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  • 温度传感器DS18B20-第2季第1部分

    千人学习 2018-10-22 21:38:09
    本课程是《朱有鹏老师单片机完全学习系列课程》第2季第1个课程,主要讲解单片机系统中常用的温度传感器DS18B20。本课程的目标是让大家进一步掌握时序的分析和编程实现,学会移植和调试DS18B20的程序,能够读取温度。
  • 51单片机DS18B20温度传感器详解

    万次阅读 多人点赞 2017-09-09 10:55:50
    DS18B20是一种单总线数字温度传感器,测试温度范围-55℃-125℃,具有体积小,硬件开销低,抗干扰能力强,精度高的特点。单总线,意味着没有时钟线,只有一根通信线。单总线读写数据是靠控制起始时间和采样时间来完成...

    DS18B20是一种单总线数字温度传感器,测试温度范围-55℃-125℃,具有体积小,硬件开销低,抗干扰能力强,精度高的特点。单总线,意味着没有时钟线,只有一根通信线。单总线读写数据是靠控制起始时间和采样时间来完成,所以时序要求很严格,这也是DS18B20驱动编程的难点。

    一.DS18B20温度传感器

    1.引脚图

    这里写图片描述

    2.DS18B20内部结构图

    这里写图片描述
    主要由2部分组成:64位ROM、9字节暂存器,如图所示。

    (1) 64 位ROM。它的内容是64 位序列号,它可以被看作是该DS18B20 的地址序列码,其作用是使每个DS18B20 都各不相同,这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20 的目的。

    (2) 9字节暂存器包含:温度传感器、上限触发TH高温报警器、下限触发TL低温报警器、高速暂存器、8位CRC产生器。

    3.64位ROM结构图

    这里写图片描述

    8位CRC:是单总线系列器件的编码,DS18B20定义为28H。
    48位序列号:是一个唯一的序列号。
    8位系列码:由CRC产生器生产,作为ROM中的前56位编码的校验码。

    4.9字节暂存器结构图

    这里写图片描述

    以上是内部9 个字节的暂存单元(包括EEPROM)。
    字节0~1 是温度存储器,用来存储转换好的温度。
    字节2~3 是用户用来设置最高报警和最低报警值。这个可以用软件来实现。
    字节4 是配置寄存器,用来配置转换精度,让它工作在9~12 位。
    字节5~7 保留位。
    字节8 CRC校验位。是64位ROM中的前56位编码的校验码。由CRC发生器产生。

    5.温度寄存器结构图

    这里写图片描述

    温度寄存器由两个字节组成,分为低8位和高8位。一共16位。
    其中,第0位到第3位,存储的是温度值的小数部分。
    第4位到第10位存储的是温度值的整数部分。
    第11位到第15位为符号位。全0表示是正温度,全1表示是负温度。
    表格中的数值,如果相应的位为1,表示存在。如果相应的位为0,表示不存在。

    6.配置寄存器

    这里写图片描述

    精度值:
    9-bit 0.5℃
    10-bit 0.25℃
    11-bit 0.125℃
    12-bit 0.0625℃

    7.温度/数据关系

    这里写图片描述

    注意:如果温度是一个负温度,要将读到的数据减一再取反

    二.单总线协议

    1.单总线通信初始化

    这里写图片描述

    初始化时序包括:主机发出的复位脉冲和从机发出的应答脉冲。主机通过拉低单总线480-960μs产生复位脉冲;然后由主机释放总线,并进入接收模式。主机释放总线时,会产生一由低电平跳变为高电平的上升沿,单总线器件检测到该上升沿后,延时15~60μs,接着单总线器件通过拉低总线60~240μsμ来产生应答脉冲。主机接收到从机的以应答脉冲后,说明有单总线器件在线,到此初始化完成。然后主机就可以开始对从机进行ROM命令和功能命令操作。

    2.位写入时序

    这里写图片描述

    写时隙:当主机把数据线从逻辑高电平拉到逻辑低电平的时候,写时间隙开始。有两种写时间隙:写1的时间隙和写0时间隙。所有写时间隙必须最少持续60us,包括两个写周期间至少1us的恢复时间。DQ引脚上的电平变低后,DS18B20在一个15us到60us的时间窗口内对DQ引脚采样。如果DQ引脚是高电平,就是写1,如果DQ引脚是低电平,就是写0。主机要生成一个写1时间隙,必须把数据线拉到低电平然后释放,在写时间隙开始后的15us内允许数据线拉到高电平。主机要生成一个写0时间隙,必须把数据线拉到低电平并保持60us。

    3.位读取时序

    这里写图片描述

    当主机把总线从高电平拉低,并保持至少1us后释放总线;并在15us内读取从DS18B20输出的数据。

    4.DS18B20的ROM操作命令
    用途:主要是用于选定在单总线上的DS18B20,分为5个命令
    (1).读出ROM,代码为33H,用于读出DS18B20的序列号,即64位激光ROM代码。
    (2).匹配ROM,代码为55H,用于识别(或选中)某一特定的DS18B20进行操作。
    (3).搜索ROM,代码为F0H,用于确定总线上的节点数以及所有节点的序列号。
    (4).跳过ROM,代码为CCH,当总线仅有一个DS18B20时,不需要匹配 。
    (5).报警搜索,代码为ECH,主要用于鉴别和定位系统中超出程序设定的报警温度界限的节点。

    三.驱动程序

    测试平台:
    单片机:STC89C52RC,晶振12MHZ

    #include<reg51.h>
    #define uchar unsigned char
    #define uint unsigned int
    sbit DQ=P3^7;  //定义数据线
    
    void delay_us(uchar n)    //延时约16微妙
    {
        while(n--);
       }

    1.初始化

    void DS18B20_init()
    {
           DQ=1;
           delay_us(1);     //稍作延时
           DQ=0;
           delay_us(80);    //延时480到960us
           DQ=1;
           i = 0;
           while(DQ)    //等待DS18B20拉低总线
           {
               delay_us(100);
               i++;
               if(i>5)//约等待>5MS
               {
                   return 0;//初始化失败
               }    
           }
    }

    2.写字节

    void write_byte(uchar dat)   //写一个字节
    {
       uchar i;
       for(i=0;i<8;i++)
       {
          DQ=0;  //每写入一位数据之前先把总线拉低1us
          _nop_();
         DQ=dat&0x01;    //取最低位写入
         delay_us(10);   //延时68us,持续时间最少60us
         DQ=1;   //然后释放总线
         dat=dat>>1;    //从低位开始写
       }
       delay_us(10);
    }

    3.读字节

    uchar read_byte()    //读一个字节
    {
      uchar i,dat=0;
      for(i=0;i<8;i++)
      {
         DQ=0;  //先将总线拉低1us
         _nop_();
         DQ=1;  //然后释放总线
         _nop_();_nop_();
         _nop_();_nop_();
         if(DQ) dat=dat|0x80;   //每次读一位
         dat=dat>>1;       //从最低位开始读
         delay_us(10);   //读取完之后等待48us再接着读取下一个数
       }
       return dat;
    }

    4.读温度

    uint read_temper ()
    {    
       uchar a,b;         
       uint t=0;
       DS18B20_init();       
       delay_us(15);
       write_byte(0xcc);   //跳过ROM操作命令
       write_byte(0x44);     //发送启动温度转换命令
       DS18B20_init();       
       delay_us(15);
       write_byte(0xcc);    //跳过ROM操作命令
       write_byte(0xbe);      //发送读温度寄存器命令
       a=read_byte();    //先读低八位
       b=read_byte();      //再读高八位
       t=b;        
       t<<=8;      //左移八位
       t=t|a;      //t为16位的数,使高八位为b的值,低八位为a的值  
       return t;    //返回温度值
    }

    5.温度转换

    uint temper_change()
    {
        uint temper;
        float tp;
        temper=read_temper();
        if(temper<0)    //考虑负温度的情况
        {
            temper=temper-1;
            temper=~temper;
            tp=temper*0.0625;  //16位温度转换成10进制的温度
            temper=tp*100+0.5;   //留两个小数点,并四舍五入
        }
        else
        {
            tp=temper*0.0625;  //16位温度转换成10进制的温度
            temper=tp*100+0.5;  //留两个小数点,并四舍五入
        }
        return temper;
    }

    注意:在主函数中调用temper_change()函数返回的temper即为温度值。由于单总线对时序要求严格,我们的延时函数可能并不适用于你的单片机,所以请根据需要自行进行修改

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  • 温度传感器的工作原理

    千次阅读 2012-05-29 22:40:02
    一、温度传感器热电阻的应用原理    温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的...
     
    一、温度传感器热电阻的应用原理
       
        温度传感器热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。
     
     
     
    1.温度传感器热电阻测温原理及材料
       
       温度传感器热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。温度传感器热电阻大都由纯金属材料制成,目前应用最多的是铂和铜,此外,现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造温度传感器热电阻。
     
     
     
    2.温度传感器热电阻的结构
     
     
     
    1)精通型温度传感器热电阻工业常用温度传感器热电阻感温元件(电阻体)的结构及特点见表2-1-11。从温度传感器热电阻的测温原理可知,被测温度的变化是直接通过温度传感器热电阻阻值的变化来测量的,因此,温度传感器热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制,有关具体内容参见本篇第三章第一节.
     
     
     
    2)铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,如图2-1-7所示,它的外径一般为φ2~φ8mm,最小可达φmm
    与普通型温度传感器热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击;③能弯曲,便于安装④使用寿命长。
     
     
     
    3)端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面,其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。
     
     
     
    4)隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内,生产现场不会引超爆炸。隔爆型温度传感器热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。
     
     
     
    3.温度传感器热电阻测温系统的组成
      
        温度传感器热电阻测温系统一般由温度传感器热电阻、连接导线和显示仪表等组成。必须注意以下两点:
    ①温度传感器热电阻和显示仪表的分度号必须一致
    ②为了消除连接导线电阻变化的影响,必须采用三线制接法。具体内容参见本篇第三章。
     
     
     
    2)铠装温度传感器热电阻铠装温度传感器热电阻是由感温元件(电阻体)、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体,如图2-1-7所示,它的外径一般为φ2~φ8mm,最小可达φmm。与普通型温度传感器热电阻相比,它有下列优点:①体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小;②机械性能好、耐振,抗冲击,③能弯曲,便于安装④使用寿命长。
     
     
     
    3)端面温度传感器热电阻端面温度传感器热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制,紧贴在温度计端面,其结构如图2-1-8所示。它与一般轴向温度传感器热电阻相比,能更正确和快速地反映被测端面的实际温度,适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。
     
     
     
    4)隔爆型温度传感器热电阻隔爆型温度传感器热电阻通过特殊结构的接线盒,把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影电阻体的断路修理必然要改变电阻丝的长短而影响电阻值,为此更换新的电阻体为好,若采用焊接修理,焊后要校验合格后才能使用
    http://www.chuandong.com/cdbbs/2008-3/24/0832449FDA9A40.html
    随着时代的发展,科研、农业、暖通、纺织、机房、航空航天、电力等工业部门,越来越需要采用湿度传感器,对产品质量的要求越业越高,对环境温、湿度的控制以及对工业材料水份值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一。湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业。如何使用好湿度传感器,如何判断湿度传感器的性能,这对一般用户来讲,仍是一件较为复杂的技术问题。
     
    下列此文供大家参考。
     
    一、湿度传感器的分类及感湿特点
     
    湿度传感器,分为电阻式和电容式两种,产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后,元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件。
     
    国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一,质量价格都相差较大,用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度,需要在这方面作深入的了解。湿度传感器具有如下特点:
     
    1、精度和长期稳定性
     
    湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH,达不到这个水平很难作为计量器具使用,湿度传感器要达到±2%~±3%RH的精度是比较困难的,通常产品资料中给出的特性是在常温(20±10℃)和洁净的气体中测量的。在实际使用中,由于尘土、油污及有害气体的影响,使用时间一长,会产生老化,精度下降,湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断,一般说来,长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题,年漂移量控制在1%RH水平的产品很少,一般都在±2%左右,甚至更高。
     
    2、湿度传感器的温度系数
     
    湿敏元件除对环境湿度敏感外,对温度亦十分敏感,其温度系数一般在0.2~0.8%RH/℃范围内,而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下,其温度系数又有差别。温漂非线性,这需要在电路上加温度补偿式。采用单片机软件补偿,或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的,湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果,非线性的温漂往往补偿不出较好的效果,只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。
     
    3、湿度传感器的供电
     
    金属氧化物陶瓷,高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时,会导致性能变化,甚至失效,所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。必须是交流电供电。
     
    4、互换性
     
    目前,湿度传感器普遍存在着互换性差的现象,同一型号的传感器不能互换,严重影响了使用效果,给维修、调试增加了困难,有些厂家在这方面作出了种种努力,(但互换性仍很差)取得了较好效果。
     
    5、湿度校正
     
    校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可,而湿度的标定标准较难实现,干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计是不能用来作标定的,精度无法保证,因其要求环境条件非常严格,一般情况,(最好在湿度环境适合的条件下)在缺乏完善的检定设备时,通常用简单的饱和盐溶液检定法,并测量其温度。
     
    二、对湿度传感器性能作初步判断的几种方法
     
    在湿度传感器实际标定困难的情况下,可以通过一些简便的方法进行湿度传感器性能判断与检查。
     
    1、一致性判定,同一类型,同一厂家的湿度传感器产品最好一次购买两支以上,越多越说明问题,放在一起通电比较检测输出值,在相对稳定的条件下,观察测试的一致性。若进一步检测,可在24h内间隔一段时间记录,一天内一般都有高、中、低3种湿度和温度情况,可以较全面地观察产品的一致性和稳定性,包括温度补偿特性。
     
    2、用嘴呵气或利用其它加湿手段对传感器加湿,观察其灵敏度、重复性、升湿脱湿性能,以及分辨率,产品的最高量程等。
     
    3、对产品作开盒和关盒两种情况的测试。比较是否一致,观察其热效应情况。
     
    4、对产品在高温状态和低温状态(根据说明书标准)进行测试,并恢复到正常状态下检测和实验前的记录作比较,考查产品的温度适应性,并观察产品的一致性情况。
     
    产品的性能最终要依据质检部门正规完备的检测手段。利用饱和盐溶液作标定,也可使用名牌产品作比对检测,产品还应进行长期使用过程中的长期标定才能较全面地判断湿度传感器的质量。
     
    三、对市场上湿度传感器产品的几点分析
     
        国内市场上出现了不少国内外湿度传感器产品,电容式湿敏元件较为多见,感湿材料种类主要为高分子聚合物,氯化锂和金属氧化物。电容式湿敏元件的优点在于响应速度快、体积小、线性度好、较稳定,国外有些产品还具备高温工作性能。但是达到上述性能的产品多为国外名牌,价格都较昂贵。市场上出售的一些电容式湿敏元件低价产品,往往达不到上述水平,线性度、一致性和重复性都不甚理想,30%RH以下,80%RH以上感湿段变形严重。有些产品采用单片机补偿修正,使湿度出现"阶跃"性的跳跃,使精度降低,出现一致性差、线性差的缺点。无论高档次或低档次的电容式湿敏元件,长期稳定性都不理想,多数长期使用漂移严重,湿敏电容容值变化为pF级,1%RH的变化不足0.5pF,容值的漂移改变往往引起几十RH%的误差,大多数电容式湿敏元件不具备40℃以上温度下工作的性能,往往失效和损坏。电容式湿敏元件抗腐蚀能力也较欠缺,往往对环境的洁净度要求较高,有的产品还存在光照失效、静电失效等现象,金属氧化物为陶瓷湿敏电阻,具有湿敏电容相同的优点,但尘埃环境下,陶瓷细孔被封堵元件就会失效,往往采用通电除尘的方法来处理,但效果不够理想,且在易燃易爆环境下不能使用,氧化铝感湿材料无法克服其表面结构"天然老化"的弱点,阻抗不稳定,金属氧物陶瓷湿敏电阻也同样存在长期稳定性差的弱点。氯化锂湿敏电阻,具有最突出的优点是长期稳定性极强,因此通过严格的工艺制作,制成的仪表和传感器产品可以达到较高的精度,稳定性强是产品具备良好的线性度、精密度及一致性,是长期使用寿命的可靠保证。氯化锂湿敏元件的长期稳定性其它感湿材料尚无法取代。

     

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  • 转载 ...amp;tid=13303 ...在这篇文章中,笔者将介绍四种类型的温度传感器(电阻式温度检测器 (RTD)、热电偶、热敏电阻器以及具有数字和模拟接口的集成电路 (IC) 传感器)并讨论每种传感器的优点与缺...

    转载
    http://mc.dfrobot.com.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=13303
    选择温度传感产品也许看似小事一桩,但由于可用的产品多种多样,因此这项任务可能令人颇感畏惧。在这篇文章中,笔者将介绍四种类型的温度传感器(电阻式温度检测器 (RTD)、热电偶、热敏电阻器以及具有数字和模拟接口的集成电路 (IC) 传感器)并讨论每种传感器的优点与缺点

      从系统级的立足点来看,温度传感器是否适合您的应用将取决于所需的温度范围、准确度、线性度、解决方案成本、功能、功耗、解决方案尺寸、安装法(表面贴装法与通孔插装法以及电路板外安装法)还有必要支持电路的易设计程度。

      RTD

      当一边测量RTD的电阻一边改变它的温度时,响应几乎是线性的,表现得像一个电阻器。如图1所示,该RTD的电阻曲线并非完全呈线性,而是有几度的偏差(示出了一条用作参考的直线)—— 但却是高度可预测并可复验的。为了对这种轻微的非线性进行补偿,大多数设计人员都会对测得的电阻值进行数字化处理,并使用微控制器内的查找表以便应用校正因子。这种宽温度范围(大约-250℃至+750℃)内的可复验性和稳定性使RTD在高精度应用(包括在管道和大容器内测量液体或气体的温度)中极为有用。
    这里写图片描述
      图1:RTD的电阻与温度

      用来处理RTD模拟信号的电路的复杂度基本上根据应用而变化。放大器和模数转换器(ADC)等组件(这些组件会产生它们自己的误差)是不可或缺的。只有当测量必要时才给传感器供电 —— 通过该方法您也可实现低功耗运行,但这会使该电路复杂得多。而且,使传感器通电所需的功率还会提高其内部的温度,从而影响测量准确度。仅仅几毫安的电流,这种自加热效应就会产生温度误差(这些误差是可纠正的,但需要进一步的斟酌考量)。另外,请谨记:线绕式铂RTD或薄膜RTD的成本可能相当高,尤其当与IC传感器的成本进行比较时。

      热敏电阻器

      热敏电阻器是另一种类型的电阻式传感器。有多种多样可用的热敏电阻器,从物美价廉的产品到高精度产品,不一而足。低成本、低精度的热敏电阻器可执行简单的测量或阈值检测功能 —— 这类电阻器需多个组件(如比较器、参考和分立式电阻器),但非常便宜,并具有非线性的电阻-温度属性,如图2所示。如果您需要测量宽范围的温度,您将需进行大量的线性化处理工作。对几个温度点进行校准可能是必要的。为实现更高的精度,可用更昂贵且公差更紧的热敏电阻阵列来帮助解决这种非线性难题,但这种阵列通常比单个热敏电阻器灵敏度低。
    这里写图片描述
      图2:热敏电阻器的电阻与温度

      因为多跳变点系统增加了复杂度和成本,所以低成本热敏电阻器一般仅用于具有最少功能要求的应用,包括烤面包器、咖啡机、电冰箱和吹风机。此外,热敏电阻器还会遭受自加热问题的困扰(通常在较高温度下,此时它们的电阻较低)。和RTD的情况一样,尚未发现不能在低电源电压下使用热敏电阻器的根本原因 —— 但请记住,满量程输出越低,它根据模数转换器(ADC)特性直接转化成的系统灵敏度越低。小功率应用还需要提高电路复杂度,以便能对噪声引起的误差非常敏感。热敏电阻器可在-100°C至+500°C的温度范围内运行,虽然大多数热敏电阻器的额定最高工作温度范围是+100°C至+150°C。

      热电偶

      热电偶包括由不同材料制成的两根电线的接点。例如,J型热电偶是由铁和康铜制成的。如图3所示,接点1位于待测量的温度处,而接点2和接点3则被置于用LM35模拟温度传感器测定的不同温度处。输出电压与这两个温度值的差大致成比例。

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      图3:将LM35用于热电偶冷接点补偿

      因为热电偶的灵敏度相当低(在每摄氏度几十微伏的量级上),所以您将需要低偏移放大器来产生可用的输出电压。在热电偶的工作范围内,温度至电压传递函数中的非线性往往需要补偿电路或查找表,正如RTD和热电偶一样。然而,尽管有这些缺点,热电偶仍非常流行,尤其适用于烤箱、水加热器、窑炉、测试设备和其它工业处理 —— 原因是热电偶的热质量很低且工作温度范围(工作温度可扩展至2300℃以上)很宽泛。

      IC传感器

      IC传感器可在-55°C至+150°C的温度范围内工作 —— 精选的几种IC传感器工作温度可高达+200°C。有各种类型的集成式IC传感器,不过四种最常见的集成式IC传感器当属模拟输出器件、数字接口器件、远程温度传感器以及那些具有温控器功能的集成式IC传感器(温度开关)。模拟输出器件(一般是电压输出,但有些也具有电流输出)在其需要ADC来对输出信号进行数字化处理时最像无源解决方案。数字接口器件最常使用两线接口(I2C或PMBus),并具有内置的ADC。

      除了也包括一个局部温度传感器外,远程温度传感器还具有一路或多路输入以便监测远程二极管温度 —— 它们最常被置于高度集成的数字IC(例如,处理器或现场可编程门阵列【FPGA】)中。当达到温度阈值时,温控器可提供简单的警报。

      使用IC传感器有许多好处,包括:功耗低;可提供小型封装产品(有些尺寸小到0.8mm×0.8mm);还可在某些应用中实现低器件成本。此外,由于IC传感器在生产测试过程中都经过校准,因此没有必要进一步校准。它们通常用于健身跟踪应用、可佩戴式产品、计算系统、数据记录器和汽车应用。

      经验丰富的电路板设计人员将根据最终产品要求来使用最合适的解决方案。表1展示了每种温度传感器的相对优势/劣势。
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  • 温度传感器介绍

    2020-02-11 16:02:14
    作者:AirCity 2020.2.11 ...疫情还在持续,这次灾难性的事故再次告诉我们,人类每一次挑战大自然,最终都会付出惨痛代价。 这段时间,各地设关设卡,过关就要测量体温,几乎都是在用额温枪测量。想起当年SARS的时候,...

    作者:AirCity 2020.2.11
    Aircity007@sina.com 本文所有权归作者Aircity所有

    疫情还在持续,这次灾难性的事故再次告诉我们,人类每一次挑战大自然,最终都会付出惨痛代价。
    这段时间,各地设关设卡,过关就要测量体温,几乎都是在用额温枪测量。想起当年SARS的时候,我还在度高中,全班用一个水印体温计,挨个放腋下测量体温,每人5分钟,全班60个人,效率很低。那时候,红外的额温枪只有在电视中才能看到。时代在发展,科技也在进步,今天简单聊下温度传感器。

    1 热敏电阻型:

    热敏电阻型传感器都是无源器件,需要外部上拉电阻,ADC电路配合使用。在电子设备行业应用广泛。
    可用于接触式,连续监测的温度计,也能做成蓝牙模块,无线测温。注意:需要产线校准后使用。
    热敏电阻型温检测的理论最优性能如下:
    精度:±0.1℃
    误差:±0.35℃
    尺寸:0.5x0.5x1.0,不考虑外围其他器件。
    测量时间:约1min
    价格:小于2RMB(FPC+外围电路)

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    典型应用:
    在这里插入图片描述
    最大特点:取代水银温度计,安全可靠。

    2 温度传感器IC

    将热敏器件集成进IC内部,集成ADC,I2C直接输出温度值的传感器。不需要产线校准。
    这种传感器有两种原理:

    • PN结传感,超高精度,超低误差,比较常用。
    • 热敏电阻传感,超高精度,误差与热敏电阻相同,不常用。

    PN结传感原理的IC型温检测的理论最优性能如下:
    精度:±0.01℃
    误差:±0.1℃
    尺寸:4x04x1.0,不考虑外围其他器件。
    测量时间:约30s
    价格:5~25RMB

    在这里插入图片描述

    典型应用:
    猜测体温贴用的是这种IC,因为外围电路非常简单,产线无需校准。

    在这里插入图片描述

    3 热电堆(模拟)

    热红外原理的传感器,模拟输出,需要ADC,需要产线校准,测量结果受环境影响很大。

    • 误差:±0.5℃
      -测量时间:5s
    • 价格:未知,比数字型热电堆便宜

    典型应用:额温枪,耳温枪
    市面上大部分额温枪,耳温枪用的都是这种器件。器件,方案,算法都比较成熟。
    在这里插入图片描述

    4 热电堆(数字)

    热红外原理的传感器,I2C输出,产线无需校准,测量结果受环境影响很大。
    数字型热电堆的最大优势是无需校准,电路简单,精度高。

    误差:±0.3℃
    测量时间:5s
    价格:约10RMB

    典型应用:
    数字热电堆还处于推广阶段,已经量产的产品:智美德儿童手表,中兴老人机。
    在这里插入图片描述在这里插入图片描述

    上面列出的不同种类的传感器误差都比较大,好像市面上声称的精度都高达0.1℃,为什么?
    其实误差和精度是两个概念,精度能探测到的最小温度变化,误差表示测量的准确度。精度很容易做到,只要ADC位数足够即可,但误差很难做到很小。失眠上的产品都在用精度这个指标来忽悠消费者。

    我们买到的耳温枪准确度能到0.5℃,也就是误差能小于0.5℃就很不错了。

    几种技术的对比:

    类型 测量误差 设计难度 测量方式 测量时间 是否能连续监测 是否能连续监测
    热敏电阻型 ±0.35℃ 接触
    IC型 ±0.1℃ 接触
    模拟热电堆 ±0.5℃ 非接触
    数字热电堆 ±0.3℃ 非接触

    注意:温度校准是一项非常有难度的工作,尽量不要选择需要做温度校准的传感器!

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