DIY - PIC：PIC18F4550 數字溫度計 - 溫度感應器類型 (一百二十八)

DIY - PIC：PIC18F4550 數字溫度計 - 溫度感應器類型  (一百二十八)：

在論壇購買了 Fluke 80T-150U溫度探頭之後，覺得需要做一個 PIC 溫度計製作，製作 18F4550 溫度計最重要的元件，當然是溫度感應器， 而溫度感應器有很多類型，每種類型都有優缺點，首先當然要了解原理及優缺點，才可以選擇適當的溫度感應器。

主要的溫度感測器類型：

1. 熱電偶 (Thermocouple) 是一種被廣泛應用的溫度感測器，也被用來將熱勢差轉換為電勢差。它的價格低廉，易於更換，有標準介面，而且具有很大的溫度量程。主要的局限是精度，小於1攝氏度的系統誤差通常較難達到。

  
若將二種不同的金屬線A與B互相連接成一個迴路，在兩個接合點間給予溫度差，則在金屬線的兩端會產生熱電動勢E，這種因為溫度差所造成的熱電壓效應稱為席貝克（Seebeck）效應。而熱電動勢E的大小與金屬線AB之材料性質有關，並和兩端點溫度差互成比例的關係。一般在利用熱電偶量測溫度時，其產生的熱電動勢很小（約10μV左右），所以必須再加裝一放大器來放大電壓訊號。

  
2. 熱敏電阻（NTC Thermistor ）熱敏電阻的電阻值，隨著溫度的變化而改變，與一般的固定電阻不同。熱敏電阻是感熱性的半導體，且其電阻將隨溫度產生變化。熱敏電阻是由金屬氧化半導體 (MOS) 材料所構成，並封閉於玻璃或環氧樹脂中。熱敏電阻具有正溫度係數 (Negative temperature coefficient，NTC) 或負溫度係數 (PTC)。簡單來說，NTC 即具有與溫度成反比的電阻，而 PTC 則會隨著溫度升高時加大電阻。

  
3. 金屬鉑 (Pt - Platinum) 的電阻值會隨溫度 (RTD - Resistance Temperature Detector) 變化而變化，由於鉑金屬所具有的高、低溫穩定、耐腐蝕，線性好的特點，利用鉑的此種物理特性製成的感測器稱為鉑電阻溫度感測器，通常使用的鉑電阻溫度感測器零度阻值為100Ω，電阻變化率為0.3851Ω/℃。鉑電阻溫度感測器精度高，穩定性好，應用溫度範圍廣，是中低溫區（-200～650℃）最常用的一種溫度檢測器。

  
4. 積體電路溫度感應器因具備優異的線性表現，因而最適合為有關錯誤提供直接的類比補償。這種傳感器有電壓和電流輸出兩種選擇，兩者的輸出都與絕對溫度成線性正比，典型值為1μA/K 及10 mV/K F。有些積體電路式的感測器甚至能以數位的輸出格式來表示溫度，可直接由微處理器讀出溫度值。

  

規格	熱電偶 Thermocopler	熱敏電阻 Thermistor	鉑電阻線繞 PRTD	鉑電阻薄膜 PRTD	半導體 (矽)
溫度範圍 ℃	-200 ～ +2000	-250 ～ +900	-200 ～ +600	-150 ～ +500	-55 ～ +150
基準	TC	NTC/PTC	RTD	RTD	1C
材料	兩種不同金屬	陶瓷 (金屬氧化物)	鉑絲繞線	鉑薄膜	矽
精確度	±0.5℃	±0.1℃	±0.01℃	±0.01℃	±1℃
激活性	自產生	波動	波動	波動	波動
靈敏度	40uV/℃	-4%/℃	0.39%/℃	0.39%/℃	0.81%/℃
相對靈敏度	極低	極高	極低	極低	低
線性度	線性	對數	線性	線性	線性
斜率	正	負	正	正	正
噪音靈敏度	高	低	低	低	低
引線電阻誤差	高	低	低	低	低
最小尺寸	0.016	0.008 × 0.012	0.125	0.020 × 0.100	無
最小探頭直徑	0.125	0.018	0.187	0.125	0.08
相對成本	低	低至中	高	中	低