传感器的种类

传感器代表人的五感。

器 官 感 觉 动 作 替 换 元 件
目の画像 视觉 观看物体
感知光线
红外线传感器、热释电传感器
发光二极管、CCD、相机
耳の画像 听觉 聆听声音
感知振动
压力传感器、麦克风
应变计(应变传感器)
鼻の画像 嗅觉 嗅闻味道 气体传感器、湿度传感器
舌の画像 味觉 感知味道 味觉传感器
皮肤握手の画像 触觉 感知温度
感知压力
温度传感器、压力传感器
湿度传感器、位移传感器

测量温度时

一般性的温度测量、控制用途使用容易转换成电信号的电气式测温电阻体、热电偶、热敏电阻器。
RTD: Resistance Temperature Detector
NTC: Negative Temperature Detector
PTC: Positive Temperature Detector

测温电阻体、线性电阻器、热敏电阻器的概要

测温电阻体
利用测温电阻体的电阻值相对于温度基本呈直线增加的特点。
使用白金、镍、铜等金属。
尤其是白金,其稳定性、直线性优异,可用于高精度、大温度范围的测量。

线性电阻
利用电阻值相对于温度基本呈直线增加的特点。
使用镍和钯的合金
可选择各种电阻值、TCR
→适用于温度补偿。

热敏电阻器
利用半导体的电阻温度特性。
小型、灵敏度高。
问题在于电阻温度变化特性的直线性较差。

温度-电阻值的关系

利用温度-电阻值的相关关系,转换为温度。

R-T近似式  
理想的测温电阻体: R=R0(C1+C2T)
测温电阻体: R ≈ R0(1+C1t+C2t2)
NTC: R ≈ R0exp{B(1/t-1/t0)}

使用温度范围-精度

白金测温电阻体:1个元件覆盖的温度范围大
热敏电阻器:分辨率高,但一个元件能够覆盖的范围小

兼容性

测温电阻体:例)白金测温电阻体[Pt100]
Pt・・・白金   100・・・表示0℃时的电阻值100Ω。
*电阻值(在0℃下测量)各不相同,有10Ω、1kΩ等,有时会分别记载为[Pt10]、[Pt1000]。

JIS标准规定了每1℃的电阻值,可判断白金温度传感器是否具有兼容性。(JIS C 1604-1997等)

测量设备如果具备记载为Pt100的端子,只需连接即可进行温度检测。

 

线性电阻:如果基准电阻值与TCR相同,则具备兼容性。

 

热敏电阻器:B常数、基准电阻的组合因公司而异,需要予以注意。
・元件兼容
・合成电阻式
・ROM兼容式

测温电阻体-线性电阻器

测温电阻体
例)Pt100:根据与温度对应的电阻值进行了标准化。

相对于温度的允许偏差
等级A:±(0.15+0.002ltl)℃
等级B:±(0.3+0.005ltl)℃

线性电阻器
可选择TCR和基准温度时的电阻值。

 

温度误差(测温电阻体与线性电阻器)

白金测温电阻体(等级A) vs 线性电阻器(±1%、TCR±5%)

换算温度误差

温度-(最大、最小)电阻值

  

各温度传感器的优缺点

各种传感器各有所长,也各有所短。测量温度时,明确精度、分辨率、稳定性、兼容性、使用环境等十分重要。

  测温电阻体 线性热敏电阻器 NTC热敏电阻器
Pt 其他金属
测量精度 ×
稳定性
分辨率
测量温度范围
测温补偿电路 无需 无需 需要
兼容性
电阻值、TCR、选择性 ×

 

薄膜白金测温电阻体的发展动向

测温电阻体中,具有长期以来得到广泛应用,被称作Pt100等符合JIS和国际标准的白金绕线型温度传感器。该产品使用白金线,所以价格非常昂贵,但耐环境性强、长期稳定性好,特性符合国际规定的计算公式和温度-电阻值换算表。白金绕线型的价格原本就高于其他电阻温度传感器,当电阻值超过100Ω后,随着尺寸增大,价格还会更高。因此一直给设计人员以高价位温度传感器的印象。

本公司自1982年投产并开始销售低价位、高电阻值的薄膜型白金测温电阻体。最初只是本公司独有的温度精度和温度特性产品,但凭借高精度产品、高稳定性产品的定位,逐渐赢得了测量设备领域的喜爱。自1997年投产符合JIS标准的薄膜型白金测温电阻体后,薄膜型的可靠性也得到广泛认知,薄膜白金测温电阻体的需求不断扩大。

这是因为为了提高整机的附加价值,高精度温度传感器和定制形状产品的需求有所增加,食品加工领域提高了工序管理的法律要求,也是近年来需求增加的一个因素。

薄膜白金测温电阻体得到市场的认可,是因为其性能与绕线型基本相同但价格低廉,通过薄膜化可以制造小型、高电阻值(1kΩ)的产品,而且电阻值变化的绝对量大,与外部连接的引线的线电阻造成的误差小等,能使整机的电路设计变得简单。

从最近的趋势来看,定制形状的白金测温电阻体需求正在增加,而且以安装在玻璃环氧树脂基板上的温度传感器和模压加工产品等新形状的需求为主。随着日本国内整机生产厂家增加高附加价值设计,这一趋势估计会越来越强。

薄膜白金测温电阻体的发展动向

测温电阻体中,具有长期以来得到广泛应用,被称作Pt100等符合JIS和国际标准的白金绕线型温度传感器。该产品使用白金线,所以价格非常昂贵,但耐环境性强、长期稳定性好,特性符合国际规定的计算公式和温度-电阻值换算表。白金绕线型的价格原本就高于其他电阻温度传感器,当电阻值超过100Ω后,随着尺寸增大,价格还会更高。因此一直给设计人员以高价位温度传感器的印象。

本公司自1982年投产并开始销售低价位、高电阻值的薄膜型白金测温电阻体。最初只是本公司独有的温度精度和温度特性产品,但凭借高精度产品、高稳定性产品的定位,逐渐赢得了测量设备领域的喜爱。自1997年投产符合JIS标准的薄膜型白金测温电阻体后,薄膜型的可靠性也得到广泛认知,薄膜白金测温电阻体的需求不断扩大。

这是因为为了提高整机的附加价值,高精度温度传感器和定制形状产品的需求有所增加,食品加工领域提高了工序管理的法律要求,也是近年来需求增加的一个因素。

薄膜白金测温电阻体得到市场的认可,是因为其性能与绕线型基本相同但价格低廉,通过薄膜化可以制造小型、高电阻值(1kΩ)的产品,而且电阻值变化的绝对量大,与外部连接的引线的线电阻造成的误差小等,能使整机的电路设计变得简单。

从最近的趋势来看,定制形状的白金测温电阻体需求正在增加,而且以安装在玻璃环氧树脂基板上的温度传感器和模压加工产品等新形状的需求为主。随着日本国内整机生产厂家增加高附加价值设计,这一趋势估计会越来越强。

本公司的薄膜白金测温电阻体SDT系列,包括SDT101系列(带轴向引线圆筒型)、SDT310系列(板状径向引线型:JIS、DIN标准产品)、SDT73H和SDT73V(SMD型)3种,还有对SDT系列进行保护管密封加工等2次加工的ST系列。下面介绍各种产品的概要。主要额定值如(表1)所示,电阻值-温度特性如(图2)所示。

表1.SDT系列额定值表


图2.温度电阻特性

SDT101系列

SDT101价格低于JIS薄膜白金测温电阻体。本公司从1982年开始供货,备有温度电阻特性近似式,可用于设计时的电路计算。而且,其元件部分为圆柱形状,没有方向性,作为利用自身发热的风速和流量传感器同样优秀(照片1)。主要用途为测力传感器的温度补偿、利用自身发热的风速传感器、热电偶的冷端补偿、汽车电子燃料喷射装置的流量测量、各种温度传感器的补偿等。

照片1.SDT101、310、73系列

SDT310系列

SDT310系列SDT310系列体型小(3.0×2.0mm规格)、可制作1kΩ的电阻器,具有优异的响应性和直线性。在该系列中,SDT310LT是容易焊接外部引线的产品。SDT310MT对于过去只能使用热电偶或高价位的绕线型测量的650℃的温度,实现了CLASS B。主要用途为高精度温度测量、热电偶的冷端温度补偿、控制基板的温度补偿、电子设备的温度管理等。

SDT73H、SDT73V系列

SDT73HSDT73V表面贴装型薄膜白金测温电阻体,电阻温度特性(T.C.R.)符合JIS、IC标准。SDT73V符合车载试验标准AEC-Q200。

SDT732BG

定制产品SDT732BG为引线键合适用品,适用于各种高精度传感器模块内的温度补偿。最高使用温度达+400℃,可在高温度环境下使用。主要用途为热电偶的冷端补偿、光通信模块的温度补偿。

ST系列

ST系列是对SDT系列进行保护管密封、延长引线或在基板上安装的定制产品。(照片2)介绍了一个例子。

照片2.ST系列

今后,我们将继续增加小型化、高精度化、高温度化和测量温度范围扩大化的产品,不断丰富产品系列,以灵活应对客户的各种需求。