第4章 温度量传感-集成温度传感器（课件）- 《传感器与检测技术》同步教学（清华大学）

集成温度传感器 其它测温传感器 一、集成温度传感器 集成温度传感器AD590 美国AD公司于70年代末推出体积仅同一只小功率高频晶体管大小的集成化半导体温度传感器AD590。 半导体AD590 特点 ⑴外接线非常简单(仅两根)，使用十分方便； ⑵内有稳压和恒流电路，对外接电压要求非常低； ⑶非线性误差较小； ⑷使用温度范围为一50—150℃； ⑸它具有良好的互换性； 4.3 温度传感器的应用 串联、并联使用： 串联测最低温度；并联测平均温度 温度控制： 温度检测： AD590应用 深井长传输线的摄氏温度测量 在实际中，可使用AD590进行深井长线传输侧温，并能对测温曲线的非线性误差进行校正。 用AD590为测温传感器，传输电缆可达1000m以上，主要是因AD590本身具有恒流、高阻抗输出特性，输出阻抗达10MΩ。1000m的铜质电缆。其直流阻值约为150Ω。所以电缆的影响是微乎其微的。实验证明，接入1000m电缆后的测量值与不接入电缆的侧量值。相差值小于0.1℃。这一变化值是在规定的测温精度范围内的 。长线传输摄氏温度测量的典型电路如图。 ～ － + U0 A BG1 R1 R2 U2 Wr Rr I1 +E 9V U1 ad590 KT为标定因子(1μA/K) 美国DALLAS公司生产的单总线数字温度传感器DS1820，可把温度信号直接转换成串行数字信号供微机处理。由于每片DS1820含有唯一的串行序列号，所以在一条总线上可挂接任意多个DS1820芯片。从DS1820读出的信息或写入DS1820的信息，仅需要一根口线（单总线接口）。读写及温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS1820供电，而无需额外电源。DS1820提供九位温度读数，构成多点温度检测系统而无需任何外围硬件。 3.2数字输出型IC温度传感器 １、 DS1820的特性    单线接口：仅需一根口线与MCU连接；    无需外围元件；    由总线提供电源；    测温范围为-55℃～125℃，精度为0.5℃；    九位温度读数；    A/D变换时间为200ms；    用户可以任意设置温度上、下限报警值，且能够识别具体报警传感器。    DS 1820 1 2 3 GND I/O VDD (a) PR—35封装 DS1820的管脚排列 DS1820 1 2 3 4 5 6 7 8 I/O GND (b) SOIC封装 NC NC NC NC VDD NC 2、 DS1820引脚及功能     GND：地；   VDD：电源电压     I/O：数据输入／输出脚(单线接口，可作寄生供电) 3 、DS1820的工作原理 图为DS1820的内部框图，它主要包括寄生电源、温度传感器、64位激光ROM单线接口、存放中间数据的高速暂存器（内含便笺式RAM），用于存储用户设定的温度上下限值的TH和TL触发器存储与控制逻辑、8位循环冗余校验码（CRC）发生器等七部分。 存储器控制逻辑 64bit ROM 和单线接口 电源检测 温度传感器 高温触发器 低温触发器 8位CRC触发器 存储器 DS1820内部结构图 寄生电源由两个二极管和寄生电容组成。电源检测电路用于判定供电方式。寄生电源供电时,电源端接地，器件从总线上获取电源。在I/O线呈低电平时，改由寄生电容上的电压继续向器件供电。 寄生电源两个优点： 检测远程温度时无需本地电源； 缺少正常电源时也能读ROM。若采用外部电源,则通过二极管向器件供电。 (1 ) 寄生电源 ４ DS1820温度检测系统原理 由于单线数字温度传感器DS1820具有在一条总线上可同时挂接多片的显著特点，可同时测量多点的温度，而且DS1820的连接线可以很长，抗干扰能力强，便于远距离测量，因而得到了广泛应用。 采用寄生电容供电的温度检测系统  89C51 DS1820 DS1820 DS1820 P1.0 P1.1 P1.2 Tx Rx +5V GND VDD P1.1作输出口用，相当于Tx P1.2作输入口用，相当于Rx …… 温度检测系统原理图如图所示，采用寄生电源供电方式。为保证在有效的DS1820时钟周期内，提供足够的电流，我们用一个MOSFET管和89C51的一个I/O口（P1.0）来完成对DS1820总线的上拉。当DS1820处于写存储器操作和温度A/D变换操作时，总线上必须有强的上拉，上拉开启时间最大为10μs。采用寄生电源供电方式时VDD必须接地。由于单线制只有一根线，因此发送接收口必须是三态的，为了操作方便我们用89C51的P1.1口作发送口Tx，P1.2口作接收口Rx。通过试验我们发现此种方法可挂接DS1820数十片，距离可达到５０米，而用一