热电式传感器在生活中的应用
生活中传感器的应用
生活中传感器的应用
在当今社会，传感器已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。
无论是在家庭生活中还是工业生产中，传感器都发挥着重要的作用。
它们可以帮助我们收集各种数据，从而实现自动化控制和监测。
让我们来看看生活中传感器的一些应用。
首先，我们可以从家庭生活中的应用说起。
在家里，我们经常会使用温度传感器来监测室内温度，从而调节空调或暖气的温度。
此外，湿度传感器也可以帮助我们监测室内湿度，防止潮湿或干燥的环境对我们的健康造成影响。
另外，光线传感器可以帮助我们自动调节灯光的亮度，节省能源的同时也提高了生活的舒适度。
除了家庭生活，传感器在工业生产中也有着广泛的应用。
例如，在汽车制造过程中，传感器可以帮助监测车辆的各种参数，从而保证车辆的性能和安全。
在食品加工行业，温度传感器可以帮助监测食品的加工温度，确保食品的质量和安全。
另外，在医疗行业，传感器也被广泛应用于各种医疗设备中，帮助医生监测患者的生命体征，提高医疗水平。
总的来说，生活中传感器的应用已经渗透到了我们的生活的方方面面。
它们不仅提高了生活的便利性和舒适度，还在工业生产和医疗领域发挥着重要的作用。
随着科技的不断发展，相信传感器在未来会有更广泛的应用，为我们的生活带来更多的便利和安全。
第5章热电式传感器及应用
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5.1.1 金属热电阻
(2).铜热电阻（WZC）(测量精度不太高，测量范围不大的情 况，用铜热电阻来代替铂热电阻)
结构材料：Cu丝绕制，＝(4.25～4.28) ×10-3 / ℃(铜电阻温度
＝ 0.015×10-6 Ω· m； 测温范围和：50℃～50℃，0.5℃， 50℃～100℃，(1％)t 电阻－温度特性：Rt=R0 (1 + t )，在测温范围内线性。 分度号：Cu100，Cu50，等。 分度表：见附表 另外，铁、镍材料也可制作热电阻温度计。
图5－5 热电阻数字温度计电路 第15页
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5.1.1 金属热电阻
差动输出传感器信号适宜与MAX138等A/D转换连接，实现 数字测量。MAX138、ICL5106、ICL5105等A/D转换器的转 换精度是三位半，与二进制 10位A/D转换器的转换精 度相当。 线性化测温电路如图 5-10所示。
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5.1.1 金属热电阻
图5－3 热电阻测温电桥的四线连接法
第11页
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5.1.1 金属热电阻
3 热电阻的应用
(1)．铂热电阻测温
恒压工作的铂热电阻测温电路如图5-4（a）所示。 热电阻选用TRRA1023B(Pt1000)，R0＝1000Ω ； 传感器工作电压UB＝10V＋e1。 测温电桥输出：
第25页
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5.1.2 半导体热敏电阻
(4)．温度测量 图5－20是利用NTC热敏电阻组成的0~100℃的测温电 路，相应的输出电压为0~5V，其灵敏度为50mV/℃。
图5－20 温度测量电路
5．热电偶温度冷端补偿 后面介绍。
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热电式传感器的原理和应用
热电式传感器的原理和应用一、热电式传感器的原理热电式传感器是一种使用热电效应来测量温度的传感器。
它利用了热电效应在两个不同材料接合处产生的温度差，从而生成一个电压或电流信号，用于测量温度。
1. 热电效应的基本原理热电效应是指两个不同材料的接触处由于温度差异而产生的电势差。
根据这个原理，热电式传感器通常由两种不同材料的导线或导体构成。
2. 热电偶原理热电偶是热电式传感器的一种常见类型，它由两根不同材料的导线通过焊接连接而成。
当一个导线的接触处受到热源的加热时，会产生一个电势差，这个电势差与温度成正比。
通过测量这个电势差，可以间接测量热源的温度。
3. 温度与电势差的关系热电偶的电势差与温度之间的关系可以通过热电势-温度特性曲线来描述。
每种材料的热电性质都不同，因此每根导线的热电特性也不同。
通过测量两个导线的电势差，可以确定温度的值。
二、热电式传感器的应用热电式传感器由于其简单、可靠的原理，被广泛应用于温度测量以及其他相关领域。
1. 工业自动化在工业自动化中，热电式传感器常用于测量各种流体、气体以及固体的温度。
它可以实时监测温度变化，并与控制系统相连，实现温度的自动调控。
2. 热处理过程热电式传感器在热处理过程中起到关键作用。
通过测量加热炉、熔炉等设备的温度，可以确保热处理过程的准确性和稳定性。
3. 医疗设备热电式传感器在医疗设备中也有广泛应用。
例如，体温计和血糖仪等便携式医疗设备都采用了热电式传感器来测量体温和血糖水平。
4. 环境监测热电式传感器还可以用于环境监测。
例如，测量室内和室外温度、湿度等参数，可以帮助调节室内环境，提供舒适的生活和工作环境。
结论热电式传感器是一种常见且有效的温度测量工具。
它利用热电效应的原理，通过测量热源产生的电势差来间接测量温度。
热电式传感器应用广泛，在工业自动化、热处理过程、医疗设备和环境监测等领域都有重要作用。
热电式传感器的原理和应用对提升生活和工作环境的舒适性，以及保证工业生产过程的准确性和稳定性都起到了关键作用。
传感器分类及其在现代生活中的应用
传感器分类及其在现代生活中的应用对于传感器，学理工科的我们都不陌生。
它是能感受规定的被测量并按照定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。
其中，敏感元件是传感器的核心它可以利用各种物理、化学、生物效应，将非电学参数的变化转换成电学参数的变化。
转换电路将敏感元件采集的信息进行处理，并输出数字信息，以电压或电流的形式输出。
对传感器有多种不同的分类方法，根据测量的不同，可把传感器分成物理型、化学型和生物型三类。
物理型传感器主要利用被测物理量变化时，敏感元件的电学量发生明显变化的特性制成。
如力学传感器就是利用物体在外力作用下产生形变或位移，从而使敏感元件的电阻或电容发生相应变化的原理制成的。
化学型传感器是用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换为电学量的敏感元件制成的。
生物型传感器是利用生物体组织的各种生物、化学与物理效应制成的有酶传感器、免疫传感器、抗原抗体传感器等。
传感器又可以做如下的分类：★电参量式传感器：电阻式、电感式、电容式等；★磁电式传感器：磁电感应式、霍尔式、磁栅式等；★压电式传感器：声波传感器、超声波传感器；★光电式传感器：一般光电式、光栅式、激光式、光电码盘式、光导纤维式、红外式、摄像式等；★气电式传感器：电位器式、应变式；★热电式传感器：热电偶、热电阻；★波式传感器：超声波式、微波式等；★射线式传感器：热辐射式、Y射线式；★半导体式传感器：霍耳器件、热敏电阻;★其他原理的传感器：差动变压器、振弦式等;像我们的楼道的声控灯、自动门，汽车等等，都有传感器工作的身影，各种智能家电的出现，令小小的传感器贯穿了我们的日常生活。
就拿伸手可及的手机来说，它本身就是个将各种传感器融合一体的小型系统。
随着技术的进步，手机突破了传统的通话功能，已经不再是个简单的通信工具，而是具有综合功能的便携式的电子设备。
你可以用于机听音乐，看电影，拍照等。
手机变得无所不能。
在这种情况下，智能化的发展趋势更使各种传感器在手机中的应用应运而生。
热电偶应用场景
热电偶应用场景
热电偶是一种常见的温度测量传感器，其应用场景非常广泛。
以下是几个常见的热电偶应用场景：
1. 工业生产中的温度测量：在工业制造中，很多生产过程需要控制或监测温度，如热处理、熔炼、烘干等。
热电偶可以非常准确地测量温度，并将数据传输到计算机或PLC等控制系统中，从而实现自动化控制。
2. 热力发电中的温度监测：热力发电是利用水蒸汽驱动涡轮发电机发电的一种方式，需要对燃料燃烧的温度进行监控。
热电偶可以测量燃烧室内的温度，确保燃烧温度处于安全范围内，同时也可以监测水蒸汽的温度，确保发电机的正常运行。
3. 空调、冰箱等家用电器中的温度控制：在空调、冰箱等家用电器中，热电偶被用来测量室内或某个区域的温度，并根据测量结果来控制制冷或加热等操作，以保持设定的温度范围。
4. 食品加工中的温度控制：在食品加工中，需要对食品的温度进行严密的控制，以确保食品的质量和安全。
热电偶可以被用来测量烤箱、烤架、烤盘等加热设备的温度，从而控制食品的加热时间和温度。
5. 医疗设备中的温度测量：在医院中，热电偶可以被用来测量患者的体温、手术器械的温度等，以确保医疗设备和手术环境的温度处于安全范围内，避免烫伤或其他安全问题。
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传感器的应用
传感器的应用
在工业自动化领域，热电式传感器被广泛应 用于温度控制和监测。例如，在塑料加工行 业中，热电式传感器可以用于测量注塑机模 具的温度，以确保塑料制品的质量和性能。 在钢铁制造行业中，热电式传感器可以用于 监测轧钢机的温度，防止过热或过冷，以保 证钢材的质量。此外，热电式传感器还可以 用于检测工业炉内的温度，实现精准的温度 控制
总之，热电式传感器的应用非常 广泛，几乎渗透到各个领域。随 着科技的不断发展，热电式传感 器的性能和精度也将不断提高， 为人类的生产和生活带来更多的 便利和发展机遇
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传感器的应用
航空航天
在航空航天领域，热电式传感器被广泛应用 于各种极端环境下的温度监测和控制。例如 ，在火箭发射中，热电式传感器可以测量燃 料罐内的温度，确保燃料在发射过程中不会 过热或过冷。在太空探测器中，热电式传感 器可以测量太阳能电池板的温度，帮助科学 家和研究人员优化能源利用效率。此外，热 电式传感器还可以用于监测航天器内部设备 的温度和热量，保障航天器的安全和稳定运 行
总之热电式传感器在科研实验领域也有着广泛的应用价值随着技术的 不断进步和发展热电式传感器的性能和精度也将得到不断的提升和完 善为人类的生产和生活带来更多的便利和发展机遇
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THANKS
化工行业
传感器的应用
在化工行业，热电式传感器被广泛应用于各 种化学反应和工艺过程的温度监测和控制。 例如，在化学反应器中，热电式传感器可以 测量反应液的温度，帮助工程师控制化学反 应的速度和产物的质量。在蒸馏塔中，热电 式传感器可以监测各个馏分的温度变化，以 提高蒸馏过程的效率和产品质量。此外，热 电式传感器还可以用于监测化学储罐的温度 和热量，保障生产过程的安全性
总之，热电式传感器在各个行业 和领域都有广泛的应用价值。随 着技术的不断进步和发展，热电 式传感器的性能和精度也将得到 不断的提升和完善，为人类的生 产和生活带来更多的便利和发展 机遇
生活中传感器简单应用举例
传感器传感器在生活中的应用之十大实例及应用：1.楼梯走道：电灯的触摸开关。
功能：使在人手或是其他的导电物体的接触下方能通电（这是我自己想的，不知事实是否如此。
），此举为节约能源做出巨大贡献。
2.电饭锅：功能：到达沸腾温度（居里点）即停止加热。
在某种材料的硬件支持下，使得具有这种功能，才使得人类做出伟大的进步！3.电子天平：功能：无需复杂操作，就能很快称出物体的质量，而且一般来说很精确。
这是因为在电子称下安装压力传感器再加上一些电子系统，使得能又快又好的称出质量，一切都得益于传感器的发展。
4.电子温度计：功能：简单快捷精确测量人体体温。
在电子温度计内部加入红外传感器，由于人体在不同温度下发射红外线的强度等因素皆有不同，利用此特点即可使用红外传感器。
5.mp4上的触摸键：功能：无需原来的机械按压，即可进行操作，使机身的寿命更长久，尤其是“按键”更是长久！原理暂时还不是很清楚，不过可想而知应该是传感器的功劳！6.手机的触摸屏：功能：分好几种，有的是点触摸，有的是面触摸，不尽相同，不过原理应该是差不多，只是硬件材料上的支持有所不同，所以出现不同的操作方式，不过说回来还是传感器在发挥作用7.电熨斗：功能：熨烫衣物，使衣物保持整洁。
不过在加热中有一个问题需要解决，那就是加热温度的问题，所以另一种温度传感器应运而生，在达到一定温度时，就会出现断电使温度保持在一定的范围内，此举与电饭锅有异曲同工之妙！8.汽车称重：功能：在渡口为汽车称重，既是用上此种传感器，压力传感器使得即使是很重的物体也能在短时间内准确称出，此为大型的压力应变片的应用。
9.自动门：功能：在一些重要场合就会有自动门的身影，当人靠近时就会自动根据情况开关门。
这些门上应该是会安装上人体传感器，当有人靠近时，就会有情况发生，所以会自动开门，当然这也是结合了若干电子系统的成果。
10.厕所小便池：功能：当人靠近时就会现有一股水流出现，当人离开时就会第二次冲水，此举为厕所的节水以及洁净做出了巨大贡献，应该是结合光电传感器以及电子系统的成果。
热电式传感器的应用
热电式传感器的应用热电式传感器是一种广泛应用于各种工业和科研领域的传感器。
它利用热电效应来测量温度、热量或流量等物理量。
下面将详细介绍热电式传感器的应用。
一、温度测量温度是热电式传感器最常用的测量参数。
热电偶是温度测量中最常用的热电式传感器，它由两种不同材料的导体组成，当两种导体连接时，它们之间会产生热电效应。
当两个连接的导体之间有温度差时，就会产生电动势。
通过测量这个电动势，可以确定两个导体之间的温度差，从而测量温度。
热电偶具有测量范围广、可靠性高、稳定性好等特点，被广泛应用于各种温度测量场合。
二、热量测量热电式传感器也可以用于热量测量。
在热量测量中，通常使用热电堆或热电芯片作为传感器。
热电堆是由多个热电偶串联而成的，它可以通过测量通过它的热量引起的温度变化来测量热量。
热电芯片则是一种集成化的热电式传感器，它可以同时测量温度和热量。
三、流量测量热电式传感器还可以用于流量测量。
在流量测量中，通常使用热线或热膜作为传感器。
热线传感器是一种具有热线测量元件的传感器，它通过测量热线与流体之间的热量交换来测量流量。
热膜传感器则是一种具有加热元件和测量元件的传感器，它通过测量流体经过加热元件时的温度变化来测量流量。
四、压力测量热电式传感器还可以用于压力测量。
在压力测量中，通常使用压阻式传感器或电容式传感器作为传感器。
压阻式传感器利用电阻的变化来测量压力的变化，而电容式传感器利用电容的变化来测量压力的变化。
这两种传感器都与热电式传感器有一定的联系，因为它们都需要对传感器的信号进行处理和放大，而热电式传感器则可以利用热电效应来放大信号。
五、其他应用除了上述应用外，热电式传感器还有很多其他的应用。
例如，它可以用于成分分析、水分测定、厚度测量等领域。
成分分析中常用的有热重分析仪和量热仪等仪器，这些仪器都是利用热电式传感器来检测物质的质量和能量变化等参数；水分测定中常用的有干燥箱和烘箱等设备，这些设备都是利用热电式传感器来检测样品中的水分含量；厚度测量中常用的有超声波测厚仪和激光测距仪等仪器，这些仪器都是利用热电式传感器来检测样品表面的厚度和距离等参数。
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鲁东大学信息与电气工程学院软件二班20102212504 马鑫
热电式传感器在生活中的应用
本系统使用镍铬—镍硅热电偶，被测温度范围为0～655℃，冷端补偿采用补偿电桥法，采用不平衡电桥产生的电势来补偿热电偶因冷端温度变化而引起的热电势变化值。
不平衡电桥由电阻R1、R2、R3(锰铜丝绕制)、Rcu(铜丝绕制)四桥臂和桥路稳压源组成，串联在热电偶回路中。
Rcu与热电偶冷端同处于±0℃,而R1=R2=R3= 1Ω，桥路电源电压为4V，由稳压电源供电，Rs为限流电阻，其阻值因热电偶不同而不同，电桥通常取在20℃时平衡，这时电桥的四个桥臂电阻R1=R2=R3=Rcu，a、b端无输出。
当冷端温度偏离20℃时，例如升高时，Rcu增大，而热电偶的热电势却随着冷端温度的升高而减小。
Uab与热电势减小量相等，Uab与热电势迭加后输出电势则保持不变，从而达到了冷端
补偿的自动完成。
测量放大电路
实际电路中，从热电偶输出的信号最多不过几十毫伏(<30mV)，且其中包含工频、静电和磁偶合等共模干扰，对这种电路放大就需要放大电路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪声和高输入阻抗，因此宜采用测量放大电路。
测量放大器又称数据放大器、仪表放大器和桥路放大器，它的输入阻抗高，易于与各种信号源匹配，而它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小，并且温漂较小。
由于时间温漂小，因而测量放大器的稳定性好。
由三运放组成测量放大器，差动输入端R1和R2分别接到A1和A2的同相端。
输入阻抗很高，采用对称电路结构，而且被测信号直接加到输入端，从而保证了较强的抑制共模信号的能力。
A3实际上是一差动跟随器，其增益近似为1。
测量放大器的放大倍数为：AV= V0/（V2-V1），AV=RF/R(1+(Rf1+Rf2)/RW)。
在此电路中，只要运放A1和A2性能对称(主要指输入阻抗和电压增益)，其漂移将大大减小，具有高输入阻抗和共模抑制比，对微小的差模电压很敏感，适宜于测量远距离传输过来的信号，因而十分易于与微小输出的传感器配合使用。
RW是用来调整放大倍数的外接电阻，在此用多圈电位器。
实际电路中A1、A2采用低漂移高精度运放OP-07芯片，其输入失调电压温漂αVIOS和输入失调电流温漂αIIOS都很小，OP-07采用超高工艺和“齐纳微调”技术，使其VIOS、IIOS、αVIOS和αIIOS都很小，广泛应用于稳定积分、精密加法、比校检波和微弱信号的精密放大等。
OP-07要求双电源供电，使用温度范围0～70℃，一般不需调零，如果需要调零可采用RW进行调整。
A3采用741芯片，它要求双电源供电，供电范围为±(3～18)V，典型供电为±15V，一般应大于或等于±5V，其内部含有补偿电容，不需外接补偿电容。
A/D(模数)转换电路
经过测量放大器放大后的电压信号，其电压范围为0～5V，此信号为模拟信号，计算机无法接受，故必须进行A/D转换。
实际电路中，选用ICL7109芯片。
ICL7109是一种高精度、低噪声、低漂移、价格低廉的双积分型12位A/D转换器。
由于目前12位逐次逼近式A/D 转换器价格较高，因此在要求速度不太高的场合，如用于称重测压力、测温度等各种传感器信号的高精度测量系统中时，可采用廉价的双积分式12位A/D转换器ICL7109。
ICL7109主要有如下特性：(1)高精度(精确到1/212=1/4096)；(2) 低噪声(典型值为15μVP-P)；(3)低漂移(<1μV/℃)；(4)高输入阻抗(典型值1012Ω)；(5)低功耗(<20mW)；(6)转换速度最快达30
次/秒，当采用3.58MHz晶振作振源时，速度为7.5次/秒；(7)片内带有振荡器，外部可接晶振或RC电路以组成不同频率的时钟电路；(8)12位二进制输出，同时还有一位极性位和一位溢出位输出；(9)输出与TTL兼容，以字节方式(分高低字节)三态输出，并且具有VART挂钩方式，可以用简单的并行或串行口接到微处理系统；(10)可用RVNHOLD(运行/保持)和STATUS(状态)信号监视和控制转换定时；(11)所有输入端都有抗静电保护电路。
ICL7109内部有一个14位(12位数据和一位极性、一位溢出)的锁存器和一个14位的三态输出寄存器，同时可以很方便地与各种微处理器直接连接，而无需外部加额外的锁存器。
ICL7109有两种接口方式，一种是直接接口，另一种是挂钩接口。
在直接接口方式中，当ICL7109转换结束时，由STATUS发出转换结束指令到单片机，单片机对转换后的数据分高位字节和低位字节进行读数。
在挂钩接口方式时，ICL7109提供工业标准的数据交换模式，适用于远距离的数据采集系统。
ICL7109为40线双列直插式封装，各引脚功能参考相关文献。
ICL7109与89C51的接口
本系统采用直接接口方式，7109的MODE端接地，使7109工作于直接输出方式。
振荡器选择端(即OS端，24脚)接地，则7109的时钟振荡器以晶体振荡器工作，内部时钟等于58分频后的振荡器频率，外接晶体为6MHz，则时钟频率=6MHz/58=103kHz。
积分时间=2048×时间周期=20ms，与50Hz电源周期相同。
积分时间为电源周期的整数倍，可抑制50Hz的串模干扰。
在模拟输入信号较小时，如0～0.5伏时，自动调零电容可选比积分电容CINT大一倍，以减小噪声，CAZ的值越大，噪声越小，如果CINT选为0.15μF，则CAZ=2CINT=0.33μF。
由传感器传来的微弱信号经放大器放大后为0～5V，这时噪声的影响不是主要的，可把积分电容CINT选大一些，使CINT=2CAZ，选CINT= 0.33μF，CAZ=0.15μF，通常CINT和CAZ 可在0.1μF至1μF间选择。
积分电阻RINT等于满度电压时对应的电阻值(当电流为20μA、输入电压=4.096V时，RINT=200kΩ)，此时基准电压V+RI和V-RI之间为2V，由电阻R1、R3和电位器R2分压取得。
本电路中，CE/LOAD引脚接地，使芯片一直处于有效状态。
RUN/HOLD(运行/保持)引脚接+5V，使A/D转换连续进行。
A/D转换正在进行时，STATUS引脚输出高电平，STATUS引脚降为低电平时，由P2.6输出低电平信号到ICL7109的HBEN，读高4位数据、极性和溢出位；由P2.7输出低电平信号到LBEN，读低8位数据。
本系统中尽管CE/LOAD接地，RUN/HOLD接+5V，A/D转换连续进行，然而如果89C51不查询P1.0引脚，那么就不会给出HBEN、LBEN信号，A/D转换的结果不会出现在数据总线D0～D7上。
不需要采集数据时，不会影响89C51的工作，因此这种方法可简化设计，节省硬件和软件。
)显示电路
采用3位LED数码管显示器，数码管的段控用P1口输出，位控由P3.0、P3.1、P3.2控制。
7407是6位的驱动门，它是一个集电极开路门，当输入为“0”时输出为“0”；输入为“1”时输出断开，须接上位电路。
共用两片7407，分别作为段控和位控的驱动。
数码管选共阳极接法，当位控为“1”时，该数码管选通，动态显示用软件完成，节省硬件开销
此恒温炉主要由液化气提供热源，热效率高，且取暖费用低廉。
人工预设加热温度值后，控制器能准确地把温度控制在设定值的±1℃，现场使用方便。
其主要性能指标为：温度可调范围在10～50℃之间；温度精度可精确到0.25℃；当环境中的氧含量低于某一值时，控制电路自动关闭加热炉，等待人工处理。
该控制器是以89Ｃ51为控制核心，以电磁阀为驱动部件，以及温度采样、热电偶信号采样、显示等电路组成。
系统框图如图2所示。
89Ｃ51单片机，其指令系统与ＭＣＳ-51完全兼容，且片内带有4ＫＢ的Ｅ2ＰＲＯＭ，可以方便地构成一个最小系统。
采样10位数字温度传感器，经ＣＰＵ处理后，实时地显示在液晶屏上，热电偶电路时刻监视着是否有异常情况出现。
数字温度采样电路
本系统中使用ＡＤ公司的产品ＡＤ7416，它由带隙温度传感器、10倍Ａ/Ｄ转换器、温度寄存器、可设点比较器、故障排队计数器等组成。
传感器将温度转换成电压，将由Ａ/Ｄ转换器转换成10位数字量送温度值寄存器。
Ａ/Ｄ转换器的一次转换时约为400μｓ，精度可达025。