學(xué)子專區(qū)—ADALM2000實(shí)驗(yàn):IC溫度傳感器

目標(biāo)

本實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的目標(biāo)是使用集成電路溫度傳感器測(cè)量環(huán)境溫度，這些溫度傳感器提供與絕對(duì)溫度成比例的輸出（電流或電壓）。

使用AD22100測(cè)量溫度

背景知識(shí)

AD22100是一款片內(nèi)集成信號(hào)調(diào)理功能的單芯片溫度傳感器，其工作溫度范圍為-50°C至+150°C，非常適合眾多應(yīng)用。由于內(nèi)置信號(hào)調(diào)理功能，因此無需任何調(diào)整、緩沖或線性化電路，系統(tǒng)設(shè)計(jì)得以大大簡化，整體系統(tǒng)成本也會(huì)降低。輸出電壓與溫度和電源電壓成比例，采用5.0 V單電源時(shí)，擺幅范圍為0.25 V (-50°C)至4.75 V (+150°C)。

材料

■   ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊

■   無焊試驗(yàn)板和跳線套件

■   AD22100溫度傳感器

硬件設(shè)置

對(duì)于溫度測(cè)量，需要將傳感器連接到電源，將輸出連接到示波器。圖2顯示了無焊試驗(yàn)板上的傳感器連接。

圖1 AD22100溫度傳感器引腳排列

圖2 AD22100溫度傳感器的試驗(yàn)板連接

程序步驟

打開Scopy并啟用5 V正電源電壓。在示波器的通道1上，您將看到傳感器的輸出電壓。要獲得溫度值，需要參考傳感器的數(shù)據(jù)手冊(cè)以獲取輸出電壓函數(shù)。

根據(jù)方程1給出的輸出電壓函數(shù)，可以提煉出環(huán)境溫度(TA)的方程。

向示波器添加一個(gè)新的數(shù)學(xué)通道，以便觀測(cè)溫度值。在f(t)中插入方程2，并將M1通道分辨率設(shè)置為10 V/div。啟用示波器的測(cè)量功能。M1的平均測(cè)量值表示實(shí)際環(huán)境溫度。

圖3 輸出電壓和溫度測(cè)量

使用AD592測(cè)量溫度

背景知識(shí)

AD592是一款2端單芯片集成電路溫度傳感器，其輸出電流與絕對(duì)溫度成比例。在寬電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當(dāng)一個(gè)高阻抗、1 μA/K溫度相關(guān)電流源。采用單電源（4 V至30 V）時(shí)，AD592可在較寬的工作溫度范圍（-25°C至+105°C）內(nèi)提供0.5°C的測(cè)量精度。

材料

■   ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊

■   無焊試驗(yàn)板和跳線套件

■   AD592電流溫度傳感器

■   一個(gè)1 kΩ電阻

硬件設(shè)置

圖4顯示了傳感器引腳排列。ADALM2000只能測(cè)量電壓，因此有必要在傳感器輸出端連接一個(gè)電阻，并應(yīng)用歐姆定律來計(jì)算電流值。

圖4 AD592電流溫度傳感器引腳排布

按圖5所示方式進(jìn)行連接。

圖5 AD592試驗(yàn)板連接

程序步驟

打開Scopy并啟用5 V正電源電壓。在示波器的通道1上，您將看到電阻上的電壓。應(yīng)用歐姆定律可得出電流值。

通過電阻的電流等于通道1上讀取的電壓除以其電阻值。所用電阻為1 kΩ，因此電流的數(shù)值與電壓相同，不過單位是微安。從傳感器的數(shù)據(jù)手冊(cè)可知，其輸出電流以1 μA/K的比例增加，0°C時(shí)的輸出電流為273 μA。

圖6 AD592的輸出電流與溫度的關(guān)系

知道了這一點(diǎn)，我們就可以應(yīng)用從K到°C的轉(zhuǎn)換公式：

要在示波器工具上顯示溫度，請(qǐng)?zhí)砑右粋€(gè)新的數(shù)學(xué)通道，并使用方程4作為函數(shù)。請(qǐng)記住，通道1電壓以mV為單位，傳感器的輸出電流以μA為單位。這意味著，如果您想在通道M1上獲得溫度，必須將通道CH1上讀取的值減去0.273。

圖7 電阻電壓和溫度測(cè)量

問題：

AD22100電壓輸出溫度傳感器和AD592電流輸出溫度傳感器的工作原理有何區(qū)別？

關(guān)于作者

Antoniu Miclaus現(xiàn)為ADI公司的系統(tǒng)應(yīng)用工程師，從事ADI教學(xué)項(xiàng)目工作，同時(shí)為Circuits from the Lab?、QA自動(dòng)化和流程管理開發(fā)嵌入式軟件。他于2017年2月在羅馬尼亞克盧日-納波卡加盟ADI公司。他目前是貝碧思鮑耶大學(xué)軟件工程碩士項(xiàng)目的理學(xué)碩士生。他擁有克盧日-納波卡科技大學(xué)電子與電信工程學(xué)士學(xué)位。