基于(AD590)温度传感器及温度控制

基于(AD590)温度传感器及温度控制

井冈山大学

题 目：基于

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指导老师：

(AD590芯片)温度传感器及温度控制 张 超 电子信息工程学院 电子信息科学与技术本一班

黄安民

传感器原理课程论文 11 110914057

基于(AD590)温度传感器及温度控制

目录

前言 .................................................... 2 温度传感器及温度控制实验(AD590) ....................... 3 一、AD590的功能及特性 ............................. 3 二、AD590的工作原理 ............................... 3 三、 AD590在恒温中的应用 .......................... 6 四、温度传感器及温度控制实验 ....................... 7 一、实验原理 .................................... 7 二、总体机构设计 ................................ 8 五、模拟式摄氏温度测量电路 ......................... 8 六、结束语 ........................................ 9 参考文献 ................................................ 9 文献的摘要 .............................................. 9

一、AD590简介 ..................................... 9 1．1 特性 ...................................... 9 1.2 AD590的工作原理 .......................... 10 二、A D 5 9 0的应用电路 .......................... 11 1、基本应用电路 ............................... 11

基于(AD590)温度传感器及温度控制

前言

进入21世纪后，特别在我国加入WTO后，国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业，温湿度是影响纺织品质量的重要因素，但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙，十分落后，绝大多数仍在使用干湿球湿度计，采用人工观测，人工调节阀门、风机的方法，其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里，则基本上凭经验，很少有人使用湿度传感器。值得一提的是，随着农业向产业化发展，许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式，采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战，并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚，种植反季节蔬菜，花卉；养殖业对环境的测控也日感迫切；调温冷库的大量兴建都给温湿度测控技术提供了广阔的市场。我国已引进荷兰、以色列等国家较先进的大型温室四十多座，自动化程度较高，成本也高。国内正在逐步消化吸收有关技术，一般先搞调温、调光照，控通风；第二步搞温湿度自动控制及CO2测控。此外，国家粮食储备工程的大量兴建，对温湿度测控技术提也提出了要求。

温度是一个基本的物理量，自然界中的一切过程无不与温度密切相关。温度传感器是最早开发，应用最广的一类传感器。温度传感器的市场份额大大超过了其他的传感器。从17世纪初人们开始利用温度进行测量。在半导体技术的支持下，本世纪相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。与之相应，根据波与物质的相互作用规律，相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。

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V与热力学温度T和通过发射极电流I的关系实现对温度的检测。 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 10 mV／K ，温度0℃时输出为0，温度25℃时输出2.982 V。电流输出型的灵敏度一般为 1 A／K 。

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温度传感器及温度控制实验(AD590)

一、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1.1所示。

图1

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。

二、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

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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1.2所示。

图2

图1-2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1.3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。

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图3

图3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＝（R6－2 R5）I／3R6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.

AD590

的输出电流I=(273+T)μA(T为摄氏温度),因此量测的电压V为

(273+T)μA ×10K= (2.73+T/100)V。为了将电压量测出来又需使输出电流I不分流出来,我们使用电压追随器其 …… 此处隐藏：5873字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……