Не так давно задался вопросом “чем измерять температуру с гарантированной точностью выше +-0.5°С” для применения с одной из разработок, оказалось что подобных датчиков очень не много. Но среди них есть один качественно отличающийся датчик Texas Instruments TMP117, его ключевые особенности которые мне показались важными:
- Точность измерения температуры +-0.1°С в диапазоне от –20°C до +50°C. (по сути при измерении температуры окружающей среды, перекрывает почти весь ее диапазон)
- Датчик имеет цифровой интерфейс I2C.
- Габарит очень маленький. (для удобного мне корпуса WSON6 он составляет всего 2*2*0.8мм)
- Высокая разрешающая способность 1LSB = 0.0078125°C.
- Малый саморазогрев.
Поскольку у меня задача стоит как измерение температуры окружающего воздуха и по возможности обеспечение максимально быстрой реакции на ее изменение, особо остро стоит вопрос собственной теплоемкости датчика и платы. Ее я решил применив FlexPCB плату из полиамида. Она имеет минимально возможную теплоемкость, по сравнению с текстолитом FR4 и удобна тем что ее можно гнуть. Но есть и минус такого решения: минимизировав теплоемкость и габарит платы мы уменьшаем возможности само-охлаждения датчика в стоячем воздухе, поэтому особенно остро встает вопрос о само-разогреве датчика.
С помощью подручных средств имеющихся у меня дома, мне удалось немного потестировать точность данного датчика.
Тест в талой воде:
Условия: датчики погружены в лед кубиками из дистилировки, с ожиданием до образования консистенции лед-вода в соотношении ~50/50. Ожидаемая температура консистенции: 0°C.
Среднее: Датчик 1 = 0,0293°C Датчик 2 = 0,0223°C
Тест на пару:
Условия: датчики в парах дистилировки, внешнее атмосферное давление ~748 мм.рт.ст. Ожидаемая температура парообразования: 99.556°C.
Среднее: Датчик 1 = 99,5412°C; Датчик 2 = 99,6051°C
Относительный тест:
Условия: 2 датчика на двух платах в условиях естественной конвекции.
Наблюдения:
- Мгновенная реакция на любое дуновение ветерка.
- Оотрисовка четкой и резкой ступеньки даже при незначительном изменении условий.
- Показания практически идентичны.
- Практически полное отсутствие инерции.
Тест само-разогрева:
Условия:
- Термостабильный бокс без внешней конвекции(закрытый цилиндр из 130 кг свинца, окруженный слоями утеплителя Ravatherm XPS, пеной и ДСП).
- AVG = 8 циклов по умолчанию.
- MODE = CC.
- Время стабилизации 15 минут.
- Повтор цикла тестов
Оперируя настройкой времени измерения получаем следующие данные:
CONV[2:0]=100( 1 сек) – 22.531°C
CONV[2:0]=101(4 сек) – 22.500°C
CONV[2:0]=110(8 сек) – 22.484°C
CONV[2:0]=111(16 сек) – 22.477°C
Опираясь на мои личные предпочтения, оптимальным соотношением скорость/само-разогрев является циклический замер с усреднением 8 циклов каждые 4 секунды, т.е. значение конфигурационного регистра 0x02A0.
Резюме:
Хорошие и достаточно высокоточные датчики. Просты в использовании, и стоят относительно не дорого. В паре с полиамидной платой возможно применение для environment-тестирования.
Успешно применены в проекте моего даталоггера на базе Малинки:
