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智能温度传感器
阅读:292时间:2018-08-03 09:47:29

    传感器作为一种获取信息的重要工具,在工业生产、科学技术等领域发挥 着重大的作用。但随着微处理器技术的迅猛发展以及测控系统自动化、智能化的发展,传统的传感器已与各种微处理器相结合,并连入网络,形成了带有信息检测、信号处理、逻辑思维等一系列功能的智能温度传感器。
    网络化智能温度传感器使传感器由单一功能、单一检测向多功能和多点检测发展;从被动检测向主动进行信息处理方向发展;从就地测量向远距离实时在线测控发展。网络化使得传感器可以就近接入网络,传感器与测控设备间再无需点对点连接,大大简化了连接线路,易于系统的维护和扩充。

应用领域

   应用食品生产
   在一些食品加工厂里加工过程中,工人在炒佐料的时候,就需要在不同的时间段里和不同的温度下混合不同的原材料,然后进行不同程度的翻炒,而且在炒制的过程中要对炒锅的温度进行严格的控制,防止炒坏佐料。因此用智能温度传感器来进行温度检测,对于测量车间炒锅的温度是否准确,并在必要的时候进行报警,对佐料质量的好坏有着重要的关键影响。在以往来看,企业佐料车间里温度和时间的控制,我们靠的是人工经验在控制着。这对佐料的质量有一定的影响,因为人工凭经验对温度测量和时间的把握准确性不是很高,而且还会有误差,导致炒出来的佐料质量参差不齐,没有一个统一标准,影响产品质量。我们针对上面的问题,选择了智能温度传感器和仪表组成的一个回路,用来提高准确测量温度和报警的目的,这对我们的帮助是很大的。在食品工业应用领域里面,用的最广泛的温度传感器材料就是铂和铜这两种:铂电阻它的精度高,适用于中性和氧化性介质的测量,稳定性能好,还具有一定的非线性,随着温度越高,其电阻变化率也越小;而铜电阻在测温范围之内,它的电阻值和温度呈一定的线性关系,温度线数大,适用于无腐蚀介质测量,超过150度铜电阻容易被氧化。

发展趋势

   进入21世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
   提高测温精度的分辨力
   在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器,采用的是8位A/D转换器,其测温精度较低,分辨力只能达到1度。国外已相继推出多种高精度、高分辨力的智能温度传感器,所用的是9~12位A/D转换器,分辨力一般可达0.5~0.0625度。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨分智能温度传感器,能输出13位二进制数据,其分辨力高达0.03125度,测温精度为正负0.2度。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率,也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。以AD7817型5通道智能温度传感器为例,它对本地传感器,每一路远程传感器的转换时间分别仅为27US,9US.
   增加智能温度传感器的测试功能
   新型智能温度传感器的测试功能也在不断增强。例如,DS1629型单线温度传感增加了实时日历时钟(RTC),使其功能更加完善。DS1624还增加了存储功能,利用芯片内部256字节的E2PROM存储器,可存储用户的短信息。另外,智能温度传感器正从单通道向多通道的方向发展,这就为研制和开发多路温度测控系统创造了良好条件。
   智能温度传感器都具有多种工作模式可供选择,主要包括单次转换模式,连续转换模式待机模式,有的还增加了低温极限扩展模式,操作非常简便。对某些智能温度传感器而言,主机(外部微器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率分辨力及最大转换时间。
   智能温度控制器是在智能温度传感器的基础上发展而成的,典型产品有DS1620,DS1623,TCN75,LM76,MAX6625.智能温度控制器适配各种微控制器,构成智能化温控系统;它们还可以脱离微控制器单独工作,自行构成一个温控仪。
   温度传感器总线技术的标准化与规范化
   智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化,所采用的总线主要有单线(1-WIRE)总线,I2C总线,SMBUS总线和SPI总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。

安全保障

   智能温度传感器的安全可靠性是非常重要的,传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术,其噪声容限低,抑制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。菲格瑞思智能温度传感器普遍采用了高性能的Σ-Δ式A/D转换器,它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号,再利用过采样、噪声整形和数字滤波技术,来提高有效分辨力。
   Σ-Δ式A/D转换器不仅能滤除量化噪声,而且对外围元件的精度要求低。为了避免在温控系统受到噪声干扰时产生误动作,在智能温度传感器的内部,都设置了一个可编程的“故障排队(faultqueue)”计数器,专用于设定允许被测温度值超过上、下限的次数。仅当被测温度连续超过上限或低于下限的次数达到或超过所设定的次数n(n=1~4)时,才能触发中断端。

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