熱敏電阻和模擬溫度傳感器感測(cè)解決方案

選擇合適的溫度傳感器不但可以節(jié)省成本，還可以盡可能地提高系統(tǒng)性能。在這篇博文中，我將主要來(lái)談一談熱敏電阻和模擬溫度傳感器，這兩個(gè)都是成本有效的溫度感測(cè)解決方案。而問(wèn)題在于，你怎么才能知道選擇哪一個(gè)呢？

從技術(shù)上講，熱敏電阻是一種電阻器，它的電阻值隨溫度的變化而變化。如圖1中所示，需要一個(gè)偏置電路和少數(shù)幾個(gè)外部組件，在這里，偏置電阻器和熱敏電阻組成了一個(gè)分壓器，并且被接到一個(gè)可選運(yùn)算放大器上，這個(gè)運(yùn)算放大器與微控制器 (MCU) 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 相連，從而將熱敏電阻的電阻值轉(zhuǎn)換為一個(gè)溫度值。

圖1：熱敏電阻解決方案

熱敏電阻的優(yōu)勢(shì)在于其低成本。此外，作為一個(gè)電阻器，它可以采用極小型兩端子封裝，并被放置在接線式探針內(nèi)。

熱敏電阻的缺點(diǎn)是，只有在很窄的溫度范圍內(nèi)，它的輸出才是線性和準(zhǔn)確的，而在這個(gè)范圍之外會(huì)變得非線性。圖2繪制了三條熱敏電阻的輸出曲線，偏置電阻分別為1MΩ、35kΩ和10kΩ。在窄溫度范圍內(nèi)，每條曲線都是線性的，不過(guò)在偏置電阻分別為1MΩ、35kΩ和10kΩ，而溫度分別為10oC、75oC和50oC以下時(shí)，這三條曲線為非線性。雖然針對(duì)特定溫度，可以使用專門(mén)校準(zhǔn)的熱敏電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)精度，但是這種熱敏電阻成本較高，并且這三款不同的器件也使得庫(kù)存管理變得過(guò)于復(fù)雜。其它缺點(diǎn)還包括無(wú)法預(yù)計(jì)的故障、抗擾度低和功耗較高。

圖2：熱敏電阻輸出電壓與溫度之間的關(guān)系圖

出于某些原因，在不可預(yù)測(cè)性和功耗不是那么關(guān)鍵的地方，熱敏電阻最適合于窄溫度范圍內(nèi)的溫度測(cè)量。

模擬溫度傳感器是一個(gè)有源半導(dǎo)體器件，它的輸出是與溫度成比例的電壓值或電流值。作為一個(gè)集成電路 (IC)，模擬溫度傳感器具有熱敏電阻所不具備的內(nèi)置智能性，從而使與模擬溫度傳感器有關(guān)的設(shè)計(jì)工作變得簡(jiǎn)單。圖3顯示了其中一款TI LMT系列模擬溫度傳感器的典型應(yīng)用，在這個(gè)應(yīng)用中，只有IC，而未使用外部組件。

圖3：模擬溫度傳感器解決方案（LMT系列）

與熱敏電阻不同，TI模擬溫度傳感器在寬溫度范圍內(nèi)的測(cè)量值是很準(zhǔn)確的，并且在整個(gè)工作范圍內(nèi)具有線性輸出。你無(wú)需擔(dān)心不同器件的庫(kù)存情況。此外，TI的獨(dú)特設(shè)計(jì)也使得這些器件具有極低電流和低噪聲敏感度。圖4中給出的是TI LMT84低成本模擬溫度傳感器的輸出，它的輸出在-50oC至150oC的范圍內(nèi)保持線性。

圖4：LMT84輸出電壓與溫度之間的關(guān)系圖

圖5顯示的是同一器件的流耗曲線與一款典型熱敏電阻的流耗曲線的比較。LMT84消耗的電流為5μA（-50oC至150oC的溫度范圍內(nèi)），而熱敏電阻的流耗在101μA至315μA之間。

圖5：功率耗散—熱敏電阻與模擬溫度傳感之間的比較

圖6顯示的是，被安裝在開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器上的一個(gè)模擬溫度傳感器與一個(gè)熱敏電阻在嘈雜環(huán)境中的工作噪聲的比較圖。在室溫下，熱敏電阻與傳感器的噪聲水平相等，不過(guò)在溫度比較高的環(huán)境中，由于熱敏電阻的分辨率下降，它的噪聲水平會(huì)變得更差。通常情況下，模擬溫度傳感器的工作噪聲比熱敏電阻的噪聲水平低3倍。

圖6：熱敏電阻與模擬溫度傳感器在連接到開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)的噪聲實(shí)驗(yàn)

對(duì)于很窄的溫度范圍（通常情況下為0oC到70oC之間），由于它所具有的范圍窄、線性高的范圍和成本有效性，熱敏電阻能夠很好運(yùn)行。雖然針對(duì)特定溫度，有專門(mén)校準(zhǔn)的熱敏電阻可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)精度，不過(guò)它們的成本過(guò)高，并且保持這些不同器件的庫(kù)存也是一件很困難的事情。模擬溫度傳感器消除了這些難題，并在成本方面很有競(jìng)爭(zhēng)力。請(qǐng)?jiān)谙路浇o我留言，與我分享你在使用這些器件時(shí)的經(jīng)歷，以及你是如何解決系統(tǒng)溫度感測(cè)難題的。如需了解與TI溫度傳感器產(chǎn)品組合和其它應(yīng)用相關(guān)的信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)其它資源內(nèi)列出的鏈接。