《测试技术与传感器》课件第10章.ppt

3)非线性曲线如图10-18所示，在-55～＋100℃的温度范围内，Δt递增；在100～150℃的温度范围内，ΔT递减。根据不同的误差Δt，AD590分为不同的档次。图10-18AD590非线性特性曲线4.AD590的特点AD590有以下几方面的特点：(1)线性电流输出，正比于绝对温度；(2)测温范围为-55～＋150℃；(3)精度高，非线性误差小；(4)电源范围宽。10.3.2智能集成温度传感器按照串行总线的类型，智能集成温度传感器有单线总线(1-Wire)、二线总线(含SMBus、PC总线)和三线总线(含SPI总线)等几种类型。典型的产品有DS18B20(单线总线)、LM75(PC总线)和LM74(SPI总线)。下面以DS18B20为例介绍智能集成温度传感器的特点和工作原理。1.特点DS18B20有以下几方面的特点：(1)单总线技术，可通过串行口或其它I/O接口直接与微处理器接口，输出数字化温度值;(2)测温范围为-55～+125℃，分辨率为0.0625℃，温度的上、下限可自行设定；(3)内含64位只读存储器ROM;(4)最远测量距离为150m。2.工作原理DS18B20的内部结构如图10-19所示，由64位光刻ROM、温度传感器、温度报警触发器TH和TL以及高速暂存器四部分组成。图10-19DS18B20的内部结构DS18B20的测温原理如图10-20所示。低温度系数振荡器产生稳定的频率f0，高温度系数振荡器则相当于T/f转换器，能将被测温度T转换成频率信号f。当计数门打开时，DS18B20开始对高温度系数振荡器产生的时钟脉冲f计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定。每次测量前，首先将-55℃所对应的基数分别置入减法计数器、温度寄存器中。若在计数门关闭之前计数器已减至零，温度寄存器中的数值则加0.5℃。只要计数门仍未关闭，就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值。斜率累加器能对振荡器的非线性予以补偿，提高测量的精确度。图10-20DS18B20的测温原理框图3.温度高低字节存放形式及计算以12位转化为例。12位转化后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个高低8位的RAM中，如表10-3所示，二进制中的前面5位是符号位，用S来表示。如果测得的温度大于0，则这5位为0，只要将测得的数值乘以0.5(0.5是DS18B20的最低有效值)；如果测得的温度小于0，则这5位为1，测得的数值需要取反加1再乘以0.5，才能得到实际温度值。例如，若温度高字节为00000000B(00H)，温度低字节为11111010B(FAH)，由温度高字节前5位为0可知所测温度为正，于是有实测温度值＝＋(0×163＋0×162＋15×161＋10×160)×0.5＝＋125℃又如，若温度高字节为11111111B(FFH)，温度低字节为10010010B(92H)，则实测温度值＝-(6×16＋14)×0.5＝-55℃10.3.3集成温度传感器的应用1.AD590的应用1)温度测量测温电路如图10-21所示。AD590在25℃(298.2K)时，理想输出电流为298.2μA，其误差可由外电路修正。给AD590串联一个可调电阻，在已知温度下调整电阻值，使温度和输出电压Uo满足1mV/K的关系(如25℃时，Uo应为298.2mV)。调整好后固定可调电阻，即可由输出电压Uo读出AD590所处的热力学温度。图10-21简单的测温电路2)控温电路控温电路如图10-22所示。AD311为比较器，它的输出控制加热器的电流。调节RT可改变比较电压，从而改变控制温度。AD581是稳压器，可为AD590提供一个合理的稳定电压。图10-22简单的控温电路2.DS18B20的应用DS18B20与微处理器有两种连接方式:一种使用外部电源供电，如图10-23(a)所示；另一种使用寄生电源供电，如图10-23(b)所示。实际应用时，DS18B20可以距MCU150m远，测量数据也不会产生误差。图10-23DS18B20与微处理器的硬件连接方式思考题与习题10-1什么是热电效应？什么是接触电势和温差电势？接触电势和温差电势有哪些性质？10-2试论述热电偶的三个基本定律。10-3使用热电偶时为什么要进行温度补偿？10-4热电阻的测温原理是什么？试论述铂电阻、铜电阻的电阻温度特