下图为AD590典型应用温控电路,请回答下列问题:1. AD590是哪种类型的温度传感?
AD590是一款双引脚集成电路温度传感器,其输出电流与绝对温度成比例。在4 V至30 V电源电闷启兄压范围内,该器件可充当一个高阻旁禅抗、恒流调节器,调节蚂袭系数为1 µA/K。
求常见
常见温度传感器
温度来自是实际应用中经常需要测试的参数,从钢铁制造到半导体生产,很多工艺都要依靠温度来实现,温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述。
温度测量应用非常广泛,不仅生产工艺需要温度控制,有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量,如计算机要监控CPU的温度,马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点,其应用场合也略有区别。线360问答绕电阻式温度传感器的精度高,但响应特性差;热敏电阻式温度传感器灵敏度高,响应特括白西性较好,但线性差,适应温度较低;热偶电阻式温度传感器的精度高,测量温度范围宽,但需要配合放大器和冷端处理一起使用。下面介绍几种青评司善场先常用的温度传感器。
步吸有热敏电阻器
半导体热敏电阻的工作原理:按温度特性热针倒敏电阻可分为两类使担,随温度上升电阻增加的为正温度系数热敏电阻,反之充七形观为负温度系数热敏缩货延了罗电阻。
(1)正温度系数热敏电阻的工作原理:此种热敏电阻以钛酸钡(Ba八船呼Tio3)为基本材料识装安,再掺入适量的稀土元饭击条制极第素,利用陶瓷工艺高温烧结而成。纯钛酸钡是一种绝缘材料,但掺入适量的稀土元素如镧(La)和犯斯河构铌(Nb)等以后,变成了半导体液加责意材料,被称半导体化钛酸钡。它是一种多晶体材料,晶粒之间存在着晶粒界面,对于导电电子而言,晶粒间界面相当于一个位垒。当温度低时,由于半导体化钛酸钡内电场的作用,导电电子可以很容易越过位垒,所以电阻值较小;当温度升高到居里点温度(即临界温度,此元件的‘温度控制点’一般钛酸钡的居里点为)时,内但电场受到破坏,不能帮助导电电子越过位垒,日校所以表现为电阻值的急剧增加律查。因为这种元件具有未达居里点前电阻随温度变化非调层数省造纸础的好常缓慢,具有恒温、调温和自动控温的功能,只发热,不发红,无明火,不易燃烧,电压交、直核未根定课银接流3~440V均可,使用寿命长,非常适用于电动机等电器装置的过热探测。
(2)负温度系数热敏电阻的工作原理
负温度系数热敏电阻是以氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜和氧化铝等金属氧化物为主要原料,采用陶瓷工艺制造而成。这些金属氧化物材料都具有半导体性质,完全类似于锗、硅晶体材料,体内的载流子(电子和空穴)数目少,电阻较高;温度升高,体内载流子数目增加,自然电阻值降低。负温度系数热敏语命齐那电阻类型很多,使用区分低温(-60~300℃)、中温(300~600℃)、高温(>)三种,有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、价格低等优点,广泛应用于需要定点测温的温度自动控制电路,如冰箱、空调、温室等的温控系统。
热敏电阻与简单的放大电路结合,就可检测千分之一度的温度变化,所以与电子仪表组成测温计,能完成高精度的温度测量。普通用途热敏电阻工作温度为-55℃~+,特殊低温热敏电阻的工作温度低于,可达。
许多热敏电阻具有负温度系数(NTC),也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中,热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高,但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。
热敏电阻一般有一个误差范围,用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同,误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换,用于不能进行现场调节的场合,例如一台仪器,用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准,这种热敏电阻比普通的精度要高很多,也要贵得多。
热电偶
热电偶由两种不同金属结合而成,它受热时会产生微小的电压,电压大小取决于组成热电偶的两种金属材料,铁-康铜(J型)、铜-康铜(T型)和铬-铝(K型)热电偶是最常用的三种。
热电偶产生的电压很小,通常只有几毫伏。K型热电偶温度每变化时电压变化只有大约40μV,因此测量系统要能测出4μV的电压变化测量精度才可以达到0。。
由于两种不同类型的金属结合在一起会产生电位差,所以热电偶与测量系统的连接也会产生电压。一般把连接点放在隔热块上以减小这一影响,使两个节点处以同一温度下,从而降低误差。有时候也会测量隔热块的温度,以补偿温度的影响。
热电偶的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时),而测温点到仪表的距离都很远,为了节省热电偶材料,降低成本,通常采用补偿导线把热电偶的冷端延伸到温度比较稳定的控制室内,连接到仪表端子上。必须指出,热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极,使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上,它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响,不起补偿作用。因此,还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t0≠时对测温的影响。
测量热电偶电压要求的增益一般为100到300,而热电偶撷取的噪声也会放大同样的倍数。通常采用差分放大器来放大信号,因为它可以除去热电偶连线里的共模噪声。市场上还可以买到热电偶信号调节器,如模拟器件公司的AD594/595,可用来简化硬件接口。
热电偶的种类及结构形成
热电偶的种类:
常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所谓标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶,标准化热电偶它有与其配套的显示仪表可供选用。非电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量。我国从,热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产,并指定S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。
热电偶的结构形式:
为了保证热电偶可靠、稳定地工作,对它的结构要求如下:
1.组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固;
2.两个热电极彼此之间应很好地绝缘,以防短路;
3.补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠;
4.保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。
注意:
在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配,极性不能接错,补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过。
电阻温度探测器
电阻温度探测器(RTD)实际上是一根特殊的导线,它的电阻随温度变化而变化,通常RTD材料包括铜、铂、镍及镍/铁合金。RTD元件可以是一根导线,也可以是一层薄膜,采用电镀或溅射的方法涂敷在陶瓷类材料基底上。RTD的电阻值以阻值作为标称值。RTD的误差要比热敏电阻小,对于铂来说,误差一般在0.01%,镍一般为0.5%。除误差和电阻较小以外,RTD与热敏电阻的接口电路基本相同。
从目前的形式来看,现代工业已经进入了全自动化的程度,绝大部分工作有机器完成,而对机器来说外部环境对他有着不可忽略的影响,然而温度是主要的外部因素,从钢铁制造到半导体生产很多工艺都要依靠温度来实现,温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。在温度系数较为复杂的场合往往单独的一个温度传感器难以胜任的。这就要用上我们的温度传感器系统了。
随着现代计算机和自动化技术的发展,作为各种信息的感知、采集、转换、传输相处理的功能器件,温度传感器的作用日益突出,已成为自动检测、自动控制系统和计量测试中不可缺少的重要技术工具,其应用已遍及工农业生产和日常生活的各个领域。无论是从设计还是从应用角度看,温度传感器技术既是一门分散型技术,又是一门知识密集型技术。它涉及的知识面宽,交叉学科多,应用条件杂,使用范围广。因此,在工程实践中,要充分发挥温度传感器的作用,必须了解温度传感器的原理、性能、使用特点和方法,以便根据不同的目的,选择相应的产品,构成所需要的检测系统或装置
现代工业的发展以信息为基础,信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)。传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,数量高居各种传感器之首。近百年来,温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段:
(1)传统的分立式温度传感器(含敏感元件);
(2)模拟集成温度传感器/控制器;
(3)智能温度传感器。目前,国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。
模拟集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的,它是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。模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准,外围电路简单。
智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术(ATE)的结晶。它都具有多种工作模式可供选择,主要包括单次转换模式、连续转换模式、待机模式,有的还增加了低温极限扩展模式,操作非常简便。对某些智能温度传感器而言,主机(外部微处理器或单片机)还可通过相应的寄存器来设定其A/D转换速率,分辨力及最大转换时间。然而智能传感器系统的实现是在传感器技术、计算机技术信息技术、网络控制等技术的基础上发展起来的,并随这些技术的发展而发展,但不是这些技术的简单合成。
进入21世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展。
AD590温度传感器的特点是什么
AD590温度传感器的主要特性如下:
1) 流过器件电流的微安数等于器件所处环境温度的热力学温度
(开尔文)度数,即 :mA/K式中: —流过器件(AD590)的电流,单位为mA; T—热力学温度,单位为K。
2) AD590的测量范围为-55~+150℃。
3) AD590的电源电压范围为4~30V。电源电压从4~6V变化,电流IT变化1µA,相当温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V的反向电压。因而器件反接也不会损坏。
4) 输出电阻为710MΩ。
5) AD590在出厂前已经校准,精度高。AD590共有I、J、K、L、
M五挡。其中M档精度最高,在-55~+150℃范围内,非线性误差为±0.3℃。I档误差较大,误差为±10℃,应用时应校正。
由于AD590的精度高、价格低、不需辅助电源、线性度好,因此常用于测量和热电偶的冷端补偿。
AD590是AD公司利用PN结构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.(热敏器件) AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。