摘要：介紹了集成溫度傳感器AD590，給出了AD590測量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，并以節(jié)能型溫、濕度控制系統(tǒng)為例介紹了利用AD590測兩點(diǎn)溫差電路的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： AD590；集成溫度傳感器；溫度差； Abstract: The Integrated temperature sensor AD590 is introduced and the concrete circuit for measuring some kinds of temperature is given at the same time, such as thermodynamic temperature, Celsius, temperature, temperature difference, the lowest temperature, the average temperature and so on. The applying circuit for measuring the temperature difference is introduced in the economic system of temperature and humidity measurement. Keywords: AD590; Integrated Temperature Sensor; Temperature difference 中圖分類號(hào)：TP368 TP212.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：：1006-883X（2003）03-0035-03 一、引言 集成溫度傳感器實(shí)質(zhì)上是一種半導(dǎo)體集成電路，它是利用晶體管的b-e結(jié)壓降的不飽和值VBE與熱力學(xué)溫度T和通過發(fā)射極電流I的下述關(guān)系實(shí)現(xiàn)對溫度的檢測： 式中，K—波爾茲常數(shù)； q—電子電荷絕對值。 集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度0℃時(shí)輸出為0，溫度25℃時(shí)輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1mA/K。 二、AD590簡介 AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下： 1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)，即： 式中：I[sub]r[/sub]—流過器件（AD590）的電流，單位為mA； T—熱力學(xué)溫度，單位為K。 2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃。 3、AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V～6V范圍變化，電流 變化1mA，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。 4、輸出電阻為710MW。 5、精度高。AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。 三、AD590的應(yīng)用電路 1、基本應(yīng)用電路 圖1（a）是AD590的封裝形式，圖1（b）是AD590用于測量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。因?yàn)榱鬟^AD590的電流與熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻R[sub]1[/sub]和電位器R[sub]2[/sub]的電阻之和為1kW時(shí)，輸出電壓V[sub]O[/sub]隨溫度的變化為1mV/K。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對電路進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R2，使V[sub]O[/sub]=273.2mV?；蛟谑覝叵拢?5℃）條件下調(diào)整電位器,使V[sub]O[/sub]=273.2+25=298.2（mV）。但這樣調(diào)整只可保證在0℃或25℃附近有較高精度。 2、攝氏溫度測量電路 如圖2所示，電位器R2用于調(diào)整零點(diǎn)，R4用于調(diào)整運(yùn)放LF355的增益。調(diào)整方法如下：在0℃時(shí)調(diào)整R[sub]2[/sub]，使輸出V[sub]O[/sub]=0，然后在100℃時(shí)調(diào)整R[sub]4[/sub]使V[sub]O[/sub]=100mV。如此反復(fù)調(diào)整多次，直至0℃時(shí)，V[sub]O[/sub]=0mV，100℃時(shí)V[sub]O[/sub]=100mV為止。最后在室溫下進(jìn)行校驗(yàn)。例如，若室溫為25℃，那么V[sub]O[/sub]應(yīng)為25mV。冰水混合物是0℃環(huán)境，沸水為100℃環(huán)境。 要使圖2中的輸出為200mV/℃，可通過增大反饋電阻（圖中反饋電阻由R3與電位器R4串聯(lián)而成）來實(shí)現(xiàn)。另外，測量華氏溫度（符號(hào)為℉）時(shí)，因華氏溫度等于熱力學(xué)溫度減去255.4再乘以9/5，故若要求輸出為1mV/℉，則調(diào)整反饋電阻約為180kW，使得溫度為0℃時(shí)， V[sub]O[/sub]=17.8mV；溫度為100℃時(shí)，V[sub]O[/sub]=197.8mV。AD581是高精度集成穩(wěn)壓器，輸入電壓最大為40V，輸出10V。 3、溫差測量電路及其應(yīng)用 （1）. 電路與原理分析 圖3是利用兩個(gè)AD590測量兩點(diǎn)溫度差的電路。在反饋電阻為100kW的情況下，設(shè)1#和2# AD590處的溫度分別為t[sub]1[/sub]（℃）和t[sub]2[/sub]（℃），則輸出電壓為（t[sub]1[/sub]－t[sub]2[/sub]）100mV/℃。圖中電位器R[sub]2[/sub]用于調(diào)零。電位器R[sub]4[/sub]用于調(diào)整運(yùn)放LF355的增益。 由基爾霍夫電流定律： I+I[sub]2[/sub]=I[sub]1[/sub]+I[sub]3[/sub]+I[sub]4[/sub] （1） 由運(yùn)算放大器的特性知：I[sub]3[/sub]=0 （2） （3） 調(diào)節(jié)調(diào)零電位器R[sub]2[/sub]使：I[sub]4[/sub]=0 （4） 由（1）、（2）、（4）可得：I=I[sub]1[/sub]－I[sub]2[/sub] 設(shè)：R[sub]4[/sub]=90kW 則有： （5） 其中，（t[sub]1[/sub]－t[sub]2[/sub]）為溫度差，單位為℃。 由式（5）知，改變（R[sub]3[/sub]+R[sub]4[/sub]）的值可以改變V[sub]O[/sub]的大小。 （2）. 應(yīng)用舉例 以某節(jié)能型藥材倉庫溫、濕度控制系統(tǒng)為例，若要求庫房溫度低于T℃，相對濕度低于A1B1%RH。則采取的兩種控制模式如下： 控制模式一：當(dāng)庫內(nèi)相對濕度高于A1B1%RH且?guī)焱鉁囟鹊陀赥℃時(shí)，進(jìn)行庫內(nèi)外通風(fēng)。這種方式是利用庫內(nèi)外濕度差進(jìn)行空氣的交換，以達(dá)到庫內(nèi)除濕的要求，其優(yōu)點(diǎn)是高效、節(jié)能、節(jié)省資金。但這種方式受到嚴(yán)格的控制。首先，庫外的相對濕度要低于庫內(nèi)的，它們之間的差要大于A2B2%RH，這樣才能有效保證及時(shí)地進(jìn)行庫內(nèi)的除濕。其次，庫內(nèi)庫外的溫度差要小于△T℃，這是因?yàn)?，如果在庫外溫度遠(yuǎn)高于庫內(nèi)溫度時(shí)進(jìn)行通風(fēng)，熱空氣進(jìn)入庫區(qū)后遇上冷空氣就會(huì)造成藥品、器材表面結(jié)露的現(xiàn)象，進(jìn)而影響藥品和器材的質(zhì)量。反之，如果在庫內(nèi)溫度遠(yuǎn)高于庫外溫度時(shí)進(jìn)行通風(fēng)，冷空氣進(jìn)入庫內(nèi)后也會(huì)在藥品器材表面結(jié)露。另外，庫外溫度不能接近T℃。這是因?yàn)?，如果庫外溫度接近T℃時(shí)進(jìn)行通風(fēng)，很可能使密閉的庫溫升高，從而超過溫度上限T℃。 控制模式二：當(dāng)溫度高于T℃或濕度高于A1B1%RH但不滿足第一種情況時(shí)，開啟冷凍空調(diào)機(jī)組進(jìn)行庫內(nèi)降溫除濕。 為避免因庫內(nèi)外溫差過大通風(fēng)時(shí)藥品、器材表面結(jié)露的現(xiàn)象，必須嚴(yán)格控制系統(tǒng)溫差值的精度。傳統(tǒng)的測溫差方法是對兩點(diǎn)溫度分別進(jìn)行處理（調(diào)理電路、A/D、運(yùn)算處理）后求差值，此方法所得溫差精度低。庫內(nèi)外溫差測量可采用圖3所示電路，利用溫差值直接與設(shè)定值相比較，既能保證較高的精度，又簡化了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性。 4、N點(diǎn)最低溫度值的測量 將不同測溫點(diǎn)上的數(shù)個(gè)AD590相串聯(lián)，可測出所有測量點(diǎn)上的溫度最低值。 該方法可應(yīng)用于測量多點(diǎn)最低溫度的場合。 5、N點(diǎn)溫度平均值的測量 把N個(gè)AD590并聯(lián)起來，將電流求和后取平均，則可求出平均溫度。 該方法適用于需要多點(diǎn)平均溫度但不需要各點(diǎn)具體溫度的場合。 四、結(jié)束語 AD590測量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差、多點(diǎn)最低溫度、多點(diǎn)平均溫度的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場合。由于AD590精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。 參考文獻(xiàn)： [1] 王福瑞.單片微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1998,282-283. [2] 王大海. 新型溫濕度自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電子工程師, 2002,28（3）:33-36. [3] 蔣敏蘭,胡生清,幸國全.AD590溫度傳感器的非線性補(bǔ)償及應(yīng)用[J].傳感器技術(shù),2001,20（10）:54-55. [4] 張志利,蔡偉. 基于AD590的溫度測控裝置研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表, 2001, （2）:37-39. [5]Zhao Yongzhong etc. ZWB-2 intelligent multimeter, Intelligent Processing Systems, 1997. ICIPS ‘97. 1997 IEEE International Conference ,1997,2:1470-1472.