Vgrajeni temperaturni senzorji (IC temperaturni senzorji) – prednosti in aplikacije

Morda najsodobnejši način merjenja temperature v elektroniki je uporaba temperaturnih senzorjev IC. Takšne senzorje je mogoče vgraditi neposredno v mikrovezja in zaradi odvisnosti I-V značilnosti polprevodniške spojine od njene temperature danes razvijalcem ponujajo široke možnosti za ustvarjanje natančnih merilnih naprav. Smer se razvija precej hitro, ima svoje značilnosti, o katerih bomo razpravljali kasneje v tem članku.

Integralni diodni senzorji nudijo prednosti pred termočleni in platinasti uporovni termometri, čeprav lahko delujejo pri relativno nizkih temperaturah - ne več kot 150 ° C. Senzorji so zelo kompaktni, zato so priročno vgrajeni, poleg tega pa so poceni za izdelavo.

Takšni senzorji so idealni za integracijo v regulatorje, ojačevalnike, mikrokontrolerje in druge elektronske naprave, kjer je potrebno natančno spletno spremljanje temperature.Diodni senzorji so zelo občutljivi in ​​natančni - to je njihova glavna prednost za elektroniko.

Vedno več je področij, kjer bodo integrirani senzorji ustrezali. Začenši s sistemi za merjenje temperature merilnih modulov, konča z merjenjem temperature procesorjev in uporabo v krmilnih sistemih s številnimi nadzorovanimi parametri: temperatura, tlak itd.

Izjemno koristno je integrirati integrirane diodne senzorje v sisteme za daljinsko spremljanje temperature za namene požarne varnosti, tako da se alarm sproži strogo, ko temperatura preseže vnaprej določen prag.

Prvi integralni senzorji so že pokazali premoč nad termistorji, saj je za termistorje odvisnost upora od temperature daleč od linearne, za diodne senzorje pa se izhodna karakteristika takoj izkaže za linearno.

Integralni senzorji so razvrščeni kot analogni in digitalni in lahko zagotavljajo temperaturno sorazmerne tokovne ali napetostne signale. Analogni senzorji ne izgubijo priljubljenosti, saj je njihov razpon delovne napetosti precej velik - od 4 do 30 voltov, medtem ko ni občutljivosti na padce napetosti na prenosnih linijah signala. Čeprav večina današnjih instrumentov zahteva digitalno obliko za vhodne podatke, je mogoče analogni signal enostavno pretvoriti v digitalnega z ADC.

V mnogih rešitvah, ki se uporabljajo za naloge spremljanja in merjenja, imajo diodni senzorji v sebi ADC, ker tehnologija izdelave to omogoča - senzor se izkaže za stroškovno učinkovitega.Izhodni signal digitalnega integralnega termometra je sedaj pridobljen v formatu 1 ali 0, kar je priročno za prenos na zunanji mikrokrmilnik.

V integriranih temperaturnih senzorjih so možne tudi dodatne funkcije: spremljanje napetostnih sprememb, merjenje temperature oddaljenega objekta, merjenje pretoka, signaliziranje prekoračitve nastavljene temperature.

Integrirani digitalni temperaturni senzorji, kot je DS18S20, so že dolgo pridobili popularnost za tehnologijo 1-Wire po vsem svetu, čeprav so bili prvotno znani kot ukinjeni senzorji DS1820.Ti senzorji imajo izolacijo hrupa in visoko meroslovno zmogljivost, kar je zelo pomembno pri organizaciji avtocest.

Senzorji DS1820 se že več kot 15 let uporabljajo pri izdelavi večtočkovnih sistemov za nadzor temperature v območju od -55 °C do +125 °C, omogočajo spremljanje temperature v realnem času in hitro signalizirajo, da je temperatura presega nastavljeno točko. To je mogoče zaradi obstojnega pomnilnika, vgrajenega v čip.

Senzorji DS18B20 so naprednejši — omogočajo programiranje bitne širine rezultata preko 1-Wire in s tem nastavitev stopnje pretvorbe. Digitalna koda, ki prihaja iz senzorja, je že rezultat merjenja temperature in ni treba narediti nobenih nadaljnjih pretvorb.

Senzor DS1822 je poenostavljena, nekalibrirana različica senzorja DS18B20, je cenejši in omogoča nizkocenovne večtočkovne sisteme za nadzor temperature. Obstaja tudi varčna dvopolna različica, kot je DS1822-PAR, ki se napaja v parazitnem enožilnem načinu.

Na voljo je tudi enožični termometer DS1825, ki ima 4 naslovne zatiče za največ 16 lokalnih naslovov na enožični liniji. Ta funkcija omogoča tehniku, da najde do 16 večtočkovnih termometrov za nadzor temperature, ki se nahajajo na liniji v omrežju 1-Wire. To ne zahteva ujemajočih se tabel 64-bitnih posameznih naslovov, kar pomeni, da se bo zmogljivost takega sistema povečala.