1、传感器应用传感器应用课程教学资源建设课程教学资源建设 建设院校：建设院校：主要参与企业：主要参与企业：顺德顺德职业技术学院职业技术学院广东美的集团广东美的集团广东新宝电器广东新宝电器佛山市顺德区美智电子佛山市顺德区美智电子佛山市顺德区高迅电子佛山市顺德区高迅电子应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术温度传感器及应用应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术主要内容主要内容v 第一节 概 论v 第二节 热电偶温度传感器v 第三节 热敏电阻温度传感器v 第四节 IC温度传感器v 第五节 其他温度传感器应
2、应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术学习内容与学习目标v通过本章的学习了解温度传感器的作用、地位、分类和发展趋势v了解热电偶三定律及相关计算v掌握热敏电阻不同类型的特点及应用场合v掌握集成温度传感器使用方法v了解其他温度传感器工作原理应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术设计原理：设计原理：利用半导体利用半导体PN结的电流电压与温度有关结的电流电压与温度有关的特性。的特性。优点：优点：输出线性好、测量精度高输出线性好、测量精度高,传感驱动电路、信传感驱动电路、信号处理电路等都与温度传感部分集成在
3、一起号处理电路等都与温度传感部分集成在一起,因而封因而封装后的组件体积非常小装后的组件体积非常小,使用方便使用方便,价格便宜价格便宜,故在测温故在测温技术中越来越得到广泛应用。技术中越来越得到广泛应用。第四节第四节 IC温度传感器温度传感器应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术一、IC温度传感器的分类 电压型电压型IC温度传感器温度传感器 电流型电流型IC温度传感器温度传感器 数字输出型数字输出型IC温度传感器温度传感器应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术一、IC温度传感器的分类 电压型电压型
4、IC温度传感器温度传感器是将温度传感器基准电压、缓冲放大是将温度传感器基准电压、缓冲放大器集成在同一芯片上，制成一四端器件器集成在同一芯片上，制成一四端器件。因器件有放大器；故输出电压高、线性输出为因器件有放大器；故输出电压高、线性输出为10mV；另外另外,由于其具有输出阻抗低的特性；抗干扰能力强。这类由于其具有输出阻抗低的特性；抗干扰能力强。这类IC温度传感器特别适合于工业现场测量。温度传感器特别适合于工业现场测量。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术一、IC温度传感器的分类 电流型电流型IC温度传感器温度传感器是把线性集成电路和与之相容是
5、把线性集成电路和与之相容的薄膜工艺元件集成在一块芯片上，再通过激光修版微的薄膜工艺元件集成在一块芯片上，再通过激光修版微加工技术，制造出性能优良的测温传感器。加工技术，制造出性能优良的测温传感器。这种传感器的输出电流正比于热力学温度，即这种传感器的输出电流正比于热力学温度，即1A/K；其次，因电流型输出恒流，所以传感器具有高输出阻抗，其次，因电流型输出恒流，所以传感器具有高输出阻抗，其值可达其值可达10M，这为远距离传输深井测温提供了一种新，这为远距离传输深井测温提供了一种新型器件。型器件。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术 电流型电流型I
6、C温度传感器温度传感器的测温原理，是基于晶体管的的测温原理，是基于晶体管的PN结随温度变化而产生漂移现象研制的。结随温度变化而产生漂移现象研制的。众所周知，晶体管众所周知，晶体管PN结的这种温漂，会给电路的调结的这种温漂，会给电路的调整带来极大的麻烦。但是，利用整带来极大的麻烦。但是，利用PN结的温漂特性来测量结的温漂特性来测量温度，可研制成半导体温度传感元件。温度，可研制成半导体温度传感元件。IC温度传感器就是温度传感器就是依据半导体的温漂特性依据半导体的温漂特性，经过精心设计而制造出来的集成，经过精心设计而制造出来的集成化线性较好的温度传感器件。化线性较好的温度传感器件。利用电流利用电流I
7、与与Tk的正比关系，通过电流的变化来测量的正比关系，通过电流的变化来测量温度的大小。温度的大小。二、IC温度传感器的测温原理应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术（一）电压输出型集成温度传感器AN6701S是日本松下公司生产的电压输出型集成温是日本松下公司生产的电压输出型集成温度传感器，它有四个引脚，三种连线方式：度传感器，它有四个引脚，三种连线方式：(a)正电源供电正电源供电输出AN6701(a)1243RC515V三、IC温度传感器的主要特性应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术（一）电压输
8、出型集成温度传感器(b)负电源供电，负电源供电，(c)输出极性颠倒。电阻输出极性颠倒。电阻RC用来调整用来调整25下下的输出电压，使其等于的输出电压，使其等于5V，RC的阻值在的阻值在330k范围内。这范围内。这时灵敏度可达时灵敏度可达109110mV/，在，在-1080范围内基本误差范围内基本误差不不1。AN6701输出(c)10kRC3124515V-+100k10k100k输出 AN6701(b)213输出4515VRC三、IC温度传感器的主要特性应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术输出电压/V02468101220 020406080
9、RC=100kRC=10kRC=1k温度/C在在-1080范围内，范围内，RC的值与输出特性的关系如下图。的值与输出特性的关系如下图。AN6701S有很好的线性，非线性误差不超过有很好的线性，非线性误差不超过0.5%。若在。若在25时借助时借助RC将输出电压调整到将输出电压调整到5V，则，则RC的值约在的值约在330k间，相应的灵敏度为间，相应的灵敏度为109110mV/。校准后，在。校准后，在-1080范围内，基本误差不超过范围内，基本误差不超过1。这种集成。这种集成传感器在静止空气传感器在静止空气中的中的时间常数为时间常数为24s，在流动空，在流动空气中为气中为11s。电源电压在。电源电压
10、在515V间变化，所引起的测温误差一间变化，所引起的测温误差一般不超过般不超过2。整个集成电路。整个集成电路的电流值一般为的电流值一般为0.4mA，最大，最大不超过不超过0.8mA（RL=时）。时）。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术（二）电流型温度传感器AD590简介简介:AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两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：端感温电流源。它的主要特性如下：1、流过器件的电流（、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数。度（开尔文）
11、度数。2、A D 5 9 0 的 测 温 范 围 为的 测 温 范 围 为-5 5 +1 5 0 。3、AD590的电源电压范围为的电源电压范围为4V30V。电源电压可在。电源电压可在4V6V范围变化，电流变化范围变化，电流变化1mA，相当于温度变化，相当于温度变化1K。AD590可以承受可以承受44V正向电压和正向电压和20V反向电压，因而器件反反向电压，因而器件反接也不会被损坏。接也不会被损坏。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术（二）电流型温度传感器4、输出电阻为、输出电阻为710M。5、精度高。、精度高。AD590共有共有I、J、K、
12、L、M五档，其中五档，其中M档精度最高，档精度最高，在在-55+150范围内，非线性误差为范围内，非线性误差为0.3。集成温。集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵敏度高、体积小、使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般为10mV/K，温度，温度0时输出为时输出为0，温度，温度25时输出时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为。电流输出型的灵敏度一般为1mA/K。应应用用电电
13、子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术1 1伏安特性伏安特性工作电压：工作电压：4V30V，I 为一恒流值输出，为一恒流值输出，ITk，即，即KT标定因子，标定因子，AD590的标定因子为的标定因子为1A/I=KT TK 4V30V0I/AU/VAD590伏安特性曲线-55+25+150218298423应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术 550 150 273.2AI/ATC /CAD590温度特性曲线2 2温度特性温度特性 其温度特性曲线函数是以其温度特性曲线函数是以Tk为变量的为变量的n阶多项式之
14、和，阶多项式之和，省略非线性项后则有省略非线性项后则有:Tc摄氏温度；摄氏温度；I 的单位为的单位为A。可见，当温度为可见，当温度为0时，输出电流为时，输出电流为273.2A。在常温。在常温25时，标定输出电流为时，标定输出电流为298.2A。I=KTTc273.2应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术3AD590的非线性15055T/C0.30.30在实际应用中，在实际应用中，T 通过硬件或软件进行补偿校正，使测温通过硬件或软件进行补偿校正，使测温精度达精度达0.1。其次，。其次，AD590恒流输出，具有较好的抗干恒流输出，具有较好的抗干扰抑
15、制比和高输出阻抗。当电源电压由扰抑制比和高输出阻抗。当电源电压由5V向向10V变化变化时，其电流变化仅为时，其电流变化仅为0.2A/V。长时间漂移最大为。长时间漂移最大为0.1，反向基极漏电流小于反向基极漏电流小于10pA。55100，T递增，递增，100150则是递降。则是递降。T最大最大可达可达3，最小，最小T0.3，按档级分等。，按档级分等。T/CAD590非线性误差曲线应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术 美国美国DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器公司生产的单总线数字温度传感器DS1820，可把温度信号直接转换成串行数字信号供
16、微机，可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。处理。由于每片由于每片DS1820含有唯一的串行序列号，所以在一含有唯一的串行序列号，所以在一条总线上可挂接任意多个条总线上可挂接任意多个DS1820芯片。从芯片。从DS1820读出读出的信息或写入的信息或写入DS1820的信息，仅需要一根口线（单总线的信息，仅需要一根口线（单总线接口）。读写及温度变换功率来源于数据总线，总线本身接口）。读写及温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的也可以向所挂接的DS1820供电，而无需额外电源。供电，而无需额外电源。DS1820提供九位温度读数，构成多点温度检测系统提供九位温度读数，构成多点温
17、度检测系统而无需任何外围硬件。而无需任何外围硬件。（三）数字输出型IC温度传感器应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术、DS1820DS1820的特性的特性u 单线接口：仅需一根口线与单线接口：仅需一根口线与MCU连接；连接；u 无需外围元件；无需外围元件；u 由总线提供电源；由总线提供电源；u 测温范围为测温范围为-55125，精度为，精度为0.5；u 九位温度读数；九位温度读数；u A/D变换时间为变换时间为200ms；u 用户可以任意设置温度上、下限报警值，且能够识别用户可以任意设置温度上、下限报警值，且能够识别具体报警传感器。具体报警传
18、感器。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术DS 1820123GNDI/O VDD(a)PR35封装 DS1820的管脚排列DS182012345678I/OGND(b)SOIC封装NCNCNCNCVDDNC2 2、DS1820DS1820引脚及功能引脚及功能 GND：地；：地；VDD：电源电压：电源电压 I/O：数据输入输出脚：数据输入输出脚(单线接口，可作寄生供电单线接口，可作寄生供电)应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术 3 3、DS1820DS1820的工作原理的工作原理图为图为DS
19、1820的内部框图，它主要包括的内部框图，它主要包括寄生电源寄生电源、温度传感温度传感器器、64位激光位激光ROM单线接口单线接口、存放中间数据的高速暂存器存放中间数据的高速暂存器（内含便笺式（内含便笺式RAM），用于存储用户设定的温度上下限值），用于存储用户设定的温度上下限值的的TH和和TL触发器存储与控制逻辑、触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码位循环冗余校验码（CRC）发生器等七部分。）发生器等七部分。存储器控制逻辑64bitROM和单线接口电源检测温度传感器高温触发器低温触发器8位CRC触发器存储器DS1820内部结构图应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁
20、道职业技术湖南铁道职业技术 寄生电源由两个二极管和寄生电容组成。寄生电源由两个二极管和寄生电容组成。电源检测电路用于判定供电方式。寄生电源供电源检测电路用于判定供电方式。寄生电源供电时电时,电源端接地，器件从总线上获取电源。电源端接地，器件从总线上获取电源。在在I/O线呈低电平时，改由寄生电容上的电压线呈低电平时，改由寄生电容上的电压继续向器件供电。继续向器件供电。寄生电源两个优点：寄生电源两个优点：n检测远程温度时无需本地电源；检测远程温度时无需本地电源；n缺少正常电源时也能读缺少正常电源时也能读ROM。若采用外部。若采用外部电源电源,则通过二极管向器件供电。则通过二极管向器件供电。(1)(
21、1)寄生电源寄生电源应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术斜率累加器计数器1计数器2低温度系数晶振高温度系数晶振=0=0预置温度寄存器预置比较停止置位/清零加1(2)(2)温度测量原理温度测量原理DS1820测量温度时使用特有的温度测量技术测量温度时使用特有的温度测量技术应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术DS1820内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号内部的低温度系数振荡器能产生稳定的频率信号f0，高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号高温度系数振荡器则将被测温度转换成频率信号f。
22、当计数。当计数门打开时，门打开时，DS1820对对f0计数，计数门开通时间由高温度系计数，计数门开通时间由高温度系数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非数振荡器决定。芯片内部还有斜率累加器，可对频率的非线性予以补偿。线性予以补偿。测量结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应为测量结果存入温度寄存器中。一般情况下的温度值应为9位位（符号点（符号点1位），但因符号位扩展成高位），但因符号位扩展成高8位，故以位，故以16位补码位补码形式读出，表给出了形式读出，表给出了DS1820温度和数字量的对应关系。温度和数字量的对应关系。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南
23、铁道职业技术湖南铁道职业技术温度/输出的二进制码对应的十六进制码+125000000001111101000FAH+2500000000001100100032H+1/200000000000000010001H000000000000000000000H-1/21111111111111111FFFFH-251111111111001110FFCEH-551111111110010010FF92HDS1820温度与数字量对应关系表温度与数字量对应关系表 应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术64位ROM的结构如下：开始8位是产品类型的编号（D
24、S1820为10H），接着是每个器件的唯一的序号，共有48位，最后8位是前56位的CRC校验码，这也是多个DS1820可以采用一线进行通信的原因，主机操作ROM的命令有五种。指 令说 明读ROM（33H）读DS1820的序列号匹配ROM（55H）继读完64位序列号的一个命令，用于多个DS1820时定位跳过ROM（CCH）此命令执行后的存储器操作将针对在线的所有DS1820搜ROM（F0H）识别总线上各器件的编码，为操作各器件作好准备报警搜索（ECH）仅温度越限的器件对此命令作出响应(3)64(3)64位激光位激光ROMROM应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技
25、术湖南铁道职业技术由由便笺式便笺式RAM和和非易失性电擦写非易失性电擦写 EERAM组成，后者用于存储组成，后者用于存储TH、TL值。数据先写入值。数据先写入RAM，经校验后再传给，经校验后再传给EERAM。便笺式。便笺式RAM占占9个字节，包括温度信息（第个字节，包括温度信息（第1、2字节）、字节）、TH和和TL值（值（3、4字节）、字节）、计数寄存器（计数寄存器（7、8字节）、字节）、CRC（第（第9字节）等，第字节）等，第5、6字节不用。字节不用。暂存器的命令共暂存器的命令共6条，见表条，见表3.4-3所列。所列。在正常测温情况下，在正常测温情况下，DS1820的测温分辨力为的测温分辨力
26、为0.5，可采用下述，可采用下述方法获得高分辨率的温度测量结果：首先用方法获得高分辨率的温度测量结果：首先用DS1820提供的读暂存器提供的读暂存器指令（指令（BEH）读出以）读出以0.5为分辨率的温度测量结果，然后切去测量为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位（结果中的最低有效位（LSB），得到所测实际温度的整数部分），得到所测实际温度的整数部分Tz，然，然后再用后再用BEH指令取计数器指令取计数器1的计数剩余值的计数剩余值Cs和每度计数值和每度计数值CD。考虑。考虑到到DS1820测量温度的整数部分以测量温度的整数部分以0.25、0.75为进位界限的关系，为进位界限的关系，
27、实际温度实际温度Ts可用下式计算：可用下式计算：Ts=（Tz-0.25）+(CD-Cs)/CD(4)(4)高速暂存器高速暂存器应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术 DS1820存贮控制命令存贮控制命令指 令说 明温度转换（44H）启动在线DS1820做温度A/D转换读数据（BEH）从高速暂存器读9bits温度值和CRC值写数据（4EH）将数据写入高速暂存器的第0和第1字节中复制（48H）将高速暂存器中第2和第3字节复制到EERAM读EERAM（B8H）将EERAM内容写入高速暂存器中第2和第3字节读电源供电方式（B4H）了解DS1820的供电
28、方式 DS1820单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念。因此系统对概念。因此系统对DS1820的各种操作必须按协议进行。的各种操作必须按协议进行。DS1820工作工程中的协议：初始化、工作工程中的协议：初始化、ROM操作命令、存操作命令、存储器操作命令、处理数据。储器操作命令、处理数据。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术 温度检测系统原理温度检测系统原理 由于单线数字温度传感器由于单线数字温度传感器DS1820具有在一条总线上可同具有在一条总线上可同时挂接多片的显著特点，可同时测量多点的温度，
29、而且时挂接多片的显著特点，可同时测量多点的温度，而且DS1820的连接线可以很长，抗干扰能力强，便于远距离测的连接线可以很长，抗干扰能力强，便于远距离测量，因而得到了广泛应用。量，因而得到了广泛应用。采用寄生电容供电的温度检测系统 89C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作输出口用，相当于TxP1.2作输入口用，相当于Rx应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术89C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作输出口用，相当于T
30、xP1.2作输入口用，相当于Rx温度检测系统原理图如图所示，采用寄生电源供电方式。温度检测系统原理图如图所示，采用寄生电源供电方式。为保证在有效的为保证在有效的DS1820时钟周期内，提供足够的电流，时钟周期内，提供足够的电流，用一个用一个MOSFET管和管和89C51的一个的一个I/O口（口（P1.0）来完成）来完成对对DS1820总线的上拉。总线的上拉。当当DS1820处于写存储器操作和温处于写存储器操作和温度度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为间最大为10s。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁
31、道职业技术湖南铁道职业技术采用寄生电源供电方式时采用寄生电源供电方式时VDD必须接地必须接地。由于单线制只有。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三态的，为了操作方便我一根线，因此发送接收口必须是三态的，为了操作方便我们用们用89C51的的P1.1口作发送口口作发送口Tx，P1.2口作接收口口作接收口Rx。此种方法可挂接此种方法可挂接DS1820数十片，距离可达到米，而数十片，距离可达到米，而用一个口时仅能挂接用一个口时仅能挂接10片片DS1820，距离仅为，距离仅为20米。同时，米。同时，由于读写在操作上是分开的，故不存在信号竞争问题。由于读写在操作上是分开的，故不存在信号竞争问题。应
32、应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术 DS1820采用了一种单线总线系统，即可用一根线连采用了一种单线总线系统，即可用一根线连接主从器件，接主从器件，DS1820作为从属器件，主控器件一般为微作为从属器件，主控器件一般为微处理器。处理器。单线总线仅由一根线组成，与总线相连的器件应具有单线总线仅由一根线组成，与总线相连的器件应具有漏极开路或三态输出，以保证有足够负载能力驱动该总线。漏极开路或三态输出，以保证有足够负载能力驱动该总线。DS1820的的I/O端是开漏输出的，单线总线要求加一只端是开漏输出的，单线总线要求加一只5k左右的上拉电阻。左右的
33、上拉电阻。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术应特别注意：应特别注意：当总线上当总线上DS1820挂接得比较多时，就挂接得比较多时，就要减小上拉电阻的阻值，否则总线拉不成高电平，读要减小上拉电阻的阻值，否则总线拉不成高电平，读出的数据全是出的数据全是0。在测试时，上拉电阻可以换成一个。在测试时，上拉电阻可以换成一个电位器，通过调整电位器可以使读出的数据正确，当电位器，通过调整电位器可以使读出的数据正确，当总线上有总线上有8片片DS1820时，电位器调到阻值为时，电位器调到阻值为1.25k时时就能读出正确数据，在实际应用时可根据具体的传感就能读
34、出正确数据，在实际应用时可根据具体的传感器数量来选择合适的上拉电阻。器数量来选择合适的上拉电阻。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术四、IC温度传感器的应用lAD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差的具体测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合。由于电路，广泛应用于不同的温度控制场合。由于AD590精度精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电高、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。偶的冷端补偿。lN点最低温度值的测量点最低温度值的测量 将不同测温点上的数个将不同测
35、温点上的数个AD590相串联，可测出所有测量点相串联，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。合。l N点温度平均值的测量点温度平均值的测量 把把N个个AD590并联起来，将电流求和后取平均，则可求出并联起来，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。具体温度的场合。AD590应用应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术（一）深井长传输线的摄氏温度测量 在实际中，可使
36、用在实际中，可使用AD590进行深井长线传输测温，并进行深井长线传输测温，并能对测温曲线的非线性误差进行校正。能对测温曲线的非线性误差进行校正。用用AD590为测温传感器，传输电缆可达为测温传感器，传输电缆可达1000m以上，以上，主要是因主要是因AD590本身具有恒流、高阻抗输出特性，输出阻本身具有恒流、高阻抗输出特性，输出阻抗达抗达10M。1000m的铜质电缆。其直流阻值约为的铜质电缆。其直流阻值约为150。所以电缆的影响是微乎其微的。实验证明，接入所以电缆的影响是微乎其微的。实验证明，接入1000m电电缆后的测量值与不接入电缆的侧量值。相差值小于缆后的测量值与不接入电缆的侧量值。相差值小
37、于0.1。这一变化值是在规定的测温精度范围内的这一变化值是在规定的测温精度范围内的。长线传输摄氏。长线传输摄氏温度测量的典型电路如图。温度测量的典型电路如图。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术由图可得由图可得设设RT=1k，KT为标定因子为标定因子(1A/K)，则，则U1=1mV/KTk因因BG1为为1.25V稳压管，经稳压管，经R2,WT分压分压,取取U2=273.2mV放放大倍数大倍数A=10；于是有；于是有:TKTRTKU1+U0ABG1R1R2U2WrRrI1+E9VU1当当t=55时，时，U0=550mV；当当t=150时，时，U
38、0=1500mV。此电路只要此电路只要BG1的运放漂移小，性能稳定，的运放漂移小，性能稳定，RT取取0.l精密精密电阻，加上对电阻，加上对AD590的自身非线性补偿后，测温精度在测的自身非线性补偿后，测温精度在测温范围内可达温范围内可达0.1。对于标定因子。对于标定因子KT的离散性，可通过调的离散性，可通过调节节WT来调整，来调整，WT为多圈线精密电位器。为多圈线精密电位器。U0=(U1-U2)A=1mVTcA =10mV/Tc摄氏TCV转换公式应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术（二）测温曲线的非线性误差校正在实际测温曲线中在实际测温曲线中
39、,若没有通过校正若没有通过校正,曲线如图，曲线如图，0100温域曲线是上升的，原因是温域曲线是上升的，原因是AD590本身的非线性所致，在本身的非线性所致，在55100时时T是递增的；在是递增的；在100+150的的T是是递降的，即递降的，即U0/T=F(1)。式中的。式中的F为测温电路的标定因子为测温电路的标定因子。80C100CTC标准值T测量值0应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术N1为固定值，为固定值，V标标是反向积分时所加的标准电压是反向积分时所加的标准电压,实际上实际上N1/V标标为一常数，故该公式为为一常数，故该公式为N2-V输
40、入输入间的线性关系式。间的线性关系式。如果由如果由AD590的非线性产生的的非线性产生的V输入输入值偏高，要使值偏高，要使N2保持保持不变，只要减小不变，只要减小V标标的值，即可使曲线得到提升；反之，的值，即可使曲线得到提升；反之，增加增加V标标值，曲线就下降。值，曲线就下降。在实际电路中，是改变双积分转换器的参考电压在实际电路中，是改变双积分转换器的参考电压UREF的值来使测温读数值得到修正的。这种办法补偿了的值来使测温读数值得到修正的。这种办法补偿了AD590的非线性误差，提高了测量精度。的非线性误差，提高了测量精度。输入标准电压VVNN12要使整个测温曲线有良好线性关系，就要使要使整个测
41、温曲线有良好线性关系，就要使F=1，采取的办，采取的办法是利用双积分法是利用双积分A/D转换线性特性，对曲线分段校正，线性转换线性特性，对曲线分段校正，线性双积分双积分A/D转换的基本公式为：转换的基本公式为：应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术一、铂电阻温度传感器利用纯铂丝电阻随温度的变换而变化的原理设计研制成利用纯铂丝电阻随温度的变换而变化的原理设计研制成的。可测量和控制的。可测量和控制200650范围内的温度，也可范围内的温度，也可作对其他变量作对其他变量(如：流量、导电率、如：流量、导电率、pH值等值等)测量电路中测量电路中的温度补偿
42、。有时用它来测量介质的温差和平均温度。的温度补偿。有时用它来测量介质的温差和平均温度。它具有比其他元件良好的稳定性和互换性。目前，铂电它具有比其他元件良好的稳定性和互换性。目前，铂电阻上限温度达阻上限温度达850。123451云母片骨架；2铂丝；3银丝引出线；4保护用云母；5绑扎用银带第五节第五节 其他温度传感器其他温度传感器应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术铂电阻的纯度以铂电阻的纯度以R100/R0表示，表示，R100表示在标准大气压下表示在标准大气压下水沸点时的铂的电阻值。国际温标规定，作为基准器的水沸点时的铂的电阻值。国际温标规定，作
43、为基准器的铂电阻，其铂电阻，其R100/R0不得小于不得小于1.3925。我国工业用铂电阻。我国工业用铂电阻分度号为分度号为BA1、BA2，其，其R100/R0=1.391。用途：钢铁用途：钢铁,地质地质,石油石油,化工等生产工艺流程化工等生产工艺流程,各种食品加各种食品加工工,空调设备及冷冻库空调设备及冷冻库,恒温槽等的温度检测与控制中。恒温槽等的温度检测与控制中。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术二、水晶温度传感器二、水晶温度传感器 水晶振子具有优良的频率稳定性。利用这种特性水晶振子具有优良的频率稳定性。利用这种特性制成的高精度晶振，已
44、广泛应用于通信、检测、制成的高精度晶振，已广泛应用于通信、检测、控制仪器及微机等领域。控制仪器及微机等领域。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术二、水晶温度传感器水晶振子根据需要可切割成各种水晶板。主要切割形式有水晶振子根据需要可切割成各种水晶板。主要切割形式有：AT、AC、RS、LC、Y等，其中，等，其中，AT切割都使用在相对切割都使用在相对温度频率误差小的切割中。水晶振子的固有振动频率，可温度频率误差小的切割中。水晶振子的固有振动频率，可用下式表示：用下式表示：式中式中f固有频率；固有频率；n谐波次数；谐波次数；t振子厚度振子厚度 水晶的
45、密度；水晶的密度；Cii弹性常数。弹性常数。式中的式中的t、Cii均是温度的函数。水晶温度传感器就是利均是温度的函数。水晶温度传感器就是利用水晶振子的振动频率随温度变化的特性制成的用水晶振子的振动频率随温度变化的特性制成的 iiCtnf2应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术（一）水晶温度传感器的特性在各种切割中，相对温度频率误差大的切割有Y、LC、RS、AC等。温度和水晶振子频率的关系一般用：fTT时的频率；fT0T0时的频率；T测量温度；T0基准温度（任意）；A、B、C方程式的1次、2次、3次项的温度系数。如果方程的2次、3次项的温度系数近
46、似为0，就可以得到线性水晶温度传感器。由于切割形式不同，温度系数也不同。LC切割传感器的特性如下表。3020000TTCTTBTTAfffTTT应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术水晶温度传感器的特性 项目A/10-6B/10-9C/10-12灵敏度约1000Hz/时的频率，MHz谐波次数nY92.7561.7428.8310.61RS42.501.25-39.7523.53LC38.090 028.23切割 3.12 max8.0以下0.23.750.500.30.070.31.1 0.20.3max10min0.5以下4.7以下QTY-4
47、51QTY-452 QTL-451QTY-3816.5以下目前，日本制造出的水晶温度传感器有Y切割的QTY-452、QTY-451、QTY-381 LC切割的QTL-451，如图。水晶温度传感器外形图应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术（二）水晶温度探测器（二）水晶温度探测器 水晶探测器是由传感器和振荡电路组装在一起制成的，适水晶探测器是由传感器和振荡电路组装在一起制成的，适用于检测液体、固体或气体的温度。用于检测液体、固体或气体的温度。（三）水晶温度传感器的应用（三）水晶温度传感器的应用水晶温度传感器可广泛用于空调、电子工业、食品加工等水晶
48、温度传感器可广泛用于空调、电子工业、食品加工等领域。由于可用数字显示，所以，可作为高稳定性和高分领域。由于可用数字显示，所以，可作为高稳定性和高分辨率的温度计使用。辨率的温度计使用。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术三、三、分布温度传感器分布温度传感器 温度越限往往造成火灾、爆炸或机毁人亡等恶性事故。对于温度越限往往造成火灾、爆炸或机毁人亡等恶性事故。对于在空间延伸的设备和装置，进行温度越限的检测和控制尤为在空间延伸的设备和装置，进行温度越限的检测和控制尤为重要。避免温度越限不可能通过温度的点测来实现，如电力重要。避免温度越限不可能通过温度
49、的点测来实现，如电力电缆表层某一点温度的检测和控制。因此电缆表层某一点温度的检测和控制。因此,这种传感器在温度这种传感器在温度检测与控制中，具有独特重要作用。检测与控制中，具有独特重要作用。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术（一）一次触发式分布温度传感器（一）一次触发式分布温度传感器仅能触发一次，然后必须重新设定测量位置。最普通的仅能触发一次，然后必须重新设定测量位置。最普通的是利用易熔塑料分割两根导线制成。当温度越限使塑料是利用易熔塑料分割两根导线制成。当温度越限使塑料融化时，分割的两根导线产生短路电流，短路电流可利融化时，分割的两根导线
50、产生短路电流，短路电流可利用电缆终端的装置测出。其主要缺点是：用电缆终端的装置测出。其主要缺点是：l仅能触发一次，不适于连续检测；仅能触发一次，不适于连续检测；l不能进行非破坏性试验，每次都必须接到传感器电缆不能进行非破坏性试验，每次都必须接到传感器电缆的一个新部位上；的一个新部位上；l一般仅适用于火焰检测。一般仅适用于火焰检测。应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资资源源建建设设湖南铁道职业技术湖南铁道职业技术（二）重复使用式分布温度传感器（二）重复使用式分布温度传感器 重复使用式温度传感器适用于温度连续监测重复使用式温度传感器适用于温度连续监测应应用用电电子子技技术术专专业业教教学学资
