网络研讨会：热监测和保护
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我的名字是丹尼尔·马， 我在德州仪器公司做 温湿度传感器的产品营销。 今天我们主要讨论 温度传感器。 我们来看看 为什么我们要测量温度， 测量传感器的种类有NTCs, RTD， 热电偶，硅， 我们来看看 它们之间的利弊。 还可以看看市场上的 温度传感器类型-- 硅温度传感器的类型，以及 我们如何将所有这些不同的NTC 替代架构用于简化 热保护、监视、电缆和探头。 最后我们来看看 RTD和精确度。 你如何才能在没有一些麻烦 和RTD设计的高成本的情况下 获得这种水平的准确性？ 我们还将完成TI现有的 一些其他类型的集成传感器。 首先，我们为什么要测量温度? 我们花了很多时间 来思考这个问题。 这可以归结为测量温度的 三个主要原因。 一个是保护。 你试图防止系统过热 或对系统造成损害，防止环境中 温度过低或过高。 我们还将讨论监视控制。 你有某种反馈回路-- 无论是暖通空调 还是控制风扇、加热器， 都需要不断地记录数据， 以便记录数据或反馈系统。 最后是补偿。 几乎所有的东西都对温度敏感。 所以你要用这些温度数据来校正 另一个传感器的温度漂移， 或者从CMOS成像器中 得到更好的图像， 或者校正LED的光 这样你就能优化用户体验。 在保护方面， 我们总是听到这样的话， 为什么我需要温度保护? 很明显，如果太热的话， 我需要关掉这个。 有很多事情需要考虑。 一个是滞后。 如果太热了， 你不会想要关掉它。 你想要在那里有一些滞后， 这样你就不会再次唤醒系统， 只是不停地开关风扇 或关闭系统。 在你重新启动之前， 你需要足够的冷却， 然后回到正常的工作状态。 你还需要看看 设置这个阈值有多容易， 根据我想要的 旅行点的位置。 我们一直听到的是， 我不在乎准确性。 如果天太热， 我想做的就是关掉系统。 那倒是真的。 但是你经常面临着 一个权衡，因为没有一个 准确的温度测量， 你放弃了其他东西。 例如，对于笔记本电脑或手机， 您将放弃系统性能。 你可以把这个系统开得更远， 给手机设定更高的基准分数， 或者通过一个 电机控制应用程序协议， 在你关闭工厂之前 把电机开得更远。 如果你的系统中没有一个精确的 温度测量你就放弃了一些东西 并且失去了安全裕度。 我们也看到有些情况下 你过度设计了系统，因为你 没有准确性。 再一次，对于一个电机驱动系统， 你需要一个更大的场效应晶体管， 以确保系统不会过热， 你不会过度驱动场效应晶体管。 这会导致额外的成本。 所以你要为精确度的不足 付出代价， 要么是你的性能，要么是 你为更高成本的部件买单， 或者增加的冷却能力付出代价。 在监控方面，我认为这是很直观的， 对吗？ 我的意思是，大多数系统 都想做一些 系统监控，只是为了确保系统运行 在一个良好的健康状态。 然后用这些数据来控制 系统中的加热或冷却元件。 同样，作为一个风扇，加热器， 或暖通空调系统。 但它也超出了数据记录的需要， 对温度敏感的商品，或测量 温度数据用于测量目的 和应用，如热量表 和地区供热数据，国家。 在薪酬方面-- 我想我之前提到过-- 几乎所有的东西 都在漂移。 我的意思是，如果你看一下 你的模拟IC的任何规格， 无论是放大器，ADC， 稳压器，基准，时钟， 几乎所有的东西 都会随着温度漂移， 包括你的钝化。 由于这种漂移，如果你真的 想从系统中提取出最好的准确度， 你需要知道你无法校正的温度 是多少。 让我们以一个相当典型的 传感器拓扑结构为例。 这是一座惠斯通桥。 如果你看一下压力传感器， 你会发现基于温度的 电桥传感器的电压输出 会有很大的不同。 这不仅是因为传感元件本身， 还因为电桥上 所有附加电阻的 温度漂移。 然后把ADC和参考文献 也考虑进去，温度会对 测量和系统精度 产生相当大的影响。 它也适用于光学。 温度会引起频率变化， 改变LED的输出功率 和光电二极管的灵敏度。 就温度传感器的类型而言， 我们在市场上看到了 四种主要类型的传感器。 还有其他技术，如光纤， 或红外传感器，但它们并不常见。 我们经常看到的是 四种基本类型。 我们有硅基温度传感器， 热敏电阻，RTDs和热电偶。 它们中的每一个都有各自的平衡， 在精确度，温度范围，设计复杂度， 线性度，和软件复杂度方面， 都有各自的平衡。 作为一名设计师，你真的 需要看看我想要 在这个尺度上达到什么程度， 以及如何权衡？ 我能负担得起最好的技术吗？ 所以这是一个权衡，你必须 找到最佳位置，在传感器 和系统的 设计限制方面。 我们先来研究热敏电阻。 NTC是最常见的热敏电阻， 我们在那里看到的温度测量。 市场上有PTC热敏电阻， 这些通常更像断路器， 熔断器类型的应用。 大多数时候，出于测量的目的， 您会看到使用了NTC， 但也有一些例外。 市场上也有一些 用于测量的聚四氟乙烯。 很多人使用NTCs的原因 是它们很便宜。 你知道，我们听说成本通常 在1美分到0.15美元之间， 有时高一点，有时低一点。 但就价格而言，成本相对较低。 而且它们很容易采购， 市场上有很多供应商。 缺点是，NTC的输出 非常非线性。 所以你能得到很好的 线性响应的温度范围 通常只有40-50摄氏度， 在那里你有一个 相对线性的窗口。 但除此之外，非线性肯定 会发挥作用， 你将会面临一些挑战， 在高温或低温下 提取精度。 长期的可靠性也是 一个突出的问题。 如果你想要非常低的成本， 0.01美元的热敏电阻，你可能不会 有很高的耐用性和可靠性。 对于工业应用， 你会发现你的成本 也在上升。 最后，测量NTC所需的 元件数量。 在右上角，有一个 典型的框图说明如何使用NTC。 我们确实看到了这种简化 有时与集成ADC在微控制器。 运算放大器有时也是可选的， 取决于 我要花多少钱才能真正 从这个系统中提取精度? 最终，这种准确性 很难确定。 因为你买的不仅仅是 热敏电阻的准确性。 这真的是整个系统的准确性。 导致NTC误差的不仅仅是， 热敏电阻的 容差。 它还包括偏置电阻的 容差和温度漂移， 你使用的基准有多精确， 你从ADC得到的量化误差， 以及你正在运行的线性化软件。 如果我们看一个典型的图， 你有一个分压器的拓扑结构。 假设你用一个10k的NTC 和一个10k的偏置电阻。 它们都是1%和1%， 偏置电阻有100 PTM 每C度的漂移。 假设这里是理想系统， 没有ADC对误差有贡献。 我们有完善的采集系统。 上面的图表显示了 错误响应是什么。 你可以看到我们在100摄氏度下 得到了2度的误差。 但是当我们考虑 线性化误差的大小时， 你就能看到唯一的 非线性的影响了。 用一个四阶多项式 拟合100摄氏度， 我们现在看到的是6度误差。 把地图的复杂度提升到 一个六阶方程， 我们可以把误差 降低到2度在100摄氏度。 但是现在125度误差上升到4C。 所以非线性肯定是 你要考虑的因素， 当你做误差分析的时候， 以及实际上我从系统中 提取了什么。 对于热敏电阻的准确性， 我们常见的误解之一是， 一些数据表实际上列出了 一个温度值，而不仅仅 是电阻的容忍度。 所以一个热敏电阻的数据表 可能会说它的精确度是0.1度。 这是0.1摄氏度，只有 在25摄氏度时才准确。 它也假设了一个 完全理想的系统。 所以你没有考虑偏置电阻的 温度漂移。 你们没有考虑参考文献， ADC和线性化误差。 一旦你把这些因素考虑进去， 你会发现温度绝对不会是0.1度。 在天平的高端，RTD。 RTD是温度传感器的 铂金基准。 大多数时候，这些都是由 铂，镍，铜等材料制成的， 铂是最常见的。 它们被认为是最好的 测量方法。 铂RTD可以非常精确 和预测温度。 他们非常线性。 它们可以在很宽的 温度范围内工作， 最高可达600摄氏度， 而且随着时间的推移， 它们的漂移很小。 RTD的缺点是 设计起来非常复杂。 第一，因为它们的电阻变化很小 当温度过高时。 所以为了得到准确的测量， 你需要把信号放大很多。 从布局和电路的 其他方面来看， 系统也趋向于非常复杂。 你必须非常小心跟踪电阻， 确保它们匹配，或者 设计开尔文连接。 您还必须考虑如何设计 要截断的当前源，以消除 一些额外的错误。 RTD，在一天结束的时候， 它们的成本是非常高的-- 尤其是你的白金， 就RTD元素本身而言， 可能非常昂贵。 但是当你把需要测量的 模拟电路的其他部分 考虑进去时， 肯定会很贵。 RTD上的错误分析 也可能非常复杂， 因为捕获数据 需要大量的组件。 但与此同时，为了克服 你从其他模拟前端得到的误差， 大多数客户所做的是校准。 这可能是一个耗时的过程， 而且在生产中也很昂贵。 我们确实看到客户从1到3， 甚至5个校准点。 在生产环境中这样做 是非常繁重的。 然后在漂移方面，虽然 RTD组件本身的漂移 随着时间的推移是非常低的， 你必须考虑到其余的 采集电路的漂移。 这就是为什么RTD 通常需要每年进行校准， 只是为了确保一切都符合规范。 回到误差分析，只是一些 导致RTD误差的因素。 很明显RTD本身的容忍度。 有一个IEC和DIN标准 来规定RTD的公差。 右上角的图表显示了这一点。 所以你可以选择 你感兴趣的精度类， 然后从那里 你需要考虑系统的其他贡献， 看看RTD的非线性。 虽然它是线性的， 但也不是100%完美的。 所以你必须把它提出来。 你还必须考虑自我加热。 如果你要把一个毫安压 驱动到100欧姆或1000欧姆RTD 这仍然是一个相当大的自热量， 会导致测量本身的偏移。 当然还有其他采集电路的偏移 和增益公差以及漂移， 包括系统中的 任何参考电阻。 热电偶是不错的。 我的意思是，我们看到这些 在非常非常高温的环境中使用-- 高达2000摄氏度。 它们的一个优点是 它们不需要像NTC或RTD那样的 任何激励电路。 这样就不会产生自热效应。 你可以在高温下驱动。 而且基本上很便宜。 热电偶的工作原理 和金属实在是太不一样了。 对于j型热电偶， 它是一根由铁制成的导线 和一根在恒定温度下制成的导线。 一旦你把这些东西放在一起， 并在热结和冷结之间加上温差， 你就得到了电压。 这是由于金属的热电效应， 特别是塞贝克效应。 所以没有激发电路。 老实说，就是那个电压。 这是它的优点之一。 而且它们往往很坚固，因为 它还是两块金属。 热电偶的缺点是 你必须在上面安装一个 额外的温度传感器。 在一天结束的时候， 热电偶的输出 只告诉你热结和冷结侧之间的 温差。 但是为了得到一个绝对值， 你需要那个冷结补偿温度 传感器来给出 你的基准点在哪里。 这也是系统的额外成本。 热电偶也是非常非线性的， 所以你也必须考虑到 软件的复杂性。 另一个要考虑的是寄生连接。 所以你的热电偶 连接到电路板的地方， 同样，你在改变材料。 所以你会有一个额外的热电偶 连接在热电偶连接的地方。 这是你设计时要考虑的 另一件事。 接下来是硅温度传感器， 我经常被问到的 一个问题是，IC传感器 是如何工作的？ 在其基本核心，我们依赖于 二极管的带隙电压。 我们迫使电流 通过二极管或晶体管， 然后我们监测基发射极电压回来。 我们几乎所有的设计 都使用多个当前资源。 我们实际上依赖于VBE 来计算温度。 使用硅二极管的优点 是它的输出极线性。 有了这种线性关系， 我们可以在精度方面做很多。 我们有硅温度传感器， 可以在非常宽的 温度范围内工作， 也提供0.1摄氏度的精度。 由于这是一个硅工艺， 像TI这样的公司很容易 与其他组件集成。 例如，我们可以集成一个 内置的ADC， 并提供直接从数字部件 直接读取温度。 我们可以集成比较器，微控制器， 湿度传感器，放大器。 我们也有很多不同的选择 来集成其他硅组件。 从定价的角度来看， 硅温度传感器的定价 往往与市场上 其他类似的精度技术 非常接近。 有时我们会高一点。 有时我们更低。 但我们也有很多好处和权衡， 你必须考虑。 功耗非常低。 你可以把这些东西 降到4.2微瓦以下。 非常低的漂移。 我们提供广泛的包装技术。 从真正的超紧凑芯片规模的包装， 通过大孔包装与螺丝孔。 硅温度传感器的缺点是 范围比市场上的 其他一些技术更窄。 我们的典型部件的工作范围 是-55到150摄氏度， 市场上也有少数例外， 最高可达175摄氏度， 甚至200摄氏度， 但我们认为这并不常见。 与热敏电阻或RTD相比， 硅温度传感器的封装选项 也更少。 只是探测器的封装选项少了。 TI的优势之一是， 我们在这个市场上 已经有近50年的历史了。 我们真的可以提供最好的 对于我们的准确性， 尺寸和功耗方面而言。 这是我们的竞争对手 无法与我们匹敌的， 因为我们有能力将这三种价值 结合到一个设备中。 我们也有最大的投资组合在市场上， 和真正的行业最好的淘汰政策。 所以，如果你关心的是 这个零件在市场上的销售时间， 那么TI是最好的选择。 我们的政策是， 只要你有兴趣购买， 我们有能力生产， 我们将会继续努力。 事实上，我们今年正在庆祝 LM35的35周年纪念， LM35是市场上最受欢迎的 温度传感器之一。 我们还在继续建设这个项目， 因为市场上有这样的需求。 就温度传感器的类型而言， 有很多不同类型的IC传感器。 最基本的水平是本地的。 本地温度传感器提供设备 本身的温度。 这些都是可用的模拟输出， 以及数字输出。 标准接口，如IC, SPI， 或一些更有趣的接口， 如脉冲计数或IART技术。 我们还有远程温度传感器。 这对我们的许多客户来说 都是新的。 远程温度传感器有一个 内置的本地传感器。 它会告诉你芯片本身的温度。 但优点是我们可以测量系统 其他地方的外部PN结。 所以它可以是二极管，晶体管， 或者很多FPGA,，ASIC。 高端ADC将提供一个热二极管， 我们的传感器可以连接到它， 并在板上的其他地方 为你提供该组件的测量。 所以有了远程传感器， 我们实际上可以 给你多达9个频道。 一个本地传感器加上 八个远程传感器，如果需要的话。 温度开关， 这是最简单的方法 来增加你的板的温度保护。 这些传感器，基本上 你设置一个阈值。 每当我们跨过一个门槛， 我们就切换我们的警报。 它可以是热警报， 也可以是冷警报， 不管你在找什么。 它会让你激活一个冷却系统， 一个关闭程序， 任何你需要的保护电路。 离开PCB，我们有一些 不同的技术， 我将在这里介绍一下。 但是我们有能力让你离开PCB， 沿着几米长的电缆， 一个非常简单的 两脚接口，或者让你沿着 菊花链的拓扑结构走下去， 可以延伸到300米的距离。 我们还集成了温度 和湿度传感器。 所以在保护方面，客户经常会 使用一个热敏电阻加比较器 来检测温度过高的情况。 通过温度开关， 我们在一个芯片上 复制了同样的功能。 它的优点是我们可以用 更少的组件构建它。 所以从布局的角度， 选择和放置的角度来看 更简单。 但是我们给你一个内置滞后的 单一设备，这将是复杂的设计 与比较器。 我们还为您提供了 一个有保证的准确性， 没有校准，对湿度不敏感， 以及许多编程选项， 关于如何设置您自己的阈值。 温度开关可用的 一些编程选项包括 从工厂编程的设备， 比如TMP303， 开始的所有东西， 在TMP中，我们为您设置了阈值， 然后您将其放在您的板上。 还有一些更灵活的， 比如TMP302， 它是引脚可编程的， 你可以简单地配置你的GPIO 或者把它们绑定到 HI/LO上设置阈值， 每个可订购的芯片 都有四个不同的芯片设置。 电阻可编程倾向于给你最灵活的， 就能够完全设置阈值到 你想要的确切值。 只需将外部电阻设置到 所需的阈值即可。 然后我们有一些部分， 结合电阻可编程能力 与模拟温度传感器。 在工厂程序中需要注意的一点是， TMP303， 这实际上是一个非常有趣的部分 因为它有一个窗口比较器函数。 例如，对于一个 电池充电应用程序， 如果温度低于零，你不想充电， 如果温度高于60，你也不想充电， 因为这会损坏电池。 303在那里有窗口功能， 它在一个设备中 检测低阈值和高阈值。 此外，远离热敏电阻， 如果你正在寻找一个替代品， 模拟温度传感器， 数字温度传感器 通常是一个方向。 作为一个模拟温度传感器， TMP235确实是 最好的平衡价格和精度。 我们保证了在整个温度范围内的 准确性。 使用TMP235-- 我们保证了在整个温度范围内的 准确性。 这可以是热敏电阻的定价-- 它的1k价格是0.15美元。 所以我们讨论的价格水平 和市场上很多热敏电阻的价格 是一样的。 你确实得到了保证线性的好处， 更低的功率，保证精度， 所有这些都来自IC传感器。 这完全取决于你， 你在界面之间 寻找的是什么。 我们的许多客户更喜欢模拟电路， 因为他们已经有了 内置的ADC，而且他们的软件 已经被设计成 使用热敏电阻配置的 模拟反馈。 其他客户倾向于放弃这种想法， 直接采用数字解决方案， 并拥有更大的软件灵活性， 能够让传感器在自主模式下运行， 并在它越过阈值时进行切换。 如果您使用的是多个热敏电阻 在你的板上，远离有多个NTC 和所有周围的被动电路 把远程温度传感器集成电路， 和真正简化板设计 只是一个集成电路， 二极管为每一个位置， 你要试图衡量。 现在我们来看看如何从板上下来， 以及我们如何测量电缆。 我们有两种不同的技术， 它们在简单性和准确性方面 都非常有吸引力。 一个是如果你想坚持 点对点的拓扑结构， LMT01提供了一个非常有趣的 双引脚包，它基本上 是一个数字电流循环， 这是最好的考虑方法。 不需要ADC。 您所需要做的就是 使用几个GPIO 来计数系统中的脉冲。 距离可达两米， 保证精确度为半度。 另一种技术是菊花链拓扑结构， 我们可以将32个传感器串在 一条长达300米的单链上， 保证精度为0.4摄氏度。 有了这个设备， 我们通过自动寻址技术 使寻址变得非常简单， 几分钟后我将在这里向你们展示。 使用LMT01接口，这种操作方式 同样不需要ADC 或任何必要的东西。 只需要两个GPIO 在微控制器方面。 首先，GPIO走高并为设备供电。 此时，我们将启动电源， 进行ADC转换， 并开始调制34微安培 和125微安培之间的电流消耗， 其中每个电流脉冲 转换为一个LSB。 所以要得到温度， 不需要复杂的算法。 你所要做的就是把脉冲数， 除以4096， 乘以256， 然后你就得到了温度。 这在数学上很简单。 一旦脉冲序列完成， 我们将启动另一个ADC转换， 并为下一次测量提供 第二个脉冲序列。 或者你也可以把GPIO关掉来省电。 在菊花链拓扑结构中， 最简洁的一点就是它的 寻址方案。 最初，所有设备都完全按照 它们的寻址配置。 在MCU端所需要的 只是一个1/2双工UART。 MCU将向菊花链中的第一个设备 发送初始化命令。 它将把自己定位为设备1， 如果您愿意，可以 在EEPROM中写入该地址， 然后通知MCU 至少有一个设备在链上。 同时，它将初始化命令转发给 总线上的下一个设备， 然后该设备将把它的地址 增加为设备2。 同样，通知MCU有两个设备在链中， 然后将其转发给链上的 第三个设备。 我将重复这一过程， 直到总线上的所有设备 都已初始化。 假设你在寻找非常高的精确度。 你习惯使用RTD。 我们真的有一个非凡的部件， 给你很多的简单性， 相对比你目前使用的。 TMP117是一个完整的解决方案， 我们结合了IC温度传感器，ADC， 一些内置的EEPROM内存， 所有都在一个芯片上。 我们可以得到AA类RTD的精度。 有了它，你真的可以简化你的架构， 你的软件设计，你的模拟时间， 真正得到你的温度测量 和你会花在一个RTD上的 运行在短短几分钟 甚至是几天的模拟工作。 这个装置有16位分辨率， 非常低的功耗-- 以每秒一个样品的速度 降低到3.5微安。 界面简单，I2C具有可编程报警功能。 所以不需要线性化。 直接从设备中读取这个值。 所以我们从很多客户那里 得到了很好的反馈。 他们将此与他们投入到 RTD中的努力 进行比较， 发现他们节省了大量的时间， 以及从他们当前的RTD解决方案中 节省了相当多的成本。 这样做的另一个好处是， 我们的操作范围 从零下55度到150度不等， 而且这些设备是NIST可追踪的。 所以我们有一个完整的校准链 一直到NIST实验室 确保我们的准确性。 你可能对其他一些高质量的设备 感兴趣，如果117 不是你想要的。 对于模拟输出，LMT70 也提供了惊人的精度， 降到0.13摄氏度的精度。 我们也有稍微便宜一点的版本117， 也就是116。 这是两种设备之间兼容的 引脚到引脚软件。 这样你就能在精确成本谱上 找到你想要的位置。 也许我们最受欢迎的 部分之一是TMP112。 在尺寸、精度、功耗和价格方面， 这确实达到了最佳状态。 它是一个非常小的SOT-564封装中 的1/2个精确部件， 只有1.6×1.6毫米的内存。 以及低功耗-- 10微安。 这真的是一个非凡的部分， 这是非常受欢迎的能力， 再次混合大小，功率，精度， 所有在一个低成本的设备。 如果你使用的是一种 工业标准的LMT75,， TMP75形式因子， 我们有一个高精度的版本， 那就是TMP275，它能让你 达到一定1/2度。 独立的软件，兼容任何 其他75在市场上。 从集成的角度来看， 还有一些其他可用的选项。 我们有能力 在湿度传感器中集成。 在HDC2010和2080中 有几个部分值得关注。 2010是在一个超紧凑， 低功耗芯片规模包。 然后是2080的 一个行业标准QFN包。 我们也有能力集成在 电流分流监视器。 如果你在寻找一个电力 和温度监测解决方案的组合， TMP512和513， 这些都有集成的电力监测， 但他们也提供了 一个两个或三个通道的 远程温度传感器。 因此，你可以测量 多达四个温度位置， 并得到你的电流电压监测 全部在一个芯片。 最后，我想指出的是， 我们也有一个组合的风扇监测 和系统监测系统。 这些真的是所有的东西， 我是这么想的。 这些内置的远程温度传感器， 风扇转速表，PWM输出控制风扇， ADC， PI控制， 查找表控制，电压监视器。 你能想到的一切， 我们都把它塞进了这些设备里。 如果您正在寻找一种 集所有功能于一身的 系统监视类型的解决方案， 那么这就是要关注的地方。 我还想指出的是， 如果你在寻找额外的信息， 只需要输入 www.ti.com/temperature， 它会直接把你带到 我们的温度传感器产品。 在我们的网站上， 我们也提供了一些视频 来学习更多关于我们的传感器， 如何操作它们， 如何编码。 我们还提供软件参考设计， 软件驱动程序， 以及参考代码，供您使用。 TI很酷的一点是， 我们也有很多参考设计。 这些都是完全设计出来的电路 已经建成， 测试出来，我们提供你的电路图， 格伯文件， 软件， 以及所有的测试结果。 在我们的网站上 我们还提供其他的东西， 如果你有任何支持问题， 我们有一个E2E论坛， 你可以在那里发布你的问题。 我们通常会在几个小时内 给你答复。 如果你想了解更多 关于IC传感器工作原理的 基础知识以及它背后的一些技术， 我们还有一些应用笔记、 博客和学习中心。 接下来，我要开始提问了。 很好，丹尼尔。 非常感谢你的演讲。 所以现在我们进入问答环节， 我想再次鼓励所有的参与者， 如果你们有任何问题， 请确保现在参与进来， 这样我们就可以让丹尼尔 今天在场时 回答它们。 任何我们没有回答的部分， 很快将会有工作人员来进行反馈。 好了，丹尼尔。 我们的第一个问题。 我使用的NTC热敏电阻的数据表 显示精确度为0.5 C。 为什么要换成0.5 C的IC? 没错。 这是一个很好的点。 所以你所有的NTC数据表 都会指定一个公差。 基本上是1%，2%的公差， 甚至是半度或0.1度的公差。 这就是热敏电阻的精度。 当热敏电阻的数据表 显示它精确到半度时， 这是一个完美的25度世界场景。 我们没有考虑到-- 随着温度的升高，半度会升高。 但是你没有看到偏置电阻的贡献， 你要实现的线性化误差， 量子化误差。 你从IC传感器得到的 是一个非常宽的 温度范围内的半度， 而不仅仅是25摄氏度， 就像你在25摄氏度下使用NTC 得到的理想的完美电路。 很好。 好，下一个问题。 我在试着测量气温。 如何使用表面贴装IC？ 所以有很多不同的布局技术 来使用表面贴装来获得空气温度。 首先要做的是设计电路板， 将温度传感器与PCB上的 任何热组件隔离开来。 所以你可以把传感器放在 离热元件更远的地方， 但是也可以在PCB上添加切口， 使传感器成为电路板上的 一个浮动岛， 并将它与其他热元件隔离开来。 另一件要做的事是更先进的技术， 你可以使用多个温度传感器， 你可以开始开发算法 你可以观察每个传感器 之间的delta来推断 外部温度。 或者加入其他传感器， 比如电流分流监控器， 在那里你可以测量 你消耗了多少能量， 确定产生的自热水平， 然后把它加入到你的算法中 以得到更好的测量。 太好了。 好，下一个问题。 如何从我的电机驱动设计 测量场效应晶体管温度? 对于场效应晶体管，有几个地方 我们看到客户 使用我们的集成电路。 一个是散热器，你想直接测量 散热器本身的温度， 场效应晶体管 是固定在散热器上的。 通常，我们会看到一个 热敏电阻模块。 集成电路的优点是 我们有包装， 我们可以做同样的事情。 LM35在TO220封装中是可用的， 你也可以直接拧到散热器上， 得到比NTC更好的 线性度和准确度。 另一个地方，你会看到 测量场效应晶体管温度 实际上只是直接在PCB本身， 在那里，你有它的 热键叶或场效应晶体管。 我们的产品文件夹上也有布局指南 可以帮助你， 测量PCB上其他元件的温度， 以及我们之前讨论过的 空气温度测量。 当然会建议你看看那些 布局指南。 他们真的可以帮助你 优化你的布局，以获得最佳的 测量温度的场效应晶体管， 处理器， 甚至是空气温度。 好，下一个问题。 我以前有过一个集成电路传感器， 但由于制造商停止生产， 所以我把它设计出来了。 我需要确保10年后 我能拿到部件。 是的，这是TI的一大卖点。 我的意思是，我们的报废政策 在这个行业是最好的。 我们尽力不使我们的 任何部件过时。 只要您有兴趣购买， 我们有能力生产， 我们将继续生产。 正如我之前提到的，LM35 LM35这是今年推出的 35岁的部件。 我们继续生产， 因为有客户的需求。 只要有人想买， 我们就会继续建造。 太好了。 好的。 这看起来可能是 我们的最后一个问题。 你有软件例子说明如何 编程出你的数字部分吗？ 是的。 一定要查看一下设备的 产品文件夹。 有视频，有软件例子，C代码， 甚至Linux驱动程序 都可以用于我们的数字部分。 编写这些设备的程序很容易。 看看产品文件夹就知道了。 通常有一个软件例子 可以教你如何开始。 好的。 我们的问答环节就到这里。 如果我们没有回答你的问题， 很快就会有人跟进给你答案。 丹尼尔·马，再次感谢 你今天的演讲和时间。 感谢所有的 观众。 祝你今天过得愉快。
我的名字是丹尼尔·马， 我在德州仪器公司做 温湿度传感器的产品营销。 今天我们主要讨论 温度传感器。 我们来看看 为什么我们要测量温度， 测量传感器的种类有NTCs, RTD， 热电偶，硅， 我们来看看 它们之间的利弊。 还可以看看市场上的 温度传感器类型-- 硅温度传感器的类型，以及 我们如何将所有这些不同的NTC 替代架构用于简化 热保护、监视、电缆和探头。 最后我们来看看 RTD和精确度。 你如何才能在没有一些麻烦 和RTD设计的高成本的情况下 获得这种水平的准确性？ 我们还将完成TI现有的 一些其他类型的集成传感器。 首先，我们为什么要测量温度? 我们花了很多时间 来思考这个问题。 这可以归结为测量温度的 三个主要原因。 一个是保护。 你试图防止系统过热 或对系统造成损害，防止环境中 温度过低或过高。 我们还将讨论监视控制。 你有某种反馈回路-- 无论是暖通空调 还是控制风扇、加热器， 都需要不断地记录数据， 以便记录数据或反馈系统。 最后是补偿。 几乎所有的东西都对温度敏感。 所以你要用这些温度数据来校正 另一个传感器的温度漂移， 或者从CMOS成像器中 得到更好的图像， 或者校正LED的光 这样你就能优化用户体验。 在保护方面， 我们总是听到这样的话， 为什么我需要温度保护? 很明显，如果太热的话， 我需要关掉这个。 有很多事情需要考虑。 一个是滞后。 如果太热了， 你不会想要关掉它。 你想要在那里有一些滞后， 这样你就不会再次唤醒系统， 只是不停地开关风扇 或关闭系统。 在你重新启动之前， 你需要足够的冷却， 然后回到正常的工作状态。 你还需要看看 设置这个阈值有多容易， 根据我想要的 旅行点的位置。 我们一直听到的是， 我不在乎准确性。 如果天太热， 我想做的就是关掉系统。 那倒是真的。 但是你经常面临着 一个权衡，因为没有一个 准确的温度测量， 你放弃了其他东西。 例如，对于笔记本电脑或手机， 您将放弃系统性能。 你可以把这个系统开得更远， 给手机设定更高的基准分数， 或者通过一个 电机控制应用程序协议， 在你关闭工厂之前 把电机开得更远。 如果你的系统中没有一个精确的 温度测量你就放弃了一些东西 并且失去了安全裕度。 我们也看到有些情况下 你过度设计了系统，因为你 没有准确性。 再一次，对于一个电机驱动系统， 你需要一个更大的场效应晶体管， 以确保系统不会过热， 你不会过度驱动场效应晶体管。 这会导致额外的成本。 所以你要为精确度的不足 付出代价， 要么是你的性能，要么是 你为更高成本的部件买单， 或者增加的冷却能力付出代价。 在监控方面，我认为这是很直观的， 对吗？ 我的意思是，大多数系统 都想做一些 系统监控，只是为了确保系统运行 在一个良好的健康状态。 然后用这些数据来控制 系统中的加热或冷却元件。 同样，作为一个风扇，加热器， 或暖通空调系统。 但它也超出了数据记录的需要， 对温度敏感的商品，或测量 温度数据用于测量目的 和应用，如热量表 和地区供热数据，国家。 在薪酬方面-- 我想我之前提到过-- 几乎所有的东西 都在漂移。 我的意思是，如果你看一下 你的模拟IC的任何规格， 无论是放大器，ADC， 稳压器，基准，时钟， 几乎所有的东西 都会随着温度漂移， 包括你的钝化。 由于这种漂移，如果你真的 想从系统中提取出最好的准确度， 你需要知道你无法校正的温度 是多少。 让我们以一个相当典型的 传感器拓扑结构为例。 这是一座惠斯通桥。 如果你看一下压力传感器， 你会发现基于温度的 电桥传感器的电压输出 会有很大的不同。 这不仅是因为传感元件本身， 还因为电桥上 所有附加电阻的 温度漂移。 然后把ADC和参考文献 也考虑进去，温度会对 测量和系统精度 产生相当大的影响。 它也适用于光学。 温度会引起频率变化， 改变LED的输出功率 和光电二极管的灵敏度。 就温度传感器的类型而言， 我们在市场上看到了 四种主要类型的传感器。 还有其他技术，如光纤， 或红外传感器，但它们并不常见。 我们经常看到的是 四种基本类型。 我们有硅基温度传感器， 热敏电阻，RTDs和热电偶。 它们中的每一个都有各自的平衡， 在精确度，温度范围，设计复杂度， 线性度，和软件复杂度方面， 都有各自的平衡。 作为一名设计师，你真的 需要看看我想要 在这个尺度上达到什么程度， 以及如何权衡？ 我能负担得起最好的技术吗？ 所以这是一个权衡，你必须 找到最佳位置，在传感器 和系统的 设计限制方面。 我们先来研究热敏电阻。 NTC是最常见的热敏电阻， 我们在那里看到的温度测量。 市场上有PTC热敏电阻， 这些通常更像断路器， 熔断器类型的应用。 大多数时候，出于测量的目的， 您会看到使用了NTC， 但也有一些例外。 市场上也有一些 用于测量的聚四氟乙烯。 很多人使用NTCs的原因 是它们很便宜。 你知道，我们听说成本通常 在1美分到0.15美元之间， 有时高一点，有时低一点。 但就价格而言，成本相对较低。 而且它们很容易采购， 市场上有很多供应商。 缺点是，NTC的输出 非常非线性。 所以你能得到很好的 线性响应的温度范围 通常只有40-50摄氏度， 在那里你有一个 相对线性的窗口。 但除此之外，非线性肯定 会发挥作用， 你将会面临一些挑战， 在高温或低温下 提取精度。 长期的可靠性也是 一个突出的问题。 如果你想要非常低的成本， 0.01美元的热敏电阻，你可能不会 有很高的耐用性和可靠性。 对于工业应用， 你会发现你的成本 也在上升。 最后，测量NTC所需的 元件数量。 在右上角，有一个 典型的框图说明如何使用NTC。 我们确实看到了这种简化 有时与集成ADC在微控制器。 运算放大器有时也是可选的， 取决于 我要花多少钱才能真正 从这个系统中提取精度? 最终，这种准确性 很难确定。 因为你买的不仅仅是 热敏电阻的准确性。 这真的是整个系统的准确性。 导致NTC误差的不仅仅是， 热敏电阻的 容差。 它还包括偏置电阻的 容差和温度漂移， 你使用的基准有多精确， 你从ADC得到的量化误差， 以及你正在运行的线性化软件。 如果我们看一个典型的图， 你有一个分压器的拓扑结构。 假设你用一个10k的NTC 和一个10k的偏置电阻。 它们都是1%和1%， 偏置电阻有100 PTM 每C度的漂移。 假设这里是理想系统， 没有ADC对误差有贡献。 我们有完善的采集系统。 上面的图表显示了 错误响应是什么。 你可以看到我们在100摄氏度下 得到了2度的误差。 但是当我们考虑 线性化误差的大小时， 你就能看到唯一的 非线性的影响了。 用一个四阶多项式 拟合100摄氏度， 我们现在看到的是6度误差。 把地图的复杂度提升到 一个六阶方程， 我们可以把误差 降低到2度在100摄氏度。 但是现在125度误差上升到4C。 所以非线性肯定是 你要考虑的因素， 当你做误差分析的时候， 以及实际上我从系统中 提取了什么。 对于热敏电阻的准确性， 我们常见的误解之一是， 一些数据表实际上列出了 一个温度值，而不仅仅 是电阻的容忍度。 所以一个热敏电阻的数据表 可能会说它的精确度是0.1度。 这是0.1摄氏度，只有 在25摄氏度时才准确。 它也假设了一个 完全理想的系统。 所以你没有考虑偏置电阻的 温度漂移。 你们没有考虑参考文献， ADC和线性化误差。 一旦你把这些因素考虑进去， 你会发现温度绝对不会是0.1度。 在天平的高端，RTD。 RTD是温度传感器的 铂金基准。 大多数时候，这些都是由 铂，镍，铜等材料制成的， 铂是最常见的。 它们被认为是最好的 测量方法。 铂RTD可以非常精确 和预测温度。 他们非常线性。 它们可以在很宽的 温度范围内工作， 最高可达600摄氏度， 而且随着时间的推移， 它们的漂移很小。 RTD的缺点是 设计起来非常复杂。 第一，因为它们的电阻变化很小 当温度过高时。 所以为了得到准确的测量， 你需要把信号放大很多。 从布局和电路的 其他方面来看， 系统也趋向于非常复杂。 你必须非常小心跟踪电阻， 确保它们匹配，或者 设计开尔文连接。 您还必须考虑如何设计 要截断的当前源，以消除 一些额外的错误。 RTD，在一天结束的时候， 它们的成本是非常高的-- 尤其是你的白金， 就RTD元素本身而言， 可能非常昂贵。 但是当你把需要测量的 模拟电路的其他部分 考虑进去时， 肯定会很贵。 RTD上的错误分析 也可能非常复杂， 因为捕获数据 需要大量的组件。 但与此同时，为了克服 你从其他模拟前端得到的误差， 大多数客户所做的是校准。 这可能是一个耗时的过程， 而且在生产中也很昂贵。 我们确实看到客户从1到3， 甚至5个校准点。 在生产环境中这样做 是非常繁重的。 然后在漂移方面，虽然 RTD组件本身的漂移 随着时间的推移是非常低的， 你必须考虑到其余的 采集电路的漂移。 这就是为什么RTD 通常需要每年进行校准， 只是为了确保一切都符合规范。 回到误差分析，只是一些 导致RTD误差的因素。 很明显RTD本身的容忍度。 有一个IEC和DIN标准 来规定RTD的公差。 右上角的图表显示了这一点。 所以你可以选择 你感兴趣的精度类， 然后从那里 你需要考虑系统的其他贡献， 看看RTD的非线性。 虽然它是线性的， 但也不是100%完美的。 所以你必须把它提出来。 你还必须考虑自我加热。 如果你要把一个毫安压 驱动到100欧姆或1000欧姆RTD 这仍然是一个相当大的自热量， 会导致测量本身的偏移。 当然还有其他采集电路的偏移 和增益公差以及漂移， 包括系统中的 任何参考电阻。 热电偶是不错的。 我的意思是，我们看到这些 在非常非常高温的环境中使用-- 高达2000摄氏度。 它们的一个优点是 它们不需要像NTC或RTD那样的 任何激励电路。 这样就不会产生自热效应。 你可以在高温下驱动。 而且基本上很便宜。 热电偶的工作原理 和金属实在是太不一样了。 对于j型热电偶， 它是一根由铁制成的导线 和一根在恒定温度下制成的导线。 一旦你把这些东西放在一起， 并在热结和冷结之间加上温差， 你就得到了电压。 这是由于金属的热电效应， 特别是塞贝克效应。 所以没有激发电路。 老实说，就是那个电压。 这是它的优点之一。 而且它们往往很坚固，因为 它还是两块金属。 热电偶的缺点是 你必须在上面安装一个 额外的温度传感器。 在一天结束的时候， 热电偶的输出 只告诉你热结和冷结侧之间的 温差。 但是为了得到一个绝对值， 你需要那个冷结补偿温度 传感器来给出 你的基准点在哪里。 这也是系统的额外成本。 热电偶也是非常非线性的， 所以你也必须考虑到 软件的复杂性。 另一个要考虑的是寄生连接。 所以你的热电偶 连接到电路板的地方， 同样，你在改变材料。 所以你会有一个额外的热电偶 连接在热电偶连接的地方。 这是你设计时要考虑的 另一件事。 接下来是硅温度传感器， 我经常被问到的 一个问题是，IC传感器 是如何工作的？ 在其基本核心，我们依赖于 二极管的带隙电压。 我们迫使电流 通过二极管或晶体管， 然后我们监测基发射极电压回来。 我们几乎所有的设计 都使用多个当前资源。 我们实际上依赖于VBE 来计算温度。 使用硅二极管的优点 是它的输出极线性。 有了这种线性关系， 我们可以在精度方面做很多。 我们有硅温度传感器， 可以在非常宽的 温度范围内工作， 也提供0.1摄氏度的精度。 由于这是一个硅工艺， 像TI这样的公司很容易 与其他组件集成。 例如，我们可以集成一个 内置的ADC， 并提供直接从数字部件 直接读取温度。 我们可以集成比较器，微控制器， 湿度传感器，放大器。 我们也有很多不同的选择 来集成其他硅组件。 从定价的角度来看， 硅温度传感器的定价 往往与市场上 其他类似的精度技术 非常接近。 有时我们会高一点。 有时我们更低。 但我们也有很多好处和权衡， 你必须考虑。 功耗非常低。 你可以把这些东西 降到4.2微瓦以下。 非常低的漂移。 我们提供广泛的包装技术。 从真正的超紧凑芯片规模的包装， 通过大孔包装与螺丝孔。 硅温度传感器的缺点是 范围比市场上的 其他一些技术更窄。 我们的典型部件的工作范围 是-55到150摄氏度， 市场上也有少数例外， 最高可达175摄氏度， 甚至200摄氏度， 但我们认为这并不常见。 与热敏电阻或RTD相比， 硅温度传感器的封装选项 也更少。 只是探测器的封装选项少了。 TI的优势之一是， 我们在这个市场上 已经有近50年的历史了。 我们真的可以提供最好的 对于我们的准确性， 尺寸和功耗方面而言。 这是我们的竞争对手 无法与我们匹敌的， 因为我们有能力将这三种价值 结合到一个设备中。 我们也有最大的投资组合在市场上， 和真正的行业最好的淘汰政策。 所以，如果你关心的是 这个零件在市场上的销售时间， 那么TI是最好的选择。 我们的政策是， 只要你有兴趣购买， 我们有能力生产， 我们将会继续努力。 事实上，我们今年正在庆祝 LM35的35周年纪念， LM35是市场上最受欢迎的 温度传感器之一。 我们还在继续建设这个项目， 因为市场上有这样的需求。 就温度传感器的类型而言， 有很多不同类型的IC传感器。 最基本的水平是本地的。 本地温度传感器提供设备 本身的温度。 这些都是可用的模拟输出， 以及数字输出。 标准接口，如IC, SPI， 或一些更有趣的接口， 如脉冲计数或IART技术。 我们还有远程温度传感器。 这对我们的许多客户来说 都是新的。 远程温度传感器有一个 内置的本地传感器。 它会告诉你芯片本身的温度。 但优点是我们可以测量系统 其他地方的外部PN结。 所以它可以是二极管，晶体管， 或者很多FPGA,，ASIC。 高端ADC将提供一个热二极管， 我们的传感器可以连接到它， 并在板上的其他地方 为你提供该组件的测量。 所以有了远程传感器， 我们实际上可以 给你多达9个频道。 一个本地传感器加上 八个远程传感器，如果需要的话。 温度开关， 这是最简单的方法 来增加你的板的温度保护。 这些传感器，基本上 你设置一个阈值。 每当我们跨过一个门槛， 我们就切换我们的警报。 它可以是热警报， 也可以是冷警报， 不管你在找什么。 它会让你激活一个冷却系统， 一个关闭程序， 任何你需要的保护电路。 离开PCB，我们有一些 不同的技术， 我将在这里介绍一下。 但是我们有能力让你离开PCB， 沿着几米长的电缆， 一个非常简单的 两脚接口，或者让你沿着 菊花链的拓扑结构走下去， 可以延伸到300米的距离。 我们还集成了温度 和湿度传感器。 所以在保护方面，客户经常会 使用一个热敏电阻加比较器 来检测温度过高的情况。 通过温度开关， 我们在一个芯片上 复制了同样的功能。 它的优点是我们可以用 更少的组件构建它。 所以从布局的角度， 选择和放置的角度来看 更简单。 但是我们给你一个内置滞后的 单一设备，这将是复杂的设计 与比较器。 我们还为您提供了 一个有保证的准确性， 没有校准，对湿度不敏感， 以及许多编程选项， 关于如何设置您自己的阈值。 温度开关可用的 一些编程选项包括 从工厂编程的设备， 比如TMP303， 开始的所有东西， 在TMP中，我们为您设置了阈值， 然后您将其放在您的板上。 还有一些更灵活的， 比如TMP302， 它是引脚可编程的， 你可以简单地配置你的GPIO 或者把它们绑定到 HI/LO上设置阈值， 每个可订购的芯片 都有四个不同的芯片设置。 电阻可编程倾向于给你最灵活的， 就能够完全设置阈值到 你想要的确切值。 只需将外部电阻设置到 所需的阈值即可。 然后我们有一些部分， 结合电阻可编程能力 与模拟温度传感器。 在工厂程序中需要注意的一点是， TMP303， 这实际上是一个非常有趣的部分 因为它有一个窗口比较器函数。 例如，对于一个 电池充电应用程序， 如果温度低于零，你不想充电， 如果温度高于60，你也不想充电， 因为这会损坏电池。 303在那里有窗口功能， 它在一个设备中 检测低阈值和高阈值。 此外，远离热敏电阻， 如果你正在寻找一个替代品， 模拟温度传感器， 数字温度传感器 通常是一个方向。 作为一个模拟温度传感器， TMP235确实是 最好的平衡价格和精度。 我们保证了在整个温度范围内的 准确性。 使用TMP235-- 我们保证了在整个温度范围内的 准确性。 这可以是热敏电阻的定价-- 它的1k价格是0.15美元。 所以我们讨论的价格水平 和市场上很多热敏电阻的价格 是一样的。 你确实得到了保证线性的好处， 更低的功率，保证精度， 所有这些都来自IC传感器。 这完全取决于你， 你在界面之间 寻找的是什么。 我们的许多客户更喜欢模拟电路， 因为他们已经有了 内置的ADC，而且他们的软件 已经被设计成 使用热敏电阻配置的 模拟反馈。 其他客户倾向于放弃这种想法， 直接采用数字解决方案， 并拥有更大的软件灵活性， 能够让传感器在自主模式下运行， 并在它越过阈值时进行切换。 如果您使用的是多个热敏电阻 在你的板上，远离有多个NTC 和所有周围的被动电路 把远程温度传感器集成电路， 和真正简化板设计 只是一个集成电路， 二极管为每一个位置， 你要试图衡量。 现在我们来看看如何从板上下来， 以及我们如何测量电缆。 我们有两种不同的技术， 它们在简单性和准确性方面 都非常有吸引力。 一个是如果你想坚持 点对点的拓扑结构， LMT01提供了一个非常有趣的 双引脚包，它基本上 是一个数字电流循环， 这是最好的考虑方法。 不需要ADC。 您所需要做的就是 使用几个GPIO 来计数系统中的脉冲。 距离可达两米， 保证精确度为半度。 另一种技术是菊花链拓扑结构， 我们可以将32个传感器串在 一条长达300米的单链上， 保证精度为0.4摄氏度。 有了这个设备， 我们通过自动寻址技术 使寻址变得非常简单， 几分钟后我将在这里向你们展示。 使用LMT01接口，这种操作方式 同样不需要ADC 或任何必要的东西。 只需要两个GPIO 在微控制器方面。 首先，GPIO走高并为设备供电。 此时，我们将启动电源， 进行ADC转换， 并开始调制34微安培 和125微安培之间的电流消耗， 其中每个电流脉冲 转换为一个LSB。 所以要得到温度， 不需要复杂的算法。 你所要做的就是把脉冲数， 除以4096， 乘以256， 然后你就得到了温度。 这在数学上很简单。 一旦脉冲序列完成， 我们将启动另一个ADC转换， 并为下一次测量提供 第二个脉冲序列。 或者你也可以把GPIO关掉来省电。 在菊花链拓扑结构中， 最简洁的一点就是它的 寻址方案。 最初，所有设备都完全按照 它们的寻址配置。 在MCU端所需要的 只是一个1/2双工UART。 MCU将向菊花链中的第一个设备 发送初始化命令。 它将把自己定位为设备1， 如果您愿意，可以 在EEPROM中写入该地址， 然后通知MCU 至少有一个设备在链上。 同时，它将初始化命令转发给 总线上的下一个设备， 然后该设备将把它的地址 增加为设备2。 同样，通知MCU有两个设备在链中， 然后将其转发给链上的 第三个设备。 我将重复这一过程， 直到总线上的所有设备 都已初始化。 假设你在寻找非常高的精确度。 你习惯使用RTD。 我们真的有一个非凡的部件， 给你很多的简单性， 相对比你目前使用的。 TMP117是一个完整的解决方案， 我们结合了IC温度传感器，ADC， 一些内置的EEPROM内存， 所有都在一个芯片上。 我们可以得到AA类RTD的精度。 有了它，你真的可以简化你的架构， 你的软件设计，你的模拟时间， 真正得到你的温度测量 和你会花在一个RTD上的 运行在短短几分钟 甚至是几天的模拟工作。 这个装置有16位分辨率， 非常低的功耗-- 以每秒一个样品的速度 降低到3.5微安。 界面简单，I2C具有可编程报警功能。 所以不需要线性化。 直接从设备中读取这个值。 所以我们从很多客户那里 得到了很好的反馈。 他们将此与他们投入到 RTD中的努力 进行比较， 发现他们节省了大量的时间， 以及从他们当前的RTD解决方案中 节省了相当多的成本。 这样做的另一个好处是， 我们的操作范围 从零下55度到150度不等， 而且这些设备是NIST可追踪的。 所以我们有一个完整的校准链 一直到NIST实验室 确保我们的准确性。 你可能对其他一些高质量的设备 感兴趣，如果117 不是你想要的。 对于模拟输出，LMT70 也提供了惊人的精度， 降到0.13摄氏度的精度。 我们也有稍微便宜一点的版本117， 也就是116。 这是两种设备之间兼容的 引脚到引脚软件。 这样你就能在精确成本谱上 找到你想要的位置。 也许我们最受欢迎的 部分之一是TMP112。 在尺寸、精度、功耗和价格方面， 这确实达到了最佳状态。 它是一个非常小的SOT-564封装中 的1/2个精确部件， 只有1.6×1.6毫米的内存。 以及低功耗-- 10微安。 这真的是一个非凡的部分， 这是非常受欢迎的能力， 再次混合大小，功率，精度， 所有在一个低成本的设备。 如果你使用的是一种 工业标准的LMT75,， TMP75形式因子， 我们有一个高精度的版本， 那就是TMP275，它能让你 达到一定1/2度。 独立的软件，兼容任何 其他75在市场上。 从集成的角度来看， 还有一些其他可用的选项。 我们有能力 在湿度传感器中集成。 在HDC2010和2080中 有几个部分值得关注。 2010是在一个超紧凑， 低功耗芯片规模包。 然后是2080的 一个行业标准QFN包。 我们也有能力集成在 电流分流监视器。 如果你在寻找一个电力 和温度监测解决方案的组合， TMP512和513， 这些都有集成的电力监测， 但他们也提供了 一个两个或三个通道的 远程温度传感器。 因此，你可以测量 多达四个温度位置， 并得到你的电流电压监测 全部在一个芯片。 最后，我想指出的是， 我们也有一个组合的风扇监测 和系统监测系统。 这些真的是所有的东西， 我是这么想的。 这些内置的远程温度传感器， 风扇转速表，PWM输出控制风扇， ADC， PI控制， 查找表控制，电压监视器。 你能想到的一切， 我们都把它塞进了这些设备里。 如果您正在寻找一种 集所有功能于一身的 系统监视类型的解决方案， 那么这就是要关注的地方。 我还想指出的是， 如果你在寻找额外的信息， 只需要输入 www.ti.com/temperature， 它会直接把你带到 我们的温度传感器产品。 在我们的网站上， 我们也提供了一些视频 来学习更多关于我们的传感器， 如何操作它们， 如何编码。 我们还提供软件参考设计， 软件驱动程序， 以及参考代码，供您使用。 TI很酷的一点是， 我们也有很多参考设计。 这些都是完全设计出来的电路 已经建成， 测试出来，我们提供你的电路图， 格伯文件， 软件， 以及所有的测试结果。 在我们的网站上 我们还提供其他的东西， 如果你有任何支持问题， 我们有一个E2E论坛， 你可以在那里发布你的问题。 我们通常会在几个小时内 给你答复。 如果你想了解更多 关于IC传感器工作原理的 基础知识以及它背后的一些技术， 我们还有一些应用笔记、 博客和学习中心。 接下来，我要开始提问了。 很好，丹尼尔。 非常感谢你的演讲。 所以现在我们进入问答环节， 我想再次鼓励所有的参与者， 如果你们有任何问题， 请确保现在参与进来， 这样我们就可以让丹尼尔 今天在场时 回答它们。 任何我们没有回答的部分， 很快将会有工作人员来进行反馈。 好了，丹尼尔。 我们的第一个问题。 我使用的NTC热敏电阻的数据表 显示精确度为0.5 C。 为什么要换成0.5 C的IC? 没错。 这是一个很好的点。 所以你所有的NTC数据表 都会指定一个公差。 基本上是1%，2%的公差， 甚至是半度或0.1度的公差。 这就是热敏电阻的精度。 当热敏电阻的数据表 显示它精确到半度时， 这是一个完美的25度世界场景。 我们没有考虑到-- 随着温度的升高，半度会升高。 但是你没有看到偏置电阻的贡献， 你要实现的线性化误差， 量子化误差。 你从IC传感器得到的 是一个非常宽的 温度范围内的半度， 而不仅仅是25摄氏度， 就像你在25摄氏度下使用NTC 得到的理想的完美电路。 很好。 好，下一个问题。 我在试着测量气温。 如何使用表面贴装IC？ 所以有很多不同的布局技术 来使用表面贴装来获得空气温度。 首先要做的是设计电路板， 将温度传感器与PCB上的 任何热组件隔离开来。 所以你可以把传感器放在 离热元件更远的地方， 但是也可以在PCB上添加切口， 使传感器成为电路板上的 一个浮动岛， 并将它与其他热元件隔离开来。 另一件要做的事是更先进的技术， 你可以使用多个温度传感器， 你可以开始开发算法 你可以观察每个传感器 之间的delta来推断 外部温度。 或者加入其他传感器， 比如电流分流监控器， 在那里你可以测量 你消耗了多少能量， 确定产生的自热水平， 然后把它加入到你的算法中 以得到更好的测量。 太好了。 好，下一个问题。 如何从我的电机驱动设计 测量场效应晶体管温度? 对于场效应晶体管，有几个地方 我们看到客户 使用我们的集成电路。 一个是散热器，你想直接测量 散热器本身的温度， 场效应晶体管 是固定在散热器上的。 通常，我们会看到一个 热敏电阻模块。 集成电路的优点是 我们有包装， 我们可以做同样的事情。 LM35在TO220封装中是可用的， 你也可以直接拧到散热器上， 得到比NTC更好的 线性度和准确度。 另一个地方，你会看到 测量场效应晶体管温度 实际上只是直接在PCB本身， 在那里，你有它的 热键叶或场效应晶体管。 我们的产品文件夹上也有布局指南 可以帮助你， 测量PCB上其他元件的温度， 以及我们之前讨论过的 空气温度测量。 当然会建议你看看那些 布局指南。 他们真的可以帮助你 优化你的布局，以获得最佳的 测量温度的场效应晶体管， 处理器， 甚至是空气温度。 好，下一个问题。 我以前有过一个集成电路传感器， 但由于制造商停止生产， 所以我把它设计出来了。 我需要确保10年后 我能拿到部件。 是的，这是TI的一大卖点。 我的意思是，我们的报废政策 在这个行业是最好的。 我们尽力不使我们的 任何部件过时。 只要您有兴趣购买， 我们有能力生产， 我们将继续生产。 正如我之前提到的，LM35 LM35这是今年推出的 35岁的部件。 我们继续生产， 因为有客户的需求。 只要有人想买， 我们就会继续建造。 太好了。 好的。 这看起来可能是 我们的最后一个问题。 你有软件例子说明如何 编程出你的数字部分吗？ 是的。 一定要查看一下设备的 产品文件夹。 有视频，有软件例子，C代码， 甚至Linux驱动程序 都可以用于我们的数字部分。 编写这些设备的程序很容易。 看看产品文件夹就知道了。 通常有一个软件例子 可以教你如何开始。 好的。 我们的问答环节就到这里。 如果我们没有回答你的问题， 很快就会有人跟进给你答案。 丹尼尔·马，再次感谢 你今天的演讲和时间。 感谢所有的 观众。 祝你今天过得愉快。
我的名字是丹尼尔·马，
我在德州仪器公司做
温湿度传感器的产品营销。
今天我们主要讨论
温度传感器。
我们来看看 为什么我们要测量温度，
测量传感器的种类有NTCs, RTD，
热电偶，硅，
我们来看看
它们之间的利弊。
还可以看看市场上的
温度传感器类型--
硅温度传感器的类型，以及
我们如何将所有这些不同的NTC
替代架构用于简化
热保护、监视、电缆和探头。
最后我们来看看
RTD和精确度。
你如何才能在没有一些麻烦
和RTD设计的高成本的情况下 获得这种水平的准确性？
我们还将完成TI现有的
一些其他类型的集成传感器。
首先，我们为什么要测量温度?
我们花了很多时间
来思考这个问题。
这可以归结为测量温度的
三个主要原因。
一个是保护。
你试图防止系统过热
或对系统造成损害，防止环境中
温度过低或过高。
我们还将讨论监视控制。
你有某种反馈回路-- 无论是暖通空调
还是控制风扇、加热器，
都需要不断地记录数据，
以便记录数据或反馈系统。
最后是补偿。
几乎所有的东西都对温度敏感。
所以你要用这些温度数据来校正
另一个传感器的温度漂移，
或者从CMOS成像器中 得到更好的图像，
或者校正LED的光
这样你就能优化用户体验。
在保护方面，
我们总是听到这样的话，
为什么我需要温度保护?
很明显，如果太热的话， 我需要关掉这个。
有很多事情需要考虑。
一个是滞后。
如果太热了， 你不会想要关掉它。
你想要在那里有一些滞后，
这样你就不会再次唤醒系统，
只是不停地开关风扇
或关闭系统。
在你重新启动之前， 你需要足够的冷却，
然后回到正常的工作状态。
你还需要看看 设置这个阈值有多容易，
根据我想要的
旅行点的位置。
我们一直听到的是，
我不在乎准确性。
如果天太热， 我想做的就是关掉系统。
那倒是真的。
但是你经常面临着
一个权衡，因为没有一个
准确的温度测量，
你放弃了其他东西。
例如，对于笔记本电脑或手机，
您将放弃系统性能。
你可以把这个系统开得更远，
给手机设定更高的基准分数，
或者通过一个 电机控制应用程序协议，
在你关闭工厂之前 把电机开得更远。
如果你的系统中没有一个精确的
温度测量你就放弃了一些东西
并且失去了安全裕度。
我们也看到有些情况下
你过度设计了系统，因为你
没有准确性。
再一次，对于一个电机驱动系统，
你需要一个更大的场效应晶体管，
以确保系统不会过热，
你不会过度驱动场效应晶体管。
这会导致额外的成本。
所以你要为精确度的不足 付出代价，
要么是你的性能，要么是
你为更高成本的部件买单，
或者增加的冷却能力付出代价。
在监控方面，我认为这是很直观的，
对吗？
我的意思是，大多数系统 都想做一些
系统监控，只是为了确保系统运行
在一个良好的健康状态。
然后用这些数据来控制
系统中的加热或冷却元件。
同样，作为一个风扇，加热器， 或暖通空调系统。
但它也超出了数据记录的需要，
对温度敏感的商品，或测量
温度数据用于测量目的
和应用，如热量表
和地区供热数据，国家。
在薪酬方面--
我想我之前提到过-- 几乎所有的东西
都在漂移。
我的意思是，如果你看一下
你的模拟IC的任何规格， 无论是放大器，ADC，
稳压器，基准，时钟， 几乎所有的东西
都会随着温度漂移，
包括你的钝化。
由于这种漂移，如果你真的
想从系统中提取出最好的准确度，
你需要知道你无法校正的温度
是多少。
让我们以一个相当典型的 传感器拓扑结构为例。
这是一座惠斯通桥。
如果你看一下压力传感器，
你会发现基于温度的
电桥传感器的电压输出
会有很大的不同。
这不仅是因为传感元件本身，
还因为电桥上
所有附加电阻的
温度漂移。
然后把ADC和参考文献
也考虑进去，温度会对
测量和系统精度
产生相当大的影响。
它也适用于光学。
温度会引起频率变化，
改变LED的输出功率
和光电二极管的灵敏度。
就温度传感器的类型而言，
我们在市场上看到了 四种主要类型的传感器。
还有其他技术，如光纤，
或红外传感器，但它们并不常见。
我们经常看到的是 四种基本类型。
我们有硅基温度传感器，
热敏电阻，RTDs和热电偶。
它们中的每一个都有各自的平衡，
在精确度，温度范围，设计复杂度，
线性度，和软件复杂度方面，
都有各自的平衡。
作为一名设计师，你真的
需要看看我想要 在这个尺度上达到什么程度，
以及如何权衡？
我能负担得起最好的技术吗？
所以这是一个权衡，你必须
找到最佳位置，在传感器
和系统的
设计限制方面。
我们先来研究热敏电阻。
NTC是最常见的热敏电阻，
我们在那里看到的温度测量。
市场上有PTC热敏电阻，
这些通常更像断路器，
熔断器类型的应用。
大多数时候，出于测量的目的，
您会看到使用了NTC， 但也有一些例外。
市场上也有一些
用于测量的聚四氟乙烯。
很多人使用NTCs的原因 是它们很便宜。
你知道，我们听说成本通常
在1美分到0.15美元之间，
有时高一点，有时低一点。
但就价格而言，成本相对较低。
而且它们很容易采购，
市场上有很多供应商。
缺点是，NTC的输出
非常非线性。
所以你能得到很好的
线性响应的温度范围
通常只有40-50摄氏度，
在那里你有一个 相对线性的窗口。
但除此之外，非线性肯定
会发挥作用， 你将会面临一些挑战，
在高温或低温下
提取精度。
长期的可靠性也是 一个突出的问题。
如果你想要非常低的成本，
0.01美元的热敏电阻，你可能不会
有很高的耐用性和可靠性。
对于工业应用，
你会发现你的成本
也在上升。
最后，测量NTC所需的
元件数量。
在右上角，有一个
典型的框图说明如何使用NTC。
我们确实看到了这种简化
有时与集成ADC在微控制器。
运算放大器有时也是可选的， 取决于
我要花多少钱才能真正
从这个系统中提取精度?
最终，这种准确性
很难确定。
因为你买的不仅仅是
热敏电阻的准确性。
这真的是整个系统的准确性。
导致NTC误差的不仅仅是，
热敏电阻的
容差。
它还包括偏置电阻的
容差和温度漂移，
你使用的基准有多精确，
你从ADC得到的量化误差，
以及你正在运行的线性化软件。
如果我们看一个典型的图，
你有一个分压器的拓扑结构。
假设你用一个10k的NTC 和一个10k的偏置电阻。
它们都是1%和1%，
偏置电阻有100 PTM 每C度的漂移。
假设这里是理想系统，
没有ADC对误差有贡献。
我们有完善的采集系统。
上面的图表显示了 错误响应是什么。
你可以看到我们在100摄氏度下
得到了2度的误差。
但是当我们考虑 线性化误差的大小时，
你就能看到唯一的
非线性的影响了。
用一个四阶多项式 拟合100摄氏度，
我们现在看到的是6度误差。
把地图的复杂度提升到
一个六阶方程， 我们可以把误差
降低到2度在100摄氏度。
但是现在125度误差上升到4C。
所以非线性肯定是
你要考虑的因素，
当你做误差分析的时候，
以及实际上我从系统中
提取了什么。
对于热敏电阻的准确性，
我们常见的误解之一是，
一些数据表实际上列出了
一个温度值，而不仅仅 是电阻的容忍度。
所以一个热敏电阻的数据表
可能会说它的精确度是0.1度。
这是0.1摄氏度，只有 在25摄氏度时才准确。
它也假设了一个 完全理想的系统。
所以你没有考虑偏置电阻的
温度漂移。
你们没有考虑参考文献，
ADC和线性化误差。
一旦你把这些因素考虑进去，
你会发现温度绝对不会是0.1度。
在天平的高端，RTD。
RTD是温度传感器的
铂金基准。
大多数时候，这些都是由
铂，镍，铜等材料制成的，
铂是最常见的。
它们被认为是最好的
测量方法。
铂RTD可以非常精确
和预测温度。
他们非常线性。
它们可以在很宽的 温度范围内工作，
最高可达600摄氏度，
而且随着时间的推移， 它们的漂移很小。
RTD的缺点是
设计起来非常复杂。
第一，因为它们的电阻变化很小
当温度过高时。
所以为了得到准确的测量，
你需要把信号放大很多。
从布局和电路的
其他方面来看，
系统也趋向于非常复杂。
你必须非常小心跟踪电阻，
确保它们匹配，或者 设计开尔文连接。
您还必须考虑如何设计
要截断的当前源，以消除
一些额外的错误。
RTD，在一天结束的时候， 它们的成本是非常高的--
尤其是你的白金，
就RTD元素本身而言， 可能非常昂贵。
但是当你把需要测量的
模拟电路的其他部分 考虑进去时，
肯定会很贵。
RTD上的错误分析 也可能非常复杂，
因为捕获数据
需要大量的组件。
但与此同时，为了克服
你从其他模拟前端得到的误差，
大多数客户所做的是校准。
这可能是一个耗时的过程，
而且在生产中也很昂贵。
我们确实看到客户从1到3，
甚至5个校准点。
在生产环境中这样做 是非常繁重的。
然后在漂移方面，虽然 RTD组件本身的漂移
随着时间的推移是非常低的，
你必须考虑到其余的
采集电路的漂移。
这就是为什么RTD 通常需要每年进行校准，
只是为了确保一切都符合规范。
回到误差分析，只是一些
导致RTD误差的因素。
很明显RTD本身的容忍度。
有一个IEC和DIN标准
来规定RTD的公差。
右上角的图表显示了这一点。
所以你可以选择
你感兴趣的精度类， 然后从那里
你需要考虑系统的其他贡献，
看看RTD的非线性。
虽然它是线性的， 但也不是100%完美的。
所以你必须把它提出来。
你还必须考虑自我加热。
如果你要把一个毫安压 驱动到100欧姆或1000欧姆RTD
这仍然是一个相当大的自热量，
会导致测量本身的偏移。
当然还有其他采集电路的偏移
和增益公差以及漂移，
包括系统中的
任何参考电阻。
热电偶是不错的。
我的意思是，我们看到这些
在非常非常高温的环境中使用--
高达2000摄氏度。
它们的一个优点是
它们不需要像NTC或RTD那样的
任何激励电路。
这样就不会产生自热效应。
你可以在高温下驱动。
而且基本上很便宜。
热电偶的工作原理
和金属实在是太不一样了。
对于j型热电偶，
它是一根由铁制成的导线 和一根在恒定温度下制成的导线。
一旦你把这些东西放在一起，
并在热结和冷结之间加上温差，
你就得到了电压。
这是由于金属的热电效应，
特别是塞贝克效应。
所以没有激发电路。
老实说，就是那个电压。
这是它的优点之一。
而且它们往往很坚固，因为
它还是两块金属。
热电偶的缺点是
你必须在上面安装一个 额外的温度传感器。
在一天结束的时候， 热电偶的输出
只告诉你热结和冷结侧之间的
温差。
但是为了得到一个绝对值，
你需要那个冷结补偿温度
传感器来给出 你的基准点在哪里。
这也是系统的额外成本。
热电偶也是非常非线性的，
所以你也必须考虑到
软件的复杂性。
另一个要考虑的是寄生连接。
所以你的热电偶 连接到电路板的地方，
同样，你在改变材料。
所以你会有一个额外的热电偶
连接在热电偶连接的地方。
这是你设计时要考虑的 另一件事。
接下来是硅温度传感器，
我经常被问到的
一个问题是，IC传感器 是如何工作的？
在其基本核心，我们依赖于
二极管的带隙电压。
我们迫使电流 通过二极管或晶体管，
然后我们监测基发射极电压回来。
我们几乎所有的设计
都使用多个当前资源。
我们实际上依赖于VBE
来计算温度。
使用硅二极管的优点
是它的输出极线性。
有了这种线性关系，
我们可以在精度方面做很多。
我们有硅温度传感器，
可以在非常宽的 温度范围内工作，
也提供0.1摄氏度的精度。
由于这是一个硅工艺，
像TI这样的公司很容易
与其他组件集成。
例如，我们可以集成一个 内置的ADC，
并提供直接从数字部件
直接读取温度。
我们可以集成比较器，微控制器，
湿度传感器，放大器。
我们也有很多不同的选择
来集成其他硅组件。
从定价的角度来看， 硅温度传感器的定价
往往与市场上
其他类似的精度技术
非常接近。
有时我们会高一点。
有时我们更低。
但我们也有很多好处和权衡，
你必须考虑。
功耗非常低。
你可以把这些东西 降到4.2微瓦以下。
非常低的漂移。
我们提供广泛的包装技术。
从真正的超紧凑芯片规模的包装，
通过大孔包装与螺丝孔。
硅温度传感器的缺点是
范围比市场上的
其他一些技术更窄。
我们的典型部件的工作范围 是-55到150摄氏度，
市场上也有少数例外，
最高可达175摄氏度， 甚至200摄氏度，
但我们认为这并不常见。
与热敏电阻或RTD相比，
硅温度传感器的封装选项
也更少。
只是探测器的封装选项少了。
TI的优势之一是， 我们在这个市场上
已经有近50年的历史了。
我们真的可以提供最好的
对于我们的准确性， 尺寸和功耗方面而言。
这是我们的竞争对手 无法与我们匹敌的，
因为我们有能力将这三种价值
结合到一个设备中。
我们也有最大的投资组合在市场上，
和真正的行业最好的淘汰政策。
所以，如果你关心的是
这个零件在市场上的销售时间， 那么TI是最好的选择。
我们的政策是， 只要你有兴趣购买，
我们有能力生产，
我们将会继续努力。
事实上，我们今年正在庆祝
LM35的35周年纪念，
LM35是市场上最受欢迎的 温度传感器之一。
我们还在继续建设这个项目，
因为市场上有这样的需求。
就温度传感器的类型而言，
有很多不同类型的IC传感器。
最基本的水平是本地的。
本地温度传感器提供设备
本身的温度。
这些都是可用的模拟输出，
以及数字输出。
标准接口，如IC, SPI，
或一些更有趣的接口，
如脉冲计数或IART技术。
我们还有远程温度传感器。
这对我们的许多客户来说 都是新的。
远程温度传感器有一个 内置的本地传感器。
它会告诉你芯片本身的温度。
但优点是我们可以测量系统
其他地方的外部PN结。
所以它可以是二极管，晶体管，
或者很多FPGA,，ASIC。
高端ADC将提供一个热二极管，
我们的传感器可以连接到它，
并在板上的其他地方
为你提供该组件的测量。
所以有了远程传感器， 我们实际上可以
给你多达9个频道。
一个本地传感器加上 八个远程传感器，如果需要的话。
温度开关，
这是最简单的方法
来增加你的板的温度保护。
这些传感器，基本上 你设置一个阈值。
每当我们跨过一个门槛， 我们就切换我们的警报。
它可以是热警报， 也可以是冷警报，
不管你在找什么。
它会让你激活一个冷却系统，
一个关闭程序， 任何你需要的保护电路。
离开PCB，我们有一些
不同的技术，
我将在这里介绍一下。
但是我们有能力让你离开PCB，
沿着几米长的电缆， 一个非常简单的
两脚接口，或者让你沿着
菊花链的拓扑结构走下去，
可以延伸到300米的距离。
我们还集成了温度
和湿度传感器。
所以在保护方面，客户经常会
使用一个热敏电阻加比较器
来检测温度过高的情况。
通过温度开关，
我们在一个芯片上 复制了同样的功能。
它的优点是我们可以用
更少的组件构建它。
所以从布局的角度，
选择和放置的角度来看 更简单。
但是我们给你一个内置滞后的
单一设备，这将是复杂的设计
与比较器。
我们还为您提供了 一个有保证的准确性，
没有校准，对湿度不敏感，
以及许多编程选项，
关于如何设置您自己的阈值。
温度开关可用的 一些编程选项包括
从工厂编程的设备， 比如TMP303，
开始的所有东西， 在TMP中，我们为您设置了阈值，
然后您将其放在您的板上。
还有一些更灵活的，
比如TMP302， 它是引脚可编程的，
你可以简单地配置你的GPIO
或者把它们绑定到 HI/LO上设置阈值，
每个可订购的芯片 都有四个不同的芯片设置。
电阻可编程倾向于给你最灵活的，
就能够完全设置阈值到
你想要的确切值。
只需将外部电阻设置到 所需的阈值即可。
然后我们有一些部分，
结合电阻可编程能力
与模拟温度传感器。
在工厂程序中需要注意的一点是， TMP303，
这实际上是一个非常有趣的部分
因为它有一个窗口比较器函数。
例如，对于一个 电池充电应用程序，
如果温度低于零，你不想充电，
如果温度高于60，你也不想充电，
因为这会损坏电池。
303在那里有窗口功能，
它在一个设备中
检测低阈值和高阈值。
此外，远离热敏电阻，
如果你正在寻找一个替代品，
模拟温度传感器， 数字温度传感器
通常是一个方向。
作为一个模拟温度传感器，
TMP235确实是 最好的平衡价格和精度。
我们保证了在整个温度范围内的
准确性。
使用TMP235--
我们保证了在整个温度范围内的 准确性。
这可以是热敏电阻的定价--
它的1k价格是0.15美元。
所以我们讨论的价格水平
和市场上很多热敏电阻的价格
是一样的。
你确实得到了保证线性的好处，
更低的功率，保证精度，
所有这些都来自IC传感器。
这完全取决于你，
你在界面之间
寻找的是什么。
我们的许多客户更喜欢模拟电路， 因为他们已经有了
内置的ADC，而且他们的软件
已经被设计成 使用热敏电阻配置的
模拟反馈。
其他客户倾向于放弃这种想法，
直接采用数字解决方案，
并拥有更大的软件灵活性，
能够让传感器在自主模式下运行，
并在它越过阈值时进行切换。
如果您使用的是多个热敏电阻
在你的板上，远离有多个NTC
和所有周围的被动电路
把远程温度传感器集成电路，
和真正简化板设计
只是一个集成电路， 二极管为每一个位置，
你要试图衡量。
现在我们来看看如何从板上下来，
以及我们如何测量电缆。
我们有两种不同的技术，
它们在简单性和准确性方面
都非常有吸引力。
一个是如果你想坚持 点对点的拓扑结构，
LMT01提供了一个非常有趣的
双引脚包，它基本上 是一个数字电流循环，
这是最好的考虑方法。
不需要ADC。
您所需要做的就是 使用几个GPIO
来计数系统中的脉冲。
距离可达两米，
保证精确度为半度。
另一种技术是菊花链拓扑结构，
我们可以将32个传感器串在
一条长达300米的单链上， 保证精度为0.4摄氏度。
有了这个设备，
我们通过自动寻址技术 使寻址变得非常简单，
几分钟后我将在这里向你们展示。
使用LMT01接口，这种操作方式
同样不需要ADC 或任何必要的东西。
只需要两个GPIO 在微控制器方面。
首先，GPIO走高并为设备供电。
此时，我们将启动电源， 进行ADC转换，
并开始调制34微安培
和125微安培之间的电流消耗，
其中每个电流脉冲 转换为一个LSB。
所以要得到温度，
不需要复杂的算法。
你所要做的就是把脉冲数， 除以4096，
乘以256，
然后你就得到了温度。
这在数学上很简单。
一旦脉冲序列完成，
我们将启动另一个ADC转换，
并为下一次测量提供 第二个脉冲序列。
或者你也可以把GPIO关掉来省电。
在菊花链拓扑结构中，
最简洁的一点就是它的
寻址方案。
最初，所有设备都完全按照
它们的寻址配置。
在MCU端所需要的
只是一个1/2双工UART。
MCU将向菊花链中的第一个设备
发送初始化命令。
它将把自己定位为设备1，
如果您愿意，可以 在EEPROM中写入该地址，
然后通知MCU 至少有一个设备在链上。
同时，它将初始化命令转发给
总线上的下一个设备，
然后该设备将把它的地址
增加为设备2。
同样，通知MCU有两个设备在链中，
然后将其转发给链上的
第三个设备。
我将重复这一过程，
直到总线上的所有设备 都已初始化。
假设你在寻找非常高的精确度。
你习惯使用RTD。
我们真的有一个非凡的部件，
给你很多的简单性，
相对比你目前使用的。
TMP117是一个完整的解决方案，
我们结合了IC温度传感器，ADC，
一些内置的EEPROM内存， 所有都在一个芯片上。
我们可以得到AA类RTD的精度。
有了它，你真的可以简化你的架构，
你的软件设计，你的模拟时间，
真正得到你的温度测量
和你会花在一个RTD上的
运行在短短几分钟
甚至是几天的模拟工作。
这个装置有16位分辨率， 非常低的功耗--
以每秒一个样品的速度 降低到3.5微安。
界面简单，I2C具有可编程报警功能。
所以不需要线性化。
直接从设备中读取这个值。
所以我们从很多客户那里
得到了很好的反馈。
他们将此与他们投入到 RTD中的努力
进行比较，
发现他们节省了大量的时间，
以及从他们当前的RTD解决方案中
节省了相当多的成本。
这样做的另一个好处是， 我们的操作范围
从零下55度到150度不等，
而且这些设备是NIST可追踪的。
所以我们有一个完整的校准链
一直到NIST实验室 确保我们的准确性。
你可能对其他一些高质量的设备
感兴趣，如果117
不是你想要的。
对于模拟输出，LMT70
也提供了惊人的精度，
降到0.13摄氏度的精度。
我们也有稍微便宜一点的版本117，
也就是116。
这是两种设备之间兼容的
引脚到引脚软件。
这样你就能在精确成本谱上
找到你想要的位置。
也许我们最受欢迎的 部分之一是TMP112。
在尺寸、精度、功耗和价格方面，
这确实达到了最佳状态。
它是一个非常小的SOT-564封装中
的1/2个精确部件， 只有1.6×1.6毫米的内存。
以及低功耗--
10微安。
这真的是一个非凡的部分， 这是非常受欢迎的能力，
再次混合大小，功率，精度，
所有在一个低成本的设备。
如果你使用的是一种
工业标准的LMT75,， TMP75形式因子，
我们有一个高精度的版本，
那就是TMP275，它能让你
达到一定1/2度。
独立的软件，兼容任何
其他75在市场上。
从集成的角度来看，
还有一些其他可用的选项。
我们有能力
在湿度传感器中集成。
在HDC2010和2080中 有几个部分值得关注。
2010是在一个超紧凑， 低功耗芯片规模包。
然后是2080的 一个行业标准QFN包。
我们也有能力集成在
电流分流监视器。
如果你在寻找一个电力
和温度监测解决方案的组合， TMP512和513，
这些都有集成的电力监测，
但他们也提供了 一个两个或三个通道的
远程温度传感器。
因此，你可以测量 多达四个温度位置，
并得到你的电流电压监测
全部在一个芯片。
最后，我想指出的是，
我们也有一个组合的风扇监测
和系统监测系统。
这些真的是所有的东西，
我是这么想的。
这些内置的远程温度传感器，
风扇转速表，PWM输出控制风扇，
ADC， PI控制， 查找表控制，电压监视器。
你能想到的一切，
我们都把它塞进了这些设备里。
如果您正在寻找一种
集所有功能于一身的
系统监视类型的解决方案，
那么这就是要关注的地方。 我还想指出的是，
如果你在寻找额外的信息，
只需要输入 www.ti.com/temperature，
它会直接把你带到 我们的温度传感器产品。
在我们的网站上， 我们也提供了一些视频
来学习更多关于我们的传感器， 如何操作它们，
如何编码。
我们还提供软件参考设计， 软件驱动程序，
以及参考代码，供您使用。
TI很酷的一点是，
我们也有很多参考设计。
这些都是完全设计出来的电路 已经建成，
测试出来，我们提供你的电路图， 格伯文件，
软件，
以及所有的测试结果。
在我们的网站上 我们还提供其他的东西，
如果你有任何支持问题，
我们有一个E2E论坛， 你可以在那里发布你的问题。
我们通常会在几个小时内
给你答复。
如果你想了解更多 关于IC传感器工作原理的
基础知识以及它背后的一些技术，
我们还有一些应用笔记、
博客和学习中心。
接下来，我要开始提问了。
很好，丹尼尔。
非常感谢你的演讲。
所以现在我们进入问答环节，
我想再次鼓励所有的参与者，
如果你们有任何问题， 请确保现在参与进来，
这样我们就可以让丹尼尔 今天在场时
回答它们。
任何我们没有回答的部分，
很快将会有工作人员来进行反馈。
好了，丹尼尔。
我们的第一个问题。
我使用的NTC热敏电阻的数据表
显示精确度为0.5 C。
为什么要换成0.5 C的IC?
没错。
这是一个很好的点。
所以你所有的NTC数据表 都会指定一个公差。
基本上是1%，2%的公差，
甚至是半度或0.1度的公差。
这就是热敏电阻的精度。
当热敏电阻的数据表
显示它精确到半度时，
这是一个完美的25度世界场景。
我们没有考虑到--
随着温度的升高，半度会升高。
但是你没有看到偏置电阻的贡献，
你要实现的线性化误差，
量子化误差。
你从IC传感器得到的
是一个非常宽的 温度范围内的半度，
而不仅仅是25摄氏度，
就像你在25摄氏度下使用NTC
得到的理想的完美电路。
很好。
好，下一个问题。
我在试着测量气温。
如何使用表面贴装IC？
所以有很多不同的布局技术
来使用表面贴装来获得空气温度。
首先要做的是设计电路板，
将温度传感器与PCB上的 任何热组件隔离开来。
所以你可以把传感器放在
离热元件更远的地方， 但是也可以在PCB上添加切口，
使传感器成为电路板上的 一个浮动岛，
并将它与其他热元件隔离开来。
另一件要做的事是更先进的技术，
你可以使用多个温度传感器，
你可以开始开发算法
你可以观察每个传感器
之间的delta来推断
外部温度。
或者加入其他传感器， 比如电流分流监控器，
在那里你可以测量 你消耗了多少能量，
确定产生的自热水平，
然后把它加入到你的算法中
以得到更好的测量。
太好了。
好，下一个问题。
如何从我的电机驱动设计
测量场效应晶体管温度?
对于场效应晶体管，有几个地方
我们看到客户 使用我们的集成电路。
一个是散热器，你想直接测量
散热器本身的温度，
场效应晶体管 是固定在散热器上的。
通常，我们会看到一个
热敏电阻模块。
集成电路的优点是
我们有包装， 我们可以做同样的事情。
LM35在TO220封装中是可用的，
你也可以直接拧到散热器上，
得到比NTC更好的
线性度和准确度。
另一个地方，你会看到 测量场效应晶体管温度
实际上只是直接在PCB本身，
在那里，你有它的
热键叶或场效应晶体管。
我们的产品文件夹上也有布局指南
可以帮助你，
测量PCB上其他元件的温度，
以及我们之前讨论过的
空气温度测量。
当然会建议你看看那些
布局指南。
他们真的可以帮助你
优化你的布局，以获得最佳的
测量温度的场效应晶体管， 处理器，
甚至是空气温度。
好，下一个问题。
我以前有过一个集成电路传感器，
但由于制造商停止生产， 所以我把它设计出来了。
我需要确保10年后 我能拿到部件。
是的，这是TI的一大卖点。
我的意思是，我们的报废政策
在这个行业是最好的。
我们尽力不使我们的 任何部件过时。
只要您有兴趣购买，
我们有能力生产，
我们将继续生产。
正如我之前提到的，LM35
LM35这是今年推出的 35岁的部件。
我们继续生产，
因为有客户的需求。
只要有人想买，
我们就会继续建造。
太好了。
好的。
这看起来可能是 我们的最后一个问题。
你有软件例子说明如何
编程出你的数字部分吗？
是的。
一定要查看一下设备的
产品文件夹。
有视频，有软件例子，C代码，
甚至Linux驱动程序
都可以用于我们的数字部分。
编写这些设备的程序很容易。
看看产品文件夹就知道了。
通常有一个软件例子
可以教你如何开始。
好的。
我们的问答环节就到这里。
如果我们没有回答你的问题，
很快就会有人跟进给你答案。
丹尼尔·马，再次感谢
你今天的演讲和时间。
感谢所有的
观众。
祝你今天过得愉快。
我的名字是丹尼尔·马， 我在德州仪器公司做 温湿度传感器的产品营销。 今天我们主要讨论 温度传感器。 我们来看看 为什么我们要测量温度， 测量传感器的种类有NTCs, RTD， 热电偶，硅， 我们来看看 它们之间的利弊。 还可以看看市场上的 温度传感器类型-- 硅温度传感器的类型，以及 我们如何将所有这些不同的NTC 替代架构用于简化 热保护、监视、电缆和探头。 最后我们来看看 RTD和精确度。 你如何才能在没有一些麻烦 和RTD设计的高成本的情况下 获得这种水平的准确性？ 我们还将完成TI现有的 一些其他类型的集成传感器。 首先，我们为什么要测量温度? 我们花了很多时间 来思考这个问题。 这可以归结为测量温度的 三个主要原因。 一个是保护。 你试图防止系统过热 或对系统造成损害，防止环境中 温度过低或过高。 我们还将讨论监视控制。 你有某种反馈回路-- 无论是暖通空调 还是控制风扇、加热器， 都需要不断地记录数据， 以便记录数据或反馈系统。 最后是补偿。 几乎所有的东西都对温度敏感。 所以你要用这些温度数据来校正 另一个传感器的温度漂移， 或者从CMOS成像器中 得到更好的图像， 或者校正LED的光 这样你就能优化用户体验。 在保护方面， 我们总是听到这样的话， 为什么我需要温度保护? 很明显，如果太热的话， 我需要关掉这个。 有很多事情需要考虑。 一个是滞后。 如果太热了， 你不会想要关掉它。 你想要在那里有一些滞后， 这样你就不会再次唤醒系统， 只是不停地开关风扇 或关闭系统。 在你重新启动之前， 你需要足够的冷却， 然后回到正常的工作状态。 你还需要看看 设置这个阈值有多容易， 根据我想要的 旅行点的位置。 我们一直听到的是， 我不在乎准确性。 如果天太热， 我想做的就是关掉系统。 那倒是真的。 但是你经常面临着 一个权衡，因为没有一个 准确的温度测量， 你放弃了其他东西。 例如，对于笔记本电脑或手机， 您将放弃系统性能。 你可以把这个系统开得更远， 给手机设定更高的基准分数， 或者通过一个 电机控制应用程序协议， 在你关闭工厂之前 把电机开得更远。 如果你的系统中没有一个精确的 温度测量你就放弃了一些东西 并且失去了安全裕度。 我们也看到有些情况下 你过度设计了系统，因为你 没有准确性。 再一次，对于一个电机驱动系统， 你需要一个更大的场效应晶体管， 以确保系统不会过热， 你不会过度驱动场效应晶体管。 这会导致额外的成本。 所以你要为精确度的不足 付出代价， 要么是你的性能，要么是 你为更高成本的部件买单， 或者增加的冷却能力付出代价。 在监控方面，我认为这是很直观的， 对吗？ 我的意思是，大多数系统 都想做一些 系统监控，只是为了确保系统运行 在一个良好的健康状态。 然后用这些数据来控制 系统中的加热或冷却元件。 同样，作为一个风扇，加热器， 或暖通空调系统。 但它也超出了数据记录的需要， 对温度敏感的商品，或测量 温度数据用于测量目的 和应用，如热量表 和地区供热数据，国家。 在薪酬方面-- 我想我之前提到过-- 几乎所有的东西 都在漂移。 我的意思是，如果你看一下 你的模拟IC的任何规格， 无论是放大器，ADC， 稳压器，基准，时钟， 几乎所有的东西 都会随着温度漂移， 包括你的钝化。 由于这种漂移，如果你真的 想从系统中提取出最好的准确度， 你需要知道你无法校正的温度 是多少。 让我们以一个相当典型的 传感器拓扑结构为例。 这是一座惠斯通桥。 如果你看一下压力传感器， 你会发现基于温度的 电桥传感器的电压输出 会有很大的不同。 这不仅是因为传感元件本身， 还因为电桥上 所有附加电阻的 温度漂移。 然后把ADC和参考文献 也考虑进去，温度会对 测量和系统精度 产生相当大的影响。 它也适用于光学。 温度会引起频率变化， 改变LED的输出功率 和光电二极管的灵敏度。 就温度传感器的类型而言， 我们在市场上看到了 四种主要类型的传感器。 还有其他技术，如光纤， 或红外传感器，但它们并不常见。 我们经常看到的是 四种基本类型。 我们有硅基温度传感器， 热敏电阻，RTDs和热电偶。 它们中的每一个都有各自的平衡， 在精确度，温度范围，设计复杂度， 线性度，和软件复杂度方面， 都有各自的平衡。 作为一名设计师，你真的 需要看看我想要 在这个尺度上达到什么程度， 以及如何权衡？ 我能负担得起最好的技术吗？ 所以这是一个权衡，你必须 找到最佳位置，在传感器 和系统的 设计限制方面。 我们先来研究热敏电阻。 NTC是最常见的热敏电阻， 我们在那里看到的温度测量。 市场上有PTC热敏电阻， 这些通常更像断路器， 熔断器类型的应用。 大多数时候，出于测量的目的， 您会看到使用了NTC， 但也有一些例外。 市场上也有一些 用于测量的聚四氟乙烯。 很多人使用NTCs的原因 是它们很便宜。 你知道，我们听说成本通常 在1美分到0.15美元之间， 有时高一点，有时低一点。 但就价格而言，成本相对较低。 而且它们很容易采购， 市场上有很多供应商。 缺点是，NTC的输出 非常非线性。 所以你能得到很好的 线性响应的温度范围 通常只有40-50摄氏度， 在那里你有一个 相对线性的窗口。 但除此之外，非线性肯定 会发挥作用， 你将会面临一些挑战， 在高温或低温下 提取精度。 长期的可靠性也是 一个突出的问题。 如果你想要非常低的成本， 0.01美元的热敏电阻，你可能不会 有很高的耐用性和可靠性。 对于工业应用， 你会发现你的成本 也在上升。 最后，测量NTC所需的 元件数量。 在右上角，有一个 典型的框图说明如何使用NTC。 我们确实看到了这种简化 有时与集成ADC在微控制器。 运算放大器有时也是可选的， 取决于 我要花多少钱才能真正 从这个系统中提取精度? 最终，这种准确性 很难确定。 因为你买的不仅仅是 热敏电阻的准确性。 这真的是整个系统的准确性。 导致NTC误差的不仅仅是， 热敏电阻的 容差。 它还包括偏置电阻的 容差和温度漂移， 你使用的基准有多精确， 你从ADC得到的量化误差， 以及你正在运行的线性化软件。 如果我们看一个典型的图， 你有一个分压器的拓扑结构。 假设你用一个10k的NTC 和一个10k的偏置电阻。 它们都是1%和1%， 偏置电阻有100 PTM 每C度的漂移。 假设这里是理想系统， 没有ADC对误差有贡献。 我们有完善的采集系统。 上面的图表显示了 错误响应是什么。 你可以看到我们在100摄氏度下 得到了2度的误差。 但是当我们考虑 线性化误差的大小时， 你就能看到唯一的 非线性的影响了。 用一个四阶多项式 拟合100摄氏度， 我们现在看到的是6度误差。 把地图的复杂度提升到 一个六阶方程， 我们可以把误差 降低到2度在100摄氏度。 但是现在125度误差上升到4C。 所以非线性肯定是 你要考虑的因素， 当你做误差分析的时候， 以及实际上我从系统中 提取了什么。 对于热敏电阻的准确性， 我们常见的误解之一是， 一些数据表实际上列出了 一个温度值，而不仅仅 是电阻的容忍度。 所以一个热敏电阻的数据表 可能会说它的精确度是0.1度。 这是0.1摄氏度，只有 在25摄氏度时才准确。 它也假设了一个 完全理想的系统。 所以你没有考虑偏置电阻的 温度漂移。 你们没有考虑参考文献， ADC和线性化误差。 一旦你把这些因素考虑进去， 你会发现温度绝对不会是0.1度。 在天平的高端，RTD。 RTD是温度传感器的 铂金基准。 大多数时候，这些都是由 铂，镍，铜等材料制成的， 铂是最常见的。 它们被认为是最好的 测量方法。 铂RTD可以非常精确 和预测温度。 他们非常线性。 它们可以在很宽的 温度范围内工作， 最高可达600摄氏度， 而且随着时间的推移， 它们的漂移很小。 RTD的缺点是 设计起来非常复杂。 第一，因为它们的电阻变化很小 当温度过高时。 所以为了得到准确的测量， 你需要把信号放大很多。 从布局和电路的 其他方面来看， 系统也趋向于非常复杂。 你必须非常小心跟踪电阻， 确保它们匹配，或者 设计开尔文连接。 您还必须考虑如何设计 要截断的当前源，以消除 一些额外的错误。 RTD，在一天结束的时候， 它们的成本是非常高的-- 尤其是你的白金， 就RTD元素本身而言， 可能非常昂贵。 但是当你把需要测量的 模拟电路的其他部分 考虑进去时， 肯定会很贵。 RTD上的错误分析 也可能非常复杂， 因为捕获数据 需要大量的组件。 但与此同时，为了克服 你从其他模拟前端得到的误差， 大多数客户所做的是校准。 这可能是一个耗时的过程， 而且在生产中也很昂贵。 我们确实看到客户从1到3， 甚至5个校准点。 在生产环境中这样做 是非常繁重的。 然后在漂移方面，虽然 RTD组件本身的漂移 随着时间的推移是非常低的， 你必须考虑到其余的 采集电路的漂移。 这就是为什么RTD 通常需要每年进行校准， 只是为了确保一切都符合规范。 回到误差分析，只是一些 导致RTD误差的因素。 很明显RTD本身的容忍度。 有一个IEC和DIN标准 来规定RTD的公差。 右上角的图表显示了这一点。 所以你可以选择 你感兴趣的精度类， 然后从那里 你需要考虑系统的其他贡献， 看看RTD的非线性。 虽然它是线性的， 但也不是100%完美的。 所以你必须把它提出来。 你还必须考虑自我加热。 如果你要把一个毫安压 驱动到100欧姆或1000欧姆RTD 这仍然是一个相当大的自热量， 会导致测量本身的偏移。 当然还有其他采集电路的偏移 和增益公差以及漂移， 包括系统中的 任何参考电阻。 热电偶是不错的。 我的意思是，我们看到这些 在非常非常高温的环境中使用-- 高达2000摄氏度。 它们的一个优点是 它们不需要像NTC或RTD那样的 任何激励电路。 这样就不会产生自热效应。 你可以在高温下驱动。 而且基本上很便宜。 热电偶的工作原理 和金属实在是太不一样了。 对于j型热电偶， 它是一根由铁制成的导线 和一根在恒定温度下制成的导线。 一旦你把这些东西放在一起， 并在热结和冷结之间加上温差， 你就得到了电压。 这是由于金属的热电效应， 特别是塞贝克效应。 所以没有激发电路。 老实说，就是那个电压。 这是它的优点之一。 而且它们往往很坚固，因为 它还是两块金属。 热电偶的缺点是 你必须在上面安装一个 额外的温度传感器。 在一天结束的时候， 热电偶的输出 只告诉你热结和冷结侧之间的 温差。 但是为了得到一个绝对值， 你需要那个冷结补偿温度 传感器来给出 你的基准点在哪里。 这也是系统的额外成本。 热电偶也是非常非线性的， 所以你也必须考虑到 软件的复杂性。 另一个要考虑的是寄生连接。 所以你的热电偶 连接到电路板的地方， 同样，你在改变材料。 所以你会有一个额外的热电偶 连接在热电偶连接的地方。 这是你设计时要考虑的 另一件事。 接下来是硅温度传感器， 我经常被问到的 一个问题是，IC传感器 是如何工作的？ 在其基本核心，我们依赖于 二极管的带隙电压。 我们迫使电流 通过二极管或晶体管， 然后我们监测基发射极电压回来。 我们几乎所有的设计 都使用多个当前资源。 我们实际上依赖于VBE 来计算温度。 使用硅二极管的优点 是它的输出极线性。 有了这种线性关系， 我们可以在精度方面做很多。 我们有硅温度传感器， 可以在非常宽的 温度范围内工作， 也提供0.1摄氏度的精度。 由于这是一个硅工艺， 像TI这样的公司很容易 与其他组件集成。 例如，我们可以集成一个 内置的ADC， 并提供直接从数字部件 直接读取温度。 我们可以集成比较器，微控制器， 湿度传感器，放大器。 我们也有很多不同的选择 来集成其他硅组件。 从定价的角度来看， 硅温度传感器的定价 往往与市场上 其他类似的精度技术 非常接近。 有时我们会高一点。 有时我们更低。 但我们也有很多好处和权衡， 你必须考虑。 功耗非常低。 你可以把这些东西 降到4.2微瓦以下。 非常低的漂移。 我们提供广泛的包装技术。 从真正的超紧凑芯片规模的包装， 通过大孔包装与螺丝孔。 硅温度传感器的缺点是 范围比市场上的 其他一些技术更窄。 我们的典型部件的工作范围 是-55到150摄氏度， 市场上也有少数例外， 最高可达175摄氏度， 甚至200摄氏度， 但我们认为这并不常见。 与热敏电阻或RTD相比， 硅温度传感器的封装选项 也更少。 只是探测器的封装选项少了。 TI的优势之一是， 我们在这个市场上 已经有近50年的历史了。 我们真的可以提供最好的 对于我们的准确性， 尺寸和功耗方面而言。 这是我们的竞争对手 无法与我们匹敌的， 因为我们有能力将这三种价值 结合到一个设备中。 我们也有最大的投资组合在市场上， 和真正的行业最好的淘汰政策。 所以，如果你关心的是 这个零件在市场上的销售时间， 那么TI是最好的选择。 我们的政策是， 只要你有兴趣购买， 我们有能力生产， 我们将会继续努力。 事实上，我们今年正在庆祝 LM35的35周年纪念， LM35是市场上最受欢迎的 温度传感器之一。 我们还在继续建设这个项目， 因为市场上有这样的需求。 就温度传感器的类型而言， 有很多不同类型的IC传感器。 最基本的水平是本地的。 本地温度传感器提供设备 本身的温度。 这些都是可用的模拟输出， 以及数字输出。 标准接口，如IC, SPI， 或一些更有趣的接口， 如脉冲计数或IART技术。 我们还有远程温度传感器。 这对我们的许多客户来说 都是新的。 远程温度传感器有一个 内置的本地传感器。 它会告诉你芯片本身的温度。 但优点是我们可以测量系统 其他地方的外部PN结。 所以它可以是二极管，晶体管， 或者很多FPGA,，ASIC。 高端ADC将提供一个热二极管， 我们的传感器可以连接到它， 并在板上的其他地方 为你提供该组件的测量。 所以有了远程传感器， 我们实际上可以 给你多达9个频道。 一个本地传感器加上 八个远程传感器，如果需要的话。 温度开关， 这是最简单的方法 来增加你的板的温度保护。 这些传感器，基本上 你设置一个阈值。 每当我们跨过一个门槛， 我们就切换我们的警报。 它可以是热警报， 也可以是冷警报， 不管你在找什么。 它会让你激活一个冷却系统， 一个关闭程序， 任何你需要的保护电路。 离开PCB，我们有一些 不同的技术， 我将在这里介绍一下。 但是我们有能力让你离开PCB， 沿着几米长的电缆， 一个非常简单的 两脚接口，或者让你沿着 菊花链的拓扑结构走下去， 可以延伸到300米的距离。 我们还集成了温度 和湿度传感器。 所以在保护方面，客户经常会 使用一个热敏电阻加比较器 来检测温度过高的情况。 通过温度开关， 我们在一个芯片上 复制了同样的功能。 它的优点是我们可以用 更少的组件构建它。 所以从布局的角度， 选择和放置的角度来看 更简单。 但是我们给你一个内置滞后的 单一设备，这将是复杂的设计 与比较器。 我们还为您提供了 一个有保证的准确性， 没有校准，对湿度不敏感， 以及许多编程选项， 关于如何设置您自己的阈值。 温度开关可用的 一些编程选项包括 从工厂编程的设备， 比如TMP303， 开始的所有东西， 在TMP中，我们为您设置了阈值， 然后您将其放在您的板上。 还有一些更灵活的， 比如TMP302， 它是引脚可编程的， 你可以简单地配置你的GPIO 或者把它们绑定到 HI/LO上设置阈值， 每个可订购的芯片 都有四个不同的芯片设置。 电阻可编程倾向于给你最灵活的， 就能够完全设置阈值到 你想要的确切值。 只需将外部电阻设置到 所需的阈值即可。 然后我们有一些部分， 结合电阻可编程能力 与模拟温度传感器。 在工厂程序中需要注意的一点是， TMP303， 这实际上是一个非常有趣的部分 因为它有一个窗口比较器函数。 例如，对于一个 电池充电应用程序， 如果温度低于零，你不想充电， 如果温度高于60，你也不想充电， 因为这会损坏电池。 303在那里有窗口功能， 它在一个设备中 检测低阈值和高阈值。 此外，远离热敏电阻， 如果你正在寻找一个替代品， 模拟温度传感器， 数字温度传感器 通常是一个方向。 作为一个模拟温度传感器， TMP235确实是 最好的平衡价格和精度。 我们保证了在整个温度范围内的 准确性。 使用TMP235-- 我们保证了在整个温度范围内的 准确性。 这可以是热敏电阻的定价-- 它的1k价格是0.15美元。 所以我们讨论的价格水平 和市场上很多热敏电阻的价格 是一样的。 你确实得到了保证线性的好处， 更低的功率，保证精度， 所有这些都来自IC传感器。 这完全取决于你， 你在界面之间 寻找的是什么。 我们的许多客户更喜欢模拟电路， 因为他们已经有了 内置的ADC，而且他们的软件 已经被设计成 使用热敏电阻配置的 模拟反馈。 其他客户倾向于放弃这种想法， 直接采用数字解决方案， 并拥有更大的软件灵活性， 能够让传感器在自主模式下运行， 并在它越过阈值时进行切换。 如果您使用的是多个热敏电阻 在你的板上，远离有多个NTC 和所有周围的被动电路 把远程温度传感器集成电路， 和真正简化板设计 只是一个集成电路， 二极管为每一个位置， 你要试图衡量。 现在我们来看看如何从板上下来， 以及我们如何测量电缆。 我们有两种不同的技术， 它们在简单性和准确性方面 都非常有吸引力。 一个是如果你想坚持 点对点的拓扑结构， LMT01提供了一个非常有趣的 双引脚包，它基本上 是一个数字电流循环， 这是最好的考虑方法。 不需要ADC。 您所需要做的就是 使用几个GPIO 来计数系统中的脉冲。 距离可达两米， 保证精确度为半度。 另一种技术是菊花链拓扑结构， 我们可以将32个传感器串在 一条长达300米的单链上， 保证精度为0.4摄氏度。 有了这个设备， 我们通过自动寻址技术 使寻址变得非常简单， 几分钟后我将在这里向你们展示。 使用LMT01接口，这种操作方式 同样不需要ADC 或任何必要的东西。 只需要两个GPIO 在微控制器方面。 首先，GPIO走高并为设备供电。 此时，我们将启动电源， 进行ADC转换， 并开始调制34微安培 和125微安培之间的电流消耗， 其中每个电流脉冲 转换为一个LSB。 所以要得到温度， 不需要复杂的算法。 你所要做的就是把脉冲数， 除以4096， 乘以256， 然后你就得到了温度。 这在数学上很简单。 一旦脉冲序列完成， 我们将启动另一个ADC转换， 并为下一次测量提供 第二个脉冲序列。 或者你也可以把GPIO关掉来省电。 在菊花链拓扑结构中， 最简洁的一点就是它的 寻址方案。 最初，所有设备都完全按照 它们的寻址配置。 在MCU端所需要的 只是一个1/2双工UART。 MCU将向菊花链中的第一个设备 发送初始化命令。 它将把自己定位为设备1， 如果您愿意，可以 在EEPROM中写入该地址， 然后通知MCU 至少有一个设备在链上。 同时，它将初始化命令转发给 总线上的下一个设备， 然后该设备将把它的地址 增加为设备2。 同样，通知MCU有两个设备在链中， 然后将其转发给链上的 第三个设备。 我将重复这一过程， 直到总线上的所有设备 都已初始化。 假设你在寻找非常高的精确度。 你习惯使用RTD。 我们真的有一个非凡的部件， 给你很多的简单性， 相对比你目前使用的。 TMP117是一个完整的解决方案， 我们结合了IC温度传感器，ADC， 一些内置的EEPROM内存， 所有都在一个芯片上。 我们可以得到AA类RTD的精度。 有了它，你真的可以简化你的架构， 你的软件设计，你的模拟时间， 真正得到你的温度测量 和你会花在一个RTD上的 运行在短短几分钟 甚至是几天的模拟工作。 这个装置有16位分辨率， 非常低的功耗-- 以每秒一个样品的速度 降低到3.5微安。 界面简单，I2C具有可编程报警功能。 所以不需要线性化。 直接从设备中读取这个值。 所以我们从很多客户那里 得到了很好的反馈。 他们将此与他们投入到 RTD中的努力 进行比较， 发现他们节省了大量的时间， 以及从他们当前的RTD解决方案中 节省了相当多的成本。 这样做的另一个好处是， 我们的操作范围 从零下55度到150度不等， 而且这些设备是NIST可追踪的。 所以我们有一个完整的校准链 一直到NIST实验室 确保我们的准确性。 你可能对其他一些高质量的设备 感兴趣，如果117 不是你想要的。 对于模拟输出，LMT70 也提供了惊人的精度， 降到0.13摄氏度的精度。 我们也有稍微便宜一点的版本117， 也就是116。 这是两种设备之间兼容的 引脚到引脚软件。 这样你就能在精确成本谱上 找到你想要的位置。 也许我们最受欢迎的 部分之一是TMP112。 在尺寸、精度、功耗和价格方面， 这确实达到了最佳状态。 它是一个非常小的SOT-564封装中 的1/2个精确部件， 只有1.6×1.6毫米的内存。 以及低功耗-- 10微安。 这真的是一个非凡的部分， 这是非常受欢迎的能力， 再次混合大小，功率，精度， 所有在一个低成本的设备。 如果你使用的是一种 工业标准的LMT75,， TMP75形式因子， 我们有一个高精度的版本， 那就是TMP275，它能让你 达到一定1/2度。 独立的软件，兼容任何 其他75在市场上。 从集成的角度来看， 还有一些其他可用的选项。 我们有能力 在湿度传感器中集成。 在HDC2010和2080中 有几个部分值得关注。 2010是在一个超紧凑， 低功耗芯片规模包。 然后是2080的 一个行业标准QFN包。 我们也有能力集成在 电流分流监视器。 如果你在寻找一个电力 和温度监测解决方案的组合， TMP512和513， 这些都有集成的电力监测， 但他们也提供了 一个两个或三个通道的 远程温度传感器。 因此，你可以测量 多达四个温度位置， 并得到你的电流电压监测 全部在一个芯片。 最后，我想指出的是， 我们也有一个组合的风扇监测 和系统监测系统。 这些真的是所有的东西， 我是这么想的。 这些内置的远程温度传感器， 风扇转速表，PWM输出控制风扇， ADC， PI控制， 查找表控制，电压监视器。 你能想到的一切， 我们都把它塞进了这些设备里。 如果您正在寻找一种 集所有功能于一身的 系统监视类型的解决方案， 那么这就是要关注的地方。 我还想指出的是， 如果你在寻找额外的信息， 只需要输入 www.ti.com/temperature， 它会直接把你带到 我们的温度传感器产品。 在我们的网站上， 我们也提供了一些视频 来学习更多关于我们的传感器， 如何操作它们， 如何编码。 我们还提供软件参考设计， 软件驱动程序， 以及参考代码，供您使用。 TI很酷的一点是， 我们也有很多参考设计。 这些都是完全设计出来的电路 已经建成， 测试出来，我们提供你的电路图， 格伯文件， 软件， 以及所有的测试结果。 在我们的网站上 我们还提供其他的东西， 如果你有任何支持问题， 我们有一个E2E论坛， 你可以在那里发布你的问题。 我们通常会在几个小时内 给你答复。 如果你想了解更多 关于IC传感器工作原理的 基础知识以及它背后的一些技术， 我们还有一些应用笔记、 博客和学习中心。 接下来，我要开始提问了。 很好，丹尼尔。 非常感谢你的演讲。 所以现在我们进入问答环节， 我想再次鼓励所有的参与者， 如果你们有任何问题， 请确保现在参与进来， 这样我们就可以让丹尼尔 今天在场时 回答它们。 任何我们没有回答的部分， 很快将会有工作人员来进行反馈。 好了，丹尼尔。 我们的第一个问题。 我使用的NTC热敏电阻的数据表 显示精确度为0.5 C。 为什么要换成0.5 C的IC? 没错。 这是一个很好的点。 所以你所有的NTC数据表 都会指定一个公差。 基本上是1%，2%的公差， 甚至是半度或0.1度的公差。 这就是热敏电阻的精度。 当热敏电阻的数据表 显示它精确到半度时， 这是一个完美的25度世界场景。 我们没有考虑到-- 随着温度的升高，半度会升高。 但是你没有看到偏置电阻的贡献， 你要实现的线性化误差， 量子化误差。 你从IC传感器得到的 是一个非常宽的 温度范围内的半度， 而不仅仅是25摄氏度， 就像你在25摄氏度下使用NTC 得到的理想的完美电路。 很好。 好，下一个问题。 我在试着测量气温。 如何使用表面贴装IC？ 所以有很多不同的布局技术 来使用表面贴装来获得空气温度。 首先要做的是设计电路板， 将温度传感器与PCB上的 任何热组件隔离开来。 所以你可以把传感器放在 离热元件更远的地方， 但是也可以在PCB上添加切口， 使传感器成为电路板上的 一个浮动岛， 并将它与其他热元件隔离开来。 另一件要做的事是更先进的技术， 你可以使用多个温度传感器， 你可以开始开发算法 你可以观察每个传感器 之间的delta来推断 外部温度。 或者加入其他传感器， 比如电流分流监控器， 在那里你可以测量 你消耗了多少能量， 确定产生的自热水平， 然后把它加入到你的算法中 以得到更好的测量。 太好了。 好，下一个问题。 如何从我的电机驱动设计 测量场效应晶体管温度? 对于场效应晶体管，有几个地方 我们看到客户 使用我们的集成电路。 一个是散热器，你想直接测量 散热器本身的温度， 场效应晶体管 是固定在散热器上的。 通常，我们会看到一个 热敏电阻模块。 集成电路的优点是 我们有包装， 我们可以做同样的事情。 LM35在TO220封装中是可用的， 你也可以直接拧到散热器上， 得到比NTC更好的 线性度和准确度。 另一个地方，你会看到 测量场效应晶体管温度 实际上只是直接在PCB本身， 在那里，你有它的 热键叶或场效应晶体管。 我们的产品文件夹上也有布局指南 可以帮助你， 测量PCB上其他元件的温度， 以及我们之前讨论过的 空气温度测量。 当然会建议你看看那些 布局指南。 他们真的可以帮助你 优化你的布局，以获得最佳的 测量温度的场效应晶体管， 处理器， 甚至是空气温度。 好，下一个问题。 我以前有过一个集成电路传感器， 但由于制造商停止生产， 所以我把它设计出来了。 我需要确保10年后 我能拿到部件。 是的，这是TI的一大卖点。 我的意思是，我们的报废政策 在这个行业是最好的。 我们尽力不使我们的 任何部件过时。 只要您有兴趣购买， 我们有能力生产， 我们将继续生产。 正如我之前提到的，LM35 LM35这是今年推出的 35岁的部件。 我们继续生产， 因为有客户的需求。 只要有人想买， 我们就会继续建造。 太好了。 好的。 这看起来可能是 我们的最后一个问题。 你有软件例子说明如何 编程出你的数字部分吗？ 是的。 一定要查看一下设备的 产品文件夹。 有视频，有软件例子，C代码， 甚至Linux驱动程序 都可以用于我们的数字部分。 编写这些设备的程序很容易。 看看产品文件夹就知道了。 通常有一个软件例子 可以教你如何开始。 好的。 我们的问答环节就到这里。 如果我们没有回答你的问题， 很快就会有人跟进给你答案。 丹尼尔·马，再次感谢 你今天的演讲和时间。 感谢所有的 观众。 祝你今天过得愉快。
我的名字是丹尼尔·马，
我在德州仪器公司做
温湿度传感器的产品营销。
今天我们主要讨论
温度传感器。
我们来看看 为什么我们要测量温度，
测量传感器的种类有NTCs, RTD，
热电偶，硅，
我们来看看
它们之间的利弊。
还可以看看市场上的
温度传感器类型--
硅温度传感器的类型，以及
我们如何将所有这些不同的NTC
替代架构用于简化
热保护、监视、电缆和探头。
最后我们来看看
RTD和精确度。
你如何才能在没有一些麻烦
和RTD设计的高成本的情况下 获得这种水平的准确性？
我们还将完成TI现有的
一些其他类型的集成传感器。
首先，我们为什么要测量温度?
我们花了很多时间
来思考这个问题。
这可以归结为测量温度的
三个主要原因。
一个是保护。
你试图防止系统过热
或对系统造成损害，防止环境中
温度过低或过高。
我们还将讨论监视控制。
你有某种反馈回路-- 无论是暖通空调
还是控制风扇、加热器，
都需要不断地记录数据，
以便记录数据或反馈系统。
最后是补偿。
几乎所有的东西都对温度敏感。
所以你要用这些温度数据来校正
另一个传感器的温度漂移，
或者从CMOS成像器中 得到更好的图像，
或者校正LED的光
这样你就能优化用户体验。
在保护方面，
我们总是听到这样的话，
为什么我需要温度保护?
很明显，如果太热的话， 我需要关掉这个。
有很多事情需要考虑。
一个是滞后。
如果太热了， 你不会想要关掉它。
你想要在那里有一些滞后，
这样你就不会再次唤醒系统，
只是不停地开关风扇
或关闭系统。
在你重新启动之前， 你需要足够的冷却，
然后回到正常的工作状态。
你还需要看看 设置这个阈值有多容易，
根据我想要的
旅行点的位置。
我们一直听到的是，
我不在乎准确性。
如果天太热， 我想做的就是关掉系统。
那倒是真的。
但是你经常面临着
一个权衡，因为没有一个
准确的温度测量，
你放弃了其他东西。
例如，对于笔记本电脑或手机，
您将放弃系统性能。
你可以把这个系统开得更远，
给手机设定更高的基准分数，
或者通过一个 电机控制应用程序协议，
在你关闭工厂之前 把电机开得更远。
如果你的系统中没有一个精确的
温度测量你就放弃了一些东西
并且失去了安全裕度。
我们也看到有些情况下
你过度设计了系统，因为你
没有准确性。
再一次，对于一个电机驱动系统，
你需要一个更大的场效应晶体管，
以确保系统不会过热，
你不会过度驱动场效应晶体管。
这会导致额外的成本。
所以你要为精确度的不足 付出代价，
要么是你的性能，要么是
你为更高成本的部件买单，
或者增加的冷却能力付出代价。
在监控方面，我认为这是很直观的，
对吗？
我的意思是，大多数系统 都想做一些
系统监控，只是为了确保系统运行
在一个良好的健康状态。
然后用这些数据来控制
系统中的加热或冷却元件。
同样，作为一个风扇，加热器， 或暖通空调系统。
但它也超出了数据记录的需要，
对温度敏感的商品，或测量
温度数据用于测量目的
和应用，如热量表
和地区供热数据，国家。
在薪酬方面--
我想我之前提到过-- 几乎所有的东西
都在漂移。
我的意思是，如果你看一下
你的模拟IC的任何规格， 无论是放大器，ADC，
稳压器，基准，时钟， 几乎所有的东西
都会随着温度漂移，
包括你的钝化。
由于这种漂移，如果你真的
想从系统中提取出最好的准确度，
你需要知道你无法校正的温度
是多少。
让我们以一个相当典型的 传感器拓扑结构为例。
这是一座惠斯通桥。
如果你看一下压力传感器，
你会发现基于温度的
电桥传感器的电压输出
会有很大的不同。
这不仅是因为传感元件本身，
还因为电桥上
所有附加电阻的
温度漂移。
然后把ADC和参考文献
也考虑进去，温度会对
测量和系统精度
产生相当大的影响。
它也适用于光学。
温度会引起频率变化，
改变LED的输出功率
和光电二极管的灵敏度。
就温度传感器的类型而言，
我们在市场上看到了 四种主要类型的传感器。
还有其他技术，如光纤，
或红外传感器，但它们并不常见。
我们经常看到的是 四种基本类型。
我们有硅基温度传感器，
热敏电阻，RTDs和热电偶。
它们中的每一个都有各自的平衡，
在精确度，温度范围，设计复杂度，
线性度，和软件复杂度方面，
都有各自的平衡。
作为一名设计师，你真的
需要看看我想要 在这个尺度上达到什么程度，
以及如何权衡？
我能负担得起最好的技术吗？
所以这是一个权衡，你必须
找到最佳位置，在传感器
和系统的
设计限制方面。
我们先来研究热敏电阻。
NTC是最常见的热敏电阻，
我们在那里看到的温度测量。
市场上有PTC热敏电阻，
这些通常更像断路器，
熔断器类型的应用。
大多数时候，出于测量的目的，
您会看到使用了NTC， 但也有一些例外。
市场上也有一些
用于测量的聚四氟乙烯。
很多人使用NTCs的原因 是它们很便宜。
你知道，我们听说成本通常
在1美分到0.15美元之间，
有时高一点，有时低一点。
但就价格而言，成本相对较低。
而且它们很容易采购，
市场上有很多供应商。
缺点是，NTC的输出
非常非线性。
所以你能得到很好的
线性响应的温度范围
通常只有40-50摄氏度，
在那里你有一个 相对线性的窗口。
但除此之外，非线性肯定
会发挥作用， 你将会面临一些挑战，
在高温或低温下
提取精度。
长期的可靠性也是 一个突出的问题。
如果你想要非常低的成本，
0.01美元的热敏电阻，你可能不会
有很高的耐用性和可靠性。
对于工业应用，
你会发现你的成本
也在上升。
最后，测量NTC所需的
元件数量。
在右上角，有一个
典型的框图说明如何使用NTC。
我们确实看到了这种简化
有时与集成ADC在微控制器。
运算放大器有时也是可选的， 取决于
我要花多少钱才能真正
从这个系统中提取精度?
最终，这种准确性
很难确定。
因为你买的不仅仅是
热敏电阻的准确性。
这真的是整个系统的准确性。
导致NTC误差的不仅仅是，
热敏电阻的
容差。
它还包括偏置电阻的
容差和温度漂移，
你使用的基准有多精确，
你从ADC得到的量化误差，
以及你正在运行的线性化软件。
如果我们看一个典型的图，
你有一个分压器的拓扑结构。
假设你用一个10k的NTC 和一个10k的偏置电阻。
它们都是1%和1%，
偏置电阻有100 PTM 每C度的漂移。
假设这里是理想系统，
没有ADC对误差有贡献。
我们有完善的采集系统。
上面的图表显示了 错误响应是什么。
你可以看到我们在100摄氏度下
得到了2度的误差。
但是当我们考虑 线性化误差的大小时，
你就能看到唯一的
非线性的影响了。
用一个四阶多项式 拟合100摄氏度，
我们现在看到的是6度误差。
把地图的复杂度提升到
一个六阶方程， 我们可以把误差
降低到2度在100摄氏度。
但是现在125度误差上升到4C。
所以非线性肯定是
你要考虑的因素，
当你做误差分析的时候，
以及实际上我从系统中
提取了什么。
对于热敏电阻的准确性，
我们常见的误解之一是，
一些数据表实际上列出了
一个温度值，而不仅仅 是电阻的容忍度。
所以一个热敏电阻的数据表
可能会说它的精确度是0.1度。
这是0.1摄氏度，只有 在25摄氏度时才准确。
它也假设了一个 完全理想的系统。
所以你没有考虑偏置电阻的
温度漂移。
你们没有考虑参考文献，
ADC和线性化误差。
一旦你把这些因素考虑进去，
你会发现温度绝对不会是0.1度。
在天平的高端，RTD。
RTD是温度传感器的
铂金基准。
大多数时候，这些都是由
铂，镍，铜等材料制成的，
铂是最常见的。
它们被认为是最好的
测量方法。
铂RTD可以非常精确
和预测温度。
他们非常线性。
它们可以在很宽的 温度范围内工作，
最高可达600摄氏度，
而且随着时间的推移， 它们的漂移很小。
RTD的缺点是
设计起来非常复杂。
第一，因为它们的电阻变化很小
当温度过高时。
所以为了得到准确的测量，
你需要把信号放大很多。
从布局和电路的
其他方面来看，
系统也趋向于非常复杂。
你必须非常小心跟踪电阻，
确保它们匹配，或者 设计开尔文连接。
您还必须考虑如何设计
要截断的当前源，以消除
一些额外的错误。
RTD，在一天结束的时候， 它们的成本是非常高的--
尤其是你的白金，
就RTD元素本身而言， 可能非常昂贵。
但是当你把需要测量的
模拟电路的其他部分 考虑进去时，
肯定会很贵。
RTD上的错误分析 也可能非常复杂，
因为捕获数据
需要大量的组件。
但与此同时，为了克服
你从其他模拟前端得到的误差，
大多数客户所做的是校准。
这可能是一个耗时的过程，
而且在生产中也很昂贵。
我们确实看到客户从1到3，
甚至5个校准点。
在生产环境中这样做 是非常繁重的。
然后在漂移方面，虽然 RTD组件本身的漂移
随着时间的推移是非常低的，
你必须考虑到其余的
采集电路的漂移。
这就是为什么RTD 通常需要每年进行校准，
只是为了确保一切都符合规范。
回到误差分析，只是一些
导致RTD误差的因素。
很明显RTD本身的容忍度。
有一个IEC和DIN标准
来规定RTD的公差。
右上角的图表显示了这一点。
所以你可以选择
你感兴趣的精度类， 然后从那里
你需要考虑系统的其他贡献，
看看RTD的非线性。
虽然它是线性的， 但也不是100%完美的。
所以你必须把它提出来。
你还必须考虑自我加热。
如果你要把一个毫安压 驱动到100欧姆或1000欧姆RTD
这仍然是一个相当大的自热量，
会导致测量本身的偏移。
当然还有其他采集电路的偏移
和增益公差以及漂移，
包括系统中的
任何参考电阻。
热电偶是不错的。
我的意思是，我们看到这些
在非常非常高温的环境中使用--
高达2000摄氏度。
它们的一个优点是
它们不需要像NTC或RTD那样的
任何激励电路。
这样就不会产生自热效应。
你可以在高温下驱动。
而且基本上很便宜。
热电偶的工作原理
和金属实在是太不一样了。
对于j型热电偶，
它是一根由铁制成的导线 和一根在恒定温度下制成的导线。
一旦你把这些东西放在一起，
并在热结和冷结之间加上温差，
你就得到了电压。
这是由于金属的热电效应，
特别是塞贝克效应。
所以没有激发电路。
老实说，就是那个电压。
这是它的优点之一。
而且它们往往很坚固，因为
它还是两块金属。
热电偶的缺点是
你必须在上面安装一个 额外的温度传感器。
在一天结束的时候， 热电偶的输出
只告诉你热结和冷结侧之间的
温差。
但是为了得到一个绝对值，
你需要那个冷结补偿温度
传感器来给出 你的基准点在哪里。
这也是系统的额外成本。
热电偶也是非常非线性的，
所以你也必须考虑到
软件的复杂性。
另一个要考虑的是寄生连接。
所以你的热电偶 连接到电路板的地方，
同样，你在改变材料。
所以你会有一个额外的热电偶
连接在热电偶连接的地方。
这是你设计时要考虑的 另一件事。
接下来是硅温度传感器，
我经常被问到的
一个问题是，IC传感器 是如何工作的？
在其基本核心，我们依赖于
二极管的带隙电压。
我们迫使电流 通过二极管或晶体管，
然后我们监测基发射极电压回来。
我们几乎所有的设计
都使用多个当前资源。
我们实际上依赖于VBE
来计算温度。
使用硅二极管的优点
是它的输出极线性。
有了这种线性关系，
我们可以在精度方面做很多。
我们有硅温度传感器，
可以在非常宽的 温度范围内工作，
也提供0.1摄氏度的精度。
由于这是一个硅工艺，
像TI这样的公司很容易
与其他组件集成。
例如，我们可以集成一个 内置的ADC，
并提供直接从数字部件
直接读取温度。
我们可以集成比较器，微控制器，
湿度传感器，放大器。
我们也有很多不同的选择
来集成其他硅组件。
从定价的角度来看， 硅温度传感器的定价
往往与市场上
其他类似的精度技术
非常接近。
有时我们会高一点。
有时我们更低。
但我们也有很多好处和权衡，
你必须考虑。
功耗非常低。
你可以把这些东西 降到4.2微瓦以下。
非常低的漂移。
我们提供广泛的包装技术。
从真正的超紧凑芯片规模的包装，
通过大孔包装与螺丝孔。
硅温度传感器的缺点是
范围比市场上的
其他一些技术更窄。
我们的典型部件的工作范围 是-55到150摄氏度，
市场上也有少数例外，
最高可达175摄氏度， 甚至200摄氏度，
但我们认为这并不常见。
与热敏电阻或RTD相比，
硅温度传感器的封装选项
也更少。
只是探测器的封装选项少了。
TI的优势之一是， 我们在这个市场上
已经有近50年的历史了。
我们真的可以提供最好的
对于我们的准确性， 尺寸和功耗方面而言。
这是我们的竞争对手 无法与我们匹敌的，
因为我们有能力将这三种价值
结合到一个设备中。
我们也有最大的投资组合在市场上，
和真正的行业最好的淘汰政策。
所以，如果你关心的是
这个零件在市场上的销售时间， 那么TI是最好的选择。
我们的政策是， 只要你有兴趣购买，
我们有能力生产，
我们将会继续努力。
事实上，我们今年正在庆祝
LM35的35周年纪念，
LM35是市场上最受欢迎的 温度传感器之一。
我们还在继续建设这个项目，
因为市场上有这样的需求。
就温度传感器的类型而言，
有很多不同类型的IC传感器。
最基本的水平是本地的。
本地温度传感器提供设备
本身的温度。
这些都是可用的模拟输出，
以及数字输出。
标准接口，如IC, SPI，
或一些更有趣的接口，
如脉冲计数或IART技术。
我们还有远程温度传感器。
这对我们的许多客户来说 都是新的。
远程温度传感器有一个 内置的本地传感器。
它会告诉你芯片本身的温度。
但优点是我们可以测量系统
其他地方的外部PN结。
所以它可以是二极管，晶体管，
或者很多FPGA,，ASIC。
高端ADC将提供一个热二极管，
我们的传感器可以连接到它，
并在板上的其他地方
为你提供该组件的测量。
所以有了远程传感器， 我们实际上可以
给你多达9个频道。
一个本地传感器加上 八个远程传感器，如果需要的话。
温度开关，
这是最简单的方法
来增加你的板的温度保护。
这些传感器，基本上 你设置一个阈值。
每当我们跨过一个门槛， 我们就切换我们的警报。
它可以是热警报， 也可以是冷警报，
不管你在找什么。
它会让你激活一个冷却系统，
一个关闭程序， 任何你需要的保护电路。
离开PCB，我们有一些
不同的技术，
我将在这里介绍一下。
但是我们有能力让你离开PCB，
沿着几米长的电缆， 一个非常简单的
两脚接口，或者让你沿着
菊花链的拓扑结构走下去，
可以延伸到300米的距离。
我们还集成了温度
和湿度传感器。
所以在保护方面，客户经常会
使用一个热敏电阻加比较器
来检测温度过高的情况。
通过温度开关，
我们在一个芯片上 复制了同样的功能。
它的优点是我们可以用
更少的组件构建它。
所以从布局的角度，
选择和放置的角度来看 更简单。
但是我们给你一个内置滞后的
单一设备，这将是复杂的设计
与比较器。
我们还为您提供了 一个有保证的准确性，
没有校准，对湿度不敏感，
以及许多编程选项，
关于如何设置您自己的阈值。
温度开关可用的 一些编程选项包括
从工厂编程的设备， 比如TMP303，
开始的所有东西， 在TMP中，我们为您设置了阈值，
然后您将其放在您的板上。
还有一些更灵活的，
比如TMP302， 它是引脚可编程的，
你可以简单地配置你的GPIO
或者把它们绑定到 HI/LO上设置阈值，
每个可订购的芯片 都有四个不同的芯片设置。
电阻可编程倾向于给你最灵活的，
就能够完全设置阈值到
你想要的确切值。
只需将外部电阻设置到 所需的阈值即可。
然后我们有一些部分，
结合电阻可编程能力
与模拟温度传感器。
在工厂程序中需要注意的一点是， TMP303，
这实际上是一个非常有趣的部分
因为它有一个窗口比较器函数。
例如，对于一个 电池充电应用程序，
如果温度低于零，你不想充电，
如果温度高于60，你也不想充电，
因为这会损坏电池。
303在那里有窗口功能，
它在一个设备中
检测低阈值和高阈值。
此外，远离热敏电阻，
如果你正在寻找一个替代品，
模拟温度传感器， 数字温度传感器
通常是一个方向。
作为一个模拟温度传感器，
TMP235确实是 最好的平衡价格和精度。
我们保证了在整个温度范围内的
准确性。
使用TMP235--
我们保证了在整个温度范围内的 准确性。
这可以是热敏电阻的定价--
它的1k价格是0.15美元。
所以我们讨论的价格水平
和市场上很多热敏电阻的价格
是一样的。
你确实得到了保证线性的好处，
更低的功率，保证精度，
所有这些都来自IC传感器。
这完全取决于你，
你在界面之间
寻找的是什么。
我们的许多客户更喜欢模拟电路， 因为他们已经有了
内置的ADC，而且他们的软件
已经被设计成 使用热敏电阻配置的
模拟反馈。
其他客户倾向于放弃这种想法，
直接采用数字解决方案，
并拥有更大的软件灵活性，
能够让传感器在自主模式下运行，
并在它越过阈值时进行切换。
如果您使用的是多个热敏电阻
在你的板上，远离有多个NTC
和所有周围的被动电路
把远程温度传感器集成电路，
和真正简化板设计
只是一个集成电路， 二极管为每一个位置，
你要试图衡量。
现在我们来看看如何从板上下来，
以及我们如何测量电缆。
我们有两种不同的技术，
它们在简单性和准确性方面
都非常有吸引力。
一个是如果你想坚持 点对点的拓扑结构，
LMT01提供了一个非常有趣的
双引脚包，它基本上 是一个数字电流循环，
这是最好的考虑方法。
不需要ADC。
您所需要做的就是 使用几个GPIO
来计数系统中的脉冲。
距离可达两米，
保证精确度为半度。
另一种技术是菊花链拓扑结构，
我们可以将32个传感器串在
一条长达300米的单链上， 保证精度为0.4摄氏度。
有了这个设备，
我们通过自动寻址技术 使寻址变得非常简单，
几分钟后我将在这里向你们展示。
使用LMT01接口，这种操作方式
同样不需要ADC 或任何必要的东西。
只需要两个GPIO 在微控制器方面。
首先，GPIO走高并为设备供电。
此时，我们将启动电源， 进行ADC转换，
并开始调制34微安培
和125微安培之间的电流消耗，
其中每个电流脉冲 转换为一个LSB。
所以要得到温度，
不需要复杂的算法。
你所要做的就是把脉冲数， 除以4096，
乘以256，
然后你就得到了温度。
这在数学上很简单。
一旦脉冲序列完成，
我们将启动另一个ADC转换，
并为下一次测量提供 第二个脉冲序列。
或者你也可以把GPIO关掉来省电。
在菊花链拓扑结构中，
最简洁的一点就是它的
寻址方案。
最初，所有设备都完全按照
它们的寻址配置。
在MCU端所需要的
只是一个1/2双工UART。
MCU将向菊花链中的第一个设备
发送初始化命令。
它将把自己定位为设备1，
如果您愿意，可以 在EEPROM中写入该地址，
然后通知MCU 至少有一个设备在链上。
同时，它将初始化命令转发给
总线上的下一个设备，
然后该设备将把它的地址
增加为设备2。
同样，通知MCU有两个设备在链中，
然后将其转发给链上的
第三个设备。
我将重复这一过程，
直到总线上的所有设备 都已初始化。
假设你在寻找非常高的精确度。
你习惯使用RTD。
我们真的有一个非凡的部件，
给你很多的简单性，
相对比你目前使用的。
TMP117是一个完整的解决方案，
我们结合了IC温度传感器，ADC，
一些内置的EEPROM内存， 所有都在一个芯片上。
我们可以得到AA类RTD的精度。
有了它，你真的可以简化你的架构，
你的软件设计，你的模拟时间，
真正得到你的温度测量
和你会花在一个RTD上的
运行在短短几分钟
甚至是几天的模拟工作。
这个装置有16位分辨率， 非常低的功耗--
以每秒一个样品的速度 降低到3.5微安。
界面简单，I2C具有可编程报警功能。
所以不需要线性化。
直接从设备中读取这个值。
所以我们从很多客户那里
得到了很好的反馈。
他们将此与他们投入到 RTD中的努力
进行比较，
发现他们节省了大量的时间，
以及从他们当前的RTD解决方案中
节省了相当多的成本。
这样做的另一个好处是， 我们的操作范围
从零下55度到150度不等，
而且这些设备是NIST可追踪的。
所以我们有一个完整的校准链
一直到NIST实验室 确保我们的准确性。
你可能对其他一些高质量的设备
感兴趣，如果117
不是你想要的。
对于模拟输出，LMT70
也提供了惊人的精度，
降到0.13摄氏度的精度。
我们也有稍微便宜一点的版本117，
也就是116。
这是两种设备之间兼容的
引脚到引脚软件。
这样你就能在精确成本谱上
找到你想要的位置。
也许我们最受欢迎的 部分之一是TMP112。
在尺寸、精度、功耗和价格方面，
这确实达到了最佳状态。
它是一个非常小的SOT-564封装中
的1/2个精确部件， 只有1.6×1.6毫米的内存。
以及低功耗--
10微安。
这真的是一个非凡的部分， 这是非常受欢迎的能力，
再次混合大小，功率，精度，
所有在一个低成本的设备。
如果你使用的是一种
工业标准的LMT75,， TMP75形式因子，
我们有一个高精度的版本，
那就是TMP275，它能让你
达到一定1/2度。
独立的软件，兼容任何
其他75在市场上。
从集成的角度来看，
还有一些其他可用的选项。
我们有能力
在湿度传感器中集成。
在HDC2010和2080中 有几个部分值得关注。
2010是在一个超紧凑， 低功耗芯片规模包。
然后是2080的 一个行业标准QFN包。
我们也有能力集成在
电流分流监视器。
如果你在寻找一个电力
和温度监测解决方案的组合， TMP512和513，
这些都有集成的电力监测，
但他们也提供了 一个两个或三个通道的
远程温度传感器。
因此，你可以测量 多达四个温度位置，
并得到你的电流电压监测
全部在一个芯片。
最后，我想指出的是，
我们也有一个组合的风扇监测
和系统监测系统。
这些真的是所有的东西，
我是这么想的。
这些内置的远程温度传感器，
风扇转速表，PWM输出控制风扇，
ADC， PI控制， 查找表控制，电压监视器。
你能想到的一切，
我们都把它塞进了这些设备里。
如果您正在寻找一种
集所有功能于一身的
系统监视类型的解决方案，
那么这就是要关注的地方。 我还想指出的是，
如果你在寻找额外的信息，
只需要输入 www.ti.com/temperature，
它会直接把你带到 我们的温度传感器产品。
在我们的网站上， 我们也提供了一些视频
来学习更多关于我们的传感器， 如何操作它们，
如何编码。
我们还提供软件参考设计， 软件驱动程序，
以及参考代码，供您使用。
TI很酷的一点是，
我们也有很多参考设计。
这些都是完全设计出来的电路 已经建成，
测试出来，我们提供你的电路图， 格伯文件，
软件，
以及所有的测试结果。
在我们的网站上 我们还提供其他的东西，
如果你有任何支持问题，
我们有一个E2E论坛， 你可以在那里发布你的问题。
我们通常会在几个小时内
给你答复。
如果你想了解更多 关于IC传感器工作原理的
基础知识以及它背后的一些技术，
我们还有一些应用笔记、
博客和学习中心。
接下来，我要开始提问了。
很好，丹尼尔。
非常感谢你的演讲。
所以现在我们进入问答环节，
我想再次鼓励所有的参与者，
如果你们有任何问题， 请确保现在参与进来，
这样我们就可以让丹尼尔 今天在场时
回答它们。
任何我们没有回答的部分，
很快将会有工作人员来进行反馈。
好了，丹尼尔。
我们的第一个问题。
我使用的NTC热敏电阻的数据表
显示精确度为0.5 C。
为什么要换成0.5 C的IC?
没错。
这是一个很好的点。
所以你所有的NTC数据表 都会指定一个公差。
基本上是1%，2%的公差，
甚至是半度或0.1度的公差。
这就是热敏电阻的精度。
当热敏电阻的数据表
显示它精确到半度时，
这是一个完美的25度世界场景。
我们没有考虑到--
随着温度的升高，半度会升高。
但是你没有看到偏置电阻的贡献，
你要实现的线性化误差，
量子化误差。
你从IC传感器得到的
是一个非常宽的 温度范围内的半度，
而不仅仅是25摄氏度，
就像你在25摄氏度下使用NTC
得到的理想的完美电路。
很好。
好，下一个问题。
我在试着测量气温。
如何使用表面贴装IC？
所以有很多不同的布局技术
来使用表面贴装来获得空气温度。
首先要做的是设计电路板，
将温度传感器与PCB上的 任何热组件隔离开来。
所以你可以把传感器放在
离热元件更远的地方， 但是也可以在PCB上添加切口，
使传感器成为电路板上的 一个浮动岛，
并将它与其他热元件隔离开来。
另一件要做的事是更先进的技术，
你可以使用多个温度传感器，
你可以开始开发算法
你可以观察每个传感器
之间的delta来推断
外部温度。
或者加入其他传感器， 比如电流分流监控器，
在那里你可以测量 你消耗了多少能量，
确定产生的自热水平，
然后把它加入到你的算法中
以得到更好的测量。
太好了。
好，下一个问题。
如何从我的电机驱动设计
测量场效应晶体管温度?
对于场效应晶体管，有几个地方
我们看到客户 使用我们的集成电路。
一个是散热器，你想直接测量
散热器本身的温度，
场效应晶体管 是固定在散热器上的。
通常，我们会看到一个
热敏电阻模块。
集成电路的优点是
我们有包装， 我们可以做同样的事情。
LM35在TO220封装中是可用的，
你也可以直接拧到散热器上，
得到比NTC更好的
线性度和准确度。
另一个地方，你会看到 测量场效应晶体管温度
实际上只是直接在PCB本身，
在那里，你有它的
热键叶或场效应晶体管。
我们的产品文件夹上也有布局指南
可以帮助你，
测量PCB上其他元件的温度，
以及我们之前讨论过的
空气温度测量。
当然会建议你看看那些
布局指南。
他们真的可以帮助你
优化你的布局，以获得最佳的
测量温度的场效应晶体管， 处理器，
甚至是空气温度。
好，下一个问题。
我以前有过一个集成电路传感器，
但由于制造商停止生产， 所以我把它设计出来了。
我需要确保10年后 我能拿到部件。
是的，这是TI的一大卖点。
我的意思是，我们的报废政策
在这个行业是最好的。
我们尽力不使我们的 任何部件过时。
只要您有兴趣购买，
我们有能力生产，
我们将继续生产。
正如我之前提到的，LM35
LM35这是今年推出的 35岁的部件。
我们继续生产，
因为有客户的需求。
只要有人想买，
我们就会继续建造。
太好了。
好的。
这看起来可能是 我们的最后一个问题。
你有软件例子说明如何
编程出你的数字部分吗？
是的。
一定要查看一下设备的
产品文件夹。
有视频，有软件例子，C代码，
甚至Linux驱动程序
都可以用于我们的数字部分。
编写这些设备的程序很容易。
看看产品文件夹就知道了。
通常有一个软件例子
可以教你如何开始。
好的。
我们的问答环节就到这里。
如果我们没有回答你的问题，
很快就会有人跟进给你答案。
丹尼尔·马，再次感谢
你今天的演讲和时间。
感谢所有的
观众。
祝你今天过得愉快。
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未学习 网络研讨会：热监测和保护
00:45:51
播放中
视频简介
网络研讨会：热监测和保护
所属课程：网络研讨会：热监测和保护
发布时间：2019.08.07
视频集数：1
本节视频时长：00:45:51
热监控是一种经典技术，用于提高系统效率，同时确保系统安全和健康。 这最终使设计人员能够降低系统误差范围。 另外，了解用于自动热管理的智能温度传感器。 监视系统的热行为通常涉及软件和整个系统级别的考虑因素。 在本次网络研讨会中，我们将讨论智能温度传感器如何自主地对传感器数据做出决策，从而在不中断控制处理系统的情况下提供实时保护。
