轻松实现远距离温度测量：AD590器件应用与注意事项

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：注意R的阻值不能取得太大，以保证AD590两端电压不低于3V。AD590输出电流的传输距离可达到1km以上。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。该系列器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。它输出的方波信号具有正比于绝对温度的周期，采用6脚SOT-23封装，仅占很小的板面。该器件通过一条I/O与微处理器相连，利用微处理器内部的计数器测出周期后就可计算出温度。

模拟温度传感器

传统的模拟温度传感器，如热电偶、热敏电阻和RTDS对温度进行监控，在一些温度范围内，模拟温度传感器线性度不好，需要进行冷端补偿或引线补偿；热惯性大，响应时间慢。集成模拟温度传感器与之相比，具有灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点，而且它还将驱动电路、信号处理电路以及逻辑控制电路集成在单片IC上，有实际尺寸小、使用方便等优点。常见的模拟温度传感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103（电压输出型）、AD590（电流输出型）。这里主要介绍该类器件的几个典型。

pagenumber_ebook=135,pagenumber_book=129

1.AD590温度传感器

AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为3～30V，输出电流223μA（－50℃）～423μA（＋150℃），灵敏度为1μA/℃。当在电路中串联采样电阻R时，R两端的电压可作为输出电压。注意R的阻值不能取得太大，以保证AD590两端电压不低于3V。AD590输出电流的传输距离可达到1km以上。作为一种高阻电流源，最高可达20MΩ，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。

2.LM135/235/335温度传感器

pagenumber_ebook=136,pagenumber_book=130

LM135/235/335系列是美国国家半导体公司（NS）生产的一种高精度易校正的集成温度传感器，工作特性类似于齐纳稳压管。该系列器件灵敏度为10mV/K，具有小于1Ω的动态阻抗，工作电流范围从400μA～5mA，精度为1℃。LM135的温度范围为－55℃～＋150℃，LM235为－40℃～＋125℃，LM335为－40℃～＋100℃。封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该系列器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。

3.逻辑输出型温度传感器

在许多应用中，我们并不需要严格测量温度值，只关心温度是否超出了一个设定范围，一旦温度超出所规定的范围，则发出报警信号，启动或关闭风扇、空调、加热器或其他控制设备，此时可选用逻辑输出型温度传感器。LM56、MAX6501～MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。

（1）LM56温度开关

LM56是NS公司生产的高精度低压温度开关，内置1.25V参考电压输出端。最大只能带50μA的负载。电源电压范围2.7～10V，工作电流最大为230μA，内置传感器的灵敏度为6.2mV/℃，输出电压为6.2mV/℃×T＋395mV。

（2）MAX6501/02/03/04温度监控开关

pagenumber_ebook=136,pagenumber_book=130

MAX6501/02/03/04是具有逻辑输出和SOT-23封装的温度监视器件。它的设计非常简单：用户选择一种接近于自己需要的控制温度的门限（由厂方预设在－45℃～＋115℃，预设值间隔为10℃）。直接将其接入电路即可使用，无须任何外部元件。其温度传感器中，MAX6501/MAX6503为漏极开路低电平报警输出；MAX6502/MAX6504为推/拉式高电平报警输出；MAX6501/MAX6503提供热温度预置门限（35℃～＋115℃），当温度高于预置门限时报警；MAX6502/MAX6504提供冷温度预置门限（－45℃～＋15℃），当温度低于预置门限时报警。对于需要一个简单的温度超限报警而又空间有限的应用，如笔记本电脑、蜂窝移动电话等来说是非常理想的，该器件的典型温度误差为±0.5℃，最大为±4℃，滞回温度可通过引脚选择为2℃或10℃，以避免温度接近门限值时输出不稳定。这类器件的工作电压范围为2.7～5.5V，典型工作电流为30μA。

4.数字式温度传感器

（1）MAX6575/76/77数字温度传感器

如果采用数字式接口的温度传感器，上述设计问题将得到简化。同样，当A/D和微处理器的I/O引脚短缺时，采用时间或频率输出的温度传感器也能解决上述测量问题。以MAX6575/76/77系列SOT-23封装的温度传感器为例，这类器件可通过单线和微处理器进行温度数据的传送，提供3种灵活的输出方式——频率、周期或定时，并具备±0.8℃的典型精度，一条线最多允许挂接8个传感器、150μA典型电源电流、2.7～5.5V的宽电源电压范围及－45℃～＋125℃的温度范围。它输出的方波信号具有正比于绝对温度的周期，采用6脚SOT-23封装，仅占很小的板面。该器件通过一条I/O与微处理器相连，利用微处理器内部的计数器测出周期后就可计算出温度。

（2）可多点检测、直接输出数字量的数字温度传感器

DS1612是美国达拉斯半导体公司生产的CMOS数字式温度传感器。内含两个不挥发性存储器，可以在存储器中任意地设定上限和下限温度值进行恒温器的温度控制，由于这些存储器具有不挥发性，因此一次定入后，即使不用CPU也仍然可以独立使用。DS1612传感器温度测量原理和精度：在芯片上分别设置一个振荡频率温度系数较大的振荡器（OSC1）和一个温度系数较小的振荡器（OSC2）。在温度较低时，由于OSC2的开门时间较短，因此温度测量计数器计数值n较小；而当温度较高时，由于OSC2的开门时间较长，其计数值m增大。如果在上述计数值基础上再加上一个同实际温度相差的校正数据，就可以构成一个高精度的数字温度传感器。该公司将这个校正值定入芯片中的不挥发存储器中，这样传感器输出的数字量就可以作为实际测量的温度数据，而不需要再进行校准。它可测量的温度范围为－55℃～＋125℃，在0℃～＋70℃范围内，测量精度为±0.5℃，输出的9位编码直接与温度相对应。DS1621同外部电路的控制信号和数据的通信是通过双向总线来实现的，由CPU生成串行时钟脉冲（SCL），SDA是双向数据线。通过地址引脚A0、A1、A2将8个不同的地址分配给各器件。通过设定寄存器来设置工作方式，并对工作状态进行监控。被测的温度数据被存储在温度传感器寄存器中，高温（TH）和低温（TL）阈值寄存器存储了恒温器输出（Tout）的阈值。

（3）MAX1619精密远端温度传感器

现在，各种集成的温度传感器的功能越来越专业化。比如，MAXIM公司近期推出的MAX1619是一种增强型精密远端数字温度传感器，能够监测远端PN结和其自身封装的温度。它具有双报警输出：ALERT和OVERT。ALERT用于指示各传感器的高/低温状态，OVERT信号等价于一个自动调温器，在远端温度传感器超上限时触发，MAX1619与MAX1617软件完全兼容，非常适合于系统关断或风扇控制，甚至在系统“死锁”后仍能正常工作。

（4）DS1615有记录功能的数字式温度传感器

美国达拉斯半导体公司的DS1615是有记录功能的温度传感器。器件中包含实时时钟、数字式温度传感器、非易失性存储器、控制逻辑电路以及串行接口电路。数字温度传感器的测量范围为－40℃～＋85℃，精度为±2℃，读取9位时的分辨率是0.03125℃。时钟提供的时间从秒至年月，并对到2100年以前的闰年作了修正。电源电压为2.2～5.5V，8脚SOIC封装。

（5）DS17775

DS17775是数字式温度计及恒温控制器集成电路。其中，包含数字温度传感器、A/D转换器、数字寄存器、恒温控制比较器以及两线串行接口电路。供电电压在3～5V时的测量温度精度为±2℃，读取9位时的分辨率是0.5℃，读取13位时的分辨率是0.03125℃。

5.发展趋势

现代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。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。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。在20世纪90年代中期最早推出的智能温度传感器，采用的是8位A/D转换器，其测温精度较低，分辨率只能达到1℃。国外已相继推出多种高精度、高分辨率的智能温度传感器，所用的是9～12位A/D转换器，分辨率一般可达0.5℃～0.0625℃。由美国DALLAS半导体公司新研制的DS1624型高分辨率智能温度传感器，能输出13位二进制数据，其分辨率高达0.03125℃，测温精度为±0.2℃。为了提高多通道智能温度传感器的转换速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D转换器。以AD7817型5通道智能温度传感器为例，它对本地传感器、每一路远程传感器的转换时间分别仅为27μs、9μs。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。目前，智能温度传感器的总线技术也实现了标准化、规范化，所采用的总线主要有单线（1-Wire）总线、I2C总线、SMBus总线和spI总线。温度传感器作为从机可通过专用总线接口与主机进行通信。

轻松实现远距离温度测量：AD590器件应用与注意事项

相关推荐