1. Analógové teplotné snímače

Analógové snímače poskytujú spojitý (analógový) signál, typicky elektrické napätie alebo odporové zmeny závislé od teploty. Sú jednoduché, robustné a často veľmi rýchle, no ich nevýhodou je citlivosť na kvalitu prenosovej trasy a rušenie.

1.1 Rezistívne (odporové) snímače

Využívajú zmenu elektrického odporu materiálu pri zmene teploty. Podľa materiálu môže odpor rásť (PTC) alebo klesať (NTC).

a) Termistorové snímače

• vyrobené z polovodičových materiálov

• nelineárna charakteristika

• vysoká citlivosť na malé zmeny teploty

• bežné v elektronike, spotrebičoch, batériách, regulácii

Typy termistorov:

• PTC (Positive Temperature Coefficient) – odpor stúpa so stúpajúcou teplotou

• NTC (Negative Temperature Coefficient) – odpor klesá so stúpajúcou teplotou (najrozšírenejšie)

b) Kovové rezistívne snímače (RTD – Resistance Temperature Detectors)

Používajú sa najmä kovy ako platina (Pt100, Pt1000) alebo nikel.

Výhody:

• veľmi lineárna charakteristika

• vysoká presnosť a stabilita

• široký teplotný rozsah

• dobrá dlhodobá reprodukovateľnosť

Nevýhody:

• vyššia cena (najmä pri platine)

• nižšia citlivosť oproti termistorom

1.2 Termočlánky (Thermocouples)

Termočlánok využíva Sebeckov jav – spojenie dvoch rôznych kovov vytvára elektrické napätie úmerné rozdielu teplôt.

Výhody:

• extrémne široký rozsah teplôt (až do 1800 °C podľa typu)

• vysoká odolnosť

• rýchla odozva

Nevýhody:

• nižšia presnosť

• potreba kompenzácie studeného spoja

• výstupné napätie je veľmi malé (mV)

2. Digitálne teplotné snímače

Digitálne snímače pracujú s vnútorným polovodičovým čipom, ktorý meria teplotu a priamo ju prevádza na digitálnu hodnotu. Výstupný signál teda nie je ovplyvnený dĺžkou vedenia alebo rušením tak ako analógové senzory.

Výhody:

• jednoduchá integrácia do mikroprocesorových systémov

• vysoká presnosť nezávislá na kabeláži

• možnosť komunikácie cez rôzne digitálne zbernice

• odpadá potreba spracovania analógového signálu

Nevýhody:

• menší rozsah meraných teplôt

• vyššia citlivosť na mechanické a teplotné preťaženie

• závislosť od napájania a elektroniky na čipe

2.1 Typy digitálnych rozhraní

Digitálne teplotné senzory sa rozlišujú najmä podľa použitej komunikačnej zbernice:

1-Wire

• jednoduché zapojenie (jediná dátová línia + zem)

• typické čipy: DS18B20

• možnosť reťazenia viacerých senzorov na jedinom vodiči

I²C (Inter-Integrated Circuit)

• dvojvodičová zbernica (SDA, SCL)

• krátke vzdialenosti, rýchla komunikácia

• typické senzory: TMP102, LM75, SHT3x (kombinované senzorové moduly)

SPI

• veľmi rýchla komunikácia

• vhodné pre priemysel a náročné aplikácie

• senzory: napr. MCP9808, MAX31855 (pre termočlánky)

Sériová zbernica (UART)

• jednoduché použitie

• často v modulových riešeniach alebo integrovaných systémoch

Bezdrôtové snímače

• napr. Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, LoRa

• vhodné pre IoT aplikácie a diaľkové monitorovanie

Proprietárne rozhrania

• špecifické protokoly výrobcov senzorov alebo modulov

• používané najmä v priemyselných systémoch a inteligentných zariadeniach

Zhrnutie

Teplotné snímače tvoria základ mnohých meracích, regulačných a kontrolných systémov.
Výber vhodného typu závisí od:

• požadovanej presnosti

• teplotného rozsahu

• rýchlosti odozvy

• robustnosti konštrukcie

• typu signálu (analógový vs. digitálny)

• možností komunikácie so systémom

Analógové snímače (termistory, RTD, termočlánky) sú ideálne pre robustné aplikácie a extrémne teploty.
Digitálne čipy sú zas vhodné tam, kde je dôležitá jednoduchosť integrácie, presnosť a komunikácia s mikroprocesorom.