1、集成温度传感器 AD590 及其应用摘要：介绍了集成温度传感器 AD590，给出了 AD590 测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，并以节能型温、湿度控制系统为例介绍了利用 AD590 测两点温差电路的应用。关键词： AD590；集成温度传感器；温度差；中图分类号：TP368 TP212.11 文献标识码：A 文章编号：1006-883X（2003）03-0035-03一、引言集成温度传感器实质上是一种半导体集成电路，它是利用晶体管的 b-e 结压降的不饱和值 VBE 与热 力学温度 T 和通过发射极电流 I 的下述关系实现对温度的检测： 式中，K波尔兹
2、常数； q电子电荷绝对值。集成温度传感器具有线性好、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。电压输出型的灵敏度一般为 10mV/K，温度 0时输出为 0，温度 25时输出2.982V。电流输出型的灵敏度一般为 1mA/K。 二、AD590 简介AD590 是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（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 的测温范围为-55+150 。
3、3、AD590 的电源电压范围为 4V30V。电源电压可在 4V6V 范围变化，电流 变化 1mA，相当于温度变化 1K。AD590 可以承受 44V 正向电压和 20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。4、输出电阻为 710MW。5、精度高。AD590 共有 I、J、K、L、M 五档，其中 M 档精度最高，在-55+150 范围内，非线性误差为0.3。三、AD590 的应用电路1、基本应用电路图 1（a）是 AD590 的封装形式，图 1（b）是 AD590 用于测量热力学温度的基本应用电路。因为流过 AD590 的电流与热力学温度成正比，当电阻 R1 和电位器 R2 的电阻之和为 1kW
4、 时，输出电压 VO 随温度的变化为 1mV/K。但由于AD590 的增益有偏差，电阻也有误差，因此应对电路进行调整。调整的方法为：把 AD590 放于冰水混合物中，调整电位器 R2，使 VO=273.2mV。或在室温下(25)条件下调整电位器 ,使 VO=273.2+25=298.2（mV） 。但这样调整只可保证在 0或 25附近有较高精度。2、摄氏温度测量电路如图 2 所示，电位器 R2 用于调整零点，R4 用于调整运放 LF355 的增益。调整方法如下：在 0时调整 R2，使输出 VO=0，然后在 100时调整 R4 使VO=100mV。如此反复调整多次，直至 0时，VO=0mV，100
5、时 VO=100mV为止。最后在室温下进行校验。例如，若室温为 25，那么 VO 应为 25mV。冰水混合物是 0环境，沸水为 100环境。要使图 2 中的输出为 200mV/，可通过增大反馈电阻（图中反馈电阻由 R3 与电位器 R4 串联而成）来实现。另外，测量华氏温度（符号为）时，因华氏温度等于热力学温度减去 255.4 再乘以 9/5，故若要求输出为 1mV/，则调整反馈电阻约为 180kW，使得温度为 0时， VO=17.8mV；温度为 100时，VO=197.8mV。AD581 是高精度集成稳压器，输入电压最大为 40V，输出10V。3、温差测量电路及其应用(1). 电路与原理分析图
6、 3 是利用两个 AD590 测量两点温度差的电路。在反馈电阻为100kW 的情况下，设 1#和 2# AD590 处的温度分别为 （）和 （） ，则输出电压为 。图中电位器 R2 用于调零。电位器 R4 用于调整运放 LF355 的增益。由基尔霍夫电流定律： （1）由运算放大器的特性知： （2）（3）调节调零电位器 R2 使： （4）由（1） 、 （2） 、 （4）可得： 设：R4=90kW则有： = = （5）其中， 为温度差，单位为。由式（5）知，改变 的值可以改变 VO 的大小。(2). 应用举例以某节能型药材仓库温、湿度控制系统为例，若要求库房温度低于 T，相对湿度低于 A1B1%R
7、H。则采取的两种控制模式如下：控制模式一：当库内相对湿度高于 A1B1%RH 且库外温度低于 T时，进行库内外通风。这种方式是利用库内外湿度差进行空气的交换，以达到库内除湿的要求，其优点是高效、节能、节省资金。但这种方式受到严格的控制。首先，库外的相对湿度要低于库内的，它们之间的差要大于 A2B2%RH，这样才能有效保证及时地进行库内的除湿。其次，库内库外的温度差要小于T，这是因为，如果在库外温度远高于库内温度时进行通风，热空气进入库区后遇上冷空气就会造成药品、器材表面结露的现象，进而影响药品和器材的质量。反之，如果在库内温度远高于库外温度时进行通风，冷空气进入库内后也会在药品器材表面结露。另
8、外，库外温度不能接近 T。这是因为，如果库外温度接近T时进行通风，很可能使密闭的库温升高，从而超过温度上限 T。控制模式二：当温度高于 T或湿度高于 A1B1%RH 但不满足第一种情况时，开启冷冻空调机组进行库内降温除湿。为避免因库内外温差过大通风时药品、器材表面结露的现象，必须严格控制系统温差值的精度。传统的测温差方法是对两点温度分别进行处理（调理电路、A/D、运算处理）后求差值，此方法所得温差精度低。库内外温差测量可采用图 3 所示电路，利用温差值直接与设定值相比较，既能保证较高的精度，又简化了系统的软件设计，提高了系统的可靠性。4、N 点最低温度值的测量将不同测温点上的数个 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。5、N 点温度平均值的测量把 N 个 AD590 并联起来，将电流求和后取平均，则可求出平均温度。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。四、结束语AD590 测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体电路，广泛应用于不同的温度控制场合。由于 AD590 精度高、价格低、不需辅助电源、线性好，常用于测温和热电偶的冷端补偿。
