Tendência de desenvolvimento de sensores de temperatura inteligentes

A tendência de desenvolvimento de sensores de temperatura inteligentes

O sensor de temperatura é um sensor desenvolvido há mais tempo e amplamente utilizado. Desde o início do século XVII, quando Galileu inventou o termômetro e o higrômetro, as pessoas começaram a medir a temperatura, e o sensor que realmente converte a temperatura em sinais elétricos é o sensor de termopar, inventado pelo físico alemão Saibe em 1821.

Com o desenvolvimento contínuo da ciência e da tecnologia, as exigências em relação às tecnologias de medição e automação também aumentam. O desenvolvimento de sensores de temperatura passou, em linhas gerais, por três estágios: sensores de temperatura discretos tradicionais (incluindo componentes sensíveis), sensores/controladores de temperatura analógicos integrados e sensores de temperatura inteligentes. Atualmente, os novos sensores de temperatura estão evoluindo do analógico para o digital, do integrado para o inteligente e o conectado em rede.

1. Sensor de temperatura discreto

O sensor termopar é um sensor discreto tradicional e o sensor de temperatura mais utilizado em medições industriais. Seu princípio de funcionamento baseia-se no efeito Seebeck, ou seja, em um circuito composto por dois fios metálicos, se as junções mantiverem temperaturas diferentes, uma força eletromotriz correspondente à diferença de temperatura será gerada no circuito. O termopar possui estrutura simples, ampla faixa de temperatura de operação, resposta rápida, medição precisa e boa reprodutibilidade. Ele também pode medir a temperatura de microzonas com um fio de acoplamento fino e não requer fonte de alimentação externa.

2. Sensor/controlador de temperatura integrado

(1) Sensor de temperatura integrado analógico

O sensor integrado é fabricado por meio de um processo de integração de semicondutores de silício, sendo também chamado de sensor de silício ou sensor de temperatura integrado monolítico. O sensor de temperatura integrado analógico surgiu na década de 1980. Trata-se de um circuito integrado dedicado que integra o sensor de temperatura em um único chip, capaz de realizar medições de temperatura e emitir sinais analógicos. As principais características do sensor de temperatura integrado analógico são: função única (apenas medição de temperatura), pequeno erro de medição de temperatura, baixo custo, alta velocidade de resposta, longo alcance de transmissão, tamanho reduzido e baixo consumo de energia, sendo adequado para medição e controle de temperatura a longa distância. Requer calibração não linear e possui circuito periférico simples. Atualmente, é o sensor integrado mais utilizado no Brasil e no exterior.

(2) Controlador de temperatura integrado analógico

Um controlador de temperatura analógico integrado inclui principalmente um interruptor de controle de temperatura e um controlador de temperatura programável. Alguns controladores de temperatura integrados aprimorados também incluem conversores A/D e programas integrados, apresentando algumas semelhanças com sensores de temperatura inteligentes. No entanto, trata-se de um sistema autônomo e não está sob o controle do microprocessador durante seu funcionamento. Essa é a principal diferença entre os dois.

Três sensores de temperatura inteligentes

O sensor de temperatura inteligente (também conhecido como sensor de temperatura digital) surgiu em meados da década de 1990. Ele representa a cristalização da tecnologia microeletrônica, da tecnologia da computação e da tecnologia de teste automatizado (ATE). Atualmente, diversos produtos da série de sensores de temperatura inteligentes foram desenvolvidos internacionalmente. O sensor de temperatura inteligente contém sensor de temperatura, conversor A/D, processador de sinal, memória (ou registrador) e circuito de interface. Alguns produtos também incluem multiplexadores, controlador central (CPU), memória de acesso aleatório (RAM) e memória somente de leitura (ROM). A característica do sensor de temperatura inteligente é que ele pode fornecer dados de temperatura e variáveis ​​de controle de temperatura relacionadas, e se adaptar a vários microcontroladores (MCUs); ele implementa a função de teste por meio de software com base no hardware, e seu grau de inteligência também depende do nível de desenvolvimento do software.

Após a entrada no século XXI, os sensores de temperatura inteligentes estão avançando rapidamente em direção a tecnologias de ponta, como alta precisão, multifuncionalidade, padronização de barramento, alta confiabilidade e segurança, desenvolvimento de sensores virtuais e sensores em rede, e desenvolvimento de sistemas de medição de temperatura em chip único. Com a implementação de uma série de políticas e medidas favoráveis ​​ao desenvolvimento da indústria de sensores de temperatura, o setor vislumbrará enormes oportunidades de crescimento no futuro.

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