模塊四溫度傳感器及其應(yīng)用

1、模塊四 溫度傳感器及其應(yīng)用 課題一 熱敏材料的特性任務(wù)目標(biāo)掌握常用金屬熱電阻的工作原理，理解熱電阻傳感器的三線制接法； 掌握半導(dǎo)體熱敏電阻的工作原理，了解其應(yīng)用； 掌握熱電偶的工作原理、常用的三個(gè)基本定律，了解常用熱電偶材料特性。一、溫度傳感器概述1、三種溫度表示方法 攝氏溫標(biāo)：規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰融點(diǎn)為0，水沸點(diǎn)為100，中間分100等份，每一等份定義為1 ；華氏溫標(biāo)：規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下純水的冰融點(diǎn)為32 ，水沸點(diǎn)為212 ，中間分180等份，每一等份定義為1 ； 熱力學(xué)溫標(biāo)：規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度，水的三相點(diǎn)（純水、純冰、水蒸汽共存平衡狀態(tài)，其溫度為0.01）為273.1

2、6K，每1K的溫度間隔與每1的溫度間隔相等。 2、溫度傳感器的工作機(jī)理溫度傳感器一般是利用材料熱敏特性，實(shí)現(xiàn)由溫度到電參量的轉(zhuǎn)換。 3、溫度傳感器的分類根據(jù)使用方式，溫度傳感器通常分為直接接觸式溫度傳感器和非接觸式溫度傳感器。 熱電阻傳感器 、熱電偶傳感器 、集成溫度傳感器均屬于接觸式溫度傳感器； 紅外溫度傳感器屬于非接觸式溫度傳感器。二、熱電阻及熱敏電阻傳感器熱電阻傳感器主要利用金屬材料或氧化物半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度變化這一特性來測(cè)定溫度，前一種稱熱電阻，后一種稱熱敏電阻，一般統(tǒng)稱熱電阻。作為測(cè)量溫度的熱電阻材料應(yīng)具備以下特點(diǎn)： 高的溫度系數(shù)、高電阻率以提高靈敏度及縮小傳感器體積。 物理、

3、化學(xué)性能穩(wěn)定，以確保在溫度檢測(cè)范圍內(nèi)其電阻溫度特性不變。 良好的輸出特性，即電阻值隨溫度的變化盡量接近線性。 良好的加工工藝性。目前作為熱電阻的材料主要有鉑、銅、鎳、鐵等，熱敏電阻主要是半導(dǎo)體材料，如鉬、鎳、鈷等氧化物及其燒結(jié)體。1熱電阻通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)熱電阻材料的電阻率與溫度的關(guān)系近似為2tabtct（4-1） 式中 溫度t時(shí)的電阻率； t溫度（）； a、b、c由實(shí)驗(yàn)確定的常數(shù)。t對(duì)于電阻絲 ttttlRS（4-2） 其中（4-3） 式中， 為線膨脹系數(shù)，一般為 數(shù)量級(jí)。510 Rt 與 t 為近似線性關(guān)系，據(jù)此就可利用這些金屬材料來作測(cè)溫傳感器。 在我國作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的鉑電阻溫度計(jì)，它的電阻和溫

4、度的關(guān)系如下：在-2000范圍內(nèi)2301(100)tRRatbtc tt在0850范圍內(nèi)201tRRatbt式中 R00時(shí)的熱敏電阻阻值；33.96847 10a75.847 10b 124.220 10c 由于b、c遠(yuǎn)小于a,可見Rt近似與t近似成線性關(guān)系。由于鉑是貴金屬，因此工業(yè)上常用銅來作為溫度傳感器材料，在-50150范圍內(nèi)它的電阻和溫度幾乎成線性。其他如鎳、鐵等材料電阻溫度系數(shù)均較高，電阻率也較高，因此也適宜作為測(cè)溫傳感器材料，不過要注意它們的使用溫度區(qū)間，克服銅鐵易氧化等缺點(diǎn)。近年來一些新熱電阻材料相繼被采用。在具體選用何種材料作為溫度傳感器材料時(shí)，主要考慮它的阻溫特性靈敏度熱容量

5、、穩(wěn)定性及價(jià)格等。我國最常用的鉑熱電阻有R0=10歐姆和R0=100歐姆兩種，它們的分度號(hào)分別為Pt10和Pt100；銅熱電阻有R0=50歐姆和R0=10歐姆兩種，它們的分度號(hào)分別為Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的應(yīng)用最為廣泛。表4-1 常用熱電阻材料的特性 熱電阻傳感器主要用于-200+500的低溫溫度測(cè)量，其主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定。隨著技術(shù)的發(fā)展，熱電阻也可用于低至13K高至10001300的溫度測(cè)量。熱電阻測(cè)溫時(shí)，需要電源，要求電源是恒流源，或者是恒壓源，并且熱電阻上的工作電流不能大，否則自熱引起溫度升高影響結(jié)果。在與儀表或放大器連接時(shí)主要有三種引線方式：二線制、

6、三線制、四線制。 二線制：在熱電阻的兩端各連接一根導(dǎo)線的連接方式叫二線制。這種引線方法很簡(jiǎn)單，但由于連接導(dǎo)線必然存在引線電阻r，r大小與導(dǎo)線的材質(zhì)和長(zhǎng)度等因素有關(guān)，且隨環(huán)境溫度變化，造成測(cè)量誤差。因此這種引線方式只適用于測(cè)量精度較低的場(chǎng)合。三線制：在熱電阻根部的一端連接一根引線，另一端連接兩根引線的方式稱為三線制。這種方式通常與電橋配套使用，熱電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，其連接導(dǎo)線也成為橋臂電阻的一部分。三線制接法這種接線方法如圖4-1（a）所示，將一根導(dǎo)線接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上。這種方法可以較好的消除引線電阻的影響，是工業(yè)過程控制中最常用的接線方

7、法。四線制：在熱電阻根部的兩端各連接兩根導(dǎo)線的方式稱為四線制。接線方法如圖4-1（b）所示，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把Rt轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)U，再通過另兩根引線把U引至二次儀表。這種引線方式可完全消除引線電阻影響，主要用于高精度的溫度檢測(cè)。四線制接法由金屬氧化物的粉未按照一定比例燒結(jié)而成的熱敏電阻，是近年來應(yīng)用較廣的一種半導(dǎo)體測(cè)溫元件，它的工作原理和熱電阻相似，即在一定的溫度作用下，熱敏電阻的阻值將隨之變化，將此變化轉(zhuǎn)換為電量輸出。 2熱敏電阻不過熱敏電阻阻值隨溫度變化的關(guān)系不像熱電阻成代數(shù)關(guān)系，而是呈現(xiàn)復(fù)雜的指數(shù)關(guān)系。 按其對(duì)溫度的不同反應(yīng)特性，一般分三類：電阻值隨溫度升高而下降的負(fù)

8、溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）；電阻值隨溫度升高而升高的正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）；電阻值在某一溫度附近發(fā)生突變的臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）。 熱敏電阻具有的主要特點(diǎn)是： 熱敏電阻溫度系數(shù)大靈敏度高，約為熱電阻的10倍或更高；熱敏電阻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單體積小，可用來測(cè)量點(diǎn)的溫度；電阻率高熱慣性小，適宜動(dòng)態(tài)測(cè)量；工作溫度范圍寬，常溫器件適用于-55+315，低溫器件適用于-273+55；易于維護(hù)制造簡(jiǎn)單壽命長(zhǎng)。主要缺點(diǎn)是阻溫關(guān)系是非線性的。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻阻溫關(guān)系 ：0(11)0nBttttRR e正溫度系數(shù)熱敏電阻阻溫關(guān)系 ：0()0PBt tttRR e式中 Rt 、Rt0溫度為t、t0時(shí)熱敏電阻

9、的阻值； Bn、Bp負(fù)、正溫度系數(shù)熱敏電阻的材料常數(shù)。圖4-2 熱敏電阻的阻溫特性曲線熱敏電阻的應(yīng)用相對(duì)熱電阻較為廣泛，在家電、汽車、辦公設(shè)備、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療及測(cè)量?jī)x器等方面都有應(yīng)用，除了用于溫度測(cè)量，還常用于溫度補(bǔ)償或其他物理量的測(cè)量和控制。 熱敏電阻傳感器在溫度補(bǔ)償方面的應(yīng)用 ：圖4-4 熱敏電阻傳感器在溫度補(bǔ)償方面的應(yīng)用電路選用NTC熱敏電阻傳感器實(shí)現(xiàn)晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定。由圖可知，當(dāng)溫度升高時(shí)晶體管集電極電流ICQ增加，同時(shí)由于溫度升高負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻Rt阻值相應(yīng)減小，則晶體管的基極電位VB下降，從而使基極電流IBQ減少，進(jìn)而使ICQ下降。合理選擇熱敏電阻，則可使靜態(tài)工作點(diǎn)Q穩(wěn)定。熱敏

10、電阻（PTC）傳感器在電機(jī)啟動(dòng)中的應(yīng)用 ：圖4-5 熱敏電阻（PTC）控制電機(jī)原理圖若電機(jī)啟動(dòng)需要較大功率，而工作時(shí)所需功率較小，則可采用附加啟動(dòng)線圈來實(shí)現(xiàn)。在剛啟動(dòng)時(shí)，熱敏電阻（PTC）的阻抗遠(yuǎn)小于啟動(dòng)線圈L2，不影響L2的工作；啟動(dòng)后，因電流作用熱敏電阻溫度升高，其阻值遠(yuǎn)大于L2的阻抗，從而切斷啟動(dòng)線圈，此后僅工作線圈L1工作?？梢姛崦綦娮瑁≒TC）傳感器在此相當(dāng)于一個(gè)無觸點(diǎn)開關(guān)。三、熱電偶傳感器兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B組合成如圖所示閉合回路，若導(dǎo)體A和B的連接處溫度不同（設(shè)TT0），則在此閉合回路中就有電流產(chǎn)生，也就是說回路中有電動(dòng)勢(shì)存在，這種現(xiàn)象叫做熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)。這種現(xiàn)象早在1

11、821年首先由塞貝克 （Seeback）發(fā)現(xiàn),所以又稱塞貝克效應(yīng)?；芈分兴a(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)，叫熱電勢(shì)。熱電勢(shì)由兩部分組成，即溫差電勢(shì)和接觸電勢(shì)。熱電偶原理圖TT0AB熱端冷端1熱電偶的工作原理 接觸電勢(shì)示意圖（NAtNBt） 接觸電勢(shì)為：ATAB0BTlnNkTeqN式中 T接點(diǎn)處的絕對(duì)溫度，單位為K，T=t+273.15；k玻耳茲曼常數(shù)，k=1.3810-23J/k；q0電子電量，q0=1.610-19C。（4-8） （1）兩種不同導(dǎo)體的接觸電勢(shì) （2）導(dǎo)體的溫差電勢(shì)溫差電勢(shì)（tt0）000( , )dTATTket tTq溫差電勢(shì)為：式中，T、T0分別是攝氏溫度t、t0所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)溫度； 為湯

12、姆遜系數(shù)（又稱溫差系數(shù)），它表示導(dǎo)體兩端溫差1時(shí)溫差電勢(shì)的大小。不同材料的湯姆遜系數(shù)不同，同種材料，溫度不同時(shí)湯姆遜系數(shù)也不相同。T（3）回路總電勢(shì)由導(dǎo)體材料A、B組成的閉合回路，其接點(diǎn)溫度分別為t、t0,如果tt0，則必存在著兩個(gè)接觸電勢(shì)和兩個(gè)溫差電勢(shì)，回路總電勢(shì)：圖4-9 熱電偶回路熱電勢(shì)示意圖由此可得如下結(jié)論：由此可得如下結(jié)論： 如果熱電偶兩極材料相同，即使兩端溫度不同，則閉如果熱電偶兩極材料相同，即使兩端溫度不同，則閉合電路的總電勢(shì)仍為零，即組成熱電偶的兩極材料必須合電路的總電勢(shì)仍為零，即組成熱電偶的兩極材料必須為不同材料。為不同材料。 如果熱電極材料不同，但兩端溫度相同，可見式（如果

13、熱電極材料不同，但兩端溫度相同，可見式（4-10）仍為零，即閉合回路熱電勢(shì)仍為零。）仍為零，即閉合回路熱電勢(shì)仍為零。 熱電偶閉合回路熱電勢(shì)只與兩結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，而與回?zé)犭娕奸]合回路熱電勢(shì)只與兩結(jié)點(diǎn)溫度有關(guān)，而與回路中間的溫度無關(guān)。路中間的溫度無關(guān)。（4-10）A B t t0 0000000( , )( )( )( , )( , )( )( , )( )( , )ABABABBAABBABAEt tetetet tet tetet tetet t （4）熱電偶三定律1）中間導(dǎo)體定律在電極為A和B材料組成的熱電偶回路中接入第三種導(dǎo)體C，只要導(dǎo)體C兩端溫度相同，則此導(dǎo)體的接入不會(huì)影響原來熱電偶回路的

14、熱電勢(shì)。圖4-10 中間導(dǎo)體定律示意圖該定律有兩個(gè)應(yīng)用： 冷端引入導(dǎo)線和儀表，如圖4-10所示。根據(jù)式（4-10）可知，熱電勢(shì)00000000000000000000( , )( )( )( )( , )( , )( )(lnln)( , )( , )( )( )( , )( , )( )( )( , )( , )( , )ABCABBCCAABBtCtABABCtAtABBAABABABABABEt tetetete t te t tNNkTete t te t tqNNetete t te t tetete t te t tEt t （4-11）由式（4-11）可知，在測(cè)量熱電勢(shì)時(shí)只要保證

15、引入導(dǎo)線和儀表處在T0溫度場(chǎng)中，就不會(huì)影響熱電偶輸出。 熱端開路測(cè)量。如果將熱端開路成為兩個(gè)接點(diǎn)，只要保證兩個(gè)接觸點(diǎn)溫度一致即可。2）中間溫度定律。如圖4-11所示，在任何兩種勻質(zhì)材料組成的熱電偶回路中，熱端溫度為 、冷端溫度為時(shí) 的熱電勢(shì) 等于該熱電偶熱端為 、冷端為 時(shí)的熱電勢(shì) 與同一熱電偶熱端為 ，冷端為 時(shí)的熱電勢(shì) 的代數(shù)和。用式子表示為t0t0( ,)ABEt tttt( , )ABEt t0t0( ,)ABEt t00( ,)( , )( ,)ABABABEt tEt tEt t（4-12） 式中 中間溫度。 t圖4-11 中間溫度定律示意圖中間溫度定律主要有兩個(gè)應(yīng)用： 冷端修正（

16、又稱冷端溫度補(bǔ)償）。熱電偶的熱電特性（即熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系）是采用分度表的形式給出的，國際標(biāo)準(zhǔn)熱電偶分度表規(guī)定冷端標(biāo)準(zhǔn)溫度為0，但一般測(cè)試中冷端溫度不為0，這時(shí)用式（4-12）進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，即( ,0)( , )( ,0)ABABABEtEt tEt（4-13） 式中 環(huán)境溫度，即熱電偶實(shí)際冷端溫度； 實(shí)際測(cè)得的熱電偶熱電勢(shì)； 在環(huán)境溫度為時(shí)應(yīng)加的修正值，只要已知，可由熱電偶分度表查到。t( , )ABEt t( ,0)ABEt 為補(bǔ)償導(dǎo)線提供了理論依據(jù)。若熱電偶的兩熱電極被兩根導(dǎo)體延長(zhǎng)，只要接入的兩根導(dǎo)體組成的熱電偶的熱電特性與被延長(zhǎng)的熱電偶的熱電特性相同，且它們之間連接的兩點(diǎn)溫度相同，則總

17、回路的熱電勢(shì)與連接點(diǎn)溫度無關(guān)，只與延長(zhǎng)以后的熱電偶兩端的溫度有關(guān)。3）參考電極定律由熱電極A、B分別與參考電極C（與A、B不相同的第三種導(dǎo)體）組成的熱電偶結(jié)點(diǎn)溫度為t,t0時(shí)，熱電勢(shì)分別為 和 ，那么在相同溫度下由A、B組成的熱電偶電動(dòng)勢(shì) 存在以下關(guān)系式AC0( ,)Et tBC0( ,)Et tAB0( ,)Et tAB0AC0BC0( ,)( ,)( ,)Et tEt tEt t（4-14） 參考電極定律大大簡(jiǎn)化了熱電偶選配電極的工作。 2常用熱電偶及其結(jié)構(gòu) （1）常用熱電偶材料適于制造熱電偶的材料有幾百種，但國際電工委員會(huì)只推薦其中七種為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶。 （2）熱電偶常用結(jié)構(gòu)根據(jù)所測(cè)溫度場(chǎng)

18、的不同一般熱電偶可制成鎧裝型或薄膜型等。薄膜型熱電偶的熱慣性小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，可測(cè)瞬變溫度。這兩種熱電偶的結(jié)構(gòu)如圖所示。熱電偶的熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系表，稱為熱電偶分度表。標(biāo)準(zhǔn)化的熱電偶分度號(hào)主要有S、R、B、N、K、E、J、T等幾種，表4-3所示為K型標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶分度表。熱電偶、熱電阻對(duì)照查詢程序3熱電偶基本應(yīng)用電路圖4-14 熱電偶冷端電橋補(bǔ)償法測(cè)溫電路圖4-14所示為熱電偶冷端電橋補(bǔ)償法測(cè)溫電路。圖中EX為熱電偶輸出熱電勢(shì)，R1=R2=R3為錳銅線繞制的固定電阻，R4為銅導(dǎo)線繞制的補(bǔ)償電阻，E為電橋電源，R為限流電阻，阻值與熱電偶材料匹配。此電橋利用電橋電壓Uac補(bǔ)償因冷端溫度不穩(wěn)定造成的測(cè)溫

19、誤差 ，使整個(gè)測(cè)溫電路的輸出UAB只隨熱電偶熱端溫度而改變。 熱電偶和一定的顯示儀表配套，可從儀表刻度上直接讀出溫度值。圖4-15所示為工業(yè)上廣泛應(yīng)用的一種動(dòng)圈式測(cè)溫儀表原理圖。通過計(jì)算可知熱電偶的溫差電勢(shì)E與回路電流I有如下關(guān)系式 ()LSERRR IkI圖4-15 動(dòng)圈式測(cè)溫儀表原理圖式中，RL為線圈總電阻，包括調(diào)整電阻RC，導(dǎo)線電阻及熱電偶電阻。RS為動(dòng)圈式儀表內(nèi)部串聯(lián)電阻，用來改變儀表量程用；R是RB、RT、RP及RD的綜合阻值此儀表可實(shí)現(xiàn)直接從刻度讀數(shù)。階段小結(jié) 本課題主要介紹了熱電阻和熱電偶兩種溫度傳感器的原理和特性。金屬熱電阻、半導(dǎo)體熱敏電阻、熱電偶是最常用的檢測(cè)溫度的傳感器件，

20、它們?cè)谑褂弥懈饔刑攸c(diǎn)。1、金屬材料熱電阻，電阻率會(huì)隨溫度變化而變化，可制成熱電阻傳感器。具有精度高，測(cè)量范圍大（尤其在低溫方面），便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。常用材料有鉑、銅、鎳和鐵熱電阻，缺點(diǎn)是有些材料易氧化，化學(xué)穩(wěn)定性差。2、熱敏電阻傳感器是利用半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的溫度敏感元件，可分為負(fù)溫度系數(shù)（NTC），正溫度系數(shù)（PTC）及臨界溫度系數(shù)（CTR）三種傳感器，分別用在不同的測(cè)溫場(chǎng)合。熱敏電阻一般電阻溫度系數(shù)大、靈敏度高，約為熱電阻的10倍，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱慣性小，比較適宜動(dòng)態(tài)測(cè)量，不足之處主要是互換性差，非線性嚴(yán)重。3、熱電偶主要用于測(cè)溫準(zhǔn)確度和靈敏度要求不很高的場(chǎng)合，且它

21、適應(yīng)的工作溫度較高。課題二 集成溫度傳感器的工作原理任務(wù)目標(biāo) 熟悉半導(dǎo)體PN結(jié)溫度傳感器的工作原理，掌握其特性； 熟悉集成溫度傳感器工作原理，初步認(rèn)識(shí)集成溫度傳感器。一、半導(dǎo)體PN結(jié)溫度傳感器利用半導(dǎo)體材料電阻率對(duì)溫度變化敏感這一特性可制成半導(dǎo)體溫度傳感器。半導(dǎo)體溫度傳感器又分為無結(jié)型（單晶）及PN結(jié)型兩類。無結(jié)型半導(dǎo)體溫度傳感器就是前面已經(jīng)介紹過的半導(dǎo)體熱敏電阻。半導(dǎo)體PN結(jié)型溫度傳感器可分為溫敏二極管溫度傳感器（簡(jiǎn)稱溫敏二極管或二極管溫度傳感器）和溫敏晶體管溫度傳感器（簡(jiǎn)稱溫敏晶體管或晶體管溫度傳感器）兩種類型。下面介紹PN結(jié)型溫度傳感器的原理。由半導(dǎo)體理論分析知PN結(jié)的伏安特性可用下式表

22、示0(1)q UkTeSIIe（4-19） 式中 通過PN結(jié)的電流； UPN結(jié)兩端的外加電壓； q0電子電量，q0=1.6010-19 C； k玻耳茲曼常數(shù)，k=1.3810-23 J/K； TPN結(jié)的絕對(duì)溫度； ISPN結(jié)的反向飽和電流。eI根據(jù)理論推導(dǎo)有PN結(jié)正向電壓與溫度的關(guān)系為0ln(3)lnln 2gokTUUBTJq（4-20） 即當(dāng)電流密度J保持不變時(shí)，PN結(jié)的正向電壓隨溫度的升高而下降，近似呈線性關(guān)系。 由圖可知，正向Ie一定而二極管的種類不同時(shí)，特性曲線斜率不同；二極管種類相同而正向Ie不同時(shí)，斜率也不同。 如圖4-23所示是采用硅二極管溫度傳感器的溫度檢測(cè)電路 圖4-23

23、采用硅二極管溫度傳感器的溫度檢測(cè)電路溫敏二極管主要特點(diǎn)是工藝和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但線性、穩(wěn)定性稍差。相對(duì)于溫敏二極管，當(dāng)溫敏三極管發(fā)射極電流保持不變時(shí)，其發(fā)射結(jié)正向電壓溫度的關(guān)系具有良好的線性度。二、集成溫度傳感器集成溫度傳感器是將溫敏晶體管、放大電路、溫度補(bǔ)償電路及其他輔助電路集成在同一個(gè)芯片上的溫度傳感器。它主要用來進(jìn)行-50150范圍內(nèi)的溫度測(cè)量、溫度控制和溫度補(bǔ)償。一般來講，集成溫度傳感器具有小型化、成本低、線性好、精度高、可靠性高、重復(fù)性好及接口靈活等優(yōu)點(diǎn)。按照輸出和功能特點(diǎn)，集成溫度傳感器常分為模擬集成溫度傳感器、模擬集成溫度控制器、數(shù)字溫度傳感器和通用智能溫度控制器等。模擬集成溫度傳感器

24、按輸出形式分為電壓型、電流型和頻率型三種。1集成溫度傳感器工作原理圖4-24 三極管發(fā)射結(jié)作感溫結(jié) 溫敏三極管是用發(fā)射結(jié)來測(cè)溫的。如圖4-24所示，將兩只溫敏三極管連接。對(duì)于任一只晶體管，發(fā)射極電流Ie可用下式表示0bees1(1)q UkTII e將式（4-21）取對(duì)數(shù)得下式ebe0slnIkTUqI（4-21） （4-22） 如果圖中兩個(gè)三極管滿足下列條件： ， ， 且 為常數(shù)（ 為由設(shè)計(jì)制造決定的一常數(shù)），則兩晶體管的發(fā)射結(jié)電壓 之差 為 12S1S2IIe1e2/IIrrbeUbeUbebe1be20lnKTUUUrq（4-23） 即輸出電壓與溫度成正比，此即集成溫度傳感器的工作原理。

25、2集成溫度傳感器介紹（1）AD590AD590是一種常用的電流輸出型集成溫度傳感器，產(chǎn)生的輸出電流值正比于所測(cè)的絕對(duì)溫度，其特性曲線如圖4-25所示。圖4-25 AD590溫度特性曲線 特點(diǎn)：它具有測(cè)溫誤差小、動(dòng)態(tài)阻抗高、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、體積小、微功耗等優(yōu)點(diǎn)，適合遠(yuǎn)距離測(cè)溫、控溫，不需要進(jìn)行非線性校準(zhǔn)。 圖4-26 常用AD590封裝圖器件封裝形式及符號(hào)：AD590系列產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo) ：（2）DS18B20DS18B20是美國DALLAS公司繼DS1820之后推出的一款單線接口數(shù)字溫度傳感器。它使用了在板專利技術(shù)，全部傳感器和各種數(shù)字轉(zhuǎn)換電路都被集成在一起 。器件封裝形式：圖4-2

26、7 DS18B20的三種封裝形式 其主要特點(diǎn)為： 單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信； 內(nèi)置64位的產(chǎn)品唯一序列號(hào)，適宜單線多點(diǎn)分布式測(cè)溫； 無須外部器件； 電源電壓范圍為3.05.5，也可通過數(shù)據(jù)線供電； 測(cè)溫范圍為-55125，在-1085范圍內(nèi)測(cè)量誤差不超過0.5； 二進(jìn)制數(shù)字式溫度輸出從9位到12位可選； 12位數(shù)字溫度輸出時(shí)最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms； 用戶可自定義非易失性告警設(shè)置； 報(bào)警搜索命令識(shí)別、尋址溫度在編定的極限之外的器件（溫度報(bào)警條件）。空調(diào)溫控部分的設(shè)計(jì) 任務(wù)分析 ：從功能上看溫度控制就是先檢測(cè)環(huán)境溫度，再將測(cè)量到的溫度與設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果確定開機(jī)加（降）溫或者停機(jī)。由于空調(diào)機(jī)采用了微處理機(jī)，所以控制方案有兩種：一種是數(shù)字方式，以微處理機(jī)為核心，將檢測(cè)到的環(huán)境溫度轉(zhuǎn)變成數(shù)