若R1=940Ω, R2=30KΩ, r=37则电路输出的温度系数为
dU0 R2 K CT ln 10m v / K dT R1 q
电流输出型半导体温度传感器
电流输出型图4 为电流输出型集成温度传感 器的原理电路图。 T1和T2是结构对称的两个 晶体管, 作为恒流源负载, T3和T4管是测温用 的晶体管, 其中T3管的发射结面积是T4管的8 倍, 即r=8。流过电路的总电流为:
2U be 2 KT I T 2 I1 ln R qR
式中当R和r一定时, 电路的输出电流与温度有良好的线 性关系。
半导体集成温度传感器AD590简介
• 典型的电流输出型集成温度传感器是美国模拟器件公司 （AD公司）生产的AD590, • 我国产的SG590也属于同类型产品。 基本电路与图 11 - 20一样, 只是增加了一些启动电路, 防止电源反接以及 使左右两支路对称的附加电路, 以进一步地提高性能。 AD590的电源电压4~30V, 可测温度范围-50~+150℃。 • AD590是一种两端集成电路温度传感器，其封装如图5 所示。AD590实质上是一种半导体集成电路，它的输出 电流和绝对温度成正比。当它的两端加上+4V-+30V之 间电压时，器件呈现一高阻抗，输出电流按1uA/1.0K变 化。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因 而器件反接也不会被损坏。
பைடு நூலகம்
用铂电阻和3½位数字式电压表组成的测温电路
+5V 1K
1
w1
+5V
1.5K R1 R3 91O 20O w2 R2
1.5K 3位半DVM
R4 Pt100
用铂电阻,AD620和3½位数字式电压表组成的测温电路
+5V 1K
1
w1 +12v
+5V
1.5K R1 R2
1.5K
3 8 + AD620 7 6 5 4 -12v 3位半DVM
Rt=R0（1+αt）
（ 11 - 17）
• 式中α为铜热电阻的电阻温度系数, 取 α=4.28×10-3/℃。 • 铜热电组的两种分度号为Cu50(R0=50Ω)和 Cu100（R100=100Ω）。 • 铜热电阻线性好, 价格便宜, 但它易氧化, 不适 宜在腐蚀性介质或高温下工作。
KT I1 AE2 KT I1 U ln( ) ln( ) q I 2 AE1 q I2
式中: k-是波尔兹曼常数; q-是电子电荷量; T-是 绝对温度;r -是T1和T2管发射结的面积之比。 从式中看出, 如果保证I1/I2恒定, 则ΔVbe就与温 度T成单值线性函数关系。这就是集成温度传感 器的基本工作原理, 在此基础上可设计出各种不 同电路以及不同输出类型的集成温度传感器。
用铂电阻Pt100测量温度
第三章 课程设计题目 设计题目一 简易数字式温度计设计 1．设计任务：设计并制作一个简易数字式温度计，用来测量和显 示温度。 2 . 基本要求： (1)温度测量范围：00C~100℃ (2)测量误差：±1% FS,分辨力： 0.2℃, 显示时精确到小数点后1位 (3)要求数字显示 3 说明 (1)温度传感器可用铂电阻Pt100, 或集成温度传感器AD590, 或热 敏电阻[NTC] A/D转换器可用ICL7106, ICL7107, MC14433, ICL7109, AD574 等 显示器可用发光二极管数码管（LED）或液晶显示器(LCD), 也可 用3 ½位或4½数字表头，购买时，选用其基本量程为 0~200mV或0~2V的为佳。
2． 温度测量的主要方法和分类 （1）度传感器的组成在工程中无论是简单的还是 复杂的测温传感器, 就测量系统的功能而言, 通常 由现场的感温元件和控制室的显示装置两部分组成, 如图 11 - 1 所示。简单的温度传感器往往是温度 传感器和显示组成一体的, 一般在现场使用。
图1
用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温 度系数和电阻率, R-t 关系最好成线性, 物理化学性能稳 定, 复现性好等。 目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜 热电阻。 (1)铂热电阻 铂热电阻的特点是精度高、稳定性好、性能 可靠, 所以在温度传感器中得到了广泛应用。按IEC标准, 铂热电阻的使用温度范围为-200~+850℃。 铂热电阻的特性方程为 在-200~0℃的温度范围内: Rt=R0［1+At+Bt2+Ct3(t-100)］ ( 11-15) 在0~850℃的温度范围内: Rt = R0(1+At+Bt2) (11-16) 式中Rt和R0分别为t℃和0℃时铂电阻值; A、 B和C为常
1．常用热电阻
A=3.9083×10-1/℃B=-5.775×10-7/℃2 C=-4.183×10-12/℃4 从上式看出, 热电阻在温度t时的电阻值与R0 有关。目前 我国规定工业用铂热电阻有R0=10Ω和R0=100Ω两种, 它 们的分度号分别为Pt10和Pt100, 其中以Pt100为常用。铂 热电阻不同分度号都有相应得分度表, 即Rt-t 的关系表, 这 样在实际测量中, 只要测得热电阻的阻值Rt, 便可从分度 表上查出对应的温度值。 Pt100的分度表见表 11 - 7 。 铂热电阻中的铂丝纯度用电阻比W100表示, 它是铂热电 阻在100℃时电阻值R100与0℃时电阻值R0之比。 按IEC 标准, 工业使用的铂热电阻的W100>1.3850。 (2)铜热电阻 由于铂是贵重金属, 因此, 在一些测量精度 要求不高且温度较低的场合, 可采用铜热电阻进行测温, 它 的测量范围为-50~+150℃。 铜热电阻在测量范围内其电 阻值与温度的关系几乎是线性的, 可近似地表示为:
图2 集成温度传感器基本原理图
(1)电压输出型 电压输出型集成温度传感器原理电路图 如图3 所示。 当电流I1恒定时, 通过改变R1的阻值, 可 实现I1=I2, 当晶体管的β≥1时, 电路de输出电压可由下式 确定, 即:
Ube R2 KT U0 I 2 R2 ln R1 R1 q
R3 91O 20O w2
R4 Pt100
Rg 1 2
_
方案二 用AD590的测温电路
• 1．半导体温度传感器的基本工作原理 • 根据半导体物理得知：PN结的正向压降具有负的温度系数。 实验表明：温度每升高10C, PN结的正向压降大约下降2mV。同 时晶体管的基极-发射极电压VBE的变化与温度的变化基本上成 线性关系。半导体温度传感器是利用晶体管PN结的电压（或电 流）特性与温度的关系, 把感温PN结及有关电子线路集成在一个 小硅片上, 构成一个小型化、一体化的专用集成电路片。 集成温 度传感器具有体积小、反应快、线性好、价格低等优点, 由于PN 结受耐热性能和特性范围的限制, 它只能用来测150℃以下的温度 • 1． 基本工作原理 • 目前在集成温度传感器中, 都采用一对非常匹配的差分对管 作为温度敏感元件。 图 2是集成温度传感器基本原理图。其中 T1和T2是互相匹配的晶体管,I1和I2分别是T1和T2管的集电极电 流, 由恒流源提供。T1和T2管的两个发射极和基极电压之差 ΔVbe可用下式表示, 即:
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热力学温度是国际上公认的最基本温度, 国际温最 终以它为准而不断完善。我国目前实行的是1990 年国际温标（ITS-90）, 它同时定义国际开尔文温 度（符号ITS-90）和国际摄氏温度（t90）, T90 和t90之间的关系为
t90 T90 273 .15 c k
在实际应用中, 一般直接用T和t代替T90和 t90。
AD590外形图
用AD590组成的控温电路
图8 采用两点校正的摄氏温度测量电路
图9 两点校正的原理和物理意义
方案一 用铂电阻(Pt100)测量温度
• 一、 温度概述 • 1． 温度与温标 • 温度是工业生产和科学实验中一个非常重要的参数。 物
体的许多物理现象和化学性质都与温度有关。许多生产过程都 是在一定的温度范围内进行的, 需要测量温度和控制温度。 随 着科学技术的发展, 对温度的测量越来越普遍, 而且对温度测 量的准确度也有更高的要求。 • 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度不能直接加以测 量, 只能借助于冷热不同的物体之间的热交换, 以及物体的某 些物理性质随着冷热程度不同而变化的特性间接测量。 • 为了定量地描述温度的高低, 必须建立温度标尺, 即温标。 温 标就是温度的数值表示。各种温度计和温度传感器的温度数值 均由温标确定。历史上提出过多种温标, 如早期的经验温标 （摄氏温标和华氏温标）, 理论上的热力学温标, 当前世界通 用的国际温标。热力学温标确定的温度数值为热力学温度（符 号为T）, 单位为开尔文（符号为K）, 1 K等于水三相点热力学 温度的