技术文章
传感器的种类
传感器代表人的五感。
器 官 | 感 觉 | 动 作 | 替 换 元 件 |
眼 | 视觉 | 观看物体 | 红外线传感器、热释电传感器 |
耳 | 听觉 | 聆听声音 | 压力传感器、麦克风 |
鼻 | 嗅觉 | 嗅闻味道 | 气体传感器、湿度传感器 |
舌 | 味觉 | 感知味道 | 味觉传感器 |
皮肤 | 触觉 | 感知温度 | 温度传感器、压力传感器 |
测量温度时
一般性的温度测量、控制用途使用容易转换成电信号的电气式测温电阻体、热电偶、热敏电阻器。
RTD: Resistance Temperature Detector
NTC: Negative Temperature Detector
PTC: Positive Temperature Detector
温度-电阻值的关系
利用温度-电阻值的相关关系,转换为温度。
R-T近似式 | |
理想的测温电阻体: | R=R0(C1+C2T) |
测温电阻体: | R ≈ R0(1+C1t+C2t2) |
NTC: | R ≈ R0exp{B(1/t-1/t0)} |
测温电阻体、线性电阻器、热敏电阻器的概要
测温电阻体
利用测温电阻体的电阻值相对于温度基本呈直线增加的特点。
使用白金、镍、铜等金属。
尤其是白金,其稳定性、直线性优异,可用于高精度、大温度范围的测量。
线性电阻
利用电阻值相对于温度基本呈直线增加的特点。
使用镍和钯的合金
可选择各种电阻值、TCR
→适用于温度补偿。
热敏电阻器
利用半导体的电阻温度特性。
小型、灵敏度高。
问题在于电阻温度变化特性的直线性较差。
使用温度范围-精度
白金测温电阻体:1个元件覆盖的温度范围大
热敏电阻器:分辨率高,但一个元件能够覆盖的范围小
兼容性
测温电阻体:例)白金测温电阻体[Pt100]
Pt・・・白金 100・・・表示0℃时的电阻值100Ω。
*电阻值(在0℃下测量)各不相同,有10Ω、1kΩ等,有时会分别记载为[Pt10]、[Pt1000]。
JIS标准规定了每1℃的电阻值,可判断白金温度传感器是否具有兼容性。(JIS C 1604-1997等)
测量设备如果具备记载为Pt100的端子,只需连接即可进行温度检测。
线性电阻:如果基准电阻值与TCR相同,则具备兼容性。
热敏电阻器:B常数、基准电阻的组合因公司而异,需要予以注意。
· 元件兼容
· 合成电阻式
· ROM兼容式
测温电阻体-线性电阻器
测温电阻体
例)Pt100:根据与温度对应的电阻值进行了标准化。
相对于温度的允许偏差
等级A:±(0.15+0.002ltl)℃
等级B:±(0.3+0.005ltl)℃
线性电阻器
可选择TCR和基准温度时的电阻值。
温度误差(测温电阻体与线性电阻器)
白金测温电阻体(等级A) vs 线性电阻器(±1%、TCR±5%)
各温度传感器的优缺点
各种传感器各有所长,也各有所短。测量温度时,明确精度、分辨率、稳定性、兼容性、使用环境等十分重要。
测温电阻体 | 线性热敏电阻器 | NTC热敏电阻器 | ||
Pt | 其他金属 | |||
测量精度 | ◎ | ○ | × | △ |
稳定性 | ◎ | △ | △ | △ |
分辨率 | △ | △ | △ | ◎ |
测量温度范围 | ○ | △ | △ | △ |
测温补偿电路 | 无需 | 无需 | ― | 需要 |
兼容性 | ◎ | ○ | △ | △ |
电阻值、TCR、选择性 | × | △ | ◎ | ◎ |
*这是2011年10月发布的“温度传感器基础与应用(RTD)”rdquo;第一章温度传感器”的摘录。