用于温度测量的温度传感器ad590

用于温度测量的温度传感器ad590

1路温度传感器ad290由于需要在科学研究、工业和家庭等方面产生加热和加热设备，因此开发了几种新型研发电路温度传感器，ad590就是其中之一。AD590可直接输出与热力学温度成比例的电流信号,在输出端串联一个电阻则转换为电压信号。除此之外,AD590还具有测温不需要参考点、抗干扰能力强、互换性好等优点。2温度至电流强度的转换AD590的内部电路图如图1所示,简化电路如图2所示。该传感器由多个晶体管和电阻组成,其中晶体管制作在一个半导体单面基片上,因此它们的特性、损耗和发射极面积能够相互匹配。整体分析图2,该电路可看作由两个镜象电流源构成。其中,晶体管Q1和Q2组成上镜象电流源,Q3和Q4组成下镜象电流源。如果设上镜象电路的输出是Q3的输入,则Q4的输入是上镜象电路的输出。设各晶体管为理想晶体管(即它们的电流放大系数β趋于无穷大),则知I0=IC3+IC4(1)由于镜角电流源Q1和Q2的作用,IC3=IC4,Ie3=Ie4=IC3。因此I0=2IC3=2Ie3(2)PN结理想伏安特性表达式为I=IS(eV/VT-1)=IS(eqV/KT-1)(3)对晶体而言,上式中I即为发射极电源Ie;IS为集电极—发射极反向饱和电流;V为基极与发射极之间的电压Vbe;VT为温度的电压当量(即KT/q),q为电子电荷,K为玻尔兹曼常数,T为热力学温度。当温度在-55℃～155℃之间时,VT近似在0.04V～0.05V之间。这一般的硅管,Vbe约为十分之几伏,故eVbe/VT≫1。因此,(3)式可改写为Ie≈ISeVbe/VT,即Vbe≈VT1n(Ie/IS)(4)所以,Vbe3≈VT1n(Ie3/IS3),Vbe4≈VT1n(Ie4/IS4)。由图2知Vbe4=Vbe3+IeR(5)所以VR=Ie3R=Vbe4￣Vbe3=VT1n[(Ie4/IS4)/(Ie3/IS3)]=VT1n(IS3/IS4)(6)由于IS正比于各晶体管发射极的面积S,所以(6)式可改写为VR=VT1n(S3/S4)(7)S3、S4分别为晶体管Q3、Q4发射极的面积。若S3=NS4,则VR=VT1n(N),即Ie3R=VT1n(N),Ie3=(VT/R)1n(N)。因此I0=2Ie3=(2VT/R)1n(N)=(2KT/Rq)1n(N)(8)所以I0/T=(2K/Rq)1n(N)(9)由上式知,当电阻R的阻值给定时,I0/T为一恒定值。适当选取R值,理论上可使I0/T为1.0000μA/K(K为热力学温度单位)。由上面的分析知,AD590的输出电流I0与它所处的热力学温度T成线性关系,因此实现了温度至电流强度的线性转换。与图2相比,图1虚线框内增加了一些电路。它们用以改善镜象电流源Q1和Q2,使之工作时更接近理想电流源(高阻抗),从而减弱输入电压变化的影响。经测试,当AD590两端的电压在+4V和+30V之间时,即使电压有变化,输出的电流信号也没有影响或影响很小。所以AD590具有消除电源波动的特性。3输出电流iii的测量测量电路如图3所示,V为PZ114型四位半直流数字电压表,R=1000Ω,保持电源电压稳定,分别使AD590处于一系列不同的温度点Ti,通过测量V得出相应的输出电流Ii。对所得的数据点用最小二乘法进行拟合,可得经验公式I=αT+γ(10)4温度测量的应用在-50～150℃温度范围内,AD590的输出电流与温度呈线性关系,与常用的水银温度计、热电偶温度计相比,它还具有灵敏度高、消除电源波动性的特点,因此可广泛应用于各种精确度较高的温度测量。(1)检测nvmv数温度计电路图如图4所示。该电路采用非平衡电桥法。将AD590放入冰点槽中,R2和R3各取1000Ω,调节R4使电压表示值为零,此时R2和R3上所分得的电压皆为273.2mV,电路转换系数为1mV/℃。因此电压表上读得的mV数即代表AD590检测到的摄氏温度。由于AD590的转换灵敏度不是严格的1.0000μA/℃,一般有千分之零点几(δ‰)的差异,因此应调整R2使之改变(δ‰),以补偿灵敏度引起的误差。(2)ad290的变换如果要测量n个温度点的平均温度,只需把图4中的AD590替换为n个并联的AD590,R2、R3的阻值相应地调整为(1000/n)Ω。电路调节方法与(1)相同。(3)传感器等温时输出电压电路如图5所示,。AD741为电流电压转换器。当两个AD590处于相同温度时,I1=I2,A端输出电流I3为零,B端输出电压也为零;当两个传感器存在温差ΔT时,I3=I1-I2(设I1>I2),B端输出相应的电压U,由数字电压表显示。当ΔT在0～6℃范围内时,U正比与I3,I3正比于ΔT,因此U与ΔT呈线性关系。R1和R2用来调整AD741的输出,可确保两传感器等温时输出电压为0。R3用以调节AD741的放大倍数。当各电阻取图时所标示阻值时,B端输出为10mV/℃。5升温控制电路AD590不但实现了温度的电量测量,而且灵敏度高、反应时间短,因此可作为恒温控制电路的信号检测器。与目前大量使用的接点式水银温度计相比,它具有控温精度(温控在某点时的温度最大波动范围)高、体积小、无污染、使用方便等优点。恒温控制电路如图6所示。LF356为电流电压转换器,LM311为电压比较器,RW1、RW2、RW3、RW4和2DW7C此部分电路用以设置该控温电路的温度预定值T0。AD590输出的电流经LF356后转换为一负电压(相对于接地点)输出Va。比较器LM311对Va和Vb进行比较,如果Va>Vb,则输出一恒定的正电压V0,三极管3DK4B导通,固体继电路J1接通。由于有电流通过,交流接触器J2的常开触点闭合,电热丝通电加热。AD590的温度T升高,|Va|增大。当T>T0时,Va<Vb,LM311的输出约等于零伏,3DK4B截止,J1断开,J2常开触点随之断开,电热丝停止加热,T下降。当T<T0时,Va>Vb,电热丝再次通过电加热,从而达到恒温控制的目的。6.d卡转换为数字信号,其所具有的特点适合用ad290的实验材料、方法和使用目AD590温度传感器不但实现了温度转换为线性化电量测量,而且精确度高、互换性好、应用简单方便,因此,可把输出的电信号经A/D卡转换为数字信号,由计算机采集Vi-t的数据,以发挥其实时和准确的特点。把AD590用于