Tendência
Sete considerações sobre sensores digitais e analógicos
Comparação de Tecnologias e Considerações sobre Aplicações
No passado, a detecção da temperatura era primariamente realizada pela avaliação de componentes de sensores analógicos como RTDs, NTCs ou termopares. Novos casos de uso, como a IoT (Internet das Coisas), comprovam as vantagens da implementação de sensores digitais de temperatura em diversos setores. Alguns exemplos de uso são controles industriais, dispositivos de consumo ou instrumentos e sistemas médicos. Os requisitos combinam a facilidade de uso com desempenho desafiador e custos razoáveis sem a necessidade de circuitos adicionais para polarizar os componentes de detecção ou determinar a temperatura medida. Além disso, o sinal detectado não precisa de linearização ou calibração adicional para a obtenção de resultados repetíveis e confiáveis.
Comparação de Critérios para os Sensores Analógicos
PRECISÃO
| ANALÓGICO | DIGITAL |
|---|---|
| É preciso considerar a precisão total do sistema, pois o circuito de medição adiciona um certo erro ao orçamento de erros total. Portanto, a precisão declarada do elemento de detecção normalmente é apenas 50% do orçamento de erros total. | A precisão do sensor representa exatamente a precisão do sistema, uma vez que não há perda adicional a aplicar devido à conversão de sinal. |
FAIXA DE TEMPERATURA
| ANALÓGICO | DIGITAL |
|---|---|
| Temperaturas ultrabaixas a ultra-altas. | A faixa de temperatura de utilização dos sensores digitais normalmente está limitada de -40 °C a +125/+150 °C. |
CONSUMO DE ENERGIA
| ANALÓGICO | DIGITAL |
|---|---|
| Circuitos como fontes de corrente são usados para polarizar o componente do sensor, levando a um consumo significativo de energia. Erros adicionais de medição introduzidos pelo autoaquecimento também precisam ser considerados. | O consumo de energia ocorre primariamente quando as medições são feitas. Nos estados de desligamento, o consumo de energia é mínimo e o autoaquecimento é insignificante. |
CONFIABILIDADE DOS DADOS
| ANALÓGICO | DIGITAL |
|---|---|
| O contato com o objeto a ser medido e a resistência do terminal podem afetar a precisão e a confiabilidade da medição devido à degradação. Além disso, ruído ou deriva adicional da conversão de analógico em digital possibilita leituras incorretas. | Os dados recebidos são válidos ou nulos. Além disso, é possível usar somas de verificação (feitas por algoritmos de detecção de erros) para validar o conteúdo da memória e os próprios dados transmitidos. |
ESFORÇO DE INTEGRAÇÃO
| ANALÓGICO | DIGITAL |
|---|---|
| São necessários circuitos externos para acionar e avaliar o componente de detecção. É preciso desenvolver firmware para determinar a temperatura em relação aos sinais analógicos medidos. | Nenhum componente externo adicional é necessário, exceto um microcontrolador com uma interface digital simples, como I2C ou SPI. |
TAMANHO
| ANALÓGICO | DIGITAL |
|---|---|
| Os menores tamanhos chegam a <1 mm com configurações de dois fios disponíveis. | Redução continuada da pastilha de silício e, portanto, do tamanho do pacote. As dimensões do pacote chegam a 1,5 mm x 1,5 mm. |
CUSTOS
| ANALÓGICO | DIGITAL |
|---|---|
| Os custos totais do sistema consistem no próprio elemento de detecção acompanhado do circuito de polarização, conversor A/D de qualidade etc. | Os sensores digitais de temperatura têm preços competitivos que tem diminuído nos últimos anos. |
Considerações sobre Medições e Aplicações
GERAL
As nossas recomendações para se obter os resultados mais precisos de medição de temperatura são:
- Use uma tensão de alimentação estável e sem ruído.
- Coloque um capacitor cerâmico próximo aos pinos de alimentação (veja a ficha de dados).
- Mantenha as linhas de alimentação o mais curtas possível.
- Isole o sensor de qualquer fonte de calor que não deva ser medida, incluindo os componentes eletrônicos dentro do conjunto.
- Evite correntes de ar caso deseje medir a temperatura da PCI.
Autoaquecimento
O autoaquecimento é gerado pela corrente consumida enquanto a medição da temperatura é realizada. Sensores digitais de temperatura, como o TSYS03, limitam esse efeito com corrente de operação baixa e corrente de espera muito baixa. No entanto, recomenda-se limitar a taxa de atualização da medição para evitar o autoaquecimento e melhorar a vida útil dos sistemas alimentados por bateria.
Constante de Tempo
A resposta ao degrau resultante é determinada pela massa térmica, pela condutividade térmica do material do sensor e pelo meio ao qual o sensor está exposto. A redução continuada da pastilha de silício e, portanto, do tamanho do pacote, resulta em menores respostas ao degrau. No teste, ambos os sensores foram expostos a uma variação de temperatura na corrente de ar ou em líquida não condutor de +25 °C a +75 °C.
Conclusão
Os sensores digitais de temperatura são uma solução versátil que medem a temperatura de forma precisa, confiável e econômica, atendendo às demandas de diversas aplicações e mercados. A TE Connectivity é uma das maiores empresas de sensores do mundo, com sensores inovadores que ajudam os clientes a transformar ideias em criações inteligentes e conectadas. Saiba mais sobre o portfólio de sensores digitais de temperatura da TE aqui.
