2022年2022年集成温度传感器AD及其应用 .pdf
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1、集成温度传感器AD590 及其应用作者: 刘振全文章来源:传感器世界点击数: 289 更新时间: 2005-05-28 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VB
2、E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1 A/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;名
3、师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - 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4V6V 范围变化, 电流变化 1 A,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-5
4、5 +150 范围内,非线性误差为0.3。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 。
5、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
6、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 ,名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - 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A
7、D590 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:名师
8、资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - 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
9、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
10、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
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