Jako wiodący dostawca czujników temperatury diod, często pytam o sygnał wyjściowy tych czujników. W tym poście na blogu zagłębię się w szczegóły tego, jaki jest sygnał wyjściowy czujnika temperatury diodowej, jak on działa i jego znaczenie w różnych aplikacjach.
Zrozumienie czujników temperatury diodowej
Zanim omówimy sygnał wyjściowy, krótko zrozummy, czym jest czujnik temperatury diod. Czujnik temperatury diody jest rodzajem czujnika temperatury, który wykorzystuje charakterystykę zależną od temperatury diody półprzewodnikowej. Gdy do diody nakładany jest prąd do przodu, napięcie do przodu na diodę zmienia się wraz z temperaturą. Ta zmiana napięcia jest podstawą pomiaru temperatury.
Sygnał wyjściowy czujnika temperatury diodowej
Sygnał wyjściowy czujnika temperatury diodowej jest zazwyczaj sygnałem napięcia. Zależność między spadkiem napięcia do przodu ($ v_f $) diody i temperatury ($ t $) może być przybliżona przez następujące równanie:
[V_f = v_ {go}-\ frac {kt} {q} \ ln \ lewy (\ frac {i} {i_s} \ right)]]]
gdzie $ v_ {go} $ jest ekstrapolowanym pasmem- szczeliną na $ t = 0 $ k, $ k $ jest stałą Boltzmann ($ k = 1,38 \ Time10^{- 23} \ text {j/k} $), $ q $ jest opłatą podstawową ($ q = 1,6 \ Time dioda i $ i_s $ to prąd odwrotnego nasycenia.
W przypadku stałego prądu do przodu spadek napięcia do przodu diody zmniejsza się liniowo wraz ze wzrostem temperatury. Typowy współczynnik temperatury diody silikonowej wynosi w przybliżeniu - 2 mV/° C. Na przykład, jeśli spadek napięcia do przodu diody wynosi 0,7 V przy 25 ° C, przy 35 ° C, spadek napięcia do przodu wyniesie około 0,7 $ \ mathrm {v}-(10^{\ circ} \ mathrm {c} \ \ times0.002 \ mathrm {v/^{\ cirr}) = 0.68 \ Mathrm {V} $.
Ta zmiana napięcia można zmierzyć za pomocą odpowiedniego obwodu. Napięcie wyjściowe może być dalej przetwarzane przez analog - do - cyfrowego konwertera (ADC) w celu uzyskania wartości cyfrowej, która może być używana do celów wyświetlania, kontroli lub rejestrowania danych.
Zalety sygnału wyjściowego
Sygnał wyjściowy napięcia czujnika temperatury diodowej oferuje kilka zalet:
- Prostota: Zależność między napięciem a temperaturą jest stosunkowo prosta, co ułatwia wdrażanie w systemach pomiarowych i sterujących.
- Liniowość: Zależność napięcia - temperatura jest dość liniowa w szerokim zakresie temperatur, co upraszcza kalibrację i przetwarzanie sygnału.
- Niski - koszt: Czujniki temperatury diod są stosunkowo niedrogie w produkcji, a powiązane obwody sygnału - kondycjonowanie może być również opłacalne.
Zastosowania czujników temperatury diod i ich sygnały wyjściowe
Czujniki temperatury diod są szeroko stosowane w różnych aplikacjach ze względu na ich unikalne charakterystyki wyjściowe:
Elektronika konsumpcyjna
W elektronice konsumpcyjnej, takiej jak smartfony, laptopy i tablety, czujniki temperatury diod są używane do monitorowania temperatury akumulatora, procesora i innych krytycznych elementów. Sygnał napięcia wyjściowego służy do regulacji zużycia energii i wydajności tych komponentów, aby zapobiec przegrzaniu. Na przykład, jeśli temperatura procesora przekroczy określony próg, system może zmniejszyć prędkość zegara, aby obniżyć wytwarzanie ciepła.
Automatyzacja przemysłowa
W automatyzacji przemysłowej czujniki temperatury diod są wykorzystywane do monitorowania temperatury silników, transformatorów i innych urządzeń. Sygnał wyjściowy może być używany do wyzwalania alarmów lub wyłączenia sprzętu, jeśli temperatura wykracza poza bezpieczny zakres roboczy. Pomaga to w zapobieganiu uszkodzeniu sprzętu i zapewnieniu bezpieczeństwa procesu przemysłowego.
Urządzenia medyczne
W urządzeniach medycznych, takich jak inkubatory, analizy krwi i systemy monitorowania pacjentów, do utrzymania stabilnej temperatury stosuje się czujniki temperatury diod. Sygnał napięcia wyjściowego służy do kontrolowania elementów ogrzewania i chłodzenia w tych urządzeniach, aby zapewnić dokładne i niezawodne działanie.
Porównanie z innymi czujnikami temperatury
Ważne jest również porównanie sygnału wyjściowego czujników temperatury diodowej z innymi rodzajami czujników temperatury. Na przykład [termistor NTC dla urządzenia domowego] (/termistor/szkło - koralika - NTC - termistor/dioda - szkło - powłoka - NTC - termistor - dla - home.html) ma charakterystykę oporności - temperaturę. Wyjście termistora NTC jest zmianą rezystancji, którą należy przekształcić w sygnał napięcia za pomocą obwodu podziału napięcia.
W porównaniu do [Glass Bead NTC Thermistor] (/termistor/szkło - koralika - NTC - termistor/10kohm - szkło - koralika - NTC - Thermistor.html), czujniki temperatury diodowej mają ogólnie lepszą liniowość i są łatwiejsze do interfejsu z mikrokontrolerów. Jednak termistory NTC mogą oferować wyższą czułość w niektórych zakresach temperatur.
[1K NTC Thermistor] (/Thermistor/Glass - Kead - NTC - Thermistor/Multifunkcyjna - Glass - powłoka - NTC - Thermistor.html) to kolejna opcja. Ma podobną zasadę pracy jak inne termistory NTC, ale o właściwej wartości rezystancji w temperaturze odniesienia. Czujniki temperatury diod mogą być preferowane w zastosowaniach, w których liniowość i prostota przetwarzania sygnału są kluczowe, podczas gdy termistory NTC są często wybierane ze względu na ich wysoką czułość i szerokie możliwości zakresu temperatur.
Kondycjonowanie sygnału i kalibracja
Aby uzyskać dokładne pomiary temperatury z sygnału wyjściowego czujnika temperatury diod, warunkowanie sygnału i kalibracja są niezbędne. Kondycjonowanie sygnału zazwyczaj obejmuje wzmacnianie małej zmiany napięcia i filtrowanie wszelkich szumów lub zakłóceń. Kalibracja jest procesem określania związku między napięciem wyjściowym a rzeczywistą temperaturą. Można to zrobić, porównując moc wyjściową czujnika ze znanym źródłem temperatury w kilku punktach, a następnie utworzenie krzywej kalibracji.
Wniosek
Podsumowując, sygnał wyjściowy czujnika temperatury diodowej jest sygnał napięcia, który zmienia się liniowo wraz z temperaturą. Ten sygnał wyjściowy oferuje prostotę, liniowość i koszty - dzięki czemu nadaje się do szerokiej gamy zastosowań elektroniki użytkowej, automatyzacji przemysłowej i urządzeń medycznych. Chociaż ma własne zalety, należy go również porównać z innymi czujnikami temperatury, takimi jak termistory NTC na podstawie określonych wymagań aplikacji.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o naszych czujnikach temperatury diod lub rozważasz zakup twojego projektu, zapraszamy do skontaktowania się z nami na dalsze dyskusje. Nasz zespół ekspertów jest gotowy pomóc w znalezieniu najbardziej odpowiedniego rozwiązania czujnika dla Twoich potrzeb.
Odniesienia
- „Czujniki półprzewodników” G. Korotcenkova
- „Czujniki temperatury: podstawy, materiały i zastosowania” autorstwa Ho Handrich
