溫度傳感器及應用(二)-課件

《傳感器應用》課程教學資源建設(shè)建設(shè)院校：主要參與企業(yè)：順德職業(yè)技術(shù)學院廣東美的集團廣東新寶電器佛山市順德區(qū)美智電子佛山市順德區(qū)高迅電子《傳感器應用》課程教學資源建設(shè)建設(shè)院校：主要參與企業(yè)：溫度傳感器及應用溫度傳感器及應用主要內(nèi)容

第一節(jié)概論

第二節(jié)熱電偶溫度傳感器第三節(jié)熱敏電阻溫度傳感器

第四節(jié)IC溫度傳感器第五節(jié)其他溫度傳感器主要內(nèi)容第一節(jié)概論學習內(nèi)容與學習目標通過本章的學習了解溫度傳感器的作用、地位、分類和發(fā)展趨勢了解熱電偶三定律及相關(guān)計算掌握熱敏電阻不同類型的特點及應用場合掌握集成溫度傳感器使用方法了解其他溫度傳感器工作原理學習內(nèi)容與學習目標通過本章的學習了解溫度傳感器的作用、地位、設(shè)計原理：利用半導體PN結(jié)的電流電壓與溫度有關(guān)的特性。優(yōu)點：輸出線性好、測量精度高,傳感驅(qū)動電路、信號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,價格便宜,故在測溫技術(shù)中越來越得到廣泛應用。

第四節(jié)IC溫度傳感器設(shè)計原理：利用半導體PN結(jié)的電流電壓與溫度有關(guān)的特性。第四節(jié)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溫度傳感器一、IC溫度傳感器的分類電壓型IC溫度傳感器一、IC溫度傳感器的分類

電壓型IC溫度傳感器是將溫度傳感器基準電壓、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。這類IC溫度傳感器特別適合于工業(yè)現(xiàn)場測量。一、IC溫度傳感器的分類電壓型IC溫度傳感器是將溫度傳感器一、IC溫度傳感器的分類

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，再通過激光修版微加工技術(shù)，制造出性能優(yōu)良的測溫傳感器。這種傳感器的輸出電流正比于熱力學溫度，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10MΩ，這為遠距離傳輸深井測溫提供了一種新型器件。一、IC溫度傳感器的分類電流型IC溫度傳感器

電流型IC溫度傳感器的測溫原理，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，會給電路的調(diào)整帶來極大的麻煩。但是，利用PN結(jié)的溫漂特性來測量溫度，可研制成半導體溫度傳感元件。IC溫度傳感器就是依據(jù)半導體的溫漂特性，經(jīng)過精心設(shè)計而制造出來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，通過電流的變化來測量溫度的大小。二、IC溫度傳感器的測溫原理電流型IC溫度傳感器的測溫原理，是基于晶體管（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，它有四個引腳，三種連線方式：

(a)正電源供電輸出AN6701

(a)1243RC5~15V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輸出AN6701(a)124（一）電壓輸出型集成溫度傳感器(b)負電源供電，(c)輸出極性顛倒。電阻RC用來調(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)。這時靈敏度可達109~110mV/℃，在-10~80℃范圍內(nèi)基本誤差不±1℃。AN6701輸出

(c)10kΩRC31245~15V

-+∞+100kΩ10kΩ100kΩ輸出

AN6701

(b)213輸出4－5~－15VRC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AN6701輸出(c)10k輸出電壓/V024681012－20020406080RC=100kΩRC=10kΩRC=1kΩ溫度/oC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0.5%。若在25℃時借助RC將輸出電壓調(diào)整到5V，則RC的值約在3~30kΩ間，相應的靈敏度為109~110mV/℃。校準后，在-10~80℃范圍內(nèi)，基本誤差不超過±1℃。這種集成傳感器在靜止空氣中的時間常數(shù)為24s，在流動空氣中為11s。電源電壓在5~15V間變化，所引起的測溫誤差一般不超過±2℃。整個集成電路的電流值一般為0.4mA，最大不超過0.8mA（RL=∞時）。輸出電壓/V024681012－20020406080RC=（二）電流型溫度傳感器AD590簡介:AD590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：1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)。2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃。

3、AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流變化1mA，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。（二）電流型溫度傳感器（二）電流型溫度傳感器4、輸出電阻為710M。5、精度高。

AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點，得到廣泛應用。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10mV/K，溫度0℃時輸出為0，溫度25℃時輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1mA/K。（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——標定因子，AD590的標定因子為1μA/℃

I=KT·TK

4V30V0I/μAU/VAD590伏安特性曲線-55℃+25℃+150℃2182984231．伏安特性I=KT·TK4V30V0I/μAU－550

150

273.2μAI/μATC/oCAD590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階多項式之和，省略非線性項后則有:Tc——攝氏溫度；I的單位為μA?？梢?，當溫度為0℃時，輸出電流為273.2μA。在常溫25℃時，標定輸出電流為298.2μA。I=KT·Tc＋273.2－550150273.2μAI/μATC/oC3．AD590的非線性150－55△T/oC0.3－0.30在實際應用中，ΔT通過硬件或軟件進行補償校正，使測溫精度達±0.1℃。其次，AD590恒流輸出，具有較好的抗干擾抑制比和高輸出阻抗。當電源電壓由＋5V向＋10V變化時，其電流變化僅為0.2μA/V。長時間漂移最大為±0.1℃，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±3℃，最小ΔT＜0.3℃，按檔級分等。T/oCAD590非線性誤差曲線3．AD590的非線性150－55△T/oC0.3－0.30

美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DS1820，可把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微機處理。由于每片DS1820含有唯一的串行序列號，所以在一條總線上可掛接任意多個DS1820芯片。從DS1820讀出的信息或?qū)懭隓S1820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，總線本身也可以向所掛接的DS1820供電，而無需額外電源。

DS1820提供九位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點溫度檢測系統(tǒng)而無需任何外圍硬件。（三）數(shù)字輸出型IC溫度傳感器美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器D

１、DS1820的特性

單線接口：僅需一根口線與MCU連接；

無需外圍元件；

由總線提供電源；

測溫范圍為-55℃～125℃，精度為0.5℃；

九位溫度讀數(shù)；

A/D變換時間為200ms；

用戶可以任意設(shè)置溫度上、下限報警值，且能夠識別具體報警傳感器。

１、DS1820的特性DS1820123GNDI/OVDD(a)PR—35封裝

DS1820的管腳排列DS182012345678I/OGND(b)SOIC封裝NCNCNCNCVDDNC2、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)123GNDI/OVDD(a)PR—35封裝DS1820

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），用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗碼（CRC）發(fā)生器等七部分。存儲器控制邏輯64bitROM和單線接口電源檢測溫度傳感器高溫觸發(fā)器低溫觸發(fā)器8位CRC觸發(fā)器存儲器DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3、DS1820的工作原理存儲器控制邏輯64bit電源檢寄生電源由兩個二極管和寄生電容組成。電源檢測電路用于判定供電方式。寄生電源供電時,電源端接地，器件從總線上獲取電源。在I/O線呈低電平時，改由寄生電容上的電壓繼續(xù)向器件供電。寄生電源兩個優(yōu)點：檢測遠程溫度時無需本地電源；缺少正常電源時也能讀ROM。若采用外部電源,則通過二極管向器件供電。(1)寄生電源寄生電源由兩個二極管和寄生電容組成。電源檢測電斜率累加器計數(shù)器1計數(shù)器2低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振=0=0預置溫度寄存器預置比較停止置位/清零加1(2)溫度測量原理DS1820測量溫度時使用特有的溫度測量技術(shù)斜率累加器計數(shù)器1計數(shù)器2低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振=0=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f0，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號f。當計數(shù)門打開時，DS1820對f0計數(shù)，計數(shù)門開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對頻率的非線性予以補償。測量結(jié)果存入溫度寄存器中。一般情況下的溫度值應為9位（符號點1位），但因符號位擴展成高8位，故以16位補碼形式讀出，表給出了DS1820溫度和數(shù)字量的對應關(guān)系。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f0，溫度/℃輸出的二進制碼對應的十六進制碼+125000000001111101000FAH+2500000000001100100032H+1/200000000000000010001H000000000000000000000H-1/21111111111111111FFFFH-251111111111001110FFCEH-551111111110010010FF92HDS1820溫度與數(shù)字量對應關(guān)系表

溫度/℃輸出的二進制碼對應的十六進制碼+125000000064位ROM的結(jié)構(gòu)如下：

開始8位是產(chǎn)品類型的編號（DS1820為10H），接著是每個器件的唯一的序號，共有48位，最后8位是前56位的CRC校驗碼，這也是多個DS1820可以采用一線進行通信的原因，主機操作ROM的命令有五種。指

令說

明讀ROM（33H）讀DS1820的序列號匹配ROM（55H）繼讀完64位序列號的一個命令，用于多個DS1820時定位跳過ROM（CCH）此命令執(zhí)行后的存儲器操作將針對在線的所有DS1820搜ROM（F0H）識別總線上各器件的編碼，為操作各器件作好準備報警搜索（ECH）僅溫度越限的器件對此命令作出響應(3)64位激光ROM64位ROM的結(jié)構(gòu)如下：

指

令說

明讀ROM（33H）由便箋式RAM和非易失性電擦寫EERAM組成，后者用于存儲TH、TL值。數(shù)據(jù)先寫入RAM，經(jīng)校驗后再傳給EERAM。便箋式RAM占9個字節(jié)，包括溫度信息（第1、2字節(jié)）、TH和TL值（3、4字節(jié)）、計數(shù)寄存器（7、8字節(jié)）、CRC（第9字節(jié)）等，第5、6字節(jié)不用。暫存器的命令共6條，見表3.4-3所列。在正常測溫情況下，DS1820的測溫分辨力為0.5℃，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測量結(jié)果：首先用DS1820提供的讀暫存器指令（BEH）讀出以0.5℃為分辨率的溫度測量結(jié)果，然后切去測量結(jié)果中的最低有效位（LSB），得到所測實際溫度的整數(shù)部分Tz，然后再用BEH指令取計數(shù)器1的計數(shù)剩余值Cs和每度計數(shù)值CD?？紤]到DS1820測量溫度的整數(shù)部分以0.25℃、0.75℃為進位界限的關(guān)系，實際溫度Ts可用下式計算：

Ts=（Tz-0.25℃）+(CD-Cs)/CD(4)高速暫存器由便箋式RAM和非易失性電擦寫EERAM組成，后者用于存儲

DS1820存貯控制命令指

令說

明溫度轉(zhuǎn)換（44H）啟動在線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)中復制（48H）將高速暫存器中第2和第3字節(jié)復制到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完成的，它有嚴格的時隙概念。因此系統(tǒng)對DS1820的各種操作必須按協(xié)議進行。DS1820工作工程中的協(xié)議：初始化、ROM操作命令、存儲器操作命令、處理數(shù)據(jù)。

指

令說

明溫度轉(zhuǎn)換（44H）啟動在４溫度檢測系統(tǒng)原理

由于單線數(shù)字溫度傳感器DS1820具有在一條總線上可同時掛接多片的顯著特點，可同時測量多點的溫度，而且DS1820的連接線可以很長，抗干擾能力強，便于遠距離測量，因而得到了廣泛應用。

采用寄生電容供電的溫度檢測系統(tǒng)

89C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作輸出口用，相當于TxP1.2作輸入口用，相當于Rx……４溫度檢測系統(tǒng)原理采用寄生電容供電的溫度檢測系統(tǒng)

DS1889C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作輸出口用，相當于TxP1.2作輸入口用，相當于Rx……溫度檢測系統(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DS1820時鐘周期內(nèi)，提供足夠的電流，用一個MOSFET管和89C51的一個I/O口（P1.0）來完成對DS1820總線的上拉。當DS1820處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10μs。DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2采用寄生電源供電方式時VDD必須接地。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，為了操作方便我們用89C51的P1.1口作發(fā)送口Tx，P1.2口作接收口Rx。此種方法可掛接DS1820數(shù)十片，距離可達到５０米，而用一個口時僅能掛接10片DS1820，距離僅為20米。同時，由于讀寫在操作上是分開的，故不存在信號競爭問題。采用寄生電源供電方式時VDD必須接地。由于單線制只有一根線，

DS1820采用了一種單線總線系統(tǒng)，即可用一根線連接主從器件，DS1820作為從屬器件，主控器件一般為微處理器。單線總線僅由一根線組成，與總線相連的器件應具有漏極開路或三態(tài)輸出，以保證有足夠負載能力驅(qū)動該總線。DS1820的I/O端是開漏輸出的，單線總線要求加一只5kΩ左右的上拉電阻。

DS1820采用了一種單線總線系統(tǒng)，即可用應特別注意：當總線上DS1820掛接得比較多時，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0。在測試時，上拉電阻可以換成一個電位器，通過調(diào)整電位器可以使讀出的數(shù)據(jù)正確，當總線上有8片DS1820時，電位器調(diào)到阻值為1.25kΩ時就能讀出正確數(shù)據(jù)，在實際應用時可根據(jù)具體的傳感器數(shù)量來選擇合適的上拉電阻。

應特別注意：當總線上DS1820掛接得比較多時，就要減小上拉四、IC溫度傳感器的應用AD590測量熱力學溫度、攝氏溫度、兩點溫度差的具體電路，廣泛應用于不同的溫度控制場合。由于AD590精度高、價格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補償。N點最低溫度值的測量

將不同測溫點上的數(shù)個AD590相串聯(lián)，可測出所有測量點上的溫度最低值。該方法可應用于測量多點最低溫度的場合。

N點溫度平均值的測量

把N個AD590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平均溫度但不需要各點具體溫度的場合。AD590應用四、IC溫度傳感器的應用AD590測量熱力學溫度、攝氏溫度、（一）深井長傳輸線的攝氏溫度測量

在實際中，可使用AD590進行深井長線傳輸測溫，并能對測溫曲線的非線性誤差進行校正。

用AD590為測溫傳感器，傳輸電纜可達1000m以上，主要是因AD590本身具有恒流、高阻抗輸出特性，輸出阻抗達10MΩ。1000m的銅質(zhì)電纜。其直流阻值約為150Ω。所以電纜的影響是微乎其微的。實驗證明，接入1000m電纜后的測量值與不接入電纜的側(cè)量值。相差值小于0.1℃。這一變化值是在規(guī)定的測溫精度范圍內(nèi)的。長線傳輸攝氏溫度測量的典型電路如圖。（一）深井長傳輸線的攝氏溫度測量在實際中，可使用由圖可得設(shè)RT=1k，KT為標定因子(1μA/K)，則U1=1mV/K·Tk因BG1為1.25V穩(wěn)壓管，經(jīng)R2,WT分壓,取U2=273.2mV放大倍數(shù)A=10；于是有:

～－+U0ABG1R1R2U2WrRrI1+E9VU1當t=–55℃時，U0=–550mV；當t=＋150℃時，U0=＋1500mV。此電路只要BG1的運放漂移小，性能穩(wěn)定，RT取0.l％精密電阻，加上對AD590的自身非線性補償后，測溫精度在測溫范圍內(nèi)可達0.1℃。對于標定因子KT的離散性，可通過調(diào)節(jié)WT來調(diào)整，WT為多圈線精密電位器。U0=(U1-U2)A=1mV·Tc·A=10mV/℃·Tc攝氏TC－V轉(zhuǎn)換公式由圖可得～－+U0ABG1R1R2WrRrI1+E9VU1當（二）測溫曲線的非線性誤差校正在實際測溫曲線中,若沒有通過校正,曲線如圖，0℃～100℃溫域曲線是上升的，原因是AD590本身的非線性所致，在–55℃～＋100℃時ΔT是遞增的；在100℃～+150℃的ΔT是遞降的，即ΔU0/ΔT=F(≤1)。式中的F為測溫電路的標定因子。

80oC100oCTC標準值T測量值0（二）測溫曲線的非線性誤差校正80oC100oCTC標準值TN1為固定值，V標是反向積分時所加的標準電壓,實際上N1/V標為一常數(shù)，故該公式為N2-V輸入間的線性關(guān)系式。如果由AD590的非線性產(chǎn)生的V輸入值偏高，要使N2保持不變，只要減小V標的值，即可使曲線得到提升；反之，增加V標值，曲線就下降。在實際電路中，是改變雙積分轉(zhuǎn)換器的參考電壓UREF的值來使測溫讀數(shù)值得到修正的。這種辦法補償了AD590的非線性誤差，提高了測量精度。要使整個測溫曲線有良好線性關(guān)系，就要使F=1，采取的辦法是利用雙積分A/D轉(zhuǎn)換線性特性，對曲線分段校正，線性雙積分A/D轉(zhuǎn)換的基本公式為：N1為固定值，V標是反向積分時所加的標準電壓,實際上N1/V一、鉑電阻溫度傳感器利用純鉑絲電阻隨溫度的變換而變化的原理設(shè)計研制成的?？蓽y量和控制–200℃～650℃范圍內(nèi)的溫度，也可作對其他變量(如：流量、導電率、pH值等)測量電路中的溫度補償。有時用它來測量介質(zhì)的溫差和平均溫度。它具有比其他元件良好的穩(wěn)定性和互換性。目前，鉑電阻上限溫度達850℃。123451－云母片骨架；2－鉑絲；3－銀絲引出線；4－保護用云母；5－綁扎用銀帶第五節(jié)其他溫度傳感器一、鉑電阻溫度傳感器123451－云母片骨架；2－鉑絲；鉑電阻的純度以R100/R0表示，R100表示在標準大氣壓下水沸點時的鉑的電阻值。國際溫標規(guī)定，作為基準器的鉑電阻，其R100/R0不得小于1.3925。我國工業(yè)用鉑電阻分度號為BA1、BA2，其R100/R0=1.391。用途：鋼鐵,地質(zhì),石油,化工等生產(chǎn)工藝流程,各種食品加工,空調(diào)設(shè)備及冷凍庫,恒溫槽等的溫度檢測與控制中。鉑電阻的純度以R100/R0表示，R100表示在標準大氣壓下二、水晶溫度傳感器

水晶振子具有優(yōu)良的頻率穩(wěn)定性。利用這種特性制成的高精度晶振，已廣泛應用于通信、檢測、控制儀器及微機等領(lǐng)域。二、水晶溫度傳感器二、水晶溫度傳感器水晶振子根據(jù)需要可切割成各種水晶板。主要切割形式有：AT、AC、RS、LC、Y等，其中，AT切割都使用在相對溫度頻率誤差小的切割中。水晶振子的固有振動頻率，可用下式表示：

式中f——固有頻率；n——諧波次數(shù)；t——振子厚度

ρ——水晶的密度；Cii——彈性常數(shù)。式中的t、ρ、Cii均是溫度的函數(shù)。水晶溫度傳感器就是利用水晶振子的振動頻率隨溫度變化的特性制成的二、水晶溫度傳感器（一）水晶溫度傳感器的特性在各種切割中，相對溫度頻率誤差大的切割有Y、LC、RS、AC等。溫度和水晶振子頻率的關(guān)系一般用：

fT——T℃時的頻率；fT0——T0℃時的頻率；

T——測量溫度；T0——基準溫度（任意）；A、B、C——方程式的1次、2次、3次項的溫度系數(shù)。如果方程的2次、3次項的溫度系數(shù)近似為0，就可以得到線性水晶溫度傳感器。由于切割形式不同，溫度系數(shù)也不同。LC切割傳感器的特性如下表。（一）水晶溫度傳感器的特性水晶溫度傳感器的特性

項目A/10-6B/10-9C/10-12靈敏度約1000Hz/℃時的頻率，MHz諧波次數(shù)nY92.7561.7428.83～10.61RS42.501.25-39.75～23.53LC38.090

0～28.23切割

Φ3.12maxΦ8.0以下±0.23.75±0.50Φ0.3±0.07Φ0.31.1±0.20.3max10min0.5以下4.7以下QTY-451QTY-452QTL-451QTY-3816.5以下目前，日本制造出的水晶溫度傳感器有Y切割的QTY-452、QTY-451、QTY-381LC切割的QTL-451，如圖。

水晶溫度傳感器外形圖水晶溫度傳感器的特性項目A/10-6B/10-9C/10-（二）水晶溫度探測器

水晶探測器是由傳感器和振蕩電路組裝在一起制成的，適用于檢測液體、固體或氣體的溫度。（三）水晶溫度傳感器的應用水晶溫度傳感器可廣泛用于空調(diào)、電子工業(yè)、食品加工等領(lǐng)域。由于可用數(shù)字顯示，所以，可作為高穩(wěn)定性和高分辨率的溫度計使用。

（二）水晶溫度探測器三、

分布溫度傳感器

溫度越限往往造成火災、爆炸或機毀人亡等惡性事故。對于在空間延伸的設(shè)備和裝置，進行溫度越限的檢測和控制尤為重要。避免溫度越限不可能通過溫度的點測來實現(xiàn)，如電力電纜表層某一點溫度的檢測和控制。因此,這種傳感器在溫度檢測與控制中，具有獨特重要作用。三、

分布溫度傳感器（一）一次觸發(fā)式分布溫度傳感器僅能觸發(fā)一次，然后必須重新設(shè)定測量位置。最普通的是利用易熔塑料分割兩根導線制成。當溫度越限使塑料融化時，分割的兩根導線產(chǎn)生短路電流，短路電流可利用電纜終端的裝置測出。其主要缺點是：僅能觸發(fā)一次，不適于連續(xù)檢測；不能進行非破壞性試驗，每次都必須接到傳感器電纜的一個新部位上；一般僅適用于火焰檢測。（一）一次觸發(fā)式分布溫度傳感器（二）重復使用式分布溫度傳感器

重復使用式溫度傳感器適用于溫度連續(xù)監(jiān)測（二）重復使用式分布溫度傳感器1．熱敏電阻材料包裹導線式傳感器是利用負溫度系數(shù)的熱敏電阻材料，以同軸方式包裹中心電纜，并用金屬外套封裝這個同軸電纜。當在延伸電纜長度方向上的任一點的溫度低于觸發(fā)溫度時，傳感器處于正常工作狀態(tài)，此時中心導線與外套間的電阻為高值；但當溫度升高到某一數(shù)值時，電阻就下降的相應值。報警點的溫度與對應的最小阻值相對應。由于這種傳感器是一種空間積累式溫度傳感器，一段長的熱段和一段短的熱段所測的電阻值相同，因此，沿傳感器長度延伸方向出現(xiàn)溫度越限的位置，不能由測量電阻值來確定。

1．熱敏電阻材料包裹導線式傳感器2．熱敏材料填充式傳感器將熱敏材料填充在中心導線與圓柱形金屬套之間構(gòu)成的同軸電纜，所用的熱敏材料是易溶鹽化合物。在正常工作狀態(tài)下，鹽化合物為固態(tài)，導線與金屬套間阻值最大。當溫度升高，鹽化合物熔化時，填充層的阻值顯著下降。椐此可測出電纜是否過熱。2．熱敏材料填充式傳感器3．氣壓輸送管這種傳感器實際上是一個充滿惰性氣體的氣壓輸送管，當溫度升高時，連接在電觸膜盒上所受的壓力增加，椐此來測定越限溫度。但這種傳感器也不能以任何方式測定出故障的確切位置，也只能檢測出是否過熱。

3．氣壓輸送管4．導電聚合物式傳感器這種傳感器為同軸電容器式結(jié)構(gòu)，中心導線用電介質(zhì)被覆，導線塑料壓涂在已被覆電介質(zhì)的導線上。導電塑料應選用在預定的出發(fā)點附近，且為正電阻溫度系數(shù)較大的材料。最外層是防護塑料套，其結(jié)構(gòu)如圖。

金屬導體電介質(zhì)導體塑料保護塑料套4．導電聚合物式傳感器金屬導體電介質(zhì)導體塑料保護塑料套4．導電聚合物式傳感器金屬導體電介質(zhì)導體塑料保護塑料套

按要求選定具有某一觸發(fā)溫度值的傳感器電纜，并使其與監(jiān)控設(shè)備之間保持良好熱接觸。如果在傳感器電纜長度方向上的任何一部分超過預定的觸發(fā)溫度，則該部分的導電塑料中的阻值將大大增加。由于不能通過高電阻對電纜充放電，所以電容值減小。根據(jù)越限溫度時的電容值和正常溫度電容值之比,可測出溫度觸發(fā)點的位置。4．導電聚合物式傳感器金屬導體電介質(zhì)導體塑料保護塑料套目前，一種長180m以上的這種傳感器，在國外已投入使用，其觸發(fā)溫度為125±5℃，測位精度達5m。

目前，一種長180m以上的這種傳感器，在國外已投入使用，其觸

除上述集中分布溫度傳感器外，還有兩種新型的分布溫度傳感器。第一種傳感器長250m，全長用金屬封裝，它可測出過熱部分溫度。該傳感器測溫范圍0～500℃。它可用于監(jiān)測反應堆的溫度。另一種傳感器可在長1000m或更長的距離內(nèi)測出溫度上下限，其觸發(fā)溫度范圍為0～150℃。這種傳感器適用于化工或其他具危險工藝過程中的溫度監(jiān)測?？傊植紲囟葌鞲衅骺捎行У亟鉀Q各種空間延伸設(shè)備的溫度監(jiān)測等問題，它的廣泛應用大大推動了溫度檢測技術(shù)的發(fā)展。除上述集中分布溫度傳感器外，還有兩種新型的分四、

雙金屬溫度傳感器

目前，雙金屬式溫度傳感器已被廣泛應用于各種測溫領(lǐng)域。這種溫度傳感器實際上是雙金屬式溫度保護器。四、

雙金屬溫度傳感器四、

雙金屬溫度傳感器

（一）

工作原理將熱膨脹系數(shù)不同的兩種或兩種以上金屬(線、板、棒)壓制成一體，當溫度變化時，雙金屬產(chǎn)生變形，利用這種機械運動實現(xiàn)控溫目的。

四、

雙金屬溫度傳感器

提高電器、熱源和應用儀器等的安全可靠性能，一般通過附加電壓、靠過熱、過電流等保護元件來實現(xiàn)。但這樣使用時很不方便，出現(xiàn)事故后要更新保護元件。當應用雙金屬式傳感器做保護元件時，如果馬達、變壓器等電器設(shè)備工作出現(xiàn)異常，不僅溫度上升，而且工作電流也隨之增加，此時雙金屬式溫度傳感器可通過本身的發(fā)熱變形特性進行對工作電路的開、閉控制，這與恒溫箱的工作原理基本相同。提高電器、熱源和應用儀器等的安全可靠性能01234567708090100110120130140工作溫度/oC電流/A電流負荷特性（玻璃型）（二）特性1．電流負荷特性電流負荷特性如圖所示。由于負載與傳感器串聯(lián)使用的，故應根據(jù)負載電流值來合理選用溫度傳感器。

01234567708090100110120130140工過電流的工作時間特性如圖所示。當溫度升高或過電流時，電路自動斷開。斷開時間因過電流值大小不同而不同，要根據(jù)兩者之間的關(guān)系選擇所需要的產(chǎn)品。

124682010406080100101112131415T70T80T90T100T110T120T140T130電流/A電流應動時間/s2．過電流的工作時間特性過電流的工作時間特性如圖所示。當溫度升高或過電流時，電路自動3．恢復溫度恢復溫度是指電路斷開后能夠使儀器的過熱溫度自動下降，并能使之重新開始工作的溫度。工作溫度與恢復溫度的差通常為15℃以上，一般按25℃設(shè)計。4．工作溫度和恢復溫度的往返精度工作溫度和恢復溫度的精度開始為±1%，在額定負荷工作5000次后，精度為±5%。

3．恢復溫度（三）

應用

雙金屬式溫度傳感器用途很廣。一般串聯(lián)在保護電路中，可用于防止因過電流而造成事故。如，電路的過熱、過電流保護；小馬達、小型變壓器等電氣設(shè)備的保護。

（三）

應用《傳感器應用》課程教學資源建設(shè)建設(shè)院校：主要參與企業(yè)：順德職業(yè)技術(shù)學院廣東美的集團廣東新寶電器佛山市順德區(qū)美智電子佛山市順德區(qū)高迅電子《傳感器應用》課程教學資源建設(shè)建設(shè)院校：主要參與企業(yè)：溫度傳感器及應用溫度傳感器及應用主要內(nèi)容

第一節(jié)概論

第二節(jié)熱電偶溫度傳感器第三節(jié)熱敏電阻溫度傳感器

第四節(jié)IC溫度傳感器第五節(jié)其他溫度傳感器主要內(nèi)容第一節(jié)概論學習內(nèi)容與學習目標通過本章的學習了解溫度傳感器的作用、地位、分類和發(fā)展趨勢了解熱電偶三定律及相關(guān)計算掌握熱敏電阻不同類型的特點及應用場合掌握集成溫度傳感器使用方法了解其他溫度傳感器工作原理學習內(nèi)容與學習目標通過本章的學習了解溫度傳感器的作用、地位、設(shè)計原理：利用半導體PN結(jié)的電流電壓與溫度有關(guān)的特性。優(yōu)點：輸出線性好、測量精度高,傳感驅(qū)動電路、信號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,價格便宜,故在測溫技術(shù)中越來越得到廣泛應用。

第四節(jié)IC溫度傳感器設(shè)計原理：利用半導體PN結(jié)的電流電壓與溫度有關(guān)的特性。第四節(jié)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溫度傳感器一、IC溫度傳感器的分類電壓型IC溫度傳感器一、IC溫度傳感器的分類

電壓型IC溫度傳感器是將溫度傳感器基準電壓、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。這類IC溫度傳感器特別適合于工業(yè)現(xiàn)場測量。一、IC溫度傳感器的分類電壓型IC溫度傳感器是將溫度傳感器一、IC溫度傳感器的分類

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，再通過激光修版微加工技術(shù)，制造出性能優(yōu)良的測溫傳感器。這種傳感器的輸出電流正比于熱力學溫度，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10MΩ，這為遠距離傳輸深井測溫提供了一種新型器件。一、IC溫度傳感器的分類電流型IC溫度傳感器

電流型IC溫度傳感器的測溫原理，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，會給電路的調(diào)整帶來極大的麻煩。但是，利用PN結(jié)的溫漂特性來測量溫度，可研制成半導體溫度傳感元件。IC溫度傳感器就是依據(jù)半導體的溫漂特性，經(jīng)過精心設(shè)計而制造出來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，通過電流的變化來測量溫度的大小。二、IC溫度傳感器的測溫原理電流型IC溫度傳感器的測溫原理，是基于晶體管（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，它有四個引腳，三種連線方式：

(a)正電源供電輸出AN6701

(a)1243RC5~15V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輸出AN6701(a)124（一）電壓輸出型集成溫度傳感器(b)負電源供電，(c)輸出極性顛倒。電阻RC用來調(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)。這時靈敏度可達109~110mV/℃，在-10~80℃范圍內(nèi)基本誤差不±1℃。AN6701輸出

(c)10kΩRC31245~15V

-+∞+100kΩ10kΩ100kΩ輸出

AN6701

(b)213輸出4－5~－15VRC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AN6701輸出(c)10k輸出電壓/V024681012－20020406080RC=100kΩRC=10kΩRC=1kΩ溫度/oC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0.5%。若在25℃時借助RC將輸出電壓調(diào)整到5V，則RC的值約在3~30kΩ間，相應的靈敏度為109~110mV/℃。校準后，在-10~80℃范圍內(nèi)，基本誤差不超過±1℃。這種集成傳感器在靜止空氣中的時間常數(shù)為24s，在流動空氣中為11s。電源電壓在5~15V間變化，所引起的測溫誤差一般不超過±2℃。整個集成電路的電流值一般為0.4mA，最大不超過0.8mA（RL=∞時）。輸出電壓/V024681012－20020406080RC=（二）電流型溫度傳感器AD590簡介:AD590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：1、流過器件的電流（mA）等于器件所處環(huán)境的熱力學溫度（開爾文）度數(shù)。2、AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃。

3、AD590的電源電壓范圍為4V～30V。電源電壓可在4V~6V范圍變化，電流變化1mA，相當于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因而器件反接也不會被損壞。（二）電流型溫度傳感器（二）電流型溫度傳感器4、輸出電阻為710M。5、精度高。

AD590共有I、J、K、L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55℃～+150℃范圍內(nèi)，非線性誤差為±0.3℃。集成溫度傳感器具有線性好、精度適中、靈敏度高、體積小、使用方便等優(yōu)點，得到廣泛應用。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10mV/K，溫度0℃時輸出為0，溫度25℃時輸出2.982V。電流輸出型的靈敏度一般為1mA/K。（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——標定因子，AD590的標定因子為1μA/℃

I=KT·TK

4V30V0I/μAU/VAD590伏安特性曲線-55℃+25℃+150℃2182984231．伏安特性I=KT·TK4V30V0I/μAU－550

150

273.2μAI/μATC/oCAD590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階多項式之和，省略非線性項后則有:Tc——攝氏溫度；I的單位為μA?？梢?，當溫度為0℃時，輸出電流為273.2μA。在常溫25℃時，標定輸出電流為298.2μA。I=KT·Tc＋273.2－550150273.2μAI/μATC/oC3．AD590的非線性150－55△T/oC0.3－0.30在實際應用中，ΔT通過硬件或軟件進行補償校正，使測溫精度達±0.1℃。其次，AD590恒流輸出，具有較好的抗干擾抑制比和高輸出阻抗。當電源電壓由＋5V向＋10V變化時，其電流變化僅為0.2μA/V。長時間漂移最大為±0.1℃，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±3℃，最小ΔT＜0.3℃，按檔級分等。T/oCAD590非線性誤差曲線3．AD590的非線性150－55△T/oC0.3－0.30

美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器DS1820，可把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供微機處理。由于每片DS1820含有唯一的串行序列號，所以在一條總線上可掛接任意多個DS1820芯片。從DS1820讀出的信息或?qū)懭隓S1820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，總線本身也可以向所掛接的DS1820供電，而無需額外電源。

DS1820提供九位溫度讀數(shù)，構(gòu)成多點溫度檢測系統(tǒng)而無需任何外圍硬件。（三）數(shù)字輸出型IC溫度傳感器美國DALLAS公司生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度傳感器D

１、DS1820的特性

單線接口：僅需一根口線與MCU連接；

無需外圍元件；

由總線提供電源；

測溫范圍為-55℃～125℃，精度為0.5℃；

九位溫度讀數(shù)；

A/D變換時間為200ms；

用戶可以任意設(shè)置溫度上、下限報警值，且能夠識別具體報警傳感器。

１、DS1820的特性DS1820123GNDI/OVDD(a)PR—35封裝

DS1820的管腳排列DS182012345678I/OGND(b)SOIC封裝NCNCNCNCVDDNC2、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)123GNDI/OVDD(a)PR—35封裝DS1820

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），用于存儲用戶設(shè)定的溫度上下限值的TH和TL觸發(fā)器存儲與控制邏輯、8位循環(huán)冗余校驗碼（CRC）發(fā)生器等七部分。存儲器控制邏輯64bitROM和單線接口電源檢測溫度傳感器高溫觸發(fā)器低溫觸發(fā)器8位CRC觸發(fā)器存儲器DS1820內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3、DS1820的工作原理存儲器控制邏輯64bit電源檢寄生電源由兩個二極管和寄生電容組成。電源檢測電路用于判定供電方式。寄生電源供電時,電源端接地，器件從總線上獲取電源。在I/O線呈低電平時，改由寄生電容上的電壓繼續(xù)向器件供電。寄生電源兩個優(yōu)點：檢測遠程溫度時無需本地電源；缺少正常電源時也能讀ROM。若采用外部電源,則通過二極管向器件供電。(1)寄生電源寄生電源由兩個二極管和寄生電容組成。電源檢測電斜率累加器計數(shù)器1計數(shù)器2低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振=0=0預置溫度寄存器預置比較停止置位/清零加1(2)溫度測量原理DS1820測量溫度時使用特有的溫度測量技術(shù)斜率累加器計數(shù)器1計數(shù)器2低溫度系數(shù)晶振高溫度系數(shù)晶振=0=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f0，高溫度系數(shù)振蕩器則將被測溫度轉(zhuǎn)換成頻率信號f。當計數(shù)門打開時，DS1820對f0計數(shù)，計數(shù)門開通時間由高溫度系數(shù)振蕩器決定。芯片內(nèi)部還有斜率累加器，可對頻率的非線性予以補償。測量結(jié)果存入溫度寄存器中。一般情況下的溫度值應為9位（符號點1位），但因符號位擴展成高8位，故以16位補碼形式讀出，表給出了DS1820溫度和數(shù)字量的對應關(guān)系。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f0，溫度/℃輸出的二進制碼對應的十六進制碼+125000000001111101000FAH+2500000000001100100032H+1/200000000000000010001H000000000000000000000H-1/21111111111111111FFFFH-251111111111001110FFCEH-551111111110010010FF92HDS1820溫度與數(shù)字量對應關(guān)系表

溫度/℃輸出的二進制碼對應的十六進制碼+125000000064位ROM的結(jié)構(gòu)如下：

開始8位是產(chǎn)品類型的編號（DS1820為10H），接著是每個器件的唯一的序號，共有48位，最后8位是前56位的CRC校驗碼，這也是多個DS1820可以采用一線進行通信的原因，主機操作ROM的命令有五種。指

令說

明讀ROM（33H）讀DS1820的序列號匹配ROM（55H）繼讀完64位序列號的一個命令，用于多個DS1820時定位跳過ROM（CCH）此命令執(zhí)行后的存儲器操作將針對在線的所有DS1820搜ROM（F0H）識別總線上各器件的編碼，為操作各器件作好準備報警搜索（ECH）僅溫度越限的器件對此命令作出響應(3)64位激光ROM64位ROM的結(jié)構(gòu)如下：

指

令說

明讀ROM（33H）由便箋式RAM和非易失性電擦寫EERAM組成，后者用于存儲TH、TL值。數(shù)據(jù)先寫入RAM，經(jīng)校驗后再傳給EERAM。便箋式RAM占9個字節(jié)，包括溫度信息（第1、2字節(jié)）、TH和TL值（3、4字節(jié)）、計數(shù)寄存器（7、8字節(jié)）、CRC（第9字節(jié)）等，第5、6字節(jié)不用。暫存器的命令共6條，見表3.4-3所列。在正常測溫情況下，DS1820的測溫分辨力為0.5℃，可采用下述方法獲得高分辨率的溫度測量結(jié)果：首先用DS1820提供的讀暫存器指令（BEH）讀出以0.5℃為分辨率的溫度測量結(jié)果，然后切去測量結(jié)果中的最低有效位（LSB），得到所測實際溫度的整數(shù)部分Tz，然后再用BEH指令取計數(shù)器1的計數(shù)剩余值Cs和每度計數(shù)值CD。考慮到DS1820測量溫度的整數(shù)部分以0.25℃、0.75℃為進位界限的關(guān)系，實際溫度Ts可用下式計算：

Ts=（Tz-0.25℃）+(CD-Cs)/CD(4)高速暫存器由便箋式RAM和非易失性電擦寫EERAM組成，后者用于存儲

DS1820存貯控制命令指

令說

明溫度轉(zhuǎn)換（44H）啟動在線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)中復制（48H）將高速暫存器中第2和第3字節(jié)復制到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完成的，它有嚴格的時隙概念。因此系統(tǒng)對DS1820的各種操作必須按協(xié)議進行。DS1820工作工程中的協(xié)議：初始化、ROM操作命令、存儲器操作命令、處理數(shù)據(jù)。

指

令說

明溫度轉(zhuǎn)換（44H）啟動在４溫度檢測系統(tǒng)原理

由于單線數(shù)字溫度傳感器DS1820具有在一條總線上可同時掛接多片的顯著特點，可同時測量多點的溫度，而且DS1820的連接線可以很長，抗干擾能力強，便于遠距離測量，因而得到了廣泛應用。

采用寄生電容供電的溫度檢測系統(tǒng)

89C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作輸出口用，相當于TxP1.2作輸入口用，相當于Rx……４溫度檢測系統(tǒng)原理采用寄生電容供電的溫度檢測系統(tǒng)

DS1889C51DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2TxRx+5VGNDVDDP1.1作輸出口用，相當于TxP1.2作輸入口用，相當于Rx……溫度檢測系統(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DS1820時鐘周期內(nèi)，提供足夠的電流，用一個MOSFET管和89C51的一個I/O口（P1.0）來完成對DS1820總線的上拉。當DS1820處于寫存儲器操作和溫度A/D變換操作時，總線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為10μs。DS1820DS1820DS1820P1.0P1.1P1.2采用寄生電源供電方式時VDD必須接地。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，為了操作方便我們用89C51的P1.1口作發(fā)送口Tx，P1.2口作接收口Rx。此種方法可掛接DS1820數(shù)十片，距離可達到５０米，而用一個口時僅能掛接10片DS1820，距離僅為20米。同時，由于讀寫在操作上是分開的，故不存在信號競爭問題。采用寄生電源供電方式時VDD必須接地。由于單線制只有一根線，

DS1820采用了一種單線總線系統(tǒng)，即可用一根線連接主從器件，DS1820作為從屬器件，主控器件一般為微處理器。單線總線僅由一根線組成，與總線相連的器件應具有漏極開路或三態(tài)輸出，以保證有足夠負載能力驅(qū)動該總線。DS1820的I/O端是開漏輸出的，單線總線要求加一只5kΩ左右的上拉電阻。

DS1820采用了一種單線總線系統(tǒng)，即可用應特別注意：當總線上DS1820掛接得比較多時，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0。在測試時，上拉電阻可以換成一個電位器，通過調(diào)整電位器可以使讀出的數(shù)據(jù)正確，當總線上有8片DS1820時，電位器調(diào)到阻值為1.25kΩ時就能讀出正確數(shù)據(jù)，在實際應用時可根據(jù)具體的傳感器數(shù)量來選擇合適的上拉電阻。

應特別注意：當總線上DS1820掛接得比較多時，就要減小上拉四、IC溫度傳感器的應用AD590測量熱力學溫度、攝氏溫度、兩點溫度差的具體電路，廣泛應用于不同的溫度控制場合。由于AD590精度高、價格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和熱電偶的冷端補償。N點最低溫度值的測量

將不同測溫點上的數(shù)個AD590相串聯(lián)，可測出所有測量點上的溫度最低值。該方法可應用于測量多點最低溫度的場合。

N點溫度平均值的測量

把N個AD590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平均溫度但不需要各點具體溫度的場合。AD590應用四、IC溫度傳感器的應用AD590測量熱力學溫度、攝氏溫度、（一）深井長傳輸線的攝氏溫度測量

在實際中，可使用AD590進行深井長線傳輸測溫，并能對測溫曲線的非線性誤差進行校正。

用AD590為測溫傳感器，傳輸電纜可達1000m以上，主要是因AD590本身具有恒流、高阻抗輸出特性，輸出阻抗達10MΩ。1000m的銅質(zhì)電纜。其直流阻值約為150Ω。所以電纜的影響是微乎其微的。實驗證明，接入1000m電纜后的測量值與不接入電纜的側(cè)量值。相差值小于0.1℃。這一變化值是在規(guī)定的測溫精度范圍內(nèi)的。長線傳輸攝氏溫度測量的典型電路如圖。（一）深井長傳輸線的攝氏溫度測量在實際中，可使用由圖可得設(shè)RT=1k，KT為標定因子(1μA/K)，則U1=1mV/K·Tk因BG1為1.25V穩(wěn)壓管，經(jīng)R2,WT分壓,取U2=273.2mV放大倍數(shù)A=10；于是有:

～－+U0ABG1R1R2U2WrRrI1+E9VU1當t=–55℃時，U0=–550mV；當t=＋150℃時，U0=＋1500mV。此電路只要BG1的運放漂移小，性能穩(wěn)定，RT取0.l％精密電阻，加上對AD590的自身非線性補償后，測溫精度在測溫范圍內(nèi)可達0.1℃。對于標定因子KT的離散性，可通過調(diào)節(jié)WT來調(diào)整，WT為多圈線精密電位器。U0=(U1-U2)A=1mV·Tc·A=10mV/℃·Tc攝氏TC－V轉(zhuǎn)換公式由圖可得～－+U0ABG1R1R2WrRrI1+E9VU1當（二）測溫曲線的非線性誤差校正在實際測溫曲線中,若沒有通過校正,曲線如圖，0℃～100℃溫域曲線是上升的，原因是AD590本身的非線性所致，在–55℃～＋100℃時ΔT是遞增的；在100℃～+150℃的ΔT是遞降的，即ΔU0/ΔT=F(≤1)。式中的F為測溫電路的標定因子。

80oC100oCTC標準值T測量值0（二）測溫曲線的非線性誤差校正80oC100oCTC標準值TN1為固定值，V標是反向積分時所加的標準電壓,實際上N1/V標為一常數(shù)，故該公式為N2-V輸入間的線性關(guān)系式。如果由AD590的非線性產(chǎn)生的V輸入值偏高，要使N2保持不變，只要減小V標的值，即可使曲線得到提升；反之，增加V標值，曲線就下降。在實際電路中，是改變雙積分轉(zhuǎn)換器的參考電壓UREF的值來使測溫讀數(shù)值得到修正的。這種辦法補償了AD590的非線性誤差，提高了測量精度。要使整個測溫曲線有良好線性關(guān)系，就要使F=1，采取的辦法是利用雙積分A/D轉(zhuǎn)換線性特性，對曲線分段校正，線性雙積分A/D轉(zhuǎn)換的基本公式為：N1為固定值，V標是反向積分時所加的標準電壓,實際上N1/V一、鉑電阻溫度傳感器利用純鉑絲電阻隨溫度的變換而變化的原理設(shè)計研制成的?？蓽y量和控制–200℃～650℃范圍內(nèi)的溫度，也可作對其他變量(如：流量、導電率、pH值等)測量電路中的溫度補償。有時用它來測量介質(zhì)的溫差和平均溫度。它具有比其他元件良好的穩(wěn)定性和互換性。目前，鉑電阻上限溫度達850℃。123451－云母片骨架；2－鉑絲；3－銀絲引出線；4－保護用云母；5－綁扎用銀帶第五節(jié)其他溫度傳感器一、鉑電阻溫度傳感器123451－云母片骨架；2－鉑絲；鉑電阻的純度以R100/R0表示，R100表示在標準大氣壓下水沸點時的鉑的電阻值。國際溫標規(guī)定，作為基準器的鉑電阻，其R100/R0不得小于1.3925。我國工業(yè)用鉑電阻分度號為BA1、BA2，其R100/R0=1.391。用途：鋼鐵,地質(zhì),石油,化工等生產(chǎn)工藝流程,各種食品加工,空調(diào)設(shè)備及冷凍庫,恒溫槽等的溫度檢測與控制中。鉑電阻的純度以R100/R0表示，R100表示在標準大氣壓下二、水晶溫度傳感器

水晶振子具有優(yōu)良的頻率穩(wěn)定性。利用這種特性制成的高精度晶振，已廣泛應用于通信、檢測、控制儀器及微機等領(lǐng)域。二、水晶溫度傳感器二、水晶溫度傳感器水晶振子根據(jù)需要可切割成各種水晶板。主要切割形式有：AT、AC、RS、LC、Y等，其中，AT切割都使用在相對溫度頻率誤差小的切割中。水晶振子的固有振動頻率，可用下式表示：

式中f——固有頻率；n——諧波次數(shù)；t——振子厚度

ρ——水晶的密度；Cii——彈性常數(shù)。式中的t、ρ、Cii均是溫度的函數(shù)。水晶溫度傳感器就是利用水晶振子的振動頻率隨溫度變化的特性制成的二、水晶溫度傳感器（一）水晶溫度傳感器的特性在各種切割中，相對溫度頻率誤差大的切割有Y、LC、RS、AC等。溫度和水晶振子頻率的關(guān)系一般用：

fT——T℃時的頻率；fT0——T0℃時的頻率；

T——測量溫度；T0——基準溫度（任意）；A、B、C——方程式的1次、2次、3次項的溫度系數(shù)。如果方程的2次、3次項的溫度系數(shù)近似為0，就可以得到線性水晶溫度傳感器。由于切割形式不同，溫度系數(shù)也不同。LC切割傳感器的特性如下表。（一）水晶溫度傳感器的特性水晶溫度傳感器的特性

項目A/10-6B/10-9C/10-12靈敏度約1000Hz/℃時的頻率，MHz諧波次數(shù)nY92.7561.7428.83～10.61RS42.501.25-39.75～23.53LC38.090

0～28.23切割

Φ3.12maxΦ8.0以下±0.23.75±0.50Φ0.3±0.07Φ0.31.1±0.20.3max10min0.5以下4.7以下QTY-451QTY-452QTL-451QTY-3816.5以下目前，日本制造出的水晶溫度傳感器有Y切割的QTY-452、QTY-451、QTY-381LC切割的QTL-451，如圖。

水晶溫度傳感器外形圖水晶溫度傳感器的特性項目A/10-6B/10-9C/10-（二）水晶溫度探測器

水晶探測器是由傳感器和振蕩電路組裝在一起制成的，適用于檢測液體、固體或氣體的溫度。（三）水晶溫度傳感器的應用水晶溫度傳感器可廣泛用于空調(diào)、電子工業(yè)、食