温度传感器介绍

作者:AirCity 2020.2.11
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疫情还在持续,这次灾难性的事故再次告诉我们,人类每一次挑战大自然,最终都会付出惨痛代价。
这段时间,各地设关设卡,过关就要测量体温,几乎都是在用额温枪测量。想起当年SARS的时候,我还在度高中,全班用一个水印体温计,挨个放腋下测量体温,每人5分钟,全班60个人,效率很低。那时候,红外的额温枪只有在电视中才能看到。时代在发展,科技也在进步,今天简单聊下温度传感器。

1 热敏电阻型:

热敏电阻型传感器都是无源器件,需要外部上拉电阻,ADC电路配合使用。在电子设备行业应用广泛。
可用于接触式,连续监测的温度计,也能做成蓝牙模块,无线测温。注意:需要产线校准后使用。
热敏电阻型温检测的理论最优性能如下:
精度:±0.1℃
误差:±0.35℃
尺寸:0.5x0.5x1.0,不考虑外围其他器件。
测量时间:约1min
价格:小于2RMB(FPC+外围电路)

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典型应用:
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最大特点:取代水银温度计,安全可靠。

2 温度传感器IC

将热敏器件集成进IC内部,集成ADC,I2C直接输出温度值的传感器。不需要产线校准。
这种传感器有两种原理:

  • PN结传感,超高精度,超低误差,比较常用。
  • 热敏电阻传感,超高精度,误差与热敏电阻相同,不常用。

PN结传感原理的IC型温检测的理论最优性能如下:
精度:±0.01℃
误差:±0.1℃
尺寸:4x04x1.0,不考虑外围其他器件。
测量时间:约30s
价格:5~25RMB

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典型应用:
猜测体温贴用的是这种IC,因为外围电路非常简单,产线无需校准。

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3 热电堆(模拟)

热红外原理的传感器,模拟输出,需要ADC,需要产线校准,测量结果受环境影响很大。

  • 误差:±0.5℃
    -测量时间:5s
  • 价格:未知,比数字型热电堆便宜

典型应用:额温枪,耳温枪
市面上大部分额温枪,耳温枪用的都是这种器件。器件,方案,算法都比较成熟。
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4 热电堆(数字)

热红外原理的传感器,I2C输出,产线无需校准,测量结果受环境影响很大。
数字型热电堆的最大优势是无需校准,电路简单,精度高。

误差:±0.3℃
测量时间:5s
价格:约10RMB

典型应用:
数字热电堆还处于推广阶段,已经量产的产品:智美德儿童手表,中兴老人机。
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上面列出的不同种类的传感器误差都比较大,好像市面上声称的精度都高达0.1℃,为什么?
其实误差和精度是两个概念,精度能探测到的最小温度变化,误差表示测量的准确度。精度很容易做到,只要ADC位数足够即可,但误差很难做到很小。失眠上的产品都在用精度这个指标来忽悠消费者。

我们买到的耳温枪准确度能到0.5℃,也就是误差能小于0.5℃就很不错了。

几种技术的对比:

类型 测量误差 设计难度 测量方式 测量时间 是否能连续监测 是否能连续监测
热敏电阻型 ±0.35℃ 接触
IC型 ±0.1℃ 接触
模拟热电堆 ±0.5℃ 非接触
数字热电堆 ±0.3℃ 非接触

注意:温度校准是一项非常有难度的工作,尽量不要选择需要做温度校准的传感器!

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