第一章 认识温度传感器 1.5 集成温度传感器

电脑集成温度传感器用于CPU散热保护电路 集成温度IC 散热风扇 CPU散热片 CPU插座

深井长传输线的摄氏温度测量 在实际中，可使用AD590进行深井长线传输侧温，并能对测温曲线的非线性误差进行校正。 + U0 BG1 R1 ～ － + U0 A BG1 R1 R2 U2 Wr Rr I1 +E 9V U1

1 认识温度传感器—集成式 一、集成温度传感器的基本性能 集成温度传感器也称为温度传感器集成电路（温度IC），它是利用晶体管PN结的电流与电压特性与温度的关系，把敏感元件、放大电路和补偿电路等部分集成化，并把它们装封在同一壳体里的一种一体化温度检测元件。 集成温度传感器使传感器和集成电路融为一体，提高了传感器的性能，实现了传感器的智能化、微型化、多功能化，提高了检测灵敏度，是实现大规模生产的重要保证。在使用集成温度传感器时，只需要很少的外围元器件，即可制成温度检测仪表。集成温度传感器具有体积小、测温精度高、稳定性好、重复性好、线性优良、抗干扰能力强等优点，有些集成温度传感器还具有温度控制功能，因此集成温度传感器在很多温度测控领域应用十分广泛。

1 认识温度传感器—集成式 二、集成温度传感器的分类 集成温度传感器按信号输出形式分为：模拟输出和数字输出两种类型，其中模拟型又包括电流输出型 、 电压输出型，数字型又可以分为开关输出型、并行输出型、串行输出型等几种不同的形式。典型的电流型集成电路温度传感器为AD590，LM134等；典型的电压型集成电路温度传感器有μPC616A／C，LM135，AN670l等；典型的数字输出型传感器有DS1B820，ETC-800等。 目前国内外应用最普遍的集成温度传感器是：AD590、AD592、TMP17、LM135等，是上世纪80年代问世的，可以完成温度测量及模拟信号输出的专用IC；模拟集成温控模块，LM56、AD22105等，是可编程的温控开关模块；智能温度传感器、温控器将A/D转换电路，ROM存储器集成在一个芯片上，自90年代问世以来，被广泛应用于自动控制系统。

1 认识温度传感器—集成式 三、电流输出型温度传感器AD590 AD590共有I、J、K、L、M五档，在出厂前已经校准，其中M档精度最高,I档最低，在测温范围内的非线性误差M档小于±0.3℃,I档小于±10℃，I档在应用时需校正。

1 认识温度传感器—集成式 (1)AD590的外形和符号 AD590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V-，3脚为管壳，一般不用。其外观和符号如图所示。 AD590外观与符号

1 认识温度传感器—集成式 (2)AD590的主要特征 线性电流输出：流过器件电流的微安数等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数。即1μA/K； 测温范围宽：-55℃～+150℃； 二端器件：电压输入，电流输出； 精度高：±0.5℃（AD590M）； 线性度好：在整个测温范围内非线性误差小于±0.3（AD590M）； 工作电压范围宽：4～30V。电源由5V变到10V时，最大只有lμA的电流变化，相当于1℃的等效误差。可以承受44V的正向电压和20V的反向电压，因而不规则的电源变化或管脚反接也不会损坏器件； 功耗低：1.5mW／+5V／+25℃； 输出阻抗高：710MΩ。长线上的电阻对器件工作影响不大，用绝缘良好的双绞线连接，可以使器件在距电源25m处正常工作。高输出阻抗又能极好地消除电源电压漂移和纹波的影响； 器件本身与外壳绝缘。 由上述特性可知AD590具有：单电源工作、精度高、抗干扰能力强，特别适于进行运动测量。

1 认识温度传感器—集成式 四、电压输出型集成温度传感器—— LM35/45 LM35/45是电压型集成温度传感器，其输出电压Uout与摄氏温度成正比，无需外部校正，测温范围为-55℃~+155℃，精确度可达0.5℃。 LM35是由国半公司所生产的温度传感器，其输出电压与摄氏温标呈线性关系，转换公式如式，0 时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。 LM35有多种不同封装型式。在常温下，LM35 不需要额外的校准处理即可达到 ±1/4℃的准确率。其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其接脚如图所示，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流-温度关系如图所示，在静止温度中自热效应低(0.08℃)，单电源模式在25℃下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。

1 认识温度传感器—集成式 LM35/45的外形及引脚图

1 认识温度传感器—集成式 LM35/45构成的摄氏温度测量电路

1 认识温度传感器—集成式 LM35/45构成的测温传感器

1 认识温度传感器—集成式 五、 DS1820数字温度传感器 DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。

1 认识温度传感器—集成式 (1)DS1820 的主要特性 ① 适应电压范围3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电； ②独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时，仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯； ③DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温； ④S18B20在使用中，不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内； ⑤测温范围－55℃～＋125℃，在－10℃～+85℃时精度为±0.5℃； ⑥可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温； ⑦在9位分辨率时，最多在93.75ms内把温度转换为数字；12位分辨率时，最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快； ⑧测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线“串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力； ⑨负压特性，电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

1 认识温度传感器—集成式 (2) DS1820引脚及功能  GND：地；   VDD：电源电压 DQ：数据输入／输出脚(单线接口，可作寄生供电)

1 认识温度传感器—集成式 (3)DS18B20使用中注意事项 ①较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格地保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用VC等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820 操作部分仍要采用汇编语言实现。 ②连接DS1820 的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50 m时，读取的测温数据将发生错误；当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m；当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长，这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820进行长距离测温系统设计时，要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。 ③在DS1820测温程序设计中，向DS1820 发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820 时，将没有返回信号，程序将进入死循环，这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。

1 认识温度传感器—热电偶 归纳总结 集成温度传感器也称为温度传感器集成电路（温度IC），它是利用晶体管PN结的电流与电压特性与温度的关系，把敏感元件、放大电路和补偿电路等部分集成化，并把它们装封在同一壳体里的一种一体化温度检测元件。 作业 以表格的形式，总结集成传感器的工作原理、性能特点、应用场合。