热传感在控制能源使用中的解决方案

在许多应用中控制能源使用的需求 - 从手持设备到工业系统和住宅设计 - 已经产生了越来越多的热传感器。因此，今天可用的热传感器系列比以往任何时候都更加广泛，这一点不足为奇。传统的热传感器，如双金属片，热电偶，热敏电阻和电阻温度器件正在通过红外探测器和基于MEM的设备加入以提供更多选择，因此，开放更多潜在的应用程序。在本文中，我们将仔细研究一些这些新发展。

板级传感

热传感器最常见的应用之一就是简单地跟踪电子系统中的热量。通过测量内部温度，热传感器可以在需要冷却时发出信号，从而激活风扇或一些其他冷却装置，例如Peltier模块。具有用于控制的传感器意味着冷却装置不必始终打开，这不仅降低了功率消耗，而且在风扇的情况下，允许系统更安静地操作。此外，传感器还允许用户创建更复杂的热/电源管理方案，例如降低系统某些区域的电源，这些区域对当前操作不是那么关键 - 实际上是故意创建受控系统“掉电”以节省能源。

可以通过测量系统中各个IC的温度来实现热控制，这可以通过监控二极管结来实现，例如微处理器的基板PNP或二极管连接的晶体管，如2N3904（NPN）型）或2N3906（PNP型）。这是有效的，因为在正向电流值较低时，结温的变化会产生结正向电压的相应变化。

有几种现成的IC设计用于通过结点监测进行温度传感;最近的一个例子是恩智浦的SA56004X（图1）。该器件是一款兼容SMBus的11位远程/本地数字温度传感器，提供一个监控远端二极管的通道，精度为±1°C，并可在芯片上本地测量温度。

图1：恩智浦SA56004X远程/本地数字温度传感器可接受来自二极管结的输入，以确定IC的温度，允许系统以多种方式作出反应来控制温度（由恩智浦提供）。

SA56004X用户可以编程低温和超温限制和阈值，以提供指示何时出现片上或远程温度的输出。达到限制值时，将产生可用作系统中断或SMBus警报的警报输出。当片上或远程温度测量值超过编程的T_CRIT阈值寄存器值时，阈值输出T_CRIT被激活。此输出可用于激活冷却风扇，发送警告或触发系统关闭。为进一步提高系统可靠性，SA56004X采用SMBus超时协议。

SA56004X采用SO8，TSSOP8和HVSON8封装，具有8个工厂编程器件地址选项，与LM86，MAX6657/8和ADM1032引脚兼容。

新型器件此类应用也值得考虑，因为它可以为系统设计提供更多机会，是德州仪器公司的TMP006红外热电堆传感器。该器件采用1.6 x 1.6 mm小型晶圆/芯片级封装（WCSP）封装，可以测量物体的温度，无需与其接触。这种基于MEMS的传感器使用热电堆来吸收被测物体发出的红外能量：热电堆电压的变化与物体的温度相对应（图2）。

图2：采用基于MEMS的热电堆远程感应温度的1.6 x 1.6 mm TI TMP006为设计人员带来了新机遇（德州仪器提供） ）。

传感器的电压范围（指定范围为-40°C至125°C），低功耗（2.2 V电源下240μA）和低封装高度（0.625 mm，最大值）使其可用于广泛的应用。由于它适用于电池供电的应用，因此可用于手持设备，以测量外壳温度以进行冷却，以及随时进行其他温度测量;此外，芯片级格式使得可以使用用于手持设备的标准高容量组装方法。 TI还建议该传感器可用于测量舒适指数和电机箱温度，以及用于服务器场电源管理。

设施监控

由于供暖和制冷设施的成本处于历史最高水平，整个工厂和办公楼的监控温度变得比以前更加重要。幸运的是，现在有技术可以实现复杂的监控，并且具有成本效益。

Maxim推出的DS18S20高精度1-Wire数字温度计是一种在此类应用中非常有用的器件（图3）。 DS18S20数字温度计提供9位摄氏温度测量，通过1线总线引脚与中央微处理器通信。该器件的另外两个引脚用于接地和输入电源，但传感器实际上可以直接从数据线获得电源（所谓的“寄生电源”），无需外部电源。由于每个器件都具有唯一的64位串行代码，因此多个器件可以在同一条1线总线上工作，允许一个微处理器控制分布在大面积上的许多传感器。

图3：为了监控整个设施的温度，Maxim DS18S20数字温度计的1线总线使得建立分布式测量系统变得更加容易（由Maxim提供）。

紧凑型传感器还提供报警功能，用户可编程的上下触发点存储在非易失性存储器中。 DS18S20在-10°C至+ 85°C的温度范围内精度可达±0.5°C，工作温度范围为-55°C至125°C。传感器的属性推荐用于HVAC环境控制，建筑物内部的温度监控系统，设备或机器，以及过程监控和控制系统。

总结

这里讨论的各种热传感技术允许任何工程师至少考虑温度测量可以为产品设计增加的优势。通过将热数据与来自其他传感器的输入相结合，系统可以设计为具有比以往更高水平的复杂性和智能性。考虑到大多数热传感器的合理价格，它们增加的功能可以带来可观的快速回报。