AD590在温度控制系统中的应用

AD590在温度控制系统中的应用科技信息高校理科研究 AD590在温度控制系统巾昀应用西安理工大学高等技术学院宁红英 [摘要]本文介绍了集成温度传感器AD590的测温原理，给出了AD590测温电路以及到标准信号的转换电路。经过多次实验证实．此电路性能十分稳定。 [关键词]AD590 集成温度传感器标准电流一、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 v 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： v砭=旦 I q 式中，l...

科技信息高校理科研究 AD590在温度控制系统巾昀应用西安理工大学高等技术学院宁红英 [摘要]本文介绍了集成温度传感器AD590的测温原理，给出了AD590测温电路以及到标准信号的转换电路。经过多次实验证实．此电路性能十分稳定。 [关键词]AD590 集成温度传感器标准电流一、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 v 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： v砭=旦 I q 式中，l 波尔兹常数； q一电子电荷绝对值。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~C时输出为OV，温度 25℃时输出2．982V。电流输出型的灵敏度一般为 1 A，l(。 AD590是两端电流源器件，是由美国哈里斯公司、模拟器件公司等生产的恒流源式模拟集成温度传感器。它兼有集成恒流源和集成温度传感器的特点，具有测温误差小、动态阻抗高、响应速度快、传输距离远、体积小、低功耗等优点，适合远距离测温、控温，无需进行非线性校准；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，即灵敏度为：1 MK，电流变化 lmA，相当于温度变化 lK；测温范围为一55~C一+150℃。电源电压范围为4V～30V。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；功耗小，约为 2row；精度高，AD590共有 I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在一 55℃ +150 C范围内，非线性误差为 -I-0-3℃；响应时间短，仅为 201~s。摄氏温度与热力学温度之间的对应关系为： t(oC)=T(K)一273．15 (2) 二、AD590温控电路设计 1．设计基本要求测温范围为 0～100~C；显示 0～100~C；输出4～20mA标准电流信号。 2．电路原理方框图丽面坐盟转换堡型型阻抗变换丽丽 4-2~nA 伯数调整为l0倍 r————_．1大倍数调整为2倍广———_．温度传感器 AD590将 0—100~E温度的变化转变成 273．15～ 373．15“A的电流信号，而后经过电阻作用，转换成 273．15～373．15mV 的电压信号，同时，273．15～373．15mV的电压信号经过零点迁移电路以及满量程调整电路最终将信号转变成为 0．4～2V的电压信号，输出到 U／I转换电路，最后输出4—20mA的标准电流信号。 3．单元电路设计图 1 I／U转换电路图2阻抗变换电路 (1)I／U转换电路在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和 5～30V的直流电源相连，并在输出端串接一个 1kn 的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有 1mV，l(的电压信号，图1为基本测温电路。．．．— — 64．--—— (2)阻抗变换及转换电路如图2所示，图中Al构成了阻抗变换电路；A2及外围电阻构成了转换电路。阻抗变换作用阻抗变换电路实质上是一个电压跟随器。电路引入了电压串联负反馈，其反馈系数为1。由于Uo=Up=U ，故输出电压与输入电压的关系为 u0：u。。电压跟随器可以提高输入阻抗而降低输出阻抗，起缓冲、隔离、提高带载能力的作用。 (3)电压放大及零点迁移电路电压放大及零点迁移电路如图3所示。图中，A3及其外围电阻构成了一个加法运算电路，即调零电路。A 端接运放 A1的输出端子，所以运放 A3输入与输出之间的关系可表示为 Uo=一10( + )=-10(UB+U,O (3) ■ r ■A A端 1K电阻为A3反相输入端的输入电阻。根据关系式当UB确定了之后，输出结果随着 u 的变化而变化。u 的输人为 273．15mV时，在放大了1O倍以后，调整 IOK电位器，使得 B端输入电位为一253．15mV，C 点输出变化范围为一0．2V。图中A4及其外围电阻构成了调满电路，根据电路图可知，A4的放大倍数可以调整 1K电位器来完成。放大倍数调整为两倍，运放 A4输入与输出之间的关系可表示为 u0=一鲁u-一2U (4) 图3电压放大及零点迁移电路图4电压电流转换电路所以当输入端发生变化时，调整 lK电位器，经过反馈后；使得输入与输出成两倍关系。通过两级调整，A4输出为 0．4-2V。 (4)电压电流转换电路如图4所示，为基本的电压电流转换电路。D点与 A4输出端相连，根据运放基本特性，在图中E点的电位同D点电位相同，当D点电位在 0．4～2V范围变化时，经过 100i)电阻，就产生了4-20mA的标准电流。U／I转换电路原理图如图4所示。该电路采用射随器的工作原理，三极管 Q1的射极电位跟随A4输入电压变化，因此通过 Q1射极的电阻转换成4～20mA的电流输出，实现了信号的变送功能。三、结束语 AD590构成的测温电路，应用于多种类型的温度测试；实现标准信号的转换后，可以和一些控制器件相连接，实现自动控制。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。参考文献 [1] 云峰检测技术．机械工业出版社． [2]胡宴如．模拟电子技术．高等教育出版社． [3]松井邦彦．传感器应用技巧．科学出版社． [4]曾光宇，杨湖，李博等．现代传感器技术与应用基础

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