Датчики температуры Novosense для мониторинга и контроля

12 апреля

Александр Калачев (г. Барнаул)

Китайская компания Novosense выпускает широкий и разнообразный ассортимент датчиков температуры, большинство из которых Pin-to-Pin-совместимы и не уступают по параметрам западным аналогам. В номенклатуру компании входят аналоговые термодатчики серий NST20/235/60/86, доступные со склада КОМПЭЛ и под заказ.

Мониторинг и контроль такой привычной и простой физической величины, как температура в современной технике и аппаратуре применяется довольно широко. Сегодня термоконтроля требуют не только технологические процессы, в которых фактор температуры может являться ключевым. В мониторинге температуры также нуждаются электронные или механические узлы, которые носят второстепенный или вспомогательный характер, но от их успешной работы может зависеть функционирование всей системы.

Основные причины контроля температуры:

• защитные функции:
• контроль температуры моторов, двигателей, аккумуляторных батарей;
• термоконтроль систем освещения, в частности светодиодов и драйверов;
• наблюдение за состоянием процессоров, серверных стоек, дисков и систем памяти;
• мониторинг и контроль температурных режимов:
  • в системах вентиляции и кондиционирования;
  • в рефрижераторах;
  • в портативных устройствах;
  • в системах промышленного контроля;
• калибровка/температурная коррекция:
  • датчиков потока жидкостей и газов;
  • КМОП-матриц;
  • оптических и ультразвуковых датчиков расстояния;
  • спектра светодиодов.

Компания Novosense Microelectronics, основанная в 2013 году, производит аналоговые и цифровые интегральные схемы, специализируясь на датчиках, микросхемах обработки сигналов и управления питанием, а также предоставляет комплексные полупроводниковые продукты и решения, которые широко применяются в автомобильной, промышленной, телекоммуникационной и бытовой электронике.

Для измерения температуры Novosense предлагает целый спектр как цифровых, так и аналоговых датчиков (таблица 1).

Таблица 1. Датчики температуры Novosense

Наименование	Диапазон измеряемых температур, °C	Напряжение питания, В	Погрешность, °C	Интерфейс	Корпус
NST100x	-50…150	1,65…5,5	±0,2	Импульсный выход	DFN-2L/TO-92S 1,6×0,8 мм
NST103	-40…125	1,5…3,6	±1	I2C	WLCSP-4 0,75×0,75 мм
NST175	-55…125	1,65…5,5	±0,5	I2C	MSOP-8/SOIC-8
NST117 NST118	-55…125	1,65…5,5	±0,5	I2C	DFN-6L 2×2 мм
NST461	-40…125	2,1…3,6	±0,5	I2C/SMBus	WQFN-10 2×2 мм
NST1412 1413/7719	-40…125	3…3,6	±0,5	I2C/SMBus	MSOP-8/10 3,1×3,1 мм
NSHT30 (датчик температуры и влажности)	-40…125	2…5,5	±0,3 ℃ по температуре; ±3% по влажности	I2C	DFN-8L 2,5×2,5×0,9 мм
NST20H	-55…130	2,4…5,5	±2,5	Аналоговый, -11,77 мВ/°C	SC70-5/SOT23-3
NST235	-40…125	2,3…5,5	±2,5	Аналоговый, 10 мВ/°C
NST60	-40…150	2,4…5,5	±2,5	Аналоговый, 6,25 мВ/°C
NST86	-50…150	2,4…5,5	±2,5	Аналоговый, -10,9 мВ/°C

Датчики температуры NST20/235/60/86 

Прецизионные полупроводниковые малопотребляющие аналоговые датчики NST20/235/60/86 производства компании Novosense отличаются широким диапазоном измеряемых значений температуры:

• -55…130℃ для NST20H;
• -40…125℃ для NST60;
• -40…150℃ для NST235;
• -50…150℃ для NST86.

Данные серии датчиков повыводно совместимы с популярными западными аналогами LMхх/TMхх/LMхх. Собственное потребление составляет порядка 17…20 мкА в активном режиме и 0,1 мкА в режиме сна. Сигнальный выход может обеспечить ток до ±500 мкА. Диапазон рабочих напряжений 2,4…5,5 В. 

NST20 – термодатчик с аналоговым выходом

NST20 – это серия прецизионных интегральных КМОП-датчиков температуры схем с линейным аналоговым выходом (рисунок 1).

Рис. 1. Внешний вид NST20

Входное напряжение составляет 2,4….5,5 В. Максимальная температурная погрешность во всем диапазоне температур находится в пределах ±2,5°C. Типовой ток в рабочем режиме составляет 20 мкА, в режиме сна – 0,1 мкА.

Выходные драйверы класса AB обеспечивают выходной ток до 500 мкА, что позволяет управлять емкостными нагрузками до 1000 пФ и подключаться напрямую к входу АЦП (рисунок 2).

Рис. 2. Структурная схема NST20

Обладая превосходной точностью и имея мощный линейный выходной преобразователь, датчик температуры NST20 с аналоговым выходом является чрезвычайно экономичной и более точной альтернативой пассивным термисторам.

NST20 обеспечивает выходной линейно зависимый от температуры сигнал с отрицательным наклоном -11,77 мВ/°C при температуре -30…100°C (рисунок 3).

Рис. 3. Типовые кривые ошибок в зависимости от температуры

Передаточная функция NST20 имеет разную точность при описании различными способами.

Данная функция с высокой точностью описывает зависимость выходного напряжения датчика от температуры в районе 25°C (формула 1):

$$V_{0}=1.8663\:В-11.69\:\frac{мВ}{{^\circ}C}\times T\qquad{\mathrm{(}}{1}{\mathrm{)}}$$

Во всем диапазоне рабочих температур -55…130°C наилучшая точность достигается при использовании квадратичной функции при аппроксимации (формула 2):

$$V_{0}=1.8639+\left(-1.15\times 10^{-2}\times T \right)+\left(-3.88\times 10^{-6}\times T^2 \right)\qquad{\mathrm{(}}{2}{\mathrm{)}}$$

Температуру по выходному напряжению (рисунок 4) можно рассчитать по формуле 3:

$$T=-1481.96+\sqrt{\frac{(1.8639-V_{0})}{3.88\times 10^{-6}}+2.1962\times 10^{-6}}\qquad{\mathrm{(}}{3}{\mathrm{)}}$$

Рис. 4. Зависимость выходного напряжения от температуры

Благодаря малому току потребления управлять питанием датчика температуры можно с вывода микроконтроллера. Достаточно мощный для сенсора ток сигнального выхода приводит к тому, что он не нуждается в дополнительных цепях при емкостных нагрузках менее 1000 пФ. Параллельно выводам питания рекомендуется включать конденсатор номиналом 0,1 мкФ для уменьшения выходного шума и снижения влияния импульсных помех по цепям питания на выходной сигнал.

Компания Novosense Electronics предоставляет достаточно разнообразный ассортимент датчиков температуры. Подавляющее большинство моделей является повыводно-совместимыми аналогами популярных западных брендов и не уступает им по параметрам и качеству. Аналоговые датчики серий NST20/235/60/86 доступны со склада КОМПЭЛ и под заказ.