سنسورهای نیمه هادی:
این سنسورها در انواع مختلفی مانند سنسورهای خروجی ولتاژ، خروجی جریان، خروجی دیجیتال، سیلیکون خروجی مقاومت و سنسورهای دیودی طبقه بندی می شوند.
سنسورهای دمای نیمه هادی مدرن دقت و خاصیت خطی بالایی را در محدوده کاری حدود 55 درجه سانتیگراد تا 150 درجه سانتیگراد ارائه می دهند.
تقویت کننده های داخلی می توانند خروجی را در مقادیر مناسب مانند 10mV/°C مقیاس بندی کنند. این سنسورها همچنین در مدارهای جبرانسازی اتصال سرد برای ترموکوپل های با درجه حرارت گسترده مفید هستند. جزئیات مختصری در مورد این نوع سنسور دما در ادامه بیان می شود.
طیف گسترده ای از آی سی های سنسور دما وجود دارد که برای گسترده ترین محدوده ممکن جهت کنترل دما در دسترس هستند.
این سنسورهای دمای سیلیکونی از چند جهت مهم با انواعی که در بالا گفتیم، تفاوت قابل توجهی دارند. اولین تفاوت محدوده دمای کاری است. یک IC سنسور دما می تواند در محدوده دمای IC نامی 55- درجه سانتیگراد تا 150+ درجه سانتیگراد کار کند. دومین تفاوت عمده در عملکرد است.
سنسور دمای سیلیکونی یک مدار مجتمع است و بنابراین می تواند شامل مدارهای پردازش سیگنال در همان بسته سنسور باشد.
در نتیجه، نیازی به افزودن مدارهای جبرانساز برای سنسور دمای IC نیست. برخی از این ها مدارهای آنالوگ با خروجی ولتاژ یا خروجی جریان هستند. برخی دیگر مدارهای سنجش آنالوگ را با مقایسه کننده ولتاژ ترکیب می کنند تا توابع هشدار را ارائه دهند.
برخی دیگر از آی سی های حسگر، مدارهای سنجش آنالوگ را با رجیسترهای ورودی/خروجی و کنترل دیجیتال ترکیب می کنند و به هین دلیل، به یک گزینه ایده آل برای سیستم های مبتنی بر ریز پردازنده تبدیل می شوند.
سنسور خروجی دیجیتال معمولاً شامل یک سنسور دما، مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC)، یک رابط دیجیتال دوسیمه و رجیسترها برای کنترل عملکرد IC است. دما به طور مداوم اندازه گیری می شود و در هر زمان قابل خواندن است.
در صورت تمایل، پردازنده میزبان می تواند به سنسور دستور دهد که کنترل دما را انجام دهد و اگر دما از حد برنامه ریزی شده بیشتر باشد، یک پایه خروجی را به High (یا Low) تبدیل کند. دمای آستانه پایین تر را نیز می توان برنامه ریزی کرد و هنگامی که دما به زیر این آستانه کاهش یافت، هاست مطلع خواهد شد.
بنابراین، از سنسور خروجی دیجیتال می توان برای کنترل دمای قابل اعتماد در سیستم های مبتنی بر ریزپردازنده استفاده کرد. شکل زیر یک سنسور دما را نشان می دهد.
سنسور دمای شکل بالا سه پایه دارد و حداکثر ولتاژ منبع تغذیه آن 5٫5 ولت است. این نوع سنسور متشکل از ماده ای است که متناسب با دما کار می کند تا مقاومت را تغییر دهد.
این تغییر مقاومت توسط مدار حس می شود و دما را محاسبه می کند. وقتی ولتاژ افزایش می یابد، دما نیز زیاد می شود. با استفاده از دیود می توانیم این عملیات را مشاهده کنیم.
سنسورهای دما مستقیماً به ورودی ریزپردازنده متصل شده و در نتیجه قادر به ارتباط مستقیم و قابل اطمینان با ریزپردازنده ها هستند. واحد حسگر می تواند بدون نیاز به مبدل آنالوگ به دیجیتال، با پردازنده های کم هزینه ارتباط مؤثری برقرار کند.
نمونه ای از سنسور دما، سنسور LM35 است. سری LM35 آی سی های سنسور دمای دقیقی هستند که ولتاژ خروجی آن ها به طور خطی با دما متناسب است.
سنسور LM35 در دمای 55- تا 120 درجه سانتیگراد کار می کند. سنسور دمای سانتیگراد پایه (2 درجه سانتیگراد تا 150 درجه سانتیگراد) در شکل زیر نشان داده شده است.
ویژگی های سنسور دمای LM35 به شرح زیر است:
سنسور LM35 را می توان به راحتی مانند سایر سنسورهای دمای مدار مجتمع به مدار وصل کرد. سنسور را می توان روی یک سطح ثابت قرار داد و دمای آن در حدود 0٫01 درجه سانتیگراد از دمای سطح خواهد بود. فرض می شود که دمای هوای محیط تقریباً مشابه دمای سطح است.
اگر دمای هوا بسیار بالاتر یا پایین تر از دمای سطح باشد، دمای واقعی LM35 در دمای متوسط بین دمای سطح و دمای هوا خواهد بود.
سنسورهای دما کاربردهای شناخته شده ای در کنترل دمای محیط و فرایند و همچنین در آزمون، اندازه گیری و ارتباطات دارند.
دمای دیجیتال یک سنسور است که قرائت دمای 9 بیتی را فراهم می کند. سنسورهای دمای دیجیتال دقت بسیار خوبی دارند و برای خواندن از 0 درجه سانتیگراد تا 70 درجه سانتیگراد طراحی شده اند و دستیابی به دقت 0٫5± درجه سانتیگراد را امکان پذیر می کنند.
سنسورهای دمای دیجیتال نیاز به اجزای اضافی مانند مبدل A/D را رفع می کنند و هنگام استفاده از ترمیستورها نیازی به کالیبره کردن اجزا یا سیستم در دمای مرجع خاص ندارند. مزایای یک سنسور دمای دیجیتال خروجی دقیق آن برحسب درجه سانتیگراد است.
این سنسور هیچ بخش دیگری مانند مبدل آنالوگ به دیجیتال ندارد و استفاده از آن بسیار ساده تر از یک ترمیستور ساده است که با تغییر دما مقاومت غیرخطی ایجاد می کند.
یک نمونه از سنسور دمای دیجیتال DS1621 است که یک قرائت دمای 9 بیتی را فراهم می کند.
ویژگی های DS1621 به شرح زیر است:
پین های سنسور دمای دیجیتال DS1621 به صورت زیر هستند:
هنگامی که دمای سنسور بیش از دمای تعریف شده توسط کاربر (HIGH) باشد، خروجی TOUT فعال می شود.
خروجی فعال خواهد بود تا زمانی که دما به زیر دمای تعریف شده توسط کاربر (LOW) برسد. تنظیمات دمای تعریف شده توسط کاربر در حافظه «غیرفرار» (Non-volatile) ذخیره می شود، بنابراین ممکن است قبل از قرار دادن در سیستم برنامه ریزی (پروگرام) شود.
قرائت دما با صدور دستور READ TEMPERATURE در برنامه نویسی به صورت 9 بیتی ارائه می شود. از رابط سریال 2 سیمه برای ورودی تنظیمات دما و خروجی قرائت دما استفاده می شود.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
