解析數(shù)字溫度傳感器的原理及應用

       傳感器技術在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用，是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發(fā)展。多家現(xiàn)代傳感器企業(yè)提供的新型數(shù)字溫度傳感器，與傳統(tǒng)溫度傳感器相比，具有性價比高、性能優(yōu)越、可靠性高、使用方便、體積小、靈敏度高和控制電路簡單等特點。完全可以替代傳統(tǒng)熱敏電阻和電阻式溫度檢測器。

　　新型數(shù)字溫度傳感器原理

　　數(shù)字溫度傳感器也叫熱電偶，是將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構成一個閉合回路，當導體A和B的兩個執(zhí)著點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢，因而在回路中形成一個大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一。其優(yōu)點是：(1)測量精度高；(2)測量范圍廣；(3)構造簡單，使用方便。

　　新型數(shù)字溫度傳感器的應用

　　當前世界范圍內溫度傳感器正從模擬式向新型數(shù)字式、從傳統(tǒng)集成式向現(xiàn)代智能化的方向發(fā)展。新型數(shù)字溫度傳感器自從二十世紀九十年代中期面世以來，在中國國內也迅猛發(fā)展，并迅速在廣大人民群眾的日常生活中推廣應用。

　　新型數(shù)字溫度傳感器的應用范圍很廣，它不僅廣泛應用于尋常百姓的日常生活中，而且也大量用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制和生產(chǎn)過程檢測控制系統(tǒng)。下面試以美國模擬器件公司出品的單片機溫度監(jiān)控系統(tǒng)集成電路(AD7416)為例簡單介紹。

　　AD7416在每次上電時的默認參數(shù)如下：

　　TOUI設置為80℃、THYST設置為75℃；

　　OTI采用比較方式工作；

　　OTI輸出低電平有效；

　　故障排隊長度設置為1。

　　這些默認值可使該溫度傳感器在不連接串行總線時用作自動調溫器，圖4所示就是AD7416作為自動調溫器的典型應用電路原理圖。當被測量的環(huán)境溫度低于THYST時，OTI輸出高電平，Q1導通，繼電器吸合，加熱器開始工作；當被測量的環(huán)境溫度高于TOTI時，OTI輸出低電平，將Q1的基極電位拉低以使其截止，繼電器釋放，加熱器停止工作。

　　新型數(shù)字溫度傳感器在實際應用中要注意下面幾個問題：

　　為防止環(huán)境干擾，AD7416的電源同地線之間要并接容值大于0.1μF的鉭電容；

　　AD7416的感溫器件在芯片內部，因此芯片表面要被測物體緊密接觸；

　　由于芯片自耗電的存在，AD7416工作時的自身溫升約為0.2，所以在精確測溫時應采取低功耗的工作方式；

　　OTI輸出端的上拉電阻的阻值越大，流入AD7416的電流越小，其溫升也越小，但上拉電阻最大不能超過30kΩ，通常選10kΩ；

　　與I2C兼容的接口總線在AD7416上電后就一直有效，因此在芯片處于休眠狀態(tài)下仍可進行片內數(shù)據(jù)的讀出和寫入。

　　雖然新型數(shù)字溫度傳感器有諸多優(yōu)點，但在實際應用時，由于采用單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，對讀寫的操作時序要求嚴格。合理應用新型溫度傳感器構建的測溫系統(tǒng)，具有結構簡單控制工程網(wǎng)版權所有，測溫精度高，連接方便，占用口線少，轉換速度快，與微處理器的接口簡單，給硬件設計工作帶來了極大的方便，能有效地降低成本，縮短開發(fā)周期。相信不久的將來，新型數(shù)字溫度傳感器技術將會出現(xiàn)一個飛躍，達到與其重要地位相稱的新水平。