《AD590温度测量电路分析与设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《AD590温度测量电路分析与设计（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 1 1 卷第 3 期 2013年 9 月 3 工业技术与职业教育 Industrial Technology sensor; temperature 0 引言 集成温度传感器是一种半导体集成电路，利 用晶体管 PN 结正向电流随温度产生漂移的关系实 现对温度的检测。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，AD590 属于电流输出型，符号如图 1 所示， 在一定温度条件下相当于恒流源，具有很好的线性 特 性。AD590 的 结 构 如 图 2 所 示， 其 中 管 脚 1 接 电源，管脚 2 为电流输出端
2、，管脚 3 为管壳屏蔽使 用。由于 AD590 精度高、价格低、不需辅助电源， 常用于测温和热电偶的冷端补偿。 图 1 AD590 符号 图 2 AD590 管脚 AD590 有许多主要特性，如流过器件的电流 （mA）等于器件所处环境的热力学温度（K）度数， 因此转换方便；测温范围为 -55 +150，因此 非常适应通常的测温要求；输出电阻达到 700M， 可以不用考虑接口电路阻抗的影响；电源电压范围 为 4V 30V，因此对电源要求比较低，器件反接 也不会损坏；测量精度高，非线性误差为 0.3。 AD590 工作原理的核心是输出电流跟随温度 同时同量变化，以绝对零度 (-273 ) 为基准，
3、每 增加 1，输出电流就会增加 1A。因此在室温 25（273+25=298K) 时，其输出电流 Io=298A。 为了测量方便，通常测量 AD590 负载电阻的输出 电 压， 若 负 载 电 阻 10K， 测 量 Vo 时， 没 有 分 出任何电流，则 Vo 为 2.98V。注意负载电阻 R 不 能取得太大，以保证 AD590 两端电压不低于 4V， AD590 输出电流信号传输距离可达到 1km 以上。 AD590 有多种型号，通常以后缀 I，J，K，L， M 等来区别，其中 AD590L 和 AD590M 一般用于 精密温度测量电路。 1 基本电路 AD590 测量热力学温度的基本应用电
4、路如图 3 所示。负载电阻 950，电位器 100，两者之和 为 1k 时， 输出电压 VO 随温度 T 的变化为 1mV/K。 但由于 AD590 的增益有偏差，电阻也有误差，因 此需要对电路进行调整。在 0或在室温下 （25） 条 件 下 调 整 电 位 器， 使 输 出 电 压 VO 相 应 保 持 为 273 mV 或 298 mV，可以保证在该温度点附近有 较高精度。 AD590 用于测量最低温度的基本应用电路如 图 4 所示。将不同测温点上的 N 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。 图 3 基本测温电路 图 4 最低温
5、度测量电路 收稿日期：2013 - 07 - 12 作者简介：张守峰（1975 - ） ，男，江苏淮安人，硕士，讲师、工程师，主研方向为传感器 、 单片机和现场总线的教学及科研。第 11 卷 4 工业技术与职业教育 AD590 用于测量平均温度的基本应用电路如图 5 所示。把 N 个 AD590 并联起来，根据电路基本知 识，负载电阻上的电流为 N 个支路电流总合，将负 载电阻的值取测温电路负载电阻的 N 分之一，则可 获得平均电流，对应于平均温度。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场合。 图 5 平均温度测量电路 2 摄氏温度测量电路 AD590 摄 氏 温 度 测 量 电
6、 路 如 图 6 所 示， AD590 作为敏感部分把温度变化转化为电流信号， 运算放大器 A1 作为匹配电路，既避免了分流又使 电 压 信 号 Vo1 等 于 输 出 电 压 V2。AD590 的 输 出 电流 I=(273+T)A，其中 T 为摄氏温度数值，因 此 电 压 信 号 Vo1 =(273+T)A10K=(2.73+T/ 100)V。 V2 和 V1 作为差动放大器的两个输入信号， 可 得 到 Vo=10(V2-V1)V=(2.73+T/100-V1)V。 电 位 器 用 于 调 整 零 点， 在 0 调 整 电 位 器， 使 输 出 Vo=0，根据上述计算公式可以得到 V1=2
7、.73V。由 于一般电源供应较多零件之后 , 电源是带杂讯的 , 因此我们使用齐纳二极管作为稳压部件 , 再利用可 变电阻分压 , 可以把电压 V1 调整至 2.73V。该电 路只是在 0进行调整，因此在该温度附近比较精 确，但在温度比较高的情况下有一定的误差。 图 6 摄氏温度测量电路基本电路 该电路 12V 的直流电源很容易获得，可采用 整流电路接稳压芯片 LM7812。放大器可以采用塑 封 8 引线双列直插式 LM358， 芯片包括两个高增益、 独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围 很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它 的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他 所有可
8、用单电源供电的使用运放的地方使用。稳压 二极管可选用 1N709 等相关型号。 ADC0809 是 美 国 国 家 半 导 体 公 司 生 产 的 CMOS 工艺 8 通道，8 位逐次逼近型 A/D 模数转 换器。虽然该芯片不是最新型，功能也不是最全 面，但它是目前国内应用最广泛的 8 位通用 A/D 芯片。因此，在技术开发和电子线路设计方面比 较容易，同时替换故障芯片很方便。 AD590 输 出 端 接 ADC0809 模 拟 量 输 入 通 道 IN7 IN0， 地 址 线 A、B、C（ 即 ADDA、 ADDB、ADDC） 决 定 通 道 端 口 选 择， 由 单 片 机 引 脚 P0.
9、0、P0.1、P0.2 分 别 控 制 A、B、C， 锁 存 信 号 ALE 由 P2.0 控 制， 选 通 信 号 ST 由 控 制， 输 出 允 许 信 号 由 控 制， 故 其 地 址 为 FEF8H FEFFH。 ADC0809 的 内 部 没 有 时 钟 电 路， 所 需 时 钟 信 号 由 外 界 提 供， 通 常 使 用 频 率 500KHz， 故 可 以 采 用 单 片 机 信 号 2 分 频。 转 换 结 束 信 号 EOC 可作为中断请求信号使用。 AD590 温 度 测 量 电 路 A/D 转 换 与 数 码 管 动 态 显 示 电 路 如 图 7 所 示。AD590 所
10、 测 信 号 连 接 ADC0809 的 输 入 通 道， 经 锁 存 与 选 通 后， 数 据 由 P0 口送入 CPU。 基于 AD590 测温范围的考虑， 需要用四位数码管来显示，精确到小数点后一位。 3 线 -8 线 译 码 器 74LS138 作 为 片 选 芯 片， 锁 存 器 74LS373 锁存并缓冲 P0 的数据，经程序控制 进行动态显示。 图 7 A/D 转换及显示电路 3 结语 温度传感器 AD590 常用作温度测量与温差控 制，在工业与农业以及人们生活中有广泛应用。随 着网络技术不断发展，集成温度传感器 DS18B20 在数字电路中使用更加方便，性价比也比较高，而 AD590 结合 AD 转换器电路设计比较麻烦，但通 用性比较强。 1 刘泽群 . 基于单片机的温度控制系统的分析与设计 J. 湖南科技学院学报，2013(4). 2 鹿晓力，路立平，高巍 . 数据采集与解析计算相结合的温度快速测量 J. 武汉理工大学学报（信息与管理工程版） ，2012(3). 3 王锐 . 温度传感器校准系统中红外信号检测电路设计 J.激光技术，2013(2). 4 冯霞 . 基于单片机的数字式温度传感器设计 J. 硅谷，2012(9).
