温度传感器工作原理

1、热电偶传感器哦工作原理

当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T,称为工作端或热端,另一端温度为 TO,称为自由端或冷端,则回路中就有电流产生,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一,当有电流流过两个不同导体的连接处时,此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向),称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决于电流相对于温度梯度的方向),称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。

 

 

2、电阻传感器工作原理

导体的电阻值随温度变化而改变,通过测量其阻值推算出被测物体的温度,利用此原理构成的传感器就是电阻温度传感器,这种传感器主要用于 -200—500℃温度范围内的温度测量。纯金属是热电阻的主要制造材料,热电阻的材料应具有以下特性:

 

(1)、电阻温度系数要大而且稳定,电阻值与温度之间应具有良好的线性关系。

 

(2)、电阻率高,热容量小,反应速度快。

 

(3)、材料的复现性和工艺性好,价格低。

 

(4)、在测温范围内化学物理特性稳定。

 

目前,在工业中应用最广的铂和铜,并已制作成标准测温热电阻。

 

3、红外温度传感器

在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于 0.75~100μm 的红外线,红外温度传感器就是利用这一原理制作而成的。

 

4、数字式温度传感器

它采用硅工艺生产的数字式温度传感器,其采用 PTAT 结构,这种半导体结构具有精确的,与温度相关的良好输出特性。PTAT 的输出通过占空比比较器调制成数字信号,占空比与温度的关系如下式:DC=0.32 0.0047*t,t 为摄氏度。输出数字信号故与微处理器 MCU 兼容,通过处理器的高频采样可算出输出电压方波信号的占空比,即可得到温度。该款温度传感器因其特殊工艺,分辨率优于 0.005K。

 

5、逻辑输出型温度传感器

设定一个温度范围,一旦温度超出所规定的范围,则发出报警信号,启动或关闭风扇、空调、加热器或其它控制设备,此时可选用逻辑输出式温度传感器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510 是其典型代表。

 

6、模拟温度传感器

常见的模拟温度传感器有 LM3911、LM335、LM45、AD22103 电压输出型、AD590 电流输出型。

 

AD590 是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器,供电电压范围为 3~30V,输出电流 223μA(-50℃)~423μA( 150℃),灵敏度为 1μA/℃。当在电路中串接采样电阻 R 时,R 两端的电压可作为输出电压。注意 R 的阻值不能取得太大,以保证 AD590 两端电压不低于 3V。AD590 输出电流信号传输距离可达到 1km 以上。作为一种高阻电流源,最高可达 20MΩ,所以它不必考虑选择开关或 CMOS 多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。