Integrované snímače teploty (IC Temperature Sensors) – výhody a aplikace

Snad nejmodernějším způsobem měření teploty v elektronice je použití teplotních senzorů IC. Takové senzory lze zabudovat přímo do mikroobvodů a vzhledem k závislosti I — V charakteristiky polovodičové sloučeniny na její teplotě dnes poskytují vývojářům široké možnosti vytváření přesných měřicích zařízení. Směr se vyvíjí poměrně rychle, má své vlastní vlastnosti, o kterých se bude diskutovat později v tomto článku.

Diodové integrální snímače nabízejí výhody oproti termočlánky a platinové odporové teploměry, i když mohou pracovat při relativně nízkých teplotách — ne více než 150 °C. Snímače jsou velmi kompaktní, a proto jsou pohodlně vestavěné a také jejich výroba je levná.

Takové senzory jsou ideální pro integraci do regulátorů, zesilovačů, mikrokontrolérů a dalších elektronických zařízení, kde je vyžadováno přesné online sledování teploty.Diodové senzory jsou velmi citlivé a přesné — to je jejich hlavní výhoda pro elektroniku.

Oblastí, kam se integrované senzory vejdou, přibývá. Počínaje systémy měření teploty měřicích modulů, konče měřením teploty procesorů a aplikací v řídicích systémech s mnoha řízenými parametry: teplota, tlak atd.

Je velmi užitečné integrovat integrované diodové senzory do systémů dálkového monitorování teploty pro účely požární bezpečnosti, aby se alarm spustil přísně, když teplota překročí předem stanovený práh.

První integrální senzory již prokázaly nadřazenost termistory, protože u termistorů není závislost odporu na teplotě ani zdaleka lineární a u diodových snímačů se výstupní charakteristika okamžitě ukáže jako lineární.

Integrální snímače jsou klasifikovány jako analogové a digitální a mohou poskytovat proudové nebo napěťové signály úměrné teplotě. Analogové snímače neztrácejí na popularitě, protože jejich rozsah provozního napětí je poměrně velký - od 4 do 30 voltů, přičemž neexistuje žádná citlivost na poklesy napětí na vedeních přenosu signálu. Ačkoli většina dnešních přístrojů vyžaduje digitální formát pro vstupní data, analogový signál lze snadno převést na digitální pomocí ADC.

V mnoha řešeních aplikovaných na úkoly monitorování a měření mají diodové senzory v sobě ADC, protože to výrobní technologie umožňuje – senzor se ukazuje jako nákladově efektivní.Výstupní signál digitálního integrálního teploměru je nyní získáván ve formátu 1 nebo 0, což je vhodné pro přenos na externí mikrokontrolér.

V integrovaných teplotních čidlech jsou možné i doplňkové funkce: sledování změn napětí, měření teploty vzdáleného objektu, měření průtoku, signalizace překročení nastavené teploty.

Integrované digitální teplotní senzory, jako je DS18S20, si již dlouho získaly oblibu pro 1-Wire technologii po celém světě, ačkoli byly původně známé jako již nevyráběné senzory DS1820.Tyto senzory se vyznačují izolací hluku a vysokým metrologickým výkonem, což je velmi důležité při organizaci dálnic.

Senzory DS1820 se již více než 15 let používají při konstrukci vícebodových systémů regulace teploty v rozsahu od -55 °C do + 125 °C, umožňují sledování teploty v reálném čase a rychle signalizují skutečnost, že teplota překročí nastavenou hodnotu. To je možné díky energeticky nezávislé paměti zabudované v čipu.

Senzory DS18B20 jsou pokročilejší — umožňují programování bitové šířky výsledku přes 1-Wire, a tím nastavení převodního poměru. Digitální kód vycházející ze snímače je již výsledkem měření teploty a není třeba provádět žádné další převody.

Senzor DS1822 je zjednodušená, nekalibrovaná verze senzoru DS18B20, je levnější a umožňuje nízkonákladové vícebodové systémy regulace teploty. K dispozici je také ekonomická dvoupinová verze, jako je DS1822-PAR, která je napájena v parazitním jednodrátovém režimu.

K dispozici je také jednodrátový teploměr DS1825, který má 4 adresní piny pro maximálně 16 lokálních adres na jednodrátovém vedení. Tato funkce umožňuje technikovi najít až 16 vícebodových teploměrů s regulací teploty umístěných na lince v síti 1-Wire. To nevyžaduje párování tabulek jednotlivých 64bitových adres, to znamená, že výkon takového systému se zvýší.