Sensor Suhu - Jenis, Kerja & Operasi

Suhu adalah kuantiti persekitaran yang paling kerap diukur. Ini mungkin dijangkakan kerana kebanyakan sistem fizikal, elektronik, kimia, mekanikal, dan biologi dipengaruhi oleh suhu. Tindak balas kimia tertentu, proses biologi, dan juga rangkaian elektronik menunjukkan prestasi terbaik dalam julat suhu terhad. Suhu adalah salah satu pemboleh ubah yang paling biasa diukur dan oleh itu tidak menghairankan bahawa terdapat banyak cara untuk merasakannya. Penginderaan suhu boleh dilakukan sama ada melalui hubungan langsung dengan sumber pemanasan atau jarak jauh, tanpa hubungan langsung dengan sumber menggunakan tenaga terpancar sebagai gantinya. Terdapat pelbagai jenis sensor suhu di pasaran saat ini, termasuk Termokopel, Pengesan Suhu Rintangan (RTD), Sensor Termistor, Inframerah, dan Semikonduktor.

5 Jenis Sensor Suhu

• Termokopel : Ini adalah jenis sensor suhu, yang dibuat dengan menyatukan dua logam yang tidak sama pada satu hujungnya. Bahagian hujung disebut sebagai JUNCTION PANAS. Hujung logam yang berbeza ini disebut sebagai COLD END atau COLD JUNCTION. Persimpangan sejuk terbentuk pada titik terakhir bahan termokopel. Sekiranya terdapat perbezaan suhu antara simpang panas dan simpang sejuk, voltan kecil akan dibuat. Voltan ini disebut sebagai EMF (electro-motive force) dan dapat diukur dan seterusnya digunakan untuk menunjukkan suhu.

Termokopel

• JPJ adalah alat pengesan suhu yang rintangannya berubah dengan suhu. Biasanya dibina dari platinum, walaupun peranti yang terbuat dari nikel atau tembaga tidak biasa, JPJ dapat mengambil banyak bentuk yang berbeza seperti luka dawai, filem tipis. Untuk mengukur rintangan merentasi RTD, terapkan arus tetap, ukur voltan yang dihasilkan, dan tentukan rintangan RTD. JPJ menunjukkan linear ketahanan terhadap lengkung suhu di kawasan operasi mereka dan sebarang ketidakjelasan sangat dapat diramalkan dan berulang. Papan penilaian PTTD RTD menggunakan permukaan permukaan RTD untuk mengukur suhu. PT100 luaran 2, 3, atau 4 wayar juga boleh dikaitkan dengan mengukur suhu di kawasan terpencil. RTD berat sebelah menggunakan sumber arus tetap. Untuk mengurangkan kepanasan diri kerana pelesapan kuasa, magnitud semasa sederhana rendah. Litar yang ditunjukkan dalam gambar adalah sumber arus malar menggunakan voltan rujukan, satu penguat, dan transistor PNP.

• Pemanas : Mirip dengan RTD, termistor adalah alat pengesan suhu yang rintangannya berubah dengan suhu. Walau bagaimanapun, termistor dibuat dari bahan semikonduktor. Rintangan ditentukan dengan cara yang sama seperti RTD, tetapi termistor menunjukkan rintangan yang sangat tidak linear berbanding keluk suhu. Oleh itu, dalam jarak operasi termistor, kita dapat melihat perubahan rintangan yang besar untuk perubahan suhu yang sangat kecil. Ini menjadikan peranti yang sangat sensitif, sesuai untuk aplikasi set-point.

• Semikonduktor penderia : Mereka diklasifikasikan ke dalam pelbagai jenis seperti output voltan, output semasa, output digital, silikon keluaran rintangan, dan sensor suhu Diod. Sensor suhu semikonduktor moden menawarkan ketepatan dan lineariti tinggi pada julat operasi sekitar 55 ° C hingga + 150 ° C. Penguat dalaman dapat meningkatkan output ke nilai yang mudah, seperti 10mV / ° C. Mereka juga berguna dalam litar pampasan simpang sejuk untuk termokopel pelbagai suhu. Butiran ringkas mengenai jenis sensor suhu ini diberikan di bawah.

IC sensor

Terdapat pelbagai IC sensor suhu yang tersedia untuk menyederhanakan cabaran pemantauan suhu seluas mungkin. Sensor suhu silikon ini berbeza dengan jenis yang disebutkan di atas dengan beberapa cara penting. Yang pertama ialah julat suhu operasi. IC sensor suhu boleh beroperasi pada julat suhu IC nominal -55 ° C hingga + 150 ° C. Perbezaan utama kedua adalah fungsi.

Sensor suhu silikon adalah litar bersepadu, dan oleh itu dapat merangkumi litar pemprosesan isyarat yang luas dalam paket yang sama dengan sensor. Tidak perlu menambah rangkaian pampasan untuk ICS sensor suhu. Sebahagian daripadanya adalah litar analog dengan voltan atau output semasa. Yang lain menggabungkan litar penderiaan analog dengan pembanding voltan untuk memberikan fungsi amaran. Beberapa IC sensor lain menggabungkan litar penginderaan analog dengan input / output digital dan daftar kawalan , menjadikannya penyelesaian ideal untuk sistem berasaskan mikropemproses.

Sensor output digital biasanya mengandungi sensor suhu, penukar analog-ke-digital (ADC), antara muka digital dua wayar, dan daftar untuk mengawal operasi IC. Suhu diukur secara berterusan dan dapat dibaca pada bila-bila masa. Sekiranya dikehendaki, pemproses host dapat memerintahkan sensor untuk memantau suhu dan mengambil pin output tinggi (atau rendah) jika suhu melebihi had yang diprogramkan. Suhu ambang yang lebih rendah juga dapat diprogramkan dan tuan rumah dapat diberitahu ketika suhu telah turun di bawah ambang ini. Oleh itu, sensor output digital dapat digunakan untuk pemantauan suhu yang dapat dipercayai dalam sistem berasaskan mikropemproses.

Pengesan suhu

Sensor suhu di atas mempunyai tiga terminal dan memerlukan bekalan maksimum 5.5 V. Sensor jenis ini terdiri daripada bahan yang beroperasi mengikut suhu untuk mengubah rintangan. Perubahan rintangan ini dirasakan oleh litar dan ia mengira suhu. Apabila voltan meningkat maka suhu juga meningkat. Kita dapat melihat operasi ini dengan menggunakan diod.

Sensor suhu disambungkan secara langsung ke input mikropemproses dan dengan demikian mampu komunikasi langsung dan boleh dipercayai dengan mikropemproses. Unit sensor dapat berkomunikasi secara berkesan dengan pemproses kos rendah tanpa memerlukan penukar A / D.

Contoh sensor suhu ialah LM35 . Siri LM35 adalah sensor suhu litar bersepadu tepat, yang voltan keluarannya berkadar linear dengan suhu Celsius. LM35 beroperasi pada suhu -55˚ hingga + 120˚C.

Sensor suhu selsius asas (+ 2˚C hingga + 150˚C) ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Ciri-ciri Sensor Suhu LM35:

• Ditentukur secara langsung dalam ˚ Celsius (Celcius)
• Dinilai untuk julat penuh −55˚ hingga + 150˚C
• Sesuai untuk aplikasi jarak jauh
• Kos rendah kerana pemangkasan tahap wafer
• Beroperasi dari 4 hingga 30 volt
• Pemanasan sendiri rendah,
• ± 1 / 4˚C bukan linear yang tipikal

Operasi LM35:

• LM35 boleh disambungkan dengan mudah dengan cara yang sama seperti sensor suhu litar bersepadu yang lain. Ia dapat tersekat atau dipasang ke permukaan dan suhunya berada di sekitar julat 0.01˚C dari suhu permukaan.
• Ini menganggap bahawa suhu udara sekitar hampir sama dengan suhu permukaan jika suhu udara jauh lebih tinggi atau lebih rendah daripada suhu permukaan, suhu sebenar mati LM35 akan berada pada suhu antara antara suhu permukaan dan udara suhu.

Sensor suhu mempunyai aplikasi terkenal dalam kawalan persekitaran dan proses dan juga dalam ujian, pengukuran, dan komunikasi. Suhu digital adalah sensor, yang memberikan bacaan suhu 9-bit. Sensor suhu digital menawarkan ketepatan tepat yang sangat baik, ini direka untuk dibaca dari 0 ° C hingga 70 ° C dan mungkin mencapai ketepatan ± 0.5 ° C. Sensor ini sejajar dengan bacaan suhu digital dalam darjah Celsius.

• Sensor Suhu Digital: Sensor suhu digital menghilangkan keperluan untuk komponen tambahan, seperti penukar A / D, dalam aplikasi dan tidak perlu mengkalibrasi komponen atau sistem pada suhu rujukan tertentu yang diperlukan ketika menggunakan termistor. Sensor suhu digital menangani segalanya, memperkuat fungsi pemantauan suhu sistem asas agar dipermudahkan.

Kelebihan sensor suhu digital adalah utama dengan keluaran ketepatannya dalam darjah Celsius. Output sensor adalah bacaan digital yang seimbang. Ini tidak bermaksud komponen lain, seperti penukar analog ke digital dan jauh lebih mudah digunakan daripada, termistor sederhana yang memberikan rintangan tidak linier dengan variasi suhu.

Contoh sensor suhu digital adalah DS1621, yang memberikan bacaan suhu 9-bit.

Ciri-ciri DS1621:

1. Tidak diperlukan komponen luaran.
2. Julat suhu -55⁰C hingga + 125⁰C dalam selang 0.5⁰ diukur.
3. Memberi nilai suhu sebagai bacaan 9-bit.
4. Julat bekalan kuasa yang luas (2.7V hingga 5.5V).
5. Menukar suhu menjadi perkataan digital dalam masa kurang dari satu saat.
6. Tetapan termostatik boleh ditentukan oleh pengguna dan Tidak Bervolatile.
7. Ia adalah DIP 8-pin.

Huraian Pin:

• SDA - Input / Output Data Bersiri 2-Wire.
• SCL - Jam Bersiri 2-Wire.
• GND - Tanah.
• TOUT - Isyarat Output Termostat.
• A0 - Input Alamat Cip.
• A1 - Input Alamat Cip.
• A2 - Input Alamat Cip.
• VDD - Voltan Bekalan Kuasa.

Kerja DS1621:

• Apabila suhu peranti melebihi suhu yang ditentukan pengguna TINGGI maka output TOUT aktif. Output akan tetap aktif sehingga suhu turun di bawah suhu yang ditentukan pengguna RENDAH.
• Tetapan suhu yang ditentukan pengguna disimpan dalam memori yang tidak mudah berubah sehingga dapat diprogramkan sebelum dimasukkan ke dalam sistem.
• Bacaan suhu disediakan dalam bacaan pelengkap 9-bit, dua dengan mengeluarkan perintah READ TEMPERATURE dalam pengaturcaraan.
• Antara muka bersiri 2 wayar digunakan untuk input ke DS16121 untuk tetapan suhu dan output bacaan suhu dari DS1621

Kredit Foto:

• Sensor Suhu oleh wikimedia