汽车传感器的种类介绍

金属1和金属2之间的结为主热电偶结。金属1和金属2与测量装置铜线或印制板(PCB)引线的接触位置形成了额外的热电偶。

除图5所示所有元件外，Maxim还提供用于K型热电偶信号调理的器件MAX6*。这些器件简化了设计任务，并显著降低对热电偶输出放大、冷端补偿及数字化处理的元件数量。

图5 热电偶信号调理电路示例

温度传感器IC

温度传感器IC充分利用了硅PN结所具备的线性度和预知的温度特性等优势。由于这些IC都是采用常规半导体工艺制成的有源电路，可提供各种外形封装。这些器件具备许多功能，例如：数字接口、ADC输入、风扇控制等，这是其它技术无法提供的。温度传感器IC的工作温度范围可低至-55°C、高达+125°C，部分产品的温度上限可以达到+150°C左右。以下介绍了常见的温度传感器IC。

模拟温度传感器

模拟温度传感器IC将温度转换成电压，有些情况下则转换成电流。最简单的电压输出模拟温度传感器只有三个有效端：地、电源输入和信号输出。其它具有增强功能的模拟传感器提供更多的输入或输出，例如比较器或电压基准输出。

模拟温度传感器利用双极型晶体管的温度特性产生与温度成比例的输出电压。对这一电压信号进行放大并施加一定的偏置，可以使传感器输出电压与管芯温度形成适当的变化关系，获得较高的温度测量精度。例如，DS600业内精度最高的模拟温度传感器，在-20°C至+100°C温度范围内保证误差小于±0.5°C。

本地数字温度传感器

将模拟温度传感器与ADC集成在一起即可形成直接输出数字信号的温度传感器。这种器件通常称为数字温度传感器或本地数字温度传感器。“本地”表示传感器测量的是自身温度。这种工作方式相对于远端传感器，后者用于测量外部IC或分立晶体管的温度。

基本的数字温度传感器只是简单地测量温度，温度数据通过各种特定接口读取，接口类型包括：1-Wire?、I?C、PWM 和3线。复杂的数字传感器具备更多功能，例如：高温/低温报警输出、设置触发门限的寄存器及EEPROM等。Maxim提供多款本地数字温度传感器，包括DS7505和DS18B20，能够在较宽的温度范围内保证±0.5°C的精度。

远端数字温度传感器

远端数字温度传感器又称为远端传感器或二极管温度传感器。远端传感器用于测量外部晶体管的温度，可以采用分立晶体管，也可以采用集成在另一IC内部的晶体管，如图4所示。微处理器、现场可编程门阵列(FPGA）及ASIC往往包含一个或多个温度传感器，通常称为温度二极管，与图6所示类似。

图6 利用远端温度传感器MAX 6642监测外部IC管芯的晶体管(或温度二极管)温度

远端温度传感器具有一个重要优势：可以利用单片IC监测多点温度。一个基本的单芯片远端传感器，例如，图4中的MAX 6642，可以监测两个温度：自身温度和外部温度。外部位置可以是目标IC的管芯，如图4所示，也可以是被监测电路板的某个温度监测点(采用分立式晶体管)。有些远端传感器可以监测最多7个位置的外部温度。这样的话，包括IC和电路板的温度监测点在内，单芯片能够监测多达8个位置。以MAX6602 为例，该温度传感器具有4路远端二极管输入，能够监测1对集成温度二极管的FPGA、2个电路板的温度监测点(采用分立晶体管)以及MAX6602所在位置的电路板温度。MAX6602和MAX 6642 在测量外部温度二极管时都能达到±1°C的精度。

电流、光信号及接近检测

概述

电流检测对于很多应用都十分关键，有两种常见的测量方法。

1.一种方法通常用于大电流检测，往往用来监测电源。典型应用包括：短路检测、瞬态检测以及电池反接检测。

2.电流检测还用于那些需要检测弱电流(低至微安级)的系统，例如：光照下能够产生极小电流的光敏二极管。典型应用包括环境光检测、接近检测以及基于光吸收/发射的化学过程监测。

这些电流检测技术都使用了电流检测放大器(具有多种配置)或互阻放大器(TIA)。以下分别讨论各种类型的电流检测放大器。

采用电流检测放大器检测电流

测量电流的技术有多种，但截至目前为止，最常见的是利用检流电阻进行测量。这种方法的基本原理是利用基于运放的差分增益级对检流电阻两端的电压进行放大，然后测量放大后的电压。虽然可以利用分立元件搭建放大电路，但集成电流检测放大器相对于分立设计具有明显优势：极小的温漂、占用极小的印制板(PCB)面积，而且能够处理较宽的共模范围。

多数电流检测设计采用低边或高边检测。在低边检测中，检流电阻与地通路相串联。电路只需处理较低的输入共模电压，输出电压以地为参考。但是，低边检流电阻在接地通路增加了所不希望的电阻。高边检测中，检流电阻与正电源电压相串联。此时负载的一端接地，但高边电阻必须承受相对较大的共模信号。

图7 电流检测信号链路框图

Maxim的高边电流检测放大器把检流电阻连接到电源的正端和被监测电路的电源输入之间。这种设计避免了接地通道的外接电阻，大大简化电路布局，有助于改善电路的总体性能。Maxim提供的单向和双电流检测IC有些带有内部检流电阻，有些采用外部检流电阻。

利用互阻放大器(TIA)检测光信号

第二种常见的电流测量技术是利用具有极低输入偏置电流的运算放大器，例如TIA，它将电流输入转换成电压输出。这种方法适用于电流非常小、波动较大的应用，例如光检测应用中光敏二极管产生的信号。

一个简单的光敏二极管就是一个非常准确的光检测传感器。光检测可以用于从基于太阳能的电源管理到精密的工业过程控制等多种不同应用。由于给定环境下，光强的变化范围很大(例如从20klx到100klx)，宽动态范围成为光信号检测的一项关键要求。MAX9635等集成方案在器件内部集成了一个光敏二极管、放大器和模/数转换器(ADC)，动态范围为0.03lx至130,000lx。

利用光敏二极管进行接近检测

接近检测的方案有多种，光敏二极管相对而言能够提供较高的精度，功耗也更低。光敏二极管受到光照时，将产生与光强成正比的电流。低输入噪声、宽带缓冲器将该电流传递给系统的其它部分。可以选用低输入噪声放大器，例如MAX9945，提供精确的测量结果。

传感器通信接口

传感器通过模拟或数字技术传输检测信息。模拟技术基于电压或电流环；数字信息则通过CAN 及其它数据接口传输。

二进制传感器仅传输比特流。通常情况下，被测对象的“有”、“无”利用逻辑电平表示并进行传输。此外，当一个对象(例如阀门中的活塞)达到预定的临界点时，传感器能够检测到这一信息，然后通过二进制接口将信息传递给可编程逻辑控制器(PLC)系统。

由于工业环境条件恶劣，传感器接口必须高度可靠，能够承受各种误操作和EMI 。