“Vse tehnologije zaznavanja temperature imajo svoje prednosti in slabosti, vključno z najnovejšo generacijo silicijevih senzorjev temperature,” pojasnjuje John Austin, strokovnjak pri Microchip Technology Inc,.
Zaznavanje temperature je najnovejši funkcionalni dodatek v ponudbi, ki ima hitro rastoč seznam aplikacij. Razvijalci morajo za vsako posamezno aplikacijo izbirati iz široke palete izdelkov in različnih tehnologij zaznavanja temperature. Če želijo res optimalno izbiro, morajo pretehtati vse prednosti in slabosti novih temperaturnih senzorjev na silicijevi osnovi, prav tako pa tudi bolj običajnih alternativ, kot so termoelementi, termistorji ali uporovni temperaturnimi detektorji (RTD) za vsako posamezno aplikacijo.
Nobenega dvoma ni, da uporaba silicijevih temperaturnih senzorjev z vsakim dnem narašča in seveda obstajajo dobri razlogi za to. Gre namreč za preprosta elektronska vezja, ki ne zahtevajo veliko strokovnega znanja in izkušenj s področja toplotnega načrtovanja, vendar vsebujejo tudi funkcije, ki dajejo oblikovalcem fleksibilnost, da v svoje izdelke vgradijo več funkcij. Drugi razlog naraščanja njihove priljubljenosti je njihova relativno nizka cena, majhna velikost celotne rešitve zaznavanja temperature in njihov potencial za zmanjšanje porabe energije v primerjavi s alternativnimi tehnologijami. Morda je k popularnosti pripomoglo tudi dejstvo, da najnovejša generacija silicijevih senzorjev dosega bistveno višjo natančnostjo, kot prejšnje generacije in bi lahko prvič nagnila kazalec tehtnice v prid uporabe silicijevega temperaturnega senzorja. Ne glede na razlog, ki bi utegnil vplivati na izbiro zaznavanja temperature s silicijevimi senzorji je pomembno, da v celoti razumemo tri različne vrste silicijevih senzorjev: z logičnim, napetostnim ali serijskim izhodom in prednosti, ki jih lahko vsak posamezni tip prispeva v določeno aplikacijo.
Silicijevi senzorji z napetostnim izhodom
Temperaturni senzor z napetostnim izhodom deluje podobno kot termistor, ki je verjetno najpogosteje uporabljen element za zaznavanje temperature. Upornost termistorja se spreminja v odvisnosti od spremembe temperature. Upornost termistorja s pozitivnim temperaturnim koeficientom (PTC) se bo s povečanjem temperature povečala, medtem ko se bo upornost termistorja z negativnim temperaturnim koeficientom (NTC) s povečanjem temperature zmanjšala.
Za primerjavo lahko povemo, da senzor temperature z napetostnim izhodom daje na svojem izhodu napetost, ki je sorazmerna temperaturi in ima tipične temperaturne koeficiente 6,25 mV / °C, 10 mV / °C ali 19,5 mV / °C. Temperaturno napetostni pretvorniki lahko zaznavajo temperature v temperaturnem območju od -55°C do +150°C in omogočajo izravnavo negativnih temperatur tako, da jih lahko prikažemo, ne da bi bila za to potrebna negativna napetost. Tipični tokovi porabe so nekaj deset µA, kar pripomore k manjšemu lastnemu segrevanju in podaljša življenjsko dobo baterije.
Uporaba termistorja ima določene slabosti v primerjavi z uporabo silicijevega senzorja z napetostnim izhodom: rešitve s termistorji lahko porabijo kar nekajkrat več energije kot temperaturni senzorji na silicijevi osnovi, razen tega je potek napetostne krivulje nelinearen, kar pomeni, da lahko izkoriščamo le omejeno temperaturno območje. Glede na temperaturno območje uporabe v določeni aplikaciji pa lahko rešitve s termistorjem zahtevajo tudi dodatna zunanja vezja, za katera potrebujemo dodaten prostor in seveda predstavljajo tudi dodaten strošek.
Če spet malo primerjamo, so rešitve na podlagi silicija zelo linearne v temperaturnem območju od -55°C do 150°C, in ponujajo rešitve vse do ohišja SC70. Na splošno lahko torej rečemo, da rešitve na osnovi silicija pomenijo manjše zunanje dimenzije, nižje stroške in energijsko bolj učinkovite rešitve v primerjavi s termistorjem.
Silicijevi senzorji z logičnim izhodom
Temperaturni senzorji z logičnim izhodom običajno delujejo kot termostat, ki obvesti sistem, da je temperature padla pod določen minimalni nivo ali zrasla prek nekega nastavljenega nivoja. Včasih jih navajajo tudi kot temperatura stikala, ki jih lahko uporabimo za vklop ventilatorja ali opozorilne lučke, ko je izpolnjen kateri od pogojev, ki ustreza nastavljenim temperaturnim mejam. Ker se izhod običajno ne postavi trajno na neko vrednost, bo na primer stikalo preklopilo, ko bo temperatura padla pod ali nad nastavljeno točko. Večina senzorjev z logičnim izhodom ima vgrajeno tudi neko histerezo, recimo nekaj stopinj Celzija, s čimer preprečimo osciliranje izhoda.
Tehnologije zaznavanja temperature
