1700 年代初，德國物理學家加布里埃爾·丹尼爾·華氏 （Gabriel Daniel Fahrenheit） 創造了華氏標度并開發了水銀溫度計。華氏沒有使用他認為不可靠的水的冰點作為基礎。他將冰/鹽/水混合物的溫度稱為“零度”，因為這是他在實驗室中可以方便且可重復地達到的最低溫度。他估計人體溫度為 96°，并以此為上參考。然后，他將刻度劃分為 0 到 96 之間的單度。在這個刻度上，純水的華氏刻度的冰點恰好發生在 32°，沸點（在海平面）在 212°。

在那個世紀后期，大約在 1742 年，瑞典天文學家安德斯·攝氏認為有一個更好的尺度。攝氏使用 100° 作為雪的熔點，并將 0° 設置為水的沸點。后來將其反轉為冷端為 0°，熱端為 100°，即攝氏溫標。

從那時起，準確測量溫度對于科學、醫學和工業設備來說至關重要。至少有五種常見的溫度傳感器，但現在，今天，我發現其中兩種非常引人注目。

RTD傳感器接口

鉑電阻溫度檢測器 （RTD） 是最精確的溫度傳感器之一。RTD 能夠實現 ±0.02°C 的校準精度，但更典型地歸檔為 ±0.1°C。RTD 提供探頭或 SMT 版本，堅固耐用，具有出色的長期穩定性、互換性和可重復性。RTD 不需要像熱電偶那樣的冷端補償。它的響應速度比熱電偶慢一些。RTD 對溫度的響應幾乎是線性的，尤其是從 0° 到 100°C，但并不完全如此。無需一些微處理器校正，您就可以在 -100°C 和 +200°C 的范圍內獲得 ±3.1° 的精度 （0.00385Ω/Ω/°C （ITS-90）），這是非常可重復的。然而，該設備的規定精度可能為 ±0.10 度，是指它與標準曲線的擬合。如果您必須進行絕對測量，而不是可重復測量，微控制器可以使用 Calendar-Van Dusen 方程來補償非線性并獲得 0.1 度的精度。請注意，不同鉑成分的 RTD 常數可能略有不同，包括 α = 0.003926Ω/Ω/°C 和 a = 0.003750Ω/Ω/°C （IEC 60751:2008）。

RTD 的起始價格低于 1 美元，通常具有 -55° 至 155°C 的溫度范圍。此外，200° 至 600°C 也很常見。有許多版本可供選擇，0°C 時的電阻范圍為 100Ω 至 1KΩ，精度為 ±1% 至 ±0.1%。RTD 的模擬接口（有時稱為“發射器”）過去非常昂貴，但現在不再如此了。

MAX31865是一款易于使用的單芯片接口，用于鉑電阻溫度檢測器，帶有數字輸出。其輸入可防止高達 ±45V 的過壓故障，該芯片具有可編程檢測 RTD 或電纜中的開路或短路故障條件的功能。

該芯片的 15 位 A/D 在所有工作條件下的總精度最高為 ±0.5°C（滿量程的 0.05%）。A/D 的積分非線性為±1 LSB。該 IC 采用 3.3V 電源供電，通常需要 2ma。它與 2 線、3 線和 4 線傳感器連接兼容，采用 20 引腳 TQFN 和 SSOP 封裝。MAX31865EVKIT評估套件可供您直接評估器件。

圖 2：MAX31865 RTD 數字轉換器框圖。

IC溫度傳感器

第一個溫度傳感器 IC 于 40 年前發布。今天，這些設備是所有工程師的中流砥柱。IC 溫度傳感器提供高模擬輸出或數字輸出，價格相當便宜，通常具有很好的線性度和非常小的封裝。直到最近，溫度傳感器 IC 的精度還可以，而且通常響應速度很慢。它們需要穩定的電源。它們的溫度范圍有點有限。

情況肯定有所改善。例如，MAX31889數字溫度傳感器以最低功耗實現最高準確度，是冷鏈制藥和其他溫度傳感應用的理想選擇。該器件在 -20oC 至 +105oC 和 -40oC 至 +125oC 范圍內的精度為 ±0.25oC 和 ±0.65oC。該 IC 的 16 位分辨率高達 0.005oC，可重復性為 0.008°C RMS。它有一個標準的 I 2 C 串行輸出。

制作像 MAX31889 這樣的專用模擬 IC 可以提供一些不錯的附加功能。該芯片包括高低閾值數字溫度報警器，并且有一個 32 字的 FIFO 測量緩沖器。唯一的 ROM ID 使設備 NIST 可追溯。

轉換時間為 16.5ms，典型值。該 IC 采用微型 2 x 2 x 0.8mm、6 引腳、μDFN 封裝。它在測量期間僅需要 68μA 的典型工作電流（最大 110μA），而在待機狀態下僅需要 0.55μA（最大 38.0μA）。

圖 3：MAX31889 溫度傳感器 IC 框圖。

IC 傳感器有什么不喜歡的？好吧，如果 -40o 至 +125oC 的工作范圍適用于您的應用，那么幾乎沒有任何實際意義。該芯片采用 1.7V 至 3.6V 電源供電，因此可以輕松使用電池供電。它現在可用且成本低廉。事實上，該設備以 RTD 成本的一小部分測量冷鏈藥品溫度。

審核編輯：郭婷