在許多應用中控制能源使用的需求 - 從手持設備到工業(yè)系統(tǒng)和住宅設計 - 已經(jīng)產生了越來越多的熱傳感器。因此，今天可用的熱傳感器系列比以往任何時候都更加廣泛，這一點不足為奇。傳統(tǒng)的熱傳感器，如雙金屬片，熱電偶，熱敏電阻和電阻溫度器件正在通過紅外探測器和基于MEM的設備加入以提供更多選擇，因此，開放更多潛在的應用程序。在本文中，我們將仔細研究一些這些新發(fā)展。

板級傳感

熱傳感器最常見的應用之一就是簡單地跟蹤電子系統(tǒng)中的熱量。通過測量內部溫度，熱傳感器可以在需要冷卻時發(fā)出信號，從而激活風扇或一些其他冷卻裝置，例如Peltier模塊。具有用于控制的傳感器意味著冷卻裝置不必始終打開，這不僅降低了功率消耗，而且在風扇的情況下，允許系統(tǒng)更安靜地操作。此外，傳感器還允許用戶創(chuàng)建更復雜的熱/電源管理方案，例如降低系統(tǒng)某些區(qū)域的電源，這些區(qū)域對當前操作不是那么關鍵 - 實際上是故意創(chuàng)建受控系統(tǒng)“掉電”以節(jié)省能源。

可以通過測量系統(tǒng)中各個IC的溫度來實現(xiàn)熱控制，這可以通過監(jiān)控二極管結來實現(xiàn)，例如微處理器的基板PNP或二極管連接的晶體管，如2N3904（NPN）型）或2N3906（PNP型）。這是有效的，因為在正向電流值較低時，結溫的變化會產生結正向電壓的相應變化。

有幾種現(xiàn)成的IC設計用于通過結點監(jiān)測進行溫度傳感;最近的一個例子是恩智浦的SA56004X（圖1）。該器件是一款兼容SMBus的11位遠程/本地數(shù)字溫度傳感器，提供一個監(jiān)控遠端二極管的通道，精度為±1°C，并可在芯片上本地測量溫度。

圖1：恩智浦SA56004X遠程/本地數(shù)字溫度傳感器可接受來自二極管結的輸入，以確定IC的溫度，允許系統(tǒng)以多種方式作出反應來控制溫度（由恩智浦提供）。

SA56004X用戶可以編程低溫和超溫限制和閾值，以提供指示何時出現(xiàn)片上或遠程溫度的輸出。達到限制值時，將產生可用作系統(tǒng)中斷或SMBus警報的警報輸出。當片上或遠程溫度測量值超過編程的T_CRIT閾值寄存器值時，閾值輸出T_CRIT被激活。此輸出可用于激活冷卻風扇，發(fā)送警告或觸發(fā)系統(tǒng)關閉。為進一步提高系統(tǒng)可靠性，SA56004X采用SMBus超時協(xié)議。

SA56004X采用SO8，TSSOP8和HVSON8封裝，具有8個工廠編程器件地址選項，與LM86，MAX6657/8和ADM1032引腳兼容。

新型器件此類應用也值得考慮，因為它可以為系統(tǒng)設計提供更多機會，是德州儀器公司的TMP006紅外熱電堆傳感器。該器件采用1.6 x 1.6 mm小型晶圓/芯片級封裝（WCSP）封裝，可以測量物體的溫度，無需與其接觸。這種基于MEMS的傳感器使用熱電堆來吸收被測物體發(fā)出的紅外能量：熱電堆電壓的變化與物體的溫度相對應（圖2）。

圖2：采用基于MEMS的熱電堆遠程感應溫度的1.6 x 1.6 mm TI TMP006為設計人員帶來了新機遇（德州儀器提供） ）。

傳感器的電壓范圍（指定范圍為-40°C至125°C），低功耗（2.2 V電源下240μA）和低封裝高度（0.625 mm，最大值）使其可用于廣泛的應用。由于它適用于電池供電的應用，因此可用于手持設備，以測量外殼溫度以進行冷卻，以及隨時進行其他溫度測量;此外，芯片級格式使得可以使用用于手持設備的標準高容量組裝方法。 TI還建議該傳感器可用于測量舒適指數(shù)和電機箱溫度，以及用于服務器場電源管理。

設施監(jiān)控

由于供暖和制冷設施的成本處于歷史最高水平，整個工廠和辦公樓的監(jiān)控溫度變得比以前更加重要。幸運的是，現(xiàn)在有技術可以實現(xiàn)復雜的監(jiān)控，并且具有成本效益。

Maxim推出的DS18S20高精度1-Wire數(shù)字溫度計是一種在此類應用中非常有用的器件（圖3）。 DS18S20數(shù)字溫度計提供9位攝氏溫度測量，通過1線總線引腳與中央微處理器通信。該器件的另外兩個引腳用于接地和輸入電源，但傳感器實際上可以直接從數(shù)據(jù)線獲得電源（所謂的“寄生電源”），無需外部電源。由于每個器件都具有唯一的64位串行代碼，因此多個器件可以在同一條1線總線上工作，允許一個微處理器控制分布在大面積上的許多傳感器。

圖3：為了監(jiān)控整個設施的溫度，Maxim DS18S20數(shù)字溫度計的1線總線使得建立分布式測量系統(tǒng)變得更加容易（由Maxim提供）。

緊湊型傳感器還提供報警功能，用戶可編程的上下觸發(fā)點存儲在非易失性存儲器中。 DS18S20在-10°C至+ 85°C的溫度范圍內精度可達±0.5°C，工作溫度范圍為-55°C至125°C。傳感器的屬性推薦用于HVAC環(huán)境控制，建筑物內部的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，設備或機器，以及過程監(jiān)控和控制系統(tǒng)。

總結

這里討論的各種熱傳感技術允許任何工程師至少考慮溫度測量可以為產品設計增加的優(yōu)勢。通過將熱數(shù)據(jù)與來自其他傳感器的輸入相結合，系統(tǒng)可以設計為具有比以往更高水平的復雜性和智能性。考慮到大多數(shù)熱傳感器的合理價格，它們增加的功能可以帶來可觀的快速回報。