AD590温度特性测试与研究实验简介、随着科技的发展，各种新型的集成电路温度传感器器件不断涌现，并大批量生产和扩大应用。这类集成电路测温器件有以下几个优点：（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好的线性关系，（2）不需要参考点，（3）抗干扰能力强，（4）互换性好、使用简单方便。因此，这类传感器已在科学研究、工业和家用电器温度传感器等方面被广泛使用于温度的精确测量和控制。AD590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。本实验中，要求测量电流型集成电路温度传感器的输出电流与温度的关系，熟悉该传感器的基本特性，并采用非平衡电桥法，组装成为一台30℃~80℃数字式温度计。实验原理二、1、AD590温度特性AD590+图1.AD590温度传感器AD590集成电路温度传感器是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两端当加有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在4.5~20V范围内），它的输出电流与温度满足如下关系：I=B·t+A式中，I为其输出电流，单位：uA，t为摄氏温度，B为斜率，一般AD590的B1uA/C，即如果该温度传感器的温度升高或降低1C，那么传感器的输出电流增加或减少1uA，A为摄氏零度时的电流值，其值恰好与冰点的热力学温度273K相对应。（对市售一般AD590，A=273~278uA略有差异。）利用AD590集成电路温度传感器的上述特性，可以制成各种用途的温度计。采用非平衡电桥线路，可以制作一台数字式摄氏温度计，即AD590器件在0℃时数字电压显示值为“0”，而当AD590器件处于t℃时，数字电压表显示值为“t”。2、Pt100铂电阻的测温原理GNDPt100Vout四+VS图2.Pt100温度传感器金属铂（Pt）的电阻值随温度变化而变化，并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Q，电阻变化率为0.3851Q/℃。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广
AD590 温度特性测试与研究 一、 实验简介 随着科技的发展，各种新型的集成电路温度传感器器件不断涌现，并大批量生产和扩 大应用。这类集成电路测温器件有以下几个优点：（1）温度变化引起输出量的变化呈现良好 的线性关系，（2）不需要参考点，（3）抗干扰能力强，（4）互换性好、使用简单方便。因此， 这类传感器已在科学研究、工业和家用电器温度传感器等方面被广泛使用于温度的精确测量 和控制。AD590 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。 本实验中，要求测量电流型集成电路温度传感器的输出电流与温度的关系，熟悉该传 感器的基本特性，并采用非平衡电桥法，组装成为一台 30℃~80℃数字式温度计。 二、 实验原理 1、AD590 温度特性 图 1. AD590 温度传感器 AD590 集成电路温度传感器是由多个参数相同的三极管和电阻组成。该器件的两端当加 有某一定直流工作电压时（一般工作电压可在 4.5~20V 范围内），它的输出电流与温度满足 如下关系： I = B• t + A 式中，I 为其输出电流，单位：uA，t 为摄氏温度，B 为斜率,一般 AD590 的 B=1uA/℃， 即如果该温度传感器的温度升高或降低 1℃，那么传感器的输出电流增加或减少 1uA，A 为 摄氏零度时的电流值，其值恰好与冰点的热力学温度 273K 相对应。（对市售一般 AD590， A=273~278uA 略有差异。）利用 AD590 集成电路温度传感器的上述特性，可以制成各种用途 的温度计。采用非平衡电桥线路，可以制作一台数字式摄氏温度计，即 AD590 器件在 0℃时， 数字电压显示值为“0”，而当 AD590 器件处于 t℃时，数字电压表显示值为“t”。 2、Pt100 铂电阻的测温原理 图 2. Pt100 温度传感器 金属铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性，利用铂的此 种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器，通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为 100Ω，电阻变化率为 0.3851Ω/℃。铂电阻温度传感器精度高，稳定性好，应用温度范围广
是中低温区（-200～650℃）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。按IEC751国际标准，温度系数TCR=0.003851，Pt100（R=100Q）、Pt1000（Ro=1000Q）为统一设计型铂电阻。(1)TCR=(R100-R0)/(R0×100)100℃时标准电阻值R100=138.512。100℃时标准电阻值R1000=1385.1Q2。Pt100电阻的阻值随温度变化而变化计算公式：-200<t<0 CR,=Ro[1+At+Bt+C(t-100)t](2)0<t<850 ℃R=Ro (1+At+Bt’)(3)R在t℃时的电阻值：Ro在0℃时的电阻值。式中A、B、C的系数各为：A=3.90802×10-c-l;B=-5.802×10-c2:C=-4.27350×10-12c-4三线制接法要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，通过计算可知：R=RR+RL-r(4)RR当R,=R，时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响，但分析可见，采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法。3、目前热电阻的引线主要有三种方式1）、二线制：如图3所示，在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，「大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。2）、三线制：如图4所示，在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。3）、四线制：如图5所示，在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。LRR输出信号1Es7EORT电压人温度传席器R37源rr导线电阻R1、R2、R3外加桥臂电阻图3二线制电路图
是中低温区（-200～650℃）最常用的一种温度检测器，不仅广泛应用于工业测温，而且被 制成各种标准温度计（涵盖国家和世界基准温度）供计量和校准使用。 按 IEC751 国际标准，温度系数 TCR=0.003851，Pt100（R0=100Ω）、Pt1000（R0=1000Ω） 为统一设计型铂电阻。 TCR=(R100-R0)/(R0×100) （1） 100℃时标准电阻值 R100=138.51Ω。100℃时标准电阻值 R1000=1385.1Ω。 Pt100 电阻的阻值随温度变化而变化计算公式： -200<t<0 ℃Rt=R0[1+At+Bt2 +C(t-100)t3 ] （2） 0<t<850 ℃Rt=R0（1+At+B 2 t ] （3） Rt 在 t℃时的电阻值；R0 在 0℃时的电阻值 。式中 A、B、C 的系数各为： A=3.90802×10-3C-1 ；B=-5.802×10-7C-2 ；C=-4.27350×10-12C-4 。 三线制接法要求引出的三根导线截面积和长度均相同，测量铂电阻的电路一般是不平 衡电桥，铂电阻作为电桥的一个桥臂电阻，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接 到铂电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，当桥路平衡时，通过计算可知： r R rR R RR Rt −+= 2 1 2 31 （4） 当 R1=R2 时，导线电阻的变化对测量结果没有任何影响，这样就消除了导线线路电阻 带来的测量误差，但是必须为全等臂电桥，否则不可能完全消除导线电阻的影响，但分析可 见，采用三线制会大大减小导线电阻带来的附加误差，工业上一般都采用三线制接法。 3、目前热电阻的引线主要有三种方式 1）、二线制：如图 3 所示，在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式 叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻 r，r 大小与导线的材 质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合。 2）、三线制：如图 4 所示，在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根 引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响， 是工业过程控制中的最常用的引线电阻。 3）、四线制：如图 5 所示，在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制， 其中两根引线为热电阻提供恒定电流 I，把 R 转换成电压信号 U，再通过另两根引线把 U 引 至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。 图 3 二线制电路图
WrRa.ARTWV温度传感器EoEsT输出信号T电压R2r引线电缆电阻源PRR1、R1、R3外加桥臂电阻图4三线制电路图WrWr输出AYRTIsEO借号8电瓶温度传感器WW源rWrr导线电阻图5四线制电路图附录铂电阻Pt100分度表(ITS-90)R(0℃)=100.000o1234517618温9度(℃)R(2)10010101010101010101010101010101010101010102010101010101111101111111130111111111111111140111111111111111111111250111112 1212121212121260121212 12121212121270121212 121212121213138013131313131313131313901313131313131313131310 131313131414141414141114141414141414 14141412141414141414141414141314151515151515151515141515151515151515151515151515151S151515161616161616161616161616161716161616161616161616171816161616161717171717171717171717171719172017171717171717171717三,实验内容1.用AD590传感器设计数字温度计
图 4 三线制电路图 图 5 四线制电路图 附录铂电阻 Pt100 分度表（ITS-90） R(0℃)=100.00Ω 温 度（℃） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 R(Ω) 0 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 20 10 10 10 10 10 10 11 11 11 11 30 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 40 11 11 11 11 11 11 11 11 11 11 50 11 11 12 12 12 12 12 12 12 12 60 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 70 12 12 12 12 12 12 12 12 13 13 80 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 90 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 10 13 13 13 13 14 14 14 14 14 14 11 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 12 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 13 14 15 15 15 15 15 15 15 15 15 14 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 17 16 16 16 16 16 16 16 16 16 16 18 16 16 16 16 16 17 17 17 17 17 19 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 20 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 三、 实验内容 1. 用 AD590 传感器设计数字温度计
2.测量AD590集成电路温度传感器的电流I与温度t的关系。3．选做内容：（1）参考图1--图3设计方案：1）测量AD590传感器的电流-温度关系：2）用AD590传感器设计（30℃~80℃）的数字温度计：3）用你设计的AD590传感器设计的数字温度计完成上述实验内容2，并与PT100的数字温度计的测量结果相比较。（2）自行设计方案，用给定的PN结测量室温。11+AD590ekAD595V21.00K2R3O图6AD590管脚图图7AD590实验测量电路图8数字式摄氏度计四、 实验仪器温度传感器温度特性测试与研究实验装置包括：温度传感实验装置、样品室、数字万用表（附带表笔）、直流稳压电压源、DH4568固定精密电阻器、标准电阻箱、双刀双掷开关、Pt100温度传感器、PN结集成温度传感器、AD590集成温度传感器。温度传感实验装置：实际照片和程序中的显示：广品控N建实信L#大导HZDH温度传感实验装置DH-SJ.323889880825.03004VATKPT10D图9温度传感实验装置实际仪器图10温度传感实验装置仿真仪器温度传感器实验装置是以分离的温度传感器探头元器件，自行设计测温电路用来测量温度传感器的温度特性的设计性实验装置
2. 测量 AD590 集成电路温度传感器的电流 I 与温度 t 的关系。 3．选做内容： （1）参考图 1-图 3 设计方案： 1） 测量 AD590 传感器的电流-温度关系； 2） 用 AD590 传感器设计（30℃~80℃）的数字温度计； 3） 用你设计的 AD590 传感器设计的数字温度计完成上述实验内容 2，并与 PT100 的数字温度计的测量结果相比较。 （2）自行设计方案，用给定的 PN 结测量室温。 图 6 AD590 管脚图 图 7 AD590 实验测量电路 图 8 数字式摄氏度计 四、 实验仪器 温度传感器温度特性测试与研究实验装置包括：温度传感实验装置、样品室、 数字万用表（附带表笔）、直流稳压电压源、DH4568 固定精密电阻器、标准电阻 箱、双刀双掷开关、Pt100 温度传感器、PN 结集成温度传感器、AD590 集成温度 传感器。 温度传感实验装置： 实际照片和程序中的显示： 图 9 温度传感实验装置实际仪器 图 10 温度传感实验装置仿真仪器 温度传感器实验装置是以分离的温度传感器探头元器件，自行设计测温电路， 用来测量温度传感器的温度特性的设计性实验装置
温度传感实验装置仪器正面仪器背面HZDH 温度传感实验装置DH-SJ00800025.025.0岁A关加热电流调节加热电池PT100开#1风扇电源8号信号站图11温度传感实验装置操作视图操作提示：实验中仪器可以进行连线操作，信号输出的白色信号线一端提供样品室上的加热电流以及控制风扇开关，Pt100信号输入的三个接线柱分别与Pt100温度传感器的接线柱对应相连进行使用。电源开关：在仪器背面视图中，点击电源开关，开关位置切换。当开关置于上方时，电源打开：当开关置于下方时，电源关闭。加热电流开关：鼠标点击开关时，开关切换位置。加热电流调节旋钮：鼠标左击加热电流旋钮，旋钮顺时针旋转，加热电流增大：鼠标右击加热电流旋钮，旋钮逆时针旋转，加热电流减小：调节范围为.000A~1.000A。风扇电流开关：鼠标点击开关时，开关切换位置。当开关按钮置于左侧“开”时，风扇电流开关打开，加热装置散热加快；当开关按钮置于右侧“关”时，风扇电流开关关闭，加热装置散热减慢。设置温度按钮：当“SET”按钮按下时，此点击升温按钮“^”，设置温度读数增大；点击降温按钮“V”，设置温度读数减小，点击确认按钮“<”，确认温度设置完成；温度设置范围为室温120.0℃，分辨率：0.1℃。样品室：实际照片和程序中的显示：
图 11 温度传感实验装置操作视图 操作提示： 实验中仪器可以进行连线操作，信号输出的白色信号线一端提供样品室上的 加热电流以及控制风扇开关，Pt100 信号输入的三个接线柱分别与 Pt100 温度传 感器的接线柱对应相连进行使用。 电源开关：在仪器背面视图中，点击电源开关，开关位置切换。当开关置于 上方时，电源打开；当开关置于下方时，电源关闭。 加热电流开关：鼠标点击开关时，开关切换位置。 加热电流调节旋钮：鼠标左击加热电流旋钮，旋钮顺时针旋转，加热电流增 大；鼠标右击加热电流旋钮，旋钮逆时针旋转，加热电流减小；调节范围 为.000A~1.000A。 风扇电流开关：鼠标点击开关时，开关切换位置。当开关按钮置于左侧“开” 时，风扇电流开关打开，加热装置散热加快；当开关按钮置于右侧“关”时，风 扇电流开关关闭，加热装置散热减慢。 设置温度按钮：当“SET”按钮按下时，此点击升温按钮“∧”，设置温度读 数增大；点击降温按钮“∨”，设置温度读数减小，点击确认按钮“﹤”，确认温 度设置完成；温度设置范围为室温~120.0℃，分辨率：0.1℃。 样品室： 实际照片和程序中的显示：