AD590温度传感器的使用.doc

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1、AD590温度传感器的使用 AD590温度传感器是一种已经IC化的温度感测器，它会将温度转换为电流，在8051的各种课本中经常看到。其规格如下：1、度每增加1，它会增加1A输出电流2、可测量范围-55至1503、供电电压范围+4V至+30VAD590的管脚图及元件符号如下图所示：AD590的输出电流值说明如下： 其输出电流是以绝对温度零度（-273）为基准，每增加1，它会增加1A输出电流，因此在室温25时，其输出电流Iout=（273+25）=298A。 AD590基本应用电路：注意事项： 1、Vo的值为Io乘上10K，以室温25而言，输出值为10K298A=2.98V2、测量Vo时，不可分出

2、任何电流，否则测量值会不准。 AD590实际应用电路：电路分析： 1、AD590的输出电流I=（273+T）A（T为摄氏温度），因此测量的电压V为（273+T）A10K=（2.73+T/100）V。为了将电压测量出来又务须使输出电流I不分流出来，我们使用电压跟随器其输出电压V2等于输入电压V。 2、由于一般电源供应教多器件之后，电源是带杂波的，因此我们使用齐纳二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，其输出电压V1需调整至2.73V3、接下来我们使用差动放大器其输出Vo为（100K/10K）（V2-V1）=T/10，如果现在为摄氏28，输出电压为2.8V，输出电压接AD转换器，那么AD转换输出的

3、数字量就和摄氏温度成线形比例关系。集成温度传感器AD590及其应用 刘振全摘要：介绍了集成温度传感器AD590，给出了AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，并以节能型温、湿度控制系统为例介绍了利用AD590测两点温差电路的应用。 关键词： AD590；集成温度传感器；温度差； 中图分类号：TP368 TP212.11文献标识码：A 文章编号：1006-883X（2003）03-0035-03一、引言 集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的b-e结压降的不饱和值VBE与热力学温度T和通过发射极电流I的下述关系实现对温度的检测：

4、式中，K波尔兹常数；q电子电荷绝对值。 集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K，温度0时输出为0，温度25时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1mA/K。 二、AD590简介 AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下： 1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即： mA/K 式中： 流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T热力学温度，单位为K。 2、AD590的测温范围为-55+150。

5、 3、AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流 变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 4、输出电阻为710MW。 5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。 三、AD590的应用电路 1、基本应用电路 图1（a）是AD590的封装形式，图1（b）是AD590用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1kW时，输出电压VO随温度的变化为1mV/K。但由于A

6、D590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2，使VO=273.2mV。或在室温下(25)条件下调整电位器,使VO=273.2+25=298.2（mV）。但这样调整只可保证在0或25附近有较高精度。 2、摄氏温度测量电路 如图2所示，电位器R2用于调整零点，R4用于调整运放LF355的增益。调整方法如下：在0时调整R2，使输出VO=0，然后在100时调整R4使VO=100mV。如此反复调整多次，直至0时，VO=0mV，100时VO=100mV为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为25，那么VO应为25mV。冰水混合物是0

7、环境，沸水为100环境。 要使图2中的输出为200mV/，可通过增大反馈电阻（图中反馈电阻由R3与电位器R4串联而成）来实现。另外，测量华氏温度（符号为）时，因华氏温度等于热力学温度减去255.4再乘以9/5，故若要求输出为1mV/，则调整反馈电阻约为180kW，使得温度为0时， VO=17.8mV；温度为100时，VO=197.8mV。AD581是高精度集成稳压器，输入电压最大为40V，输出10V。 3、温差测量电路及其应用 (1). 电路与原理分析 图3是利用两个AD590测量两点温度差的电路。在反馈电阻为100kW的情况下，设1#和2# AD590处的温度分别为 （）和 （），则输出电压

8、为 。图中电位器R2用于调零。电位器R4用于调整运放LF355的增益。 由基尔霍夫电流定律： （1） 由运算放大器的特性知： （2） （3） 调节调零电位器R2使： （4） 由（1）、（2）、（4）可得： 设：R4=90kW 则有： = = （5） 其中， 为温度差，单位为。 由式（5）知，改变 的值可以改变VO的大小。 (2). 应用举例 以某节能型药材仓库温、湿度控制系统为例，若要求库房温度低于T，相对湿度低于A1B1%RH。则采取的两种控制模式如下： 控制模式一：当库内相对湿度高于A1B1%RH且库外温度低于T时，进行库内外通风。这种方式是利用库内外湿度差进行空气的交换，以达到库内除湿的

9、要求，其优点是高效、节能、节省资金。但这种方式受到严格的控制。首先，库外的相对湿度要低于库内的，它们之间的差要大于A2B2%RH，这样才能有效保证及时地进行库内的除湿。其次，库内库外的温度差要小于T，这是因为，如果在库外温度远高于库内温度时进行通风，热空气进入库区后遇上冷空气就会造成药品、器材表面结露的现象，进而影响药品和器材的质量。反之，如果在库内温度远高于库外温度时进行通风，冷空气进入库内后也会在药品器材表面结露。另外，库外温度不能接近T。这是因为，如果库外温度接近T时进行通风，很可能使密闭的库温升高，从而超过温度上限T。 控制模式二：当温度高于T或湿度高于A1B1%RH但不满足第一种情况

10、时，开启冷冻空调机组进行库内降温除湿。 为避免因库内外温差过大通风时药品、器材表面结露的现象，必须严格控制系统温差值的精度。传统的测温差方法是对两点温度分别进行处理（调理电路、A/D、运算处理）后求差值，此方法所得温差精度低。库内外温差测量可采用图3所示电路，利用温差值直接与设定值相比较，既能保证较高的精度，又简化了系统的软件设计，提高了系统的可靠性。 4、N点最低温度值的测量 将不同测温点上的数个AD590相串联，可测出所有测量点上的温度最低值。 该方法可应用于测量多点最低温度的场合。 5、N点温度平均值的测量 把N个AD590并联起来，将电流求和后取平均，则可求出平均温度。 该方法适用于需

11、要多点平均温度但不需要各点具体温度的场合。 四、结束语 AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合。由于AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。 参考文献： 1 王福瑞.单片微机测控系统设计大全M.北京:北京航空航天大学出版社,1998,282-283. 2 王大海. 新型温湿度自动控制系统的设计与应用J.电子工程师, 2002,28(3):33-36. 3 蒋敏兰,胡生清,幸国全.AD590温度传感器的非线性补偿及应用J.传感器技术,2001,20(10):54-55. 4 张志利,

12、蔡伟. 基于AD590的温度测控装置研究J.自动化与仪器仪表, 2001, (2):37-39. 5Zhao Yongzhong etc. ZWB-2 intelligent multimeter, Intelligent Processing Systems, 1997. ICIPS 97. 1997 IEEE International Conference ,1997,2:1470-1472. 来源：传感器世界 集成温度传感器AD590及其应用作者：佚名来源：转载发布时间：2007-2-6 11:22:14发布人：dunan减小字体 增大字体 AD590是AD公司利用PN结正向电流与温度

13、的关系制成的电流输出型两端温度传感器。实际上，中国也开发出了同类型的产品SG590。这种器件在被测温度一定时，相当于一个恒流源。该器件具有良好的线性和互换性，测量精度高，并具有消除电源波动的特性。即使电源在515V之间变化，其电流只是在1A以下作微小变化。1 AD590的功能及特性AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。根据特性分挡，AD590的后缀以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图1所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端V；2脚为电流输出端I0；3脚为管壳，一般不用。集成温度传感器的电路符号如图2所

14、示。 AD590的主特性参数如下： 工作电压：430V； 工作温度：55150； 保存温度：65175； 正向电压：44V； 反向电压：20V； 焊接温度（10秒）：300； 灵敏度：1AK。2 AD590的工作原理在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和530V的直流电源相连，并在输出端串接一个1k的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mVK的电压信号。其基本电路如图3所示。图3是利用UBE特性的集成PN结传感器的感温部分核心电路。其中T1、T2起恒流作用，可用于使左右两支路的集电极电流I1和I2相等；T3、T4是感温用的晶体管，两个管的材质

15、和工艺完全相同，但T3实质上是由n个晶体管并联而成，因而其结面积是T4的n倍。T3和T4的发射结电压UBE3和UBE4经反极性串联后加在电阻R上，所以R上端电压为UBE。因此，电流I1为： I1UBER（KTq）（lnn）R对于AD590，n8，这样，电路的总电流将与热力学温度T成正比，将此电流引至负载电阻RL上便可得到与T成正比的输出电压。由于利用了恒流特性，所以输出信号不受电源电压和导线电阻的影响。图3中的电阻R是在硅板上形成的薄膜电阻，该电阻已用激光修正了其电阻值，因而在基准温度下可得到1AK的I值。图4所示是AD590的内部电路，图中的T1T4相当于图3中的T1、T2，而T9，T11相

16、当于图3中的T3、T4。R5、R6是薄膜工艺制成的低温度系数电阻，供出厂前调整之用。T7、T8，T10为对称的Wilson电路，用来提高阻抗。T5、T12和T10为启动电路，其中T5为恒定偏置二极管。T6可用来防止电源反接时损坏电路，同时也可使左右两支路对称。R1，R2为发射极反馈电阻，可用于进一步提高阻抗。T1T4是为热效应而设计的连接方式。而C1和R4则可用来防止寄生振荡。该电路的设计使得T9，T10，T11三者的发射极电流相等，并同为整个电路总电流I的13。T9和T11的发射结面积比为8：1，T10和T11的发射结面积相等。T9和T11的发射结电压互相反极性串联后加在电阻R5和R6上，因

17、此可以写出： UBE（R62 R5）I3R6上只有T9的发射极电流，而R5上除了来自T10的发射极电流外，还有来自T11的发射极电流，所以R5上的压降是R5的23。根据上式不难看出，要想改变UBE，可以在调整R5后再调整R6，而增大R5的效果和减小R6是一样的，其结果都会使UBE减小，不过，改变R5对UBE的影响更为显著，因为它前面的系数较大。实际上就是利用激光修正R5以进行粗调，修正R6以实现细调，最终使其在250之下使总电流I达到1AK。3 数字显示温度计的设计AD590具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用方便等优点。可广泛应用于各种冰箱、

18、空调器、粮仓、冰库、工业仪器配套和各种温度的测量和控制等领域。下面给出用AD590构成数字显示温度计的设计过程。31 测温电路的设计在设计测温电路时，首先应将电流转换成电压。由于AD590为电流输出元件，它的温度每升高1K，电流就增加1A。当AD590的电流通过一个10k的电阻时，这个电阻上的压降为10mV，即转换成10mVK，为了使此电阻精确（01），可用一个96k的电阻与一个1k电位器串联，然后通过调节电位器来获得精确的10k。图5所示是一个电流电压和绝对摄氏温标的转换电路，其中运算放大器A1被接成电压跟随器形式，以增加信号的输入阻抗。而运放A2的作用是把绝对温标转换成摄氏温标，给A2的同

19、相输入端输入一个恒定的电压（如1235V），然后将此电压放大到273V。这样，A1与A2输出端之间的电压即为转换成的摄氏温标。将AD590放入0的冰水混合溶液中，A1同相输入端的电压应为273V，同样使A2的输出电压也为273V，因此A1与A2两输出端之间的电压：2732730V即对应于0。32 AD转换和显示电路的设计设计AD转换和显示电路具有两种方案。分述如下： （1）用AD转换器MC14433实现首先将AD590的输出电流转换成电压，由于此信号为模拟信号，因此，要进行数码显示，还需将此信号转换成数字信号。采用MC14433的转换电路如图6所示。此电路的作用是通过AD转换器MC14433将

20、模拟信号转换成数字信号，以控制显示电路。其中MC14511为译码锁存驱动电路，它的输入为BCD码，输出为七段译码。LED数码显示由MC14433的位选信号DS1DS4通过达林顿阵列MC1413来驱动，并由MC14433的DS1、Q2端来控制“”、“”温度的显示。当DS11，Q21时，显示为正；Q20时，显示为负。图6 A/D转换和数码显示电路框图 （2）用ICL7106来实现采用ICL7106的AD转换及LCD显示电路框图如图7所示。其中，ICL7106是3位半显示的AD转换电路，它内含液晶显示驱动电路，可用来进行AD转换和LCD显示驱动。4 结束语温度传感器的应用范围很广，它不仅广泛应用于日常生活中，而且也大量应用于自动化和过程检测控制系统。温度传感器的种类很多，根据现场使用条件，选择恰当的传感器类型才能保证测量的准确可靠，并同时达到增加使用寿命和降低成本的目的。文章引用自：