AD590温度传感器的使用

1、AD590温度传感器的使用8051 的AD590温度传感器是一种已经 IC化的温度感测器，它会将温度转换为电流，在 各种课本中经常看到。其规格如下：1、 度每增加1C,它会增加1A输出电流2、 可测量范围-55 C至150c3、 供电电压范围+4V至+30VAD590的管脚图及元件符号如下图所示：AD590的输出电流值说明如下：其输出电流是以绝对温度零度(-273 C)为基准，每增加 1C,它会增加1 A输出电 流，因此在室温 25c时，其输出电流 Iout= (273+25) =298AoAD590基本应用电路:注意事项：1、 Vo的值为Io乘上10K,以室温 25c而言，输出值为 10Kx

2、 298 dA=2.98V2、 测量Vo时，不可分出任何电流，否则测量值会不准。AD590实际应用电路:电路分析：1、 AD590的输出电流I= (273+T) A(T为摄氏温度)，因此测量的电压 V为(273+T) 祖AX 10K= (2.73+T/100 ) V。为了将电压测量出来又务须使输出电流I不分流出来，我们使用电压跟随器其输出电压 V2等于输入电压 V。2、 由于一般电源供应教多器件之后，电源是带杂波的，因此我们使用齐纳二极管作为稳压元件，再利用可变电阻分压，其输出电压V1需调整至2.73V3、 接下来我们使用差动放大器其输出Vo为(100K/10K) X (V2-V1) =T/1

3、0,如果现在为摄氏28 C,输出电压为2.8V,输出电压接AD转换器，那么AD转换输出的数字量就和摄氏温 度成线形比例关系。集成温度传感器AD590及其应用刘振全摘要：介绍了集成温度传感器AD590,给出了 AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，并以节能型温、湿度控制系统为例介绍了利用AD590测两点温差电路的应用。关键词：AD590;集成温度传感器；温度差；中图分类号：TP368 TP212.11文献标识码：A 文章编号：1006-883X ( 2003) 03-0035-03Analog Devices AD590. in new SOIC

4、package引言集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路,的不饱和值Vbe与热力学温度 T和通过发射极电流它是利用晶体管的b-e结压降I的下述关系实现对温度的检式中，K波尔兹常数;q一电子电荷绝对值。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，得到广泛应用。集成温度传感器的输出形式分为电压输出和电流输出两种。电压输出型的灵敏度一般为10mV/K ,温度0c时输出为 0,温度25 c时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为1 MA/K、AD590简介AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：1、流过器件的电流（RA）等于器件所处环

5、境的热力学温度（开尔文）度数，即:A/K式中：J一流过器件（AD590 ）的电流，单位为 RA;T一热力学温度，单位为Ko2、AD590的测温范围为 -55C+150C。3、AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在 4V6V范围变化，电流 变化1队,相当于温度变化 1K。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。4、输出电阻为 710MC+15V+<0 V'RZ-jj5、精度高。 AD590共有I、J、K、L、M 五档，其中 高，在-55C+150 范围内，非线性误差为士0.3C。三、AD590的应用电路EtL z1、基本应用电路(t

6、)基本应用电路图1 (a)是AD590的封装形式，图M档精度最1 (b)是AD590用于测量热图1 AD59。的封装及基本应用电路图2用于测量摄氐温度的电路力学温度的基本应用电路。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 住建时，输出电压 Vo随温度 的变化为1mV/K o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 C )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 c或25

7、c附近有较高精度。2、摄氏温度测量电路如图2所示，电位器R2用于调整零点，R4用于调整运放 LF355的Jam岫图a测量两点温度差的电路增益。调整方法如下：在 0 c时调整R2,使输出Vo=0,然后在100 c 时调整 R4使Vo=100mV o如此反复调整多次，直至 0c时，Vo=0mV, 100 c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25mVo冰水混合物是 0 c环境，沸水为 100 c环境。要使图2中的输出为 200mV/C,可通过增大反馈电阻(图中反馈 电阻由R3与电位器R4串联而成)来实现。另外，测量华氏温度(符号 为。F)时，因华氏温

8、度等于热力学温度减去255.4再乘以9/5,故若要求输出为1mV/ °F,则调整反馈电阻约为180kC,使得温度为 0c时，Vo=17.8mV ;温度为 100c时，Vo=197.8mV。AD581 是高精度集成稳 压器，输入电压最大为40V,输出10V o3、温差测量电路及其应用（1） .电路与原理分析<!endif>图3是利用两个 AD590测量两点温度差的电路。在反馈电阻为100kC的情况下，设 1#和2#AD590处的温度分别为I (C)和力(C),则输出电压为加口加七。图中电位器R2用于调零。电 位器R4用于调整运放 LF355的增益。由基尔霍夫电流定律：(1)

9、由运算放大器的特性知：Z二口(2)(3)调节调零电位器 R2使：八二口（4）由（1）、（2）、（4）可得：I :I1t设：R4=90kL】则有： .=.'=心小叩巾叼七（5）其中，ki）为温度差，单位为c。由式（5）知，改变（比十 4）的值可以改变 VO的大小。（2） .应用举例以某节能型药材仓库温、湿度控制系统为例，若要求库房温度低于TC,相对湿度低于 AiBi%RH。则采取的两种控制模式如下：控制模式一：当库内相对湿度高于 AiBi%RH且库外温度低于 TC时，进行库内外通风。 这种方式是利用 库内外湿度差进行空气的交换，以达到库内除湿的要求，其优点是高效、节能、节省资金。但这种方

10、式受到 严格的控制。首先，库外的相对湿度要低于库内的，它们之间的差要大于A2B2%RH ,这样才能有效保证及时地进行库内的除湿。其次，库内库外的温度差要小于TC,这是因为，如果在库外温度远高于库内温度时进行通风，热空气进入库区后遇上冷空气就会造成药品、器材表面结露的现象，进而影响药品和器材的质量。 反之，如果在库内温度远高于库外温度时进行通风，冷空气进入库内后也会在药品器材表面结露。另外，库 外温度不能接近 TC。这是因为，如果库外温度接近TC时进行通风，很可能使密闭的库温升高，从而超过温度上限TC。控制模式二：当温度高于TC或湿度高于 AiBi%RH但不满足第一种情况时，开启冷冻空调机组进行

11、库内降温除湿。为避免因库内外温差过大通风时药品、器材表面结露的现象，必须严格控制系统温差值的精度。传统的 测温差方法是对两点温度分别进行处理（调理电路、A/D、运算处理）后求差值，此方法所得温差精度低。库内外温差测量可采用图3所示电路，利用温差值直接与设定值相比较，既能保证较高的精度，又简化了系统的软件设计，提高了系统的可靠性。4、N点最低温度值的测量将不同测温点上的数个 AD590相串联，可测出所有测量点上的温度最低值。该方法可应用于测量多点最低温度的场合。5、N点温度平均值的测量把N个AD590并联起来，将电流求和后取平均，则可求出平均温度该方法适用于需要多点平均温度但不需要各点具体温度的

12、场合。四、结束语AD590测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用 于不同的温度控制场合。由于 AD590精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端 补偿。参考文献：1 王福瑞.单片微机测控系统设计大全M.北京：北京航空航天大学出版社，1998,282-283.2 王大海.新型温湿度自动控制系统的设计与应用J.电子工程师，2002,28(3):33-36.3 蒋敏兰，胡生清，幸国全.AD590温度传感器的非线性补偿及应用J.传感器技术，2001,20(10):54-55.4张志利，蔡彳.基于AD590的温度测控装置研究J.自动化与

13、仪器仪表，2001, (2):37-39.5Zhao Yongzhong etc. ZWB-2 intelligent multimeter, Intelligent Processing Systems, 1997. ICIPS '97. 1997 IEEE International Conference ,1997,2:1470-1472.来源：传感器世界集成温度传感器AD590及其应用 作者：佚名 来源：转载 发布时间：2007-2-6 11:22:14发布人：dunanj I-减小字体+增大字体AD590是AD公司利用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。

14、实际上，中 国也开发出了同类型的产品SG590。这种器件在被测温度一定时，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，并具有消除电源波动的特性。即使电源在515V之间变化，其电流只是在1科A以下作微小变化。1 AD590的功能及特性AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。根据特性分挡，AD590的后缀以I, J, K, L, M表示。AD590L , AD590M 一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图1所示，它采用金属壳3脚封装，其中1脚为电源正端 V + ; 2脚为电流输出端I。； 3脚为管壳，一般不用。集成温度 传感器的电路符号如图 2所示。

15、EB 3 乂，版的外电电淤 L .：加1%稿常电路苻号AD590的主特性参数如下：工作电压：430V;工作温度：55+ 150 C；保存温度：65+ 175 C；正向电压：+ 44V;反向电压：一20V;焊接温度(10秒)：300 C ；灵敏度：1pA/ K。2 AD590的工作原理在被测温度一定时，AD59M目当于一个恒流源，把它和530V的直流电源相连，并在输 出端用接一个1kQ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1mW K的电压信号。具基本电路如图3所示。t 5通献辟外的槽心电路图3是利用AUBe特性的集成PN结传感器的感温部分核心电路。其中T1、

16、T2起恒流作用， 可用于使左右两支路的集电极电流I1和I2相等；T3、T4是感温用的晶体管，两个管的材质 和工艺完全相同，但T3实质上是由n个晶体管并联而成，因而其结面积是 T4的n倍。T3和 T4的发射结电压UBe3和UBe4经反极性串联后加在电阻 R上，所以R上端电压为AUBe。因此，电 流I1Ii=AUBe/R= (KT/q) (lnn) /R对于AD590 n=8,这样，电路的总电流将与热力学温度 T成正比，将此电流引至负载 电阻R上便可得到与T成正比的输出电压。由于利用了恒流特性，所以输出信号不受电源电 压和导线电阻的影响。图3中的电阻R是在硅板上形成的薄膜电阻，该电阻已用激光修正了

17、 其电阻值，因而在基准温度下可得到 1hA/K的I值。闻 W"（上附内部业路图4所示是AD590的内部电路，图中的T1T4相当于图3中的T1、T2,而T9, T11相 当于图3中的T3、T4。R5 R6是薄膜工艺制成的低温度系数电阻，供出厂前调整之用。 T7、 T8, T10为对称的Wilson电路，用来提高阻抗。T5、T12和T10为启动电路，其中T5为恒定 偏置二极管。T6可用来防止电源反接时损坏电路，同时也可使左右两支路对称。R1, R2为发射极反馈电阻，可用于进一步提高阻抗。T1T4是为热效应而设计的连接方式。而 C1和R4则可用来 防止寄生振荡。该电路的设计使得 T9, T

18、10, T11三者的发射极电流相等，并同为整个电路总 电流I的1/3。T9和T11的发射结面积比为8: 1, T10和T11的发射结面积相等。T9和T11的发射结电压互相反极性串联后加在电阻R5和R6上，因此可以写出：AUBe= （R 2 R5） I /3R6上只有T9的发射极电流，而R5上除了来自T10的发射极电流外，还有来自T11的发 射极电流，所以R5上的压降是R5的2/3。根据上式不难看出，要想改变 AUBe,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，具结果都会使AUBe减小，不过，改变R5对AUBe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

19、R5以进行粗调，修正R6以实现细调，最终使其在250 c之下使总电流I达到1 "/ K。3数字显示温度计的设计AD590具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可 远距离测温且使用方便等优点。可广泛应用于各种冰箱、空调器、粮仓、冰库、工业仪器配 套和各种温度的测量和控制等领域。下面给出用AD590勾成数字显示温度计的设计过程。3 . 1测温电路的设计在设计测温电路时，首先应将电流转换成电压。由于AD590为电流输出元件，它的温度每升高1K,电流就增加1pA。当AD590勺电流通过一个10kQ的电阻时，这个电阻上的压降 为10mV即转换成10mWK,为了使此

20、电阻精确（0. 1%）,可用一个9. 6kQ的电阻与一 个1kQ电位器串联，然后通过调节电位器来获得精确的10kQ。图5所示是一个电流/电压和绝对/摄氏温标的转换电路，其中运算放大器A1被接成电压跟随器形式，以增加信号的输 入阻抗。而运放A2的作用是把绝对温标转换成摄氏温标，给 A2的同相输入端输入一个恒定 的电压（如1. 235V）,然后将此电压放大到2. 73V。这样，A1与A2输出端之间的电压即 为转换成的摄氏温标。因s电由/也"及绝附/报式温标转换电将AD59O入0c的冰水混合溶液中，A1同相输入端的电压应为2. 73V,同中包£ A2的 输出电压也为2. 73V,因此A1与A2两输出端之间的电压：2. 73 2. 73= 0V即对应于 0C。