חיישני טמפרטורה משולבים (חיישני טמפרטורה IC) - יתרונות ויישומים
אולי הדרך המודרנית ביותר למדידת טמפרטורה באלקטרוניקה היא השימוש בחיישני טמפרטורה של IC. חיישנים כאלה יכולים להיבנות ישירות לתוך מיקרו-מעגלים, ובשל התלות של ה-I - V המאפיין תרכובת מוליכים למחצה בטמפרטורה שלה, כיום הם מספקים למפתחים הזדמנויות רחבות ליצירת מכשירי מדידה מדויקים. הכיוון מתפתח די מהר, יש לו מאפיינים משלו, אשר יידונו בהמשך מאמר זה.
חיישנים אינטגרליים של דיודה מציעים יתרונות על פני צמדים תרמיים ומדדי חום עמידות פלטינה, למרות שהם יכולים לעבוד בטמפרטורות נמוכות יחסית - לא יותר מ-150 מעלות צלזיוס. החיישנים הם מאוד קומפקטיים, וזו הסיבה שהם מובנים בצורה נוחה, והם גם זולים לייצור.
חיישנים כאלה אידיאליים לשילוב בווסתים, מגברים, מיקרו-בקרים והתקנים אלקטרוניים אחרים שבהם נדרש ניטור טמפרטורה מקוון מדויק.חיישני דיודה הם מאוד רגישים ומדויקים - זה היתרון העיקרי שלהם עבור אלקטרוניקה.
יש יותר ויותר אזורים שבהם יתאימו חיישנים משולבים. החל ממערכות מדידת טמפרטורה של מודולי מדידה, וכלה במדידת טמפרטורה של מעבדים ויישום במערכות בקרה עם פרמטרים מבוקרים רבים: טמפרטורה, לחץ וכו'.
שימושי ביותר לשלב חיישני דיודה משולבים במערכות ניטור טמפרטורה מרחוק למטרות בטיחות אש, כך שהאזעקה מופעלת אך ורק כאשר הטמפרטורה עולה על סף שנקבע מראש.
החיישנים האינטגרליים הראשונים כבר הראו עליונות תרמיסטורים, שכן עבור תרמיסטורים התלות של ההתנגדות בטמפרטורה רחוקה מלהיות ליניארית, ועבור חיישני דיודה מאפיין הפלט מתברר מיד ליניארי.
חיישנים אינטגרליים מסווגים כאנלוגיים ודיגיטליים ויכולים לספק אותות זרם או מתח פרופורציונליים לטמפרטורה. חיישנים אנלוגיים אינם מאבדים פופולריות, כי טווח מתח ההפעלה שלהם הוא די גדול - מ 4 עד 30 וולט, בעוד אין רגישות לירידות מתח על קווי העברת האות. למרות שרוב המכשירים כיום דורשים פורמט דיגיטלי עבור נתוני קלט, ניתן להמיר אות אנלוגי בקלות לדיגיטל באמצעות ADC.
בפתרונות רבים המיושמים למשימות ניטור ומדידה, לחיישני דיודה יש ADC בתוכם מכיוון שטכנולוגיית הייצור מאפשרת זאת - החיישן מתברר כחסכוני.אות המוצא של מדחום אינטגרלי דיגיטלי מתקבל כעת בפורמט של 1 או 0, שנוח להעברה למיקרו-בקר חיצוני.
פונקציות נוספות אפשריות גם בחיישני טמפרטורה משולבים: ניטור שינויי מתח, מדידת טמפרטורה של אובייקט מרוחק, מדידת קצב הזרימה, איתות שחרגה מהטמפרטורה שנקבעה.
חיישני טמפרטורה דיגיטליים משולבים כגון DS18S20 זכו זמן רב לפופולריות עבור טכנולוגיית 1-Wire ברחבי העולם, למרות שהם היו ידועים במקור כחיישני DS1820 שהופסקו. חיישנים אלו כוללים בידוד רעשים וביצועים מטרולוגיים גבוהים, אשר חשובים מאוד בעת ארגון כבישים מהירים.
במשך יותר מ-15 שנים, חיישני DS1820 שימשו בבניית מערכות בקרת טמפרטורה רב-נקודתיות בטווח שבין -55 מעלות צלזיוס ל-+125 מעלות צלזיוס, הם מאפשרים ניטור טמפרטורה בזמן אמת ומאותתים במהירות על העובדה שהטמפרטורה חורג מנקודת ההגדרה. זה אפשרי הודות לזיכרון הלא נדיף המובנה בשבב.
חיישני ה-DS18B20 מתקדמים יותר - הם מאפשרים תכנות של רוחב הסיביות של התוצאה באמצעות 1-Wire, ובכך קובעים את שיעור ההמרה. הקוד הדיגיטלי שיוצא מהחיישן הוא כבר תוצאה של מדידת הטמפרטורה ואין צורך לבצע המרות נוספות.
חיישן DS1822 הוא גרסה פשוטה ולא מכוילת של חיישן DS18B20, הוא זול יותר ומאפשר מערכות בקרת טמפרטורה רב נקודות בעלות נמוכה. ישנה גם גרסת שני פינים חסכונית, כמו DS1822-PAR, המופעלת במצב טפילי חוט יחיד.
יש גם מדחום DS1825 חוט יחיד, בעל 4 פיני כתובת עבור מקסימום 16 כתובות מקומיות בקו חוטי יחיד. תכונה זו מאפשרת לטכנאי למצוא עד 16 מדי חום בקרת טמפרטורה רב-נקודתיים הממוקמים על קו ברשת 1-Wire. זה לא מצריך התאמה של טבלאות של כתובות בודדות של 64 סיביות, כלומר, הביצועים של מערכת כזו יגדלו.