溫度傳感器測(cè)量電路：可穿戴式傳感裝置與人體之間的四大發(fā)展趨勢(shì)
溫度測(cè)量應(yīng)用非常廣泛，不僅生產(chǎn)工藝需要溫度控制，有些電子產(chǎn)品還需對(duì)它們自身的溫度進(jìn)行測(cè)量，如計(jì)算機(jī)要監(jiān)控CPU的溫度，馬達(dá)控制器要知道功率驅(qū)動(dòng)IC的溫度等等，下面介紹幾種常用的溫度傳感器。
溫度是實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常需要測(cè)試的參數(shù)，從鋼鐵制造到半導(dǎo)體生產(chǎn)，很多工藝都要依靠溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)，溫度傳感器是應(yīng)用系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)世界之間的橋梁。本文對(duì)不同的溫度傳感器進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，并介紹與電路系統(tǒng)之間的接口。
熱敏電阻器
用來(lái)測(cè)量溫度的傳感器種類很多，熱敏電阻器就是其中之一。許多熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)(NTC)，也就是說(shuō)溫度下降時(shí)它的電阻值會(huì)升高。在所有被動(dòng)式溫度傳感器中，熱敏電阻的靈敏度(即溫度每變化一度時(shí)電阻的變化)最高，但熱敏電阻的電阻/溫度曲線是非線性的。
表1是一個(gè)典型的NTC熱敏電阻器性能參數(shù)。
這些數(shù)據(jù)是對(duì)Vishay-Dale熱敏電阻進(jìn)行量測(cè)得到的，但它也代表了NTC熱敏電阻的總體情況。其中電阻值以一個(gè)比率形式給出(R/R25)，該比率表示當(dāng)前溫度下的阻值與25℃時(shí)的阻值之比，通常同一系列的熱敏電阻器具有類似的特性和相同電阻/溫度曲線。以表1中的熱敏電阻系列為例，25℃時(shí)阻值為10KΩ的電阻，在0℃時(shí)電阻為28.1KΩ，60℃時(shí)電阻為4.086KΩ;與此類似，25℃時(shí)電阻為5KΩ的熱敏電阻在0℃時(shí)電阻則為 14.050KΩ。
圖1是熱敏電阻的溫度曲線，可以看到電阻/溫度曲線是非線性的。
雖然這里的熱敏電阻數(shù)據(jù)以10℃為增量，但有些熱敏電阻可以以5℃甚至1℃為增量。如果想要知道兩點(diǎn)之間某一溫度下的阻值，可以用這個(gè)曲線來(lái)估計(jì)，也可以直接計(jì)算出電阻值，計(jì)算公式如下：
這里T指開氏絕對(duì)溫度，A、B、C、D是常數(shù)，根據(jù)熱敏電阻的特性而各有不同，這些參數(shù)由熱敏電阻的制造商提供。
熱敏電阻一般有一個(gè)誤差范圍，用來(lái)規(guī)定樣品之間的一致性。根據(jù)使用的材料不同，誤差值通常在1%至10%之間。有些熱敏電阻設(shè)計(jì)成應(yīng)用時(shí)可以互換，用于不能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，例如一臺(tái)儀器，用戶或現(xiàn)場(chǎng)工程師只能更換熱敏電阻而無(wú)法進(jìn)行校準(zhǔn)，這種熱敏電阻比普通的精度要高很多，也要貴得多。
圖2是利用熱敏電阻測(cè)量溫度的典型電路。電阻R1將熱敏電阻的電壓拉升到參考電壓，一般它與ADC的參考電壓一致，因此如果ADC的參考電壓是5V，Vref也將是5V。熱敏電阻和電阻串聯(lián)產(chǎn)生分壓，其阻值變化使得節(jié)點(diǎn)處的電壓也產(chǎn)生變化，該電路的精度取決于熱敏電阻和電阻的誤差以及參考電壓的精度。
自熱問題
由于熱敏電阻是一個(gè)電阻，電流流過(guò)它時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，因此電路設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保拉升電阻足夠大，以防止熱敏電阻自熱過(guò)度，否則系統(tǒng)測(cè)量的是熱敏電阻發(fā)出的熱，而不是周圍環(huán)境的溫度。
熱敏電阻消耗的能量對(duì)溫度的影響用耗散常數(shù)來(lái)表示，它指將熱敏電阻溫度提高比環(huán)境溫度高1℃所需要的毫瓦數(shù)。耗散常數(shù)因熱敏電阻的封裝、管腳規(guī)格、包封材料及其它因素不同而不一樣。
系統(tǒng)所允許的自熱量及限流電阻大小由測(cè)量精度決定，測(cè)量精度為±5℃的測(cè)量系統(tǒng)比精度為±1℃測(cè)量系統(tǒng)可承受的熱敏電阻自熱要大。
應(yīng)注意拉升電阻的阻值必須進(jìn)行計(jì)算，以限定整個(gè)測(cè)量溫度范圍內(nèi)的自熱功耗。給定出電阻值以后，由于熱敏電阻阻值變化，耗散功率在不同溫度下也有所不同。
有時(shí)需要對(duì)熱敏電阻的輸入進(jìn)行標(biāo)定以便得到合適的溫度分辨率，圖3是一個(gè)將10～40℃溫度范圍擴(kuò)展到ADC整個(gè)0～5V輸入?yún)^(qū)間的電路。
運(yùn)算放大器輸出公式如下：
一旦熱敏電阻的輸入標(biāo)定完成以后，就可以用圖表表示出實(shí)際電阻與溫度的對(duì)應(yīng)情況。由于熱敏電阻是非線性的，所以需要用圖表表示，系統(tǒng)要知道對(duì)應(yīng)每一個(gè)溫度ADC的值是多少，表的精度具體是以1℃為增量還是以5℃為增量要根據(jù)具體應(yīng)用來(lái)定。
累積誤差
用熱敏電阻測(cè)量溫度時(shí)，在輸入電路中要選擇好傳感器及其它元件，以便和所需要的精度相匹配。有些場(chǎng)合需要精度為1%的電阻，而有些可能需要精度為0.1%的電阻。在任何情況下都應(yīng)用一張表格算出所有元件的累積誤差對(duì)測(cè)量精度的影響，這些元件包括電阻、參考電壓及熱敏電阻本身。
如果要求精度高而又想少花一點(diǎn)錢，則需要在系統(tǒng)構(gòu)建好后對(duì)它進(jìn)行校準(zhǔn)，由于線路板及熱敏電阻必須在現(xiàn)場(chǎng)更換，所以一般情況下不建議這樣做。在設(shè)備不能作現(xiàn)場(chǎng)更換或工程師有其它方法監(jiān)控溫度的情況下，也可以讓軟件建一張溫度對(duì)應(yīng)ADC變化的表格，這時(shí)需要用其它工具測(cè)量實(shí)際溫度值，軟件才能創(chuàng)建相對(duì)應(yīng)的表格。對(duì)于有些必須要現(xiàn)場(chǎng)更換熱敏電阻的系統(tǒng)，可以將要更換的元件(傳感器或整個(gè)模擬前端)在出廠前就校準(zhǔn)好，并把校準(zhǔn)結(jié)果保存在磁盤或其它存儲(chǔ)介質(zhì)上，當(dāng)然，元件更換后軟件必須要能夠知道使用校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)。
總的來(lái)說(shuō)，熱敏電阻是一種低成本溫度測(cè)量方法，而且使用也很簡(jiǎn)單，下面我們介紹電阻溫度探測(cè)器和熱電偶溫度傳感器。
電阻溫度探測(cè)器
電阻溫度探測(cè)器(RTD)實(shí)際上是一根特殊的導(dǎo)線，它的電阻隨溫度變化而變化，通常RTD材料包括銅、鉑、鎳及鎳/鐵合金。RTD元件可以是一根導(dǎo)線，也可以是一層薄膜，采用電鍍或?yàn)R射的方法涂敷在陶瓷類材料基底上。
RTD的電阻值以0℃阻值作為標(biāo)稱值。0℃ 100Ω鉑RTD電阻在1℃時(shí)它的阻值通常為100.39Ω，50℃時(shí)為119.4Ω，圖4是RTD電阻/溫度曲線與熱敏電阻的電阻/溫度曲線的比較。RTD的誤差要比熱敏電阻小，對(duì)于鉑來(lái)說(shuō)，誤差一般在0.01%，鎳一般為0.5%。除誤差和電阻較小以外，RTD與熱敏電阻的接口電路基本相同。
熱電偶
熱電偶由兩種不同金屬結(jié)合而成，它受熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生微小的電壓，電壓大小取決于組成熱電偶的兩種金屬材料，鐵-康銅(J型)、銅-康銅(T型)和鉻-鋁(K型)熱電偶是最常用的三種。
熱電偶產(chǎn)生的電壓很小，通常只有幾毫伏。K型熱電偶溫度每變化1℃時(shí)電壓變化只有大約40μV，因此測(cè)量系統(tǒng)要能測(cè)出4μV的電壓變化測(cè)量精度才可以達(dá)到0.1℃。
由于兩種不同類型的金屬結(jié)合在一起會(huì)產(chǎn)生電位差，所以熱電偶與測(cè)量系統(tǒng)的連接也會(huì)產(chǎn)生電壓。一般把連接點(diǎn)放在隔熱塊上以減小這一影響，使兩個(gè)節(jié)點(diǎn)處以同一溫度下，從而降低誤差。有時(shí)候也會(huì)測(cè)量隔熱塊的溫度，以補(bǔ)償溫度的影響(圖5)。
測(cè)量熱電偶電壓要求的增益一般為100到300，而熱電偶擷取的噪聲也會(huì)放大同樣的倍數(shù)。通常采用測(cè)量放大器來(lái)放大信號(hào)，因?yàn)樗梢猿犭娕歼B線里的共模噪聲。市場(chǎng)上還可以買到熱電偶信號(hào)調(diào)節(jié)器，如模擬器件公司的AD594/595，可用來(lái)簡(jiǎn)化硬件接口。
固態(tài)熱傳感器
最簡(jiǎn)單的半導(dǎo)體溫度傳感器就是一個(gè)PN結(jié)，例如二極管或晶體管基極-發(fā)射極之間的PN結(jié)。如果一個(gè)恒定電流流過(guò)正向偏置的硅 PN結(jié)，正向壓降在溫度每變化1℃時(shí)會(huì)降低1.8mV。很多IC利用半導(dǎo)體的這一特性來(lái)測(cè)量溫度，包括美信的MAX1617、國(guó)半的LM335和LM74 等等。半導(dǎo)體傳感器的接口形式多樣，從電壓輸出到串行SPI/微線接口都可以。
溫度傳感器種類很多，通過(guò)正確地選擇軟件和硬件，一定可以找到適合自己應(yīng)用的傳感器。
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溫度傳感器測(cè)量電路：常見測(cè)溫傳感器及電路原理圖
溫度這個(gè)物理量在很多場(chǎng)合需要檢測(cè)，目前市場(chǎng)測(cè)溫的方法和種類也比較多，在選用何種方法的時(shí)候，需要被考慮到的因素有：溫度檢測(cè)范圍，精度，靈敏度，應(yīng)用場(chǎng)合，封裝形式，成本等等。根據(jù)自己最近研究的內(nèi)容，將溫度檢測(cè)的方式也可以叫電路分為模擬式和數(shù)字式的
1.數(shù)字式
常見的數(shù)字式測(cè)溫芯片DS18B20，這個(gè)便宜，接口簡(jiǎn)單，所以在實(shí)驗(yàn)室用的還比較多。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫(kù)測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。
DS18b20不足之處在于溫度下降的時(shí)候，比較緩慢。
使用它的時(shí)候，電路比較簡(jiǎn)單，如下即可：
2.模擬式
模擬式的溫度傳感器常見的有鉑電阻，NTC，LM35三種，下面分別敘述一下三種溫度傳感器的工作原理。
2.1鉑電阻測(cè)溫
鉑電阻，簡(jiǎn)稱為：鉑熱電阻，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。它有PT100和 PT1000等等系列產(chǎn)品，它適用于醫(yī)療、電機(jī)、工業(yè)、溫度計(jì)算、衛(wèi)星、氣象、阻值計(jì)算等高精溫度設(shè)備，應(yīng)用范圍非常之廣泛。
說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn)，鉑電阻就是測(cè)溫就是根據(jù)它特有的屬性，溫度變化，組織變化，根據(jù)研究，溫度變化，阻值變化之間存在一個(gè)關(guān)系式，所以可以用阻值的變化來(lái)表征溫度的變化。具體的關(guān)系式這里不做說(shuō)明。
要注意的是誤差來(lái)源：
1. 在使用鉑電阻測(cè)溫的時(shí)候，導(dǎo)線的電阻會(huì)對(duì)測(cè)量的結(jié)果產(chǎn)生影響，所以出現(xiàn)了兩線制、三線制、四線制這幾種測(cè)溫電路。
2. 鉑電阻在測(cè)量溫度的時(shí)候，用恒流源通過(guò)鉑電阻。大家知道，電流通過(guò)一個(gè)電阻，電阻屬于耗能元件，根據(jù)焦耳定律，電流越大，發(fā)熱越嚴(yán)重。本來(lái)就是測(cè)量溫度，所以為了剔除測(cè)量電路自身帶來(lái)的干擾，電流要保證的1mA以下，甚至是0.5mA。
2.2 NTC
NTC是NegaTIve Temperature Coefficient 的縮寫，意思是負(fù)的溫度系數(shù)，泛指負(fù)溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件，所謂NTC熱敏電阻器就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。它是以錳（Mn）、鈷（Co）、鎳（Ni）、鋁（Al）、鋅（Zn）等兩種或者兩種以上高純度金屬氧化物為主要材料， 經(jīng)共同沉淀或水熱法合成的納米粉體材料，后經(jīng)球磨充分混合、等靜壓成型、高溫?zé)Y(jié)、半導(dǎo)體切片、劃片、玻封燒結(jié)或環(huán)氧包封等封結(jié)工藝制成的接近理論密度結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體電子陶瓷材料，這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，因?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。它具有電阻值隨著溫度的變化而相應(yīng)變化的特性。溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在100~歐姆，溫度系數(shù)-2%~-5%。其電阻率和材料參數(shù)（B值）隨材料成分比例、燒結(jié)溫度、燒結(jié)氣氛和結(jié)構(gòu)狀不同而變化，這種具有負(fù)溫度系數(shù)特征的熱敏電阻具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、成本低等特點(diǎn)，NTC熱敏電阻器可廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流等場(chǎng)合。
測(cè)溫電路如下：
R14用來(lái)限流，R100用來(lái)補(bǔ)償NTC電阻的非線性，能夠?qū)TC電阻溫度和電阻曲線變得線性一些。在
在軟件上，利用差值法進(jìn)行再一次的補(bǔ)償，這樣做的意義就是盡可能保證線性度的提高，簡(jiǎn)化測(cè)溫的難度。
2.3 LM35
LM35 是由National Semiconductor 所生產(chǎn)的溫度傳感器，其輸出電壓與攝氏溫標(biāo)呈線性關(guān)系，轉(zhuǎn)換公式如式，0 時(shí)輸出為0V，每升高1℃，輸出電壓增加10mV。
LM35 有多種不同封裝型式，外觀如圖所示。在常溫下，LM35 不需要額外的校準(zhǔn)處理即可達(dá)到 ±1/4℃的準(zhǔn)確率。 其電源供應(yīng)模式有單電源與正負(fù)雙電源兩種，其接腳如圖所示，正負(fù)雙電源的供電模式可提供負(fù)溫度的量測(cè);兩種接法的靜止電流-溫度關(guān)系如圖 所示，在靜止溫度中自熱效應(yīng)低(0.08℃)，單電源模式在25℃下靜止電流約50μA，工作電壓較寬，可在4—20V的供電電壓范圍內(nèi)正常工作非常省電。
在使用LM35的時(shí)候，為了提高溫度變化電壓變化的靈敏度，常常需要用到運(yùn)算放大器，將溫度沒升高1度所帶來(lái)的電壓10mv電壓變化進(jìn)行放大。
在使用LM35需要注意的點(diǎn)是，在數(shù)據(jù)手冊(cè)中，封裝很容易弄錯(cuò)，如果弄錯(cuò)，LM35就會(huì)正負(fù)極接反，發(fā)熱嚴(yán)重。
圖中標(biāo)注的的Bottom VIEW ！
參考文獻(xiàn)：
百度百科、數(shù)據(jù)手冊(cè)
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AD590是一種常用的電流型集成溫度傳感器。該芯片內(nèi)部集成了溫度傳感部分、放大電路、驅(qū)動(dòng)電路和信號(hào)處理電路等。
AD590只需單電源工作，輸出的是電流而不是電壓，因此，抗干擾能力強(qiáng)，要求的功率低（1.5mv/+5v/+25℃），使得AD590特別適合于工作運(yùn)動(dòng)測(cè)量。因是高阻抗輸出，所以長(zhǎng)線上的電阻對(duì)器件工作影響不大。用絕緣良好的雙絞線連接，可以使器件在距25m處正常工作。高輸出阻抗又能極好地消除電源電壓漂移和紋波的影響，電源由5v變到10v，最大只有1μA的電流變化。相等于1℃的等效誤差。還要指出的是，AD590能經(jīng)受高至44v的正向電壓和20v的反向電壓，因而不規(guī)則的電源變化或管腳反接也不會(huì)損壞器件。
AD590有許多主要特性，如流過(guò)器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（K）度數(shù)，因此轉(zhuǎn)換方便；測(cè)溫范圍為-55℃+150℃，因此非常適應(yīng)通常的測(cè)溫要求；輸出電阻達(dá)到700MΩ，可以不用考慮接口電路阻抗的影響；電源電壓范圍為4V30V，因此對(duì)電源要求比較低，器件反接也不會(huì)損壞；測(cè)量精度高，非線性誤差為±0.3℃。
溫度傳感器ad590的工作原理
AD590工作原理的核心是輸出電流跟隨溫度同時(shí)同量變化，以絕對(duì)零度(-273℃)為基準(zhǔn)，每增加1℃，輸出電流就會(huì)增加1μA。因此在室溫25℃（273+25=298K)時(shí)，其輸出電流Io=298μA。為了測(cè)量方便，通常測(cè)量AD590負(fù)載電阻的輸出電壓，若負(fù)載電阻10KΩ，測(cè)量Vo時(shí)，沒有分出任何電流，則Vo為2.98V。注意負(fù)載電阻R不
能取得太大，以保證AD590兩端電壓不低于4V，AD590輸出電流信號(hào)傳輸距離可達(dá)到1km以上。
AD590有多種型號(hào)，通常以后綴I，J，K，L，M等來(lái)區(qū)別，其中AD590L和AD590M一般用于精密溫度測(cè)量電路。
溫度傳感器ad590測(cè)溫基本電路
AD590測(cè)量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路如下圖所示。當(dāng)負(fù)載電阻為950歐姆時(shí)，電位器為100歐姆，兩者之和為1K歐姆，輸出電壓VO隨溫度T1MV/K而變化，然而，由于AD590的增益被偏置，電阻有誤差，因此有必要對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整。電位器在0℃或室溫（25℃）下調(diào)節(jié)，使輸出電壓VO保持在273 mV或298 mV，從而確保接近溫度點(diǎn)的高精度。
AD590測(cè)量最低溫度的基本應(yīng)用電路如圖4所示。串聯(lián)的N AD590在不同溫度點(diǎn)可以串聯(lián)連接，以測(cè)量在所有測(cè)量點(diǎn)的最低溫度。該方法可應(yīng)用于多點(diǎn)最低溫度的測(cè)量。
基本測(cè)量電路
低溫度測(cè)量電路
AD590用于測(cè)量平均溫度的基本應(yīng)用電路如圖5所示。把N個(gè)AD590并聯(lián)起來(lái)，根據(jù)電路基本知識(shí)，負(fù)載電阻上的電流為N個(gè)支路電流總合，將負(fù)載電阻的值取測(cè)溫電路負(fù)載電阻的N分之一，則可獲得平均電流，對(duì)應(yīng)于平均溫度。該方法適用于需要多點(diǎn)平均溫度但不需要各點(diǎn)具體溫度的場(chǎng)合。
平均溫度測(cè)量電路
溫度傳感器ad590攝氏溫度測(cè)量電路
如下圖所示，作為敏感部件的AD590攝氏溫度測(cè)量電路將溫度變化轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)作為敏感部分，運(yùn)算放大器A1作為匹配電路，避免了分流和電壓信號(hào)Vo1等于輸出電壓。年齡V2。AD590的輸出電流為i＝（273＋t）μA，其中T是攝氏溫度的值，所以電壓信號(hào)Vo1＝（273＋t）μA 10K＝（2.73＋T／100）V V2和V1，作為差分放大器的兩個(gè)輸入信號(hào)，可以得到VO＝10（V2-V1）V＝（2.73 +T/100-V1）V。o調(diào)整零點(diǎn)并調(diào)整電位器在0 C，使輸出VO＝0。根據(jù)上述公式，可以得到V1=2.73V。由于電源中有更多的部件，電源是有噪聲的，所以我們使用齊納二極管作為穩(wěn)壓器，然后通過(guò)可變電阻分壓將電壓V1調(diào)整到2.73V。電路僅在0℃下調(diào)節(jié)，因此在溫度附近更精確，但在較高溫度的情況下存在一定的誤差。
攝氏溫度測(cè)量電路基本電路
該電路12V的直流電源易于獲得，并且可以使用。
整流電路與穩(wěn)壓器芯片LM7812相連接。放大器可采用塑料密封8引腳雙線LM358。該芯片包括兩個(gè)高增益，獨(dú)立的，內(nèi)部頻率補(bǔ)償雙放大器。適用于電壓范圍大的單電源，也適用于雙電源操作。它的應(yīng)用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用的應(yīng)用。使用一個(gè)單一的電源的操作和釋放。穩(wěn)壓二極管可選用1N709等相關(guān)型號(hào)。
ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的CMOS工藝的8通道，8位逐次逼近A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
雖然芯片不是最新的模型，它的功能不是最全面的，它是中國(guó)最廣泛使用的8位通用A/D芯片。因此，更容易開發(fā)技術(shù)和設(shè)計(jì)電子電路，并且取代故障芯片是非常方便的。
AD590的輸出端通過(guò)ADC0809將模擬輸入IN7~IN0，
IN0的地址線（A，B，C（即ADDAADDBADDC）來(lái)確定選擇的通道門。由單片機(jī)控制p0.0，p0.1，P0.2，分別控制A.B.C.和鎖存控制信號(hào)ALE友p2.0控制。有沒有在ADC0809的時(shí)鐘電路。在時(shí)鐘信號(hào)提供的冰在外面的世界。通常，冰500kHz的頻率
AD590溫度測(cè)量電路，A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路是shown在下圖。“輸入通道的信號(hào)連通兩市ADC0809 AD590測(cè)量冰后期兩個(gè)CPU通過(guò)P0口后，被latched和選通。considering AD590的溫度范圍，我們需要用四個(gè)數(shù)碼管顯示這兩個(gè)兩個(gè)一位數(shù)的小數(shù)點(diǎn)后。《3-8線譯碼器74LS138芯片的選擇行為，如芯片和74LS373鎖存P0 latches和緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，這是城市規(guī)劃控制的動(dòng)態(tài)顯示。
A/D轉(zhuǎn)換及顯示電路
常見的溫度傳感器測(cè)溫電路
各種流行溫度傳感器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
熱電偶
測(cè)溫原理:
兩種不同成分的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測(cè)量的，其中，直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測(cè)量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表連接，顯示出熱電偶所產(chǎn)生的熱電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)查詢熱電偶分度表，即可得到被測(cè)介質(zhì)溫度。
熱電偶是溫度測(cè)量中最常用的傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應(yīng)各種大氣環(huán)境，而且結(jié)實(shí)、價(jià)低，無(wú)需供電，尤其最便宜。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線(金屬A和金屬B)構(gòu)成，如圖2所示。當(dāng)熱電偶一端受熱時(shí)，熱電偶電路中就有電勢(shì)差。可用測(cè)量的電勢(shì)差來(lái)計(jì)算溫度。
熱偶電路圖(左)和熱偶電壓— 溫度曲線例子(右)
由于電壓和溫度是非線性關(guān)系，因此需要為參考溫度(Tref)作第二次測(cè)量，并利用測(cè)試設(shè)備軟件和∕或硬件在儀器內(nèi)部處理電壓—溫度變換，以最終獲得熱偶溫度(Tx)。AgilentA和A數(shù)據(jù)采集器均有內(nèi)置的測(cè)量了運(yùn)算能力。
簡(jiǎn)而言之，熱偶是最簡(jiǎn)單和最通用的溫度傳感器，但熱偶并不適合高精度的應(yīng)用。
常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。
熱敏電阻
（1） 測(cè)溫原理:
熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測(cè)量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓涂梢詼y(cè)量出溫度。
目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。
金屬熱電阻的電阻值和溫度一般可以用以下的近似關(guān)系式表示，即：
式中，Rt為溫度t時(shí)的阻值；Rt0為溫度t0（通常t0=0℃）時(shí)對(duì)應(yīng)電阻值；α為溫度系數(shù)。半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值和溫度關(guān)系為：
式中Rt為溫度為t時(shí)的阻值；A、B取決于半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)的常數(shù)。
熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料，大多為負(fù)溫度系數(shù)，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會(huì)造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。制造商給不出標(biāo)準(zhǔn)化的熱敏電阻曲線。
熱敏電阻電路圖
熱敏電阻體積非常小，對(duì)溫度變化的響應(yīng)也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對(duì)自熱誤差極為敏感。
熱敏電阻在兩條線上測(cè)量的是絕對(duì)溫度， 有較好的精度，但它比熱偶貴，可測(cè)溫度范圍也小于熱偶。一種常用熱敏電阻在25℃時(shí)的阻值為5kΩ，每1℃的溫度改變?cè)斐?00Ω的電阻變化。注意10Ω的引線電阻僅造成可忽略的0.05℃誤差。它非常適合需要進(jìn)行快速和靈敏溫度測(cè)量的電流控制應(yīng)用。尺寸小對(duì)于有空間要求的應(yīng)用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。
測(cè)量技巧
熱敏電阻體積小是優(yōu)點(diǎn)，它能很快穩(wěn)定，不會(huì)造成熱負(fù)載。不過(guò)也因此很不結(jié)實(shí)，大電流會(huì)造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會(huì)在其上因功率而造成發(fā)熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中，將導(dǎo)致永久性的損壞。
鉑電阻溫度傳感器
與熱敏電阻相似，鉑電阻溫度傳感器(RTD)是用鉑制成的熱敏感電阻。當(dāng)通過(guò)測(cè)量電壓計(jì)算RTD溫度時(shí)，數(shù)字萬(wàn)用表用已知電流源測(cè)量該電流源所產(chǎn)生的電壓。這一電壓為兩條引線(Vlead)上的壓降加RTD上的電壓(Vtemp)。例如，常用RTD的電阻為100Ω，每1℃僅產(chǎn)生0.385Ω的電阻變化。如果每條引線有10Ω電阻，就將造成26℃的測(cè)量誤差，這是不可接受的。所以應(yīng)對(duì)RTD作4線歐姆測(cè)量。
RTD需要用4線測(cè)量
RTD是最精確和最穩(wěn)定的溫度傳感器，它的線性度優(yōu)于熱偶和熱敏電阻。但RTD是最貴的溫度傳感器。因此RTD最適合對(duì)精度有嚴(yán)格要求，而速度和價(jià)格不太關(guān)鍵的應(yīng)用領(lǐng)域。
測(cè)量技巧
使用5mA電流源會(huì)因自熱造成2.5℃的溫度測(cè)量誤差。因此把自熱誤差減到最小是極為重要的。
4線測(cè)量更為精確，但需要兩倍的引線和兩倍的開關(guān)。
溫度IC
溫度集成電路(IC)是一種數(shù)字溫度傳感器，它有非常線性的電壓∕電流—溫度關(guān)系。有些IC傳感器甚至有代表溫度、并能被微處理器直接讀出的數(shù)字輸出形式。
電流傳感器(左)和電壓傳感器(右)
有兩類具有如下溫度關(guān)系的溫度IC：
電壓IC: 10 mV/K。
電流IC: 1μA/K。
溫度IC的輸出是非常線性的電壓∕℃。實(shí)際產(chǎn)生的是電壓∕Kelvin，因此室溫時(shí)的1℃輸出約為3V。溫度IC需要有外電源。通常溫度IC是嵌入在電路中而不用于探測(cè)。
溫度IC缺點(diǎn)是溫度范圍非常有限，也存在同樣的自熱、不堅(jiān)固和需要外電源的問題。總之，溫度IC提供產(chǎn)生正比于溫度的易讀讀數(shù)方法。它很便宜，但也受到配置和速度限制。
測(cè)量技巧
溫度IC 體積較大，因此它變化慢，并可能造成熱負(fù)載。
把溫度IC用于接近室溫的場(chǎng)合。這是它最流行的應(yīng)用。雖然測(cè)量范圍有限，但也能測(cè)量150℃的高溫。
實(shí)例
LM系列是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（NS）生產(chǎn)的一種高精度易校正的集成溫度傳感器，是電壓輸出型溫度傳感器，工作特性類似于齊納穩(wěn)壓管。該系列器件靈敏度為10mV/K，具有小于1Ω的動(dòng)態(tài)阻抗，工作電流范圍從400μA到5mA，精度為1℃，LM135的溫度范圍為-55℃～+150℃，LM235的溫度范圍為-40℃～+125℃，LM335為-40℃~+100℃。封裝形式有TO-46、TO-92、SO-8。該器件廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)量、溫差測(cè)量以及溫度補(bǔ)償系統(tǒng)中。詳細(xì)信息見LM135，235，335.pdf。
AD590是美國(guó)模擬器件公司的電流輸出型溫度傳感器，供電電壓范圍為3~30V，可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，測(cè)溫范圍為-55℃～+150℃，輸出電流為223μA~423μA，輸出電流變化1μA相當(dāng)于溫度變化1℃，最大非線性誤差為±0.3℃，響應(yīng)時(shí)間僅為20μs，重復(fù)性誤差低至±0.05℃，功耗約為2mW,輸出電流信號(hào)的傳輸距離可達(dá)到1km以上，作為一種高阻電流源，最高可達(dá)20MΩ，所以它不必考慮選擇開關(guān)或CMOS多路轉(zhuǎn)換器所引入的附加電阻造成的誤差,適用于多點(diǎn)溫度測(cè)量和遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量的控制。
數(shù)字式溫度傳感器：
（1） 原理：
將敏感元件、A/D轉(zhuǎn)換單元、存儲(chǔ)器等集成在一個(gè)芯片上，直接輸出反應(yīng)被測(cè)溫度的數(shù)字信號(hào)，使用方便，但響應(yīng)速度較慢（100ms數(shù)量級(jí)）。
（2） 實(shí)例：
DS18B20是美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的世界上第一片支持“一線總線”
接口的數(shù)字式溫度傳感器，供電電壓范圍為3～5.5V，測(cè)溫范圍為-55℃～+125℃，可編程的9～12位分辨率，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，出廠設(shè)置默認(rèn)為12位，在12位分辨率時(shí)最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字。
經(jīng)驗(yàn)豐富的電路板設(shè)計(jì)人員將根據(jù)最終產(chǎn)品要求來(lái)使用最合適的解決方案。表1展示了每種溫度傳感器的相對(duì)優(yōu)勢(shì)/劣勢(shì)。
結(jié)語(yǔ)
溫度傳感器AD590常用作溫度測(cè)量與溫差控制，在工業(yè)與農(nóng)業(yè)以及人們生活中有廣泛應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，集成溫度傳感器DS18B20在數(shù)字電路中使用更加方便，性價(jià)比也比較高，而AD590結(jié)合AD轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)比較麻煩，但通用性比較強(qiáng)。
關(guān)于溫度傳感器ad590就介紹到這里了，關(guān)于常見的溫度傳感器測(cè)溫電路的介紹還有很多，篇幅所限就不再贅述了。
