集成溫度傳感器AD590及其應(yīng)用.doc

集成溫度傳感器AD590及其應(yīng)用摘要：介紹了集成溫度傳感器AD590，給出了AD590測量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點溫度差、多點最低溫度、多點平均溫度的具體電路，并以節(jié)能型溫、濕度控制系統(tǒng)為例介紹了利用AD590測兩點溫差電路的應(yīng)用。關(guān)鍵詞： AD590；集成溫度傳感器；溫度差；中圖分類號：TP368 TP212.11文獻標識碼：A 文章編號：1006-883X（2003）03-0035-03 一、引言 集成溫度傳感器實質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，它是利用晶體管的b-e結(jié)壓降的不飽和值VBE與熱 力學(xué)溫度T和通過發(fā)射極電流I的下述關(guān)系實現(xiàn)對溫度的檢測： 式中，K波爾茲常數(shù)； q電子電荷絕對值。集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點，得到廣泛應(yīng)用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0時輸出為0，溫度25時輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1mA/K。 二、AD590簡介 AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下： 1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即： mA/K式中： 流過器件（AD590）的電流，單位為mA； T熱力學(xué)溫度，單位為K。 2、AD590的測溫范圍為-55+150。 3、AD590的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可在4V6V范圍變化，電流 變化1mA，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。 4、輸出電阻為710MW。 5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55+150范圍內(nèi)，非線性誤差為0.3。 三、AD590的應(yīng)用電路 1、基本應(yīng)用電路圖1（a）是AD590的封裝形式，圖1（b）是AD590用于測量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。因為流過AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當電阻R1和電位器R2的電阻之和為1kW時，輸出電壓VO隨溫度的變化為1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對電路進行調(diào)整。調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R2，使VO=273.2mV?；蛟谑覝叵?25)條件下調(diào)整電位器,使VO=273.2+25=298.2（mV）。但這樣調(diào)整只可保證在0或25附近有較高精度。 2、攝氏溫度測量電路如圖2所示，電位器R2用于調(diào)整零點，R4用于調(diào)整運放LF355的增益。調(diào)整方法如下：在0時調(diào)整R2，使輸出VO=0，然后在100時調(diào)整R4使VO=100mV。如此反復(fù)調(diào)整多次，直至0時，VO=0mV，100時VO=100mV為止。最后在室溫下進行校驗。例如，若室溫為25，那么VO應(yīng)為25mV。冰水混合物是0環(huán)境，沸水為100環(huán)境。要使圖2中的輸出為200mV/，可通過增大反饋電阻（圖中反饋電阻由R3與電位器R4串聯(lián)而成）來實現(xiàn)。另外，測量華氏溫度（符號為）時，因華氏溫度等于熱力學(xué)溫度減去255.4再乘以9/5，故若要求輸出為1mV/，則調(diào)整反饋電阻約為180kW，使得溫度為0時， VO=17.8mV；溫度為100時，VO=197.8mV。AD581是高精度集成穩(wěn)壓器，輸入電壓最大為40V，輸出10V。 3、溫差測量電路及其應(yīng)用(1). 電路與原理分析 圖3是利用兩個AD590測量兩點溫度差的電路。在反饋電阻為100kW的情況下，設(shè)1#和2# AD590處的溫度分別為 （）和 （），則輸出電壓為 。圖中電位器R2用于調(diào)零。電位器R4用于調(diào)整運放LF355的增益。由基爾霍夫電流定律： （1）由運算放大器的特性知： （2） （3）調(diào)節(jié)調(diào)零電位器R2使： （4）由（1）、（2）、（4）可得： 設(shè)：R4=90kW則有： = = （5）其中， 為溫度差，單位為。由式（5）知，改變 的值可以改變VO的大小。(2). 應(yīng)用舉例以某節(jié)能型藥材倉庫溫、濕度控制系統(tǒng)為例，若要求庫房溫度低于T，相對濕度低于A1B1%RH。則采取的兩種控制模式如下：控制模式一：當庫內(nèi)相對濕度高于A1B1%RH且?guī)焱鉁囟鹊陀赥時，進行庫內(nèi)外通風(fēng)。這種方式是利用庫內(nèi)外濕度差進行空氣的交換，以達到庫內(nèi)除濕的要求，其優(yōu)點是高效、節(jié)能、節(jié)省資金。但這種方式受到嚴格的控制。首先，庫外的相對濕度要低于庫內(nèi)的，它們之間的差要大于A2B2%RH，這樣才能有效保證及時地進行庫內(nèi)的除濕。其次，庫內(nèi)庫外的溫度差要小于T，這是因為，如果在庫外溫度遠高于庫內(nèi)溫度時進行通風(fēng)，熱空氣進入庫區(qū)后遇上冷空氣就會造成藥品、器材表面結(jié)露的現(xiàn)象，進而影響藥品和器材的質(zhì)量。反之，如果在庫內(nèi)溫度遠高于庫外溫度時進行通風(fēng)，冷空氣進入庫內(nèi)后也會在藥品器材表面結(jié)露。另外，庫外溫度不能接近T。這是因為，如果庫外溫度接近T時進行通風(fēng)，很可能使密閉的庫溫升高，從而超過溫度上限T?？刂颇Ｊ蕉寒敎囟雀哂赥或濕度高于A1B1%RH但不滿足第一種情況時，開啟冷凍空調(diào)機組進行庫內(nèi)降溫除濕。為避免因庫內(nèi)外溫差過大通風(fēng)時藥品、器材表面結(jié)露的現(xiàn)象，必須嚴格控制系統(tǒng)溫差值的精度。傳統(tǒng)的測溫差方法是對兩點溫度分別進行處理（調(diào)理電路、A/D、運算處理）后求差值，此方法所得溫差精度低。庫內(nèi)外溫差測量可采用圖3所示電路，利用溫差值直接與設(shè)定值相比較，既能保證較高的精度，又簡化了系統(tǒng)的軟件設(shè)計，提高了系統(tǒng)的可靠性。 4、N點最低溫度值的測量將不同測溫點上的數(shù)個AD590相串聯(lián)，可測出所有測量點上的溫度最低值。該方法可應(yīng)用于測量多點最低溫度的場合。 5、N點溫度平均值的測量把N個AD590并聯(lián)起來，將電流求和后取平均，則可求出平均溫度。該方法適用于需要多點