Capteur basé dans des unions de semi-conducteurs
Le capteur semi-conducteur de température est un composant électronique fabriqué de façon similaire à celle d’un autre composant semi-conducteur électronique, comme par exemple un microprocesseur. La caractéristique directe d’un semi-conducteur dépend de la température et même si cela est bien souvent un inconvénient, il est possible d’utiliser cette dépendance pour mesurer la température.
Le capteur de température le plus connu est basé sur les caractéristiques de courant et de température d’un transistor. Si deux transistors identiques travaillent à des densités de courant différentes mais constantes, la différence de tension entre leur base-émetteur sera alors proportionnelle à la température absolue du transistor. Cette différence de tension se transforme alors en une seule tension ou intensité de sortie.
La sortie de ces capteurs est très linéaire, meilleure que les RTD mais avec cependant un niveau limité de température ( -40, 120º, typique). Une valeur de sensibilité typique est 10 mV/ ºC.
Ces capteurs se divisent en quatre groupes :
Capteurs de température avec sortie en tension
Capteurs de température avec sortie en intensité
Capteurs de température à sortie numérique
Capteurs de température avec sortie en résistance
Diode semi-conductrice
Capteurs de température avec sortie en tension
Ces capteurs doivent être alimentés avec une tension d’alimentation. Le signal de sortie est très faible, de l’ordre de mV et très linéaire. le tableau ci-après contient quelques exemples de ces capteurs :
Référence | Fabricant | Signal de sortie | Niveau de température |
|---|---|---|---|
LM34 | National semi-conducteur | 10mV/ºF | \(\pm\) 3º F (-20ºC à 120ºC) |
LM35 | National semi-conducteur | 10mV/ºF | \(\pm\) 1º C (-20ºC à 120ºC) |
TMP35 | Analog devices | 10mV/ºF | \(\pm\) 4º C (20ºC à 125ºC) |
TC103 | Telcom semiconducteurs | 10mV/ºF | \(\pm\) 8º C (-20ºC à 125ºC) |
Exemple : dans un capteur LM35 à 27ºC, la sortie sera :
\(V= 10 \dfrac{mV}{^{\circ}C} \times 27^{\circ}C= 270\)mV.
Capteurs de température avec sortie en intensité
Ces capteurs sont alimentés avec une tension de 4 et 30V, donnant un courant de sortie de un μA par ºK.
Référence | Fabricant | Signal de sortie | Niveau de température |
|---|---|---|---|
LM134 | National semi-conducteur | Programmable 0,4 a 1μA/ºK | \(\pm\)3º F à \(\pm\)20º F (-20ºC à 120ºC) |
AD590 | Analog devices | 1μA/ºK | \(\pm\) 5.5º C à \(\pm\) 10º C (-55ºC à 150ºC) |
TMP17 | Analog devices | 1μA/ºK | \(\pm\) 4º C (-40ºC à 105ºC) |
Capteurs de température à sortie numérique
Ce sont les premiers capteurs de température équipés d’un convertisseur analogique/numérique dans la puce interne. Ces capteurs sont généralement vendus avec leur propre interface.
Référence | Fabricant | Signal de sortie | Niveau de température |
|---|---|---|---|
LM75 | National semi-conducteur | I²C Série, 9 bits. résolution de 0,5ºC | \(\pm\)3º C (-55ºC à 125ºC) |
DS1620 | Analog devices | 2 ou 3 fils, résolution de 0,5ºC | \(\pm\) 0.5º C (0ºC à 70ºC) |
Capteurs de température avec sortie en résistance
La résistance du capteur varie avec les changements de température selon l’équation ci-après :
\(R= R_e \Bigl(1+ a(T- T_e )+b(T- T_e )^2 -c(T-T_i )^d \Bigr)\)
Où :
\(R_r\)= Résistance à la température \(T_e\), \(a\), \(b\), \(c\)= Constantes.
\(T_i\) = Température du point d’inflexion
Référence | Fabricant | Signal de sortie | Niveau de température |
|---|---|---|---|
KTY81 | Philips | 1k ou 2K à 25º C | \(\pm\)1º C à \(\pm\)12º C (-55ºC à 150ºC) |
KYY10 | Siemens | 1k ou 2K à 25º C | \(\pm\)1º C à \(\pm\)3.5º C (-50ºC à 150ºC) |
Diode semi-conductrice
La méthode qui utilise une diode semi-conductrice comme capteur de température est la moins chère. Ce capteur peut donner une sortie très linéaire avec une sensibilité de 3mV/ºC. Comme indiqué ci-après, le circuit de connexion est vraiment très simple :
Pour que la sortie soit stable, le courant qui circule doit être le plus constant possible.