数字温度传感器AD7416及其应用
数字温度传感器AD7416及其应用
AD7416 是美国模拟器件公司（ADI）出品的单片机温度监控系统集成电路。其内部包含有带隙温度传感器和10位模数转换器，可将感应温度转换为0.25℃量化间隔的数字信号，以便用来与用户设置的温度点进行比较。AD7416片内寄存器可以进行高/低温度门限的设置当温度超过设置门限时，过温漏级开路指示器（OTI）将输出有效信号。另外，可以通过I2C接口对AD7416的内部寄存器进行读/写操作，最多可允许8片AD7416挂接在同一个串行总线上。该温度传感器可广泛应用于数据采集系统中的环境温度监测、
工业过程控制、电池充电以及个为计算机等系统。
1 基本特性与引脚功能
AD AD7416具有如下基本特性：
●工作电压范围为+2.7V～+5.5V；
●测温范围为-55℃～+125℃；
●具有10位数字输出温度值，分辨率为0.25℃；
●精度为±2℃(-25℃～+100℃)和±3℃（-55℃～+125℃）；
●转换时间为15～30μs，更新速率为400μs；
●带有过温漏级开路指示器（OTI）；
●具有I2C兼容的串行接口和可选的串行总线地址；
●具有低功耗关闭模式（典型值为0.2μA）；
●可用来升级替换LM75。
AD7416采用8脚表面贴SO和8脚小型SOIC封装形式，图1所示为AD7416的引脚排列图，各引
脚功能如表1所列。
表1 AD7416引脚功能
2 工作原理
AD7416的内部功能框图如图2所示。它的片内带隙温度传感器可按预先设置的工作方式对环境温度进行实时测量，并将结果转化为数字量存入到温度值寄存器中（地址00H），其环境温度与输出数据的关
系如表2所列。
表2 环境温度与输出数据的关系
AD7416预先设置的工作方式分两种：
●自动测温方式。在这种方式下，AD7416每隔400μs对环境温度测量一次，每次的量化转换时间为1
5～30μs，其余时间芯片则自动转入休眠状态；
●低功耗方式。这种方式通常应用在测温频率较低的场
合。当用户需要对环境温度进行测量时，可通过I2C串行接
口总线来写入操作命令，此时，芯片将由休眠状态转入测温
状态。当温度量化转换结束后，芯片将重新转入休眠状态。
AD7416内部的配置寄存器（地址01H）为8位读/写寄
存器，可用于设置操作方式，其格式为：
配置寄存器各部分的功能如下：
●D7～D5始终设置为000；
●D4和D3用于设置故障排队长度，以防止测温系统在受到干扰时错误地触发过温指示器（OTI），
故障排队长度可分别设置为1、2、4和6次；
●D2用于设置OTI的输出极性。0表示低电平输出，1表示高电平输出；
●D1 用于设置OTI的工作方式。0表示采用比较方式工作，即当环境温度超过TOTI时触发OUT输出，其输出电平一直保持到环境温度降至THYST；1表示采用中断方式工作，即当环境温度超过TOTI的触发OTI输出，其输出电平将一直保持到下一次读操作，而在这期间，即使环境温度降到THYST，输出电
平也不翻转；
●D0用于设置工作方式。0表示采用自动测温方式，1表示采用低功耗方式。
THYST温度点寄存器（地址02H）和TOTI温度点寄存器（地址03H）均是16位读/写寄存器，分别用于设置低端和高端温度点的门限值，所设数值以二进制补码的形式存入高9位，其余位置0。
AD7416采用I2C串行总线和数据传输协议来实现同外设的数据传输。在数据传输过程中AD7416作为从器件通过数据输入/输出线SDA以及时钟信号线SCL与总线相连。其传输时序如图3所示。当SCL保持高电平时，SDA从高电平到低电平的跳变为数据传输的开始信号，随后传送AD7416的地址信息的读/写控
制位。其地址信息的格式为：100A2A1A0R/W。
根据A2A1A0的不同编码，最多可允许8片AD7416挂接同一个串行总线上。读/写控制位为1时，表示对AD7416进行读操作，为0时，则表示进行写操作。当每个字节传送结束时，必须在收到接收数据一方的确认信号（ACK）后方可开始下一步的操作。然后在地址信息和读/写控制位之后传送片内寄存器地址和数据。最后，在SCL保持高电平的情况下，当SDA从低电平跳变到高电平时将终止数据的传输操作。
3 应用实例
AD7416在每次上电时的默认参数如下：
●TOUI设置为80℃、THYST设置为75℃；
●OTI采用比较方式工作；
●OTI输出低电平有效；
●故障排队长度设置为1。
这些默认值可使该温度传感器在不连接串行总线时用作自动调温器，图4所示就是AD7416作为自动调温器的典型应用电路原理图。当被测量的环境温度低于THYST时，OTI输出高电平，Q1导通，继电器吸合，加热器开始工作；当被测量的环境温度高于TOTI时，OTI输出低电平，将Q1的基极电位拉低以使
其截止，继电器释放，加热器停止工作。
实际应用中应注意以下几个问题：
●为防止环境干扰，AD7416的电源同地线之间要并接容值大于0.1μF的钽电容；
●AD7416的感温器件在芯片内部，因此芯片表面要被测物体紧密接触；
●由于芯片自耗电的存在，AD7416工作时的自身温升约为0.2，所以在精确测温时应采取低功耗的工
作方式；
●OTI输出端的上拉电阻的阻值越大，流入AD7416的电流越小，其温升也越小，但上拉电阻最大不
能超过30kΩ，通常选10kΩ；
●与I2C兼容的接口总线在AD7416上电后就一直有效，因此在芯片处于休眠状态下仍可进行片内数
据的读出和写入。
各种温度传感器分类及其原理.
各种温度传感器分类及其原理
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件，其种类最多，应用最广，发展最快。众所周知，日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化，在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1.热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体A和B 组成一个回路，其两端相互连接时，只要两结点处的温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端，另一端温度为TO,称为自由端(也称参考端或冷端，则回路中就有电流产生，如图2-1(a所示，即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个：其一，当有电流流过两个不同导体的连接处时，此处便吸收或放出热量(取决于电流的方向， 称为珀尔帖效应；其二，当有电流流过存在温度梯度的导体时，导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向，称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势EAB(T，T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势，此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势， 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关，而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势：热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时，在断开处a，b 之间便有一电动势差△ V，其极性和大小与回路中的热电势一致，如图 2-1(b所示。并规定在冷端，当电流由A流向B时，称A为正极，B 为负极。实验表明，当△ V很小时，△ V与厶T成正比关系。定义△ V对厶T 的微分热电势为热电势率，又称塞贝克系数。
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DS18B20数字温度传感器要点
DS18B20数字温度传感器接线方便，封装成后可应用于多种场合，如管道式，螺 纹式，磁铁吸附式，不锈钢 封装式，型号多种多样，有LTM8877，LTM8874等等。主要根据应用场合的不同而改变其外观。封装后的DS18B20可用于电缆沟测温，高炉水循环测温，锅炉测温，机房测温，农业大棚测温，洁净室测温，弹药库测温等各种非极限温度场合。耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 1: 技术性能描述 ①、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。 ②、测温范围－55℃～+125℃，固有测温误差（注意，不是分辨率，这里之前是错误的）1℃。 ③、支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。 ④、工作电源: 3.0~5.5V/DC （可以数据线寄生电源） ⑤、在使用中不需要任何外围元件 ⑥、测量结果以9~12位数字量方式串行传送 ⑦、不锈钢保护管直径Φ6 ⑧、适用于DN15~25, DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温 ⑨、标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2”任选 ⑩、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。[1]信息DS18B20+ 和 Maxim Integrated Manufactured by Maxim Integrated, DS18B20+ is a 温度传感器. 3应用范围编辑 2.1 该产品适用于冷冻库，粮仓，储罐，电讯机房，电力机房，电缆线槽等测温和控制领域 2.2 轴瓦，缸体，纺机，空调，等狭小空间工业设备测温和控制。 2.3 汽车空调、冰箱、冷柜、以及中低温干燥箱等。 2.4 供热/制冷管道热量计量，中央空调分户热能计量和工业领域测温和控制 4型号规格编辑 型号测温范围安装螺纹电缆长度适用管道 TS-18B20 -55~125 无 1.5 m TS-18B20A -55~125 M10X1 1.5m DN15~25 TS-18B20B -55~125 1/2”G 接线盒 DN40~ 60
基于数字温度传感器的数字温度计
黄河科技学院《单片机应用技术》课程设计题目：基于数字温度传感器的数字温度计 姓名：时鹏 院（系）：工学院 专业班级： 学号： 指导教师：
黄河科技学院课程设计任务书 工学院机械系机械设计制造及其自动化专业S13 级 1 班 学号1303050025 时鹏指导教师朱煜钰 题目:基于数字温度传感器的数字温度计设计 课程:单片机应用技术课程设计 课程设计时间2014年10月27 日至2014年11 月10 日共2 周 课程设计工作内容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸张不够可加页）
课程设计任务书及摘要 一、课程设计题目：基于数字温度传感器的数字温度计 二、课程设计要求 利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号，计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其温度测量范围为-55℃~125℃，精确到0.5℃。数字温度计所测量的温度采用数字显示，控制器使用单片机AT89C51，温度传感器使用DS18B20，用3位共阳极LED数码管以串口传送数据，实现温度显示。 三、课程设计摘要 DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。 该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口，芯片使用了ATMEL公司的AT89C51单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。上位机部分使用了通用PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。 四、关键字：单片机温度测量DS18B20 数字温度传感器AT89C51
各种温度传感器分类及其原理.
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各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端 或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电 动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。 与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量(取决 于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同 的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。 温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。 无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T
全面了解数字温度传感器规范
全面了解数字温度传感器规范 为了实现最佳性能并确保系统稳健性，就必须要进行系统监控测量。其中一个必需的典型测量项目就是环境温度。使用简单的数字温度传感器进行该测量将为系统设计人员提供如下保证：组件正常工作，系统处于其性能或校准限值范围内，不会使用户遇到危险。 测量结束后，通常由系统中的微控制器对环境温度进行相应调整。系统监控微控制器可以改变风扇速度、关闭非必要系统进程或使系统智能进入省电模式。系统设计人员需全面正确地了解数字温度传感器规范以设计系统，并就测量结果采取最佳措施。另外，全面了解传感器规范将确保在选择数字温度传感器器件时，可做到权衡得当。 当选择数字温度传感器(也称作串行输出温度传感器)时，应考虑的主要规范包括精度、分辨率、功耗、接口和封装。 精度 数字温度传感器精度表示传感器读数和系统实际温度 之间的误差。在产品说明书中，精度指标和温度范围相对应。通常针对不同温度范围，有数个最高精度指标。对于25～
+100℃温度范围来说，±2℃精度是很常见的。Analog Device 公司的ADT75、Maxim公司的DS75、National公司的LM75以及TI的TMP75均具有这种精度节点。但是，还有更高精度的器件。例如，TI的TMP275在120～100℃温度范围内的精度为±0.5℃。 虽然温度精度指标是非常重要的，然而对系统监控应用来说，它并非一定是最为关键的因素。这些应用更重视检测温度变化，而不是确定温度绝对值。 分辨率 数字温度传感器分辨率是描述传感器可检测温度变化细微程度的指标。集成于封装芯片的温度传感器本身就是一种模拟传感器。因此所有数字温度传感器均有一个模数转换器(ADC)。ADC分辨率将决定器件的总体分辨率，分辨率越高，可检测到的温度变化就越细微。 在产品说明书中，分辨率是采用位数和摄氏温度值来表示的。当采用位数来考虑分辨率时，必须多加注意，因为该值可能包括符号位，也可能不包括符号位。此外，该器件的内部电路可能以不同于传感器总体温度范围的值，来确定内部ADC的满量程范围。以摄氏度来表示的分辨率是一种更直接分辨率值，采用该数值可进行设计分析。
各种温度传感器分类及其原理.
各种温度传感器分类及其原理 温度传感器是检测温度的器件,其种类最多,应用最广,发展最快。众所周知,日常使用的材料及电子元件大部分特性都随温度而变化, 在此我们暂时介绍最常用的热电阻和热电偶两类产品。 1. 热电偶的工作原理 当有两种不同的导体和半导体 A 和 B 组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为 T ,称为工作端或热端,另一端温度为 TO ,称为自由端 (也称参考端或冷端,则回路中就有电流产生,如图 2-1(a所示,即回路中存在的电动势称为热电动势。这种由于温度不同而产生电动势的现象称为塞贝克效应。与塞贝克有关的效应有两个:其一, 当有电流流过两个不同导体的连接处时, 此处便吸收或放出热量 (取决于电流的方向 , 称为珀尔帖效应;其二,当有电流流过存在温度梯度的导体时,导体吸收或放出热量 (取决于电流相对于温度梯度的方向 ,称为汤姆逊效应。两种不同导体或半导体的组合称为热电偶。热电偶的热电势 EAB(T, T0 是由接触电势和温差电势合成的。接触电势是指两种不同的导体或半导体在接触处产生的电势, 此电势与两种导体或半导体的性质及在接触点的温度有关。温差电势是指同一导体或半导体在温度不同的两端产生的电势, 此电势只与导体或半导体的性质和两端的温度有关, 而与导体的长度、截面大小、沿其长度方向的温度分布无关。无论接触电势或温差电势都是由于集中于接触处端点的电子数不同而产生的电势, 热电偶测量的热电势是二者的合成。当回路断开时,在断开处 a , b 之间便有一电动势差△ V ,其极性和大小与回路中的热电势一致,如图 2-1(b所示。并规定在冷端,当电流由 A 流向 B 时, 称 A 为正极, B 为负极。实验表明,当△ V 很小时,△ V 与△ T 成正比关系。定义△ V 对△ T 的微分热电势为热电势率, 又称塞贝克系数。塞贝克系数的符号和大小取决于组成热电偶的两种导体的热电特性和结点的温度差。 2. 热电偶的种类
温度传感器的应用及原理
温度传感器的应用及原理 温度测量应用非常广泛，不仅生产工艺需要温度控制，有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量，如计算机要监控CPU的温度，马达控制器要知道功率驱动IC 的温度等等，下面介绍几种常用的温度传感器。温度是实际应用中经常需要测试的参数，从钢铁制造到半导体生产，很多工艺都要依靠温度来实现，温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述，并介绍与电路系统之间的接口。热敏电阻器用来测量温度的传感器种类很多，热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC)，也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中，热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高，但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。 表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。 这些数据是对Vishay-Dale热敏电阻进行量测得到的，但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25)，该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比，通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例，25℃时阻值为10KΩ的电阻，在0℃时电阻为28.1KΩ，60℃时电阻为4.086KΩ；与此类似，25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为14.050K Ω。 虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量，但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值，可以用这个曲线来估计，也可以直接计算出电阻值，计算公式如下： 热敏电阻一般有一个误差范围，用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同，误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换，用于不能进行现场调节的场合，例如一台仪器，用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准，这种热敏
数字温度传感器AD7416及其应用
数字温度传感器AD7416及其应用 AD7416 是美国模拟器件公司（ADI）出品的单片机温度监控系统集成电路。其内部包含有带隙温度传感器和10位模数转换器，可将感应温度转换为0.25℃量化间隔的数字信号，以便用来与用户设置的温度点进行比较。AD7416片内寄存器可以进行高/低温度门限的设置当温度超过设置门限时，过温漏级开路指示器（OTI）将输出有效信号。另外，可以通过I2C接口对AD7416的内部寄存器进行读/写操作，最多可允许8片AD7416挂接在同一个串行总线上。该温度传感器可广泛应用于数据采集系统中的环境温度监测、 工业过程控制、电池充电以及个为计算机等系统。 1 基本特性与引脚功能 AD AD7416具有如下基本特性： ●工作电压范围为+2.7V～+5.5V； ●测温范围为-55℃～+125℃； ●具有10位数字输出温度值，分辨率为0.25℃； ●精度为±2℃(-25℃～+100℃)和±3℃（-55℃～+125℃）； ●转换时间为15～30μs，更新速率为400μs； ●带有过温漏级开路指示器（OTI）； ●具有I2C兼容的串行接口和可选的串行总线地址； ●具有低功耗关闭模式（典型值为0.2μA）； ●可用来升级替换LM75。 AD7416采用8脚表面贴SO和8脚小型SOIC封装形式，图1所示为AD7416的引脚排列图，各引 脚功能如表1所列。 表1 AD7416引脚功能
2 工作原理 AD7416的内部功能框图如图2所示。它的片内带隙温度传感器可按预先设置的工作方式对环境温度进行实时测量，并将结果转化为数字量存入到温度值寄存器中（地址00H），其环境温度与输出数据的关 系如表2所列。 表2 环境温度与输出数据的关系 AD7416预先设置的工作方式分两种： ●自动测温方式。在这种方式下，AD7416每隔400μs对环境温度测量一次，每次的量化转换时间为1 5～30μs，其余时间芯片则自动转入休眠状态；
浅析数字温度传感器
浅析数字温度传感器 在传感器技术突飞猛进的今天，多家现代传感器企业提供的新型数字温度传感器，与传统温度传感器相比，具有性价比高、性能优越、可靠性高、使用方便、体积小、灵敏度高和控制电路简单等特点。与传统产品相比，新型温度传感器呈现出微型化、高精度、低功耗等发展趋势。完全可以替代传统热敏电阻和电阻式温度检测器。具体来说，数字温度传感器的主要构成包括一个双电流源、一个Δ-ΣA/D转换器、数字逻辑和一个通向数字器件(如与一个微处理器或微控制器连接)的串行接口(如I2C总线、SMBus或SPI)。 新型数字温度传感器原理 数字温度传感器也叫热电偶，是将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：(1)测量精度高；(2)测量范围广；(3)构造简单，使用方便。 新型数字温度传感器的应用 当前，虽然主要的温度传感器，如热电偶、热电阻及辐射温度计等的技术已经成熟，但是只能在传统的场合应用，不能满足许多领域的要求，尤其是高科技领域。因此，各国专家都在针对性的竞争开发各种新型温度传感器及特殊的实用测量技术。 新型数字温度传感器的应用范围很广，它不仅广泛应用于寻常百姓的日常生活中，而且也大量用于现代工业生产的自动化控制和生产过程检测控制系统。 当前世界范围内温度传感器正从模拟式向新型数字式、从传统集成式向现代智能化的方向发展。新型数字温度传感器自从二十世纪九十年代中期面世以来，在中国国内也迅猛发展，并迅速在广大人民群众的日常生活中推广应用。
常用温度传感器的对比分析及选择
常用温度传感器的对比分析及选择 大致的要点： 1．温度传感器概述：应用领域，重要性； 2．四种主要的温度传感器类型的横向比较 3．热电偶传感器 4．热电阻传感器 5．热敏电阻传感器 6．集成电路温度传感器以及典型产品举例 7．温度传感器的正确选择及应用 在各种各样的测量技术中，温度的测量可能是最为常见的一种，因为任何的应用领域，掌握温度的确切数值，了解温度与实际状态之间的差异等，都具有极为重要的意义。就以测量为例，在力的测量，压力，流量，位置及电平高低等测量的过程中，为了提高测量精度，通常都会要求对温度进行监视，如压力或力的测量，往往是使用惠斯登电阻电桥，但组成电桥的电阻随温度变化引起的误差，往往会大大超过待测力引起的电阻值变化，如不对温度进行监控并据此校正测量结果，则测量完全不可能进行或者毫无效果。其他参数测量也有类似问题，可以说，各种的物理量都是温度的函数，要得到精确的测定结果，必须针对温度的变化，作出精确的校正。本文就是帮助读者针对特定的用途，选择最为合适的温度传感器，并进行精确的温度测量。 工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻RTD、热敏电阻及集成电路温度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量范围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度范围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。表1是四类传感器的各自独特的性能特性及相互比较。表2是四类传感器的典型应用领域。
热电偶--通用而经济 热电偶由二根不同的金属线材，将它们一端焊接在一起构成，如图1所示；参考端温度（也称冷补偿端）用来消除铁-铜相联及康铜-铜联接端所贡献的误差；而两种不同金属的焊接端放置于需要测量温度的目标上。 两种材料这样联接后会在未焊接的一端产生一个电压，电压数值是所有联接端温度的函数，热电偶无需电压或电流激励。实际应用时，如果试图提供电压或电流激励反而会将误差引进系统。 鉴于热电偶的电压产生于两种不同线材的开路端，其与外界的接口似乎可通过直接测量两导线之间的电压实现；如果热电偶的的两端头不是联接至另外金属，通常是铜，那末事情真会简单至此。 但热电偶需与另外一种金属联接这一事实，实际上又建立了新的一对热电偶，在系统中引入了极大的误差，消除此误差的唯一办法是检测参考端的温度（参见图1），以硬件或硬件-软件相结合的方式将这一联接所贡献的误差减掉，纯硬件消除技术由于线性化校正的因素，比软件-硬件相结合技术受限制更大。一般情况下，参考端温度的精确检测用热电阻RTD，热敏电阻或是集成电路温度传感器进行。原则上说，热电偶可由任意的两种不同金属构建而成，但在实践中，构成热电偶的两种金属组合已经标准化，因为标准组合的线性度及所产生的电压与温度的关系更趋理想。 表3与图2是常用的热电偶E,J,T,K,N,S,B R的特性。
温度传感器在工业中的应用
红外温度传感器在工业中的应用 随着工业生产的发展，温度测量与控制十分重要，温度参数的准确测量对输出品质、生产效率和安全可靠的运行至关重要。目前，在热处理及热加工中已逐渐开始采用先进的红外温度计等非传统测温传感器，来代替传统的热电偶、热电阻类的热电式温度传感器，从而实现生产过程或者重要设备的温度监视和控制。 基本原理 温度传感器基本原理，最常用的非接触式温度传感器基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行修正而得到介质的真实温度。 在水泥制造生产中的应用 红外温度传感器在水泥制造生产中有着广泛的应用。据调查目前我国每年因红窑事故造成的直接经济损失达2000万元，间接损失达3亿元。用常规的方法很难对非匀速旋转的水泥胴体进行测温，国际上先进的办法是在窑尾预热平台上安装一套红外扫描测温仪，系统的软件部分主要由数据采集滤波、同步扫描控制、数据通讯处理等，红外辐射测温仪按预定的扫描方式，实现对窑胴体轴向每一个测量段成的温度的测量，在一个扫描周期内，红外温度传感器将在扫描装置的驱动下，将每一个测量元表面的红外辐射转换成温度相关的电信号，送进数据采集装置作为数据采集，同步装置保证数据采集与回转窑的旋转保持严格同步，要让测量的温度值与测量元下确对应，测温仪由扫描起点扫描到终点后，即对窑胴体表面各测量元完成了一次逐元温度检测后，立即快速返回扫描起点，开始下一扫描周期的检测，数据经微机处理后，给出反映窑内状况的图像，文字信息，必要时可以发射声光报警。为保证测量的精度，定要考虑物体的发射率，周围环境影响。红外测温仪要垂直对准窑胴体的表面，因因水汽，尘埃，烟雾的影响，要采取加装水冷，风吹扫装置。意义：1.生产过程中对产品的质量监控与监视，只要温度控制在设定值内，产品质量会有保证，过低过高都浪费能源；2.在线安全的检测可以起到保护人以及设备安全；3.降低能耗，节约能源。 在热处理行业中的应用 红外温度传感器可以广泛的应用于钢铁生产过程中，对生产过程的温度进行监控，对于提高生产率和产品质量至重要。红外温度传感器可精确地监视每个阶段，使钢材在整个加工过程中保持正确的冶金性能。红外温度传感器可以帮助钢铁生产过程中提高产品质量和生产率、降低能耗、增强人员安全、减少停机时间等。 红外温度传感器在钢铁加工和制造过程中主要应用在连铸、热风炉、热轧、冷轧、棒材和线材轧制等过程中。 红外温度传感器传感头有数字和模拟输出两种，发射率可调。—这对于发射率变化金属材料尤其重要。要生产出优质的产品和提高生产率，在炼钢的全过程中，精确测温是关键。连铸将钢水变为扁坯、板坯或方坯时，有可能出现减产或停机，需精确的实时温度监测，配以水嘴和流量的调节，以提供合适的冷却，从而确保钢坯所要求的冶
智能温度传感器原理及应用
智能温度传感器原理及应用 电气信息学院 一、热电阻 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 Rt=Rt0[1+α(t-t0)] 式中，Rt为温度t时的阻值;Rt0为温度t0(通常t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 Rt=AeB/t 式中Rt为温度为t时的阻值;A、B取决于半导体材料的结构的常数。 相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上)，但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小;铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150易被氧化。中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。 热电阻的信号连接方式热电阻是把温度变化转换为电阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它一次仪表上。工业用热电阻安装在生产现场，与控制室之间存在一定的距离，因此热电阻的引线对测量结果会有较大的影响。 目前热电阻的引线主要有三种方式 ○1二线制：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：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：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。
常用温度传感器比较(2)
常用温度传感器比较 一.接触式温度传感器 1. 热电偶： （1）测温原理： 两种不同成分的导体（称为热电偶丝或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测 量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表连接，显示出热电偶所产生的热电动势，通过查询热电偶分度表，即可得到被测介质温度。 （2）测温范围： 常用的热电偶从-50~+1600C均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到- 269C（如金铁镍铬），最高可达+28000（如钨-铼）。 （3）常用热电偶型号： （4）实例： T型热电偶，测温范围-40~350C，详细信息见T型热电偶实例。 2. 热电阻： （1）测温原理： 热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化 而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。 目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即： R=R o [1+ a（t-t 0）] 式中，R为温度t时的阻值；R o为温度t o （通常10=00 ）时对应电阻值；a为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为： R =Ae B/t 式中R为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。 （2）测温范围：
金属热电阻一般适用于-200~5000范围内的温度测量，其特点是测量准确、 稳定性好、性能可靠。 半导体热敏电阻测温范围只有-50~300C左右，且互换性较差，非线性严重，但温度系数更大，常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上) 。 (3)常用热电阻： 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150C 易被氧化。 中国最常用的有R°=10Q、R°=100Q和R°=1000Q等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜电阻有R o=50Q和R o=100Q两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。 (4)实例： Pt100为正温度系数热敏电阻传感器，测量范围-200 C ~850C，允许温度偏差值0.15+0.002|t| ，最小置入深度200mm最大允许电流5mA详细信息见Pt100 实例。 3. 集成温度传感器： <1>模拟式温度传感器： (1)原理： 将驱动电路、信号处理电路以及必要的逻辑控制电路集成在单片IC上，具 有实际尺寸小、使用方便、灵敏度高、线性度好、响应速度快等优点。 (2)常见模拟式温度传感器： 电压输出型： LM3911、LM335 LM45 AD22103 电流输出型： AD590。 (3)实例： LM135\235\335系列是美国国家半导体公司(NS)生产的一种高精度易校正的集成温度传感器，是电压输出型温度传感器，工作特性类似于齐纳稳压管。该系列器件灵敏度为10mV/K，具有小于1Q的动态阻抗，工作电流范围从400^A 到5mA，精度为1C，LM135的温度范围为-55 C?+150C，LM235的温度范围为-40 C ?+125C，LM335 为-40C ~+100°C。封装形式有TO-46、TO-92、SO-8。该器件广泛应用于温度测量、温差测量以及温度补偿系统中。详细信息见 LM135，235，335.pdf。 AD590是美国模拟器件公司的电流输出型温度传感器，供电电压范围为3~30V,可以承受44V正向电压和20V反向电压，测温范围为-55 C?+150C，输出电流为223卩 A~423卩A,输出电流变化1卩A相当于温度变化1 C，最大非线性误差为土03C,响应时间仅为20卩s，重复性误差低至土0.05C,功耗约为2mW, 输出电流信号的传输距离可达到1km以上，作为一种高阻电流源，最高可达 20血，所以它不必考虑选择开关或CMO多路转换器所引入的附加电阻造成的误差,适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。详细信息见AD590.pdf。 <2>数字式温度传感器： (1)原理： 将敏感元件、A/D转换单元、存储器等集成在一个芯片上，直接输出反应被测温度的
基于温度传感器的数字温度计.
华东交通大学电子测量传感器设计报告 报告题目：基于温度传感器的数字温度计 作者姓名： 专业班级： 学号： 指导老师： 时间：2013~2014学年第一学期
摘要 温度控制系统广泛应用于社会生活的各个领域,如家电、汽车、材料、电力电子等,常用的控制电路根据应用场合和所要求的性能指标有所不同, 在工业企业中,如何提高温度控制对象的运行性能一直以来都是控制人员和现场技术人员努力解决的问题。这类控制对象惯性大,滞后现象严重,存在很多不确定的因素,难以建立精确的数学模型,从而导致控制系统性能不佳,甚至出现控制不稳定、失控现象。传统的继电器调温电路简单实用,但由于继电器动作频繁,可能会因触点不良而影响正常工作。控制领域还大量采用传统的PID控制方式,但PID控制对象的模型难以建立,并且当扰动因素不明确时,参数调整不便仍是普遍存在的问题。 采用数字温度传感器DS18B20，因其内部集成了A/D转换器，使得电路结构更加简单，而且减少了温度测量转换时的精度损失，使得测量温度更加精确。数字温度传感器DS18B20只用一个引脚即可与单片机进行通信，大大减少了接线的麻烦，使得单片机更加具有扩展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通过单跳数据线就可以和主电路连接，故可以把数字温度传感器DS18B20做成探头，探入到狭小的地方，增加了实用性。更能串接多个数字温度传感器DS18B20进行范围的温度检测。 本文主要介绍了一个基于89C51单片机和DS18B20的测温系统，详细描述了利用数字温度传感器DS18B20开发测温系统的过程，重点对传感器在单片机下的硬件连接，软件编程以及各模块系统流程进行了详尽分析,该系统可以方便的实现实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限报警温度，适合于我们日常生活和工、农业生产中的温度测量。 关键词：AT89C51单片机、温度传感器DS18B20 Abstract Temperature control system is widely applied in various fields of social life, such as household appliances, automobiles, materials, power electronics, the commonly used
常用温度传感器比较
一．主题：温度传感器 二．内容 接触式温度传感器 1.热电偶： （1）测温原理: 两种不同成分的导体（称为热电偶丝或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电动势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表连接，显示出热电偶所产生的热电动势，通过查询热电偶分度表，即可得到被测介质温度。 （2）测温范围： 常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 （3）常用热电偶型号： （4）实例： T型热电偶，测温范围-40~350℃。 2.热电阻： （1）测温原理: 热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。 目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即： Rt=Rt0[1+α（t-t0）] 式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为： Rt =AeB/t 式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。 （2）测温范围： 金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠。 半导体热敏电阻测温范围只有-50~300℃左右, 且互换性较差，非线性严重，但温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上）。 （3）常用热电阻： 目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜：铂电阻精度高，适用于中性和氧化性介质，稳定性好，具有一定的非线性，温度越高电阻变化率越小；铜电阻在测温范围内电阻值和温度呈线性关系，温度线数大，适用于无腐蚀介质，超过150℃易被氧化。 中国最常用的有R0=10Ω、R0=100Ω和R0=1000Ω等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000；铜电阻有R0=50Ω和R0=100Ω两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。 （4）实例： Pt100为正温度系数热敏电阻传感器，测量范围-200℃~850℃，允许温度偏差值