目录
第 1 章：温度传感基本原理
第 2 章：体系温度监测
第 2.1 节: 怎么监测电路板温度
第 2.2 节: 高功用处理器模温监测
第 3 章：环境温度监测
第 3.1 节: 精确丈量环境温度的布局注意事项
第 3.2 节: 通过可扩展的温度传感器完成高效的冷链办理
第 4 章：体温监测,可穿戴式温度传感的规划应战（√）
第 5 章：流体温度监测 运用数字温度传感器在热量计中代替 RTD（√）
第 6 章：阈值检测 怎么防止操控体系遭受热损坏（√）
第 7 章：温度补偿和校准（√）
第 7.1 节: 运用高精度温度传感器进行温度补偿
第 7.2 节: 校准热监测体系的办法
编者的话：
在个人电子产品、工业或医疗运用的规划中，工程师有必要应对相同的应战，即怎么进步功用、添加功用并缩小尺度。除了这些考虑要素外，他们还有必要细心监测温度以确 保安全并维护体系和顾客免受损伤。
很多职业的另一个一起趋势是需求处理来自更多传感器的更多数据，进一步阐明晰温度丈量的重要性：不只要丈量体系或环境条件，还要补偿其他温度灵敏元件，然后保证传感器和体系的精度。别的一个优点在于，有了精确的温度监测，无需再对体系进行过度规划来补偿不精确的温度丈量，然后能够进步体系功用并下降本钱。
温度规划应战分为三类：
• 温度监测：温度传感器供给有价值的数据来继续跟 踪温度条件，并为操控体系供给反应。此监测能够是体系温度监测或环境温度监测。在一些运用中，咱们 能够看到规划应战的特点是需求在操控回路中一起完成这两种监测。这些监测包含体系温度监测、环境 温度监测以及身体或流体温度监测。
• 温度维护：在多种运用中，一旦体系超越或低于功用温度阈值，便需求采纳办法。温度传感器在检测到事前界说的条件时供给输出警报以防止体系损坏。在不影响体系牢靠性的情况下进步处理器吞吐量是可行的。体系常常过早发动安全热关断，成果形成高达 5°C 乃至 10°C 的功用丢失。当体系超越或低于功用温度阈值时，工程师能够自主发动实时维护办法。
• 温度补偿：温度传感器能够在正常作业期间随温度改变最大极限进步体系功用。监测和校对其他要害组件在发热和冷却时的温漂可下降体系故障的危险。
本电子书将供给一些 TI 运用简介，由此阐明运用不同温度传感技能的各种运用的规划注意事项。书中的章节首要介绍首要的温度应战，然后要点阐明各种运用的规划注意事项，评价温度精度和运用尺度之间的权衡，一起讨传感器放置办法。
关于许多计量和工业进程，有必要直接丈量流体的温度， 或运用温度数据进行补偿以便更精确地核算流体的容积流量。流体温度监测运用不只要求传感器具有较小的尺度以下降活动阻力，在液体易燃的情况下还要求具有较低的功耗。TI 的低功耗模仿和数字解决方案具有与 AA 级电阻温度检测器 (RTD) 比美的精度，功耗仅为 6.3µW。
运用数字温度传感器在热量计中代替 RTD
简介
热量计是通过丈量体系的进口管和出口管之间的流速和温度改变来丈量热能的设备。这些设备一般在工厂中用于锅炉输出丈量，以及在住所供温暖制冷体系中用于热量运送丈量。
由于热能的丈量需求流速和温度，因而有必要精确丈量这两个参数。丈量不精确或许导致能量运送丈量成果不正确，然后导致不足额或超量计费。
一种称为电阻温度检测器 (RTD) 的无源组件（其电阻随 温度而改变）能够防止丈量误差。RTD 运用铂、铜或镍等 金属制成，支撑宽温度规模（约 -200°C 至 +850°C）。
如表 1 所示，RTD 的精度由其类别界说。世界电工委员会 (IEC)/欧洲规范 (EN) 60751 界说了四种 RTD 类 别：C、B、A 和 AA，其间 C 类的精度最低，AA 类的精度最高。较低精度的类别将具有更大的温度规模。例如，C 类薄膜 RTD 掩盖的温度规模为 -50°C 至 +600°C，而 AA 类 薄膜 RTD 掩盖的温度规模为 0°C 至 +150°C。
施加电流源将在 RTD 上发生电压差；该电压与 RTD 的电阻及其鼓励电流成份额。该电压数据用于丈量来自进口管和出口管的两个温度源之间的差值。
热量计中的流体温度丈量
固态热量计在核算住所和工业用户的热能计费方面越来越盛行。这些外表在进口管或出口管上进行流量丈量，并在进口管和出口管上都有一对匹配的 RTD 探头。图 1 显 示了运用 RTD 的热量计体系的框图。
RTD 供给低功率和高精度，这些特性十分抱负，由于在大多数住所单元中，热量计都是独立的电池供电型体系。体系快速从断电形式唤醒、对 RTD 温度进行采样并随后回来断电形式的功用能够延伸电池寿数并最大极限下降能耗。
可是，这些体系要求匹配杰出的RTD正确读取差分丈量值。 並需求在规划时细心考虑体系本钱和复杂性。
典型的热量计运用一对连接到高精度模仿前端的 PT100 、PT500 或 PT1000 传感器。欧洲 EN 1434 等规范界说了 有关这些外表的要求。此规范的两个首要方面为：
• 传感器精度和类型。EN 60751 中的第 5.4 章主张运用精度高于 B 类或等于 A 类或 AA 类且选用三线或四线装备的工业铂电阻温度计。EN 1434-2 指出能够运用其他类型的温度传感器，但假如这样做，则不能将它们与热量计或热量核算器设备分隔。
• 校准.EN 1434-2 的第 4.1 章规则，一切温度传感器对都有必要在内置于热量计之前进行预校准和配对。或许，应将传感器牢固地安装在热量计的印刷电路板 上，然后进行校准，然后最大极限削减两个 PT 传感器之间的温度偏移。
热量计数字温度传感器的规划注意事项
高精度数字温度传感器将传感器和模数转化器集成到单个器材中。主微操控器不需求进行额定的温度转化处理。 让咱们依据上面列出的职业规范规范来评价规划注意事项：
• 传感器精度和类型。比如 TMP117 之类的数字温度传感器在 -20°C 至 +50°C 温度规模内支撑的精度为 ±0.1°C，在 -55°C 至 +150°C 温度规模内的最高精度规范为 ±0.3°C。这些规范超出了相同规模内的 AA 类 RTD 精度，契合 EN 60751 和 EN 1434-2 规范在精 度和传感器类型方面的要求。
• 校准.传感器在相同条件下接连进行温度丈量时重现读数的才能称为可重复性。TMP117 具有 7.8125m°C 的可重复性，因而传感器自身具有十分一致和牢靠的功用。TMP117 还包含一个温度偏移寄存器，可用于在初始校准期间存储温度偏移，然后在通过线性化后添加到温度成果中。在进口和出口处校准传感器对是运用热量计进行流体温度丈量的必要条件。 具有杰出的可重复性规范和偏移寄存器有助于完成 牢靠、可重复且终究简化的规划。
在规划中运用数字温度传感器可消除模仿信号链的偏移和增益校准过程（这是在根据两线、三线或四线 RTD 的 装备中进行传统模仿信号丈量所必需的操作）。与传统的模仿 RTD 传感器比较，数字温度传感器能够将用户界说的校准参数存储在 8 字节电可擦除可编程只读存储器 （偏移寄存器）中，因而乃至能够消除文书作业和校准数据处理作业。此外，在开始时读出非易失性存储器内容以及每次丈量温度时对成果运用偏移或任何其他调整也会更节能。
图 2 显现了运用 TMP117 数字温度传感器的热量计架构。
选用这种架构的四线数字接口与规范模仿四线 RTD 传感器之间具有电气兼容性。根据 RTD 的规划还需求一个精度一般优于 0.1% 和 ±25ppm/°C 的高精度参阅电阻器以及匹配的电阻-电容滤波器。选用集成数字规划办法也消除了对这种高精度参阅电阻器的需求。
表 2 总结了 RTD 传感器和 TMP117 数字温度传感器的规划注意事项。
整体而言，高精度的 TMP117 温度传感器消除了多个窄容差分立式组件和集成器材，可在热量计中节约 PCB 空间、下降复杂性并削减本钱。
有关高精度流体温度传感的其他资源，请参阅表 3。
