傳感器原理及應(yīng)用溫傳感器

傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器當(dāng)前第1頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器主要內(nèi)容：

11.1熱電偶

11.2熱敏電阻

11.3集成溫度傳感器當(dāng)前第2頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器我國(guó)目前實(shí)行的是1990年國(guó)際溫標(biāo)(ITS—90）

(ITS—90）定義:

國(guó)際開爾文溫度（T90）

國(guó)際攝氏溫度（t90）；

T90：?jiǎn)挝唬↘）開爾文

t90：?jiǎn)挝唬–）攝氏

兩者關(guān)系為：

t90/℃=T90/K–273.15

或t/℃

=T/K–273.15溫度單位：

熱力學(xué)溫度是國(guó)際上公認(rèn)的最基本溫度當(dāng)前第3頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器

溫度是諸多物理現(xiàn)象中具有代表性的物理量，現(xiàn)代生活中準(zhǔn)確的溫度是不可缺少的信息內(nèi)容，如家用電器有：電飯煲、電冰箱、空調(diào)、微波爐這些家用電器中都少不了溫度傳感器。概述當(dāng)前第4頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器概述

根據(jù)所用測(cè)溫物質(zhì)的不同和測(cè)溫范圍不同，有煤油溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)、水銀溫度計(jì)、氣體溫度計(jì)、電阻溫度計(jì)、溫差溫度計(jì)、輻射溫度計(jì)、光測(cè)溫度計(jì)等等。當(dāng)前第5頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器

溫度傳感器的種類很多，按價(jià)格和性能可分為：

熱膨脹溫度傳感器，有液體、氣體的玻璃式溫度計(jì)、體溫計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較廣泛；

家電、汽車上使用的溫度傳感器，價(jià)格便宜、用量大、成本低、性能差別不大；

工業(yè)上使用的溫度傳感器，性能價(jià)格差別比較大，因?yàn)閭鞲衅鞯木戎苯雨P(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和控制過程，通常價(jià)格比較昂貴。概述當(dāng)前第6頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器概述各種熱電偶當(dāng)前第7頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器概述各種熱電阻當(dāng)前第8頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器

溫度傳感器按工作原理主要有以下幾類：

熱電偶，利用金屬的溫差電動(dòng)勢(shì)測(cè)溫，特點(diǎn)：耐高溫、精度高，可測(cè)量上千度；熱電阻，利用導(dǎo)體隨溫度變化，可測(cè)溫幾百度；熱敏電阻，利用半導(dǎo)體材料隨溫度變化測(cè)溫，特點(diǎn)：體積小、靈敏度高、使用方便，穩(wěn)定性差；集成溫度傳感器，利用晶體管PN結(jié)電流、電壓隨溫度變化，有專用集成電路，特點(diǎn)：體積小、響應(yīng)快、價(jià)廉，測(cè)量150℃以下溫度。概述當(dāng)前第9頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.1熱電效應(yīng)兩種不同類型的金屬導(dǎo)體，導(dǎo)體兩端分別接在一起構(gòu)成閉合回路，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)溫度不等（T＞T0）有溫差時(shí)，回路里會(huì)產(chǎn)生熱電勢(shì)，形成電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。利用這種效應(yīng)，只要知道一端結(jié)點(diǎn)溫度，就可以測(cè)出另一端結(jié)點(diǎn)的溫度。當(dāng)前第10頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.1熱電效應(yīng)

固定溫度的接點(diǎn)稱基準(zhǔn)點(diǎn)

（冷端）T0

，恒定在某一標(biāo)準(zhǔn)溫度；待測(cè)溫度的接點(diǎn)稱測(cè)溫點(diǎn)

（熱端）T

，置于被測(cè)溫度場(chǎng)中。這種將溫度轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)的傳感器稱為熱電偶，金屬稱熱電極。熱電偶測(cè)溫方法真空瓶冰和水共存冰點(diǎn)+腳-腳當(dāng)前第11頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.1熱電效應(yīng)不同金屬自由電子密度不同，當(dāng)兩種金屬接觸在一起時(shí)，在結(jié)點(diǎn)處會(huì)產(chǎn)生電子擴(kuò)散，濃度大的向濃度小的金屬擴(kuò)散。濃度高的失去電子顯正電，濃度低的得到電子顯負(fù)電。當(dāng)擴(kuò)散達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，得到一個(gè)穩(wěn)定的接觸電勢(shì)。不同金屬自由電子密度不同

(1)兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)當(dāng)前第12頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.1熱電效應(yīng)熱端接觸電勢(shì)：

冷端接觸電勢(shì)：

、、式中：

A、B代表不同材料；T，T0為兩端溫度；

＿波爾茲曼常數(shù)；

＿電子電荷量；

是A、B材料的電子濃度；在閉合回路中，總的接觸電勢(shì)為：(1)兩種導(dǎo)體的接觸電勢(shì)熱電偶熱端溫度為T時(shí)當(dāng)前第13頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.1熱電效應(yīng)

對(duì)單一金屬如果兩邊溫度不同，兩端有溫度梯度，兩端也產(chǎn)生溫差電動(dòng)勢(shì)；產(chǎn)生這個(gè)電勢(shì)是由于導(dǎo)體內(nèi)自由電子在高溫端具有較大的動(dòng)能，會(huì)向低溫端擴(kuò)散。由于高溫端失去電子帶正電，低溫端得到電子帶負(fù)電。＋－Ｔ＞Ｔ０(2)單一導(dǎo)體的溫差電勢(shì)（湯姆遜電勢(shì)）當(dāng)前第14頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.1熱電效應(yīng)A、B兩導(dǎo)體構(gòu)成閉合回路總的溫差電勢(shì)為：?jiǎn)我粚?dǎo)體的溫差電勢(shì)為：根據(jù)兩導(dǎo)體的接觸電勢(shì)和單一導(dǎo)體溫差電勢(shì)熱電偶總的熱電勢(shì)為：式中：是澤貝克系數(shù)，是溫度和位置的函數(shù)。當(dāng)前第15頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.1熱電效應(yīng)結(jié)論：若熱電偶兩電極材料相同（NA=NB、σA=σB），無論兩端點(diǎn)溫度如何，總熱電勢(shì)為零；2.如果熱電偶兩接點(diǎn)溫度相同，T=T0時(shí)，A、B材料不同，回路總電勢(shì)為零；因此，熱電偶必須用不同材料做電極；在T、T0兩端必須有溫差梯度，這是熱電偶產(chǎn)生熱電勢(shì)的必要條件。

熱電偶總的熱電勢(shì)為：當(dāng)前第16頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.2熱電偶基本定律如果將熱電偶T0端斷開，接入第三導(dǎo)體C，回路中電勢(shì)EAB（T，T0）應(yīng)寫為：ＡＢＣＴＴ０Ｔ０設(shè)

代入上式有：

(1)三種導(dǎo)體的熱電回路（中間導(dǎo)體定律）當(dāng)前第17頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.2熱電偶基本定律結(jié)論：

當(dāng)引入第三導(dǎo)體C時(shí)，只要C導(dǎo)體兩端溫度相同，回路總電勢(shì)不變。中間導(dǎo)體定律說明，回路中接入導(dǎo)體和儀表后不會(huì)影響熱電勢(shì)。根據(jù)這一定律，將導(dǎo)體C作為測(cè)量?jī)x器接入回路，就可以由總電勢(shì)求出工作端溫度，條件是：保證兩端溫度一致。ＡＢＣＴT０Ｔ０測(cè)量?jī)x器回路中總電勢(shì)：當(dāng)前第18頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.2熱電偶基本定律在熱電偶測(cè)溫回路中TC為熱電極上某點(diǎn)溫度，熱電偶AB，在結(jié)點(diǎn)溫度為T、T0時(shí)的熱電勢(shì)EAB（T，T0）等于結(jié)點(diǎn)溫度T、TC和TC、T0

時(shí)的熱電勢(shì)與

的代數(shù)和，即：

實(shí)際測(cè)量時(shí)，利用這一性質(zhì)，對(duì)參考端溫度不為零度時(shí)的熱電勢(shì)以及冷端延伸引線進(jìn)行修正和補(bǔ)償。(2)考電極定律（中間溫度定律）當(dāng)前第19頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.3熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類熱電偶種類：貴金屬熱電偶鉑銠——鉑銠（600～1700）℃鉑銠——鉑（0～1600）℃普通金屬熱電偶鎳鉻——鎳硅（-200～1200）℃鎳鉻——鎳銅（-40～750）℃鐵——康銅（0～400）℃熱電偶可以測(cè)量上千度高溫，并且精度高、性能好，這是其它溫度傳感器無法替代的。當(dāng)前第20頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.3熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類當(dāng)前第21頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.3熱電偶的結(jié)構(gòu)和種類普通熱電偶，測(cè)量氣體、蒸汽、液體等，棒形結(jié)構(gòu)；薄膜熱電偶，用于火箭、飛機(jī)噴嘴溫度測(cè)量，結(jié)構(gòu)較??；鎧裝熱電偶，用以測(cè)量狹小對(duì)象，結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)、可彎曲；表面熱電偶，用于弧形表面物體測(cè)溫；消耗式熱電偶，主要用于鋼水溫度測(cè)量。a)普通熱電偶b)薄膜熱電偶c)鎧裝熱電偶當(dāng)前第22頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.4熱電偶測(cè)量電路通過查熱電偶分度表可知熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)；例如K型熱電偶：

0℃時(shí)E=0mV，

600℃時(shí)E=24.902mv；分度表以t=0℃作基準(zhǔn).電路調(diào)試步驟：調(diào)零：T=0℃時(shí)調(diào)整調(diào)零電位器RP2使運(yùn)放輸出為零；調(diào)增益：溫度600℃時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)反饋電阻，使運(yùn)放輸出在6V。600℃時(shí)，K型熱電偶熱電勢(shì)為E=24.902mv，放大器增益為6V/24.902mv=240.945，得到滿量程輸出6V。當(dāng)前第23頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.1熱電偶

11.1.4熱電偶測(cè)量電路例：使用k型熱電偶測(cè)溫，基準(zhǔn)接點(diǎn)為0℃、測(cè)量接點(diǎn)為30℃和900℃時(shí)，溫差電動(dòng)勢(shì)分別為1.203mV和37.325mV。問，當(dāng)基準(zhǔn)接點(diǎn)為30℃，測(cè)溫接點(diǎn)為900℃時(shí)的溫差電動(dòng)勢(shì)為多少？解：現(xiàn)t=900℃，t0=30℃，基準(zhǔn)接點(diǎn)溫度為30℃，測(cè)溫接點(diǎn)溫度為900℃時(shí)的溫差電動(dòng)勢(shì)設(shè)為E，則900℃總的溫差電勢(shì)為：37.325=1.203+E，所以E=36.122mV。

實(shí)際應(yīng)用中往往t≠0℃；若參考端溫度不為0℃，工作端溫度為t時(shí)，由分度表可查出EA（t,0）,與實(shí)際熱電勢(shì)EAB（t,t0）之間的關(guān)系可通過參考電極定律得出：當(dāng)前第24頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器爐溫的自動(dòng)調(diào)節(jié)

11.1熱電偶＿應(yīng)用當(dāng)前第25頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器爐溫的自動(dòng)記錄11.1熱電偶＿應(yīng)用當(dāng)前第26頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器熱敏電阻傳感器主要有兩大類：金屬熱電阻半導(dǎo)體熱敏電阻金屬熱電阻、半導(dǎo)體熱敏電阻統(tǒng)稱熱電阻。廣泛用于測(cè)量-200～+850℃，少數(shù)可測(cè)1000℃。11.2熱敏電阻貼片式薄膜式

大功率

當(dāng)前第27頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器金屬熱電阻一般用于-200～+500℃溫度測(cè)量；材料多為純鉑金屬絲，也有銅、鎳，繞制在云母板、玻璃或陶瓷線圈架上，構(gòu)成熱電阻。鉑熱電阻阻值與溫度變化之間的關(guān)系近似為：11.2熱敏電阻

11.2.1金屬熱電阻-200～O℃

+0～850℃

式中：

為溫度

和

時(shí)的電阻值，A、B、C為常數(shù)；ITS—90中

常數(shù)規(guī)定見P229。當(dāng)前第28頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.2熱敏電阻

11.2.1金屬熱電阻鉑測(cè)溫電阻元件的電阻的溫度特性

分度號(hào)分別為：

Pt10Pt100,見分度表為的公稱值，金屬熱電阻與有關(guān)目前我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有兩種：當(dāng)前第29頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.2熱敏電阻

11.2.1金屬熱電阻帶保護(hù)管的鉑測(cè)溫電阻元件鉑線云母絕緣耐高溫瓷管當(dāng)前第30頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器近年來，幾乎所有的家用電器產(chǎn)品都裝有微處理器，溫度控制完全智能化，這些溫度傳感器幾乎都使用熱敏電阻。熱敏電阻用半導(dǎo)體材料氧化復(fù)合燒結(jié)而成主要材料有：Mn、Co、Ni、Cu、Fe氧化物，結(jié)構(gòu)分為：二端、三端、四端、直熱式、旁熱式。

11.2熱敏電阻

11.2.2熱敏電阻熱敏電阻符號(hào)

當(dāng)前第31頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器熱敏電阻—溫度特性

PTC——正溫度系數(shù)型；NTC——負(fù)溫度系數(shù)型；

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的特性曲線用經(jīng)驗(yàn)公式表示：11.2熱敏電阻

11.2.2熱敏電阻負(fù)溫度系數(shù)型熱敏電阻特性曲線

A，與材料和形狀有關(guān)；B，常數(shù)；，溫度為T時(shí)的電阻值；

當(dāng)前第32頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器多數(shù)熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，溫度升高電阻下降，同時(shí)靈敏度下降，所以熱電阻限制了它在高溫下使用。目前，熱敏電阻溫度上限約300℃

。

熱敏電阻最大的缺點(diǎn)是，產(chǎn)品一致性差，互換性不好，因此一般只用于電器產(chǎn)品，不在石油、鋼鐵、制造業(yè)上使用。11.2熱敏電阻

11.2.2熱敏電阻當(dāng)前第33頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.2熱敏電阻

11.2.3熱敏電阻的應(yīng)用圖是一恒溫控制電路，Rt為熱敏電阻，A為比較器，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到T℃時(shí)，輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)溫控制。

同相端輸入有RP1、R2、R3分壓確定作比較電平，RP可調(diào)節(jié)比較器的比較電平，從而調(diào)節(jié)所需控制溫度。熱敏電阻的恒溫控制電路當(dāng)前第34頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最普遍的集成溫度傳感器是：AD590、AD592、TMP17、LM135等，是上世紀(jì)80年代問世的，可以完成溫度測(cè)量及模擬信號(hào)輸出的專用IC；模擬集成溫控模塊，LM56、AD22105等，是可編程的溫控開關(guān)模塊；智能溫度傳感器、溫控器將A/D轉(zhuǎn)換電路，ROM存儲(chǔ)器集成在一個(gè)芯片上，自90年代問世以來，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)，當(dāng)前第35頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

集成溫度傳感器利用PN結(jié)的電流、電壓特性與溫度的關(guān)系測(cè)量溫度，由于PN結(jié)受耐熱性能的限制，一般測(cè)量溫度范圍在150℃以下。集成溫度傳感器把熱敏晶體管和外圍電路、放大器、偏置電路及線性電路制作在同一芯片上，構(gòu)成一體化的專用集成器件；特點(diǎn)：集成溫度傳感器具有體積小、反應(yīng)快、線性好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前第36頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.1集成溫度傳感器測(cè)溫原理PN結(jié)伏安特性方程：Is——

反向飽和電流；U

——

外加電壓；UT=KT/q—溫度電壓當(dāng)量t=300k(室溫）,UT≈26mv

目前集成溫度傳感器多采用差分對(duì)管作為敏感元件，利用發(fā)射極電流密度在恒定比率下工作的晶體管對(duì)的，基極—發(fā)射極之間電壓VBE的差與溫度呈線性關(guān)系。

PN結(jié)加正向電壓時(shí)PN結(jié)加反向電壓時(shí)當(dāng)前第37頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.1集成溫度傳感器測(cè)溫原理

（PTAT）絕對(duì)溫度比例電路

Proportiondtoabsolutetemperature

集成溫度傳感器（PTAT）基本電路原理圖

絕對(duì)溫度比例電路由V1、V2兩只互相匹配、性能完全相同的溫敏晶體管構(gòu)成；集電極電流分別為I1、I2是由恒流源（晶體管）提供；電阻R上的電壓ΔVbe是兩個(gè)晶體管發(fā)射極和基極之間電壓差。R當(dāng)前第38頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.1集成溫度傳感器測(cè)溫原理晶體管伏安方程式：式中：K——

波爾滋蔓常數(shù)；

T——

絕對(duì)溫度;

——電子電荷量；

——V1、V2發(fā)射極面積比。

正比于絕對(duì)溫度

T，只要保證恒定，就可以使與溫度T為單值函數(shù)。

當(dāng)前第39頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.1集成溫度傳感器測(cè)溫原理由方程式可見：因?yàn)榧姌O電流比等于集電極電流密度比，那么只要保證兩只晶體管的集電極電流密度比不變，電阻R上的電壓就可以正比于熱力學(xué)溫度T。電路的核心是使兩只管子的集電極電流密度之比不隨溫度變化，實(shí)際制作時(shí)，特意將T1、T2發(fā)射結(jié)面積作的不相等，面積比為γ，電阻R上的電壓差取決與發(fā)射結(jié)面積比γ。當(dāng)前第40頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.1集成溫度傳感器測(cè)溫原理VT2的發(fā)射極設(shè)計(jì)成條形，VT1用同樣條形并聯(lián)，可嚴(yán)格控制結(jié)的面積，兩管面積比變?yōu)楹?jiǎn)單的條數(shù)比，電路輸出總電流為：VT1面積VT2面積電路輸出總電流與溫度系數(shù)有關(guān)，與電流無關(guān)面積比n大小決定靈敏度大小。當(dāng)前第41頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器1）電壓輸出型輸出電壓正比于絕對(duì)溫度；V1、V2的發(fā)射結(jié)壓降之差全部落在電阻R1上，流過R1上電流為：

11.3集成溫度傳感器

11.3.2集成溫度傳感器信號(hào)輸出方式電壓輸出型電路電路輸出為：

可見輸出電壓U0與絕對(duì)溫度T成正比關(guān)系當(dāng)前第42頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.2集成溫度傳感器信號(hào)輸出方式2）電流輸出型V1、V2是結(jié)構(gòu)對(duì)稱的晶體管作為恒流源負(fù)載，

V3、V4是測(cè)溫用晶體管，V3發(fā)射結(jié)面積是V4管的8倍（γ=8），流過電路的總電流是：若R=358Ω，電路輸出溫度系數(shù)為：

溫度變化1度（開爾文），輸出電流1μA電流輸出型電路當(dāng)前第43頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器511.3集成溫度傳感器

11.3.3AD590集成溫度傳感器

典型器件AD590電流輸出型典型集成溫度傳感器有AD590（美國(guó)AD公司生產(chǎn)），國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品SG590。AD590引腳和內(nèi)部電路原理圖測(cè)溫范圍-50～+150℃；器件電源電壓4～30V；小于3V時(shí)靈敏度隨外加電壓增加而增加，所以電源必須大于4V。+-1+2-3GNDAD590封裝VI/μA1234+150℃+25℃-55℃當(dāng)前第44頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.3AD590集成溫度傳感器

AD590在攝氏溫度25℃（298.2K）時(shí)，理想輸出為298.2μA，實(shí)際存在誤差；下圖中可通過電位器調(diào)整，使輸出電壓滿足1mV/K的關(guān)系。AD590定標(biāo)方法AD590100Ω950Ω

一點(diǎn)校正法，僅對(duì)某點(diǎn)溫度進(jìn)行校準(zhǔn)AD590在25℃時(shí)，輸出電流并非298.2μA時(shí)，調(diào)節(jié)RP電阻，使輸出值為298.2mV。1μA/K當(dāng)前第45頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.3AD590集成溫度傳感器AD590典型應(yīng)用控溫電路T↑V3↑V3>V2時(shí)比較器輸出？

兩點(diǎn)校正法，先對(duì)AD590在0℃溫度時(shí)調(diào)節(jié)R1使輸出VOUT=0；再將AD590置于100℃溫度，調(diào)節(jié)R2使VOUT=10V，使輸出電壓溫度系數(shù)值為100mV/℃。兩點(diǎn)校正法當(dāng)前第46頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.1AD590集成溫度傳感器AD590典型應(yīng)用測(cè)量攝氏溫度電路測(cè)量?jī)牲c(diǎn)溫差電路當(dāng)前第47頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.3AD590集成溫度傳感器AD590典型應(yīng)用當(dāng)前第48頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.4基于1-WIRE總線的DB18B20型智能溫度傳感器DB18B20引腳、封裝智能傳感器的總線技術(shù)已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化；傳感器作為從機(jī)，可以通過專用總線接口與主機(jī)進(jìn)行通訊，傳輸數(shù)據(jù)。目前采用的總線主要有：1-WIRE總線——單總線；USB——通用串行總線；SPI——三線串行總線；I2C——二線串行總線；SMBUS當(dāng)前第49頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.4基于1-WIRE總線的DB18B20型智能溫度傳感器DS1820是DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數(shù)字式溫度傳感器，與其它溫度傳感器相比有以下特點(diǎn)：?jiǎn)尉€接口方式，可實(shí)現(xiàn)雙向通訊；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)1820可并聯(lián)在唯一的總線上實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫；使用中不需要任何外圍器件，測(cè)量結(jié)果以9位數(shù)字量方式串行傳送溫度范圍-55～+125℃

供電電壓+3～+5.5V123GNDI/OVDD兩種封裝形式：三個(gè)引腳八個(gè)引腳I/O：輸入/輸出端VDD：外部電源+5VGND：地，NC：空腳當(dāng)前第50頁\共有56頁\編于星期二\17點(diǎn)傳感器原理及應(yīng)用第11章溫度傳感器11.3集成溫度傳感器

11.3.4基于1-WIRE總線的DB18B20型智能溫度傳感器內(nèi)部原理框圖

內(nèi)部電路框圖主要包括7個(gè)部分：寄生電源，溫度傳感器，64位ROM與接口，高速暫存器，高溫TH觸發(fā)寄存器、低溫TL觸發(fā)寄存器，存儲(chǔ)與控制邏輯，8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器。

64位ROM與接口存儲(chǔ)與控制邏輯溫度傳感器電源8位CRC發(fā)生器TH觸發(fā)寄存器TL觸發(fā)寄存器便箋式

RAM高速暫存器當(dāng)前第51頁\共有56頁\編于星期二\