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温度测量方案对比分析
一、概述
温度测量存在于我们生活与工作的方方面面,我们可以测量单点的温度体现整体环境温度,也可以测量多点温度,综合反应环境情况。本文针对单点测量的情况进行分析,如何从一点扩展到多点不做讨论。
我们针对以热电偶,热电阻,半导体温度传感器为前端,MCU为数据处理核心的电路测量系统。首先分析其基本结构,再大致分析其特点与成本。我们的目标就是得到一个数字的温度信息,比如测量室温是25摄氏度,我们认为在单片机内得到这个温度,算是我们工作完成,至于这个数字如何显示出来,或者通过有线无线传输到云平台之类,如何存储,我们不再进行分析。
由于结构的不同,成本会有很大的变化,本文力求给出一个概略的成本范围,方便读者简单判断。(这里成本价格是个参考值,并非绝对值。)
二、测温系统的构成
我们感知一个点的温度,首先要有个敏感的前端测温部件,这个部件可以是接触式的或非接触式的。当温度变化时,此部件可能产生电压的变化,电阻的变化或者其它信号的变化。之后,我们将这个变化的信号进行调理,变换成我们方便采集的信号,最后将这个信号进行采集,变为一个数字信号。当然某些传感器,尤其是新型的半导体传感器,可能综合了以上一个或几个部分,直接输出了数字温度信息。
三、热电偶构成的温度测量系统与成本分析
基本结构
热电偶将环境温度转换为电压信号,我们将小信号进行放大,数据采集,数据变换,得到一个温度值。整体结构如下:
针对以上,热电偶常见有K B E J T S N R类型。信号放大可以自己用模拟电路构建,也可以使用厂家集成电路,很多IC同时集成了信号放大与ADC,有些则集合了ADC与MCU。
成本分析
(1) 热电偶根据类型,成本如下:
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