Температурный датчик Texas Instruments TMP117

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:

 

  1. 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)
  2. Датчик имеет цифровой интерфейс I2C.
  3. Габарит очень маленький. (для удобного мне корпуса WSON6 он составляет всего 2*2*0.8мм)
  4. Высокая разрешающая способность 1LSB = 0.0078125°C.
  5. 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: