原创四种常用的温度传感器

 2023-6-9 15:50  1141 7 4 分类: 工业电子

1. 各种温度传感器

在您使用微控制器创建作品时，经常会需要测量温度吧？比如测量气温，最近还会涉及到非接触式测量体温。在这种情况下，就需要使用所谓的温度传感器了。不过可能会因其种类繁多而难以选择。

在电子制作中常用的温度传感器大致可分为以下四种：

热敏电阻
半导体式
热电偶
红外线辐射型

每种温度传感器都有其特点，需要我们根据应用目的适当地区分使用。首先让我们来逐一看看它们各自的特点。

热敏电阻

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热敏电阻示例（村田制作所：NXFT15XH103FA1B025）

金属氧化物中包括电阻随温度变化的材料，使用这种材料的温度传感器被称为“热敏电阻”。根据材料的不同，热敏电阻分为两种类型，一种是阻值随温度的上升而增加的PTC（ Positive Temperature Coefficient=正温度系数），另一种是阻值随温度的上升反而减小的NTC（ Negative Temperature Coefficient=负温度系数）热敏电阻。NTC热敏电阻具有体积小且便宜的特点，而且如果能很好地利用其特性，通过简单的电路即可轻松获取温度值，因此更常用。

优点：体积小，价格便宜
缺点：从测量值到温度的转换公式是非线性的

半导体式

从原理上看，二极管、晶体管等半导体器件的特性会随着温度的变化而有很大变化。这是因为在半导体中有电子和空穴两种类型的电流实体（载流子），决定它们密度的玻尔兹曼分布公式中包括温度。例如，在查看二极管的技术规格书时，您会发现电压-电流特性会随温度的变化而发生很大变化。

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二极管温度特性示例（摘自ROHM RB550VAM-30的技术规格书）

利用其特性测量温度的是半导体式温度传感器。由于半导体元器件的特性，其可以测量的温度范围比其他方式要窄。但因其可以与其他电路集成在同一个半导体芯片中，所以多与A/D转换器和I2C等配合使用，并且很容易通过微控制器进行控制。

优点：易于通过微控制器进行控制
缺点：价格稍贵，能测量的温度范围窄

热电偶

在两种金属接合处存在会产生微小电压的现象，这种电压具有与温度成比例变化的特性（塞贝克效应）。温度变化率取决于金属种类，另外，具有在很宽的范围内温度变化率保持恒定的特性。

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热电偶示例（摘自https://www.switch-science.com/catalog/2976/。红圈圈出的部分是热电偶本体的金属接头部分）

利用这种特性的温度传感器称为“热电偶”。例如，常用的“K型热电偶”是由镍铬合金和镍铝合金制造而成的，可以测量的温度范围非常宽，覆盖-200℃～+1200℃。测量时，将这两种金属线接合的尖端部分连接需要测量温度的位置。但是，由于电压变化非常小，因此通常将其与对信号进行放大的专用放大器（每种热电偶金属材料都有与其温度系数相匹配的专用放大器）结合使用。