【正文】 敏電阻器探頭 1—熱敏電阻； 2—鉑絲； 3—銀焊； 4—釷鎂絲； 5—絕緣柱； 6—玻璃 （ 二 ） 測(cè)溫用的熱敏電阻器 各種熱敏電阻傳感器結(jié)構(gòu) 測(cè)表面電阻用的熱敏電阻器安裝方法 圖為測(cè)表面溫度用的熱敏電阻器的各種安裝方式 。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) 油 測(cè)量物體表面溫度時(shí)熱敏電阻器的安裝方式 1 2 3 4 1 2 3 4 5 Ir/mA U/V UR=IT0R UR=IT1R UR=IT2R UR=IT0R0 UR=IT1R1 UR=IT2R2 IT0 IT1 IT2 自熱電橋測(cè)量溫線路 熱敏電阻測(cè)溫電橋 mA Ir R UR E Rr UT 自熱電橋及其等效電路 RT R5 R6 R3 (R1) En + － + － U2 UT R IT E UR Rr (a) (b) (c) R1 En A R1 R2 R4 R3 U’ + － （ 三 ） 熱敏電阻作溫度補(bǔ)償用 由熱敏電阻器 RT和與溫度無(wú)關(guān)的線性電阻器 R1和 R2串并聯(lián)組成 ， 補(bǔ)償溫度范圍為 T1～ T2。 對(duì)于晶體管低頻放大器和功率放大器電路的溫度補(bǔ)償 ， 可用下列公式確定熱敏電阻器的型號(hào)： R(T) R1 R2 Rr 溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò) ? ?? ?? ?? ?? ?? ??????????????????????02121200T22121222T12121211T )(TR )(TR )(TRTRrrrrrTRTRrrrrrTRTRrrrrrTR)11(e x p)()(0101 TTBTRTR NTT ??)11(e x p)()(0202 TTBTRTR NTT ??0—25℃ 時(shí)的溫度 αtn=BN/T2 設(shè)計(jì)原理：利用半導(dǎo)體 PN結(jié)的電流電壓與溫度有關(guān)的特性。 優(yōu)點(diǎn)：輸出線性好 、 測(cè)量精度高 , 傳感驅(qū)動(dòng)電路 、信號(hào)處理電路等都與溫度傳感部分集成在一起 ,因而封裝后的組件體積非常小 ,使用方便 ,價(jià)格便宜 ,故在測(cè)溫技術(shù)中越來(lái)越得到廣泛應(yīng)用。 本節(jié)簡(jiǎn)要介紹 IC溫度傳感器的類型 、 基本原理 、主要特性及其應(yīng)用等有關(guān)問(wèn)題 。 第四節(jié) IC溫度傳感器 一、 IC溫度傳感器的分類 電壓型 IC溫度傳感器 ； 電流型 IC溫度傳感器 ， 數(shù)字輸出型 IC溫度傳感器。 電流型 IC溫度傳感器是把線性集成電路和與之相容的薄膜工藝元件集成在一塊芯片上 ,再通過(guò)激光修版微加工技術(shù) ,制造出性能優(yōu)良的測(cè)溫傳感器。這種傳感器的輸出電流正比于熱力學(xué)溫度，即 1μA/K；其次，因電流型輸出恒流，所以傳感器具有高輸出阻抗。其值可達(dá) 10MΩ。這為遠(yuǎn)距離傳輸深井測(cè)溫提供了一種新型器件。 電壓型 IC溫度傳感器是將溫度傳感器基準(zhǔn)電壓、緩沖放大器集成在同一芯片上 ,制成一四端器件。因器件有放大器；故輸出電壓高、線性輸出為 10mV／ ℃ ；另外 ,由于其具有輸出阻抗低的特性；抗干擾能力強(qiáng)，故不適合長(zhǎng)線傳輸。這類 IC溫度傳感器特別適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。 電流型 IC溫度傳感器的測(cè)溫原理 ， 是基于晶體管的 PN結(jié)隨溫度變化而產(chǎn)生漂移現(xiàn)象研制的 。 眾所周知 ， 晶體管 PN結(jié)的這種溫漂 ， 會(huì)給電路的調(diào)整帶來(lái)極大的麻煩 。 但是 ， 利用 PN結(jié)的溫漂特性來(lái)測(cè)量溫度 ， 可研制成半導(dǎo)體溫度傳感元件 。 IC溫度傳感器就是依據(jù)半導(dǎo)體的溫漂特性 ， 經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)而制造出來(lái)的集成化線性較好的溫度傳感器件 。 利用電流 I與 Tk的正比關(guān)系 ， 通過(guò)電流的變化來(lái)測(cè)量溫度的大小 。 二、 IC溫度傳感器的測(cè)溫原理 （ 一 ） 電壓輸出型集成溫度傳感器 AN6701S是日本松下公司生產(chǎn)的電壓輸出型集成溫度傳感器，它有四個(gè)引腳，三種連線方式： (a)正電源供電，(b)負(fù)電源供電， (c)輸出極性顛倒。電阻 RC用來(lái)調(diào)整 25℃下的輸出電壓，使其等于 5V， RC的阻值在 3~30kΩ范圍內(nèi)。這時(shí)靈敏度可達(dá) 109~110mV/℃ ，在 10~80℃ 范圍內(nèi)基本誤差不 177。 1℃ 。 輸出 AN6701 (a) 1 2 4 3 RC 5~15V AN6701 輸出 (c) 10kΩ RC 3 1 2 4 5~15V + ∞ + 100kΩ 10kΩ 100kΩ AN6701 (b) 2 1 3 輸出 4 － 5~－ 15V RC 三、 IC溫度傳感器的主要特性 輸出電壓/V 0 2 4 6 8 10 12 － 20 0 20 40 60 80 RC=100kΩ RC=10kΩ RC=1kΩ 溫度 /186。C AN6701S的輸入特性 在 10~80℃ 范圍內(nèi)， RC的值與輸出特性的關(guān)系如下圖。AN6701S有很好的線性，非線性誤差不超過(guò) %。若在25℃ 時(shí)借助 RC將輸出電壓調(diào)整到 5V，則 RC的值約在3~30kΩ間，相應(yīng)的靈敏度為 109~110mV/℃ 。校準(zhǔn)后，在 10~80℃ 范圍內(nèi)，基本誤差不超過(guò) 177。 1℃ 。這種集成 傳感器在靜止空氣中的時(shí)間常數(shù)為 24s，在流動(dòng)空氣中為 11s。電源電壓在 5~15V間變化，所引起的測(cè)溫誤差一般不超過(guò)177。 2℃ 。整個(gè)集成電路的電流值一般為 ，最大不超過(guò)（ RL=∞時(shí)）。 （ 二 ） 電流型溫度傳感器 1． 伏安特性 工作電壓： 4V～ 30V， I 為一恒流值輸出 ， I∝ Tk， 即 KT——標(biāo)定因子 ， AD590的標(biāo)定因子為 1μA/℃ I = KT TK 4V 30V 0 I/μA U/V AD590伏安特性曲線 55℃ +25℃ +150℃ 218 298 423 － 55 0 150 I/ μA TC / 186。C AD590溫度特性曲線 2． 溫度特性 其 溫度特性曲線函數(shù)是以 Tk為變量的 n階多項(xiàng)式之和 ，省略非線性項(xiàng)后則有 : Tc——攝氏溫度； I 的單位為 μA。 可見(jiàn) ， 當(dāng)溫度為 0℃ 時(shí) ， 輸出電流為 。 在常溫 25℃ 時(shí) ， 標(biāo)定輸出電流為 。 I=KTTc＋ 3． AD590的非線性 150 － 55 △ T/186。C － 0 在實(shí)際應(yīng)用中 ， ΔT 通過(guò)硬件或軟件進(jìn)行補(bǔ)償校正 ， 使測(cè)溫精度達(dá) 177。 ℃ 。 其次 ， AD590恒流輸出 ， 具有較好的抗干擾抑制比和高輸出阻抗 。 當(dāng)電源電壓由＋ 5V向＋10V變化時(shí) ， 其電流變化僅為 。 長(zhǎng)時(shí)間漂移最大為 177。 ℃ ， 反向基極漏電流小于 10pA。 –55℃ ～ 100℃ ， ΔT遞增， 100℃ ～ 150℃ 則是遞降。 ΔT最大可達(dá) 177。 3℃ ，最小 ΔT＜ ℃ ，按檔級(jí)分等。 T/186。C AD590 非線性誤差曲線 美國(guó) DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DS1820， 可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理 。 由于每片 DS1820含有唯一的串行序列號(hào) ， 所以在一條總線上可掛接任意多個(gè) DS1820芯片 。 從DS1820讀出的信息或?qū)懭?DS1820的信息 ， 僅需要一根口線 （ 單總線接口 ） 。 讀寫及溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線 ， 總線本身也可以向所掛接的 DS1820供電 ， 而無(wú)需額外電源 。 DS1820提供九位溫度讀數(shù) ， 構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)而無(wú)需任何外圍硬件 。 （三）數(shù)字輸出型 IC溫度傳感器 １、 DS1820的特性 ? 單線接口：僅需一根口線與 MCU連接； ? 無(wú)需外圍元件； ? 由總線提供電源； ? 測(cè)溫范圍為 55℃ ～ 125℃ ，精度為 ℃ ； ? 九位溫度讀數(shù)； ? A/D變換時(shí)間為 200ms； ? 用戶可以任意設(shè)置溫度上、下限報(bào)警值，且能夠識(shí)別具體報(bào)警傳感器。 DS 1820 1 2 3 GND I/O VDD (a) PR—35封裝 DS1820的管腳排列 DS1820 1 2 3 4 5 6 7 8 I/O GND (b) SOIC封裝 NC NC NC NC VDD NC DS1820引腳及功能 GND：地； VDD：電源電壓 I/O：數(shù)據(jù)輸入／輸出腳 (單線接口，可作寄生供電 ) 3 、 DS1820的工作原理 圖為 DS1820的內(nèi)部框圖，它主要包括 寄生電源 、 溫度傳感器 、 64位激光 ROM單線接口 、 存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器 （內(nèi)含便箋式 RAM），用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的 TH和 TL觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、 8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC）發(fā)生器等七部分。 存儲(chǔ)器控制邏輯 64bit ROM 和單線接口 電源檢測(cè) 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 低溫觸發(fā)器 8位 CRC觸發(fā)器 存儲(chǔ)器 DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 寄生電源由兩個(gè)二極管和寄生電容組成。電源檢測(cè)電路用于判定供電方式。寄生電源供電時(shí) ,電源端接地，器件從總線上獲取電源。在 I/O線呈低電平時(shí)，改由寄生電容上的電壓繼續(xù)向器件供電。 寄生電源兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)： ?檢測(cè)遠(yuǎn)程溫度時(shí)無(wú)需本地電源； ?缺少正常電源時(shí)也能讀 ROM。若采用外部電源 ,則通過(guò)二極管向器件供電。 (1 ) 寄生電源 DS1820內(nèi)部的低溫度系數(shù)振蕩器能產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號(hào)f0，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào) f。當(dāng)計(jì)數(shù)門打開(kāi)時(shí)， DS1820對(duì) f0計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門開(kāi)通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對(duì)頻率的非線性予以補(bǔ)償。測(cè)量結(jié)果存入溫度寄存器中。一般情況下的溫度值應(yīng)為 9位（符號(hào)點(diǎn) 1位），但因符號(hào)位擴(kuò)展成高 8位，故以 16位補(bǔ)碼形式讀出，表 了 DS1820溫度和數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 溫度 /℃ 輸出的二進(jìn)制碼 對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制碼 +125 0000000011111010 00FAH +25 0000000000110010 0032H +1/2 0000000000000001 0001H 0 0000000000000000 0000H 1/2 1111111111111111 FFFFH 25 1111111111001110 FFCEH 55 1111111110010010 FF92H DS1820溫度與數(shù)字量對(duì)應(yīng)關(guān)系表 溫度測(cè)量電路 斜率累加器 計(jì)數(shù)器 1 計(jì)數(shù)器 2 低溫度系數(shù)晶振 高溫度系數(shù)晶振 =0 =0 預(yù)置 溫度寄存器 預(yù)置 比較 停止 置位 / 清零 加 1 (2) 溫度測(cè)量原理 DS1820測(cè)量溫度時(shí)使用特有的溫度測(cè)量技術(shù)，如圖。 64位 ROM的結(jié)構(gòu)如下： 開(kāi)始 8位是產(chǎn)品類型的編號(hào)（ DS1820為 10H），接著是每個(gè)器件的唯一的序號(hào)，共有 48位，最后 8位是前 56位的 CRC校驗(yàn)碼，這也是多個(gè) DS1820可以采用一線進(jìn)行通信的原因。主機(jī)操作ROM的命令有五種，如表所列 指 令 說(shuō) 明 讀 ROM（ 33H） 讀 DS1820的序列號(hào) 匹配 ROM（ 55H） 繼讀完 64位序列號(hào)的一個(gè)命令 ， 用于多個(gè) DS1820時(shí)定位 跳過(guò) ROM（ CCH） 此命令執(zhí)行后的存儲(chǔ)器操作將針對(duì)在線的所有 DS1820 搜 ROM（ F0H） 識(shí)別總線上各器件的編碼 ， 為操作各器件作好準(zhǔn)備 報(bào)警搜索（ ECH） 僅溫度越限的器件對(duì)此命令作出響應(yīng) (3) 64位激光 RO