温度传感器的应用:介绍两款方便狭小空间安装的轻巧型温度变送器

2021/11/02 04:55 · 传感器知识资讯 ·  · 温度传感器的应用:介绍两款方便狭小空间安装的轻巧型温度变送器已关闭评论
摘要:

温度传感器的应用:介绍两款方便狭小空间安装的轻巧型温度变送器温度传感器在各行各业都有广泛的应用,本文仅按照温度传感器不同的形式进行部分应用中的案例分析。温度传感器从形式上可以分为很多种,常用的有壁挂式、导轨式、直插式。壁挂式多用于室内或者控制柜等箱体内,安装方便、美观大方。壁挂式可以加显示屏现场显示温度,也可以只采集温度传输给后面的采集器,在电脑上或者触摸屏显示。壁挂式温度传感器可以

温度传感器的应用:介绍两款方便狭小空间安装的轻巧型温度变送器

温度传感器在各行各业都有广泛的应用,本文仅按照温度传感器不同的形式进行部分应用中的案例分析。
温度传感器从形式上可以分为很多种,常用的有壁挂式、导轨式、直插式。
壁挂式多用于室内或者控制柜等箱体内,安装方便、美观大方。壁挂式可以加显示屏现场显示温度,也可以只采集温度传输给后面的采集器,在电脑上或者触摸屏显示。
壁挂式温度传感器可以采集单点的温度,也可以采集并显示多点温度。
壁挂式温度传感器不带现场显示功能时,可以根据安装的空间形状、安装环境定制。
导轨式温度传感器多安装在控制柜、控制箱的导轨上,将工业现场的各种信号转换为数字信号,按照标准MODBUS协议,通过RS485 的通讯方式,将数字信号提供给DCS 或PLC、上位机等控制器或采集装置。
直插式温度传感器样式种类繁多,安装位置也灵活多样。
机械设备上安装在外套管上的温度传感器,顶端的接头非常方便实用。
风力发电机主轴温度传感器
带M接头的温度传感器,可以直接连接采集设备,或者放置在温控器的箱体里面,接插方便,信号稳定。
特殊设计的尖头温度传感器,可以应用在食品等固体半固体物质温度监控,方便测量内部温度。
温度传感器的应用案例数不胜数,具体应用时可以跟温度传感器生产厂家的技术人员沟通需求、说明将要测量的环境状况,让厂家的技术人员帮助设计温度传感器样式和安装方式。
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温度传感器的应用:可穿戴式传感装置与人体之间的四大发展趋势

温度测量应用非常广泛,不仅生产工艺需要温度控制,有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量,如计算机要监控CPU的温度,马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等,下面介绍几种常用的温度传感器。
温度是实际应用中经常需要测试的参数,从钢铁制造到半导体生产,很多工艺都要依靠温度来实现,温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述,并介绍与电路系统之间的接口。
热敏电阻器
用来测量温度的传感器种类很多,热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC),也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中,热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高,但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。
表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。
这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的,但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25),该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比,通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例,25℃时阻值为10KΩ的电阻,在0℃时电阻为28.1KΩ,60℃时电阻为4.086KΩ;与此类似,25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为 14.050KΩ。
图1是热敏电阻的温度曲线,可以看到电阻/温度曲线是非线性的。
虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量,但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值,可以用这个曲线来估计,也可以直接计算出电阻值,计算公式如下:
这里T指开氏绝对温度,A、B、C、D是常数,根据热敏电阻的特性而各有不同,这些参数由热敏电阻的制造商提供。
热敏电阻一般有一个误差范围,用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同,误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换,用于不能进行现场调节的场合,例如一台仪器,用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准,这种热敏电阻比普通的精度要高很多,也要贵得多。
图2是利用热敏电阻测量温度的典型电路。电阻R1将热敏电阻的电压拉升到参考电压,一般它与ADC的参考电压一致,因此如果ADC的参考电压是5V,Vref也将是5V。热敏电阻和电阻串联产生分压,其阻值变化使得节点处的电压也产生变化,该电路的精度取决于热敏电阻和电阻的误差以及参考电压的精度。
自热问题
由于热敏电阻是一个电阻,电流流过它时会产生一定的热量,因此电路设计人员应确保拉升电阻足够大,以防止热敏电阻自热过度,否则系统测量的是热敏电阻发出的热,而不是周围环境的温度。
热敏电阻消耗的能量对温度的影响用耗散常数来表示,它指将热敏电阻温度提高比环境温度高1℃所需要的毫瓦数。耗散常数因热敏电阻的封装、管脚规格、包封材料及其它因素不同而不一样。
系统所允许的自热量及限流电阻大小由测量精度决定,测量精度为±5℃的测量系统比精度为±1℃测量系统可承受的热敏电阻自热要大。
应注意拉升电阻的阻值必须进行计算,以限定整个测量温度范围内的自热功耗。给定出电阻值以后,由于热敏电阻阻值变化,耗散功率在不同温度下也有所不同。
有时需要对热敏电阻的输入进行标定以便得到合适的温度分辨率,图3是一个将10~40℃温度范围扩展到ADC整个0~5V输入区间的电路。
运算放大器输出公式如下:
一旦热敏电阻的输入标定完成以后,就可以用图表表示出实际电阻与温度的对应情况。由于热敏电阻是非线性的,所以需要用图表表示,系统要知道对应每一个温度ADC的值是多少,表的精度具体是以1℃为增量还是以5℃为增量要根据具体应用来定。
累积误差
用热敏电阻测量温度时,在输入电路中要选择好传感器及其它元件,以便和所需要的精度相匹配。有些场合需要精度为1%的电阻,而有些可能需要精度为0.1%的电阻。在任何情况下都应用一张表格算出所有元件的累积误差对测量精度的影响,这些元件包括电阻、参考电压及热敏电阻本身。
如果要求精度高而又想少花一点钱,则需要在系统构建好后对它进行校准,由于线路板及热敏电阻必须在现场更换,所以一般情况下不建议这样做。在设备不能作现场更换或工程师有其它方法监控温度的情况下,也可以让软件建一张温度对应ADC变化的表格,这时需要用其它工具测量实际温度值,软件才能创建相对应的表格。对于有些必须要现场更换热敏电阻的系统,可以将要更换的元件(传感器或整个模拟前端)在出厂前就校准好,并把校准结果保存在磁盘或其它存储介质上,当然,元件更换后软件必须要能够知道使用校准后的数据。
总的来说,热敏电阻是一种低成本温度测量方法,而且使用也很简单,下面我们介绍电阻温度探测器和热电偶温度传感器。
电阻温度探测器
电阻温度探测器(RTD)实际上是一根特殊的导线,它的电阻随温度变化而变化,通常RTD材料包括铜、铂、镍及镍/铁合金。RTD元件可以是一根导线,也可以是一层薄膜,采用电镀或溅射的方法涂敷在陶瓷类材料基底上。
RTD的电阻值以0℃阻值作为标称值。0℃ 100Ω铂RTD电阻在1℃时它的阻值通常为100.39Ω,50℃时为119.4Ω,图4是RTD电阻/温度曲线与热敏电阻的电阻/温度曲线的比较。RTD的误差要比热敏电阻小,对于铂来说,误差一般在0.01%,镍一般为0.5%。除误差和电阻较小以外,RTD与热敏电阻的接口电路基本相同。
热电偶
热电偶由两种不同金属结合而成,它受热时会产生微小的电压,电压大小取决于组成热电偶的两种金属材料,铁-康铜(J型)、铜-康铜(T型)和铬-铝(K型)热电偶是最常用的三种。
热电偶产生的电压很小,通常只有几毫伏。K型热电偶温度每变化1℃时电压变化只有大约40μV,因此测量系统要能测出4μV的电压变化测量精度才可以达到0.1℃。
由于两种不同类型的金属结合在一起会产生电位差,所以热电偶与测量系统的连接也会产生电压。一般把连接点放在隔热块上以减小这一影响,使两个节点处以同一温度下,从而降低误差。有时候也会测量隔热块的温度,以补偿温度的影响(图5)。
测量热电偶电压要求的增益一般为100到300,而热电偶撷取的噪声也会放大同样的倍数。通常采用测量放大器来放大信号,因为它可以除去热电偶连线里的共模噪声。市场上还可以买到热电偶信号调节器,如模拟器件公司的AD594/595,可用来简化硬件接口。
固态热传感器
最简单的半导体温度传感器就是一个PN结,例如二极管或晶体管基极-发射极之间的PN结。如果一个恒定电流流过正向偏置的硅 PN结,正向压降在温度每变化1℃时会降低1.8mV。很多IC利用半导体的这一特性来测量温度,包括美信的MAX1617、国半的LM335和LM74 等等。半导体传感器的接口形式多样,从电压输出到串行SPI/微线接口都可以。
温度传感器种类很多,通过正确地选择软件和硬件,一定可以找到适合自己应用的传感器。
来源:国际电子商情
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温度传感器的应用:温度传感器的功能以及应用

描述
温度传感器是指能感受温度能够转换成可用输出信号的传感器,温度测量仪表最要的一个部分就是温度传感器,下面我们介绍一下温度传感器的功能以及应用。
温度传感器主要分为接触式和非接触式。
模拟量型温湿度传感器
探头使用的是数字集成传感器,并且是数字化处理电路,能够让环境中的温度和相对湿度转换成与之相对应的标准模拟信号。
485型温湿度传感器
电路使用了微处理器芯片、温度传感器。使用了颗粒烧结探头护套,并且探头与壳体是连接的,可靠性高。
网络型温湿度传感器
能够采集温湿度数据然后用以太网/WiFi/GPRS方式上传到服务器上。并且能够经过已架设好的通讯网络做到远距离的数据采集和传输。
温度传感器在工农业生产中温度测量的范围非常的广,在工农业生产过程起到了很大的作用,并且能保证产品质量、提高生产效率、节约能源、生产安全。
温度传感器的应用领域非常广阔,能作为温度测量与控制、温度补偿、流速、流量和风速测定、液位指示、温度测量、紫外光和红外光测量、微波功率测量。在彩电、电脑彩色显示器、切换式电源、热水器、电冰箱、厨房设备、空调、汽车等领域都有温度传感器的身影。
本文综合自百度百科、百度经验、世材新材料
责任编辑:haq
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温度传感器的应用:简析温度传感器的应用场景

  人类社会中,工业、农业、商业、科研、国防、医学及环保等领域都与温度有着密不可分的关系。温度传感器是实现温度检测与控制的重要器件,在各类繁多的传感器中,温度传感器是应用最广泛、发展最快的传感器之一。
  在我们日常所需的汽车、消费电子、家用电器等产品上都存在一个至数个温度传感器。较比其他种类传感器,温度传感器出现的最早,相继出现了热电偶传感器、RTD铂电阻和集成半导体温度传感器等多种温度传感器,并且随着技术的发展,新型温度传感器还在不断涌现。
  测温方案决定应用场景
  温度传感器的使用非常广泛,大到工业过程控制中的温度变送器,小到家庭必备的电子体温计都需要通过温度传感器来实现温度检测,但在这些应用场景中,所采用的测温方案是不同的。
  根据测温原理,测温方案主要有如下几大类:
  热电偶
  铂电阻RTD
  热敏电阻NTC
  CMOS温度传感器
  
不同种类的测温方案
  热电偶温度范围最宽,可达-200℃~2000℃,使用时需要外部参考端,较为复杂。铂电阻RTD精度高,范围范围也比较宽,但成本较高,外围电路复杂。NTC热敏电阻成本较低,但精度有限,本身具有温度系数大和非线性输出的特点。CMOS温度传感器又称为IC温度传感器,包括模拟输出和数字输出两种类型。与上述三种温度传感器相比,CMOS温度传感器具有非常高的线性度,低系统成本,功能集成度高,外围简单,能支持数字输出,主要缺点是测温范围一般集中在-40℃~125℃,较为局限。
  通过以上对比,大家已经了解了几种测温方案的差异,这些差异也决定了不同的应用场景。热电偶和RTD两种方案测温范围宽,使用复杂,所以基本局限在工业应用。热敏电阻NTC因为低成本和相对易于使用的优点使其应用非常广泛,例如汽车上的水温、油温、发动机进气温度、缸内温度到尾气温度,家电和小家电中的空调、冰箱电饭煲等等这些都是NTC的主战场,物联网应用中的环境温度测量、水温探头,电子体温计等也都是采用以NTC为主的测温方案。
  CMOS数字温度传感器过去主要以IC形态存在,采用标准IC的SOP8脚封装,用在电子产品中的板级测温,比如硬盘、主板上,输出信号以I2C接口为主,也有部分采用模拟电压输出。随着摩尔定律的发展,基于CMOS工艺的数字温度传感器性能越来越好,成本也越来越低。
  下面我们具体来看看温度传感器都有哪些应用。
  温度传感器在工业中的应用
  在工业生产自动化流程中,温度测量点要占全部测量点的一半左右。例如,在钢铁冶炼过程中,准确地控制冶炼温度可以明显提高产品质量,还能节能降耗;在石油炼化厂,准确地控制裂解温度,可以得到不同品质的柴油系列产品。
  温度传感器在家电中的应用
  在放多家电产品中,温度的检测也是无处不在的,如洗衣机的水温检测与控制,冰箱与空调制冷温度的检测与控制,电烤微波炉与消毒碗柜的温度检测与控制等等。
  其中,突断式温度传感器在家电用品中使用非常常见,包括电热水袋、电热水壶、自动饮水机等。它们的工作原理基本都是电源接通进行加热,当温度传感器检测温度上升到设定值时,会自动断开电源以达到安全使用的目的。
  温度传感器在建筑行业的应用
  在建筑行业,温度传感器在混泥土凝结硬化的过程中,起着很大的作用。裂缝在混凝土构件特别是大体积混凝土构件中是较为普遍的,其严重影响到结构的整体性和耐久性,究其原因,都是由混凝土温度应力造成的。
  因此在大体积混凝土中,用温度传感器实现温度的控制具有重要的意义。

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