第8章(4) 溫度傳感器

1、第第8 8章章 溫度傳感器溫度傳感器 第一節(jié)第一節(jié) 概概 論論 第二節(jié)第二節(jié) 熱電偶溫度傳感器熱電偶溫度傳感器 第三節(jié)第三節(jié) 熱敏電阻溫度傳感器熱敏電阻溫度傳感器 第四節(jié)第四節(jié) ICIC溫度傳感器溫度傳感器 第五節(jié)第五節(jié) 其他溫度傳感器其他溫度傳感器設(shè)計(jì)原理：設(shè)計(jì)原理：利用半導(dǎo)體利用半導(dǎo)體PN結(jié)的電流電壓與溫度結(jié)的電流電壓與溫度有關(guān)的特性。有關(guān)的特性。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：輸出線性好輸出線性好、測(cè)量精度高測(cè)量精度高, 傳感驅(qū)動(dòng)電路傳感驅(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因而封裝后的組件體積非常小,使用方便使用方便,價(jià)格便價(jià)

2、格便宜宜,故在測(cè)溫技術(shù)中越來越得到廣泛應(yīng)用。故在測(cè)溫技術(shù)中越來越得到廣泛應(yīng)用。 本節(jié)簡(jiǎn)要介紹本節(jié)簡(jiǎn)要介紹IC溫度傳感器的類型、基本溫度傳感器的類型、基本原理、主要特性及其應(yīng)用等有關(guān)問題。原理、主要特性及其應(yīng)用等有關(guān)問題。一、IC溫度傳感器的分類 電壓型電壓型IC溫度傳感器溫度傳感器 電流型電流型IC溫度傳感器溫度傳感器 數(shù)字輸出型數(shù)字輸出型IC溫度傳感器溫度傳感器一、IC溫度傳感器的分類 電壓型電壓型IC溫度傳感器溫度傳感器是將溫度傳感器基準(zhǔn)電壓、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緩沖放大器集成在同一芯片上,制成一四端器件。制成一四端器件。 因器件有放大器；故輸出電壓高、線性輸

3、出為因器件有放大器；故輸出電壓高、線性輸出為10mV； 另外另外,由于其具有輸出阻抗低的特性；抗干擾能力由于其具有輸出阻抗低的特性；抗干擾能力強(qiáng)。這類強(qiáng)。這類IC溫度傳感器特別適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。溫度傳感器特別適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。一、IC溫度傳感器的分類 電流型電流型IC溫度傳感器溫度傳感器是把線性集成電路和與之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相容的薄膜工藝元件集成在一塊芯片上,再通過激光再通過激光修版微加工技術(shù)修版微加工技術(shù),制造出性能優(yōu)良的測(cè)溫傳感器。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，即這種傳感器的輸出電流正比于熱力學(xué)溫度，即1A/

4、K；其次，因電流型輸出恒流，所以傳感器具；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)有高輸出阻抗。其值可達(dá)10M。這為遠(yuǎn)距離傳輸深。這為遠(yuǎn)距離傳輸深井測(cè)溫提供了一種新型器件。井測(cè)溫提供了一種新型器件。 電流型電流型IC溫度傳感器溫度傳感器的測(cè)溫原理，是基于晶體的測(cè)溫原理，是基于晶體管的管的PN結(jié)隨溫度變化而產(chǎn)生漂移現(xiàn)象研制的。結(jié)隨溫度變化而產(chǎn)生漂移現(xiàn)象研制的。 眾所周知，晶體管眾所周知，晶體管PN結(jié)的這種溫漂，會(huì)給電路結(jié)的這種溫漂，會(huì)給電路的調(diào)整帶來極大的麻煩。但是，利用的調(diào)整帶來極大的麻煩。但是，利用PN結(jié)的溫漂特結(jié)的溫漂特性來測(cè)量溫度，可研制成半導(dǎo)體溫度傳感元件。性來測(cè)量溫

5、度，可研制成半導(dǎo)體溫度傳感元件。IC溫溫度傳感器就是依據(jù)半導(dǎo)體的溫漂特性度傳感器就是依據(jù)半導(dǎo)體的溫漂特性，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)而制造出來的集成化線性較好的溫度傳感器件。而制造出來的集成化線性較好的溫度傳感器件。 利用電流利用電流I與與Tk的正比關(guān)系，通過電流的變化來的正比關(guān)系，通過電流的變化來測(cè)量溫度的大小。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：溫度傳感器，它有四個(gè)引腳，三種連線方式： (a)正電源供電正電源供電輸出AN6701 (

6、a)1243RC515V三、IC溫度傳感器的主要特性（一）電壓輸出型集成溫度傳感器(b)負(fù)電源供電，負(fù)電源供電，(c)輸出極性顛倒。電阻輸出極性顛倒。電阻RC用來調(diào)整用來調(diào)整25下的輸出電壓，使其等于下的輸出電壓，使其等于5V，RC的阻值在的阻值在330k范圍內(nèi)。這時(shí)靈敏度可達(dá)范圍內(nèi)。這時(shí)靈敏度可達(dá)109110mV/，在，在-1080范圍內(nèi)基本誤差不范圍內(nèi)基本誤差不1。AN6701輸出 (c)10kRC3124515V -+100k10k100k輸出 AN6701 (b)213輸出4515VRC三、IC溫度傳感器的主要特性輸出電壓/V02468101220020406080RC=100kRC=

7、10kRC=1k溫度/CAN6701S的輸入特性在在- -1080范圍內(nèi)，范圍內(nèi)，RC的值與輸出特性的關(guān)系如下圖。的值與輸出特性的關(guān)系如下圖。AN6701S有很好的線性，非線性誤差不超過有很好的線性，非線性誤差不超過0.5%。若在。若在25時(shí)借助時(shí)借助RC將輸出電壓調(diào)整到將輸出電壓調(diào)整到5V，則，則RC的值約在的值約在330k間，相應(yīng)的靈敏度為間，相應(yīng)的靈敏度為109110mV/。校準(zhǔn)后，。校準(zhǔn)后，在在- -1080范圍內(nèi)，基本誤差不超過范圍內(nèi)，基本誤差不超過1。這種集成。這種集成傳感器在靜止空氣中的時(shí)間常傳感器在靜止空氣中的時(shí)間常數(shù)為數(shù)為24s，在流動(dòng)空氣中為，在流動(dòng)空氣中為11s。電源電壓

8、在電源電壓在515V間變化，所間變化，所引起的測(cè)溫誤差一般不超過引起的測(cè)溫誤差一般不超過2。整個(gè)集成電路的電流。整個(gè)集成電路的電流值一般為值一般為0.4mA，最大不超過，最大不超過0.8mA（RL=時(shí)）。時(shí)）。（二）電流型溫度傳感器 AD590簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介: AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片集成兩端感溫電流源。它的主要特性如下：?jiǎn)纹蓛啥烁袦仉娏髟?。它的主要特性如下?、流過器件的電流（、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)。學(xué)溫度（開爾文）度數(shù)。2 、 A D 5 9 0 的 測(cè) 溫 范 圍 為的 測(cè) 溫 范 圍

9、 為 - 5 5 + 1 5 0 。 3、AD590的電源電壓范圍為的電源電壓范圍為4V30V。電源電壓可。電源電壓可在在4V6V范圍變化，電流變化范圍變化，電流變化1mA，相當(dāng)于溫度變化，相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受可以承受44V正向電壓和正向電壓和20V反向電壓，反向電壓，因而器件反接也不會(huì)被損壞。因而器件反接也不會(huì)被損壞。（二）電流型溫度傳感器4、輸出電阻為、輸出電阻為710M。5、精度高。、精度高。 AD590共有共有I、J、K、L、M五檔，其中五檔，其中M檔精檔精度最高，在度最高，在-55+150范圍內(nèi)，非線性誤差為范圍內(nèi)，非線性誤差為0.3 。集成溫度傳感器具有線性好、精

10、度適中。集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和應(yīng)用。集成溫度傳感器的輸出形式分為電壓輸出和電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為電流輸出兩種。電壓輸出型的靈敏度一般為10mV/K，溫度，溫度0時(shí)輸出為時(shí)輸出為0，溫度，溫度25時(shí)輸出時(shí)輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為。電流輸出型的靈敏度一般為1mA/K。（二）電流型溫度傳感器1 1伏安特性伏安特性工作電壓：工作電壓：4V30V，I 為一恒流值輸出，為一恒流值輸出，ITk，即，即KT標(biāo)定因子，標(biāo)定因子，AD59

11、0的標(biāo)定因子為的標(biāo)定因子為1A/ I = KT TK 4V30V0I/AU/VAD590伏安特性曲線-55+25+150218298423 550 150 273.2AI/ ATC / CAD590溫度特性曲線2 2溫度特性溫度特性 其溫度特性曲線函數(shù)是以其溫度特性曲線函數(shù)是以Tk為變量的為變量的n階多項(xiàng)式之階多項(xiàng)式之和，省略非線性項(xiàng)后則有和，省略非線性項(xiàng)后則有:Tc攝氏溫度；攝氏溫度；I 的單位為的單位為A。 可見，當(dāng)溫度為可見，當(dāng)溫度為0時(shí)，輸出電流為時(shí)，輸出電流為273.2A。在常。在常溫溫25時(shí)，標(biāo)定輸出電流為時(shí)，標(biāo)定輸出電流為298.2A。I=KTTc273.23AD590的非線性1

12、5055T/C0.30.30在實(shí)際應(yīng)用中，在實(shí)際應(yīng)用中，T 通過硬件或軟件進(jìn)行補(bǔ)償校正，使通過硬件或軟件進(jìn)行補(bǔ)償校正，使測(cè)溫精度達(dá)測(cè)溫精度達(dá)0.1。其次，。其次，AD590恒流輸出，具有較好恒流輸出，具有較好的抗干擾抑制比和高輸出阻抗。當(dāng)電源電壓由的抗干擾抑制比和高輸出阻抗。當(dāng)電源電壓由5V向向10V變化時(shí)，其電流變化僅為變化時(shí)，其電流變化僅為0.2A/V。長時(shí)間漂移。長時(shí)間漂移最大為最大為0.1，反向基極漏電流小于，反向基極漏電流小于10pA。55100，T遞增，遞增，100150則是遞降。則是遞降。T最大可達(dá)最大可達(dá)3，最小，最小T0.3，按檔級(jí)分等。，按檔級(jí)分等。T/CAD590非線性誤

13、差曲線 美國美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器公司生產(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，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。機(jī)處理。 由于每片由于每片DS1820含有唯一的串行序列號(hào)，所以在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)一條總線上可掛接任意多個(gè)DS1820芯片。從芯片。從DS1820讀讀出的信息或?qū)懭氤龅男畔⒒驅(qū)懭隓S1820的信息，僅需要一根口線（單的信息，僅需要一根口線（單總線接口）。讀寫及溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線接口）。讀寫及溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的總線本身也可以向所

14、掛接的DS1820供電，而無需額外供電，而無需額外電源。電源。 DS1820提供九位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系提供九位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)而無需任何外圍硬件。統(tǒng)而無需任何外圍硬件。 （三）數(shù)字輸出型IC溫度傳感器 、 DS1820DS1820的特性的特性u(píng) 單線接口：僅需一根口線與單線接口：僅需一根口線與MCU連接；連接；u 無需外圍元件；無需外圍元件；u 由總線提供電源；由總線提供電源；u 測(cè)溫范圍為測(cè)溫范圍為-55125，精度為，精度為0.5；u 九位溫度讀數(shù)；九位溫度讀數(shù)；u A/D變換時(shí)間為變換時(shí)間為200ms；u 用戶可以任意設(shè)置溫度上、下限報(bào)警值，且能夠用戶可以任意設(shè)置

15、溫度上、下限報(bào)警值，且能夠識(shí)別具體報(bào)警傳感器。識(shí)別具體報(bào)警傳感器。 DS 1820123GNDI/O VDD(a) PR35封裝 DS1820的管腳排列DS182012345678I/OGND(b) SOIC封裝NCNCNCNCVDDNC2 2、 DS1820DS1820引腳及功能引腳及功能 GND：地；：地； VDD：電源電壓：電源電壓 I/O：數(shù)據(jù)輸入輸出腳：數(shù)據(jù)輸入輸出腳(單線接口，可作寄生供電單線接口，可作寄生供電) 3 3 、DS1820DS1820的工作原理的工作原理 圖為圖為DS1820的內(nèi)部框圖，它主要包括的內(nèi)部框圖，它主要包括寄生電源寄生電源、溫溫度傳感器度傳感器、64位激光

16、位激光ROM單線接口單線接口、存放中間數(shù)據(jù)的高存放中間數(shù)據(jù)的高速暫存器速暫存器（內(nèi)含便箋式（內(nèi)含便箋式RAM），用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫），用于存儲(chǔ)用戶設(shè)定的溫度上下限值的度上下限值的TH和和TL觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、觸發(fā)器存儲(chǔ)與控制邏輯、8位循環(huán)位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（冗余校驗(yàn)碼（CRC）發(fā)生器等七部分。）發(fā)生器等七部分。存儲(chǔ)器控制邏輯64bitROM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)檢測(cè)電路用于判定供電方式。寄生電源供電時(shí)

17、,電電源端接地，器件從總線上獲取電源。在源端接地，器件從總線上獲取電源。在I/O線呈低線呈低電平時(shí)，改由寄生電容上的電壓繼續(xù)向器件供電。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)：寄生電源兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：n檢測(cè)遠(yuǎn)程溫度時(shí)無需本地電源；檢測(cè)遠(yuǎn)程溫度時(shí)無需本地電源；n缺少正常電源時(shí)也能讀缺少正常電源時(shí)也能讀ROM。若采用外部電源。若采用外部電源,則通過二極管向器件供電。則通過二極管向器件供電。(1 ) (1 ) 寄生電源寄生電源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)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，高溫度系數(shù)振蕩器則將被

18、測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)頻率信號(hào)f。當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，。當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，DS1820對(duì)對(duì)f0計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)門開通時(shí)間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)計(jì)數(shù)門開通時(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。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)為應(yīng)為9位（符號(hào)點(diǎn)位（符號(hào)點(diǎn)1位），但因符號(hào)位擴(kuò)展成高位），但因符號(hào)位擴(kuò)展成高8位，位，故以故以16位補(bǔ)碼形式讀出，表給出了位補(bǔ)碼形式讀出，表給出了DS1820溫度和溫度和數(shù)字量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。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

19、六進(jìn)制碼+125000000001111101000FAH+2500000000001100100032H+1/200000000000000010001H000000000000000000000H-1/21111111111111111FFFFH-251111111111001110FFCEH-551111111110010010FF92HDS1820溫度與數(shù)字量對(duì)應(yīng)關(guān)系表溫度與數(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) (2) 溫度測(cè)量原理溫度測(cè)量原理DS1820測(cè)量溫度時(shí)使用特有的溫度測(cè)量技

20、術(shù)，如圖。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 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)(

21、3) 64(3) 64位激光位激光ROMROM由由便箋式便箋式RAM和和非易失性電擦寫非易失性電擦寫 EERAM組成，后者用于存儲(chǔ)組成，后者用于存儲(chǔ)TH、TL值。數(shù)據(jù)先寫入值。數(shù)據(jù)先寫入RAM，經(jīng)校驗(yàn)后再傳給，經(jīng)校驗(yàn)后再傳給EERAM。便箋。便箋式式RAM占占9個(gè)字節(jié)，包括溫度信息（第個(gè)字節(jié)，包括溫度信息（第1、2字節(jié)）、字節(jié)）、TH和和TL值值（3、4字節(jié)）、計(jì)數(shù)寄存器（字節(jié)）、計(jì)數(shù)寄存器（7、8字節(jié)）、字節(jié)）、CRC（第（第9字節(jié)）等，字節(jié)）等，第第5、6字節(jié)不用。暫存器的命令共字節(jié)不用。暫存器的命令共6條，見表?xiàng)l，見表3.4-3所列。所列。 在正常測(cè)溫情況下，在正常測(cè)溫情況下，DS182

22、0的測(cè)溫分辨力為的測(cè)溫分辨力為0.5，可采用下，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果：首先用述方法獲得高分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果：首先用DS1820提供的讀暫提供的讀暫存器指令（存器指令（BEH）讀出以）讀出以0.5為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后切為分辨率的溫度測(cè)量結(jié)果，然后切去測(cè)量結(jié)果中的最低有效位（去測(cè)量結(jié)果中的最低有效位（LSB），得到所測(cè)實(shí)際溫度的整數(shù)），得到所測(cè)實(shí)際溫度的整數(shù)部分部分Tz，然后再用，然后再用BEH指令取計(jì)數(shù)器指令取計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)剩余值的計(jì)數(shù)剩余值Cs和每度計(jì)和每度計(jì)數(shù)值數(shù)值CD?？紤]到?？紤]到DS1820測(cè)量溫度的整數(shù)部分以測(cè)量溫度的整數(shù)部分以0.25、0.75為為進(jìn)位

23、界限的關(guān)系，實(shí)際溫度進(jìn)位界限的關(guān)系，實(shí)際溫度Ts可用下式計(jì)算：可用下式計(jì)算： Ts=（Tz-0.25）+(CD-Cs)/CD (4) (4) 高速暫存器高速暫存器 DS1820存貯控制命令存貯控制命令指 令說 明溫度轉(zhuǎn)換（44H）啟動(dòng)在線DS1820做溫度A/D轉(zhuǎn)換讀數(shù)據(jù)（BEH）從高速暫存器讀9bits溫度值和CRC值寫數(shù)據(jù)（4EH）將數(shù)據(jù)寫入高速暫存器的第0和第1字節(jié)中復(fù)制（48H）將高速暫存器中第2和第3字節(jié)復(fù)制到EERAM讀EERAM（B8H）將EERAM內(nèi)容寫入高速暫存器中第2和第3字節(jié)讀電源供電方式（B4H）了解DS1820的供電方式 DS1820單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格

24、的時(shí)單線通信功能是分時(shí)完成的，它有嚴(yán)格的時(shí)隙概念。因此系統(tǒng)對(duì)隙概念。因此系統(tǒng)對(duì)DS1820的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)的各種操作必須按協(xié)議進(jìn)行。行。DS1820工作工程中的協(xié)議：初始化、工作工程中的協(xié)議：初始化、ROM操作命操作命令、存儲(chǔ)器操作命令、處理數(shù)據(jù)。令、存儲(chǔ)器操作命令、處理數(shù)據(jù)。 溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理 由于單線數(shù)字溫度傳感器由于單線數(shù)字溫度傳感器DS1820具有在一條總線上可同時(shí)掛具有在一條總線上可同時(shí)掛接多片的顯著特點(diǎn)，可同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)的溫度，而且接多片的顯著特點(diǎn)，可同時(shí)測(cè)量多點(diǎn)的溫度，而且DS1820的連的連接線可以很長，抗干擾能力強(qiáng)，便于遠(yuǎn)距離測(cè)量，因而得到了接線可以很長，

25、抗干擾能力強(qiáng)，便于遠(yuǎn)距離測(cè)量，因而得到了廣泛應(yīng)用。廣泛應(yīng)用。 采用寄生電容供電的溫度檢測(cè)系統(tǒng) 89C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作輸出口用，相當(dāng)于TxP1.2作輸入口用，相當(dāng)于Rx89C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作輸出口用，相當(dāng)于TxP1.2作輸入口用，相當(dāng)于Rx溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理圖如圖所示，采用寄生電源供電方溫度檢測(cè)系統(tǒng)原理圖如圖所示，采用寄生電源供電方式。為保證在有效的式。為保證在有效的DS1820時(shí)鐘周期內(nèi)，提供足夠的時(shí)鐘周期內(nèi)，提供足夠的電流，電流

26、，用一個(gè)用一個(gè)MOSFET管和管和89C51的一個(gè)的一個(gè)I/O口（口（P1.0）來完成對(duì)來完成對(duì)DS1820總線的上拉。總線的上拉。當(dāng)當(dāng)DS1820處于寫存儲(chǔ)處于寫存儲(chǔ)器操作和溫度器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為的上拉，上拉開啟時(shí)間最大為10s。采用寄生電源供電方式時(shí)采用寄生電源供電方式時(shí)VDD必須接地必須接地。由于單線制只。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的，為了操作有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的，為了操作方便我們用方便我們用89C51的的P1.1口作發(fā)送口口作發(fā)送口Tx，P1.2口作接收口作接收口口Rx。此

27、種方法可掛接。此種方法可掛接DS1820數(shù)十片，距離可達(dá)到數(shù)十片，距離可達(dá)到米，而用一個(gè)口時(shí)僅能掛接米，而用一個(gè)口時(shí)僅能掛接10片片DS1820，距離僅為，距離僅為20米。同時(shí)，由于讀寫在操作上是分開的，故不存在米。同時(shí)，由于讀寫在操作上是分開的，故不存在信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)問題。信號(hào)競(jìng)爭(zhēng)問題。89C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作輸出口用，相當(dāng)于TxP1.2作輸入口用，相當(dāng)于Rx DS1820采用了一種單線總線系統(tǒng)，即可用一根線采用了一種單線總線系統(tǒng)，即可用一根線連接主從器件，連接主從器件，DS1820作為從屬器件，主控器件一般作為從屬

28、器件，主控器件一般為微處理器。為微處理器。 單線總線僅由一根線組成，與總線相連的器件應(yīng)單線總線僅由一根線組成，與總線相連的器件應(yīng)具有漏極開路或三態(tài)輸出，以保證有足夠負(fù)載能力驅(qū)具有漏極開路或三態(tài)輸出，以保證有足夠負(fù)載能力驅(qū)動(dòng)該總線。動(dòng)該總線。DS1820的的I/O端是開漏輸出的，單線總線端是開漏輸出的，單線總線要求加一只要求加一只5k左右的上拉電阻。左右的上拉電阻。 應(yīng)特別注意：應(yīng)特別注意：當(dāng)總線上當(dāng)總線上DS1820掛接得比較多時(shí)，掛接得比較多時(shí)，就要減小上拉電阻的阻值，否則總線拉不成高電就要減小上拉電阻的阻值，否則總線拉不成高電平，讀出的數(shù)據(jù)全是平，讀出的數(shù)據(jù)全是0。在測(cè)試時(shí)，上拉電阻可以。

29、在測(cè)試時(shí)，上拉電阻可以換成一個(gè)電位器，通過調(diào)整電位器可以使讀出的換成一個(gè)電位器，通過調(diào)整電位器可以使讀出的數(shù)據(jù)正確，當(dāng)總線上有數(shù)據(jù)正確，當(dāng)總線上有8片片DS1820時(shí)，電位器調(diào)到時(shí)，電位器調(diào)到阻值為阻值為1.25k時(shí)就能讀出正確數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)就能讀出正確數(shù)據(jù)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)具體的傳感器數(shù)量來選擇合適的上拉電時(shí)可根據(jù)具體的傳感器數(shù)量來選擇合適的上拉電阻。阻。 四、IC溫度傳感器的應(yīng)用lAD590測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差的具測(cè)量熱力學(xué)溫度、攝氏溫度、兩點(diǎn)溫度差的具體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合。由于體電路，廣泛應(yīng)用于不同的溫度控制場(chǎng)合。由于AD590精度高、價(jià)格低、不需輔

30、助電源、線性好，常精度高、價(jià)格低、不需輔助電源、線性好，常用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。用于測(cè)溫和熱電偶的冷端補(bǔ)償。lN點(diǎn)最低溫度值的測(cè)量點(diǎn)最低溫度值的測(cè)量 將不同測(cè)溫點(diǎn)上的數(shù)個(gè)將不同測(cè)溫點(diǎn)上的數(shù)個(gè)AD590相串聯(lián)，可測(cè)出所有測(cè)相串聯(lián)，可測(cè)出所有測(cè)量點(diǎn)上的溫度最低值。該方法可應(yīng)用于測(cè)量多點(diǎn)最低量點(diǎn)上的溫度最低值。該方法可應(yīng)用于測(cè)量多點(diǎn)最低溫度的場(chǎng)合。溫度的場(chǎng)合。l N點(diǎn)溫度平均值的測(cè)量點(diǎn)溫度平均值的測(cè)量 把把N個(gè)個(gè)AD590并聯(lián)起來，將電流求和后取平均，則可求并聯(lián)起來，將電流求和后取平均，則可求出平均溫度。該方法適用于需要多點(diǎn)平均溫度但不需出平均溫度。該方法適用于需要多點(diǎn)平均溫度但不需要各點(diǎn)具體

31、溫度的場(chǎng)合。要各點(diǎn)具體溫度的場(chǎng)合。AD590應(yīng)用（一）深井長傳輸線的攝氏溫度測(cè)量在實(shí)際中，可使用在實(shí)際中，可使用AD590進(jìn)行深井長線傳輸側(cè)溫，并能進(jìn)行深井長線傳輸側(cè)溫，并能對(duì)測(cè)溫曲線的非線性誤差進(jìn)行校正。對(duì)測(cè)溫曲線的非線性誤差進(jìn)行校正。 用用AD590為測(cè)溫傳感器，傳輸電纜可達(dá)為測(cè)溫傳感器，傳輸電纜可達(dá)1000m以上，以上，主要是因主要是因AD590本身具有恒流、高阻抗輸出特性，輸出本身具有恒流、高阻抗輸出特性，輸出阻抗達(dá)阻抗達(dá)10M。1000m的銅質(zhì)電纜。其直流阻值約為的銅質(zhì)電纜。其直流阻值約為150。所以電纜的影響是微乎其微的。實(shí)驗(yàn)證明，接。所以電纜的影響是微乎其微的。實(shí)驗(yàn)證明，接入入1

32、000m電纜后的測(cè)量值與不接入電纜的側(cè)量值。相差電纜后的測(cè)量值與不接入電纜的側(cè)量值。相差值小于值小于0.1。這一變化值是在規(guī)定的測(cè)溫精度范圍內(nèi)。這一變化值是在規(guī)定的測(cè)溫精度范圍內(nèi)的的 。長線傳輸攝氏溫度測(cè)量的典型電路如圖。長線傳輸攝氏溫度測(cè)量的典型電路如圖。由圖可得由圖可得設(shè)設(shè) RT= 1 k ， KT為 標(biāo) 定 因 子為 標(biāo) 定 因 子(1A/K)，則，則U1=1mV/KTk因因BG1為為1.25V穩(wěn)壓管，經(jīng)穩(wěn)壓管，經(jīng)R2,WT分壓分壓,取取U2=273.2mV放大倍數(shù)放大倍數(shù)A=10 ；于是有；于是有: TKTRTKU1+U0ABG1R1R2U2WrRrI1+E9VU1當(dāng)當(dāng)t=55時(shí)，時(shí)，

33、U0=550mV；當(dāng)當(dāng)t=150時(shí)，時(shí)，U0=1500mV。此電路只要此電路只要BG1的運(yùn)放漂移小，性能穩(wěn)定，的運(yùn)放漂移小，性能穩(wěn)定，RT取取0.l精精密電阻，加上對(duì)密電阻，加上對(duì)AD590的自身非線性補(bǔ)償后，測(cè)溫精度的自身非線性補(bǔ)償后，測(cè)溫精度在測(cè)溫范圍內(nèi)可達(dá)在測(cè)溫范圍內(nèi)可達(dá)0.1。對(duì)于標(biāo)定因子。對(duì)于標(biāo)定因子KT的離散性，的離散性，可通過調(diào)節(jié)可通過調(diào)節(jié)WT來調(diào)整，來調(diào)整，WT為多圈線精密電位器。為多圈線精密電位器。U0=(U1-U2)A=1mVTcA =10mV/Tc攝氏TCV轉(zhuǎn)換公式（二）測(cè)溫曲線的非線性誤差校正. 在實(shí)際測(cè)溫曲線中在實(shí)際測(cè)溫曲線中,若沒有通過校正若沒有通過校正,曲線如圖，

34、曲線如圖，0100溫域曲線是上升的，原因是溫域曲線是上升的，原因是AD590本身的非線性本身的非線性所致，在所致，在55100時(shí)時(shí)T是遞增的；在是遞增的；在100+150的的T是遞降的，即是遞降的，即U0/T=F(1)。式中的。式中的F為測(cè)為測(cè)溫電路的標(biāo)定因子。溫電路的標(biāo)定因子。 80C100CTC標(biāo)準(zhǔn)值T測(cè)量值0測(cè)量誤差曲線N1為固定值，為固定值，V標(biāo)標(biāo)是反向積分時(shí)所加的標(biāo)準(zhǔn)電壓是反向積分時(shí)所加的標(biāo)準(zhǔn)電壓,實(shí)實(shí)際上際上N1/V標(biāo)標(biāo)為一常數(shù)，故該公式為為一常數(shù)，故該公式為N2- -V輸入輸入間的線性間的線性關(guān)系式。如果由關(guān)系式。如果由AD590的非線性產(chǎn)生的的非線性產(chǎn)生的V輸入輸入值偏高值偏高

35、，要使，要使N2保持不變，只要減小保持不變，只要減小V標(biāo)標(biāo)的值，即可使曲線的值，即可使曲線得到提升；反之，增加得到提升；反之，增加V標(biāo)標(biāo)值，曲線就下降。值，曲線就下降。 在實(shí)際電路中，是改變雙積分轉(zhuǎn)換器的參考電在實(shí)際電路中，是改變雙積分轉(zhuǎn)換器的參考電壓壓UREF的值來使測(cè)溫讀數(shù)值得到修正的。這種辦法的值來使測(cè)溫讀數(shù)值得到修正的。這種辦法補(bǔ)償了補(bǔ)償了AD590的非線性誤差，提高了測(cè)量精度。的非線性誤差，提高了測(cè)量精度。輸入標(biāo)準(zhǔn)電壓VVNN12要使整個(gè)測(cè)溫曲線有良好線性關(guān)系，就要使要使整個(gè)測(cè)溫曲線有良好線性關(guān)系，就要使F=1，采取，采取的辦法是利用雙積分的辦法是利用雙積分A/D轉(zhuǎn)換線性特性，轉(zhuǎn)換線性特性，對(duì)曲線分段校正，線性雙積分對(duì)曲線分段校正，線性雙積分A/