הטמפרטורה היא הכמות הסביבתית שנמדדת לרוב. ניתן לצפות לכך מכיוון שרוב המערכות הפיזיקליות, האלקטרוניות, הכימיות, המכניות והביולוגיות מושפעות מהטמפרטורה. תגובות כימיות מסוימות, תהליכים ביולוגיים ואפילו מעגלים אלקטרוניים מתפקדים בצורה הטובה ביותר בטווחי טמפרטורה מוגבלים. הטמפרטורה היא אחד המשתנים הנפוצים ביותר ונמדד לכן לא מפתיע שישנן דרכים רבות לחוש אותה. חישת טמפרטורה ניתן לעשות זאת באמצעות מגע ישיר עם מקור החימום או מרחוק, ללא מגע ישיר עם המקור תוך שימוש באנרגיה מוקרנת במקום. ישנם כיום מגוון רחב של חיישני טמפרטורה, כולל צמדים תרמיים, גלאי טמפרטורת התנגדות (RTD), תרמיסטורים, חיישני אינפרא אדום ומוליכים למחצה.
5 סוגים של חיישני טמפרטורה
- צמד תרמי : זהו סוג של חיישן טמפרטורה, המיוצר על ידי חיבור שתי מתכות שונות בקצה אחד. הקצה המחובר מכונה ה- HOT JUNCTION. הקצה השני של מתכות שונות אלה מכונה בשם COLD END או COLD JUNCTION. הצומת הקר נוצר בנקודה האחרונה של חומר צמד תרמי. אם יש הבדל בטמפרטורה בין הצומת החם לצומת הקרה, נוצר מתח קטן. מתח זה מכונה EMF (כוח אלקטרו-מניע) וניתן למדוד אותו ולהשתמש בו בתור לציון טמפרטורה.
צמד תרמי
- ה- RTD הוא מכשיר לחישה טמפרטורה שהתנגדותו משתנה עם הטמפרטורה. בנוי בדרך כלל מפלטינה, אם כי מכשירים עשויים ניקל או נחושת אינם נדירים, RTDs יכולים ללבוש צורות רבות ושונות כמו פצע חוט, סרט דק. כדי למדוד את ההתנגדות על פני RTD, יש להפעיל זרם קבוע, למדוד את המתח שנוצר ולקבוע את התנגדות ה- RTD. RTD מציגים די לינאריים עמידות לעקומות הטמפרטורה על אזורי הפעילות שלהם וכל אי ליניאריות ניתנת לחיזוי וחוזר על עצמה מאוד. לוח ההערכה PT100 RTD משתמש במשטח RTD העומד על פני השטח למדידת טמפרטורה. ניתן לשייך PT100 חיצוני של 2, 3 או 4 חוטים גם למדידת טמפרטורה באזורים מרוחקים. ה- RTDs מוטים באמצעות מקור זרם קבוע. כדי להפחית את החום העצמי עקב פיזור הכוח, העוצמה הנוכחית נמוכה למדי. המעגל המוצג באיור הוא מקור הזרם הקבוע משתמש במתח ייחוס, מגבר אחד וטרנזיסטור PNP.
- תרמיסטורים : בדומה ל- RTD, התרמיסטור הוא מכשיר לחישה טמפרטורה שהתנגדותו משתנה עם הטמפרטורה. אולם תרמיסטורים עשויים מחומרים מוליכים למחצה. ההתנגדות נקבעת באותו אופן כמו ה- RTD, אך תרמיסטורים מציגים עקומת התנגדות מאוד לא לינארית לעומת טמפרטורה. לפיכך, בטווח ההפעלה התרמיסטים, אנו יכולים לראות שינוי התנגדות גדול לשינוי טמפרטורה קטן מאוד. זה גורם למכשיר רגיש מאוד, אידיאלי ליישומי נקודת סט.
- מוֹלִיך לְמֶחֱצָה חיישנים : הם מסווגים לסוגים שונים כמו פלט מתח, פלט זרם, פלט דיגיטלי, סיליקון פלט התנגדות וחיישני טמפרטורת דיודה. חיישני טמפרטורה מוליכים למחצה מודרניים מציעים דיוק גבוה וליניאריות גבוהה בטווח פעולה של כ 55 ° C עד + 150 ° C. מגברים פנימיים יכולים לשנות את הפלט לערכים נוחים, כגון 10mV / ° C. הם שימושיים גם במעגלי פיצוי בצמתים קרים עבור צמדים תרמיים רחבי טווח. פרטים קצרים על סוג זה של חיישני טמפרטורה מובאים להלן.
ICs חיישן
יש מגוון רחב של ICs חיישני טמפרטורה הזמינים כדי לפשט את המגוון הרחב ביותר האפשרי של אתגרי ניטור הטמפרטורה. חיישני טמפרטורת סיליקון אלה נבדלים משמעותית מהסוגים הנ'ל בכמה דרכים חשובות. הראשון הוא טווח הטמפרטורות בהפעלה. חיישן טמפרטורה IC יכול לפעול בטווח הטמפרטורות הנומינלי של -55 ° C עד + 150 ° C. ההבדל העיקרי השני הוא פונקציונליות.
חיישן טמפרטורת סיליקון הוא מעגל משולב, ולכן יכול לכלול מעגלי עיבוד אותות נרחבים באותה חבילה כמו החיישן. אין צורך להוסיף מעגלי פיצוי עבור חיישן הטמפרטורה ICS. חלקם הם מעגלים אנלוגיים עם מתח או פלט זרם. אחרים משלבים מעגלים עם חישה אנלוגית עם משוואי מתח כדי לספק פונקציות התראה. כמה ICs חיישנים אחרים משלבים מעגלים עם חישה אנלוגית עם קלט / פלט דיגיטלי ו- רישומי בקרה , מה שהופך אותם לפיתרון אידיאלי עבור מערכות מבוססות מעבד.
חיישן הפלט הדיגיטלי מכיל בדרך כלל חיישן טמפרטורה, ממיר אנלוגי לדיגיטלי (ADC), ממשק דיגיטלי דו חוטי ורשמים לשליטה על פעולת ה- IC. הטמפרטורה נמדדת ברציפות וניתן לקרוא אותה בכל עת. אם תרצה בכך, המעבד המארח יכול להורות לחיישן לפקח על הטמפרטורה ולקחת סיכת פלט גבוהה (או נמוכה) אם הטמפרטורה חורגת מגבול מתוכנת. ניתן לתכנת גם טמפרטורת סף תחתונה וליידע את המארח כאשר הטמפרטורה ירדה מתחת לסף זה. לפיכך, ניתן להשתמש בחיישן הפלט הדיגיטלי לניטור טמפרטורה אמין במערכות מבוססות מעבד.
חיישן טמפרטורה
חיישן הטמפרטורה הנ'ל כולל שלושה מסופים ונדרש אספקה מקסימלית של 5.5 וולט. סוג חיישן זה מורכב מחומר שפועל על פי הטמפרטורה כדי לשנות את ההתנגדות. שינוי התנגדות זה חש במעגל והוא מחשב את הטמפרטורה. כשהמתח עולה אז גם הטמפרטורה עולה. אנו יכולים לראות פעולה זו באמצעות דיודה.
חיישני טמפרטורה המחוברים ישירות לקלט המעבד ובכך מסוגלים לתקשורת ישירה ואמינה עם המיקרו-מעבדים. יחידת החיישנים יכולה לתקשר בצורה יעילה עם מעבדים בעלות נמוכה ללא צורך בממירי A / D.
דוגמה לחיישן טמפרטורה היא LM35 . סדרת LM35 הם חיישני טמפרטורה במעגל משולב מדויק, שמתח היציאה שלהם הוא ביחס ליניארי לטמפרטורת צלזיוס. ה- LM35 פועל בטמפרטורות -55˚ עד + 120 ° C.
חיישן הטמפרטורה הבסיסי (+ 2 מעלות צלזיוס עד + 150 מעלות צלזיוס) מוצג באיור למטה.
תכונות של חיישן טמפרטורה LM35:
- מכויל ישירות ב els צלזיוס (צלזיוס)
- מדורג לטווח l-55˚ מלא עד + 150 +C
- מתאים ליישומים מרוחקים
- עלות נמוכה עקב חיתוך ברמת רקיק
- פועל בין 4 ל -30 וולט
- חימום עצמי נמוך,
- ± 1 / 4˚C של אי ליניאריות אופיינית
הפעלת LM35:
- ניתן לחבר את LM35 בקלות באותו אופן כמו חיישני טמפרטורה אחרים במעגל משולב. זה יכול להיות תקוע או להתבסס על פני השטח והטמפרטורה שלו תהיה בטווח של 0.01 ˚ מטמפרטורת השטח.
- זה מניח שטמפרטורת האוויר בסביבה כמעט זהה לטמפרטורת פני השטח אם טמפרטורת האוויר הייתה גבוהה או נמוכה בהרבה מטמפרטורת פני השטח, הטמפרטורה בפועל של המוות LM35 תהיה בטמפרטורת ביניים בין טמפרטורת פני השטח לאוויר. טֶמפֶּרָטוּרָה.
לחיישני הטמפרטורה יש יישומים ידועים בבקרת סביבה ותהליכים וגם בבדיקה, מדידה ותקשורת. טמפרטורה דיגיטלית היא חיישן המספק קריאות טמפרטורה של 9 סיביות. חיישני טמפרטורה דיגיטליים מציעים דיוק מדויק מעולה, אלה נועדו לקרוא בין 0 ° C ל -70 ° C ואפשר להשיג דיוק של ± 0.5 ° C. חיישנים אלה מיושרים לחלוטין עם קריאות טמפרטורה דיגיטליות במעלות צלזיוס.
- חיישני טמפרטורה דיגיטליים: חיישני טמפרטורה דיגיטליים מבטלים את הצורך ברכיבים נוספים, כגון ממיר A / D, בתוך היישום ואין צורך לכייל רכיבים או מערכת בטמפרטורות ייחוס ספציפיות לפי הצורך בעת שימוש בתרמיסטורים. חיישני טמפרטורה דיגיטליים עוסקים בכל דבר, ומאפשרים לפשט את פונקציית ניטור הטמפרטורה הבסיסית.
היתרונות של חיישן טמפרטורה דיגיטלי הם העיקריים עם תפוקת הדיוק שלו במעלות צלזיוס. פלט החיישן הוא קריאה דיגיטלית מאוזנת. זה לא מתכוון לרכיבים אחרים, כגון ממיר אנלוגי לדיגיטלי ופשוט הרבה יותר לשימוש מאשר, תרמיסטור פשוט המספק התנגדות לא ליניארית עם שינויי טמפרטורה.
דוגמה לחיישן טמפרטורה דיגיטלי הוא DS1621, המספק קריאת טמפרטורה של 9 סיביות.
תכונות DS1621:
- אין צורך ברכיבים חיצוניים.
- נמדד טווח הטמפרטורות של -55 ⁰ עד + 125 ⁰ במרווחים של 0.5..
- נותן ערך טמפרטורה כקריאה של 9 סיביות.
- טווח אספקת חשמל רחב (2.7 וולט עד 5.5 וולט).
- ממיר טמפרטורה למילה דיגיטלית בפחות משנייה אחת.
- הגדרות תרמוסטטיות ניתנות להגדרה על ידי המשתמש ולא נדיפות.
- זהו DIP של 8 פינים.
תיאור סיכה:
- SDA - קלט / פלט נתונים טוריים דו חוטיים.
- SCL - שעון סידורי דו חוטי.
- GND - קרקע.
- TOUT - אות פלט תרמוסטט.
- A0 - קלט כתובת שבב.
- A1 - קלט כתובת שבב.
- A2 - קלט כתובת שבב.
- VDD - מתח אספקת חשמל.
עבודה של DS1621:
- כאשר הטמפרטורה של המכשיר עולה על הטמפרטורה שהוגדרה על ידי המשתמש HIGH אז הפלט TOUT פעיל. הפלט יישאר פעיל עד שהטמפרטורה תרד מתחת לטמפרטורה LOW המוגדרת על ידי המשתמש.
- הגדרות טמפרטורה המוגדרות על ידי המשתמש נשמרות בזיכרון שאינו נדיף ולכן ניתן לתכנת אותה לפני הכנסה למערכת.
- קריאת הטמפרטורה מסופקת בקריאה משלימה של 9 סיביות על ידי הנפקת הפקודה READ TEMPERATURE בתכנות.
- ממשק טורי בעל 2 חוטים משמש לקלט ל- DS16121 להגדרות הטמפרטורה ולפלט של קריאת הטמפרטורה מה- DS1621
קרדיט צילום:
- חיישן טמפרטורה על ידי ויקימדיה
