温度显示电路和传感器技术

我总是被告知要把冰箱门关上，所以我照做了。但是，当冰箱门在一个晴朗的日子里选择略微打开时，我遇到了大麻烦，因为水蒸气几乎积聚在里面的每一件东西上。谢天谢地，没有一种蔬菜变质，否则我就会遭受难以忍受的唠叨。

在某些行业，温度失控造成的后果比腐烂的水果或融化的冰淇淋更严重。冷藏室需要有精确的温度控制或货物，新鲜的农产品往往有被污染的风险。医院里的温度也要保持在一定的阈值以下，以防止细菌滋生。

在复杂的控制器的核心是一个温度传感电路。通常，在设计中包含一个显示器来提供温度的实时值。

温度显示电路是如何工作的

温度电路测量周围环境的温度，并将其值显示在数字显示器上。它就像一个模拟温度计，除了不使用水银来确定温度值。

相反，温度显示电路包含一个温度传感器，单片机，以及数字显示。温度传感器利用电学原理检测温度值并将其转换为模拟信号。

一个微控制器用来拾取模拟信号并将其转换为数字值。通常，在输入到微控制器的ADC引脚之前，需要一个运算放大器来放大温度的模拟值。

显示器，通常是LCD或段led，用来显示当前的温度值。根据传感器的分辨率，显示器可能以小数点显示温度值。

用于温度显示电路的传感器类型

温度电路的一般概念很简单。但这并不意味着你可以通过从供应商那里找到任何温度传感器来开始制造一个。有各种类型的温度传感器可用，你需要选择一个适合你的要求。

下面是一些常见类型的温度传感器。

• 热电偶热电偶的工作原理是测量两种不同金属之间的电压偏置。它是非线性，精度低，但可以在最宽的温度范围内工作。

• 电阻温度检测器(RTD)RTD通常由铂丝包裹在陶瓷或玻璃芯上制成。随着温度的变化，RTD的电阻一般呈线性变化。它非常精确，但不是一个经济的选择。

• NTC热敏电阻NTC热敏电阻的工作原理是根据其温度变化其电阻。它对温度的微小变化非常敏感。与温度相比，该值呈指数级变化。

• 集成电路传感器基于半导体的传感器使用二极管来确定温度值。温度传感ic通常具有内置运算放大器，并以数字或模拟信号提供温度值。

热电偶覆盖最大的温度范围，但精度最低。

设计温度显示电路时的挑战

根据温度传感器的类型，您将不得不处理PCB设计中的特定挑战。热电偶、RTD和NTC热敏电阻产生与温度值对应的模拟信号。这意味着您需要在PCB的模拟部分和数字部分之间进行良好的分离。

保持模拟和数字接地分离对于确保没有数字噪声耦合到模拟温度信号中是很重要的。当然，您还需要确保模拟信号有清晰直接的返回路径到模拟地。

显然，使用基于半导体的温度传感器将简化PCB设计。然而，这并不意味着你应该把任何事情都视为理所当然。如果IC传感器产生模拟输出，您仍然需要坚持模拟-数字分离的最佳实践。

正确设计温度传感器可以得到准确的显示值。

一些基于ic的传感器提供I2C或SPI接口，这意味着您不必处理传感器的模拟部分。这让您处理另一个经常影响IC温度传感器的问题。如果您打算测量环境温度，则需要使传感器远离产生热量的ic，例如微控制器。

值得庆幸的是，设计显示界面是一个相当简单的过程。只要传感器设计正确，在显示面板上获得正确的值就没有问题。

它有助于使用灵活的PCB设计软件，如OrCAD Allegro用于数字地分离或设置温度传感器的间隙。快板提供清晰的布局解决方案，轻松管理协作设计过程，并对分析和模拟的潜力进行配对。

如果你想了解更多关于Cadence如何为你提供解决方案的信息，跟我们和我们的专家团队谈谈。