10、集成传感器.ppt

1、传感技术及应用,课程名称：传感技术及应用,授课人：赵永平,概述,工作原理：这种传感器是利用PN结的伏安特性与温度之间的关系研制成的一种固态传感器；它将温敏元件、偏置电路、放大电路及线性化电路集成在同一芯片上。 特点：使用方便、外围电路简单、性能稳定可靠；但不足的是测温范围较小、使用环境有一定的限制。 应用：远距离的精密温度遥感与遥测；多点温度测量系统。一般与计算机组成温度测控系统。 分类：电压型:LM34/35,TMP35/36等； 电流型：AD590，AD592，TMP17等； 数字输出：AD7416，TMP03/04等。,第十章 集成传感器,10.1 集成温度传感器AD590,一、测量原理

2、,1) 性能相同的晶体管对T3T4使IT分为两个相等的电流I1和I2，起恒流作用。 2) T1T2起感温作用，T2中的电流密度J2为T1中电流密度J1的8倍，即J2=8J1 3) T1和T2的发射结电压Ube1和Ube2反极性串连后施加在R上，则R的端电压Ube为,AD590温度敏感电路原理简图,第十章 集成传感器,续：测量原理,可见R两端电压正比于绝对温度T。通过R的电流IR近似等于I1=179T/R，与T成正比，IT=2I1，也与T成正比，若 ，其比例系数,则,AD590就是按上述理论制造的,第十章 集成传感器,二、主要特点,线性电流输出：1A/K，正比于绝对温度； 测量温度范围宽：-55

3、+150； 精度高：0.5 ； 线性好： 0.3 ； 电源电压范围宽： +4+30V。,第十章 集成传感器,三、典型应用,1、基本应用电路 因为流过AD590的电流与热力学温度成正比，当电阻R1和电位器R2的电阻之和为1k时，输出电压VO随温度的变化为1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把AD590放于冰水混合物中，调整电位器R2，使VO=273.2mV。或在室温下(25)条件下调整电位器,使VO=273.2+25=298.2（mV）。但这样调整只可保证在0或25附近有较高精度。,第十章 集成传感器,2、摄氏温度测量电路,电位器R2用于调

4、整零点，R4用于调整运放LF355的增益。调整方法如下：在0时调整R2，使输出VO=0，然后在100时调整R4使VO=100mV。如此反复调整多次，直至0时，VO=0mV，100时VO=100mV为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为25，那么VO应为25mV。冰水混合物是0环境，沸水为100环境。 AD581是高精度集成稳压器，输入电压最大为40V，输出10V。,第十章 集成传感器,3、温差测量电路,两个传感器因温度不同而有不同的电流，它们的电流差值流向运放的输出，引起一定的输出电压,第十章 集成传感器,10.2 精密摄氏温度传感器LM35,美国NS公司生产，其输出电压线性地与摄氏温度成

5、正比 一、特性 1、有三种封装形式:塑封、金属外壳、SO-8； 2、+10mV/线性刻度系数； 3、精度：0.40.8； 4、测量范围：-55 +150； 5、工作电压：4V30V; 6、非线性： 0.25 。,第十章 集成传感器,二、简单配用电路,1、基本摄氏温度传感器,150 时输出为1500mV 25 时输出为250mV 55 时输出为550mV,2 to150 ,2、满量程摄氏温度传感器,第十章 集成传感器,10.3 数字温度传感器DS1820,美国DALLAS公司生产，可把温度信号直接转化成串行的数字信号供微机处理,一、特性 1、测温范围-55 125 ，增量值为0.5 ，经转换向外

6、提供9位二进制读数。 2、低功耗器件。供电方式有两种： 1）采用信号线寄生供电 2）采用外部供电方式,第十章 集成传感器,二、内部RAM数据与温度的对应关系,DS1820内部有8字节ROM，首字节代码固定为10H，表示产品型号；随后6个字节是每个DS1820器件各自的编号，最后一字节是CRC校验码。 还有2字节存放温度值的RAM，前一字节为温度值和补码，后一字节为符号位。将该二字节二进制补码求真值，除以2再转换成十进制数，即可得被测温度值。,第十章 集成传感器,第十章 集成传感器,三、DS1820内部结构,第十章 集成传感器,四、基本测量电路,实现多点测温系统最简单的连接如下图,通过上拉电阻提高与各DS1820信号线相连的单片机I/O线的电流驱动能力,第十章 集成传感器,第十章 集成传感器,五、DS1820操作功能,1. ROM命令表,第十章 集成传感器,2. 存储器命令表,第十章 集成传感器,3. 工作流程,六、DS18B20,继DS1820之后的一种改进型