温度传感器专题--资料与实例大全

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1、温度传感器专题-资料和实例大全 集成温度传感器 LM94022 及其应用 LM94022 是一种模拟输出的集成温度传感器，主要应用于手 机、无线收发器、电池管理、汽车、办公室设备及家用电器等。该传感器主要特点包括工作电压低，可在 1.5V 电压下工作；工作电压范围宽1.55.5V；末级为推挽输出，有50A 输出电流的能力；有四 种灵敏度供用户选择；测量范围为- 50+150；静态电流低，典型值为 5.4A；精度（与测量范围有 关）：2040为 1.5；-70-50为1.8；-5090为2.1；-50150为2.7； 采用小尺寸 SO70 封装。 管脚排列与功能 LM94022 的管脚排列如图

2、1 所示，各管脚功能如表 1 所示。w1.gif w2.gif 表 1 LM94022 管脚功能 灵敏度选择端 GS0 及 GS1 LM94022 根据 GS0、GS1 被施加的不同电平有 4 种灵敏度供用户选择，如表 2 所示。用户可根据测温的范围及接口电路的工作电压的条件来合理选择。 灵敏度由 GS0 及 GS1 的电平确定：高电平要求大于（VDD-0.5V）；低电平要求小于 0.5V。 w5.gif 表 2 LM94022 提供的 4 种灵敏度（典型值） LM94022 的输出特性 LM94022 的输出特性如图 2 所 示，这是测量温度与输出电压在不同灵敏度时的特性。由于输出电压随温度

3、升高而下降，其灵敏度为负值。 在 VDD 为 5V 时，不同灵敏度的几个特定温度值时的输出电压如表 3 所示（典型值）。 w4.gif attach14106/attach 表 3 VDD 为 5V，TA 为 25时的输出电压值 从图 2 可看出，其线性度极 好，这是线性化后的特性。按表 3 的数据计算出的灵敏度值与表 2 给出的典型灵敏度有一些差值。例如， 在 GS=00 时，-25时的输出电压为 1168mV，-50时的输出电压为 1299mV，则其平均灵敏度为- 5.24mV/；50时的输出电压为 760mV，75时的输出电压为 619mV，则其平均灵敏度为 5.64mV/。表 2 中

4、GS=00 时，灵敏度为-5.5mV/。 基本应用电路 图 3 是 LM94022 的基本应用 电路。在此电路中，GS0、GS1 都接地（低电平），所以灵敏度选择的是-5.5mV/。LM94022 一般 用作精度要求不高的温度测量及控制，其输出端往往与比较器或微控制器等接口。 若温度传感器与控制 电路距离较远时，连接线应采用屏蔽线。 w6.gif 接电容负载的电路如图 4 及图 5 所示。图 4 与图 5 的差别是负载电容容量不同：当负载电容 CLOAD1100pF 时，用图 5 电路。图 5 中 RS 值与 CLOAD 大小有关，如表 4 所示。图 4 及图 5 中均未画出确定灵敏度的 GS

5、0 及 GS1 端的连接。 w7.gif w8.gifw9.gif 当 LM94022 直接与 ADC（或微处理器中的 ADC）接口时，开始工作时，LM94022 的推挽输出端能向 ADC 中的 Cin 充电，如图 6 所示。 w10.gif 应用电路举例 1 增加关闭控制功能的电路 LM94022 是低功耗器件，为实现多路温度测量，可采用关闭 控制，在断开 VDD 时，OUT 端呈高阻抗。可以在 LM94022 的 VDD 端接一个反相器（见图 7）或接一 个两输入与门来实现关闭（见图 8）。两者的区别是，前者施加高电平时实现关闭；后者是施加低电平时 实现关闭。 w11.gifw12.gif

6、 w13.gif 2 数字显示温度计 图 9 是一种数字温度计，其测量温度范围-40+125。LM94022 检测的温度转换 成模拟信号电压输出，其输出电压直接与带有 ADC 的微处理器接口，往 ADC 变换后的数字信号由微处 理器进行处理后转换成相应的七段码，送温度显示（数码管），若采用微处理器对传感器作软件线性补偿， 可提高测温精度。数字键出可输入报警温度给微处理器，若检测到的温度超过报警温度时，微处理器输出 信号，使报警电路发出声、光报警。微处理器的 I/O 口还可输出开关控制信号，对温度实现简单的开关 控制（这部分在图 9 中未画出）。 w14.gif 3 简易的超过阈值温度报警电路

7、图 10 是一种简易的超过阈值温度报警电路。该电路由温度传感器、比 较器、4.1V 基准电压源、三极管、蜂鸣器及电阻 R1R5 等组成。 电路的工作原理：若 LM94022 温 度传感器的灵敏度已设定，则设定的阈值温度 TTH 对应的电压值 VT 可以从图 2（或表 3）中求出。若先 不考虑产生滞后作用的 R3 的影响，则可以根据已知的 VT 值求出 R1、R2 值（在先确定 R1 值后求出 R2 值），VT=4.1VR2/（R1+R2）。 为防止温度在阈值温度附近因传感器输出信号中存在噪声电压 影响而使比较器输出产生振荡，在比较器电路中加了一个正反馈电阻 R3，则产生一滞后电压 VHYS，并

8、 且 VT 值也受 R3 的影响成为 VT2，改进的超过阈值温度报警电路温度特性和输出波形如图 11 所示。 w15.gif VHYS=VT2-VT1，其中 VT1、VT2 可按下式求出。 VT2=4.1VR2/（R1+R2/R3） VT1=4.1VR2/（R2+R1/R3） 上式中 4.1V 是基准电压值。为减小 R3 对 VT 值的影响，一般 R3 取值较大（如 470k2M）。 基准电压 4.1V 经 R1、R2 分压后的电压 VT2 加在比较器同相端， LM94022 测量温度输出的电压 VTEMP 加在比较器反相端。一旦 VTEMP w16.gif 应用注意事项 应用 LM94022

9、 的设计注意事项如下。 为保证传感器输出电压精度，VDD 取值为 VDD=VOUT+1V； 设计时应尽可能取大的灵敏度，以减少噪声对输出信号电压的影响； 为减少噪声影响，可在 LM94022 输出端加一个高频旁路电容器； 当传感器与接口电路之间连接较长时，连 接线应采用屏蔽线。 tiankai (2009-11-15 12:35:30) NTC(负温度系数)热敏电阻器产品专业术语 1.零功率电阻值（RT）在规定温度下，采用引起电阻变化相 对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。 2.额定零功率电阻（R25）热敏电阻器 的设计电阻值，通常是指 25时测得的零功率电阻值。 3.B

10、值 B 值是 NTC（负温度系数）热敏电阻器 的热敏指数，它被定义为两个温度下零功率电阻值的自然对数之差与两个温度倒数之差的比值，即： w17.gif 式中： RT1-温度为 T1 时的零功率电阻值 RT2-温度为 T2 时的零功率电阻值除非特别指出，B 值是 由 25（298.15K）和 50（323.15K）的零功率电阻值计算而得到的，B 值在工作温度范围内并不 是一个严格的常数。 4.零功率电阻温度系数指在规定温度下，热敏电阻器的零功率电阻随温度的变化率 与它的零功率电阻值之比,即： w18.gif 式中: T-温度为 T 时的零功率电阻温度系数 RT-温度为 T 时的零功率电阻值 T-

11、温度（以 K 表示） B-B 值 5.耗散系数 在规定的环境温度下，热敏电阻器耗散功率变化率与其相应温度变化之比，即： =P/T 在工作温度范围内， 随环境温度变化而有所变化。 6.热时间常数 在零功率条件下，当温 度发生突变时，热敏电阻体温度变化了始末温度差的 63.2%所需的时间。 与热敏电阻器的热容量 C 成 正比，与其耗散系数 成反比，即：=C/ w19.jpg7.最大稳态电流在环境温度 25时允许施加在热敏电阻上的最大连续电流。 8.电阻温度特性热敏电阻器 的零功率电阻值与其电阻体温度之间的依赖关系。 w20.jpg tiankai (2009-11-15 12:37:41) PTC

12、 热敏电阻器专业术语 阻温特性：指的是在规定电压下，PTC 热敏电阻器的零功率电阻值与电阻本体 温度之间的关系。 w21.gif 额定零功率电阻值 (R25 或 Rn)：指的是在 25条件下的零功率电阻，除非客户特别说明另一温度。最 小阻值（Rmin）：是指从常温 25开始，温度曲线系列所对应的最小电阻值，此时 Rmin 所对应的温 度为 Tmin。开关温度(Tc)：当阻值开始呈现阶跃性增加时的温度为开关温度，即当阻值升至 2 倍最小电 阻值（Rmin）时所对应的温度，也称居里温度。最大工作电压(Vmax)：在最高允许环境温度下，PTC 热敏电阻器能持续承受的最大电压。 最大电流（Imax）：

13、指在最大工作电压下，允许通过 PTC 热敏电 阻器的最大电流。不动作电流(Int)：不动作电流即额定电流或保持电流，指在规定的时间和温度条件下， 不导致 PTC 热敏电阻器呈现高阻态的最大电流。动作电流(It)：指在规定的时间和温度条件下，使 PTC 热敏电阻器阻值呈阶跃型增加时的最小电流。最大电压下的温度范围：PTC 热敏电阻器在最大电压下仍 能连续工作的环境温度范围。耗散系数（）： PTC 热敏电阻器中功率耗散的变化量与元件相应温度变 化量之比，称为耗散系数(mw/)。 =P/（T-Tr）耐压值：指在规定的时间和温度条件下， PTC 热敏 电阻器能承受的最大电压，超过这个电压，PTC 热敏

14、电阻器将击穿。热时间常数（）：在静止的空气中， PTC 热敏电阻器从自身温度变化到与环境温度之差的 63.2%时所需的时间。 attach14122/attach 残余电流(Ir)：指在最大工作电压下，PTC 热敏电阻器阻值跃变后，热平衡状态下的电流。温度系数 （T）：可表示为：所以一般指 R1、R2 所对应的温度即是 T1、T2，分别比居里温度高 10和 25。 最小阻值时的温度（TRmin）：最小阻值 Rmin 出现时所对应的温度。上限温度（UCT）：热敏电阻可 继续工作时的最大环境温度。下限温度（LCT）：热敏电阻可继续工作时的最小环境温度。伏-安特性: 在 25的静止空气中, 指加在热

15、敏电阻器引出端的电压与达到热平衡的稳态条件下的电流之间的关系 (如下图) w22.jpg 绝缘热敏电阻:达到规定的绝缘阻值及电压验证测试的热敏电阻。非绝缘热敏电阻:不要求绝缘电压和绝缘 阻值测试的热敏电阻。起始电流(Iin):在电路开关启动到闭合瞬间所出现的电流,即 Iin。峰值电流(Iinp-p):起始电流(Iin)的峰-峰值。电流-时间特性: 指热敏电阻器在施加电压过程中，电流随时间的变化特性。 (如下图) w23.jpg tiankai (2009-11-15 12:43:42) 数字温度计和控温器 DS1625（图） 摘要：DS1625 是美国 DALLAS 公司出品的数字温度计和 控

16、温器。用户可自行设定温度报警的上下限，具有较强的温度控制功能。可广泛应用于工业控 温系统、消费产品、温度计以及其它温度测控系统。文中介绍了该芯片的主要特性和工作原理。p=30, 2, left 关键词：温度计；控温器；串行接口；DS1625/pp=30, 2, left 1.概 述/pp=30, 2, left DS1625 是美国DALLAS公司研制的数字温度计和控温器。它可输出9位温度值， 当所测温度超过用户设定的温度上限TH时，测温报警端TOUT输出有效报警电平， 直至温度降低到低于用户设定的温度下限TL。由于DS1625存在一定的时间滞后, 因而它有较 强的抗干扰能力。在DS1625嵌入系统之前,用户即可设定温度的上下限,而且时间是非易失性的。 另外，DS1625的温度设定及读写操作均可通过一个简单的2线制串行接口来完成。 DS1625 具有如