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          線性溫度傳感器使用指南

          作者: 時(shí)間:2011-04-01 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          1.什么是線性NTC溫度?

          線性溫度就是線性化輸出的負(fù)溫度系數(shù)(簡(jiǎn)稱NTC)熱敏元件,它實(shí)際上是一種線性溫度-電壓轉(zhuǎn)換元件,就是說(shuō)在通以工作電流(100uA)的條件下,元件的電壓值隨溫度呈線性變化,從而實(shí)現(xiàn)了非電量到電量的線性轉(zhuǎn)換。

          2.線性NTC溫度的主要特點(diǎn)是什么?

          這種溫度傳感器其主要特點(diǎn)就是在工作溫度范圍內(nèi)溫度-電壓關(guān)系為一直線,這對(duì)于二次開(kāi)發(fā)測(cè)溫、控溫電路的設(shè)計(jì),將無(wú)須線性化處理,就可以完成測(cè)溫或控溫電路的設(shè)計(jì),從而簡(jiǎn)化儀表的設(shè)計(jì)和調(diào)試。

          3.線性NTC溫度傳感器的測(cè)溫范圍是如何規(guī)定的?

          就總的而言,測(cè)溫范圍可在-200~+200℃之間,但考慮實(shí)際的需要,一般無(wú)須如此寬的溫度范圍,因而規(guī)定三個(gè)不同的區(qū)段,以適應(yīng)不同封裝設(shè)計(jì),同時(shí)在延長(zhǎng)線的選用上亦有所不同。而對(duì)于溫度補(bǔ)償專用的線性熱敏元件,則只設(shè)定工作溫度范圍為-40℃~+80℃。完全可以滿足一般電路的溫度補(bǔ)償之用。

          4.延長(zhǎng)線的選用應(yīng)遵循什么原則?

          一般的在-200~+20℃、-50~+100℃宜選用普通雙膠線;在100~200℃范圍內(nèi)應(yīng)選用高溫線。

          5.基準(zhǔn)電壓的含義是什么?

          基準(zhǔn)電壓是指?jìng)鞲衅髦糜?℃的溫場(chǎng)(冰水混合物),在通以工作電流(100μA)的條件下,傳感器上的電壓值。實(shí)際上就是0點(diǎn)電壓。其表示符號(hào)為V(0),該值出廠時(shí)標(biāo)定,由于傳感器的溫度系數(shù)S相同,則只要知道基準(zhǔn)電壓值V(0),即可求知任何溫度點(diǎn)上的傳感器電壓值,而不必對(duì)傳感器進(jìn)行分度。其計(jì)算公式為:

          V(T)=V(0)+S×T

          示例:如基準(zhǔn)電壓V(0)=700mV;溫度系數(shù)S=-2mV/℃,則在50℃時(shí),傳感器的輸出電壓V(50)=700—2×50=600(mV)。這一點(diǎn)正是線性溫度傳感器優(yōu)于其它溫度傳感器的可貴之處。

          6.溫度系數(shù)S的含義是什么?

          溫度系數(shù)S是指在規(guī)定的工作條件下,傳感器的輸出電壓值的變化與溫度變化的比值,即溫度每變化1℃?zhèn)鞲衅鞯妮敵鲭妷鹤兓担?S=△V/△T(mV/℃)。

          溫度系數(shù)是線性溫度傳感器做為溫度測(cè)量元件的物理基礎(chǔ),其作用與熱敏電阻的B值相似,這個(gè)參數(shù)在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)是同一值,即-2mV/℃,而且各種型號(hào)的傳感器也是同一值,這一點(diǎn)傳統(tǒng)的熱敏電阻溫度傳感器是無(wú)可比擬的。

          7.互換精度這一參數(shù)有什么意義?

          互換精度是指在同一工作條件下(同一工作電流、同一溫場(chǎng))對(duì)于同一個(gè)確定的理想擬合直線,每一只傳感器的電壓V(T)—溫度T曲線與該直線的最大偏差,這個(gè)偏差通常按傳感器的溫度—電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)S折合成溫度來(lái)表示。由于傳感器的輸出線性化及溫度—電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)相同,即在測(cè)溫范圍內(nèi)全程互換,所以互換精度表示了基準(zhǔn)電壓值的離散程度,即用基準(zhǔn)電壓值的離散值折合成溫度值的大小來(lái)描述整批傳感器之間的互換程度。一般分為三級(jí):I級(jí)的互換偏差不大于0.3℃;J級(jí)不大于0.5℃;K級(jí)不大于1.0℃。

          8.線性度的意義是什么?

          線性度是描述傳感器的輸出電壓值隨溫度變化的線性程度,實(shí)際上也就是傳感器輸出電壓在工作溫度范圍內(nèi)相對(duì)于理想擬合直線的最大偏差。一般情況下,其線性度的典型值為±0.5%,很顯然傳感器的線性度越高(其值越?。?,對(duì)于儀表的設(shè)計(jì)就越簡(jiǎn)單,在儀表的輸入級(jí)完全不必采用線性化處理。

          9.為什么說(shuō)線性溫度傳感器是規(guī)范化輸出?

          所謂規(guī)范化輸出,就是在0℃溫度點(diǎn)上傳感器在規(guī)定的工作條件下,輸出的電壓值僅限于某一小范圍內(nèi),即使不互換,其基準(zhǔn)電壓值僅限定在690-710mV之間,這樣在電路設(shè)計(jì)時(shí),易于在宏觀上把握傳感器的輸出情況,不論在橋路設(shè)計(jì)還是溫度補(bǔ)償,只要在690-710mV之間考慮,在調(diào)試中稍加調(diào)整即可。而不象普通的熱敏電阻由于型號(hào)不同,其阻值也不同,針對(duì)不同的型號(hào),需進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)計(jì)算。所以線性溫度傳感器的規(guī)范化輸出,可以使儀表電路實(shí)現(xiàn)規(guī)范化設(shè)計(jì)。

          10.用戶如何檢驗(yàn)線性溫度傳感器?

          用戶在購(gòu)買(mǎi)傳感器后,可在恒流的條件下,依溫區(qū)的大小,采用兩點(diǎn)或三點(diǎn)測(cè)試,以檢驗(yàn)互換精度、線性度和溫度系數(shù)。一般情況下,最簡(jiǎn)單的檢驗(yàn)方法只要檢驗(yàn)基準(zhǔn)電壓值即可。而所有電氣參數(shù),在交貨時(shí)均有隨貨參數(shù)表(合格證),以提供該批傳感器的詳細(xì)參數(shù)指標(biāo)。

          對(duì)測(cè)試條件有如下要求:

          恒流源:100μA±0.5%;
          恒溫溫場(chǎng):波動(dòng)度:≤±0.05℃;
          測(cè)試儀表:41/2或51/2數(shù)字電壓表。
          11.實(shí)際使用溫度傳感器是否一定要采用恒流源供電?

          一般情況下是不必要的,橋路恒壓供電完全可以。這是因?yàn)樵?00μA左右的電流條件下,傳感器的溫度—電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)變化量很小,可以給一個(gè)實(shí)測(cè)數(shù)量級(jí)的概念:

          在100μA時(shí) S=-2mV/℃
          在40μA 時(shí) S=-2.1mV/℃
          在1000μA時(shí)S=-1.9mV/℃
          而在實(shí)際的橋路恒壓供電時(shí),其電流變化不會(huì)有如此大的幅度。

          恒壓供電時(shí),傳感器負(fù)載電阻值如何確定?

          恒壓供電時(shí),負(fù)載電阻接在
          電源與傳感器正極之間,信號(hào)從傳感器正極與負(fù)極之間輸出,設(shè)計(jì)電阻值R時(shí),以在0C時(shí)使傳感器工作電流為100μA即可。如傳感器的基準(zhǔn)電壓為V(0)(mV),恒壓源為VDD(mV),則R=(VDD-V(0))(mV)/0.1(mA)。對(duì)于計(jì)算出的電阻值R,如果實(shí)際的電阻沒(méi)有這種阻值,可就近阻值選用,對(duì)測(cè)溫精度沒(méi)有影響。

          12.線性溫度補(bǔ)償元件做為電路溫度補(bǔ)償有什么優(yōu)越性?

          這主要考慮熱敏元件的輸出規(guī)范化及溫度系數(shù)的一致性,便于設(shè)計(jì)。另外,由于溫度系數(shù)與晶體管電路中的晶體管基、射極電壓的溫度系數(shù)相同,做為穩(wěn)定晶體管電路的工作點(diǎn)的基極偏流元件是非常合適的。而將幾只元件串聯(lián)使用,可以通過(guò)并聯(lián)電位器方式,通過(guò)電位器的調(diào)節(jié)出不同的溫度系數(shù),以實(shí)現(xiàn)精確的溫度補(bǔ)償作用。這種溫度系數(shù)可調(diào)的補(bǔ)償元件,無(wú)須繁雜設(shè)計(jì),對(duì)元件的工作電流也無(wú)嚴(yán)格要求,這也是這種線性熱敏元件用于溫度補(bǔ)償?shù)囊淮髢?yōu)點(diǎn)。

          13.穩(wěn)定性的含義是什么?

          穩(wěn)定性是指?jìng)鞲衅鞯幕鶞?zhǔn)電壓值年漂移量,這個(gè)漂移量再按溫度—電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)折合成溫度值,即穩(wěn)定性=±△V/S/年。線性溫度傳感器的穩(wěn)定性為±0.05℃/年。這一參數(shù)描述了傳感器在各種使用條件下保持原有特性的能力。

          14.長(zhǎng)線傳輸對(duì)傳感器信號(hào)是否有影響?

          應(yīng)當(dāng)說(shuō)影響不大,一般情況下傳輸距離可達(dá)1000米以上。如果距離再遠(yuǎn),可以考慮將傳感器輸出的信號(hào)在當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換成數(shù)字量,這樣可以方便地實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的傳輸。


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