数字温度传感器:全面了解数字温度传感器规范

2021/10/30 11:35 · 传感器知识资讯 ·  · 数字温度传感器:全面了解数字温度传感器规范已关闭评论
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数字温度传感器:全面了解数字温度传感器规范为了实现最佳性能并确保系统稳健性,就必须要进行系统监控测量。其中一个必须的典型测量项目就是环境温度。使用简单的数字温度传感器进行该测量将为系统设计人员提供如下保证:组件正常工作;系统处于其性能或校准限值范围内;不会使用户遇到危险。测量结束后,通常由系统中的微控制器对环境温

数字温度传感器:全面了解数字温度传感器规范  第1张

数字温度传感器:全面了解数字温度传感器规范

为了实现最佳性能并确保系统稳健性,就必须要进行系统监控测量。其中一个必须的典型测量项目就是环境温度。使用简单的数字温度传感器进行该测量将为系统设计人员提供如下保证:组件正常工作;系统处于其性能或校准限值范围内;不会使用户遇到危险。
测量结束后,通常由系统中的微控制器对环境温度进行相应调整。系统监控微控制器可以改变风扇速度、关闭非必要系统进程或使系统智能进入省电模式。系统设计人员需全面正确地了解数字温度传感器规范以设计系统,并就测量结果采取最佳措施。另外,全面了解传感器规范将确保在选择数字温度传感器器件时,可做到权衡得当。
当选择数字温度传感器(也称作串行输出温度传感器)时,应考虑的主要规范包括精度、分辨率、功耗、接口和封装。
图 1 数字温度传感器总体结构图
精度
数字温度传感器精度表示传感器读数和系统实际温度之间的误差。在产品说明书中,精度指标和温度范围相对应。通常针对不同温度范围,有数个最高精度指标。对于 –25?C~100?C 温度范围来说,?2?C 精度是很常见的。Analog Device 公司的 ADT75、Maxim 公司的 DS75、National 公司的 LM75 以及 TI 的TMP75 均具有这种精度节点。但是,还有更高精度的器件。例如,TI 的TMP275 在 20?C~100?C 温度范围内的精度为 ?0.5?C。
图 2 TMP275 温度误差与温度对应关系的典型性能曲线图
虽然温度精度指标是非常重要的,然而对系统监控应用来说,它并非一定是最为关键的因素。这些应用更重视检测温度变化,而不是确定温度绝对值。
分辨率
数字温度传感器分辨率是描述传感器可检测温度变化细微程度的指标。集成于封装芯片的温度传感器本身就是一种模拟传感器。因此所有数字温度传感器均有一个模数转换器 (ADC)。ADC 分辨率将决定器件的总体分辨率。分辨率越高,可检测到的温度变化就越细微。
在产品说明书中,分辨率是采用位数和摄氏温度值来表示的。当采用位数来考虑分辨率时,必须多加注意,因为该值可能包括符号位,也可能不包括符号位。此外,该器件的内部电路可能以不同于传感器总体温度范围的值,来确定内部 ADC 的满量程范围。以摄氏度 (?C) 来表示的分辨率是一种更直接分辨率值,采用该数值可进行设计分析。
现有器件的分辨率从 1?C 到 0.?C 不等。National 公司的 LM75 通常是一种 9 位温度传感器。关于前一点,LM75 的全工作范围是 –55?C~125?C。因此您可能希望分辨率是 125– (–55)/2^9 或 0.352?C。实际上,该分辨率被规定为 0.5?C。TI 的TMP102 通常是 12 位器件,其分辨率为 0.0625?C。即使环境温度发生微小变化其也会提醒微控制器采取相应的措施。
功耗
大多数系统设计人员都非常关心系统的总功耗,电池供电系统尤为如此。对于这些应用领域使用的数字温度传感器来说,规定功耗必须在整个系统功率预算以下。现在市场上的许多数字温度传感器处于工作状态时,仅消耗微安电流。市场上还有一些具有断电引脚或断电寄存器功能的其他器件。它们在断电状态下的耗电可能远不到一毫安。因为系统监控活动通常是非连续的,因此设计人员可充分利用“单触发”模式的优势(该模式也是一些数字温度传感器的功能之一)。在“单触发”模式中,该器件的上电时间刚好完成测量,接着随即恢复断电模式。利用这种功能,时间平均耗电量可降至最低。
National 公司的 LM70 数字温度传感器就是一款采用断电寄存器的中等低功耗器件。运行状态下的最大静态电流指标是 490?A。但当该器件进入关机模式时,电流消耗通常降至 12?A。TI 的 TMP102 采用了“单触发”模式,因此设计人员可轻松地使该器件处于断电状态,其电流消耗通常低于 1?A。即使处于工作状态时,该器件也仅消耗 10?A 静态电流。
考虑系统功耗时,另一个因素是数字温度传感器的电源电压要求。大多数温度传感器的性能指标要求的供电电压范围为 2.7V~5.5V。有几款器件(如 Maxim 公司的 DS75LX)则专门适于低电压应用。其规范要求的电压范围是 1.7V~3.7V。TMP102的性能要求电压可低至 1.4V。
接口
大多数数字温度传感器都具有下列两种接口中的一种:I2C 或 SPI。I2C 接口是一种两线总线,可用于与监控器件进行通信的多种系统。它通常以 400kbps 的速度运行,但如果采用有源终端电路,则可以 3.4Mbps 的速度运行。该总线要求单线具有上拉电阻,这使材料清单成本增加很小。利用温度传感器器件上的引脚可将多个传感器装在同一条总线上。一些器件可在出厂时拥有不同的地址,便于通过一台 I2C 主控制器来控制数个相同的器件。当需要在系统内若干个点进行温度测量时,其作用就显现出来了。
SPI 是一种三线或四线接口,具体情况视器件间需要单向通信还是双向通信而定。SPI 不支持器件寻址,因此系统内的每个器件都必须拥有与之相连的专门数字线路。来自主系统的这条专线路被称作芯片选择、芯片使能或从属选择,它支持主系统与每个器件进行单独通信。
市场上现有的几款数字温度传感器采用单线接口。这种由 Maxim 公司最早推出的接口通常被称作“单线”接口。器件、温度传感器等使用局限性限制了这种接口的应用。Maxim 公司的 DS18B20 就是一款利用“单线”接口的典型数字温度传感器。
封装
数字温度传感器厂商提供了多种封装选择,以方便系统设计人员可随时找到适于其系统空间限制的封装。现有封装类型从 8 引脚 SOIC 到芯片级封装 (CSP)。当尺寸限制不是系统设计的主要因素时,较大封装当然是合适的。CSP 更适于空间有限的应用(如手机),但在生产方面可能存在困难。新上市的器件为采用 SOT563 封装的器件系列(如 TMP102)。它们在实际尺寸方面和 CSP 相似,甚至高度或 Z 尺寸方面也很相似。但因其是封装的有引线器件,因此它们在生产环境中更稳健。
结论
在规定限值内运行单个组件是先进系统设计的部分要求。要使高度集成的先进系统始终保持最佳运行需要进行系统监控。具体来说,监控并维持最佳系统温度将决定系统是否能保持稳定。系统临界温度测量首先从选择正确的数字温度传感器开始。只要从精度、分辨率、功耗、接口和封装要求考虑,大多数应用均可找到合适的数字温度传感器。
参考书目
如欲下载相关产品说明书,敬请访问: 以及
如欲观看有关低功耗数字温度传感器的视频,敬请访问:
如欲了解更多详情,敬请访问:
作者简介
Rudye McGlothlin 现任 TI 计算机与消费类电子相关的高精度模拟产品营销工程师。他毕业于德克萨斯大学奥斯汀分校 (University of Texas, (Austin?)),获物理学理学士学位。他个人兴趣爱好广泛,其中包括创新技术、旅游以及摩托车驾驶。

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数字温度传感器
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数字式温湿度传感器:就是能把温度物理量和湿度物理量,通过温、湿度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、plc、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。
中文名
数字温度传感器
外文名
temperature transmitter
工作电压
12V~24VDC
准 确 度
优于±0.5℃(0~50℃
测湿范围
0~100%RH
目录
1
概念介绍
2
分类
3
工作原理
4
典型应用
5
特点
数字温度传感器概念介绍
编辑
语音
数字式温湿度传感器:
[1]
就是能把温度物理量和湿度物理量,通过温、湿度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、plc、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。
数字温度传感器分类
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RS232数据格式接口;RS485数据格式接口;一总线数据格式接口;CAN总线数据格式接口;ZIGBEE数据格式接口;TCP/IP数据格式接口。占空比输出;I2C输出;
数字温度传感器工作原理
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开始供电时,数字温度传感器处于能量关闭状态,供电之后用户通过改变寄存器分辨率使其处于连续转换温度模式或者单一转换模式。在连续转换模式下,数字温度传感器连续转换温度并将结果存于温度寄存器中,读温度寄存器中的内容不影响其温度转换;在单一转换模式,数字温度传感器执行一次温度转换,结果存于温度寄存器中,然后回到关闭模式,这种转换模式适用于对温度敏感的应用场合。在应用中,用户可以通过程序设置分辨率寄存器来实现不同的温度分辨率,其分辨率有8位、9位、10位、11位或12位五种,对应温度分辨率分别为1.0℃、0.5℃、0.25℃、0.125℃或0.0625℃,温度转换结果的默认分辨率为9位。DS1722有摩托罗拉串行接口和标准三线接口两种通信接口,用户可以通过SERMODE管脚选择通信标准。
数字温度传感器典型应用
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在信息化程度越来越高的今天,担当信息处理与交换重任的机房是整个信息网络工程的数据传输中心、数据处理中心和数据交换中心。为保证机房设备正常运行及工作人员有一个良好的工作环境,对机房温湿度的监测是必不可少的,合理正常的温湿度环境是机房设备正常运行的重要保障。计算机机房场地的要求主要依据国家标准《GB2887—89计算场地技术条件》、《GB9361—88计算场地安全要求》和《GB—93电子计算机机房设计规范》。随着计算机技术的不断发展和计算机系统的广泛使用,机房环境必须满足计算机设备对温度、湿度等技术要求。机房的温度和湿度作为计算机设备正常运行的必要条件,我们必须在机房的合理位置安装温湿度传感器,以实现对温度、湿度进行24小时实时监测,并能在中控室的监测主机上实时显示各个位置的温湿度测量值。一旦数值出现超出预设温湿度上下限,在监测主机上可以通过改变相应位置数值颜色来报警。为在总体上监视整个机房的温度,湿度状况,可在新风机的进风口和主空调机的回风口,分别安装温湿度变送器来检测温度和湿度。温湿度监测除用于机房监测外,还可以广泛应用于如生物制药、无菌室、洁净厂房、电信银行、图书馆、档案馆、文物馆、智能楼宇等各行各业需要温湿监测的场所和领域。二、应用方案特点☆ 采用高性能温湿度变送器,准确度和稳定性能高。☆ 采用数字信号传输,布线方便,信号传输距离远。☆ 开放式通讯规约,系统扩展方便。☆ 组态软件界面,系统稳定性有保障。☆ 软件功能丰富、实用,方便维护及功能升级。三、系统硬件配置1、上位机硬件要求:① Microsoft Windows 2000(中文版)或Windows XP操作系统(中文版)。② IBM PC及其兼容机,奔腾500MH以上CPU,64 M以上内存。③ 10G以上硬盘,200M以上自由硬盘空间。④ SVGA显卡PCI或AGP显卡,16M以上显存2、现场硬件配置:① RS485/232转换模块② JCJ100N数字式温湿度变送器③ 交直流电源转换器220VAC/12VDC 2A 或现场提供12DC/2A直流电源四、系统结构①系统采用COM1串口接RS485/232转换器实现数据的采集。②系统通讯方式:RS485/232,二线制Data+,Data-,波特率:9600BPS③工作电压:220VAC±10%,或12VDC±10% 2A五、系统配置说明1、数字温湿度变送器数字温湿度传感器采样卡具有十位双通道逐次逼近式A/D转换器,标准RS-232或485通信接口。本品采用递推平均数字软件滤波与硬件电路滤波相结合的滤波方法,使外界对采样的干扰尽可能降到最低,全量程精度高、稳定性能强、一致性好、响应速度快。通过标准485串行接口可与计算机组成多点温湿度测量系统(最多可连接256台数字温湿度传感器)。主要参数说明:☆ 工作电压:12V~24VDC☆ 测温范围:0~50℃ -20~60℃ -40~80℃,其它注明。☆ 准 确 度:优于±0.5℃(0~50℃)☆ 测湿范围:0~100%RH☆ 准 确 度:±3%RH(20%~90%RH,23℃);±2%RH(20%~90%RH,23℃)☆ 信号输出:标准RS485接口☆ 地址设定:内置拨码开关,可设32个地址位(十六进制00~1F)2、数据软件说明即装即用:软件安装方便,直接点击“Setup.exe”运行完成安装,无需其它设置,即可使用,真正的即装即用。多种界面:具有实时数显、实时曲线、历史曲线、数据报表、组态报表等多种数据显示方式。组态灵活:画面、文字及曲线根据测量需要,灵活组态,画面具体生动。数据存储:数据自动存储、数据导出(另存)Excel。数据打印:支持报表打印、历史曲线打印及在Excel里打印。数据查询:通过输入查询时间,即可查询所需被测点对应时间内的数据记录和曲线记录。监测报警:当监测数值达到报警条件时,以改变相应数据颜色方式发出警报。稳定准确:软件运行稳定,抗干扰能力强,数据采集准确度高,满足高标准数据监测要求。
数字温度传感器特点
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语音
27 地址(TMP175)8个地址(TMP75)数字 输出:两线串行接口分辨率:9 - 12位,用户可选择准确性:±0.5°C(最大值),在-25°C至+85°C±2.0°C(最大值)温度范围为-40°C至+125°C低 静态 电流:50μA,0.1μA待机宽 电源 范围:2.7V至5.5V小 SO-8 和 MSOP -8 包应用POWER - 电源 温度 监控电脑 周边 热 保护笔记本 计算机CELL PHONES电池 管理办公 机器温控器 控制环境 监测 与 HVAC
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电子设计圈
专注高科技领域传统PR、Social Media十余年
艾迈斯半导体创新推出全球最高精度的数字温度传感器
· AS6221是一套完整的温度传感器系统,测量精度可达±0.09°C,性能优于市场上同类的数字温度传感器芯片· 借助该传感器,健康状态监测产品能够实现更精准的人体/皮肤温度测量性能· 采用微型封装,尺寸仅为1.5mm x 1mm·...
2020-12-030
阅读21
参考资料
1.

数字温度传感器原理简介
.大比特21IC电子网[引用日期2016-08-08]
数字温度传感器:全面了解数字温度传感器规范  第2张

数字温度传感器:数字温度传感器_1

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技术支持:永阳新能源 粤ICP备号-1

数字温度传感器:法国Humirel 数字式温度传感器

产品介绍

一、数字式温度传感器TSYS02D 产品描述:
数字式温度传感器TSYS02D采用新技术,是一款单一芯片的通用温度传感器,通过I2C接口直接与微处理器连接。微处理器通过ADC值和内置工厂校正参数计算出温度测量结果。传感器的测量范围从-40°C到+125°C,分辨率为0.01°C。TDFN8小型封装不仅节省空间,而且保证快速响应。
二、数字式温度传感器TSYS02D应用:
数字温度传感器 TSYS02D应用于工业控制,替代高精度RTD和NTC,供热/制冷系统,HVAC,汽车等方面。
三、数字式温度传感器TSYS02D特点及技术参数:
高精度:±0.2°C @ -5°C ~ +50°C
可定制高精度温度范围
低功耗:< 420μA(待机功耗 < 0.14μA) 小型TDFN8封装,2.5mm x 2.5mm 测量范围:-40°C ~ +125°C

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