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物联网系统中为什么要使用模拟温度传感器 物联网系统中使用模拟温度传感器的原因可以从多个方面来分析，主要包括传感器的特性、成本效益、应用场景以及技术兼容性等。 传感器的特性 直接测量与转换：模拟温度传感器通过热敏电阻、热电偶或热敏电容等元器件，将温度的变化转换为模拟电压或电流信号输出。这种转换方式直接且简单，使得传感器能够快速响应温度变化。 精度与稳定性：模拟温度传感器的精度和稳定性主要取决于热敏元件的品质。虽然其精度可能不如某些数字式传感器，但在许多应用场景中，其精度已经足够满足需求。 成本效益 价格优势：相比数字式温度传感器，模拟温度传感器的成本通常更低。这对于需要大量部署传感器的物联网系统来说，可以显著降低整体成本。 性价比：在不需要极高测量精度的场合，模拟温度传感器的性价比更高。它们能够满足基本的温度测量需求，同时保持较低的成本。 应用场景 环境监测：在环境监测领域，如温度控制、气候观测等，模拟温度传感器可以广泛应用于对测量精度要求不是特别高的场合。 工业自动化：在工业自动化系统中，模拟温度传感器可以用于监控设备的运行温度，确保设备在适宜的温度范围内工作。 农业与畜牧业：在农业和畜牧业中，模拟温度传感器可以用于监测温室、畜舍等环境的温度，为农作物和牲畜的生长提供适宜的环境条件。 家电设备 空调与制冷设备：在空调、冰箱等制冷设备中，模拟温度传感器用于监测室内温度或冰箱内部的温度，并根据设定值自动调节制冷系统的工作状态，以维持恒定的温度环境。 热水器与饮水机：在热水器和饮水机中，模拟温度传感器用于监测水温，并在水温达到设定值时自动切断电源或停止加热，以防止过热或干烧。 厨房电器：在电饭煲、烤箱等厨房电器中，模拟温度传感器也扮演着重要角色，用于监测食物烹饪过程中的温度，确保烹饪效果和安全性。 医疗设备 体温计：传统的水银体温计逐渐被电子体温计所取代，而电子体温计中常使用模拟温度传感器来测量人体温度。这种传感器具有响应速度快、测量准确等优点，为医疗诊断提供了可靠依据。 医疗仪器：在医疗仪器中，如血液透析机、呼吸机等，模拟温度传感器也用于监测设备的工作温度或患者的体温，以确保设备的正常运行和患者的安全。 其他领域 汽车行业：在汽车制造和维修中，模拟温度传感器用于监测发动机冷却液温度、进气温度等参数，以确保发动机的正常运行和延长使用寿命。 农业领域：在温室大棚中，模拟温度传感器可用于监测室内温度，并根据需要自动调节通风、加湿或降温设备，以创造适宜植物生长的环境条件。 技术兼容性 广泛兼容：模拟温度传感器与各种电子设备和系统具有良好的兼容性。它们可以通过简单的电路设计与控制系统相连，实现温度数据的采集和传输。 易于集成：在物联网系统中，模拟温度传感器可以轻松地集成到各种传感器网络中，实现温度数据的远程监控和实时分析。 综上所述，物联网系统中使用模拟温度传感器的原因主要包括其直接测量与转换的特性、成本效益、广泛的应用场景以及技术兼容性。这些因素共同使得模拟温度传感器在物联网系统中扮演着重要的角色。 本文会再为大家详解传感器家族中的一员——模拟温度传感器 温度传感器的定义 工作模拟温度传感器通过其内部的温度敏感元件（如热敏电阻、热电偶等）来感知环境温度的变化。当环境温度发生变化时，这些敏感元件的某些物理特性（如电阻值、热电势等）会随之改变。通过测量这些物理特性的变化，并经过适当的信号转换和放大电路处理，模拟温度传感器最终将温度的变化转换为模拟电压或电流信号进行输出.模拟温度传感器的工作原理主要基于物质的温度敏感性质。其中，最常用的敏感元件是热敏电阻和热电偶。 温度传感器的分类 1、热敏电阻： 热敏电阻的电阻值随温度的变化而变化。具体来说，其电阻值随温度的升高而升高，随温度的降低而降低。当热敏电阻与电路相连接时，通过测量电阻值的变化，我们可以推算出环境的温度。 原理 热敏电阻是一种基于电阻温度系数的传感器，其电阻值随温度的变化而变化。当热敏电阻受到温度变化时，其电阻值会相应地增加或减少，这种变化可以通过电路转换为电压或电流信号进行输出。 分类 正温度系数热敏电阻（PTC）：电阻值随温度升高而增加。 负温度系数热敏电阻（NTC）：电阻值随温度升高而减小，这种类型的热敏电阻在实际应用中更为常见。 特点 响应速度快，测温范围广。 体积小，重量轻，易于安装。 价格相对较低，适合大规模应用。 2、热电偶： 热电偶由两种不同金属导线组成，这两种导线的接触点称为热电接头。当热电接头与环境温度不一致时，会产生热电动势。通过测量热电动势的大小，我们可以计算出环境的温度。 定义与原理 热电偶是一种基于热电效应的温度传感器，由两种不同金属或半导体材料组成。当热电偶的两端存在温度差时，会产生热电动势，其大小与温度差成正比。通过测量热电动势，可以计算出热电偶冷端的温度和被测介质的温度。 分类 热电偶的种类繁多，常见的有K型、T型、E型、J型等，它们由不同的金属或合金材料制成，具有不同的测温范围和精度。 特点 测温范围广，适用于高温测量。 精度高，稳定性好。 可用于非接触式测量，适用于难以直接测量的场合。 除了热敏电阻和热电偶外，还有一些其他类型的模拟温度传感器，如模拟集成温度传感器等。这些传感器通常将温度传感器与信号调理电路集成在一个芯片上，实现温度测量和信号输出的功能。它们具有体积小、功耗低、精度高等优点，广泛应用于各种电子设备中。 温度传感器的工作过程 模拟温度传感器的工作过程可以分为以下几个步骤： 感知温度变化：当环境温度发生变化时，热敏电阻或热电偶作为敏感元件，能够感知到温度的变化。 信号转换：敏感元件感知到的温度变化信号需要通过信号转换电路进行处理。例如，热敏电阻的电阻值变化会转化为电压或电流信号的变化。 信号输出：模拟温度传感器将处理后的信号以模拟电压或电流信号的形式输出，供后续设备使用 除了热敏电阻和热电偶外，还有一些其他类型的模拟温度传感器，如模拟集成温度传感器等。这些传感器通常将温度传感器与信号调理电路集成在一个芯片上，实现温度测量和信号输出的功能。它们具有体积小、功耗低、精度高等优点，广泛应用于各种电子设备中。 温度传感器的优缺点 优点 成本低廉：相对于数字温度传感器，模拟温度传感器的制造成本通常更低，这使得它们在大规模应用中更具经济性。 功能简单：模拟温度传感器的主要功能是进行温度的测量，并通过模拟信号（如电压或电流）输出温度值，其设计相对简单，易于实现。 测量范围广：不同类型的模拟温度传感器，如热敏电阻和热电偶，具有不同的测温范围，可以覆盖从低温到高温的广泛区间。 可定制性强：用户可以根据具体需求选择合适的敏感元件和信号处理电路，实现定制化的温度测量。 系统响应迅速：在一些应用中，模拟温度传感器的响应速度较快，能够迅速反映温度的变化。 功耗小：模拟温度传感器在工作时消耗的电能相对较小，有助于延长设备的电池寿命或降低整体能耗。 缺点 线性度差：在某些温度范围内，模拟温度传感器的输出信号可能与实际温度之间存在非线性关系，这需要进行额外的校准或补偿以提高测量精度。 易受干扰：模拟信号在传输过程中容易受到电磁干扰等外部因素的影响，导致测量结果的准确性下降。特别是在复杂电磁环境中，这种干扰可能更为显著。 需要额外电路：为了将模拟信号转换为可读的温度值，通常需要额外的信号处理电路，这增加了系统的复杂性和成本。 精度有限：与高精度数字温度传感器相比，模拟温度传感器的测量精度可能较低，无法满足一些对温度精度要求较高的应用场景。 温度漂移：长时间使用或环境变化可能导致模拟温度传感器的性能发生变化，如温度漂移等，这会影响测量结果的稳定性和准确性。为了减小温度漂移的影响，需要定期进行校准和维护。 温度传感器的选型参数 1、测量范围 定义：指传感器所能测量的温度范围。 重要性：选择时应根据实际应用场景中的温度范围来确定。如果传感器测量范围太小，则无法满足实际应用需求；而如果测量范围太大，则可能会损失精度。 2、精度 定义：指传感器测量值与实际值之间的误差。 重要性：对于高精度的实时测量场合，应选择精度高的传感器。同时，精度通常也与价格成正比，需根据实际需要和可承受的成本来选择。 3、灵敏度 定义：指传感器对温度变化的敏感程度，即温度变化时传感器输出信号的变化量。 重要性：灵敏度高的传感器能够更快地响应温度变化，适用于需要快速测量的场合。 4、响应时间 定义：指传感器从测量环境变化到信号输出的时间。 重要性：对于需要快速响应的应用，如高速加热或冷却过程中的温度监测，需要选择具有较快响应时间的传感器。 5、稳定性 定义：指传感器在长时间使用过程中保持性能稳定的能力。 重要性：稳定性好的传感器能够确保长期测量的准确性，减少因传感器性能变化而导致的测量误差。 6、输出方式 定义：指传感器输出信号的形式，常见的有模拟电压输出和模拟电流输出。 重要性：选择输出方式时，应注意与使用环境要求的兼容性，如抗干扰能力和输出格式等。 7、封装形式 定义：指传感器的物理结构和安装方式。 重要性：封装形式的选择应考虑到实际应用场景中的空间限制、安装便捷性以及防护等级等因素。 8、成本和可维护性 定义：指传感器的价格以及后续维护的难易程度。 重要性：在选择传感器时，需要在性能和成本之间进行权衡，并根据实际需求做出选择。同时，考虑传感器的维护周期和更换周期，以确保传感器的长期可靠性和稳定性。 温度传感器的厂商 模拟温度传感器厂商众多，涵盖了全球范围内的多个知名企业和品牌。以下是一些主要的模拟温度传感器厂商： 国际厂商 Endress+Hauser Group Services：作为全球领先的传感器和仪器制造商之一，Endress+Hauser在模拟温度传感器领域有着显著的市场份额和技术实力。 Emerson Electric：美国著名的跨国公司，涉足多个工业领域，其生产的模拟温度传感器在工业自动化、制药、食品与饮料等行业有着广泛的应用。 Baumer：德国的一家知名传感器制造商，其模拟温度传感器产品以高精度和可靠性著称，广泛应用于各种工业环境中。 OMEGA Engineering：美国的一家老牌传感器和仪器制造商，提供多种类型的模拟温度传感器，满足不同行业的需求。 Intempco Controls：另一家在模拟温度传感器领域具有影响力的厂商，其产品广泛应用于温度测量和控制领域。 德州仪器（Texas Instruments, TI）：全球最大的模拟电路技术部件制造商之一，其温度传感器产品系列全面，包括模拟温度传感器，广泛应用于汽车电子、消费电子等领域。 霍尼韦尔（Honeywell）：国际性从事自控产品开发及生产的公司，生产的模拟温度传感器在航空航天、交通运输、医疗及工业领域均有广泛应用。 意法半导体（STMicroelectronics）：拥有世界上最强大的产品阵容之一，其传感器产品包括模拟温度传感器，主要应用于汽车电子、工业控制等领域。 国内及台湾厂商 华工科技：来自中国湖北省武汉市的高科技企业，虽然以激光技术应用为主，但在传感器领域也有一定涉及。 TDK：日本知名的电子工业品牌，其产品线包括多种传感器，但具体在模拟温度传感器领域的表现可能因产品线调整而有所不同。 芝浦电子：日本的热敏电阻顶级生产商，虽然以热敏电阻为主打产品，但也生产和销售温湿度传感器，包括模拟温度传感器。 TKS：来自中国台湾的电子保护组件品牌，生产的产品涵盖温度传感器等，但具体在模拟温度传感器领域的市场份额和影响力可能相对有限。 （如有侵权，联系删除）

下载链接！ 硬件方案--采集板 8通道采集板是双层板，因为不涉及到高速信号，以及没有额外的干扰源，只要做好隔离及回路即可，PCB是铺铜版本 。采集板主控是意法半导的STM32F103VET6，电源是最大输入20V，通过1颗ADI（诺亚半导体）可调LDO，LT1962EMS8#PBF转成5V电源，另外1颗 ADI（诺亚半导体）可调 L DO， LT1962EMS8#PBF 转成3.3V电源给模拟电路供电，1颗LM1117-3.3V给其他的数字电路供电 。因为要使用到ADC那么还要另外增加1颗电压基准芯片 ，TI（德州仪器）的 REF5025AIDR。CH340N来实现串口转USB。信号采集放大通过1颗轨对轨运算放大器OPA2171AID，模数转换用的是1颗ADI （诺亚半导体） 的16位ADC-AD7606BSTZ。模拟电压输出通过TI的1颗数模转换DAC-DAC8562SDGSR在由运算放大器输出给外部使用。 板子挺简单，小编之所以分享这套方案就是看中方案本身的通用性，如果复杂项目需使用多路电压信号采集，或者是要输出一定的可调模拟电压，可以直接把这套方案移植到复杂项目中去。 软件方案 软件方案包含了AD7606功能代码，上位机协议说明及协议代码。 总体来说本方案是一个模块性的方案，吃透了以后相关多路电压采集，模拟电压输出等均可采用本方案的思路。

鲁棒是Robust的音译，也就是健壮和强壮的意思。它是在异常和危险情况下系统生存的能力。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。所谓“鲁棒性”，也是指控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持其它某些性能的特性。根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。以上是百度百科对鲁棒性的解释，但是我认为鲁棒性通俗易懂的说法就是可靠性！ 本书涵盖三大主题，分别为鲁棒性设计、Sigma-Delta转换器以及射频识别技术。本书理论讲述深入浅出，内容精炼、信息量大、行文风格简练平实，围绕这三大主题向读者深入介绍了当前最新的研究成果。其中，第1部分深入讨论了在辐射以及传导性电磁兼容性的背景下，在纳米技术中以及高温高电压环境下的电路鲁棒性问题。第2部分则主要讨论了Sigma-Delta转换器的最新进展，不仅包括了连续时间拓扑技术中的采样数据，还涵盖了诸如对基于压控振荡器(VCO)与比较器的拓扑技术分析。第3部分有关射频识别技术的介绍是从历史、市场、应用、标准、隐私问题和规则等不同角度来进行的。 先大体看下书籍的内容吧： 书籍对搜集的论文作了详细的翻译，图文并茂，而且数据很全。针对鲁棒性，我摘录一段，针对模拟集成电路可靠性分析的文字，来自第一章。文章不仅仅描述了方法，还分析了原因，给出了相关流程图来佐证，并且还举例配套的电路图来说明自己的观点，可以算是很严谨了。 纵观全书理论知识很多，也很深入的，总体来说是行业大牛们的总结和探讨的心得，不适合萌新阅读。对于基础理论研究有想法的小伙伴值得反复阅读，而且这里面的东西确实需要反复阅读才能明白其中的含义。这次的介绍就到这里，对于模拟电路鲁棒性感兴趣的小伙伴可以购买阅读哦。

这个元器件能把电压放大100万倍，它就是运算放大器。计算方法很简单，同相输入端电压，减去反向输入端电压，再乘以100万倍，就等于输出电压。假设同相输入是0.5V，反相输入是0.3V，再乘以100万，得出200,000V。 当然实际应用中不可能这么猛。运放还要接上电源，假设接上10V的电源，那么此时输出的电压，最高只能达到10V。 现在将正输入端电压值固定，然后负输入端抬高，同样遵循正输入减负输入，得出的是负数，那么此时输出的电压就变成接地0V。 大家发现没有，由于放大倍数过于大，假设差异只有0.0001V，只要Vp大于Vn，输出就等于(正)电源电压，反过来Vp小于Vn，输出就等于接地/负电源电压。也就是此时输出只有两种状态，要么最高，要么最低。 现在将输出和负输入端相连，也就是输出端和Vn相等。此时当Vn大于Vp，输出端会往下降。一旦降到Vn反而小于Vp，输出端又会往上提，所以最终会使得输出端无限接近等于Vp，也就是这三个的电压值会相等。 接下来可以利用这个特性，制作一个线性稳压电路，我们先看左右两边。左边电源提供15V，然后在右边这个位置给负载输入5V的电压，但是电源和负载会有波动，导致这个点的输入会变化。我们要做的，是将它锁定在5V，如果比5V高了它能自动降下来，如果比5V低了，又能自动提高。我们来看看，这个电路是怎么实现的。 先看这个位置，通过电阻和稳压二极管分压，这里会固定一个电压值作为运放的同相输入电压。 再来看另一侧，在5V的基础上，通过两个电阻分压得到中间这个点的电压，将它直接连接反相输入端。这里设定这两个点的电压相同，也就是Vp=Vn。 当上边等于5V时，也就是这个点Vn等于Vp，输出Vo控制三极管导通，5V保持不变。 当上边大于5V时，意味着这个点电压跟着升高，也就是就Vn大于Vp，所以运放控制Vo下降，使得三极管基极导通电流减小，从而控制上边这条路线电流减小，那么这个点电压就会下降。同理如果这个点低于5V，就会使这个点电压下降，也就是Vn小于Vp，那么Vo输出增大，基极导通电流增大，控制上边通过电流增大，从而使这个点电压回升。 根据三极管的伏安特性曲线，控制这条路CE之间的电流变化，从最大值到最小值，都要确保是在放大区之内。 这个电路还有个缺点，输入15V，稳压输出5V，也就是另外10V压在三极管上，会导致三极管发热严重。如果改为稳压输出为12V，那么三极管分压只有3V，发热就会好很多，所以这个电路输入和输出的差距太大的话，能耗会比较严重。 搜索 “华秋商城” 了解更多电子知识。

求知若饥，大智如愚，这是乔布斯说的，很多工程师把这句话作为工程师的最基本的职业素养。 “工程师是科学家；工程师是艺术家；工程师也是思想家。”实际上，工程师是利用自然科学来创造工程的人。工程既是物质的也是思想上的。许多不朽的工程，伟大的发明以及出神入化的技术方案，许多人往往只看到了他们的瑰丽，而作为工程师则更应该看到设计的灵魂。因此我 们应该深入的理解“工程师也是艺术家和思想家”。工程设计的本身就是一种艺术，也是工程师思想的结晶。一部精密的机械设备，一个高效而又健壮的程序，一个 复杂而又无懈可击的电路，这些都反映着一些杰出工程师的思想和灵魂，有时你甚至会认为他们的生命已经融入到设计中。 成为一个杰出工程师最重要的因素就是“热爱自己的职业”。兴趣是最好 的老师，许多优秀的电子工程师都是从小作为电子爱好者的。爱好不仅要体现在行动中更要深入内心甚至深入骨髓。有许多人问：“每天应该花多长时间在学习中和 工作中？”可以肯定一份耕耘就会换来一份收获，但作为工程师和科学家想取得成功并不是比赛谁花的时间最多，而是看谁付出了更多的“思考”。不要以为一个学生坐在自习教室里看了多少小时的书就是“勤奋”，也可能比呆在寝室里的学生还要“懒惰”。也就是说“勤奋”是大脑的勤奋，而不是身体和和形式上的勤奋。 一次一个人问一个工程师，你每天花多长时间来工作，回答：“每天除了吃饭睡觉几乎都在思考。” 要多思考，每天早起床后刷牙的时候、上班的路上、吃饭的时候甚至和别人谈话的空闲瞬间都有可能诞生灵感。我很多设计思路和灵感就是在跑步或散步的时候想到的。同时，热爱工程师职业的前提是一定要能领略到工程和自然科学中的美感。一个优秀的工程师同时也是一个热爱科学的人，从科学的常识到科学的精神都会渗透到他的生活中。 然后，要努力培养自己的思维品质，包括思维的习惯，深度和广度，以及思维方式和思维素材的选取。成为一个工程师确实有很多品质是天生的和决定性的，学校的培养和自己的努力也只是一些辅助措施。主要是自己要多动手，多感悟。一个问题，可以从多个角度考虑。比如， PCB 的设计，可以从低速电路的角度考虑，也可以从高速电路，场，阻抗控制等角度考虑，这样能极大的拓展思维。 每个人的思维着眼点和注意的方面都不相同，很多人从小就会将注意放在自然科学之上，这些孩子中有很多就是未来的工程师。比如一个 10 岁的小学生看到一幢大 楼，他会马上考虑大楼是如何建造的，塔吊又是怎么一节一节接起来的，那么高的大楼外墙的玻璃是如何安装的。另一个孩子会想工程师真伟大，还会想到一些诗句 来抒发内心的感受。显然两个孩子一个可能更适合作工程师另一个适合成为文学家。所以人们经常说，每个人都有自己的长处和优点。有些人的长处和思维方式在工 程师职业中无法发挥，可中国教育的教条化却无法让每个人都能做自己喜欢的专业。我的一个大学同学是文学爱好者，对中国历史和社会有许多见解，阅读广泛文笔 也好，可偏偏学了电子这个专业，这不是人才的浪费吗。所以工程师和科学家在生活中也是工程师和科学家，而不是工作时和端起书本时才是。很多学生很努力的去 学习，可一直无法入门就是这个原因。当拿起书本时发现一个问题或者老师提出一个问题后他们会努力的解决，可放下书本就不会再自己提出问题和独立的思考了。 工程师要有“自己的思想”。很多学生在读书过程中养成了一些很不好的习 惯，比如思考深度不够，和不会独立思考。一个公式放在面前能做题，能考试，但只是简单的死记硬背，不会灵活运用。自然科学好比一个花园，一些科学巨匠写下了无数“不朽的文章”来描述它，这个就是牛顿定律，麦克斯韦方程的巨大魅力所在。数学公式就好比文章中的文字和句子，只是做文字游戏或者简单的背诵有什么意义吗？请问问自己你对这个“大花园”了解多少。你闭上眼睛能想象出这个花园 的景象吗？工作中很多优秀的工程师随笔可以写出很多方程，门外汉会惊讶的说记忆力真好。其他根本“就没背过公式”。因为记得“花园”是什么样的，即使哪位大家用什么词汇描述的“花园”记不清，可依然能清楚的描述出来。这才是理论，理论不是指“文字”和公式而是前人的思想。 许多学电子的学生说模拟技术难学，我告诉他们其实学好模拟技术并不是要学好模拟电子本身。世界本来就是模拟的，所有的物理量都是模拟的，这就是模拟。所以 你对自然科学的最根本看法和世界观直接决定模拟水平的高低，也就是物理学水平的高低。我的意见是：不要以为拿着模电书学下去就能有本质的改变，一定要提高 对事物的认识和对自然科学的理解，提高对模拟量的驾御能力。重要的是思维方式，和对概念的感性认识。 所以工程师要注重概念性的思考然后深入进去，知其然，更要知其所以然。靠死记硬背在这个行业不会走的太远。