智能传感器分析培训

现代信息技术传感器技术通信技术（信息传输）计算机技术（信息处理）“感官”“神经”“大脑”传感器的发展方向：分立式单片集成化智能化系统化、网络化传感器是信息采集的重要工具传感器（Sensor/Transducer）的定义（GB7665——87）

能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。智能传感器（IntelligentSensor/SmartSensor)的定义：带微处理器、兼有信息检测和信息处理功能的传感器。带微处理器单片智能传感器（传感器与微处理器集成在一个芯片上）传感器能够配微处理器一、单片集成化智能传感器自动调零、自校准、自标定功能；逻辑判断和信息处理功能；（预处理、线性化、补偿）自诊断功能；（通过自检软件诊断出故障的原因和位置）组态功能，使用灵活；（可设置多种模块化的硬件和软件，通过指令组态，完成不同的测量功能）数据存储和记忆功能；双向通信功能。（能通过RS-232，RS-485，USB，I2C等标准总线接口，直接与微机通信。）智能传感器的功能被测信号传感器信号调理电路微处理器输出接口数字量输出智能传感器原理框图高精度；（例如：测压±0.05%,测温±0.1℃）宽量程；（测量范围宽，并具有很强的过载能力）多功能；（能进行多参数、多功能测量）自适应能力强；高可靠性；高性价比；超小型化、微型化；微功耗；（有些可用叠层电池甚至纽扣电池供电）高信噪比。智能传感器的特点采用新技术提高智能化程度；单片传感器系统；（将一个可灵活应用的系统集成在一个芯片中）智能微尘（SmartMicroDust)传感器；

（具有电脑功能的超微型传感器）总线技术的标准化与规范化；

（目前采用的总线：1-wire,I2C,SMBus,SPI,

MicroWire,USB总线。智能传感器作为从机，可通过专用总线接口与主机进行通信）虚拟传感器；（基于软件开发而成的智能传感器）网络传感器；（包含数字传感器、网络接口和处理单元的新一代智能传感器）可靠性与安全性设计智能传感器的发展趋势温度传感器的发展方向：单片集成化智能化网络化单片系统化产品分类：1、模拟集成温度传感器：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功能的专用IC。（典型产品：AD590、AD592、TMP17、LM135等）2、模拟集成温度控制器：

包括温控开关、可编程温度控制器（典型产品：LM56、AD22105、MAX6509等）二、单片智能温度传感器的原理及应用3、智能温度传感器（数字温度传感器）：内部包含温度传感器、A/D、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。能输出温度数据及相关的控制量，适配各种微控制器（MCU）。它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的。4、通用智能温度控制器

在3的基础上发展而成，适配各种微控制器构成智能化温控系统；可脱离微控制器单独工作，自行构成一个温控仪，可连续转换也可单次转换。5、微机散热保护专用的智能温度控制器专为微机散热保护而设计，可通过散热风扇来控制PC机中CPU的温度。

温度测量数字温度计温度变送器温度巡回检测仪智能化温度检测系统网络化测温系统

温度控制智能化温度测控系统工业过程控制现场可编程温度控制系统环境温度监测及报警系统中央空调、大型冷库及恒温装置风扇温控电路微处理器及微机系统的过热保护装置现代办公设备电信设备、服务器中的温度测控系统电池充电器的过热保护电路家用电器

特殊应用热电偶冷端温度补偿测量温差测量平均温度测量温度场液晶显示器表面温度监测智能温度传感器的应用领域

MAX6626将温度传感器、12位A/D转换器、可编程温度越限报警器和I2C总线串行接口集成在同一个芯片中，适用于温度控制系统、温度报警装置及散热风扇控制器。MAX6626的性能特点：测温范围：-55℃~+125℃分辨力：0.0625℃测温误差：-40℃~+80℃≤±3℃-55℃~+125℃≤±4℃温度/数据转换时间：~133msI2C总线串行时钟频率范围：0~400kHz。利用I2C总线地址选择端，可选择4片MAX6626。当被测温度超过上限时，报警输出端被激活。电源电压范围：+3.0V~+5.5V，静态工作电流：~1mA基于I2C总线的MAX6626型智能温度传感器（6引脚SOT23小型化封装）温度报警输出端MAX6626的内部电路框图（可接执行机构）（串行数据总线）（串行时钟端）MAX6626的典型应用

MAX6654是双通道智能温度传感器，能同时测量远程温度和本地温度（即芯片的环境温度）。它采用SMBus总线接口，有多种工作模式可供选择，并具有可编程的欠温/超温报警输出功能。可对PC机、笔记本电脑和服务器中CPU的温度进行监控。

SMBus串行接口能与I2C总线兼容。总线上最多可接9片MAX6654。基于SMBus的MAX6654型智能温度传感器MAX6654的典型应用电路

DS1629是将智能温度传感器，实时日历时钟（RTC）和32字节的SRAM集成在一片CMOS大规模集成电路中，构成功能独特的智能温度传感器。能输出9位测温数据，测温范围：-55℃~+125℃分辨力：0.5℃，温度/数据转换时间：0.4s带二线串行接口（漏极开路的I/O线），便于与微处理器通信。带实时日历时钟（RTC）的多功能智能温度传感器由DS1629构成的温度检测系统电路

能同时对4路远程温度和1路本地温度进行精确测量和控制。片内有本地温度转换器、多路转换器和10位逐次逼近式A/D转换器。转换时间极快：本地30μs，远程15μs测温范围：-55℃~+125℃分辨力：0.25℃，精度：±2℃带I2C总线接口，具有超温指示器。AD7417型5通道精密智能温度传感器模拟通道输入端由AD7417构成5通道温度测控系统电路图热电偶冷端温度补偿的方法：1、硬件补偿法利用模拟式集成温度传感器或热电偶冷端温度补偿专用芯片来进行补偿。优点：速度快、外围电路简单、不需调整、成本低。模拟式集成温度传感器典型产品：

AD592、LM334、TMP35、LM135等热电偶冷端温度补偿专用芯片典型产品：

MAX6674/6675、AC1226、AD594/595、AD596/597等2、软件补偿法

利用单片机或系统机的软件来进行补偿，能节省硬件资源，但在软件编程和调试过程上要花费较多时间。常用方法：查表法、计算法三、集成温度补偿器的原理及应用由AD592（电流输出）构成的热电偶

冷端温度补偿电路

由LM335（电压输出）构成的K热电偶

冷端温度补偿电路MAX6674/6675具有冷端温度补偿及对温度进行数字化测量两项功能。带SPI串行总线接口，适配外部微控制器MCU（含单片机μC），也可配其它智能温度控制器、过程控制器或温度监控系统。允许将多片MAX6674/6675挂在SPI总线上，构成一个系统。基于SPI总线的数字式K热电偶冷端温度补偿及转换器由MAX6675构成的测温系统电路框图

不仅能测量环境温度，还能对各种类型的热电偶进行冷端温度自动补偿，为几种不同类型的热电偶（E、J、K、R、S、T型）分别提供所需要的冷端补偿电压。内含温度传感器，其输出电压与摄氏温度成正比，可接模拟或数字式电压表，显示出环境温度。适配1B15型隔离式热电偶信号调理器，对信号进行斩波放大、调制解调、隔离及低通滤波，有效地抑制信号噪声及电源噪声。芯片工作温度范围：0~70℃AC1226型微功耗热电偶温度补偿器AC1226的引脚排列图AC1226的内部电路框图

高性能、精密型、全隔离的弱信号，调理器模块，可广泛用于多通道热电偶测温系统、弱信号数据采集系统、工业测量及自动控制领域。采用了斩波放大、调制解调、有源滤波、信号隔离及电源隔离等先进技术，抑制各种噪声干扰的能力非常强，共模抑制比达160dB。适配AC1226构成隔离式热电偶冷端补偿及信号调理器，能在恶劣的工业环境下长期、可靠地工作，满足工业现场测试的需要。模块工作温度：-20~85℃1B51型隔离式热电偶信号调理器1B51型隔离式热电偶信号调理器内部电路框图毫伏计或数字电压表热电偶冷端温度补偿及信号调理器电路框图AC1226与1B51的典型接线美国ADI公司生产把仪表放大器和热电偶冷端温度补偿器集成在一个芯片中。它们具有多种用途，除对不同类型的热电偶进行冷端温度补偿之外，还可作为线性放大器、摄氏温度传感器、温度控制器和故障报警器使用。工作温度：-55~125℃AD594/595/596/597型单片热电偶冷端温度补偿器测温范围：0~300℃+5V单电源供电电路AD594配J型热电偶测温范围：-200~750℃AD595配K型热电偶测温范围：-200~1250℃双电源供电电路摄氏温度计电路热电偶开路故障报警电路配LED指示灯的故障报警电路当T＜T1时，U0为低电平当T＞T1时，U0为高电平恒温控制温度控制电路性能特点：

适配Pt1000或Pt100型铂热电阻。采用普通的薄膜式铂热电阻测温范围为-50~500℃，若配高性能铂热电阻，测温上限可扩展到1000℃，测温误差仅为±1℃。采用4线制接法时，能消除由铂电阻引线而造成的测温误差。芯片中有两个低噪声电压放大器采用+5V单电源或±5V双电源供电。

ADT70的工作温度范围：-40~+125℃仪表放大器备用放大器集成化ADT70型铂热电阻信号调理器标准电阻Pt1000铂热电阻ADT70的内部电路框图及典型应用电路Pt1000采用4线制接法消除引线电阻的影响Pt1000单电源供电电路温度补偿片测量应变片输出电压ADT70在电阻应变仪中的应用

四、单片硅压力传感器及信号调理器

的原理及应用普通压阻式压力传感器硅杯应变电阻桥路集成硅压力传感器（ISP）传感器单元信号调理温度补偿压力修正美国Motorola公司生产，适合测量管道中的绝对压力测量范围：

MPX2100、MPX5100：0~100kPaMPX4100A：15~115kPa，MPX5700：0~700kPa

内部有压力信号调理器、薄膜温度补偿器和压力修正电路。温度补偿范围是-40℃~+125℃。传感器的输出电压与被测绝对压力成正比，适配带A/D转换器的微控制器，构成压力检测系统。还可构成LED条图显示压力计或压力调节系统。

工作温度：-40~+125℃MPX2100/4100A/5100/5700系列集成硅压力传感器MPX4100A系列集成硅压力传感器MPX4100A的内部电路框图MPX4100A的内部结构MPX4100A的典型应用电路集成硅压力传感器10段LED条图显示压力计LED条图驱动器压力调节系统框图设定压力调节蓄水池中的水量ST3000系列智能压力传感器

1983年，美国Honeywell公司率先推出。它将差压、静压和温度的多参数传感与智能化的信号调理功能融为一体，彻底打破了传感器与变送器的界限。测量精度优于±0.1%，量程比超过1：100（400）

ST3000能与现场通信器（SFC）进行双向通信，通过SFC（带LCD显示器）来调节传感器参数。如重新设定量程，自动调零等。利用数字输出的双向通信还可以进行自诊断。通过现场通信器（SFC）与现场总线进行双向通信。特别适用于现场总线测控系统中。ST3000系列智能压力传感器原理框图ST3000的输入电路ST3000系列产品的外形MAX1457型高精度集成压力信号调理器

美国MAXIM公司生产的高精度硅压阻式压力信号调理器芯片。信号调理精度±0.1%。带ADC、DAC、串行接口和多路信号输出。能对传感器进行最优化校准和补偿，是一种智能化程度较高，具有推广价值的模拟传感信号调理器。具有与SPI总线/MicroWire（微总线）兼容的串行接口，适配SPI接口的E2PROM，还可配单片机组成高精度压力检测系统。数字式高精度压力测试仪电路E2PROM数字电压表多通道压力巡检仪电路框图基于SPI总线的高精度压力测试系统电路MAX1458型数字式压力信号调理器

中等精度，信号调理精度±1%。内含E2PROM，能自成系统，几乎不用外围元件即可实现压阻式压力传感器的最优化校准与补偿，因此使用比MAX1547更简便。带配置寄存器和串行接口。微机系统可通过串行接口对MAX1458进行编程，把补偿系数存入E2PROM中内含热敏电阻，可做温度传感器使用。由MAX1458构成数字式压力测试仪的电路带微机的压力测试系统电路

最近，美国Honeywell公司推出PPT、PPTR、PPTE系列可实现网络化的智能精密压力传感器。压敏电阻传感器A/D转换器微处理器存储器（RAM、E2PROM）接口电路集于一身五、网络化智能压力传感器的原理与应用网络化智能压力传感器的性能特点PPT系列：带RS-232接口，传输距离不超过18m，精度±0.05%PPTR系列：带RS-485接口，传输距离可达几千米，精度±0.1%

属网络传感器，构成网络时能确定每个传感器的全局地址、组地址和设备号ID地址，能实现各传感器之间、传感器与系统之间的数据交换与资源共享，用户可通过网络获取任