2012年6月8日 星期五

DIY - PIC:PIC18F4550 數字溫度計 - 溫度感應器類型 (一百二十八)

DIY - PICPIC18F4550 數字溫度計 - 溫度感應器類型  (一百二十八)

在論壇購買了 Fluke 80T-150U溫度探頭之後,覺得需要做一個 PIC 溫度計製作,製作 18F4550 溫度計最重要的元件,當然是溫度感應器, 而溫度感應器有很多類型,每種類型都有優缺點,首先當然要了解原理及優缺點,才可以選擇適當的溫度感應器。


主要的溫度感測器類型

1. 熱電偶 (Thermocouple) 是一種被廣泛應用的溫度感測器,也被用來將熱勢差轉換為電勢差。它的價格低廉,易於更換,有標準介面,而且具有很大的溫度量程。主要的局限是精度,小於1攝氏度的系統誤差通常較難達到。

  
若將二種不同的金屬線AB互相連接成一個迴路,在兩個接合點間給予溫度差,則在金屬線的兩端會產生熱電動勢E,這種因為溫度差所造成的熱電壓效應稱為席貝克(Seebeck)效應。而熱電動勢E的大小與金屬線AB之材料性質有關,並和兩端點溫度差互成比例的關係。一般在利用熱電偶量測溫度時,其產生的熱電動勢很小(約10μV左右),所以必須再加裝一放大器來放大電壓訊號。

  
2. 熱敏電阻(NTC Thermistor )熱敏電阻的電阻值,隨著溫度的變化而改變,與一般的固定電阻不同。熱敏電阻是感熱性的半導體,且其電阻將隨溫度產生變化。熱敏電阻是由金屬氧化半導體 (MOS) 材料所構成,並封閉於玻璃或環氧樹脂中。熱敏電阻具有正溫度係數 (Negative temperature coefficientNTC) 或負溫度係數 (PTC)。簡單來說,NTC 即具有與溫度成反比的電阻,而 PTC 則會隨著溫度升高時加大電阻。

  
3. 金屬鉑 (Pt - Platinum) 的電阻值會隨溫度 (RTD - Resistance Temperature Detector) 變化而變化,由於鉑金屬所具有的高、低溫穩定、耐腐蝕,線性好的特點,利用鉑的此種物理特性製成的感測器稱為鉑電阻溫度感測器,通常使用的鉑電阻溫度感測器零度阻值為100Ω,電阻變化率為0.3851Ω/℃。鉑電阻溫度感測器精度高,穩定性好,應用溫度範圍廣,是中低溫區(-200650)最常用的一種溫度檢測器。

  
4. 積體電路溫度感應器因具備優異的線性表現,因而最適合為有關錯誤提供直接的類比補償。這種傳感器有電壓和電流輸出兩種選擇,兩者的輸出都與絕對溫度成線性正比,典型值為1μA/K 10 mV/K F。有些積體電路式的感測器甚至能以數位的輸出格式來表示溫度,可直接由微處理器讀出溫度值。

  


 規格
熱電偶
Thermocopler
熱敏電阻
Thermistor
鉑電阻線繞
PRTD
鉑電阻薄膜
PRTD
半導體 ()
溫度範圍
-200 +2000
-250 +900
-200 +600
-150 +500
-55 +150
基準
TC
NTC/PTC
RTD
RTD
1C
材料
兩種不同金屬
陶瓷
(金屬氧化物)
鉑絲繞線
鉑薄膜
精確度
±0.5
±0.1
±0.01
±0.01
±1
激活性
自產生
波動
波動
波動
波動
靈敏度
40uV/
-4%/
0.39%/
0.39%/
0.81%/
相對靈敏度
極低
極高
極低
極低
線性度
線性
對數
線性
線性
線性
斜率
噪音靈敏度
引線電阻誤差
最小尺寸
0.016
0.008 × 0.012
0.125
0.020 × 0.100
最小探頭直徑
0.125
0.018
0.187
0.125
0.08
相對成本
低至中
  

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