Das Funktionsprinzip und die Anwendung des linearen NTC-Temperatursensors
Der lineare Temperatursensor ist ein linearisiertes thermisches Element mit negativem Temperatur koeffizienten (ntc). Es handelt sich tatsächlich um eine lineare Temperatur-Spannungs-Umwandlung komponente, dh unter der Bedingung des Betriebsstroms (100ua) ändert sich der Komponenten spannungswert linear mit der Temperatur, wodurch eine lineare Umwandlung von Nichtelektrizität in Elektrizität erreicht wird. Das Hauptmerkmal des linearen NTC-Temperatursensors ist das Temperatur-Spannungs-Verhältnis im Betriebs temperaturbereich. Die sekundäre Entwicklung des Entwurfs von Temperatur mess- und Temperatur regelkreisen vervollständigt den Entwurf von Temperatur mess- oder Temperatur regelkreisen, ohne den Linearisierung prozess zu vereinfachen, und vereinfacht den Entwurf und das Debuggen des Instruments. Das Prinzip der Auswahl der Verlängerungsleitung sollte befolgt werden:
Im Allgemeinen sollten -200 ~ +20 ° C, -50 ~ +100 ° C eine normale Doppelklebelinie wählen. Im Bereich von 100 bis 200 ° C sollte eine Hochtemperatur leitung verwendet werden.
Die Bedeutung der Referenz pannung:
Die Referenz pannung bezieht sich auf den Spannungswert am Sensor, wenn der Sensor im Temperatur feld 0 ° C (Eiswassergemisch) und im Betriebsstrom (100 μa) platziert ist. Tatsächlich ist es die 0-Punkt-Spannung. Das Symbol ist v (0), der Wert wird werkseitig kalibriert und der Temperatur koeffizient s des Sensors ist der gleiche. Wenn der Referenz pannung wert v (0) bekannt ist, kann der Sensors pannungswert an jedem Temperatur punkt bekannt sein, ohne den Sensor zu teilen. Die Berechnungsformel lautet:
v (t) = v (0) + s × t
Beispiel: wie Referenz pannung v (0) = 700 mV; Der Temperatur koeffizient s = -2 mv / ° C, dann bei 50 ° C die Sensor ausgangsspannung v (50) = 700 - 2 × 50 = 600 (mv). Hier sind lineare Temperatursensoren anderen Temperatursensoren überlegen.
Der Temperatur bereich des linearen NTC-Temperatursensors gibt Folgendes an:
Im Allgemeinen kann der Temperatur bereich zwischen -200 und +200 ° C liegen. In Anbetracht der tatsächlichen Anforderungen ist es jedoch im Allgemeinen nicht erforderlich, einen so großen Temperaturbereich zu haben, und drei verschiedene Abschnitte werden spezifiziert, um unterschiedlichen Verpackungsdesigns zu entsprechen, und die Auswahl der Verlängerungslinie ist ebenfalls unterschiedlich. Bei temperatur kompensierten linearen Wärme sensoren beträgt der Betrieb temperaturbereich nur -40 ° C bis + 80 ° C. Kann die allgemeine Kompensation der Kreistemperatur vollständig erfüllen.
Die Bedeutung des Temperatur koeffizienten s:
Der Temperatur koeffizient s bezieht sich auf das Verhältnis der Änderung des Ausgangsspannung swerts des Sensors zur Temperatur änderung unter den angegebenen Arbeitsbedingungen. das heißt, der Wert der Sensor ausgangsspannung ändert sich bei jeder Temperatur änderung von 1 ° C: s = Δv / Δt (mv / ° C).
Der Temperaturkoeffizient ist der lineare Temperatursensor als physikalische Basis der Temperaturmess komponente und seine Funktion ähnelt dem Wert des Thermistors b. Dieser Parameter hat über den gesamten Betriebstemperaturbereich den gleichen Wert, dh -2 mV / ° C, und die Sensoren der verschiedenen Modelle haben ebenfalls den gleichen Wert. Dieser traditionelle Thermistor-Temperatursensor ist beispiellos.
Die Bedeutung dieses Parameters der Austauschbarkeit:
Im Allgemeinen in drei Ebenen unterteilt:
Die Austauschabweichung auf i-Ebene beträgt weniger als 0,3 °.] C;
j-Gehalt beträgt nicht mehr als 0,5 ° C;
Der k-Wert beträgt nicht mehr als 1,0 ° C.
Die Bedeutung der Linearität:
Die Linearität ist ein Maß für die Linearität des Sensor ausgangsspannung swerts als Funktion der Temperatur. Tatsächlich ist dies die maximale Abweichung der idealen Geraden im Betriebstemperaturbereich der Sensor ausgangsspannung. Im Allgemeinen beträgt die Linearität typischerweise ± 0,5%. Je höher die Linearität des Sensors ist (je kleiner der Wert), desto einfacher ist natürlich das Instrumenten design, und die Instrumenten eingangsstufe muss nicht linearisiert werden.
Lineare Temperatursensoren sind der Grund für die Normalisierung der Ausgabe:
Der sogenannte normalisierte Ausgang ist der Betriebszustand unter dem Sensor bei 0 ° C Temperaturpunkt. Der Ausgang spannung wert ist auf einen kleinen Bereich begrenzt, der nicht austauschbar ist, und sein Referenz pannung wert ist nur zwischen 690 und 710 mV begrenzt. Wenn die Schaltung auf diese Weise entworfen wird, ist es einfach, die Sensor ausgangssituation makroskopisch zu erfassen, und die Temperaturkompensation für das Brückendesign kann unter Berücksichtigung von 690 bis 710 mV während des Debuggens eine kleine Anpassung vorgenommen werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Thermistormodellen sind die Widerstandswerte gleich. Für verschiedene Modelle werden unterschiedliche Konstruktionsberechnungen erforderlich. Der lineare Temperatursensor normalisiert den Ausgang und ermöglicht die Standardisierung der Instrumenten schaltung.
Ob der tatsächliche Temperatursensor durch eine Konstantstromquelle analysiert werden muss:
Im Allgemeinen ist dies nicht erforderlich und die Konstantspannungsversorgung der Brückenspannung ist abgeschlossen (siehe 16 Sensor signalverarbeitung schaltungen). Dies ist ein Temperatur-Spannungs-Umwandlungskoeffizient des Sensor stroms mit einer kleinen Strommenge um 100 μa, der ein Konzept für die gemessene Größe ergeben kann:
Wenn 100 μa s = -2 mV / ° C.
Bei 40 μa s = -2,1 mV / ° C.
s = -1,9 mV / ° C bei 1000 μa
Wenn die eigentliche Brücke mit konstanter Spannung versorgt wird, ist die Stromänderung nicht so groß.
Wenn die konstante Spannung geliefert wird, wird der Sensor last widerstandswert wie folgt bestimmt:
Während der Konstantspannungsversorgung ist der Lastwiderstand zwischen der Stromversorgung und dem Pluspol des Sensors angeschlossen, und das Signal wird zwischen dem Pluspol und dem Minuspol des Sensors ausgegeben. Bei der Auslegung des Widerstandswertes r beträgt der Sensor betriebsstrom 100 μa bei 0c. Wenn die Sensorr eferenzspannung v (0) (mv) und die Konstantspannungsquelle vdd (mv) ist, dann ist r = (vdd-v (0)) (mv) / 0,1 (ma). Berechnen Sie den Widerstandswert r, der tatsächliche Widerstand hat keinen solchen Widerstandswert, kann nahe dem Widerstandswert gewählt werden, hat keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Temperatur messung.
Lineare Temperatur kompensation Komponenten werden als Vorteile der Kreis Temperatur kompensation verwendet:
Dies berücksichtigt hauptsächlich die Standardisierung der Leistung des thermischen Elements und die Konsistenz des Temperatur koeffizienten, was für die Auslegung günstig ist. Darüber hinaus ist der Temperatur koeffizient der gleiche wie der Temperatur koeffizient der Transistorbasis und der Emitterspannung in der Transistorschaltung und eignet sich sehr gut als Basis Vorspannung Element zur Stabilisierung des Betriebspunkts der Transistorschaltung. Wenn mehrere Komponenten in Reihe verwendet werden, kann das Potentiometer parallel geschaltet werden, und das Potentiometer kann verschiedene Temperatur koeffizienten einstellen, um eine genaue Temperatur kompensation zu erzielen (siehe Abbildung 3). Diese einstellbare Ausgleichskomponente mit Temperatur koeffizienten erfordert keine komplizierte Konstruktion und stellt keine strengen Anforderungen an den Betriebsstrom der Komponente. Dies ist auch ein großer Vorteil dieses linearen thermischen Elements zur Temperatur kompensation.
Unterschiede zwischen ziviler und industrieller Nutzung:
Die Hauptaustausch genauigkeit ist unterschiedlich. Ein einziges Instrument für Gruppenan wendungen mit hohem Volumen und die Testgenauigkeit erfordert eine höhere industrielle Umgebung. Es wird empfohlen, Industriequalität zu verwenden. Ein Meter verwendet nur einen Sensor, und die Zuverlässigkeit der Masse ist sehr hoch. Es wird empfohlen, zivile Qualität zu verwenden.
Sensor signalverarbeitung schaltung:
Anmerkung: Die Brücke ist r2 der Sensor referenz spannungs wert v (0) zu löschen, das heißt, die Spannung auf der Einstellung r2 ist gleich der Sensor bezugsspannungswert. Dies bewirkt, dass die Brücke 0c als 0 V ausgibt und dann -2 mV / c an den Verstärker oder die Schaltung der nächsten Stufe ausgibt. Als Entwurf der Temperatur regelschaltung wird die Spannung an r2 an den nicht invertierenden Anschluss des Komparators ausgegeben, der Sensorausgang wird an den invertierenden Anschluss des Komparators angeschlossen und r2 wird gemäß der Temperatur der Steuertemperatur ausgewählt.
Die Stabilität bezieht sich auf die jährliche Drift des Referenz spannung werts des Sensors. Diese Drift wird dann in einen Temperaturwert gemäß dem Temperatur-Spannungs-Umwandlungskoeffizienten umgewandelt, dh Stabilität = ± Δv / s / Jahr. Die Stabilität des linearen Temperatursensors beträgt ± 0,05 ° C / Jahr. Dieser Parameter beschreibt die Fähigkeit des Sensors, seine ursprünglichen Eigenschaften unter verschiedenen Verwendungsbedingungen beizubehalten.
Analyse, ob die Langstreckenübertragung das Sensor signal beeinflusst:
Es sollte gesagt werden, dass der Aufprall nicht groß ist, unter normalen Umständen kann die Übertragungsentfernung mehr als 1000 Meter erreichen. Weiter entfernt können Sie das Sensor ausgangssignal in eine digitale Größe umwandeln, um die Übertragung über große Entfernungen zu vereinfachen.
Im Allgemeinen sollten -200 ~ +20 ° C, -50 ~ +100 ° C eine normale Doppelklebelinie wählen. Im Bereich von 100 bis 200 ° C sollte eine Hochtemperatur leitung verwendet werden.
Die Bedeutung der Referenz pannung:
Die Referenz pannung bezieht sich auf den Spannungswert am Sensor, wenn der Sensor im Temperatur feld 0 ° C (Eiswassergemisch) und im Betriebsstrom (100 μa) platziert ist. Tatsächlich ist es die 0-Punkt-Spannung. Das Symbol ist v (0), der Wert wird werkseitig kalibriert und der Temperatur koeffizient s des Sensors ist der gleiche. Wenn der Referenz pannung wert v (0) bekannt ist, kann der Sensors pannungswert an jedem Temperatur punkt bekannt sein, ohne den Sensor zu teilen. Die Berechnungsformel lautet:
v (t) = v (0) + s × t
Beispiel: wie Referenz pannung v (0) = 700 mV; Der Temperatur koeffizient s = -2 mv / ° C, dann bei 50 ° C die Sensor ausgangsspannung v (50) = 700 - 2 × 50 = 600 (mv). Hier sind lineare Temperatursensoren anderen Temperatursensoren überlegen.
Der Temperatur bereich des linearen NTC-Temperatursensors gibt Folgendes an:
Im Allgemeinen kann der Temperatur bereich zwischen -200 und +200 ° C liegen. In Anbetracht der tatsächlichen Anforderungen ist es jedoch im Allgemeinen nicht erforderlich, einen so großen Temperaturbereich zu haben, und drei verschiedene Abschnitte werden spezifiziert, um unterschiedlichen Verpackungsdesigns zu entsprechen, und die Auswahl der Verlängerungslinie ist ebenfalls unterschiedlich. Bei temperatur kompensierten linearen Wärme sensoren beträgt der Betrieb temperaturbereich nur -40 ° C bis + 80 ° C. Kann die allgemeine Kompensation der Kreistemperatur vollständig erfüllen.
Die Bedeutung des Temperatur koeffizienten s:
Der Temperatur koeffizient s bezieht sich auf das Verhältnis der Änderung des Ausgangsspannung swerts des Sensors zur Temperatur änderung unter den angegebenen Arbeitsbedingungen. das heißt, der Wert der Sensor ausgangsspannung ändert sich bei jeder Temperatur änderung von 1 ° C: s = Δv / Δt (mv / ° C).
Der Temperaturkoeffizient ist der lineare Temperatursensor als physikalische Basis der Temperaturmess komponente und seine Funktion ähnelt dem Wert des Thermistors b. Dieser Parameter hat über den gesamten Betriebstemperaturbereich den gleichen Wert, dh -2 mV / ° C, und die Sensoren der verschiedenen Modelle haben ebenfalls den gleichen Wert. Dieser traditionelle Thermistor-Temperatursensor ist beispiellos.
Die Bedeutung dieses Parameters der Austauschbarkeit:
Die Austauschgenauigkeit bezieht sich auf dieselbe ermittelte ideale Anpassungslinie unter denselben Arbeitsbedingungen (gleicher Arbeitsstrom, gleiches Temperaturfeld). Die maximale Abweichung jeder Sensors pannungskurve v (t) -Temperatur t von der Linie wird üblicherweise durch den Temperatur-Spannungs-Umwandlungskoeffizienten s des Sensors ausgedrückt. Der Sensor ausgang ist linearisiert und der Temperatur-Spannungs-Umrechnungsfaktor ist der gleiche, dh der gesamte Bereich ist innerhalb des Temperatur bereichs vertauscht. Die Austauschgenauigkeit gibt den Grad der Streuung des Referenz pannung werts an, dh der diskrete Wert des Referenz pannung werts wird in einen Temperaturwert umgewandelt, um den Austauschgrad zwischen der gesamten Sensor charge zu beschreiben.
Im Allgemeinen in drei Ebenen unterteilt:
Die Austauschabweichung auf i-Ebene beträgt weniger als 0,3 °.] C;
j-Gehalt beträgt nicht mehr als 0,5 ° C;
Der k-Wert beträgt nicht mehr als 1,0 ° C.
Die Bedeutung der Linearität:
Die Linearität ist ein Maß für die Linearität des Sensor ausgangsspannung swerts als Funktion der Temperatur. Tatsächlich ist dies die maximale Abweichung der idealen Geraden im Betriebstemperaturbereich der Sensor ausgangsspannung. Im Allgemeinen beträgt die Linearität typischerweise ± 0,5%. Je höher die Linearität des Sensors ist (je kleiner der Wert), desto einfacher ist natürlich das Instrumenten design, und die Instrumenten eingangsstufe muss nicht linearisiert werden.
Lineare Temperatursensoren sind der Grund für die Normalisierung der Ausgabe:
Der sogenannte normalisierte Ausgang ist der Betriebszustand unter dem Sensor bei 0 ° C Temperaturpunkt. Der Ausgang spannung wert ist auf einen kleinen Bereich begrenzt, der nicht austauschbar ist, und sein Referenz pannung wert ist nur zwischen 690 und 710 mV begrenzt. Wenn die Schaltung auf diese Weise entworfen wird, ist es einfach, die Sensor ausgangssituation makroskopisch zu erfassen, und die Temperaturkompensation für das Brückendesign kann unter Berücksichtigung von 690 bis 710 mV während des Debuggens eine kleine Anpassung vorgenommen werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Thermistormodellen sind die Widerstandswerte gleich. Für verschiedene Modelle werden unterschiedliche Konstruktionsberechnungen erforderlich. Der lineare Temperatursensor normalisiert den Ausgang und ermöglicht die Standardisierung der Instrumenten schaltung.
Ob der tatsächliche Temperatursensor durch eine Konstantstromquelle analysiert werden muss:
Im Allgemeinen ist dies nicht erforderlich und die Konstantspannungsversorgung der Brückenspannung ist abgeschlossen (siehe 16 Sensor signalverarbeitung schaltungen). Dies ist ein Temperatur-Spannungs-Umwandlungskoeffizient des Sensor stroms mit einer kleinen Strommenge um 100 μa, der ein Konzept für die gemessene Größe ergeben kann:
Wenn 100 μa s = -2 mV / ° C.
Bei 40 μa s = -2,1 mV / ° C.
s = -1,9 mV / ° C bei 1000 μa
Wenn die eigentliche Brücke mit konstanter Spannung versorgt wird, ist die Stromänderung nicht so groß.
Wenn die konstante Spannung geliefert wird, wird der Sensor last widerstandswert wie folgt bestimmt:
Während der Konstantspannungsversorgung ist der Lastwiderstand zwischen der Stromversorgung und dem Pluspol des Sensors angeschlossen, und das Signal wird zwischen dem Pluspol und dem Minuspol des Sensors ausgegeben. Bei der Auslegung des Widerstandswertes r beträgt der Sensor betriebsstrom 100 μa bei 0c. Wenn die Sensorr eferenzspannung v (0) (mv) und die Konstantspannungsquelle vdd (mv) ist, dann ist r = (vdd-v (0)) (mv) / 0,1 (ma). Berechnen Sie den Widerstandswert r, der tatsächliche Widerstand hat keinen solchen Widerstandswert, kann nahe dem Widerstandswert gewählt werden, hat keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Temperatur messung.
Lineare Temperatur kompensation Komponenten werden als Vorteile der Kreis Temperatur kompensation verwendet:
Dies berücksichtigt hauptsächlich die Standardisierung der Leistung des thermischen Elements und die Konsistenz des Temperatur koeffizienten, was für die Auslegung günstig ist. Darüber hinaus ist der Temperatur koeffizient der gleiche wie der Temperatur koeffizient der Transistorbasis und der Emitterspannung in der Transistorschaltung und eignet sich sehr gut als Basis Vorspannung Element zur Stabilisierung des Betriebspunkts der Transistorschaltung. Wenn mehrere Komponenten in Reihe verwendet werden, kann das Potentiometer parallel geschaltet werden, und das Potentiometer kann verschiedene Temperatur koeffizienten einstellen, um eine genaue Temperatur kompensation zu erzielen (siehe Abbildung 3). Diese einstellbare Ausgleichskomponente mit Temperatur koeffizienten erfordert keine komplizierte Konstruktion und stellt keine strengen Anforderungen an den Betriebsstrom der Komponente. Dies ist auch ein großer Vorteil dieses linearen thermischen Elements zur Temperatur kompensation.
Unterschiede zwischen ziviler und industrieller Nutzung:
Die Hauptaustausch genauigkeit ist unterschiedlich. Ein einziges Instrument für Gruppenan wendungen mit hohem Volumen und die Testgenauigkeit erfordert eine höhere industrielle Umgebung. Es wird empfohlen, Industriequalität zu verwenden. Ein Meter verwendet nur einen Sensor, und die Zuverlässigkeit der Masse ist sehr hoch. Es wird empfohlen, zivile Qualität zu verwenden.
Sensor signalverarbeitung schaltung:
Anmerkung: Die Brücke ist r2 der Sensor referenz spannungs wert v (0) zu löschen, das heißt, die Spannung auf der Einstellung r2 ist gleich der Sensor bezugsspannungswert. Dies bewirkt, dass die Brücke 0c als 0 V ausgibt und dann -2 mV / c an den Verstärker oder die Schaltung der nächsten Stufe ausgibt. Als Entwurf der Temperatur regelschaltung wird die Spannung an r2 an den nicht invertierenden Anschluss des Komparators ausgegeben, der Sensorausgang wird an den invertierenden Anschluss des Komparators angeschlossen und r2 wird gemäß der Temperatur der Steuertemperatur ausgewählt.
Die Formel kann verwendet werden, um v (t) = v (0) + s × t zu berechnen, wobei v (0) der Sensor referenz spannungs wert ist (werkseitig angegeben), s der Temperaturkoeffizient der Sensor spannung ist ( t ist der Temperaturwert des Temperatur kontrollpunkts. Es wird empfohlen, dass r2 ein Potentiometer mit mehreren Umdrehungen verwendet, um den Temperaturkontrollpunkt genauer einzustellen.
Ob lineare NTC-Temperatursensoren Thermistoren, Thermoelemente und andere Widerstandsthermometer ersetzen können:
-200 ~ + 200c Temperatur bereich kann vollständig ersetzt werden, keine wesentlichen Änderungen an der ursprünglichen Schaltung, keine Linearisierung des Sensors. Die beiden Parameter des Referenz pannung swerts und des Spannungstemperatur koeffizienten können zur Auslegung der Schaltung verwendet werden. Diese beiden Parameter werden vom Hersteller im Werk kalibriert, und die Parameter bleiben für denselben Benutzer und verschiedene Produktchargen unverändert.
Die Bedeutung von Stabilität:
Ob lineare NTC-Temperatursensoren Thermistoren, Thermoelemente und andere Widerstandsthermometer ersetzen können:
-200 ~ + 200c Temperatur bereich kann vollständig ersetzt werden, keine wesentlichen Änderungen an der ursprünglichen Schaltung, keine Linearisierung des Sensors. Die beiden Parameter des Referenz pannung swerts und des Spannungstemperatur koeffizienten können zur Auslegung der Schaltung verwendet werden. Diese beiden Parameter werden vom Hersteller im Werk kalibriert, und die Parameter bleiben für denselben Benutzer und verschiedene Produktchargen unverändert.
Die Bedeutung von Stabilität:
Die Stabilität bezieht sich auf die jährliche Drift des Referenz spannung werts des Sensors. Diese Drift wird dann in einen Temperaturwert gemäß dem Temperatur-Spannungs-Umwandlungskoeffizienten umgewandelt, dh Stabilität = ± Δv / s / Jahr. Die Stabilität des linearen Temperatursensors beträgt ± 0,05 ° C / Jahr. Dieser Parameter beschreibt die Fähigkeit des Sensors, seine ursprünglichen Eigenschaften unter verschiedenen Verwendungsbedingungen beizubehalten.
Analyse, ob die Langstreckenübertragung das Sensor signal beeinflusst:
Es sollte gesagt werden, dass der Aufprall nicht groß ist, unter normalen Umständen kann die Übertragungsentfernung mehr als 1000 Meter erreichen. Weiter entfernt können Sie das Sensor ausgangssignal in eine digitale Größe umwandeln, um die Übertragung über große Entfernungen zu vereinfachen.
