Характеристика преобразования температуры в выходное напряжение датчика

Терморезисторы

Основная масса выпускаемых датчиков представляет собой платиновые терморезисторы, имеющие линейную зависимость сопротивления от температуры, которая описывается эмпирической формулой с точно определенными коэффициентами. Сама формула и коэффициенты приведены в документации на датчик, что позволяет вводить их в программу расчета температуры и получать результат с высокой точностью.

Платиновые терморезисторы выпускаются с номиналами 100 и 1000 Ом при температуре окружающей среды 0°С в двухпроводном варианте.

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ДАТЧИКИ STMicroelectronics

В классе полупроводниковых температурных сенсоров

фирма STM предлагает две серии устройств:

на основе регулируемого источника тока;

на основе эффекта Зенера.

Первая серия включает трехвыводные интегральные микросхемы регулируемых источников тока LM134, LM234 и LM334. Эти ИМС характеризуются широким диапазоном регулирования тока (10000:1) и большим диапазоном рабочего напряжения (1...40 В). Значение тока зависит только от внешнего резистора Rset, — других дополнительных элементов не требуется. Обратные напряжения до 20 В приводят к изменению тока всего на несколько микроампер, что дает возможность применять данные ИМС в устройствах переменного тока в качестве выпрямителя и источника тока одновременно.

Для приборов LM134/ LM234/LM334 напряжение на выводе управления при +25°С равно 64 мВ и пропорционально абсолютной температуре. Подключение внешнего резистора обеспечивает генерацию тока с температурным коэффициентом 0,33 %/°С. Для устранения дрейфа нуля необходимо использовать дополнительный внешний резистор и диод.

Достоинством описываемых ИМС является возможность использования в качестве удаленных управляемых температурных датчиков, поскольку их выходной ток пропорционален абсолютной температуре

Iset = (227 мкВ/К) х(Т)/ Rset.

Калибровка датчиков LM134, LM234 и LM334 достаточно проста, поскольку осуществляется путем изменения наклона температурной характеристики (регулировкой усиления), а не ее смещения. Подстройка усиления выполняется установочным резистором Rset или резистором нагрузки.

На основе рассматриваемых микросхем можно реализовать различные устройства для измерения температуры, например, телеметрические датчики, источники тока с нулевым температурным коэффициентом, термометры с низким уровнем выходного импеданса, схемы смещения, драйверы источников опорного напряжения с низким входным напряжением, одноканальные ограничители тока и т.п. Примеры схемных решений приведены на рисунках 1 и 2.

На основе рассматриваемых микросхем можно реализовать различные устройства для измерения температуры,

например, телеметрические датчики, источники тока с нулевым температурным коэффициентом, термометры с

низким уровнем выходного импеданса, схемы смещения, драйверы источников опорного напряжения с низким входным напряжением, одноканальные ограничители тока и

т.п. Примеры схемных решений приведены на рисунках 1 и 2.

Другая серия датчиков — LM135, LM235-LM335A (см. табл. 2), относится к классу прецизионных калибруемых

температурных сенсоров. Они работают подобно стабилитронам, а их пробивное напряжение пропорционально абсолютной температуре с коэффициентом 10 мВ/К. Эквивалентный стабилитрон имеет динамическое сопротивление менее 1 Ом и работает в диапазоне изменения тока от 450 мкА до 5 мА. После калибровки при +25°С, погрешность измерений для LM135, LM235, LM335 составляет менее 1 °С в диапазоне температур до 100°С. В отличие от других датчиков, их выходная характеристика является

Выходное напряжение микросхемы (калиброванное или нет) определяется выражением

VOTt = (VOTo) х (Т/Т0),

где Т — измеряемая температура, Т0 — исходная (опорная) температура в К.

Стандартное значение калиброванного температурного коэффициента выходного напряжения составляет 10 мВ/К.