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AD590温度传感器的使用
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1μA输出电流
2、 可测量范围-55℃至150℃
3、 供电电压范围+4V至+30V
AD590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1μA输出电流,因此在室温25℃时,其输出电流Iout=(273+25)=298μA。
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10K×298μA=2.98V
2、 测量Vo时,不可分出任何电流,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)μA(T为摄氏温度),因此测量的电压V为(273+T)μA×10K=(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2.73V
3、 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:
TP368TP212.11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:
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1A/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(A)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数,即:
A/K
式中:
—流过器件(AD590)的电流,单位为A;
T—热力学温度,单位为K。
2、AD590的测温范围为-55℃~+150℃。
3、AD590的电源电压范围为4V~30V。
电源电压可在4V~6V范围变化,电流
变化1A,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710M。
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1k时,输出电压VO随温度的变化为1mV/K。
但由于AD590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℃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180k,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
[endif]>图3是利用两个AD590测量两点温度差的电路。
在反馈电阻为100k的情况下,设1#和2#AD590处的温度分别为
(℃)和
(℃),则输出电压为
。
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=90k
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,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.
[5]ZhaoYongzhongetc.ZWB-2intelligentmultimeter,IntelligentProcessingSystems,1997.ICIPS'97.1997IEEEInternationalConference,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:
2007-2-611:
22:
14 发布人:
dunan
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AD590是AD公司利用PN结正向电流与温度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5~15V之间变化,其电流只是在1μA以下作微小变化。
1AD590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所示。
AD590的主特性参数如下:
工作电压:
4~30V;
工作温度:
-55~+150℃;
保存温度:
-65~+175℃;
正向电压:
+44V;
反向电压:
-20V;
焊接温度(10秒):
300℃;
灵敏度:
1μA/K。
2AD590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5~30V的直流电源相连,并在输出端串接一个1kΩ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1mV/K的电压信号。
其基本电路如图3所示。
图3是利用ΔUBE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ΔUBE。
因此,电流I1为:
I1=ΔUBE/R=(KT/q)(lnn)/R
对于AD590,n=8,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1μA/K的I值。
图4所示是AD590的内部电路,图中的T1~T4相当于图3中的T1、T2,而T9,T11相当于图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。
T1~T4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1/3。
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,因此可以写出:
ΔUBE=(R6-2R5)I/3
R6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2/3。
根据上式不难看出,要想改变ΔUBE,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ΔUBE减小,不过,改变R5对ΔUBE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1μA/K。
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、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。
3.1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1μA。
当AD590的电流通过一个10kΩ的电阻时,这个电阻上的压降为10mV,即转换成10mV/K,为了使此电阻精确(0.1%),可用一个9.6kΩ的电阻与一个1kΩ电位器串联,然后通过调节电位器来获得精确的10kΩ。
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的同相输入端输入一个恒定的电压(如1.235V),然后将此电压放大到2.73V。
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2.73V,同样使A2的输出电压也为2.73V,因此A1与A2两输出端之间的电压:
2.73-2.73=0V即对应于0℃。
3.2A/D转换和显示电路的设计
设计A/D转换和显示电路具有两种方案。
分述如下:
(1)用A/D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A/D转换器MC14433将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DS1~DS4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DS1=1,Q2=1时,显示为正;Q2=0时,显示为负。
图6A/D转换和数码显示电路框图
(2)用ICL7106来实现
采用ICL7106的A/D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A/D转换电路,它内含液晶显示驱动电路,可用来进行A/D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。
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