数字温度计的设计实验

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数字温度计的设计实验

【摘要】

AD590是一种被广泛应用于温度测量和温度监控的集成温度传感器。本实验要求利用AD590设计制作数字温度计。

【关键词】AD590；数字温度计；传感器

一 引言

随着传感器技术的飞速发展,

各种各样的温度传感器被广泛的应用于教学、科研和工业生产中。其中集成温度传感器AD590,因其线性好、精确度高和易于实现计算机在线测试与数据处理等优点,在常温条件下已占有越来越重要的位置。它可直接输出与热力学温度成比例的电流信号,在输出端串联一个电阻则转换为电压信号。除此之外,AD590还具有测温不需要参考点、抗干扰能力强、互换性好等优点【１】。作者测量了AD590输出电流与温度的关系，同时研究了不同工作电压对输出电流的影响，并用AD590制作了温度范围从室温到70℃的温度计。

二 实验原理

1、AD590传感器的工作原理及特性测量。

AD590集成温度传感器由多个参数相同的三极管和电阻组成。当它两端加上一定工作电压时，输出电流与温度满足如下关系：

I=Bθ+A 【2】 (1) 但是若AD590传感器处于非工作电压状态下时，输出电流与温度呈现非线性的关系。因此，在测量过程中应保证AD590处于工作电压的范围下。

本实验中，用如图1所示的电路测量AD590传感器温度与输出电流的关系以及不同电压对输出电流的影响

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2、用AD590制作室温计。

本实验用非平衡电桥法制作数字温度计，电路图如图2。 假定电压表为理想电压表，则图中的电路满足如下的关系：

U?IRU03?RRR2, 1?2式中U为电压表示数，I为经过AD590传感器的电流。

2）

（

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把（1）式代入（2）式可得：

U?BR3??AR3?U0（3） R2,

R1?R2为使电压表上读得的mV数即代表AD590 检测到的摄氏温度，整个电路的转换系数应为1mV/℃。

1mv/?C因此（3）式中的斜率BR3=1mV/℃，即R3?, （4）

B同时（3）式中的截距项AR3?U R2?0 (5）

R1?R2三 实验过程

AD590温度传感器

1）按图1连接测量电路图，图中电阻取100Ω.

2) 在室温时，测量AD590输出电流随电压的变化，确定工作电压范围。 3) 选择工作电压，测量AD590输出电流随温度的变化关系。

4) 按图2制作温度计，根据测得的电流与温度的关系合理选取参数值，进行第一次温度扫描。

5) 根据第一次扫描结果调整电路中各元件的参数，进行第二次温度扫描。 6）根据第一次扫描结果调整电路中各元件的参数，进行第三次温度扫描

四 实验结果分析与讨论

1)AD590 输出电流随电压的变化 T=12.0℃ R=10000Ω

AD590两端1.1电压U/V 10 电阻电压U/V R1.290 0.258 2.58 1.408 0.542 5.42 1.703 1.447 14.47 2.01 2.22 22.20 2.15 2.52 25.20 2.25 2.70 27.00 2.32 2.80 28.00 2.40 2.84 28.40 2.50 2.85 28.50 2.67 2.85 28.50 2.90 2.85 28.50 电流 I/μA 用excel作图如下

0.028 0.28

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由图表可知：最小工作电压为2.50V，此时温度为12.0℃

2）AD590输出电流随温度的变化关系 U=13.0V R=1000Ω Θ/℃ 33.8 38.2 42.4 U/V 0.307 0.312 0.316 R46.4 0.320 320 50.5 0.324 324 55.6 0.330 330 59.1 0.333 333 I/μA 307 312 316 用excel作图及拟合结果如下

则最终结果为I=1.028θ+272.4

3）制作温度计

由于之前得到的I=1.028θ+272.4

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所以取R3?1k??973.0? 1.028取U0?10V，然后调整在室温的时候对准

开始制作温度计 ①为提高可靠性，本次实验从16℃开始取值，每一度取一个数据，用excel作图及拟合结果如下：

得到拟合结果：?制?0.967?0?0.484, R^2=0.999. 这说明数据的线性性质较好，但是作为温度计的设定却不太好，因为斜率k=0.967，与1相差较远，则在较大的温度范围内误差会变得较大

故在第二次实验中我们需要增大R2、R3的值。

② 适当增大R2、R3的值，取R2?R3?995V,U=10V，同样在室温时对准。 从15℃开始取值，每一度取一个数据，用excel作图及拟合结果如下：

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