RTD, थर्मोकपल, थर्मिस्टर, आईसी सेंसर फायदे और तुलना के नुकसान
तापमान संवेदन उत्पाद चुनना एक छोटी सी बात की तरह लग सकता है, लेकिन विविधता के कारण
उपलब्ध उत्पादों की, यह कार्य कठिन हो सकता है। इस लेख में, मैं चार प्रकार का वर्णन करूंगा
तापमान सेंसर (प्रतिरोधी तापमान डिटेक्टर (आरटीडी), थर्मोकपल, थेरमिस्टर्स, और
डिजिटल और एनालॉग इंटरफेस के साथ एकीकृत सर्किट (आईसी) सेंसर) और प्रत्येक लाभ पर चर्चा
और सेंसर के नुकसान।
सिस्टम-स्तर के दृष्टिकोण से, तापमान सेंसर आपके आवेदन के लिए उपयुक्त है
आवश्यक तापमान सीमा, सटीकता, रैखिकता, समाधान लागत, फ़ंक्शन, पावर पर निर्भर करता है,
समाधान आकार, बढ़ते विधि (सतह माउंट विधि और के माध्यम से छेद प्लग में विधि और सर्किट
बोर्ड स्थापना विधि) डिजाइन करने के लिए आसान सर्किट का समर्थन करने के लिए भी आवश्यक है।
सेवानिवृत्त
जबकि अपने तापमान को बदलने के दौरान RTD के प्रतिरोध को मापने, प्रतिक्रिया लगभग है
रैखिक, एक प्रतिरोधक की तरह व्यवहार करना। जैसा कि चित्रा 1 में दिखाया गया है, आरटीडी का प्रतिरोध वक्र नहीं है
पूरी तरह से रैखिक, लेकिन विचलन के कुछ डिग्री है (एक सीधी रेखा संदर्भ के लिए दिखाया गया है) - लेकिन
अत्यधिक उम्मीद के मुताबिक और पुनः परीक्षण योग्य। इस मामूली गैर रैखिकता के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, ज्यादातर डिजाइनरों
मापा प्रतिरोध मूल्य डिजिटाइज और लागू करने के लिए माइक्रोकंट्रोलर में लुक-अप टेबल का उपयोग करें
सुधार कारक। इस व्यापक तापमान सीमा में पुनरावृत्ति और स्थिरता (के बारे में
-250 डिग्री सेल्सियस से + 750 डिग्री सेल्सियस) आरटीडी को उच्च सटीक अनुप्रयोगों में अत्यंत उपयोगी बनाता है, जिसमें
पाइप और बड़े जहाजों में तरल या गैस के तापमान का माप।
आरटीडी एनालॉग सिग्नल को संसाधित करने के लिए उपयोग की जाने वाली सर्किटरी की जटिलता आवेदन के आधार पर काफी भिन्न होती है। एम्पलीफायर और एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर्स (एडीसी), जो अपनी त्रुटियों का उत्पादन करते हैं, अपरिहार्य हैं। माप आवश्यक होने पर ही सेंसर को बिजली की आपूर्ति की जाती है - इस तरह आप कम बिजली संचालन भी प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन यह सर्किट को बहुत अधिक जटिल बनाता है। इसके अलावा, सेंसर को शक्ति देने के लिए आवश्यक शक्ति भी अपने आंतरिक तापमान में वृद्धि करेगी, इस प्रकार माप सटीकता को प्रभावित करेगी। यह आत्म-हीटिंग प्रभाव केवल कुछ मिलीमेम्पर के कारण तापमान त्रुटि (जो सही है लेकिन आगे विचार करने की आवश्यकता है) पैदा करता है। इसके अलावा, ध्यान रखें कि तार-घाव प्लेटिनम आरटीडी या पतली-फिल्म आरटीडी काफी महंगा हो सकता है, खासकर जब आईसी सेंसर की लागत की तुलना में।
थर्मिस्टर
तापिटर एक अन्य प्रकार का प्रतिरोधी सेंसर है। विभिन्न प्रकार के उपलब्ध थरमिस्टर हैं,
उच्च सटीक उत्पादों के लिए सस्ती उत्पादों, और आगे। कम लागत वाले, कम सटीक ता्मक
सरल माप या सीमा का पता लगाने का प्रदर्शन - इन प्रतिरोधियों को कई घटकों की आवश्यकता होती है
(जैसे तुलनात्मक, संदर्भ और असतत प्रतिरोधक), लेकिन बहुत सस्ती हैं और
अट्रैक्टिव रैखिक प्रतिरोध-तापमान गुण, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है। यदि आपको इसकी आवश्यकता है
तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला को मापने के लिए, आपको बहुत सारे रैखिकीकरण कार्य करने की आवश्यकता होगी। यह हो सकता है
कई तापमान बिंदुओं को जांचना आवश्यक है। उच्च सटीकता प्राप्त करने के लिए, अधिक महंगा और
इस नॉनलीनियर समस्या को हल करने में मदद करने के लिए अधिक थर्मल सहनीय थर्मिस्टर सरणी का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन
इस तरह की सरणी आम तौर पर एक थर्मिस्टर की तुलना में कम संवेदनशील होती है।
क्योंकि मल्टी-ट्रिप पॉइंट सिस्टम जटिलता और लागत जोड़ते हैं, कम लागत वाले तापदारों का आम तौर पर उपयोग किया जाता है
केवल टोस्टर, कॉफी निर्माताओं सहित न्यूनतम कार्यात्मक आवश्यकताओं वाले अनुप्रयोगों के लिए,
रेफ्रिजरेटर, और हेयरड्रायर। इसके अलावा, थ्रिमिटर्स स्वयं हीटिंग समस्याओं के अधीन हैं
(आमतौर पर उच्च तापमान पर, जहां उनका प्रतिरोध कम होता है)। आरटीडी के साथ के रूप में, मूल कारण
कम आपूर्ति वोल्टेज पर एक थर्मिस्टर का उपयोग करने में असमर्थता अभी तक नहीं पाया गया है-लेकिन याद रखें
कि पूर्ण पैमाने पर उत्पादन जितना कम होगा, उतना ही सीधे इसे आधारित प्रणाली में परिवर्तित कर दिया जाता है
एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर की विशेषताएं संवेदनशीलता को कम करती हैं। छोटी शक्ति
अनुप्रयोगों को शोर-प्रेरित त्रुटियों के प्रति संवेदनशील होने के लिए सर्किट जटिलता में वृद्धि की भी आवश्यकता होती है।
थ्रिमिटर्स को -100 डिग्री सेल्सियस से + 500 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान सीमा पर संचालित किया जा सकता है, हालांकि अधिकांश
थ्रिमिटर्स को अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान सीमा + 100 डिग्री सेल्सियस से + 150 डिग्री सेल्सियस तक के लिए रेट किया जाता है।
थर्मोकपल
थर्मोकपल में अलग-अलग सामग्रियों से बने दो तारों के संपर्क शामिल हैं। उदाहरण के लिए
जे-टाइप थर्मोकपल लोहे और कॉन्स्टेंटन से बना है। जैसा कि अंजीर 3 में दिखाया गया है, संपर्क 1 स्थित है
तापमान पर मापा जा करने के लिए, जबकि संपर्क 2 और संपर्क 3 अलग पर रखा जाता है
एलएम 35 एनालॉग तापमान सेंसर के साथ मापा गया तापमान। आउटपुट वोल्टेज है
इन दो तापमान मूल्यों के बीच अंतर के लगभग आनुपातिक।
चित्रा 3: थर्मोकपल कोल्ड जंक्शन मुआवजे के लिए LM35 का उपयोग करना
क्योंकि थर्मोकपल्स में बहुत कम संवेदनशीलता होती है (प्रति डिग्री दसियों माइक्रोवोल्ट के क्रम पर
सेल्सियस), आपको इसकी आवश्यकता के अनुसार उत्पादन योग्य आउटपुट वोल्टेज का उत्पादन करने के लिए कम ऑफसेट एम्पलीफायरों की आवश्यकता होगी। ऑपरेटिंग में
थर्मोकपल की सीमा, तापमान-से-वोल्टेज हस्तांतरण समारोह में गैर-रैखिकता
अक्सर एक मुआवजा सर्किट या लुक-अप टेबल की आवश्यकता होती है, जैसा कि आरटीडी और थर्मोकपल है। हालांकि
इन कमियों के बावजूद, थर्मोकपल अभी भी बहुत लोकप्रिय हैं, विशेष रूप से ओवन, वॉटर हीटर के लिए
, भट्ठों, परीक्षण उपकरण और अन्य औद्योगिक प्रक्रियाओं - क्योंकि कम थर्मल द्रव्यमान के कारण
थर्मोकपल और ऑपरेटिंग तापमान सीमा 2300 डिग्री सेल्सियस या उससे अधिक तक विस्तारित) बहुत व्यापक है।
आईसी सेंसर
आईसी सेंसर -55 डिग्री सेल्सियस से + 150 डिग्री सेल्सियस के तापमान सीमा पर संचालित होता है - कई आईसी सेंसर हैं
+ 200 डिग्री सेल्सियस तक ऑपरेशन के लिए उपलब्ध है। विभिन्न प्रकार के एकीकृत आईसी सेंसर हैं, लेकिन
चार सबसे आम एकीकृत आईसी सेंसर एनालॉग आउटपुट डिवाइस, डिजिटल इंटरफेस डिवाइस हैं,
थर्मोस्टेट के साथ दूरस्थ तापमान सेंसर, और एकीकृत आईसी सेंसर (तापमान स्विच)
कार्यों। एनालॉग आउटपुट डिवाइस (आमतौर पर वोल्टेज आउटपुट, लेकिन कुछ में वर्तमान आउटपुट भी होते हैं)
सबसे निष्क्रिय समाधान हैं जब उन्हें आउटपुट सिग्नल को डिजिटाइज करने के लिए एडीसी की आवश्यकता होती है। अंकदर्शी
इंटरफेस डिवाइसेज टू-वायर इंटरफेस (I2C या PMBus) का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है और इसमें एक अंतर्निहित है
एडीसी।
एक स्थानीय तापमान सेंसर को शामिल करने के अलावा, दूरदराज के तापमान सेंसर भी एक है या
दूरस्थ डायोड तापमान की निगरानी करने के लिए अधिक इनपुट - उन्हें अक्सर अत्यधिक में रखा जाता है
एकीकृत डिजिटल आईसी जैसे प्रोसेसर या फ़ील्ड प्रोग्रामेबल गेट सरणी 】) में। थर्मोस्टेट
तापमान सीमा तक पहुंचने पर एक साधारण अलार्म प्रदान करता है।
आईसी सेंसर का उपयोग कई लाभ प्रदान करता है, जिसमें शामिल हैं: कम बिजली की खपत; छोटा पैकेज
आकार (कुछ छोटे 0.8 मिमी x 0.8 मिमी); और कुछ अनुप्रयोगों के लिए कम डिवाइस लागत। इसके अलावा, के बाद से
आईसी सेंसर उत्पादन परीक्षण के दौरान अंशांकित है, कोई और अंशांकन आवश्यक है। वे
आमतौर पर फिटनेस ट्रैक अनुप्रयोगों, पहनने योग्य उत्पादों, कंप्यूटिंग सिस्टम, डेटा में उपयोग किया जाता है
संग्रह करने वालों और मोटर वाहन अनुप्रयोगों।
अनुभवी बोर्ड डिजाइनर अंतिम उत्पाद के आधार पर सबसे उपयुक्त समाधान का उपयोग करेंगे
आवश्यकताओं। तालिका 1 प्रत्येक तापमान सेंसर की सापेक्ष शक्तियों/कमजोरियों को दर्शाता है ।
तालिका 1: आरटीडी, थर्मिस्टर, थर्मोकपल और आईसी सेंसर सापेक्ष फायदे और नुकसान
जोड़ें: नंबर 16, रोड 3, संजियांग उद्योग क्षेत्र, शेंगझोउ, झेजियांग, चीन
संपर्क करें: एरिक Xie
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