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[选型指南] 温度传感器的选型

川山甲的壳 发表于 2017-7-25 10:45:12 | 显示全部楼层 [复制链接]
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本帖最后由 川山甲的壳 于 2017-7-26 10:56 编辑

温度传感器的选型
面对创客市场上种类繁多的温度传感器,您在选型过程中是否有选择困难症?
不妨看看我们为您罗列出的兼容Arduino的温度传感器选型指南,可能会帮助您挑选出一款适合的温度传感器!
【什么是温度传感器】
温度传感器(temperaturetransducer)是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分,品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类,按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。
【兼容Arduino的温度传感器选型指南】




注:温度测量会因为环境的不同导致所测数据有一定的偏差,图中有自己实测项,实测的数据仅供参考。
【产品详细信息】

SEN0226

SEN0226
新推的BMP280气压传感器支持Arduino代码控制,具备温度检测和大气监测两种功能。在BMP180基础上做了如下提升:

  • 减小了体积,目前拥有业界最小封装2.0 x 2.5 x 0.95 mm3。
  • 在测温的精度上由0.1℃精确到0.01℃。
  • 在海拔9000m~-500m的压强为300hPa~1100hPa
  • 气压精度由1pa精确到0.16pa。
  • 气压传感器支持SPI和IIC通信接口。
  • 运用气压计增强GPS定位或者配合IMU传感器,实现三维导航。
  • 传感器功耗仅有2.7μA。
  • 提高了分辨率和采样频率。



BMP280基于博世成熟的压电式压力传感器技术,具有高EMC稳健性,高精度,低功耗等特点。精度约为±0.12 hPa,相当于高度误差为±1 m,支持0~65℃温度检测。此款温度传感器采用Gravity-IIC 4Pin标准接口,模块通过I2C接口与Arduino通信。可以根据测出的温度和气压,计算出芯片所在的海拔高度。
注意事项:由于传感器对环境条件非常敏感,请勿用手指触摸。

DFR0023

DFR0023
LM35是由National Semiconductor (美国国家半导体)所生产的温度传感器,是一种运用比较广泛的温度传感器。可以随不同的温度变化而产生不同的电压,为线性关系。0°C时输出为0V,每升高 1°C,输出电压增加10mV。

  • 温度传感器有很多种,而其中半导体温度传感器的应用比较简单。
  • 它具有较高的的线性度和灵敏度(传感器芯片灵敏度:10mV/℃)。
  • 相比较其他中温测量的传感器,半导体温度传感器适用于100℃~200℃的测量。
  • 相比开尔文标准的线性温度传感器,LM35不需要再外部校准和微调,在常温下,直接可以提供±1/4℃的准确率。



LM35温度传感器模块不仅可以通过一根3P传感器连接线直接插到Arduino Sensor传感器扩展板上,还可以与各种单片机开发板、机器人控制器相连接,轻松实现周围环境温度检测,是制作互动作品与智能机器人的常用传感器。
注意事项:由于LM35芯片自身的输出电压较低,如果采用常见的arduino主控板测量,可能会导致数据有偏差,也会因为受到干扰产生抖动。如果需要精密测量,则需要更高位数ADC的主控板。为解决此项问题,我们新推出的V3版本对硬件电路进行了升级,板载精密放大电路,可以说是将传感器的灵敏度提升至30mV/℃,稳定性更好,抗干扰能力更强。

KIT0021

KIT0021
防水DS18B20温度传感器可以用到很多地方,比如土壤温度检测、热水箱温度控制等等。此款温度传感器,我们还额外设计了Plugable Terminal转接器,但想要运用此转接器,我们必须在DS18B20温度传感器上加上拉电阻,使用跳线帽切换使用,这样就可以直接将防水DS18B20温度传感器连接到Arduino上了。

  • DS18B20常用的数字温度传感器,具有体积小,硬件开销低,抗干扰能力强,精度高的特点。
  • 静态功耗更是小于3uA。
  • 相比较DS1820,DS18B20得到的温度值位数会因分辨率的不同而不同,且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。
  • 独特的单线接口方式,通信时只需要一个数字接口;一条口线通信多点能力,简化了分布式的温度传感应用。
  • 在并联传感器的时候可以共用一个接口。
  • 可编写温度限制报警系统。
  • 测量结果以9~12位数字量方式串行传送。
  • 在使用中不需要任何外围元件。
  • 电压范围为3.0 V至5.5 V,无需备用电源,其测量温度范围为-55°C至+125℃ ,显示为-10°C至+85 °C的温度范围内精度更高达±0.5°C。
  • 支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上。


   3线接口:分为A型和B型,接线之前请注意您的传感器接口。
   类型A:红线(VCC), 黑线(GND),黄线(DATA)。
   类型B:红线(VCC),黄线(GND),绿线(DATA)。

注意:DS18B20温度传感器具有负压特性,则是电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁,但不能正常工作。实现多点测温,DS18B20最多只能并联8个,如果数量过多,会使供电电源电压过低,从而造成信号传输的不稳定。

DFR0024

DFR0024
DS18B20数字温度传感器具有较简单的测温系统、测温精度较高。又因为占用线口少(仅用一根I/O口便可实现测温),所以在连接方面也比较方便。
DS18B20数字温度传感器相比防水DS18B20温度传感器不同的是不能在水下测量温度。
注意事项:该传感器线序直接兼容新版IO传感器V7,V5版用户请注意接插线序。新版模拟传感器的端口布局具备以下改进,以兼容我们新版扩展板V7。由于V7扩展板的Analog排针线序不同V5,如果你使用V5请根据下图调整。

v5

v5

SEN0198

SEN0198
测量温度首先想到的就是常用的DS18B20温度传感器,但是DS18B20测量的最高温度在125℃以内。超过125摄氏度我们就需要采取其他温度传感器了,所以我们选用在工业上常见的。
PT100电阻式高温探头作为我们的传感器探头,通过高温模块,就能实现30-350度范围内的温度探测。我们的模块兼容3.3V-5.5V的输入电压,所以Arduino和STM32等MCU均能使用我们的模块。
高温模块

  • 工作电压: 3.3V-5.5V
  • 模拟输出电压:0.2V-2.8V
  • 工作温度范围:30-350°C
  • 相对误差:±2% F.S.
  • 不防水


PT100探头

  • 探头可测温度范围:-20 - 400°C
  • 外皮最高适应温度:200°C
  • 长度可达到2m
  • 精度:0.5度
  • 可防水

注意事项:在下载程序前需要知道模拟口的基准电压。如果开发板的供电电压为3.3V,则需要将const float voltageRef = 5.000中的5.000替换成3.300,如果为5V,直接将voltageRef设置成5.000。想要提高精度啊,就需要测量IOREF端口的电压值,将测量的电压值替换掉5.000。

SEN0206

SEN0206
一般温度测量,可以分为接触式和非接触式。接触式测温只能测量被测物体与测温传感器达到热平衡后的温度,在此过程中响应时间长,而且受环境温度的影响。在接触式的温度传感器的基础上,对非接触式红外温度传感器做以下分析:

  • 非接触式红外温度传感器,它的敏感元件与被测对象互不接触。红外测温是根据被测物体的红外辐射能量来确定物体的温度。
  • 可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化较快的对象,可用于测量温度场的温度分布。
  • 温度分辨率高、响应速度快、稳定性好。


推出的MLX90614红外测温模块主要是通过红外辐射能量的大小和波长分布来检测物体的表面温度。而MLX90614出厂自带校准,并且在信号调节芯片中使用了先进的低噪音放大器,一枚17-bitADC以及功能强大的DSP元件,从而实现高精度温度测量。
注意事项:使用红外测温模块,需要先引入一个概念——“视场 (FOV)”。测量得到的温度其实是视场内被测物体的温度加权平均值,只有在被测物体完全覆盖红外传感器的FOV视场才能保证精度。所以在实际应用中必须保证测温点终端与被测母线之间的距离满足要求才能保障测温的精度要求,本模块的视场为35°FOV,tan35°=被测物体半径÷红外传感器与被测物体之间的距离,例:被测物体的半径为5cm,这测量距离为7cm(在此范围内测试的温度最准确)。下图为此传感器的FOV图:

被测点需要全部处在视场内

被测点需要全部处在视场内
被测点需要全部处在视场内

SEN0093

SEN0093
此款红外非接触测温传感器,采用的是高精度、高灵敏度的TN9红外温度计模块。保证了温度传感器的优良特性。

  • 该红外测温传感器采用了MEMS热电堆检测器和高精度的环境温度补偿技术。
  • 工作电压为3.0V时,其工作电流为4mA—6mA,静态电流为2μA-3μA;工作电压为4.5V时,其工作电流为6mA—9mA,静态电流为3μA-4.5μA。
  • 独有的集成电路组成了红外片上系统。应用该创造性的红外片上系统(SoC)技术,TN9红外温度模块具有很高的集成度和性价比。
  • 该产品擅长在宽范围温度变化环境中保持精度。例如:传统的红外测温仪温度变化带来的误差达到1.6℃,需要30分钟的稳定时间;而TN9产品误差仅仅是0.7℃,仅需要7分钟的稳定时间。
  • 其距离 : 目标直径 =1:1
  • 视场 FOV是 26.6x 2 = 53.2 °



注意事项:没有数据传输时,数据引脚(Data Pin)为高电平,间歇时间>2ms。如果Tobj=15~35°C, Tamb=25°C,其精度为±0.5℃。全范围的精度为±2℃

DFR0066

DFR0066
瑞士Sensirion公司推出了SHT1x单片数字温湿度集成传感器。采用CMOS过程微加工专利技术(CMOSens technology),使得该产品具有功耗低、反应快、抗干扰能力强、稳定性好的优点。

  • SHT1x在精确的恒温恒湿条件下校准,校准参数被写入芯片的一个OTP内存中。在测温时通过该校准参数来调整传感的输出信号。
  • 2个数据接口和内部电源管理能让用户快速简单的使用这一模块。
  • 在对环境温度与湿度测量要求高的情况下使用,该产品具有极高的可靠性和出色的稳定性。与Arduino专用传感器扩展板结合使用,可以非常容易地实现与温度和与湿度感知相关的互动效果。



注意事项:温湿度传感器不是普通的电子元器件,不能长时间暴露在高浓度的化学蒸汽中。不能存放在温度过高的环境下,因为气体的相对湿度,是依赖于温度,所以在测量湿度时,应该保持同一湿度的传感器在同一温度下工作,而测试的传感器和参考的传感器应该在同样的温度下。最后在比较湿度的读数。

DFR0067

DFR0067
DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。 精度湿度±5%RH, 温度±2℃,量程湿度20-90%RH,温度0~50℃。

  • DHT11温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器,用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术来保证产品的可靠性和稳定性。
  • 传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。
  • 该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
  • 单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。
  • 超小的体积、极低的功耗,具有超长的信号传输距离(信号传输距离可达20米以上)。
  • 无需额外的部件,产品为4针单排引脚封装,连接方便。


注意事项:避免长时间暴露在太阳光下或强烈的紫外线辐射中,这样会降低性能。

SEN0137

SEN0137
   DHT22温湿度传感器的基本特性和DHT11相似,同样具有单线制串行接口、超小的体积、极低的功耗,信号传输距离可达20米以上。最大的区别在于,DHT11是由电阻式感湿元件和NTC测温元件组成的,DHT22是由电容式感湿元件和NTC测温元件组成的,相比之下,DHT22的测量精度更高。
注意事项:DHT22数字温湿度传感器设计为模拟传感器接口,也就是将模拟口当数字口使用,可以不占用Arduino的原始数字口,也可以使用我们的模拟接口转数字接口传感器的连接线接到数字口上使用。
以上就是基本的温度传感器的选型,为了你更方便的区分温度传感器和温湿度传感器,DFRobot在电路板的设计上做了一些细心的标识:

  • 小板上的端口边上有一个大写的D,标明这是——数字的传感器。
  • 小板上的端口边上有一个大写的A,标明这是——模拟的传感器。
  • 模块上有水滴和温度计标识,表明是温湿度传感器。
  • 只有温度计,表明是温度传感器。

温度传感器选型指南.pdf

1012.16 KB, 下载次数: 29, 下载积分: 创造力 -1

发表于 2017-8-1 16:42:53 | 显示全部楼层
好详细啊,不过我一直用的是LM35和DS18B20,毕竟便宜嘛
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发表于 2017-7-26 13:33:21 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享~太有用了
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发表于 2017-7-31 19:27:59 | 显示全部楼层
好贴好贴
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发表于 2017-8-1 17:51:45 | 显示全部楼层
dbc0301 发表于 2017-8-1 16:42
好详细啊,不过我一直用的是LM35和DS18B20,毕竟便宜嘛

是的是的,而且精度也可以。温度显示的也比较稳定。
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发表于 2017-8-4 18:32:57 | 显示全部楼层
学习+收藏
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发表于 2017-8-28 16:59:03 | 显示全部楼层
很棒的文章,收藏了
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发表于 2017-8-31 10:00:33 | 显示全部楼层
TMP102有人在用吗?
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