage de température de fonctionnement (la température de fonctionnement peut être étendue jusqu'à environ 2 300 degrés) est très complexe (capteurs de température)

Contrôleur IC
Le capteur IC fonctionne dans la plage de température de -55 degrés C à +150 degrés C. Certains|Les capteurs C fonctionnent jusqu'à +200 degrés. Il existe différents capteurs IC intégrés, et les quatre plus courants sont des capteurs IC intégrés avec des dispositifs de sortie analogiques, des dispositifs d'interface numérique, des capteurs de température à distance et des fonctions de régulateur de température ! Capteur C (interrupteur de température). Les composants de sortie proposés (généralement une sortie de tension de fonctionnement, mais certains ont également une sortie de flux d'énergie de secours) sont très probablement des solutions passives lors de l'utilisation de l'ADC pour résoudre intelligemment le signal de données de sortie. Les dispositifs d'interface numérique utilisent généralement une interface à double fil (12C ou PMBus) avec ADC intégré
En plus des capteurs de température locaux, les capteurs de température à distance disposent également de chemins ou d'entrées multiples pour surveiller la température des diodes à distance et sont disposés dans le circuit intégré numérique le plus intégré (tel qu'un processeur ou un réseau de portes programmables sur site [FPGA]). Le régulateur de température peut émettre une simple alarme lorsque le seuil de température est atteint.
L'utilisation de capteurs à circuit intégré présente de nombreux avantages, notamment : une faible consommation d'énergie ; Peut fournir de petits produits d'emballage (certaines tailles aussi petites que {{0}},8 mm x 0,8 mm) ; De faibles coûts de périphérique peuvent également être obtenus dans certaines applications. De plus, étant donné que les capteurs de circuits intégrés sont calibrés lors des tests de production, un étalonnage supplémentaire n'est pas nécessaire. Ils sont couramment utilisés dans les applications de suivi de la condition physique, les produits portables, les systèmes informatiques, les enregistreurs de données et les applications automobiles.
Les concepteurs de circuits imprimés expérimentés utiliseront la solution la plus appropriée en fonction des exigences du produit final. Le tableau 1 montre les avantages relatifs/le potentiel de travail de chaque capteur de température. (Capteur de pression)
Comment sélectionner LDO
ESR de LDO
Fonction de transfert BUCK de type courant (calcul, analyse)
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