El principio de funcionamiento y la aplicación del sensor lineal de temperatura ntc
El sensor de temperatura lineal es un elemento térmico de coeficiente de temperatura negativo (ntc) de salida linealizada. En realidad, es un componente de conversión lineal de temperatura y voltaje, es decir, bajo la condición de corriente de funcionamiento (100ua), el valor del voltaje del componente cambia linealmente con la temperatura, logrando una conversión lineal de no electricidad a electricidad. La característica principal del sensor de temperatura lineal ntc es la relación temperatura-voltaje en el rango de temperatura de funcionamiento. El desarrollo secundario de la medición de temperatura y el diseño del circuito de control de temperatura completará la medición de temperatura o el diseño del circuito de control de temperatura sin simplificar el proceso de linealización, simplificando el diseño y la depuración del instrumento. Se debe seguir el principio de selección de línea de extensión:
Generalmente -200 ~ +20 ° C, -50 ~ +100 ° C debe elegir la línea de doble cola ordinaria; El rango de 100 ~ 200 ° C debe usar una línea de alta temperatura.
El significado del voltaje de referencia:
El voltaje de referencia se refiere al valor de voltaje en el sensor cuando el sensor se coloca en el campo de temperatura de 0 ° C (mezcla de agua con hielo) y la corriente de funcionamiento (100 μa). De hecho, es el voltaje de 0 puntos. El símbolo es v (0), el valor se calibra en fábrica y el coeficiente de temperatura s del sensor es el mismo. Si se conoce el valor de voltaje de referencia v (0), se puede conocer el valor de voltaje del sensor en cualquier punto de temperatura sin dividir el sensor. Su fórmula de cálculo es:
v (t) = v (0) + s × t
Ejemplo: como el voltaje de referencia v (0) = 700 mv; El coeficiente de temperatura s = -2 mv / ° C, luego a 50 ° C, el voltaje de salida del sensor v (50) = 700 - 2 × 50 = 600 (mv). Aquí es donde los sensores lineales de temperatura son superiores a otros sensores de temperatura.
El coeficiente de temperatura es el sensor de temperatura lineal como base física del componente de medición de temperatura, y su función es similar al valor del termistor b. Este parámetro tiene el mismo valor en todo el rango de temperatura de funcionamiento, es decir, -2mv / ° C, y los sensores de los distintos modelos también tienen el mismo valor. Este sensor de temperatura de termistor tradicional no tiene paralelo.
El significado de este parámetro de intercambiabilidad:
La precisión de intercambio se refiere a la misma línea de ajuste ideal determinada bajo las mismas condiciones de trabajo (misma corriente de trabajo, mismo campo de temperatura). La desviación máxima de cada curva del voltaje del sensor v (t) -temperatura t de la línea generalmente se expresa mediante el coeficiente de conversión del voltaje de temperatura s del sensor. La salida del sensor está linealizada y el factor de conversión de temperatura-voltaje es el mismo, es decir, todo el rango se intercambia dentro del rango de temperatura. La precisión de intercambio indica el grado de dispersión del valor de voltaje de referencia, es decir, el valor discreto del valor de voltaje de referencia se convierte en un valor de temperatura para describir el grado de intercambio entre todo el lote de sensores.
Generalmente dividido en tres niveles:
la desviación de intercambio de nivel i es inferior a 0,3 grados] C;
j nivel no es más de 0.5 ° C;
El nivel de k no es más de 1.0 ° C.
El significado de linealidad:
La linealidad es una medida de la linealidad del valor de voltaje de salida del sensor en función de la temperatura. De hecho, es la desviación máxima de la línea recta de ajuste ideal en el rango de temperatura de funcionamiento del voltaje de salida del sensor. En general, la linealidad es típicamente ± 0.5%. Obviamente, cuanto mayor es la linealidad del sensor (menor es el valor), más simple es el diseño del instrumento y la etapa de entrada del instrumento no tiene que ser linealizada.
Los sensores lineales de temperatura son la razón para normalizar la salida:
En general, es innecesario, y el suministro de voltaje constante del voltaje del puente está completo (ver 16 circuitos de procesamiento de señal del sensor). Este es un coeficiente de conversión de temperatura-voltaje de la corriente del sensor con una pequeña cantidad de corriente alrededor de 100 μa, que puede dar un concepto de magnitud medida:
Cuando 100μa s = -2mv / ° C
A 40 μa s = -2.1mv / ° C
s = -1.9mv / ° C a 1000μa
Cuando el puente real recibe tensión constante, el cambio de corriente no será tan grande.
Cuando se suministra el voltaje constante, el valor de resistencia de carga del sensor se determina de la siguiente manera:
Esto considera principalmente la estandarización de la salida del elemento térmico y la consistencia del coeficiente de temperatura, lo cual es conveniente para el diseño. Además, el coeficiente de temperatura es el mismo que la base del transistor y los coeficientes de temperatura del voltaje del emisor en el circuito del transistor, y es muy adecuado como elemento de polarización de la base para estabilizar el punto de operación del circuito del transistor. Cuando se utilizan varios componentes en serie, el potenciómetro se puede conectar en paralelo, y el potenciómetro puede ajustar diferentes coeficientes de temperatura para lograr una compensación de temperatura precisa (ver Figura 3). Este componente compensador ajustable de coeficiente de temperatura no requiere un diseño complicado y no tiene requisitos estrictos sobre la corriente de funcionamiento del componente. Esta es también una gran ventaja de este elemento térmico lineal para la compensación de temperatura.
Diferencias entre uso civil e industrial:
La precisión principal de intercambio es diferente. Un solo instrumento para aplicaciones de medición grupal de alto volumen, y la precisión de la prueba requiere un entorno industrial más alto, se recomienda utilizar grado industrial; Y un medidor usa solo un sensor, y la confiabilidad general es muy alta. Se recomienda usar grado civil.
Circuito de procesamiento de señal del sensor:
Nota: El puente es r2 para cancelar el valor de voltaje de referencia del sensor v (0), es decir, el voltaje en el ajuste r2 es igual al valor de voltaje de referencia del sensor. Esto hace que el puente emita 0c como 0v y luego envía -2mv / c al amplificador o al siguiente circuito de etapa. Como el diseño del circuito de control de temperatura, el voltaje en r2 se envía al terminal no inversor del comparador, la salida del sensor se conecta al terminal inversor del comparador, y r2 se selecciona de acuerdo con la temperatura de la temperatura de control.
La fórmula se puede usar para calcular v (t) = v (0) + s × t to, donde v (0) es el valor de voltaje de referencia del sensor (dado en la fábrica), s es el coeficiente de temperatura del voltaje del sensor ( dado en la fábrica), t es el valor de temperatura del punto de control de temperatura. Se recomienda que r2 use un potenciómetro de múltiples vueltas para establecer el punto de control de temperatura con mayor precisión.
Si los sensores lineales de temperatura ntc pueden reemplazar los termistores, termopares y otros RTD:
El rango de temperatura de -200 ~ + 200c se puede reemplazar por completo, sin cambios importantes en el circuito original, sin linealización del sensor. Los dos parámetros del valor de voltaje de referencia y el coeficiente de temperatura de voltaje se pueden usar para diseñar el circuito. Estos dos parámetros son calibrados por el fabricante en la fábrica, y los parámetros no cambian para el mismo usuario y diferentes lotes de productos.
El significado de la estabilidad:
La estabilidad se refiere a la deriva anual del valor de voltaje de referencia del sensor. Esta deriva luego se convierte en un valor de temperatura de acuerdo con el coeficiente de conversión de temperatura-voltaje, es decir, estabilidad = ± Δv / s / año. La estabilidad del sensor de temperatura lineal es de ± 0.05 ° C / año. Este parámetro describe la capacidad del sensor para mantener sus características originales en diversas condiciones de uso.
Análisis de si la transmisión de línea larga afecta la señal del sensor:
Cabe decir que el impacto no es grande, en circunstancias normales, la distancia de transmisión puede alcanzar más de 1000 metros. Más lejos, puede considerar convertir la señal de salida del sensor en una cantidad digital, lo que facilita la transmisión a largas distancias.
Generalmente -200 ~ +20 ° C, -50 ~ +100 ° C debe elegir la línea de doble cola ordinaria; El rango de 100 ~ 200 ° C debe usar una línea de alta temperatura.
El significado del voltaje de referencia:
El voltaje de referencia se refiere al valor de voltaje en el sensor cuando el sensor se coloca en el campo de temperatura de 0 ° C (mezcla de agua con hielo) y la corriente de funcionamiento (100 μa). De hecho, es el voltaje de 0 puntos. El símbolo es v (0), el valor se calibra en fábrica y el coeficiente de temperatura s del sensor es el mismo. Si se conoce el valor de voltaje de referencia v (0), se puede conocer el valor de voltaje del sensor en cualquier punto de temperatura sin dividir el sensor. Su fórmula de cálculo es:
v (t) = v (0) + s × t
Ejemplo: como el voltaje de referencia v (0) = 700 mv; El coeficiente de temperatura s = -2 mv / ° C, luego a 50 ° C, el voltaje de salida del sensor v (50) = 700 - 2 × 50 = 600 (mv). Aquí es donde los sensores lineales de temperatura son superiores a otros sensores de temperatura.
El rango de temperatura lineal del sensor de temperatura ntc especifica:
En general, el rango de temperatura puede estar entre -200 y +200 ° C. Sin embargo, teniendo en cuenta las necesidades reales, generalmente no es necesario tener un rango de temperatura tan amplio, y se especifican tres secciones diferentes para adaptarse a diferentes diseños de paquetes, y la selección de la línea de extensión también es diferente. Para sensores térmicos lineales con compensación de temperatura, el rango de temperatura de funcionamiento es de solo -40 ° C a + 80 ° C. Puede cumplir completamente con la compensación general de temperatura del circuito.
El significado del coeficiente de temperatura s:
El coeficiente de temperatura s se refiere a la relación entre el cambio del valor de voltaje de salida del sensor y el cambio de temperatura en las condiciones de trabajo especificadas,
es decir, el valor del voltaje de salida del sensor cambia cada 1 ° C de cambio de temperatura: s = Δv / Δt (mv / ° C).
En general, el rango de temperatura puede estar entre -200 y +200 ° C. Sin embargo, teniendo en cuenta las necesidades reales, generalmente no es necesario tener un rango de temperatura tan amplio, y se especifican tres secciones diferentes para adaptarse a diferentes diseños de paquetes, y la selección de la línea de extensión también es diferente. Para sensores térmicos lineales con compensación de temperatura, el rango de temperatura de funcionamiento es de solo -40 ° C a + 80 ° C. Puede cumplir completamente con la compensación general de temperatura del circuito.
El significado del coeficiente de temperatura s:
El coeficiente de temperatura s se refiere a la relación entre el cambio del valor de voltaje de salida del sensor y el cambio de temperatura en las condiciones de trabajo especificadas,
es decir, el valor del voltaje de salida del sensor cambia cada 1 ° C de cambio de temperatura: s = Δv / Δt (mv / ° C).
El coeficiente de temperatura es el sensor de temperatura lineal como base física del componente de medición de temperatura, y su función es similar al valor del termistor b. Este parámetro tiene el mismo valor en todo el rango de temperatura de funcionamiento, es decir, -2mv / ° C, y los sensores de los distintos modelos también tienen el mismo valor. Este sensor de temperatura de termistor tradicional no tiene paralelo.
El significado de este parámetro de intercambiabilidad:
La precisión de intercambio se refiere a la misma línea de ajuste ideal determinada bajo las mismas condiciones de trabajo (misma corriente de trabajo, mismo campo de temperatura). La desviación máxima de cada curva del voltaje del sensor v (t) -temperatura t de la línea generalmente se expresa mediante el coeficiente de conversión del voltaje de temperatura s del sensor. La salida del sensor está linealizada y el factor de conversión de temperatura-voltaje es el mismo, es decir, todo el rango se intercambia dentro del rango de temperatura. La precisión de intercambio indica el grado de dispersión del valor de voltaje de referencia, es decir, el valor discreto del valor de voltaje de referencia se convierte en un valor de temperatura para describir el grado de intercambio entre todo el lote de sensores.
Generalmente dividido en tres niveles:
la desviación de intercambio de nivel i es inferior a 0,3 grados] C;
j nivel no es más de 0.5 ° C;
El nivel de k no es más de 1.0 ° C.
El significado de linealidad:
La linealidad es una medida de la linealidad del valor de voltaje de salida del sensor en función de la temperatura. De hecho, es la desviación máxima de la línea recta de ajuste ideal en el rango de temperatura de funcionamiento del voltaje de salida del sensor. En general, la linealidad es típicamente ± 0.5%. Obviamente, cuanto mayor es la linealidad del sensor (menor es el valor), más simple es el diseño del instrumento y la etapa de entrada del instrumento no tiene que ser linealizada.
Los sensores lineales de temperatura son la razón para normalizar la salida:
En general, es innecesario, y el suministro de voltaje constante del voltaje del puente está completo (ver 16 circuitos de procesamiento de señal del sensor). Este es un coeficiente de conversión de temperatura-voltaje de la corriente del sensor con una pequeña cantidad de corriente alrededor de 100 μa, que puede dar un concepto de magnitud medida:
Cuando 100μa s = -2mv / ° C
A 40 μa s = -2.1mv / ° C
s = -1.9mv / ° C a 1000μa
Cuando el puente real recibe tensión constante, el cambio de corriente no será tan grande.
Cuando se suministra el voltaje constante, el valor de resistencia de carga del sensor se determina de la siguiente manera:
Durante el suministro de voltaje constante, la resistencia de carga se conecta entre la fuente de alimentación y el terminal positivo del sensor, y la señal se emite entre los terminales positivo y negativo del sensor. Al diseñar el valor de resistencia r, la corriente de funcionamiento del sensor es de 100 μa a 0c. Si el voltaje de referencia del sensor es v (0) (mv) y la fuente de voltaje constante es vdd (mv), entonces r = (vdd-v (0)) (mv) /0.1 (ma). Calcule el valor de resistencia r, la resistencia real no tiene dicho valor de resistencia, se puede seleccionar cerca del valor de resistencia, no tiene ningún efecto en la precisión de la medición de temperatura.
Los componentes de compensación de temperatura lineal se utilizan como ventajas de compensación de temperatura del circuito:
Los componentes de compensación de temperatura lineal se utilizan como ventajas de compensación de temperatura del circuito:
Diferencias entre uso civil e industrial:
La precisión principal de intercambio es diferente. Un solo instrumento para aplicaciones de medición grupal de alto volumen, y la precisión de la prueba requiere un entorno industrial más alto, se recomienda utilizar grado industrial; Y un medidor usa solo un sensor, y la confiabilidad general es muy alta. Se recomienda usar grado civil.
Circuito de procesamiento de señal del sensor:
Nota: El puente es r2 para cancelar el valor de voltaje de referencia del sensor v (0), es decir, el voltaje en el ajuste r2 es igual al valor de voltaje de referencia del sensor. Esto hace que el puente emita 0c como 0v y luego envía -2mv / c al amplificador o al siguiente circuito de etapa. Como el diseño del circuito de control de temperatura, el voltaje en r2 se envía al terminal no inversor del comparador, la salida del sensor se conecta al terminal inversor del comparador, y r2 se selecciona de acuerdo con la temperatura de la temperatura de control.
La fórmula se puede usar para calcular v (t) = v (0) + s × t to, donde v (0) es el valor de voltaje de referencia del sensor (dado en la fábrica), s es el coeficiente de temperatura del voltaje del sensor ( dado en la fábrica), t es el valor de temperatura del punto de control de temperatura. Se recomienda que r2 use un potenciómetro de múltiples vueltas para establecer el punto de control de temperatura con mayor precisión.
Si los sensores lineales de temperatura ntc pueden reemplazar los termistores, termopares y otros RTD:
El rango de temperatura de -200 ~ + 200c se puede reemplazar por completo, sin cambios importantes en el circuito original, sin linealización del sensor. Los dos parámetros del valor de voltaje de referencia y el coeficiente de temperatura de voltaje se pueden usar para diseñar el circuito. Estos dos parámetros son calibrados por el fabricante en la fábrica, y los parámetros no cambian para el mismo usuario y diferentes lotes de productos.
El significado de la estabilidad:
La estabilidad se refiere a la deriva anual del valor de voltaje de referencia del sensor. Esta deriva luego se convierte en un valor de temperatura de acuerdo con el coeficiente de conversión de temperatura-voltaje, es decir, estabilidad = ± Δv / s / año. La estabilidad del sensor de temperatura lineal es de ± 0.05 ° C / año. Este parámetro describe la capacidad del sensor para mantener sus características originales en diversas condiciones de uso.
Análisis de si la transmisión de línea larga afecta la señal del sensor:
Cabe decir que el impacto no es grande, en circunstancias normales, la distancia de transmisión puede alcanzar más de 1000 metros. Más lejos, puede considerar convertir la señal de salida del sensor en una cantidad digital, lo que facilita la transmisión a largas distancias.
