[参考译文] 温度感应常见问题解答

https://e2e.ti.com/support/sensors-group/sensors/f/sensors-forum/594242/temperature-sensing-faq

问题

一般

Q1：本论坛涵盖哪些温度传感器？ 

Q2：模拟传感器与数字传感器、我应该选择哪种传感器？ 

Q3：数据表指定了绝对温度精度、但我的系统已校准、因此我只需要相对精度。 您能否为相对精度规格提供更严格的规格？ 

器件配置

Q4：LMT70应该使用哪个 ADC？ 我可以使用 MSP430的内部 ADC 吗？ 

Q6：如何计算 LM73的结温？

Q7：如何计算 TMP112的平均功耗？

最佳实践

问题8：测量皮肤温度的最佳做法是什么？ 

答案

Q1：本论坛涵盖哪些温度传感器？

答案：此论坛涵盖 TI 的本地和远程数字温度传感器、模拟温度传感器、温度开关和热敏电阻。  

Q2：模拟传感器与数字传感器、我应该选择哪种传感器？

差异：具有模拟输出的温度传感器、例如 TMP235、使用传递函数来确定温度。 具有数字输出的传感器、例如 TMP112、无需系统知道或编程内部模拟传递函数来确定温度。

用法：具有模拟传感器的系统需要 ADC 将其输出数字化、并使用查找表来确定温度。 数字传感器已经生成测量温度的数字化输出、可通过数字接口(例如 I2C)读回。

校准要求：对于模拟传感器、可能需要校准 ADC 的增益和偏移以实现所需的系统精度。 数据表中不保证系统温度精度、因为它在很大程度上取决于 ADC 基准误差。
为了获得数据表中保证的精度、无需校准数字传感器。

一般指导：作为一般经验法则、数字温度传感器在几乎所有情况下都是首选、因为它具有更低的系统集成复杂性和更高的开箱即用性能。 数字传感器可能无法使用且需要模拟传感器的例外情况包括缺少合适的可用数字接口总线或成本限制

Q3： 数据表指定了绝对温度精度、但我的系统已校准、因此我只需要相对精度。 您能否为相对精度规格提供更严格的规格？

遗憾的是、我们无法保证数据表中写入的精度之外的精度。  

也就是说、我们的最大规格涵盖了宽温度范围、并针对测量不确定性进行了保护频带。  

通常、最大误差是在指定温度范围的边缘。 这是因为误差函数在温度方面是抛物线或 s 形的。 我们的大多数产品在室温下都修整为零误差(以我们测试设备的最大能力为单位)。  

当我们设置最大规格时、我们这样做的目的是期望我们永远不会生产出故障产品。 这是保护带的目的。 典型列中列出的值更能代表我们在没有保护带的情况下所期望的性能、但不能保证。  

最后、我们保证器件将满足产品寿命的规格。 在推出新产品之前、我们会将器件样本加速老化。 这种加速老化可根据应用的温度进行10至20年的仿真。 所有加速老化的器件也必须满足最大规格。

Q4：LMT70应该使用哪个 ADC？ 我可以使用 MSP430的内部 ADC 吗？

是的、可以为此目的使用内部 MSP430 ADC。 请注意、LMT70是一款高精度温度传感器、使用 MSP430的通用 ADC 将限制温度测量的精度。 为了获得最佳测量精度、建议将 LMT70与 ADS1113等外部 ADC 配对使用。

Q6：如何计算 LM73的结温？

为了找到 LM73自发热、需要考虑几个参数。 要 RθJA LM73的 TJ、您需要知道封装的热阻()、器件功率耗散(Q)和环境温度(TA)。 在下面的图片示例中、热量从结(TJ)流向外部环境(TA)、它显示了构成 RθJA Ω 的独立热阻。 PCB 的热阻取决于要使用的层数。

1. 计算器件的最大功耗 Q：
   1. 假设 vs (max)= 3.0V。
   2. 根据数据表、最大电流消耗为320uA。
   3. 计算裸片允许消耗的最大功率为 Q = Vs (max)* IPS = 3.0*320uA = 0.96mW
2. 然后找到 ΔT、结温与环境温度之间的温差
   1. 在2层电路板且无气流的情况下、LM73的热阻为 RθJA = 186°C/W
   2. ∆T=(Q)(RθJA)=(0.96mW)(186°C/W)= 0.179°C

3. ℃∆℃结温：tj= T+ TA=0.179+25 μ F = 25.179 μ F。

• Q 是器件耗散的功率。
• TJ 是器件中的结温。
• Tc 是外壳的温度。
• TA 是环境温度。
• TPCB 是 PCB 处的温度。
• RθJA 是器件结至环境的绝对热阻。
• RθJC 是器件结至外壳的绝对热阻。
• RθCPCB 是外壳与 PCB 之间的绝对热阻。
• RθPCBA 是从 PCB 到环境的热阻。

Q7：如何计算 TMP112的平均功耗？

数据表第7.4.1和7.4.3节包含计算平均功耗的信息

连续采样：

• 转换：26ms @ 40uA I2C 读取：20uS @ 40uA (不包括通过 I2C 上拉电阻的电流消耗)。 请注意、该时间根据系统 I2C 速度而变化。
• 静态电流：2.4uA

例如、

• • 如果以最慢设置(0.25Hz)采样、则平均电流为(0.25*26ms*40uA)+(0.25*20us*40uA)+((1-0.25*26ms-0.25*20us)*2.2uA)= 2.4uA 平均电流(不包括 I2C 上拉电阻器电流)
  • 如果您以最快的设置(8Hz)进行采样、则平均电流为(8*26ms*40uA)+(8*20us*40uA)+((1-8*26ms-8*20us)*2.2uA)= 10.1uA 平均电流(不包括 I2C 上拉电阻器电流)

单次触发模式

• 在单次触发模式下、计算与上述模式类似、但以下情况除外：
  • 每次转换需要两个 I2C 事务(触发和读取)
  • 空闲时间内使用关断电流而不是静态电流(典型值500nA)

例如、

• 如果您使用单次触发模式在频率为1Hz 时进行采样，则平均电流将为(1*26ms*40uA)+(2*20us*40uA)+(1*26ms-2*20us)*500nA)= 1.5 uA 平均电流(不包括 I2C 上拉电阻器电流)

问题8：测量皮肤温度的最佳做法是什么？

有关信息、请参阅以下材料：

• 适用于可穿戴应用的人体皮肤温度传感参考设计 将展示如何使用 LMT70温度传感器测量智能手表或健身追踪器等可穿戴设备中的人体皮肤温度

• TI 皮肤温度测量在线研讨会的幻灯片 展示了使用 TMP112和 LMT70测量皮肤和身体温度的各种方法。