温度传感器

温度传感器温度特性测试与研究(FB810型恒温控制温度传感器实验仪)

实

验

讲

义

杭州精科仪器有限公司

一、集成电路温度传感器的特性测量及应用

随着科技的发展，各种新型的集成电路温度传感器器件不断涌现，并大批量生产和扩大应用。这类集成电路测温器件有以下几个优点：（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性关系；（2）不像热电偶那样需要参考点；（3）抗干扰能力强；（4）互换性好，使用简单方便。因此，这类传感器已在科学研究、工业和家用电器温度传感器等方面被广泛使用于温度的精确测量和控制。本实验要求测量电流型集成电路温度传感器的输出电流与温度的关系，熟悉该传感器的基本特性，并采用非平衡电桥法，组装成为一台C 50~0︒数字式温度计。

【实验原理】

590AD 集成电路温度传感器是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在V 20~5.4范围内），它的输出电流与温度满足如下关系： A t B I +•=

式中，I 为其输出电流，单位:A μ，t 为摄氏温度，B 为斜率,一般590AD 的

1)C (A 1B -︒μ=,即如果该温度传感器的温度升高或降低C 1︒，那传感器的输出电流增加或

减少A 1μ，A 为摄氏零度时的电流值，其值恰好与冰点的热力学温度K 273相对应。（对市售一般590AD ， A 278~273A μ=略有差异。）利用590AD 集成电路温度传感器的上述特性，可以制成各种用途的温度计。采用非平衡电桥线路，可以制作一台数字式摄氏温度计，即590AD 器件在C 0︒时，数字电压显示值为“0”，而当590AD 器件处于C t ︒时，数字电压表显示值为“t ”。

【实验仪器】

810FB 型恒温控制温度传感器

实验仪，如右图所示： 大烧杯、加热器、冰瓶、各种温度传感器等。

【实验内容】

一．590AD 的测试方法：

1．590AD 为两端式集成电路温度传感器，它的管脚引出端有两个，如图1所示：序号1接电源正端+U （红色引线）。序号2接电源负端-U (黑色引线)。至

于序号3连接外壳，它可以接地，有时也可以不用。590AD 工作电压V 30~4，通常工作电压V 15~6，但不能小于V 4，小于V 4出现非线性。

2. 100PT 数显式温度计等。

二. 590AD 传感器温度特性测量及数字式温度计的设计：

1. 按图2接线（590AD 的正负极不能接错）。测量590AD 集成电路温度传感器的电流I 与温度t 的关系，取样电阻Ω=1000R 。把实验数据用最小二乘法进行拟合，求斜率B 、 截距A 和相关系数r 。实验时应注意590AD 温度传感器为二端铜线引出，为防止极间短

路，两铜线不可直接放在水中，应用一端封闭的薄壁试管套保护，其中注入少量硅油，使之有良好热传递。（实验中如何保证590AD 集成温度传感器与100PT 数显温度计处在相同温度位置）

2.制作量程为C 50~0︒范围的数字温度计。把590AD 三只电阻箱、直流稳压电源及数字电压表按图3接好。将590AD 带试管放入冰瓶中（内装冰水混合物），取

Ω==1000R R 32，，调节4R 使数字电压表示值为零。然后把590AD 放入其他温度如

室温的水中，用100PT 温标准度计进行读数对比，求出百分差。

3.令图3中电源电压发生变化，如从V 8变为V 10，观测一下，590AD 传感器输出电流有无变化？分析其原因。

三．590AD 传感器的输出电流和工作电压关系测量：

将590AD 传感器处于恒定温度，将直流电源、590AD 传感器、电阻箱、直流电压表等按图4接电路线。调节电源输出电压从V 10~5.1，测量加在590AD 传感器上的电压U 与输出电流）

)R /U I (I R =的对应值，要求实验数据10点以上。

用坐标纸做590AD 传感器输出电流I 与工作电压U 的关系图，求出该温度传感器输出电流与温度呈线性关系的最小工作电压r U 。

【实验数据及处理】

1.测量590AD 传感器输出电流I 和温度t 之间的关系。求t ~I 关系的经验公式。

表1 数据用最小二乘法拟合： 求斜率1

)

( ____0.107__ -︒=C A B μ；截距A A μ___011.27___=；相关系数

___991.0_=r ；所以，t ,I 关系为：011.27107.0+•=t I 。

与灵敏度标准值1

)C (A 000.1B -︒μ=相比，求相对误差 ：%_____3.89_=E 。 2．590AD 传感器的输出电流和工作电压关系测量：

表2 590AD 传感器伏安特性测量 Ω=︒=10000,4.45R C t

用坐标纸作传感器输出电流与工作电压的关系曲线图，从图中求出该温度传感器输出电流与温度呈线性关系的最小工作电压r U 。

从590AD 传感器输出电流I 与工作电压U 的关系曲线图中，得到C t ︒=4.45时，传感器输出电流与温度呈线性关系的最小工作电压V U r 694.3≈。

【思考题】

1.电流型集成电路温度传感器有哪些特性？它比半导体热敏电阻、热电偶有哪些优点？ 应该是集成电路的控制较完善，相对可以做得更准确，反应速度也会更快，但相对电路的构成会复杂。

2.如何用590AD 集成电路温度传感器制作一个热力学温度计，请画出电路图，说明调节方法。

集成温度传感器将温敏晶体管与相应的辅助电路集成在同一块芯片上，能直接给出正比于绝对温度的理想线性输出，一般用于-55℃~±150℃之间的温度测量。温敏晶体管在管子的集电极电流恒定时，其基极发射极电压与温度成线性关系，为克服温敏晶体管vb 电压产生时的离散性，采用了特殊的差分电路。集成温度传感器具有电压型和电流型两种，电流输出型集成温度传感器在一定的温度T 时相当于一个恒流源。因此，它不易受接触电阻、引线电阻、电压噪音的干扰，具有很好的线性特性。

3.如果590AD 集成电路温度传感器的灵敏度B 不是严格的1

)C (A 000.1-︒μ，而是略有差异，请写出解决问题的办法。

AD590相当于是受温度控制的恒流源,R1越大,取得的电压就越高。一般是在R1上串一个多

圈可调电阻