AD590温度传感器和热电阻测温电路
AD590温度传感器
1、AD590简介
是美国模拟器件公司推出的一种用集成工艺制造的双端
00型温度传感器，它在-55C—150C范围内能按1μA/K(开氏温度)的恒定比率输出一个与温度成正比的电流，通过对此电流的测量就可得到所需的温度值。
其主要特点:
(1)集成化，体积小。AD590把一次传感器和二次处理电路集成在一个芯片上，仅需要一个+4V—+30V直流电源，省去了昂贵的变送器、滤波器及导线补偿和线性化电路，因此体积小，价格便宜，适用于许多测温场合。
(2)精度高，线性度好。实践证明其检测精度可达 ?1?，?0.5? ?0.3?， 在很大负载范围内(0-20KΩ)具有良好的线性。
(3)直接输出电流信号。AD590不需要加任何变送器，就可直接把温度信号变为与绝对温度成比例变化的模拟电流信号送往微机接囗，使用
方法
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简单，由于它是电流输出，抗干扰能力强，故可适用于长距离传输实现过程检测与控制。 (4)它的供电电压对输出电流的影响极微，在+4V—+30V内信息任选一定值就可以。
2、AD590外形及管脚
属封装的AD590底视图如下图所示:
AD590温度每上升1开氏温度就增加1μA电流，因此当温度为0? 时，(等于273.4 0K )其输出电流为273.4μA ，输出电压就是273.2μA×10 KΩ=2.732V,将其送到A/D转换器就可以将温度值读入CPU。
主要特点及外形
1.一致性非常好，即当温度为298.2K(+25?)时，AD590
均输出稳衡电流298.2μA，随温度升高或降低以1μA/1.0K
增减其输出电流。
2.由于是电流输出而不是电压输出，因此，具有优良的
干扰抑制比，只需很小的功率(1.5Mw)，这使AD590在遥
测、遥感方面得到应用。
3.对电压漂移和波纹不敏感。
4.AD590电气上是耐用的,他可以承受正向+44V,反向
+20V的电压而不损坏.
5.AD590有金属封装和塑料封装两类,前者最佳使用温
度-55?,+150C,后者最佳使用温度0?,+70?。
6.AD590外形及大小与一般晶体三极管相当,高3mm，直
径4mm，有三个引出端，管脚排列见图5:
表
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2 管脚定义
1 “+”电源
2 “-”电源
3 管芯衬底(浮置)
图5 管脚排列
3、测量电路
4、应用举例
设计一种基于AD590温度传感器的温度测量处理电路，具体要求如下:
00(1) 测量范围为0C,50C，输出0,5V标准
电压信号;
(2) 标出电路中使用元件的名称及具体参
数。
AD590温度采样电路图
AD590在-55?,+150?内按1µA/C的恒定比率输出一个与温度成正比的电流，对电流测量便可得到实际温度值。如上图所示，接通电路后，稳压管两端电压一定是5V;当T=0?，AD590的电流为273.2µA;电路输出电压U=0V，则有 0
50,U0
,i，
R2，R3R4，R5
设 R=R2+R3,Rf=R4+R5，所以
5,55U0
,，,0,(f,),(f1，2，3,)iURiRiii
fRRRR
(1)
一个AD590的输出电流为:
k,1,,/:C，，IAD,I1，t，k 0?的输出电流为
I,AD2730.2,,，0，1,,/:C,273.2,, 50?的输出电流为
I,273AD0.2,，50，1,/:C,323.2,,,, 所以(1)可变为
5，，,6，，0123273f.2273.2273.210U,R，t，，t，，t，, ,,R，，
5，，,6，，273.23100f123U,R，，t，t，t，,,, R，，
(2)
当t1+t2+t3=0?时，这时要求U0=0V，由(2)得:
，，5,6UR,，，，,，，f0273.23010 ,,R，，
5
R,,6.1K,,6 273.2，3，10
当温度为50?时,即t1+t2+t3=150?，这时要求U0=5V，由(2)得:
5，，,6，，Rf5,273.2，3，150，10,3 ,,6.1，10，，
Rf,33.3K,
当温度变化范围在0-50?之间，输出为0-5v电压信号。因此，先用R3矫正0?，这时 U0=0V，在用R5矫正50?，U0=5V。
平衡电阻R6为:
6.1，33.3
R,(R，R)//(R，R),,5.1,,62345 6.1，33.3
热电阻测温电路(接触式测温电路实例)
电阻温度计的测量电路最常用的是电桥电路，精度较高的是自动电桥，图1是一般
图1 电桥式电阻温度计的原理图
的电桥式电阻温度计的原理图，R1、R2、R3和RT(R ref和RFS)组成电桥的4个臂。R1、R2和R3是固定电阻，RT是热电阻，RFS和Rref是锰铜电阻，两者分别等于热电阻RT在起始温度(如0?)及满度(如100?)时的电阻值，首先将开关S接在位置“1”，调节R0使指示仪表指示为0，然后将开关接在位置“3”，调节RP使指示仪表满度偏转，最后将开关S接在位置“2”上，即可正常工作。
如果热电阻安装的地方与仪表相距甚远，则其连接导线电阻当环境温度变化时也要变化，因为它与热电阻RT是串联的，也是电桥臂中的一部分，所以会造成测量误差。现在一般采用两种接线方法可以消除这项误差，如图2和图3所示。
(a)
(b)
图2 热电阻测
温电桥的三线连接法
图
3 热电阻测温电桥的四线连接法
图2是三线连接法的原理图，图中的G为检流计，R1、R2、R3为固定电阻，Rp为零位调节电阻，热电阻都通过电阻分别为r2、r3、Rg的三根导线和电桥连接，r2和r3分别接在相邻的两臂内，只要它们的长度和电阻温度系数α都相等，当温度变化时，它们的电阻变化就不会影响电桥的状态，即不会产生温度误差，而Rg分别接在检流计和电源的回路中，其电阻变化也不会影响电桥的平衡状态。电桥在零位调整时，应使R3= Rt0+RP。RTo为热电阻在参考置度(如0?)时的电阻值。三线连接法的缺点之一是可调电阻Rp的触点接触电阻和电轿臂的电阻相连，可能导致电桥的零点不稳。
图3为四线连接法，调零电位器RP的接触电阻和检流计串联，接触电阻的不稳定不会破坏电桥的平衡和正常工作状态。热电阻式温度计和其他类型测温变换器相比有许多优点，它的性能最稳定，测量范围很大，精度也高，特别是在低温测量中得到广泛的应用，其缺点是需要辅助电源，热电阻的热容量较大，即热惯性大，限制了它在动态测量中的应用，价格也贵。
在设计电桥时，为了避免热电阻中流过电流的加热效应，要保证流过热电阻的电流尽量小，一般希望小于10mA。尤其当测量环境中有不稳定气流时，工作电流的热效应有可能产生很大的误差。
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