Sensori di temperatura integrati (sensori di temperatura IC): vantaggi e applicazioni

Forse il modo più moderno per misurare la temperatura nell'elettronica è l'uso di sensori di temperatura IC. Tali sensori possono essere integrati direttamente nei microcircuiti e, a causa della dipendenza della caratteristica I-V di un composto semiconduttore dalla sua temperatura, oggi offrono agli sviluppatori ampie opportunità per creare dispositivi di misurazione accurati. La direzione si sta sviluppando abbastanza rapidamente, ha le sue caratteristiche, che saranno discusse più avanti in questo articolo.

I sensori integrati a diodi offrono vantaggi rispetto a termocoppie e termometri a resistenza al platino, sebbene possano funzionare a temperature relativamente basse - non più di 150 ° C. I sensori sono molto compatti, motivo per cui sono convenientemente integrati e sono anche economici da produrre.

Tali sensori sono ideali per l'integrazione in regolatori, amplificatori, microcontrollori e altri dispositivi elettronici in cui è richiesto un accurato monitoraggio della temperatura in linea.I sensori a diodi sono molto sensibili e precisi: questo è il loro principale vantaggio per l'elettronica.

Ci sono sempre più aree in cui i sensori integrati si adatteranno. A partire dai sistemi di misurazione della temperatura dei moduli di misurazione, per finire con la misurazione della temperatura dei processori e l'applicazione nei sistemi di controllo con molti parametri controllati: temperatura, pressione, ecc.

È estremamente utile integrare i sensori a diodi integrati nei sistemi di monitoraggio remoto della temperatura per scopi di sicurezza antincendio in modo che l'allarme venga attivato rigorosamente quando la temperatura supera una soglia predeterminata.

I primi sensori integrali hanno già dimostrato la superiorità termistori, poiché per i termistori la dipendenza della resistenza dalla temperatura è tutt'altro che lineare e per i sensori a diodi la caratteristica di uscita risulta immediatamente lineare.

I sensori integrati sono classificati come analogici e digitali e possono fornire segnali di corrente o tensione proporzionali alla temperatura. I sensori analogici non perdono popolarità, perché il loro intervallo di tensione operativa è piuttosto ampio, da 4 a 30 volt, mentre non c'è sensibilità alle cadute di tensione sulle linee di trasmissione del segnale. Sebbene la maggior parte degli strumenti odierni richieda un formato digitale per i dati in ingresso, un segnale analogico può essere facilmente convertito in digitale utilizzando un ADC.

In molte soluzioni applicate alle attività di monitoraggio e misurazione, i sensori a diodi hanno un ADC al loro interno perché la tecnologia di produzione lo consente: il sensore risulta essere conveniente.Il segnale di uscita di un termometro digitale integrale è ora ottenuto nel formato 1 o 0, comodo per il trasferimento a un microcontrollore esterno.

Sono inoltre possibili funzioni aggiuntive nei sensori di temperatura integrati: monitoraggio delle variazioni di tensione, misurazione della temperatura di un oggetto remoto, misurazione della portata, segnalazione del superamento della temperatura impostata.

I sensori di temperatura digitali integrati come il DS18S20 hanno da tempo guadagnato popolarità per la tecnologia 1-Wire in tutto il mondo, sebbene fossero originariamente noti come sensori DS1820 fuori produzione.Questi sensori sono caratterizzati da isolamento acustico e prestazioni metrologiche elevate, che è molto importante quando si organizzano le autostrade.

Da più di 15 anni i sensori DS1820 vengono utilizzati nella realizzazione di sistemi di termoregolazione multipunto nel range da -55°C a +125°C, permettono il monitoraggio della temperatura in tempo reale e segnalano velocemente il fatto che la temperatura supera il set point. Questo è possibile grazie alla memoria non volatile integrata nel chip.

I sensori DS18B20 sono più avanzati: consentono di programmare l'ampiezza di bit del risultato tramite 1-Wire, impostando così il tasso di conversione. Il codice digitale in uscita dal sensore è già il risultato della misura di temperatura e non è necessario effettuare ulteriori conversioni.

Il sensore DS1822 è una versione semplificata e non calibrata del sensore DS18B20, è più economico e consente sistemi di controllo della temperatura multipunto a basso costo. Esiste anche una versione economica a due pin, come il DS1822-PAR, che è alimentato in modalità parassita a filo singolo.

C'è anche un termometro unifilare DS1825, che ha 4 pin di indirizzo per un massimo di 16 indirizzi locali su una linea unifilare. Questa funzione consente al tecnico di trovare fino a 16 termometri per il controllo della temperatura multipunto situati su una linea nella rete 1-Wire. Ciò non richiede tabelle di corrispondenza di indirizzi individuali a 64 bit, ovvero le prestazioni di un tale sistema aumenteranno.