Cymhariaeth o fanteision ac anfanteision pedwar synhwyrydd tymheredd prif ffrwd

Gall dewis cynhyrchion synhwyro tymheredd ymddangos fel mater dibwys, ond oherwydd yr amrywiaeth o gynhyrchion sydd ar gael, gall y dasg hon fod yn eithaf brawychus. Yn yr erthygl hon, bydd yr awdur yn cyflwyno pedwar math o synwyryddion tymheredd (synwyryddion tymheredd gwrthiant (RTDs), thermocyplau, thermistorau, a synwyryddion cylched integredig (IC) gyda rhyngwynebau digidol ac analog) ac yn trafod manteision ac anfanteision pob math o synhwyrydd.
O safbwynt lefel system, bydd p'un a yw synhwyrydd tymheredd yn addas ar gyfer eich cais yn dibynnu ar yr ystod tymheredd gofynnol, cywirdeb, llinoledd, cost datrysiad, ymarferoldeb, defnydd pŵer, maint datrysiad, dull gosod (dull gosod wyneb, dull gosod twll trwodd , a dull gosod allanol bwrdd cylched), yn ogystal â rhwyddineb cefnogaeth dylunio cylched. RTD
Wrth fesur gwrthiant RTD wrth newid ei dymheredd, mae'r ymateb bron yn llinol, gan weithredu fel gwrthydd. Fel y dangosir yn Ffigur 1, nid yw cromlin gwrthiant y RTD yn gwbl llinol, ond mae ganddo ychydig o raddau o wyriad (yn dangos llinell syth a ddefnyddir fel cyfeiriad) - ond mae'n hynod ragweladwy a gwiriadwy. I wneud iawn am yr aflinoledd bychan hwn, mae'r rhan fwyaf o ddylunwyr yn digideiddio'r gwerthoedd gwrthiant mesuredig ac yn defnyddio tablau chwilio o fewn microreolyddion i gymhwyso ffactorau cywiro. Mae'r gallu i ailadrodd a sefydlogrwydd o fewn ystod tymheredd eang (tua -250 gradd C i +750 gradd C) yn gwneud RTD yn hynod ddefnyddiol mewn cymwysiadau manwl uchel, gan gynnwys mesur tymheredd hylifau neu nwyon mewn piblinellau a chynwysyddion mawr .
Mae cymhlethdod cylchedau a ddefnyddir i brosesu signalau analog RTD yn gyffredinol yn amrywio yn dibynnu ar y cais. Mae cydrannau fel mwyhaduron a thrawsnewidyddion analog-i-ddigidol (ADCs), sy'n cynhyrchu eu gwallau eu hunain, yn anhepgor. Cyflenwch bŵer i'r synhwyrydd yn unig pan fo angen ar gyfer mesur - gallwch hefyd gyflawni gweithrediad pŵer isel trwy'r dull hwn, ond bydd hyn yn gwneud y gylched yn llawer mwy cymhleth. Ar ben hynny, mae'r pŵer sydd ei angen i bweru ar y synhwyrydd hefyd yn cynyddu ei dymheredd mewnol, gan effeithio ar gywirdeb mesur. Gyda dim ond ychydig o ampau o gerrynt, bydd yr effaith hunangynhesu hon yn cynhyrchu gwallau tymheredd (gellir cywiro'r gwallau hyn ond mae angen eu hystyried ymhellach). Hefyd, cofiwch y gall cost RTDs platinwm clwyf gwifren neu RTDs ffilm denau fod yn eithaf uchel, yn enwedig o'i gymharu â chost I-synwyryddion.
Thermistor
Mae thermistor yn fath arall o synhwyrydd electropositive. Mae amrywiaeth o thermistorau ar gael, yn amrywio o gynhyrchion cost-effeithiol i gynhyrchion manwl-gywir. Gall thermistors cost isel a manwl gywirdeb isel gyflawni swyddogaethau mesur syml neu ganfod gwerth cenedlaethol - mae angen cydrannau lluosog ar y mathau hyn o wrthyddion (fel cymaryddion, cyfeirnod, a gwrthyddion arwahanol), ond maent yn rhad iawn ac mae ganddynt briodweddau tymheredd gwrthiant aflinol, fel y dangosir yn Ffigur 2. Os oes angen i chi fesur ystod eang o dymheredd, bydd angen i chi berfformio llawer o waith llinoleiddio. Efallai y bydd angen graddnodi sawl pwynt tymheredd. Er mwyn sicrhau cywirdeb uwch, gellir defnyddio arae thermistor goddefgarwch drutach a thynnach i helpu i ddatrys y broblem aflinol hon, ond mae'r arae hon fel arfer yn llai sensitif nag un thermistor.

Oherwydd cymhlethdod a chost cynyddol systemau aml-bwynt neidio, dim ond ar gyfer cymwysiadau â gofynion swyddogaethol lleiaf posibl y defnyddir thermistorau cost isel, gan gynnwys tostwyr, gwneuthurwyr coffi, oergelloedd a sychwyr gwallt. Yn ogystal, mae thermistors hefyd yn dioddef o broblemau hunangynhesu (fel arfer ar dymheredd uwch, pan fydd eu gwrthiant yn is). Fel yn achos RTDs, nid yw achos sylfaenol methu â defnyddio thermistors ar folteddau pŵer isel wedi'i nodi eto - ond cofiwch, po isaf yw'r allbwn ar raddfa lawn, yr isaf yw sensitifrwydd y system y mae'n ei drawsnewid yn uniongyrchol yn seiliedig ar y nodweddion trawsnewidyddion analog-i-ddigidol (ADCs). Mae angen i gymwysiadau pŵer isel hefyd gynyddu cymhlethdod cylched er mwyn bod yn sensitif iawn i wallau a achosir gan sŵn. Gall thermistors weithredu yn yr ystod tymheredd o -100 gradd C i+500C, er bod gan y rhan fwyaf o thermistors amrediad tymheredd gweithredu uchaf graddedig o+100 gradd C i+150 thermocyplau gradd C
Mae thermocouple yn cynnwys cyffordd dwy wifren wedi'u gwneud o ddeunyddiau gwahanol. Er enghraifft, a) thermocouple math yn cael ei wneud o haearn a constantan. Fel y dangosir yn Ffigur 3, mae cyswllt 1 wedi'i leoli ar y tymheredd i'w fesur, tra bod cyswllt 2 a chyswllt 3 yn cael eu gosod ar wahanol dymereddau a fesurir gan ddefnyddio synwyryddion tymheredd analog LM35. Mae'r foltedd allbwn yn gymesur yn fras â'r gwahaniaeth rhwng y ddau werth tymheredd hyn.
Oherwydd bod sensitifrwydd thermocyplau yn eithaf isel (ar drefn degau o ficrofoltau fesul gradd Celsius), bydd angen mwyhadur gwrthbwyso isel arnoch i gynhyrchu foltedd allbwn defnyddiadwy. O fewn yr ystod waith o thermocyplau, mae aflinoledd yn y tymheredd i swyddogaeth trosglwyddo foltedd yn aml yn gofyn am gylchedau iawndal neu dablau chwilio, yn union fel RTDs a thermocyplau. Fodd bynnag, er gwaethaf yr anfanteision hyn, mae thermocyplau yn dal i fod yn boblogaidd iawn, yn arbennig o addas ar gyfer ffyrnau, gwresogyddion dŵr, odynau, offer profi, a thriniaethau diwydiannol eraill - oherwydd bod ansawdd thermol thermocyplau yn isel iawn, a'r ystod tymheredd gweithio (y gellir ei ymestyn). i uwch na 2300 gradd) yn eang iawn:
Synhwyrydd IC
Gall synwyryddion IC weithredu o fewn ystod tymheredd o {{0}} gradd C i+150 gradd C - dewiswyd|Gall synwyryddion C weithredu hyd at +200 gradd C. Mae yna wahanol fathau o synwyryddion IC integredig, ond y pedwar synhwyrydd IC integredig mwyaf cyffredin yw dyfeisiau allbwn analog, dyfeisiau rhyngwyneb digidol, synwyryddion tymheredd o bell, a'r rhai sydd â swyddogaethau rheolydd tymheredd (switsys tymheredd). Mae dyfeisiau allbwn analog (allbwn foltedd fel arfer, ond mae gan rai hefyd allbwn cerrynt) yn fwyaf tebyg i atebion goddefol pan fydd angen ADC arnynt i ddigideiddio'r signal allbwn. Mae dyfeisiau rhyngwyneb digidol yn fwyaf cyffredin yn defnyddio dau ryngwyneb gwifren (12C neu PMBus) ac mae ganddynt ADCs adeiledig. Yn ogystal â synhwyrydd tymheredd lleol, mae gan synwyryddion tymheredd o bell hefyd un neu fwy o fewnbynnau ar gyfer monitro tymheredd deuod o bell - fe'u gosodir amlaf mewn ICs digidol integredig iawn (fel proseswyr neu araeau giât rhaglenadwy maes (FPGAs)). Pan gyrhaeddir y trothwy tymheredd, gall y thermostat ddarparu larwm syml. Mae llawer o fanteision i ddefnyddio synwyryddion IC, gan gynnwys: defnydd pŵer isel; Yn gallu darparu cynhyrchion pecynnu bach (rhai meintiau mor fach â 0.8mmx0.8mm); Gellir cyflawni costau dyfais isel hefyd mewn rhai cymwysiadau.