Автопортал || Авто - статьи

Сельскохозяйственная техника
Чтение RSS

Варіанти розміщення інтегральних датчиків температури для підвищення точності вимірювань

  1. Про компанію National Semiconductor (від Texas Instruments)

Інтегральні датчики температури (табл. 1) є затребуваною і популярною продукцією в зарубіжній і вітчизняній радіоелектронної промисловості. Вони дозволяють здійснювати точне вимірювання температури навколишнього середовища і різних об'єктів в широкому діапазоні температур. Маючи низьку вартість, обумовлену масовим виробництвом, температурні датчики мають в своєму складі достатньо складні ланцюги обробки сигналу: посилення, лінеаризації і АЦП.

Таблиця 1. Інтегральні датчики температури з цифровим виходом

Наіме-
нование
компо-
нента Діап.
вимір.
темп., ° С Точність.
вимір.
у
всім
Діап.
темп.,
° С разре-
шення,
біт1 Uпит,
У Iпотр,
мкА Реж.
енерго-
сбереж-
ення Тип
корпусу Інтерфейс

LM70

-55 ... 150 + 3,5 / -2 11 2,65 ... 5,5 260 + LLP-8
MSOP-8 SPIMICROWIRE LM71 -40 ... 150 + 3,5 / -2 14 2,65 ... 5,5 300 - LLP-6
SOT23-5 SPIMICROWIRE LM73 -40 ... 150 ± 2 14 2,7 ... 5,5 320 + SOT23-6 I2CSMBus LM74 -55 ... 150 ± 3 13 2,65 ... 5,5 265 + SO-8
micro
SMD-5 SPIMICROWIRE LM75 -55 ... 125 ± 3 9 3,0 ... 5,5 250 + SOP-8
MSOP-8 I2C LM76 -55 ... 150 ± 1 * 13 3,0 ... 5,5 250 + SOP-8 I2C LM77 -55 ... 125 ± 3 10 3,0 ... 5,5 250 + SOP-8
MSOP-8 I2C LM92 -55 ... 150 ± 1,5 * 13 2,7 ... 5,5 350 + SOP-8 I2C LM95010 -20 ... 125 ± 2 10 3,0 ... 3,6 500 + MSOP-8 SensorPath BUS LM95071 -40 ... 150 ± 2 14 2,4 ... 5,5 280 + SOT23-5 SPIMICROWIRE -55 TMP100 -55 ... 125 ± 3 9 ... 12 2,7 ... 5,5 45 + SOT23-6 I2CSMBus TMP101 -55 ... 125 ± 3 9 ... 12 2,7 ... 5,5 45 + SOT23-6 I2CSMBus TMP102 -40 ... 125 ± 2 12 1,4 ... 3,6 10 - SOT553-6 I2CSMBus TMP105 -40 ... 125 ± 2 9 ... 12 2,6 ... 3,3 50 + DSBGA-6 I2CSMBus TMP106 -40 ... 125 ± 2 9 ... 12 2,7 ... 5,5 50 + DSBGA-6 I2CSMBus TMP121 -40 ... 125 ± 2 12 2,7 ... 5,5 35 + SOT23-6 SPI TMP122 -40 ... 125 ± 2 9 ... 12 2,7 ... 5, 5 50 + SOT23-6 SPI TMP123 -55 ... 125 ± 2 12 2,7 ... 5,5 35 + SOT23-6 SPI TMP124 -40 ... 125 ± 2 9 ... 12 2,7 ... 5,5 50 + SOIC-8 SPI TMP125 -40 ... 125 ± 2 10 2,7 ... 5,5 36 - SOT23-6 SPI TMP141 -40 ... 125 ± 3 10 2,7 ... 5,5 110 + SOT23-6MSOP-8 1-WIRE TMP175 -40 ... 125 ± 1,5 9 ... 12 2,7 ... 5,5 50 + MSOP-8
SOIC-8 I2CSMBus TMP275 -40 ... 125 ± 0,5 9 ... 12 2,7 ... 5,5 50 + MSOP-8SOIC-8 SMBus TMP401 -40 ... 125 ± 1 9 ... 12 3,0 ... 5,5 250 + MSOP-8 SMBusTwo-Wire TMP411 -40 ... 125 ± 1 9 ... 12 3,0 ... 5,5 400 + MSOP-8 SMBusTwo-Wire TMP421 -40 ... 125 ± 1 12 2,7 ... 5,5 400 + SOT23- 8 I2CSMBus TMP75 -40 ... 125 ± 2 9 ... 12 2,7 ... 5,5 50 + MSOP-8SOIC-8 I2CSMBus * точність відповідає більш вузькому температурному діапазону
1 - включаючи біт знака температури

Випускають дану продукцію найбільші світові виробники, такі як National Semiconductor, Texas Instruments та інші. Порівнюючи продуктові лінійки різних виробників, можна помітити, що за параметрами датчики подібного типу досить близькі. Але разом з тим, у багатьох є і свої особливості. Особливості застосування, про які піде мова нижче, застосовні практично до всіх інтегральним датчикам температури.

Розглянемо, яким чином здійснюється теплоперенос від зовнішніх об'єктів до кремниевому кристалу термодатчика. На виході інтегрального термодатчика є аналоговий або цифровий сигнал, який пропорційний температурі датчика. Тепло передається до чутливого елемента двома шляхами: через корпус датчика і через металеві висновки. У разі датчиків з металевими корпусами (наприклад, з корпусом ТО-46), основна частина тепла передається до чутливого елемента через корпус. У датчиків з пластиковими корпусами, такими як TO-92, SO-8, SOT-23, металеві висновки відіграють домінуючу роль в процесі теплопереносу. Тому інтегральні датчики, розташовані на друкованих платах будуть відмінно справлятися із завданням виміру температури плати (особливо доріжок, до яких припаяні висновки). Якщо температура друкованої плати близька до температури навколишнього повітря (в разі, коли плата не містить істотних джерел тепла), температура датчика теж буде дуже близька до температури навколишнього повітря.

Якщо ж стоїть завдання проводити вимірювань температури не друкованої плати, а будь-якого об'єкта, то необхідно бути впевненим, що температура датчика і його висновків відповідає температурі контрольованого об'єкта. У таких випадках зазвичай потрібна наявність хорошого механічного та теплового контакту, яке досягається, наприклад, теплопровідною пастою. Якщо електричне з'єднання реалізовано безпосередньо між висновками датчика і вимірюваним об'єктом за допомогою пайки, це забезпечує хороший тепловий контакт. Якщо температура навколишнього середовища така ж, як і температура поверхні вимірюваного об'єкта, то датчик буде мати температуру, що відповідає температурі об'єкта до часток градуса. Якщо температура навколишнього повітря набагато більше або набагато менше температури вимірюваного об'єкта, то температура датчика буде знаходитися посередині між температурою вимірюваного об'єкта і температурою навколишнього повітря. Датчики в пластикових корпусах (наприклад, ТО-92 або SOT-23) будуть показувати температуру, дуже близьку до температури їх висновків (що буде дуже близько до температури плати), а температура навколишнього повітря буде мати слабко вплив на показники датчиків. Датчики в металевих корпусах, наприклад ТО-46, більш схильні до впливу температури навколишнього повітря. У разі якщо радіатор прикріплений до металевого корпусу датчика, цей вплив може посилюватися.

У разі вимірювання температури рідини датчик може бути розміщений всередині металевого склянки і занурений в ємність з рідиною, або стакан може бути ввернуть в отвір з різьбленням резервуара. Термодатчики і супутні дроти повинні бути ізольованими і сухими, слід уникати протікання і корозії. Особливо це актуально для інтегральних термодатчиків, що працюють при низьких температурах з високою ймовірністю конденсації вологи. Для забезпечення вологозахисту інтегральних датчиків і захисту від корозії їх електричних з'єднань часто використовуються покриття і лаки для друкованих плат, а також епоксидні компаунди.

Нижче розглянемо приклади оптимального розташування температурного датчика для контролю температури підсилювача потужності низьких частот (НЧ).

Часто виникає необхідність контролювати температуру радіаторів підсилювачів потужності звукової частоти, щоб не допустити перегріву електроніки або активувати систему охолодження, або здійснити перехід в режим очікування. Навіть інтегральні підсилювачі потужності НЧ, що мають в своїх внутрішніх ланцюгах елементи захисту від перегріву і переходу в режим зниженого енергоспоживання, можуть працювати ефективніше, якщо в них використовується додатковий зовнішній термодатчик. При активації охолоджуючого вентилятора (коли температура стає занадто високою) підсилювач може виробляти велику вихідну потужність протягом більш тривалого періоду часу. Разом з тим, також необхідно відключати вентилятор охолодження, коли рівень вихідної потужності малий (вентилятор досить шумно працює).

Підсилювачі потужності НЧ (дискретні транзистори або інтегральні підсилювачі), які розсіюють більш ніж кілька ват потужності, як правило, мають додатковий тепловий радіатор. Температура радіатора залежить від температури навколишнього повітря, від температури корпусу підсилювача потужності, від величини потужності, що розсіюється підсилювача, від теплового опору між підсилювачем і радіатором. Таким же чином температура корпусу підсилювача потужності залежить від величини потужності, що розсіюється підсилювача і теплового опору між кристалом і корпусом. Тому температура радіатора не є еквівалентом «температури переходу», але залежить від неї і впливає на неї. Щоб відстежити температуру підсилювача потужності, потрібно розмістити датчик температури на радіаторі. При цьому температура датчика буде менше, ніж температура кристала підсилювача, і потрібно враховувати цю різницю, щоб правильно інтерпретувати результати вимірювань.

Мал. 1. Підсилювач потужності в корпусі ТО-220 і датчик температури в корпусі ТО-46, вмонтований в радіатор

На малюнку 1 показаний приклад монолітного інтегрального підсилювача потужності зі змонтованим тепловим радіатором. За підсилювачем розташований термодатчик в металевому корпусі ТО-46. Датчик розташований в просвердленому в радіаторі поглибленні і зафіксований за допомогою теплопроводящей пасти. Тепло передається від радіатора через корпус датчика і від друкованої плати через електричні висновки датчика. Залежно від типу підсилювача, теплового радіатора, розведення друкованої плати і датчика, найкращий теплоперенос може бути отриманий або через металевий корпус, або через висновки датчика.

Температура висновків інтегрального підсилювача знаходиться в межах декількох градусів від температури радіатора поруч з підсилювачем. Якщо підсилювач безпосередньо запаяний на друковану плату і якщо його висновки залишені короткими, то температура доріжок друкованої плати, до яких припаяні висновки підсилювача, буде дуже близька до температури радіатора - іноді вище, іноді нижче, в залежності від теплових характеристик системи. Тому якщо термодатчик розташувати на платі дуже близько до ніжок підсилювача, вийде хороша кореляція з температурою радіатора. Це особливо важливо при використанні термодатчика в пластиковому корпусі, у якого основний теплоперенос здійснюється через висновки. Розташовувати датчик слід якомога ближче до висновків підсилювача. Якщо у підсилювача є «загальний» висновок, то «загальний» висновок датчика слід розташовувати безпосередньо поруч з відповідною ніжкою підсилювача.

Якщо радіатор розташований на звороті друкованої плати, то датчик слід розташовувати з лицьового боку якомога ближче до підсилювача потужності. Це забезпечить хорошу відповідність між виміряною температурою і температурою радіатора. Також хороший результат дає розташування датчика якомога ближче до висновків підсилювача.

Отримання технічної інформації, замовлення зразків, поставка -
e-mail: [email protected]

Про компанію National Semiconductor (від Texas Instruments)

National Semiconductor була заснована в 1959 році, в рік створення першої інтегральної схеми National Semiconductor була заснована в 1959 році, в рік створення першої інтегральної схеми. У 1966 році National Semiconductor перемістив штаб-квартиру компанії на невелику ділянку землі в Санта Кларі, штат Каліфорнія - місце це пізніше стало відомим як "Силіконова долина". Відомий для нас як виробник світового класу, гарант надійності і лідер інноваційних технологій, National Semiconductor має за останні 50 років безліч нагород "Лідер промисловості". Найбільш поширеними ... читати далі