Полупроводниковые температурные датчики

В качестве простейшего полупроводникового датчика температуры мо­жет использоваться, например, p-n переход диода или транзистора.

Если поддерживать постоянным ток через смещенный в прямом направлении кремниевый p-n -переход, прямое падение напряжения будет меняться на 1.88 мВ с каждым градусом Цельсия.

По этому принципу работает ИС МАХ1617 фирмы MAXIM/Dallas, которая измеряет температуру с использо­ванием прямосмещенного p-n перехода внешнего транзистора, например типа 2N3904.

Транзистор может быть дискретным элементом вне микро­схемы, а может входить в состав ИС. Выход микросхемы МАХ1617 имеет последовательный интерфейс SMBus.

ИС ИС LM335 (Рис. 2) от фирмы National Semiconductor формирует на выходе напряжение, пропорциональное температуре. Изменение выходного напряже­ния равно 10 мВ на градус Цельсия. При 0°С выходное напряжение составляет 2.73В, а при 100°С составляет 3.73В. ИС LM335 потребляет ток от 0.4 до 5 мА.

Рис. 2 ИС LM335

Датчики ИС LM34/35 получают питание от напряжений в диапазоне 4...20 В и формируют на выходе напряжение, пропорциональное температуре.

ИС LM34/35 формирует 500 мВ при 50°С и добавляет 10 мВ на каждый градус Цельсия. ИС LM34 калибрована в тем­пературной шкале Фаренгейта, а ИС LM35 — в градусах Цельсия.

Выход ИС LM34/35 может быть непосредственно подключен к входу АЦП или компаратора.

ИС LM34/35 National Semiconductor содержит температурный датчик и 13-битный сигма-дельта АЦП и измеряет температуру в диапазоне -55...+150°С. Она имеет на выходе АЦП интерфейс SPI/Microware, которым соединяется с микропроцессором.

ИС LM34/35 пос­тавляется в 8-выводном корпусе для поверхностного монтажа (SМТ).

Напряжение пита­ния микросхемы в зависимости от модификации — 3.3 или 5 В..

Оптические датчики

В качестве оптического датчика чаще всего выступает оптопара свето-диод-фотоприемник, называемая также оптроном.

Выпускаются оптроны с закрытым (optoisolator) оптическим каналом (в монолитном микросхем­ном исполнении) и открытым оптическим каналом (щелевые и отража­тельные оптроны).

Щелевой оптрон

На рис. 3. показан оптический датчик — щелевой оптрон (slotted optical switch). Фототранзистор и направленный на него светодиод укреп­лены на пластиковое основание и разделены промежутком так, что когда некий предмет движется в зазоре, он прерывает свет между светодиодом и датчиком.

Щелевые оптроны часто используются для измерения скорости двигателя при помощи диска с прорезями, размещенного на оси двигате­ля.

Когда ось вращается, диск по очереди прерывает или, наоборот, не пре­рывает световой путь.

Другое применение щелевого оптрона — это инди­кация, открыта или закрыта дверь или, например, кожух охранного прибо­ра. Флажок на двери, попадая в щель, блокирует свет, когда дверь закрывается. Механическая компьютерная мышь также использует щеле­вые оптроны.

Рис. 3. оптический датчик — щелевой оптрон