【经验】温度传感器的精度测量及误差校准方法

2016-06-26 Silicon Labs(世强翻译)
温度传感器,分立传感器,高精度传感器,微处理器 温度传感器,分立传感器,高精度传感器,微处理器 温度传感器,分立传感器,高精度传感器,微处理器 温度传感器,分立传感器,高精度传感器,微处理器

消费和商业的热应用均依靠温度传感器。简单的应用诸如户外的电子温度计和车载室内电子温度计,只是简单的反馈当前的环境温度。更复杂的应用则在控制循环中用到了温度数据,基于这些数据做出反应。比如暖通系统中控制的加热和制冷单元来达成预设的室内温度;电池系统控制充电电流来保护电池不被过充;光转化器控制激光的输出;电脑存储模块采用的温度管理技术,这些只是众多应用中温度的精度对于控制来说是非常重要的部分应用,下面分别测验一下标注使用温度是-25℃ 到100℃的集成和分立温度传感器的精度。


集成传感器
因为板子空间和BOM成本的限制,集成温度传感器的MCU能够提供一个获得温度数据的低成本的,单芯片的解决方案。集成到MCU中去的温度传感器的结构如下图1,温度传感器和多路ADC中的一路连在了一起。温度传感器上的电压通过等式1与变化的温度联系在一起。温度传感器的固件接口通过读取ADC寄存器获取的数值在通过等式1和2计算出温度值。



图1:集成到MCU中的温度传感器


等式1


等式2


精度在这些系统中的单位摄氏度并不能够直观的读出来,因为MCU的规格书并没有描述这些,取代的是规格书以斜率,线性误差,偏差和偏差误差描绘出来,通常,这些误差源被ADC的参考电压进一步放大。举个例子,我们假设某MCU有一个10位的ADC带有以下特性:
• 温度传感器的斜率:2.8±0.03mV/C

• 温度传感器的偏差:770±9mV

• ADC参考电压:2.4±0.05V


如果温度传感器和ADC参考电压是理想无误差的,通过等式1和2可以算出ADC的输出329对应0摄氏度,448对应100摄氏度,如果累加上误差,ADC输出329大约和0±9℃差不多,而ADC输出448大约和100±12℃差不多。


应用中12℃的误差是不能接受的,3种校准技术能够用来减小这些误差。首先,可以通过外部电压表来测量ADC的参考电压,把测量结果保存下来使得未来软件可以在计算等式2的时候用到。


其次,温度传感器的偏置误差可以通过单点校准。把单片机置于一个确定的,稳定的温度中测量ADC的值通过等式2和1计算出来的温度结果与已知温度有偏差,保存下该偏差作为未来程序计算时的误差量。


第三,温度传感器的斜率误差可以通过两点校准来达成。先是执行单点校准,然后在另外一个温度继续执行一遍单点校准,通过等式3就能够计算出斜率,将该数据保留以便后续软件可以使用。


等式3


分立传感器
传统的分立元件式的温度传感器都有着较高的偏差以适应复杂的使用环境,类似于图1,图2显示了温度传感器的固件接口是通过读取ADC输出寄存器。因为是作为一个分立元件独立于MCU之外,所以分立传感器能够在更宽广的温度范围内工作。分离传感器有可能需要放大电压来使用ADC的全量程。这些额外的器件图2中并没有显示出来,并且有可能额外增加BOM成本。


图2:温度传感器的固件接口通过读取ADC输出寄存器

 
分立传感器的电压随着温度而变化,但是这种变化不能保证是线性的,诸如RTD和热敏电阻,但是固件计算时只能按照线性公式来进行。除了放大器的误差和传感器固有的非线性误差,ADC的参考电压仍然也是一个误差源,而更高的精度的分立传感器需要更高的BOM成本,以及代码空间开销,程序执行开销和实际板子空间的开销。


总结
温度传感器有多种接口和不同的精度,高精度往往意味着高成本,更多的产品测试时间和复杂性,更大的代码空间以及更多的板子空间等等,一个优秀的解决方案必需能够提供高精度,合适的接口,以及滤除分立传感器缺点。能够达成此目标的就有SILICON LABS 出品的C8051F39x单片机。集成51内核的高集成度单片机提供一个1/128摄氏度分辨率和±2℃误差的集成温度传感器,可以工作在-40℃到105℃。集成温度传感器的MCU能够降低BOM成本,使得温度补偿环节得到加强,产品更加稳定可靠。


看到这里您是否又有项目灵感需实现,点击下面开发软件帮你忙。

Silicon Labs Simplicity Studio平台开发工具
Silicon Labs 集成开发环境工具
Silicon Labs 配置向导2开发工具
Silicon Labs FLASH编程开发工具
Silicon Labs 8位MCU Keil PK51 开发工具
Silicon Labs ToolStick 开发工具
Silicon Labs μVision 调试驱动程序开发工具
Silicon Labs 生产编程器开发工具
Silicon Labs .HEX转化.SVF开发工具
Silicon Labs USB复位实用程序开发工具

授权代理商:世强先进(深圳)科技股份有限公司
技术资料,数据手册,3D模型库,原理图,PCB封装文件,选型指南来源平台:世强硬创平台www.sekorm.com
现货商城,价格查询,交期查询,订货,现货采购,在线购买,样品申请渠道:世强硬创平台电子商城www.sekorm.com/supply/
概念,方案,设计,选型,BOM优化,FAE技术支持,样品,加工定制,测试,量产供应服务提供:世强硬创平台www.sekorm.com
集成电路,电子元件,电子材料,电气自动化,电机,仪器全品类供应:世强硬创平台www.sekorm.com
  • +1 赞 0
  • 收藏
  • 评论 2

评论

   |   

提交评论

全部评论(2

  • Mia Lv8 2019-02-14
    silicon labs EFM8SB20 用户自定义IIC的bootloader程序时,写FlASH的文件格式是.bin吗?
    • 用户15081497回复: Silicon labs 8位MCU EFM8SB20 如果是用户自定义IIC的bootloader程序时,写FLASH的格式可以是任意格式。如果是默认的BOOT,要用EFM8格式。

      查看全部1条回复

  • 用户_2169 Lv8 2019-02-14
    学习
没有更多评论了

相关推荐

【经验】如何进行IC FLASH程序存储器写入安全字节?

SILICON LABS推出C8051F系列单片机产品项目在开发时为了预防FLASH程序会被修改,通常软件工程师会对该IC FLASH程序存储空间进行加密。

设计经验    发布时间 : 2018-02-12

【经验】 一招搞定ToolStick仿真器改装,轻松实现目标板调试

Silicon Labs 公司的EFM8系列和C8051F系列单片机的调试接口是2线的C2接口,使用的开发调试工具有3种:USB Debug Adapter,ToolStick Debug Adapter,或者最新的JLINK。

设计经验    发布时间 : 2018-01-28

【经验】接触式温度传感器M601应用于电子体温计的结构设计要点

国内厂家敏源传感的M601数字温度传感器,可以直接输出温度数据,精度高达0.1℃,2×2×0.55mm的封装非常适用于电子体温计产品。M601作为接触式温度传感器,对产品的结构设计要求也是非常高的,结构设计的好坏,导热材料选择的好坏,会直接影响到温度的传导,从而影响产品的测温灵敏度。因此,本文就将介绍M601应用于电子体温计时的结构设计经验。

设计经验    发布时间 : 2020-08-25

SEMITEC(石塚)NTC热敏电阻选型指南(英文)

目录- NTC thermistors    Micro thin film thermistor    Micro thin film type sensor probe    Thin film thermistor    Very high accuracy thermistor    High accuracy thermistor    High sensitivity thermistor    High temperature, high sensitivity, glass encapsulated thermistor    High accuracy, SMD chip type thermistor    High temperature axial type thermistor    Non-contact (IR) temperature sensor    Current regulating diode    VRD voltage regulating diode    Inrush current limiter    THERMOPILE   

型号- 103CT-01006,103FT1005A5P,503NT-4-R025H42G,Z2U SERIES,E-301,S-183T,ZD022,ZD027,Z2082,Z6068U,S-701T,S-822T,S-103T,103CI-01006,AP,202AT,203CT,AT,563CT-4,ZD033,FΜ,Z2U,503KT1608T,ZD039,303ET,Z6033U,103FT1005B5P,Z6100,ZD047,Z2008U,NT-4 SERIES,103FT1005A5P1-□,103KT1005T,ZS1033D-T,Z6056U,473CT-4,15D2-15,S-202T,833ET,15D2-13,502AT,15D2-11,234NT-4-R200H42G,204CT,CT,6D2-22,ZD056,15D2-08,202AP-2,473CT,203AT,103AT-11,ZS1033U,203AT-11,203AP-2,E-183,ZD SERIES,5D2-15,5D2-13,103AT-2、3,5D2-14,5D2-11,104NT-4-R025H42G,E-501,5D2-10,ZS1033D,S-272T,Z2010U,1.5D2-15,402ET,5D2-18,ZS-D,ZD068,Z6120,103KT1608T,ZS1022U,4D2-18,10TP583T,103ETB,503ET,563CT,103NT-4-R025H41G,103NT-4-R□□□H□□G,Z2 SERIES,103ET□□-□□,502NT-4-R025H39G,S-301T,ET,ZS1022D,S-152,S-153,502AT-11,Z6015,S-272,Z6018,Z6U,Z6012,4D2-11,4D2-13,4D2-15,4D2-14,Z6150U,203CT-4,104CT-90113,10D2-08,503CT-91027,105NT-4-R025H46G,10D2-07,513CT,10D2-05,103FT1005D5P,16D2-07,FT,10D2-10,16D2-13,16D2-14,Z2100,16D2-15,Z6027,20D2-11,S-183,403ET,16D2-10,16D2-11,Z6022,234ET,4D2-22,223FΜ5183,364FT1005A5P,E-272,E-153,562CT,E-152,10D2-18,5D2-05,ZS-U,10D2-15,504NT-4-R025H45G,S-153T,10D2-14,10D2-13,104NT-4-R025H43G,103AP-2,10D2-11,252CT-4,S-152T,20D2-05,5D2-08,202AT-11,113CT-4,Z6039,5D2-07,103JT,Z6033,20D2-08,502AT-2,ZS1015,ZS1018,Z6100U,ZS1012,512CT,113CT,204AP-2,E-701,E-822,212ET,□□□AP-2-□,Z2,Z6047,Z2120,Z6,1D2-22,S-123,204NT-4-R025H43G,1D2-15,1D2-13,Z6082U,103CT-4,852NT-4-R050H34G,103AP-2-A,S-352,912CT,Z2012,912CT-4,Z2018,104JT,Z2015,47D2-18,Z6056,Z6039U,ZS,203NT-4-R025H42G,Z6015U,Z6027U,103AT-□-FT,ZS1039,ZS1033,ZS1047U,S-352T,JT,E-123,3D2-15,3D2-11,102AT-2,204CT-4,Z2022,3D2-14,ZS1047D,NC-□□,Z2027,Z2012U,3D2-10,12D2-14,S-822,Z6018U,12D2-13,513CT-4,Z6068,12D2-15,ZS1012U,ZS1027,Z2033U-52Z,ZS1022,12D2-10,223FΜ3122,12D2-11,E-352,KT,103ET,S-501T,Z6U SERIES,3D2-22,223FΜ□,202AT-2,Z2033,Z2039,□102□,ZS1012D,232AP-2,224ET,104AP-2,12D2-07,Z2150,203AT-2,Z6082,Z6120U,103CI-21048,503FT1005B5P,E-102,5D2-11LT3C,E-101,503AP-2,E-103,Z2047,S-562,CT SERIES,22D2-07,S-202,Z2018U,104KT1608T,Z6022U,ZS1047,E-452,ZS1018U,Z6 SERIES,103CT,104ET,S-123T,102AT,Z2056,102AT-11,KT SERIES,5D2-11LCTR,ZS1018D,562CT-4,104CT-4,103KT1608T-□□,Z6047U,8D2-11,8D2-10,ZS1027U,ZS1015U,NT,512CT-4,364FT0603A5P,503FT1005A5P,E-562,S-102T,S-562T,S-223T,2D2-13,NT-4,2D2-11,ZS1039U,2D2-10,8D2-18,8D2-13,E-202,4.7D2-15,103JT-□□□,8D2-15,103NT-4-R025H34G,4.7D2-13,8D2-14,Z2068,493NT-4-R100H40G,103CT-□□□,ZS1015D,2D2-15,2D2-14,252CT,Z2180,ZS1039D,582ET,ZS1027D,S-103,S-101,S-102,S-223,Z6012U,103CT-21048,103AT-5,103AT-4,S-452T,8D2-07,103AT,S-101T,104CT,S-452,Z2015U,203ET,502AP-2,ZD015,ZD018

选型指南  -  SEMITEC  - 2019-08-30 PDF 英文 下载

Silicon Labs(芯科科技)传感器选型指南

目录- sensor Product Introdution    OPTICAL SENSORS/RELATIVE HUMIDITY AND TEMPERATURE SENSORS/TEMPERATURE SENSORS    SENSOR-PUCK sensor IoT system   

型号- IRMFB-EK,SI 1146-A10-GMR,SI 1142-A11-GMR,SI1140DK,SI7054-EVB,SI 1143-A11-GMR,SI7013-A20*,SI 1147-A10 -GMR,SI7013USB-DONGLE,SI7020-A20,SI7021-A20,SI 1141-A11-YM0R,SI7050-A20,SI 1141-A11-GMR,SI7055-EVB,SI7053-EVB,UVIRSLIDER2EK,SI700X,SI7022-A20,SI 1143-A11-YM0R,SI7050-EVB,SI114X,SI7053-A20,SI7023-A20,SI7006-A20,SI7022-23-EVB,SI 1102-A-GMR,SI1102EK,SI 1142-A11-YM0R,SI1145-A10-GMR,SI7054-A20,SI705X,SI7006-07-EVB,SI1132,SI701X,SI 1132-A10-GMR,SI7007-A20,SLSTK3201A,SI7055-A20

选型指南  -  SILICON LABS  - 2018/6/13 PDF 英文 下载

应用笔记或设计指南  -  纳芯微电子  - V1.0  - 2023/08/24 PDF 中文 下载

【选型】可替代TMP117的国产高精度数字式温度传感器M601,电路设计简单、成本更低

TI(德州仪器)推出的温度传感器TMP117目前已广泛应用于在电子体温计、体温贴等医疗健康设备产品中,但该器件成本较高,伴随着国产器件替代的热潮,敏源传感公司推出了数字式温度传感器M601可以进行对应的替代。M601温度传感器还集成了32bit额外的EEPROM空间,M601由于采用了单总线数字接口,电路设计更加简单,并且还可以节省一些MCU的硬件资源。

器件选型    发布时间 : 2020-06-12

Silicon Labs(芯科科技) C8051F39x/37x MCU数据手册

型号- C8051F391-A-GMR,C8051F390,C8051F375-A-GM,C8051F392,C8051F370,C8051F391,C8051F394,C8051F393,C8051F371,C8051F397-A-GM,C8051F393-A-GMR,C8051F398-A-GMR,C8051F392-A-GM,C8051F394-A-GMR,C8051F370-A-GM,C8051F374-A-GM,C8051F399-A-GMR,C8051F396-A-GMR,C8051F371-A-GMR,C8051F396-A-GM,C8051F393-A-GM,C8051F392-A-GMR,C8051F399-A-GM,C8051F397-A-GMR,C8051F390-A-GMR,C8051F390-A-GM,C8051F374-A-GMR,C8051F371-A-GM,C8051F375-A-GMR,C8051F395-A-GMR,C8051F391-A-GM,C8051F398-A-GM,C8051F395-A-GM,C8051F370-A-GMR,C8051F394-A-GM,C8051F396,C8051F374,C8051F395,C8051F39X,C8051F398,C8051F397,C8051F375,C8051F37X,C8051F399

数据手册  -  SILICON LABS  - Rev. 1.1 6/17  - 2012年12月18日 PDF 英文 下载

NST112 High Accuracy, Low-Power Temperature Sensor with SMBus and I²C Interface

型号- NST112,NST112A-CWLR,NST112B-CWLR,NST112D-CWLR,NST112C-CWLR

数据手册  -  纳芯微电子  - Revision.2.1  - 2023/02/13 PDF 英文 下载

世界上最节能的微控制器EFM32之十大低功耗奥秘

Silicon Labs EFM32 32 位微控制器系列是世界上最为节能的微控制器,特别适用于低功耗和能源敏感型应用,包括能源、水表和燃气表、楼宇自动化、警报及安防和便携式医疗/健身器材。本文着重强调10个Silicon Labs32位MCU功耗低的因素。

新产品    发布时间 : 2016-07-11

【技术大神】如何应用高精度温湿度传感器提高超声波测距的准确性

使用Silicon Labs的Si7020温湿度传感器对超声波在不同温度和湿度的环境下的传播速度进行补偿,以此来提高超声波测距的准确性。

新应用    发布时间 : 2017-02-20

水银体温计将禁产,温度传感器实现全面替代!

电子体温计替代传统水银温度计是大势所趋,敏源系列高精度数字温度芯片M601/M117/T117/MTS4已经准备好了。树立客户信心的核心问题还是精度,温度芯片系列采用数字化修调技术,达到医疗级±0.1℃精度,0.004℃分辨率;每颗芯片100%经过液体恒温槽标定校准,可认证、全生产链可溯源。

行业资讯    发布时间 : 2023-01-24

在无人机项目上的固定翼上需要一颗MCU进行电调,要求Flash大于16KB,至少具有一路输入捕获和一路PWM输出,最好有温度传感器,是否有合适的型号推荐?

推荐使用8位高性价比MCU EFM8BB2,具有16KB Flash,内置温度传感器和电压调整器,支持宽范围电压供电,3个可编程阵列支持辅入捕获和PWM输出,低功耗小封装,非常适合无人机电调部分使用。

技术问答    发布时间 : 2017-05-05

NST112 High Accuracy, Low-Power Temperature Sensor with SMBus and I²C Interface Datasheet

型号- NST112,NST112A-CWLR,NST112B-CWLR,NST112D-CWLR,NST112C-CWLR

数据手册  -  纳芯微电子  - Revision 2.0  - 2022/7/28 PDF 英文 下载

温度传感器的厂家有哪些?

世强这边代理有几个品牌,都有温度传感器。包括Silicon Labs的数字温度传感器如SI705X系列,TE的数字温度传感器、热敏电阻等;Melexis的红外温度传感器MLX90614,MLX90615,MLX90621,MLX90640等。可直接在平台搜索“温度传感器”,获得更多有关的资料,文档。

技术问答    发布时间 : 2018-10-25

展开更多

电子商城

查看更多

品牌:SILICON LABS

品类:Mixed-Signal MCU

价格:¥12.9143

现货: 91,758

品牌:SILICON LABS

品类:Mixed-Signal MCU

价格:¥12.1718

现货: 14,132

品牌:SILICON LABS

品类:Mixed-Signal MCU

价格:¥10.5922

现货: 4,307

品牌:SILICON LABS

品类:Mixed-Signal MCU

价格:¥7.0609

现货: 365

品牌:SILICON LABS

品类:Mixed-Signal MCU

价格:¥12.1718

现货: 25

品牌:SILICON LABS

品类:8 BIT MCU

价格:¥11.4284

现货: 0

品牌:SILICON LABS

品类:8位MCU

价格:¥14.5867

现货: 0

品牌:SILICON LABS

品类:8位MCU

价格:¥14.8660

现货: 0

品牌:SILICON LABS

品类:8位MCU

价格:¥14.8660

现货: 0

品牌:SILICON LABS

品类:8 BIT MCU

价格:¥11.4284

现货: 0

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

现货市场

查看更多

品牌:SILICON LABS

品类:Mixed-Signal MCU

价格:¥10.1700

现货:10,000

品牌:SILICON LABS

品类:Mixed-Signal MCU

价格:¥11.1200

现货:1,201

品牌:SILICON LABS

品类:temperature sensor

价格:¥12.0000

现货:189

品牌:RENESAS

品类:microcontroller

价格:¥2.8532

现货:188,410

品牌:Advanced Digital Chips

品类:MCU

价格:¥6.6000

现货:100,000

品牌:SGMICRO

品类:微处理器监控电路

价格:¥0.2400

现货:90,000

品牌:SGMICRO

品类:微处理器监控电路

价格:¥0.9400

现货:80,000

品牌:TI

品类:IC

价格:¥2.3459

现货:60,000

品牌:RENESAS

品类:microcontroller

价格:¥32.9564

现货:40,179

品牌:SGMICRO

品类:微处理器监控电路

价格:¥0.7900

现货:40,000

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

服务

查看更多

温度传感器定制

可定制温度范围-230℃~1150℃、精度可达±0.1°C;支持NTC传感器、PTC传感器、数字式温度传感器、热电堆温度传感器的额定量程和输出/外形尺寸/工作温度范围等参数定制。

提交需求>

非接触磁力传感器定制

可自由定制铜排形状尺寸;检测精度:0.5%~1.0;电流测量范围 ±300-500A。低噪音 (0.27mVpp);低磁力残余误差:2mV;响应性能<4μSec;支持RoHS指令 、AEC-Q200。

最小起订量: 100个 提交需求>

查看更多

授权代理品牌:接插件及结构件

查看更多

授权代理品牌:部件、组件及配件

查看更多

授权代理品牌:电源及模块

查看更多

授权代理品牌:电子材料

查看更多

授权代理品牌:仪器仪表及测试配组件

查看更多

授权代理品牌:电工工具及材料

查看更多

授权代理品牌:机械电子元件

查看更多

授权代理品牌:加工与定制

世强和原厂的技术专家将在一个工作日内解答,帮助您快速完成研发及采购。
我要提问

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

研发客服
商务客服
服务热线

联系我们

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

投诉与建议

E-mail:claim@sekorm.com

商务合作

E-mail:contact@sekorm.com

收藏
收藏当前页面