線性溫度傳感器是線性化輸出負(fù)溫度系數(shù)(簡稱ntc)熱敏元件,它實(shí)際上是一種線性溫度-電壓轉(zhuǎn)換元件,就是說通以工作電流(100ua)條件下,元件電壓值隨溫度呈線性變化,實(shí)現(xiàn)了非電量到電量線性轉(zhuǎn)換。
線性ntc溫度傳感器的主要特點(diǎn)就是工作溫度范圍內(nèi)溫度-電壓關(guān)系為一直線,這二次開發(fā)測溫、控溫電路設(shè)計,將無須線性化處理,就可以完成測溫或控溫電路設(shè)計,簡化儀表設(shè)計和調(diào)試。
延長線選用應(yīng)遵循的原則:
一般-200~+20℃、-50~+100℃宜選用普通雙膠線;100~200℃范圍內(nèi)應(yīng)選用高溫線。
基準(zhǔn)電壓的含義:
基準(zhǔn)電壓是指傳感器置于0℃溫場(冰水混合物),通以工作電流(100μa)條件下,傳感器上電壓值。實(shí)際上就是0點(diǎn)電壓。其表示符號為v(0),該值出廠時標(biāo)定,傳感器溫度系數(shù)s相同,則知道基準(zhǔn)電壓值v(0),即可求知任何溫度點(diǎn)上傳感器電壓值,而不必對傳感器進(jìn)行分度。其計算公式為:
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50℃時,傳感器輸出電壓v(50)=700—2×50=600(mv)。這一點(diǎn)正是線性溫度傳感器優(yōu)于其它溫度傳感器可貴之處。
線性ntc溫度傳感器測溫范圍規(guī)定:
就總而言,測溫范圍可-200~+200℃之間,但考慮實(shí)際需要,一般無須如此寬溫度范圍,規(guī)定三個不同區(qū)段,以適應(yīng)不同封裝設(shè)計,同時延長線選用上亦有所不同。而溫度補(bǔ)償專用線性熱敏元件,則只設(shè)定工作溫度范圍為-40℃~+80℃。完全可以滿足一般電路溫度補(bǔ)償之用。
溫度系數(shù)s的含義:
溫度系數(shù)s是指規(guī)定工作條件下,傳感器輸出電壓值變化與溫度變化比值,即溫度每變化1℃?zhèn)鞲衅鬏敵鲭妷鹤兓担?s=△v/△t(mv/℃)。
溫度系數(shù)是線性溫度傳感器做為溫度測量元件物理基礎(chǔ),其作用與熱敏電阻b值相似,這個參數(shù)整個工作溫度范圍內(nèi)是同一值,即-2mv/℃,各種型號傳感器也是同一值,這一點(diǎn)傳統(tǒng)熱敏電阻溫度傳感器是無可比擬。
互換精度這一參數(shù)的意義:
互換精度是指同一工作條件下(同一工作電流、同一溫場)同一個確定理想擬合直線,每一只傳感器電壓v(t)—溫度t曲線與該直線最大偏差,這個偏差通常按傳感器溫度—電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)s折合成溫度來表示。傳感器輸出線性化及溫度—電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)相同,即測溫范圍內(nèi)全程互換,互換精度表示了基準(zhǔn)電壓值離散程度,即用基準(zhǔn)電壓值離散值折合成溫度值大小來描述整批傳感器之間互換程度。一般分為三級:i級互換偏差不大于0.3℃;j級不大于0.5℃;k級不大于1.0℃。
線性度的意義:
線性度是描述傳感器輸出電壓值隨溫度變化線性程度,實(shí)際上也就是傳感器輸出電壓工作溫度范圍內(nèi)相理想擬合直線最大偏差。一般情況下,其線性度典型值為±0.5%,很顯然傳感器線性度越高(其值越?。?,儀表設(shè)計就越簡單,儀表輸入級完全不必采用線性化處理。
線性溫度傳感器是規(guī)范化輸出的原因:
所謂規(guī)范化輸出,就是0℃溫度點(diǎn)上傳感器規(guī)定工作條件下,輸出電壓值僅限于某一小范圍內(nèi),不互換,其基準(zhǔn)電壓值僅限定690-710mv之間,這樣電路設(shè)計時,易于宏觀上把握傳感器輸出情況,橋路設(shè)計溫度補(bǔ)償,690-710mv之間考慮,調(diào)試中稍加調(diào)整即可。而不象普通熱敏電阻型號不同,其阻值同,針對不同型號,需進(jìn)行不同設(shè)計計算。線性溫度傳感器規(guī)范化輸出,可以使儀表電路實(shí)現(xiàn)規(guī)范化設(shè)計。
實(shí)際使用溫度傳感器是否一定要采用恒流源供電分析:
一般情況下是不必要,橋路恒壓供電完全可以(參見16項(xiàng)傳感器信號處理電路)。這是100μa左右電流條件下,傳感器溫度—電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)變化量很小,可以給一個實(shí)測數(shù)量級概念:
100μa時 s=-2mv/℃
40μa 時 s=-2.1mv/℃
1000μa時s=-1.9mv/℃
而實(shí)際橋路恒壓供電時,其電流變化不會有如此大幅度。
恒壓供電時,傳感器負(fù)載電阻值確定準(zhǔn)則:
恒壓供電時,負(fù)載電阻接電源與傳感器正極之間,信號從傳感器正極與負(fù)極之間輸出,設(shè)計電阻值r時,以0c時使傳感器工作電流為100μa即可。如傳感器基準(zhǔn)電壓為v(0)(mv),恒壓源為vdd(mv),則r=(vdd-v(0))(mv)/0.1(ma)。計算出電阻值r,實(shí)際電阻沒有這種阻值,可就近阻值選用,對測溫精度沒有影響。
線性溫度補(bǔ)償元件做為電路溫度補(bǔ)償?shù)膬?yōu)越性: