RTD, תרמוקופול, תרמיסטור, יתרונות חיישן IC וחסרונות של השוואה
בחירת מוצר חישת טמפרטורה אולי נראה כמו עניין טריוויאלי, אבל בגלל המגוון
של מוצרים זמינים, משימה זו יכולה להיות מרתיעה. במאמר זה אתאר ארבעה סוגים של
חיישני טמפרטורה (גלאי טמפרטורה התנגדותיים (RTDs), תרמוקופולים, תרמיסטורים ו
חיישני מעגל משולב (IC) עם ממשקים דיגיטליים ואנלוגיים) ודנים בכל אחד מהיתרונות
וחסרונות של חיישנים.
מנקודת מבט ברמת המערכת, חיישן הטמפרטורה מתאים ליישום שלך יהיה
תלוי בטווח הטמפרטורות הנדרש, דיוק, ליניאריות, עלות פתרון, פונקציה, כוח,
גודל פתרון, שיטת הרכבה (שיטת הרכבה על פני השטח ושיטת תוסף חורים ומעגל
שיטת התקנת הלוח) נחוצה גם כדי לתמוך במעגל קל לתכנון.
RTD (מימין)
תוך מדידת ההתנגדות של RTD תוך שינוי הטמפרטורה שלה, התגובה היא כמעט
ליניארי, מתנהג כמו נגד. כפי שמוצג באיור 1, עקומת ההתנגדות של RTD אינה
ליניארי לחלוטין, אבל יש כמה דרגות של סטייה (קו ישר מוצג לעיון) - אבל
מאוד צפוי וניתן לבדיקה חוזרת. כדי לפצות על אי-ליניאריות קלה זו, רוב המעצבים
דיגיטציה של ערך ההתנגדות הנמדדת ושימוש בטבלת בדיקת הדרך במיקרו-בקר להחלה
גורם התיקון. החזרות והיציבות בטווח טמפרטורות רחב זה (בערך
-250 מעלות צלזיוס עד + 750 מעלות צלזיוס) הופך את RTD לשימושי ביותר ביישומים ברמת דיוק גבוהה, כולל
מדידת טמפרטורות נוזל או גז בצינורות וכלי שיט גדולים.
המורכבות של המעגלים המשמשים לעיבוד האות האנלוגי RTD משתנה באופן משמעותי בהתאם ליישום. מגברים וממירים אנלוגיים לדיגיטליים (ADCs), המייצרים שגיאות משלהם, הם הכרחיים. כוח מסופק לחיישן רק כאשר המדידה נחוצה - בדרך זו אתה יכול גם להשיג פעולה בהספק נמוך, אבל זה עושה את המעגל הרבה יותר מורכב. יתר על כן, הכוח הנדרש להפעלת החיישן גם יעלה את הטמפרטורה הפנימית שלו, ובכך ישפיע על דיוק המדידה. אפקט חימום עצמי זה מייצר שגיאת טמפרטורה (הניתנת לתיקון אך דורשת שיקול נוסף) בשל כמה מילימפרים בודדים של זרם. כמו כן, זכור כי RTDs פלטינה פצע תיל או RTDs סרט דק יכול להיות די יקר, במיוחד בהשוואה לעלות של חיישני IC.
תרמיסטור (תרמיסטור)
תרמיסטורים הם סוג אחר של חיישן התנגדות. יש מגוון של תרמיסטור זמין, מ
מוצרים זולים למוצרים בעלי דיוק גבוה, וכן הלאה. תרמיסטורים בעלות נמוכה ובדיוק נמוך
ביצוע מדידות פשוטות או זיהוי סף - נגדים אלה דורשים רכיבים מרובים
(כגון משווים, ייחוס ונגדים דיסקרטיים), אך הם זולים מאוד ויש להם
מאפיינים לא מגיבים של טמפרטורת התנגדות ליניארית, כפי שמוצג באיור 2. אם אתה צריך
למדוד מגוון רחב של טמפרטורות, תצטרך לעשות הרבה עבודה ליניאריזציה. זה יכול להיות
הכרחי כדי לכייל כמה נקודות טמפרטורה. כדי להשיג דיוק גבוה יותר, יקר יותר ו
ניתן להשתמש במערכי תרמיסטור נסבלים יותר כדי לסייע בפתרון בעיה לא ליניארית זו, אך
מערכים כאלה הם בדרך כלל פחות רגישים מאשר תרמיסטור יחיד.
מכיוון שמערכות מרובות נקודות נסיעה מוסיפות מורכבות ועלות, משתמשים בדרך כלל בתרמיסטורים בעלות נמוכה
רק עבור יישומים עם דרישות פונקציונליות מינימליות, כולל טוסטרים, מכונות קפה,
מקררים ומייבשי שיער. בנוסף, התרמיסטורים נתונים לבעיות חימום עצמי
(בדרך כלל בטמפרטורות גבוהות יותר, שם ההתנגדות שלהם נמוכה יותר). כמו עם RTD, סיבת השורש
של חוסר היכולת להשתמש תרמיסטור במתחי אספקה נמוכים עדיין לא נמצא - אבל לזכור
ככל שהפלט בקנה מידה מלא נמוך יותר, כך הוא מומר באופן ישיר יותר למערכת המבוססת על
מאפיינים של ממיר אנלוגי לדיגיטלי ככל שהרגישות נמוכה יותר. הספק קטן
יישומים דורשים גם מורכבות מעגל מוגברת כדי להיות רגישים לשגיאות הנגרמות מרעש.
תרמיסטורים ניתן להפעיל על טווח הטמפרטורה של -100 מעלות צלזיוס כדי + 500 מעלות צלזיוס, אם כי רוב
תרמיסטורים מדורגים לטווח טמפרטורות פעולה מרבי של + 100 מעלות צלזיוס עד + 150 מעלות צלזיוס.
תרמוקופול (תרמוקופלה)
התרמופול כולל מגעים של שני חוטים העשויים מחומרים שונים. לדוגמה
תרמוקופול מסוג J עשוי מברזל וקונסטנטן. כפי שמוצג בתנונה 3, איש הקשר 1 ממוקם
בטמפרטורה שיש למדוד, בעוד המגע 2 ואת הקשר 3 ממוקמים שונה
טמפרטורות כפי שנמדדו עם חיישן הטמפרטורה האנלוגי LM35. מתח היציאה הוא
יחסי בקירוב להבדל בין שני ערכי טמפרטורה אלה.
איור 3: שימוש ב- LM35 לפיצוי צומת קר תרמוקופול
כי תרמוקופולים יש רגישות נמוכה מאוד (בסדר גודל של עשרות microvolts לתואר
צלזיוס), תצטרך מגברים בהיסט נמוך כדי לייצר מתחי יציאה שמיש. בפעולה
טווח התרמופול, אי-הליניאריות בפונקציית העברת הטמפרטורה למתח
לעתים קרובות דורש מעגל פיצוי או טבלת בדיקת מידע, כמו גם RTD ו thermocouple. אולם
למרות חסרונות אלה, thermocouples הם עדיין פופולריים מאוד, במיוחד עבור תנורים, תנורי מים
כבשנים, ציוד בדיקה ותהליכים תעשייתיים אחרים - בגלל המסה התרמית הנמוכה של
התרמופול וטווח טמפרטורות ההפעלה המורחב ל-2300 מעלות צלזיוס ומעלה הוא רחב מאוד.
חיישן IC
חיישן IC פועל על טווח טמפרטורות של -55 מעלות צלזיוס עד + 150 מעלות צלזיוס - מספר חיישני IC הם
זמין לפעולה עד + 200 מעלות צלזיוס. ישנם סוגים שונים של חיישני IC משולבים, אבל
ארבעת חיישני ה- IC המשולבים הנפוצים ביותר הם התקני פלט אנלוגיים, התקני ממשק דיגיטלי,
חיישני טמפרטורה מרוחקים וחיישני IC משולבים (מתגי טמפרטורה) עם תרמוסטט
פונקציות. התקני יציאה אנלוגיים (בדרך כלל יציאות מתח, אך לחלקם יש גם יציאות זרם)
הם הפתרונות הפסיביים ביותר כאשר הם דורשים ADC כדי לבצע דיגיטציה של אות הפלט. דיגיטלי
ממשקי שני חוטים של התקני ממשק (I2C או PMBus) נמצאים בשימוש הנפוץ ביותר ויש להם ממשק מובנה
Adc.
בנוסף להכללת חיישן טמפרטורה מקומי, חיישן הטמפרטורה המרוחק כולל גם חיישן אחד או
כניסות נוספות כדי לפקח על טמפרטורת הדיודה מרחוק - הם ממוקמים לרוב מאוד
IC דיגיטלי משולב כגון מעבד או מערך שערים ניתן לתיכנות שדה 】)in. התרמוסטט
מספק התראה פשוטה כאשר מגיעים לסף הטמפרטורה.
השימוש בחיישני IC מציע מספר יתרונות, כולל: צריכת חשמל נמוכה; חבילה קטנה
גדלים (כמה קטן 0.8mm x 0.8mm); ועלות התקן נמוכה עבור יישומים מסוימים. בנוסף, מאז
חיישן ה- IC מכויל במהלך בדיקת הייצור, אין צורך בכיול נוסף. הם
משמשים בדרך כלל ביישומי מסלול כושר, מוצרים לבישים, מערכות מחשוב, נתונים
חוטבי עצים ויישומי רכב.
מעצבי לוח מנוסים ישתמשו בפתרון המתאים ביותר בהתבסס על המוצר הסופי
דרישות. טבלה 1 מציגה את נקודות החוזק / החולשות היחסיות של כל חיישן טמפרטורה.
טבלה 1: RTD, תרמיסטור, תרמוקופול וחיישן IC יתרונות וחסרונות יחסיים
הוסף: מס ' 16, כביש 3, אזור התעשייה סנג'יאנג, שנגג'ואו, ג'ה-ג'יאנג, סין
איש קשר:אריק שי
דואר אלקטרוני:sale@benoelectric.com
אספסוף: +861598895936
סקייפ:ericxie123@outlook.com
Wechat & Whatsapp: +8615988295936
אתר אינטרנט:www.benoindustry.com
