集成温度传感器
集成温度传感器
集成传感器应用
温度传感器典型应用 热电偶炉温控制系统
集成传感器应用
温度传感器典型应用 电动机保护器
集成传感器应用
3线式铂热电阻测温电路
集成传感器应用
配热电阻的温度变送器
集成传感器应用
电冰箱温度超标指示器电路
电冰箱温度超标指示器电路
系统误差不确定度的分析与评定
集成温度传感器系统误差是由组成系统的各 部分引入的,主要包括：
>1 被检温度传感器测量重复性的标准不确定度 u1 分量 标准不确定度u1 是被检传感器输出的电阻值的不重复性 引起的；温场的不均匀性的标准不确定度u2 分量 ；电 测设备引入的标准不确定度u3；标准器本身引入的标准 不确定度分量u4； >2电测设备引入的误差; >3标准器引入的误差； >4检测过程中温场的不均匀性引入的误差等.
温度传感器
集成温度传感器 集成温度传感器测温原理
传感器原理
VT2的发射极设计成条形，VT1用同样条 形并联，可严格控制结的面积，两管面积比 变为简单的条数比，电路输出总电流为：
I0 2 VBE R 2 KT qR ln n
I C1 I C 2 I 0 I C1 I C 2 2 I C 2 VBE RI C 2
集成温度传感器
学号 姓名
集成温度传感器
集成温度传感器 所谓集成传感器：
就是在一块极小的半导体芯片上集成了包括温度敏感器 件、信号放大电路、温度补偿电路、基准电源电路等在内的 各个单元，它使传感器和集成电路融为一体。 集成温度传感器按信号输出形式分为：电流型 、 电压型
优点： 集成温度传感器与传统的热电阻、热电偶 温度计相比最大的优点是：线性度好 、灵敏 度高 、输出信号大，且规范化标准化
集成温度传感器讲解
I/μA
423 298 218
+150℃ +25℃ -55℃
0
4V
30V U/V
AD590伏安特性曲线
2．温度特性
其温度特性曲线函数是以Tk为变量的n阶多项式之和， 省略非线性项后则有:
Tc——摄氏温度；I 的单I=K位T·为Tcμ＋A。273.2 可见，当温度为0℃时，输出电流为273.2μA。在常
25℃时借助RC将输出电压调整到5V，则RC的值约在 3~30kΩ间，相应的灵敏度为109~110mV/℃。校准后，在
-10~80℃范围内，基本误差不超过±1℃。这种集成
传感器在静止空气中的时间常
12
10 输 出8
RC=100kΩ RC=10kΩ
数为24s，在流动空气中为11s。 电源电压在5~15V间变化，所
引起的测温误差一般不超过
电 压
6
/V 4
±2℃。整个集成电路的电流 值一般为0.4mA，最大不超过
2
RC=1kΩ
0.8mA（RL=∞时）。
0－20 0 20 40 60 80 温度/ºC
AN6701S的输入特性
（二）电流型温度传感器 1．伏安特性
工作电压：4V～30V，I 为一恒流值输出，I∝Tk，即
１、 DS1820的特性 单线接口：仅需一根口线与MCU连接； 无需外围元件； 由总线提供电源； 测温范围为-55℃～125℃，精度为0.5℃； 九位温度读数； A/D变换时间为200ms； 用户可以任意设置温度上、下限报DS1820引脚及功能
一、IC温度传感器的分类
电压型IC温度传感器；电流型IC温度传感器， 数字输出型IC温度传感器。
集成温度传感器
集成温度传感器集成温度传感器具有体积小、线性好、反应灵敏等优点，所以应用十分广泛。
集成温度传感器是把感温元件（常为PN 结）与有关的电子线路集成在很小的硅片上封装而成。
由于PN 结不能耐高温，所以集成温度传感器通常测量150℃以下的温度。
集成温度传感器按输出量不同可分为：电流型、电压型和频率型三大类。
集成温度传感器基本工作原理图1为集成温度传感器原理示意图。
图1 集成温度传感器基本原理图其中V1、V2为差分对管，由恒流源提供的I1、I2分别为V1、V2的集电极电流，则△Ube 为：1—1只要I1/I2为一恒定值，则△Ube 与温度T 为单值线性函数关系。
这就是集成温度传感器的基本工作原理。
)ln(21γII q KTU be=∆电压输出型集成温度传感器图2所示电路为电压输出型温度传感器。
图2电压输出型原理电路图V1、V2为差分对管，调节电阻R1，可使I1=I2，当对管V1、V2的β值大于等于1时，电路输出电压UO 为：由此可得:R1、R2不变则U0与T 成线性关系。
若R1=940Ω，R2=30K Ω，γ=37，则电路输出温度系数为10mV/K 。
电流输出型集成温度传感器 如图3所示:21220R R U R I U be∆==γln 210qKTR R U U be ==∆图3 电流输出型原理电路图对管V1、V2作为恒流源负载，V3、V4作为感温元件，V3、V4发射结面积之比为γ，此时电流源总电流IT 为：当R 、γ为恒定量时,IT 与T 成线性关系。
若R=358Ω，γ=8，则电路输出温度系数为1μA/K 。
集成温度传感器应用举例1.AD590集成温度传感器应用电路γln 2221qRKTR U I I be T =∆==图2-31 简单测温电路集成温度传感器用于热电偶参考端的补偿电路如图2-32所示，AD590应与热电偶参考端处于同一温度下。
图2-32 热电偶参考端补偿电路2.LM334集成温度传感器应用电路LM334是三端电流输出型温度传感器，其输出电流对于环境温度为线性变化。
集成温度传感器
集成温度传感器
1. 电流输出型集成温度传感器AD590
AD590是美国Analog Devices公司生产的电流型集成温 度传感器，其采用TO-52金属圆壳封装结构，其外形、引脚排 列和电路符号如图1-25所示。
集成温度传感器
图1-27 LM35的封装形式
集成温度传感器
（1）使用温度为-55~+150 ℃。
LM35 系列集成温 度传感器的 特性如下：
（2）工作电压为直流4~30 V。 （3）输出阻抗小，1 mA负载时为0.1 Ω。 （4）非线性值仅为±1/4 ℃。
（5）精度为0.5 ℃（在+25 ℃时）。
集成温度传感器
（1）DS18B20的特性。 ①采用单总线专用技术，被测温度用符号扩展的16位数字量串行 输出，无须经过其他变换电路。 ②测温范围为-55~+125 ℃，在-10~+85 ℃，精度为±0.5 ℃。 ③内含64位经过激光修正的ROM。 ④适配各种单片机或系统机。 ⑤用户可分别设定各路温度的上、下限。 ⑥其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生。 以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。
集成温度传感器
2. 电压输出型集成温度传感器LM35
LM35是电压输出型集成温度传感器，它具有很高的工作 精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度线 性成比例。因而，从使用角度来说，LM35与用开尔文标准的 线性温度传感器相比更有优越之处。LM35无须外部校准或微 调，可以提供±1/4 ℃的常用室温精度。它从电源吸收的电流 很小且几乎不变，所以芯片自身几乎没有散热的问题。LM35 有多种封装形式，包括密封TO-46、塑料TO-92、贴片SO-8 和TO-220等，如图1-27所示。
温度传感器 集成温度传感器 集成温度传感器
的温度。
课程内容
1 . 集成温度传感器概念 2. 集成温度传感器分类 3. 集成温度传感器特性 4. 集成温度传感器工作原理
2. 集成温度传感器分类
模拟集成温度传感器 集成温度传感器 数字集成温度传感器
电压输出型温度传感器 电流输出型温度传感器
逻辑输出型温度传感器
课程内容
1 . 集成温度传感器概念 2. 集成温度传感器分类 3. 集成温度传感器特性 4. 集成温度传感器工作原理
Байду номын сангаас
4. 集成温1度传感器工作原理
右图为集成温度传感器原理示意图。其中
VT1 、VT2为差分对管，由恒流源提供的电
流I1 、I2分别为VT1 、VT2的集电极电流，
则△Ube可用下式表示：
玻尔兹曼常数
绝对温度
Ube
kT q
ln
I1 I2
电子电荷量 1.6021892×10-19库仑
VT1和VT2发射极 面积之比
组成： 在一块极小的半导体芯片上集成了包括温度敏感器件、信号放大电 路、温度补偿电路、基准电源电路等在内的各个单元，它使传感器 和集成电路融为一体。
1. 集成温度传感器概念
特点： 其具有体积小、线性好、反应灵敏、价格低、抗干扰能力强等优
点，所以应用十分广泛。 由于PN结不能耐高温，所以集成温度传感器通常测量1 50℃以下
集成温度传感器原理示意图
4. 集成温1度传感器工作原理
只要I1/I2为恒定值，则△Ube与温 度T为单值线性函数关系。这就是集 成温度传感器的基本工作原理。
玻尔兹曼常数
绝对温度
Ube
kT q
ln
I1 I2
电子电荷量 1.6021892×10-19库仑
集成温度传感器
将输入的直流毫伏信号及被测温度信号转换为4mA～20mA 将输入的直流毫伏信号及被测温度信号转换为4mA～20mA DC和IV～ VDC输出的统一信号的装置称为变送器 输出的统一信号的装置称为变送器。 DC 和 IV ～ 5VDC 输出的统一信号的装置称为变送器 。 这三种变 量程单元和 两个部分， 送器在线路结构上都分为量程单元 放大单元两个部分 送器在线路结构上都分为 量程单元 和 放大单元 两个部分 ， 其 中放大单元是通用的，量程单元随品种、测量范围而变。 中放大单元是通用的，量程单元随品种、测量范围而变。
集成温度传感器
一、所谓集成传感器
就是在一块极小的半导体芯片上集成了包括温度敏感器 就是在一块极小的半导体芯片上集成了包括温度敏感器 信号放大电路 温度补偿电路、 放大电路、 件、信号放大电路、温度补偿电路、基准电源电路等在内的 各个单元，它使传感器和集成电路融为一体。 各个单元，它使传感器和集成电路融为一体。 集成温度传感器按信号输出形式分为： 集成温度传感器按信号输出形式分为：电流型 、 电压型
二、优点 集成温度传感器与传统的热电阻、 集成温度传感器与传统的热电阻、热电偶 温度计相比最大的优点是： 温度计相比最大的优点是：线性度好 、灵敏 输出信号大， 度高 、输出信号大，且规范化标准化
集成温度传感器
三、AD590系列集成温度传感器 AD590 590系列集成温度传感器 AD590是电流型集成温度传感器 AD590是电流型集成温度传感器， 其输出电流与 590 是电流型集成温度传感器， 环境绝对温度成正比， 环境绝对温度成正比 ， 所以可以直接制成绝对温度 AD590 590有 等型号系列， 仪 。 AD590 有 I 、 J 、 K 、 L 、 M 等型号系列 ， 采用金属 管壳封装。 管壳封装。 电源+
集成温度传感器测温原理
集成温度传感器测温原理
随着科技的发展，温度传感器逐渐成为人们生活中不可缺少的测量工具，其应用范围不断扩大，尤其是在工业控制、农业、医疗等领域得到广泛应用。
其中，集成温度传感器是一种成本低廉、可靠性高、精度高并且易于集成的温度传感器。
集成温度传感器的测温原理是根据热电效应、PN结温度特性和基于阻性、电容性和电阻温度系数等响应温度的特性实现温度的测量。
一般情况下，集成温度传感器主要采用PN结温度特性或者热敏电阻方式实现温度的测量。
对于PN结温度特性的温度传感器，在不同的温度下，PN结两端的电压会随温度变化而变化。
由于这种温度传感器采用的电路非常简单，使得它由于响应快速、即插即用以及价格低廉的特点广泛应用于各个领域。
除了以上两种方式外，集成温度传感器还可以采用热导率方式实现温度的测量。
热导率是介质对热量传递的能力，其值是介质本身的属性。
当热敏体与介质接触时，根据热传递学的原理，介质内部的温度分布也就被测量出来。
这种温度传感器的特点是相对较为稳定和精确，还可采用多级测量或旁路发射方式提高精度。
智能化集成温度传感器原理与应用
智能化集成温度传感器原理与应用
智能化集成温度传感器是一种能够实时测量温度并将数据传输
到其他设备或系统的传感器。
它基于温度传感技术，通过特定的原
理和应用实现温度的检测与监控。
原理方面，智能化集成温度传感器通常采用热敏电阻、热电偶
或半导体温度传感器等技术。
其中，热敏电阻是最常见的一种，它
的电阻值随温度变化而变化。
热电偶则是由两种不同金属材料组成
的电偶，通过温差引起的电动势来测量温度。
半导体温度传感器则
利用半导体材料的电阻与温度之间的关系来测量温度。
应用方面，智能化集成温度传感器广泛应用于各个领域。
在工
业领域，它可以用于监测和控制生产过程中的温度，例如在化工、
冶金、电力等行业中的炉温监测、冷却系统控制等。
在家居领域，
智能化集成温度传感器可以用于室内温度的监测和调节，例如智能
恒温器、智能空调等。
此外，它还可以应用于医疗设备、环境监测、农业温室等领域。
总之，智能化集成温度传感器通过特定的原理和应用实现温度
的检测与监控，广泛应用于工业、家居以及其他领域，为各个行业提供温度数据支持和温控功能。
集成温度传感器
集成温度传感器概述温度传感器是一种广泛应用于各个领域的传感器，可以测量环境中的温度，并将其转化为与温度成比例的电信号。
集成温度传感器是一种特殊的温度传感器，它集成了传感器和相关电路在一个芯片中，具有体积小、功耗低、响应速度快等优势，被广泛应用于物联网、医疗设备、家电等领域。
工作原理集成温度传感器的工作原理主要基于温度对电阻的影响。
常见的集成温度传感器主要有PT100、PT1000、NTC等类型，它们的工作原理略有不同。
PT100/PT1000PT100/PT1000型温度传感器是基于铂电阻温度系数的一种温度传感器。
铂电阻的电阻值受温度的影响较小且稳定性好，因此被广泛用于温度测量。
PT100代表了电阻在0℃时的值为100欧姆，PT1000代表了电阻在0℃时的值为1000欧姆。
这种类型的传感器通过测量电阻值的变化来计算温度。
NTCNTC（Negative Temperature Coefficient）热敏电阻的电阻值随温度的升高而降低。
随着温度的升高，电阻值的变化比较大，因此可以准确测量温度。
NTC的温度传感器常被用于低温和中温的应用中。
优势和应用相比传统的离散式温度传感器，集成温度传感器具有如下优势：1.体积小：集成温度传感器将传感器和相关电路集成在一个小芯片中，因此体积较小，方便安装和布局。
2.功耗低：由于集成了相关电路，在工作时功耗相对较低，适用于电池供电等场景。
3.响应速度快：集成温度传感器响应速度快，可以快速获得温度的变化。
4.精度高：由于被集成在芯片中，传感器和电路之间的匹配更加精确，可以提供更高的测量精度。
集成温度传感器在以下领域得到广泛应用：•物联网：集成温度传感器可以与其他设备进行数据交互，实现智能家居、智能工厂等场景的温度监测和控制。
•医疗设备：温度是医疗设备中重要的监测参数，集成温度传感器可以用于体温计、温控设备等医疗设备中。
•家电：集成温度传感器可以用于电热水壶、空调等家电产品中，实现自动控制和温度调节。
集成温度传感器实验
一、实验目的1、了解各种温度传感器的测温电路2、掌握热电偶的冷端补偿3、掌握热电偶的标定过程4、了解各种温度传感器的性能特点二、实验仪器、材料电脑三、电路与原理分析图3是利用两个AD590测量两点温度差的电路。
在反馈电阻为100kW的情况下，设1#和2# AD590处的温度分别为t1（℃）和t2（℃），则输出电压为（t1－t2）100mV/℃。
图中电位器R2用于调零。
电位器R4用于调整运放LF355的增益。
图3 测量两点温度差的电路由基尔霍夫电流定律：I+I2=I1+I3+I4（1）由运算放大器的特性知：I3=0 （2）（3）调节调零电位器R2使：I4=0 （4）由（1）、（2）、（4）可得：I=I1－I2设：R4=90kW则有：VO = I（R3+R4）= （I1-I2）（R3+R4）=（t1-t2）100mV/℃（5）其中，（t1－t2）为温度差，单位为℃。
由式（5）知，改变（R3+R4）的值可以改变VO的大小。
四、读取步骤读取数显表值，将结果填入下表：由于我们使用的是AD590温度集成模块，里面已经设置有如下关系：273+t=I (t为AD590设定温度)，因此可得测量温度与设定温度对照表如下：五、实验中应注意的事项1、加热器温度不能太高，控制在120℃以下，否则将可能损坏加热器。
2、采用放大电路测量时注意要调零。
3、在测量AD590时，不要将AD590的+、-端接反，因为反向电压输出数值是错误的，而且可能击穿AD590。
六、实验总结从这个实验中使我充分认识了AD590。
学会了如何制作简单的温度计，也意识到了这些电阻由于会随温度而改变可以利用这一点来制作温度开关，通过温度的变化而使开关自动化。
集成温度传感器(ad590)温度特性实验
集成温度传感器(ad590)温度特性实验本实验主要是对集成温度传感器AD590的温度特性进行测试，AD590是一种温度传感器，它采用二极管结构，具有高稳定性、高精度、低漂移，并且温度范围广等优点，在很多具有温度传感要求的应用中有着广泛的应用。
实验器材：1. 集成温度传感器AD5902. 虚地电源±12V3. 电压表4. 华氏度温度计5. 温控混合水槽实验步骤：1. 连接AD590和虚地电源：首先将AD590和虚地电源连接起来，将AD590的引脚分别接到电源的正负电极上，并将AD590与电压表连接，用来显示输出电压的大小。
2. 测量AD590的零点电压当温度为0℃时，AD590的输出电压应该是1.2V左右，因为1.2V是AD590的0℃时的输出电压，此时用华氏度温度计测量温度，将温度计放到一个介质干涸，无温差的环境中，并等待温度计的指示稳定后，用电压表测量AD590的输出电压。
将温控混合水槽中水的温度控制在5℃~60℃之间，每隔5℃记录AD590的输出电压，并用华氏度温度计测量水温，得到AD590输出电压和华氏度温度的对应关系，最终就能得到AD590的灵敏度。
实验结果：1. 温度为0℃时，测得AD590的输出电压为1.23V左右。
2. 测得的结果表明，当温度为5℃的时候，AD590输出电压为1.43V，当温度为60℃的时候，AD590输出电压为5.90V，根据数据计算得到温度与输出电压的关系为：输出电压（V）= 10mV/℃ × (华氏度温度+ 55℉)通过本实验，我们可以得出以下结论：1. AD590温度传感器具有高稳定性和高精度，可以用来测量各种介质的温度。
2. AD590的温度范围广，可用于测量-55℃ ~ 150℃范围内的温度。
4. AD590可靠性高，使用寿命长，对环境的适应性强。
综上所述，集成温度传感器AD590具有广泛的应用前景，在医疗、气象、航空、军工、能源等领域都有着广泛的应用。
【全文】智能集成温度传感器及其应用
智能温度传感器出现于20世纪90年代，属于微电子技术、计算机技术和自动测试技术(AT)的结晶，目前国际上已有多种智能温度传感器系列产品。其内部结构一般包含温度传感器、A/D转换器、信号处理电路、存储器或寄存器及I/O接口，有些甚至集成有中央处理器(CPU)、多路开关、RAM、ROM等。智能温度传感器能输出温度数据及相应的温度控制信号，可与各种微处理器(MCU)适配，在硬件基础上通过软件完成测试功能，其智能化程度取决于软件的开发水平。
(3) 模拟集成温度控制器 模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程控制器，自成系统，工作时不需要微处理器控制，这是它与智能温度传感器之间的主要区别。典型产品有LM56、AD22105、MAX6509等。 (4) 通用智能温度控制器 通用智能温度控制器是智能温度传感器的发展，与各种微控制器适配可构成智能温控系统，甚至自行组成一个温控仪，单独工作。它和智能温度传感器一样，被广泛用于温度测控系统及家用电器中。
1. 智能集成温度传感器产品种类 (1) 模拟集成温度传感器 集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，又称硅传感器，问世于20世纪80年代。它将温度传感器集成在一个芯片上，可实现温度测量并以模拟形式输出信号。其主要特点是功能单一(仅测量温度)、测量误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小，微功ห้องสมุดไป่ตู้。适合于远距离测温、控温，不需要非线性校准，外围电路简单。典型产品有AD590、TMP17、LM315等。
3.4.2 典型智能集成温度传感器及其应用
1. 基于总线的智能温度传感器 智能温度传感器的总线技术已实现了标准化、规范化。目前所采用的总线主要有1-Wire总线(单总线)、I2C总线、SMBus总线和SPI(Serial Peripheral Interface)三总线等，其中I2C总线和SMBus总线都属于二线总线。基于总线的智能传感器作为从机，通过专用总线接口与主机通信。
集成温度特性实验报告
一、实验目的1. 熟悉集成温度传感器的基本原理和结构。
2. 掌握集成温度传感器的特性测试方法。
3. 研究集成温度传感器的线性度、灵敏度、响应时间等关键参数。
4. 分析集成温度传感器在实际应用中的优缺点。
二、实验原理集成温度传感器是一种将温度敏感元件与信号处理电路集成在同一芯片上的温度检测器件。
其基本原理是利用温度敏感元件（如热敏电阻、热电偶等）的温度变化引起电阻值或电动势的变化，通过信号处理电路将温度变化转换为电压或电流信号。
本实验所使用的集成温度传感器为国产AD590型电流型集成温度传感器。
其输出电流与温度呈线性关系，具有测量范围宽、线性度好、抗干扰能力强等优点。
三、实验仪器与设备1. AD590型电流型集成温度传感器2. 温度控制器3. 加热源4. 温度模块5. 数显单元6. 万用表7. 计算机8. 数据采集软件四、实验步骤1. 连接电路：将AD590型电流型集成温度传感器、温度控制器、加热源、温度模块、数显单元等设备按照电路图连接好。
2. 设置参数：打开温度控制器，设置所需测试的温度范围和测试点。
3. 采集数据：启动数据采集软件，记录不同温度下AD590型电流型集成温度传感器的输出电流值。
4. 数据分析：将采集到的数据导入计算机，进行线性度、灵敏度、响应时间等参数的计算和分析。
五、实验结果与分析1. 线性度分析：根据实验数据，绘制AD590型电流型集成温度传感器的输出电流与温度的线性关系图。
从图中可以看出，该传感器的线性度较好，满足实际应用需求。
2. 灵敏度分析：根据实验数据，计算AD590型电流型集成温度传感器的灵敏度。
灵敏度越高，说明传感器对温度变化的响应越敏感。
3. 响应时间分析：根据实验数据，分析AD590型电流型集成温度传感器的响应时间。
响应时间越短，说明传感器对温度变化的响应越快。
4. 实际应用分析：结合实验结果，分析AD590型电流型集成温度传感器在实际应用中的优缺点。
例如，该传感器具有测量范围宽、线性度好、抗干扰能力强等优点，但在高精度测量和恶劣环境下可能存在一定局限性。
第14章 集成式温度传感器
14.1 AD590集成式温度传感器
AD590是美国ANALOG DEVICES公司的单片集 成两端感温电流源式温度传感器。
1．基本原理和特性 AD590是利用PN结正向电流与温度的关系制 成的电流输出型两端温度传感器，它在被测 温度一定时相当于一个恒流源。该器件具有 良好的线性和互换性，测量精度高，并具有 供电电源宽的特性。即使电源在4～30V变化， 其电流只是在1μA以下作微小变化。
（1）AD590的主特性参数
工作电压：4～30V； 工作温度：-55℃～+150℃； 正向电压：+44V； 反向电压：-20V； 灵敏度：1µA/K； 精度高：AD590 共有 I、J、K、L、M 5挡，其 中M挡精度最高，在-55℃～+150℃范围内非 线性误差为±0.3℃。
（2）工作原理
在被测温度一定时， AD590相当于一个恒流 源，把它和5～30V的直 流电源相连，并在输出 端串接一个1kΩ的恒值 电阻，那么此电阻上流 过的电流将和被测温度 成正比，此时电阻两端 将会有1mV/K的电压信 号。其基本电路如右图 所示。
根据上式不难看出，要想改变 ，可以在 调整R5后再调整R6，而增大R5 的效果和减小R6 是一样的，其结果都会使 减小，不过，改变 R5对 的影响更为显著，因为它前面的系数较 大。实际上就是利用激光修正R5以进行粗调， 修正R6以实现细调，最终使其在150℃之下使 总电流I达到1μA／K。
2．典型应用
+0℃ -0.5℃ -10.125℃ -25.0625℃ -55℃
（3）两种供电方式 寄生电源供电如图14-8所示。这个电路会在 I/O或VDD引脚处于高电平时“偷”能量。当 有特定的时间和电压需求时（见“单线总线 系统”部分），I/O要提供足够的能量。寄生 电源有两个好处：①进行远距离测温时，无 需本地电源；②可以在没有常规电源的条件 下读ROM。要想使DS18B20能够进行精确的温 度转换，I/O线必须在转换期间保证供电。由 于DS18B20的工作电流达到1mA，所以仅靠 5kΩ上拉电阻提供电源是不行的，当几只 DS18B20挂在同一根I/O线上并同时想进行温 度转换时，这个问题变得更加尖锐。
第06讲集成温度传感器
ln
I1 I S 11
6
现上面式中
代 传
UEB9(UEB11) ——管发射结压降； K —— 波尔兹曼常数；
感 器
q —— 电子电荷量；
与
T —— 绝对温度;
检 测
IS9(IS11) ——管发射结反响饱和电流
技
术
I1
kT qR6
ln
IS9 I S 11
kT qR6
ln 8
IS 9 8IS11
I0
现 代 传 感 器 与 检 测 技 术
21
When negative power supply is used.
现 代 传 感 器 与 检 测 技 术
22
When output polarity is inverted
现 代 传 感 器 与 检 测 技 术
23
三、集成温控开关——AD22105
代 传
是利用晶体管的 b-e 结压降的不饱和值VBE 与热
感 力学温度 T 和通过发射极电流I的下述关系实现对
器 与
温度的检测
检 测 技
▪ 集成温度传感器具有线性好、精度适中、灵 敏度高、体积小、使用方便等优点，得到广泛应
术 用。
3
现 ▪集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流
代 传
输出两种。
感 器
第六讲 集成温度传感器
AD590 AN6701S AD22105 DS1820
现代传感器与检测技术
目录
现 代 传 感 器 与 检 测 技 术
•电流输出型 AD590 •电压输出型 AN6701S •集成温控开关 AD22105 •数字温度计 DS1820
2
现 ▪ 集成温度传感器是一种半导体集成电路，它
集成式温度传感器工作原理
集成式温度传感器工作原理
集成式温度传感器是一种将测温元件和信号处理电路集成在一起的温度测量器件。
其工作原理基于热敏传感器的电阻随温度变化的特性。
集成式温度传感器通常采用热敏电阻作为测温元件，常见的热敏材料包括铂、铜、镍等。
这些热敏材料的电阻值会随温度的变化而变化，一般情况下随温度的升高，电阻值会增加。
集成式温度传感器的电路中会包含一个电阻检测电路，用于测量热敏电阻的电阻值，并将其转换为相应的电压或电流信号。
一般情况下，该电路会采用差动放大器或桥式电路等方式来提高测量的精度和稳定性。
当集成式温度传感器受到温度的变化时，热敏电阻的电阻值会随之变化，通过电阻检测电路测得的电阻值也会相应变化。
根据预先设定的校准参数，将测得的电阻值转换为相应的温度值，并输出给用户或其他设备。
总之，集成式温度传感器通过测量热敏电阻的电阻值来实现温度的测量，利用热敏材料的特性来实现温度的感知和转换。
这种集成方式使得温度传感器具有体积小、精度高、响应快等优点，广泛应用于工业控制、环境监测、家电等领域。
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集成温度传感器AD590及其应用[标题:集成温度传感器AD590及其应用 htkj等级:超级版主文章:199 积分:2698 门派:无门无派注册:2005年...集成温度传感器AD590及其应用集成温度传感器AD590及其应用点击浏览该文件温度传感器，使用范围广，数量多，居各种传感器之首。
温度传感器的发展大致经历了以下3个阶段：1.传统的分立式温度传感器（含敏感元件），主要是能够进行非电量和电量之间转换。
2.模拟集成温度传感器/控制器。
3.智能温度传感器。
目前，国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。
温度传感器的分类温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类：一类是接触式温度传感器，一类是非接触式温度传感器。
接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触，通过热传导及对流原理达到热平衡，这是的示值即为被测对象的温度。
这种测温方法精度比较高，并可测量物体内部的温度分布。
但对于运动的、热容量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象，这种方法将会产生很大的误差。
非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。
常用的是辐射热交换原理。
此种测稳方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象，也可测量温度场的温度分布，但受环境的影响比较大。
温度传感器的发展1.传统的分立式温度传感器——热电偶传感器热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精度；测量范围广，可从-50~1600℃进行连续测量,特殊的热电偶如金铁——镍铬，最低可测到-269℃，钨——铼最高可达2800℃。
2.模拟集成温度传感器集成传感器是采用硅半导体集成工艺制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。
模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出等功能。
模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（仅测量温度）、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等，适合远距离测温，不需要进行非线性校准，外围电路简单。
2．1光纤传感器光纤式测温原理光纤测温技术可分为两类:一是利用辐射式测量原理,光纤作为传输光通量的导体,配合光敏元件构成结构型传感器;二是光纤本身就是感温部件同时又是传输光通量的功能型传感器。
光纤挠性好、透光谱段宽、传输损耗低,无论是就地使用或远传均十分方便而且光纤直径小,可以单根、成束、Y型或阵列方式使用,结构布置简单且体积小。
因此,作为温度计,适用的检测对象几乎无所不包,可用于其他温度计难以应用的特殊场合,如密封、高电压、强磁场、核辐射、严格防爆、防水、防腐、特小空间或特小工件等等。
目前,光纤测温技术主要有全辐射测温法、单辐射测温法、双波长测温法及多波长测温等2.1.1 全辐射测温法全辐射测温法是测量全波段的辐射能量,由普朗克定律:测量中由于周围背景的辐射、测试距离、介质的吸收、发射及透过率等的变化都会严重影响准确度。
同时辐射率也很难预知。
但因该高温计的结构简单,使用操作方便,而且自动测量,测温范围宽,故在工业中一般作为固定目标的监控温度装置。
该类光纤温度计测量范围一般在600～3000℃,最大误差为16℃。
2.1.2 单辐射测温法由黑体辐射定律可知,物体在某温度下的单色辐射度是温度的单值函数,而且单色辐射度的增长速度较温度升高快得多,可以通过对于单辐射亮度的测量获得温度信息。
在常用温度与波长范围内,单色辐射亮度用维恩公式表示:2.1.3 双波长测温法双波长测温法是利用不同工作波长的两路信号比值与温度的单值关系确定物体温度。
两路信号的比值由下式给出:际应用时,测得R(T)后,通过查表获知温度T。
同时,恰当地选择λ1和λ2,使被测物体在这两特定波段内,ε(λ1,T)与ε(λ2,T)近似相等,就可得到与辐射率无关的目标真实温度。
这种方法响应快,不受电磁感应影响,抗干扰能力强。
特别在有灰尘,烟雾等恶劣环境下,对目标不充满视场的运动或振动物体测温,优越性显著。
但是,由于它假设两波段的发射率相等,这只有灰体才满足,因此在实际应用中受到了限制。
该类仪器测温范围一般在600～3000℃,准确度可达2℃。
2.1.4 多波长辐射测温法多波长辐射测温法是利用目标的多光谱辐射测量信息,经过数据处理得到真温和材料光谱发射率。
考虑到多波长高温计有n个通道,其中第i个通道的输出信号Si可表示为:将式(9)～(13)中的任何一式与式(8)联合,便可通过拟合或解方程的方法求得温度T和光谱发射率。
Coates[8,9]在1988年讨论了式(9)、(10)假设下多波长高温计数据拟合方法和精度问题。
1991年Mansoor[10]等总结了多波长高温计数据拟合方法和精度问题。
该方法有很高的精度,目前欧共体及美国联合课题组的Hiernaut等人已研究出亚毫米级的6波长高温计(图4),用于2000～5000K真温的测量[11]。
哈尔滨工业大学研制成了棱镜分光的35波长高温计,并用于烧蚀材料的真温测量。
多波长高温计在辐射真温测量中已显出很大潜力,在高温,甚高温,特别是瞬变高温对象的真温测量方面,多波长高温计量是很有前途的仪器。
该类仪器测温范围广,可用于600～5000℃温度区真温的测量,准确度可达±1%。
2.1.5 结论光纤技术的发展,为非接触式测温在生产中的应用提供了非常有利的条件。
光纤测温技术解决了许多热电偶和常规红外测温仪无法解决的问题。
而在高温领域,光纤测温技术越来越显示出强大的生命力。
全辐射测温法是测量全波段的辐射能量而得到温度,周围背景的辐射、介质吸收率的变化和辐射率εT的预测都会给测量带来困难,因此难于实现较高的精度。
单辐射测温法所选波段越窄越好,可是带宽过窄会使探测器接收的能量变得太小,从而影响其测量准确度。
多波长辐射测温法是一种很精确的方法,但工艺比较复杂,且造价高,推广应用有一定困难。
双波长测温法采用波长窄带比较技术,克服了上述方法的诸多不足,在非常恶劣的条件下,如有烟雾、灰尘、蒸汽和颗粒的环境中,目标表面发射率变化的条件下,仍可获得较高的精度2.2半导体吸收式光纤温度传感器是一种传光型光纤温度传感器。
所谓传光型光纤温度传感器是指在光纤传感系统中，光纤仅作为光波的传输通路，而利用其它如光学式或机械式的敏感元件来感受被测温度的变化。
这种类型主要使用数值孔径和芯径大的阶跃型多模光纤。
由于它利用光纤来传输信号，因此它也具有光纤传感器的电绝缘、抗电磁干扰和安全防爆等优点，适用于传统传感器所不能胜任的测量场所。
在这类传感器中，半导体吸收式光纤温度传感器是研究得比较深入的一种。
半导体吸收式光纤温度传感器由一个半导体吸收器、光纤、光发射器和包括光探测器的信号处理系统等组成。
它体积小，灵敏度高，工作可靠，容易制作，而且没有杂散光损耗。
因此应用于象高压电力装置中的温度测量等一些特别场合中，是十分有价值的。
B 半导体吸收式光纤温度传感器的测温原理半导体吸收式光纤温度传感器是利用了半导体材料的吸收光谱随温度变化的特性实现的。
根据的研究，在 20~972K 温度范围内，半导体的禁带宽度能量Eg 与温度T 的关系为"3.智能温度传感器智能温度传感器(亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。
它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE_）的结晶。
目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。
智能温度传感器内部包含温度传感器、A/D传感器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。
有的产品还带多路选择器、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
智能温度传感器能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU），并且可通过软件来实现测试功能，即智能化取决于软件的开发水平。
3.1数字温度传感器。
随着科学技术的不断进步与发展，温度传感器的种类日益繁多，数字温度传感器更因适用于各种微处理器接口组成的自动温度控制系统具有可以克服模拟传感器与微处理器接口时需要信号调理电路和A/D转换器的弊端等优点，被广泛应用于工业控制、电子测温计、医疗仪器等各种温度控制系统中。
其中，比较有代表性的数字温度传感器有DS1820、MAX6575、DS1722、MAX6635等。
一、DS1722的工作原理1 、DS1722的主要特点DS1722是一种低价位、低功耗的三总线式数字温度传感器，其主要特点如表1所示。
2、DS1722的内部结构数字温度传感器DS1722有8管脚m-SOP封装和8管脚SOIC封装两种，其引脚排列如图1所示。
它由四个主要部分组成：精密温度传感器、模数转换器、SPI/三线接口电子器件和数据寄存器，其内部结构如图2所示。
开始供电时，DS1722处于能量关闭状态，供电之后用户通过改变寄存器分辨率使其处于连续转换温度模式或者单一转换模式。
在连续转换模式下，DS1722连续转换温度并将结果存于温度寄存器中，读温度寄存器中的内容不影响其温度转换；在单一转换模式，DS1722执行一次温度转换，结果存于温度寄存器中，然后回到关闭模式，这种转换模式适用于对温度敏感的应用场合。
在应用中，用户可以通过程序设置分辨率寄存器来实现不同的温度分辨率，其分辨率有8位、9位、10位、11位或12位五种，对应温度分辨率分别为1.0℃、0.5℃、0.25℃、0.125℃或0.0625℃，温度转换结果的默认分辨率为9位。
DS1722有摩托罗拉串行接口和标准三线接口两种通信接口，用户可以通过SERMODE管脚选择通信标准。
3、DS1722温度操作方法传感器DS1722将温度转换成数字量后以二进制的补码格式存储于温度寄存器中，通过SPI或者三线接口，温度寄存器中地址01H和02H中的数据可以被读出。
输出数据的地址如表2所示，输出数据的二进制形式与十六进制形式的精确关系如表3所示。
在表3中，假定DS1722 配置为12位分辨率。
数据通过数字接口连续传送，MSB（最高有效位）首先通过SPI传输，LSB（最低有效位）首先通过三线传输。
4、DS1722的工作程序DS1722的所有的工作程序由SPI接口或者三总线通信接口通过选择状态寄存器位置适合的地址来完成。
表4为寄存器的地址表格，说明了DS1722两个寄存器（状态和温度）的地址。
1SHOT是单步温度转换位，SD是关闭断路位。
如果SD位为“1”，则不进行连续温度转换，1SHOT位写入“1”时，DS1722执行一次温度转换并且把结果存在温度寄存器的地址位01h(LSB)和02h(MSB)中，完成温度转换后1SHOT自动清“0”。
如果SD位是“0”，则进入连续转换模式，DS1722将连续执行温度转换并且将全部的结果存入温度寄存器中。