温度传感器的设计制作
温度传感器的设计与研究
温度传感器的设计与研究温度传感器的设计与研究引言：随着科技的飞速发展，温度传感器在日常生活以及工业领域扮演着越来越重要的角色。
温度传感器是一种用来测量环境温度的设备，其设计和研究对于准确监测和控制温度具有至关重要的意义。
本文将介绍温度传感器的基本原理、常见设计和研究方法，并探讨其在不同领域中的应用。
一、温度传感器的基本原理1.1 热敏电阻（RTD）传感器热敏电阻利用材料的电阻随温度的变化而变化的特性进行温度的测量。
常见的材料有铂、镍等，其电阻随温度的变化呈现出一定的线性规律。
通过测量电阻的变化，便能够得知环境温度。
1.2 热电偶传感器热电偶是利用两种不同金属的热电效应原理来测量温度的传感器。
原理是两种金属在不同温度下形成电势差，利用该电势差可以计算出温度差，从而测量温度。
热电偶具有较高的测量精度和较广的测量范围，而且具有抗干扰能力强等特点，在工业领域得到广泛应用。
1.3 半导体温度传感器半导体温度传感器是利用半导体材料的电阻、电压或电流随温度的变化而变化来测量温度的传感器。
由于半导体材料的导电性与温度呈线性关系，因此可以利用半导体温度传感器来进行温度的测量。
二、温度传感器的设计与研究方法2.1 传感元件的选择在温度传感器的设计与研究中，首先需要选择适合的传感元件。
根据实际应用需求和测量范围等因素，选择合适的传感元件，如热敏电阻、热电偶或半导体温度传感器。
2.2 电路设计温度传感器常常需要与电路进行配合使用，因此需要进行电路设计。
电路设计的目的是将传感元件的输出信号转化为可读取和处理的电压或电流信号。
根据传感元件的特性和具体要求，设计相应的放大、滤波和线性化电路等，以确保测量结果的准确性和稳定性。
2.3 系统校准在温度传感器的设计和研究中，系统校准是不可或缺的步骤。
校准的目的是消除传感器本身和测量系统的误差，提高测量的准确性和可靠性。
常见的校准方法包括通过比较标准温度传感器进行修正、使用温度标准设备进行校准和定期检验等。
智能仪器设计温度传感器的完整设计
指导老师: 班级：姓名：学号：目录1系统方案 (1)1.1 测温模块的论证与选择 (1)1.2 电源电路切换模块的论证与选择 (1)1.3 控制系统的论证与选择 (1)1.4 显示模块的论证与选择 (2)1.5键盘模块 (2)2系统理论分析与计算 (3)3电路与程序设计 (4)3.1电路的设计 (4)3.1.1系统总体框图 (4)3.1.2 电源转换电路子系统的设计 (4)3.1.3 STC89C52单片机子系统的设计 (5)3.1.4电源的设计 (6)3.1.5温度采集电路子系统电路的设计 (7)3.1.6键盘模块 (7)3.2程序的设计 (8)3.2.1程序功能描述 (8)3.2.2程序流程图 (8)4测试方案与测试结果 (9)4.1测试方案 (9)4.2 测试条件与仪器 (9)4.3 测试结果及结论 (9)1系统方案本系统主要由测温模块、电源电路切换模块、控制系统模块、显示模块、键盘模块及电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1 测温模块的论证与选择方案一：PT100温度传感器采用铂金属，它的阻值随温度上升而匀速增长，但是外接硬件电路复杂，需AD转换，测量范围小，精度一般。
方案二：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。
鉴于DS18B20以上优点，故采用方案1.2 电源电路切换模块的论证与选择方案一：使用开关型手动切换电路不能受单片机控制，耗费人力，切换不及时，精度不准确，易受人为干扰等。
方案二：使用继电器使用两个继电器在电路初始状态下是输出端全部接地使电路在初始状态时处于不工作状态，而且它能实现单电源的正负实时切换，简单易行，元器件选择容易，焊接简单且控制效果很不错。
温度传感器的设计制作
AD590 实物图
+
AD590 俯视图
-
CAN
二： 原理
特点：输出电流只随温度变化,准确度更高
一、测量AD590输出电流和温度的关系
IBtA 单位：µA
标准温度计
算传感器灵敏度及时传感器输出电流值。
按图1接线（AD590的正负极不能接错），取样电阻R的阻值为1000Ω。 把实验数据用最小二乘法进行拟合，求斜率B截距A和相关系数г。实 验时应注意AD590温度传感器为二端铜线引出，为防止极间短路，两 铜线不可直接放在水中，应用一端封闭的薄玻璃管套保护，其中注入 少量变压油，使之有良好热传递。（实验中如何保证AD590集成温度 传感器与水银温度计处在同一温度位置）
3. 测量集成温度传感器AD590在某恒定温度时的伏安 特性曲线，求出AD590线性使用范围的最小电压U。
二： 原理
AD590特性
AD590温度传感器工作电压 范围宽 (4V~30V),使用温度范围大(-55℃~150℃),其 灵敏度为1μA/K,电流输出线性极好(在使用温 度范围内非线性误差可小于±0.5℃).
四：实验内容
❖3 测量集成温度传感器AD590在某恒定
温度时的伏安特性曲线。
令图2中电源电压发生变化，如从8V变为10V，观测 一下，AD590传感器输出电流有无变化？分析其原 因。
五、实验数据
❖ 1 测量AD590传感器输出电流I和温度θ之间的 关系。求I-θ关系的经验公式。
表1 AD590传感器温度特性测量
实验简介 实验目的 实验原理
实验内容 仪器及调整 实验数据
单片机温度传感器的设计
单片机温度传感器的设计单片机温度传感器设计是一种基于单片机的温度测量系统，通过传感器获取环境中的温度数据，并通过单片机进行数据处理和显示。
在设计过程中，需要考虑传感器的选择、电路的连接和编程算法。
下面将详细介绍单片机温度传感器设计的具体步骤和注意事项。
一、传感器选择选择合适的温度传感器是设计过程的第一步。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻和温度传感器模块等。
在选择传感器时，需要考虑以下几个因素：1.测量范围：根据实际需求确定温度测量范围，选择合适的传感器。
2.精度要求：根据实际需求确定测量精度，传感器的精度通常以温度偏差或百分比表示。
3.接口类型：选择与单片机兼容的传感器接口类型，常见的有模拟输出、数字输出和串行接口等。
二、电路连接1.模拟输出传感器连接：将传感器的输出与单片机的模拟输入引脚相连，使用电阻分压器将传感器的输出电压范围转换为单片机可接受的电压范围。
2.数字输出传感器连接：将传感器的数字输出引脚与单片机的数字输入引脚相连。
3.串行接口传感器连接：通过串行通信协议将传感器连接到单片机的串行通信接口，如I2C或SPI。
三、程序设计根据选择的传感器类型和接口进行程序设计，主要包括以下几个方面的内容：1.初始化：初始化单片机的IO口和通信接口，设置传感器的工作模式和采样率。
2.数据采集：不断读取传感器的输出数据，可以在一段时间内进行多次采样，然后取平均值或做其他处理。
3.数据处理：对采集到的数据进行处理和校正，可以对传感器的非线性特性进行校正，以提高温度测量的准确度。
4.数据显示：通过单片机的数字显示模块或串口通信模块将测量得到的温度值进行显示或传输。
5.系统控制：可以根据测量到的温度值进行系统控制，如温度报警、温度控制等。
四、注意事项在设计单片机温度传感器时，需要注意以下几个事项：1.传感器的位置：将传感器的敏感部分放置在需要测量温度的位置，避免传感器受到外界干扰。
2.温度补偿：考虑传感器自身的温度特性，进行温度补偿以提高测量的准确度。
光纤温度传感器设计
光纤温度传感器设计光纤温度传感器是一种基于光纤技术的温度测量装置，能够实时监测目标物体的温度变化并输出相应的信号。
它具有高精度、抗电磁干扰、可远程测量等优势，被广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。
本文将重点介绍光纤温度传感器的设计原理与实施步骤。
设计光纤温度传感器的关键步骤如下：1.选择合适的光纤：应选用具有高灵敏度、低损耗的单模光纤。
常用的光纤材料包括石英、硅光纤等。
2.光纤外皮材料的选择：光纤外皮需要具有良好的热传导性能，以提高温度传感器的响应速度。
可以选择具有高热导率的金属或陶瓷来包覆光纤。
3.安装光纤传感器：将光纤固定在需要测量温度的目标物体上。
可以使用夹具、粘合剂或螺纹等方式固定光纤。
4.光纤光束的传输：需要设计一个适当的光路来保证光纤入射光的稳定传输。
可以使用透镜、光栅等光学元件来调节光束的角度和强度。
5.光纤光束的检测：通过检测透射光的功率变化来计算温度值。
可以使用光电二极管、光敏电阻等光学传感器来实现光功率的测量。
6.温度计算与输出：根据光功率的变化和预先设置的标定曲线，可以通过计算得到目标物体的温度值。
然后通过模拟信号输出或数字信号输出等方式将温度值传送到接收端。
需要注意的是，光纤温度传感器在设计过程中还要考虑防水、防污染等因素。
可采用光纤密封技术和表面涂层等方法来增加传感器的耐久性和稳定性。
总之，光纤温度传感器的设计是一个复杂而精细的过程，需要综合考虑光学、电子、材料等多个方面的知识。
通过合理选择光纤材料、设计适当的光路和检测方法，能够实现高精度、抗干扰的温度测量。
这将有助于提高工业生产过程的自动化水平、改善环境监测能力以及提升医疗设备的精准度。
简易温度传感器设计报告
温度传感器设计报告杨晶一、设计原理：常温下，开关二极管IN4148的管压降为0.7V左右，其值随温度的变化而变化，其关系曲线如下图所示：即温度每上升1℃正向压降降低2mV，利用此关系即可对温度信号进行捕获，然后经运放进行放大即可在相关仪器上显示温度的变化情况。
二、总电路图：三、设计分析：总电路可分为两部分，前置部分与后面的放大大电路。
1、恒流源部分：经查资料得知，二极管的管压降与温度构成线性关系需其处于一个恒流状态下。
如图所示：通过R2与R3的分压，运放输入端可获得约0.3V的电压，根据虚短原理，R1两端获得4.7V的电压，然后根据虚断原理，可得流过二极管的电流约为1mA，其值恒定不变，因而达到恒流的目的。
另C1的作用是滤去前置电路中的交流成分，提高电路的稳定性。
2.放大部分：可变电阻用来调节输出电压的值，在设定的起始温度下（如0℃）调节可变电阻使运放两输入端电压相等，此时输出为零，对应于外接电压表的零刻度。
考虑到恒流源中运放输出电阻的影响，R4取值不宜过小，应设计要求，取放大倍数为50，即温度每升一度输出的值变化为0.1V，故在0～100℃输出电压对应的范围为0～10V。
V1为模拟电压源，模拟二极管的压降变化。
为增加电路的稳定性，加入C2滤波。
四、仿真结果及分析：仿真还只是理论上的结果，具体数据还应根据实际电路的结果进行修正。
五、小结：虽然只是一个小小的温度传感器的设计，但其中所牵涉到的知识却也不少，且有许多的事项需要注意，同时还需要联系实际，如电阻的选择，滤波的使用等，虽还没出成品，但我想，通过这几天的理论设计，应该已无大碍。
这次的设计让我的知识又巩固了不少，希望以后再多多练习。
理论设计告一段落，后续实际电路的制作还需完成，故此将设计报告奉上，请老师点评。
温度传感器设计PPT课件
VS
详细描述
在医疗领域，温度传感器主要用于体温监 测、保温箱和恒温箱的温度控制等。例如 ，新生儿保温箱、药品储存恒温箱等都需 要精确的温度控制，以确保病患和药品的 安全。此外，体温监测也是医疗诊断中的 重要环节，温度传感器的准确性和可靠性 对于病患的及时救治具有重要意义。
环境温度测量
总结词
环境温度传感器用于气象观测、建筑节能、农业种植等领域，为人们的生活和生产提供 气象和环境数据。
温度传感器应用
要点一
总结词
温度传感器广泛应用于工业、医疗、环境监测等领域。
要点二
详细描述
在工业领域中，温度传感器被广泛应用于各种生产过程中 ，如冶炼、化工、热力发电等，用于监测和控制生产过程 中的温度。在医疗领域中，温度传感器被用于体温测量、 医用消毒等，为医疗诊断和治疗提供重要依据。在环境监 测领域中，温度传感器被用于气象观测、环境监测和生态 保护等方面，以监测和保护环境。
响应。
金属材料易于加工和集成，适 用于大规模生产和应用。
非金属材料
01
陶瓷、玻璃、石英等非金属材料具有较好的耐高温性能和稳定 性，适用于高温环境下的温度测量。
02
非金属材料的热敏电阻具有较高的灵敏度和稳定性，能够提供
准确的温度测量。
非金属材料易于加工成复杂的形状，适用于小型化和集成化的
03
温度传感器设计。
温度传感器是用于测量温度的装 置，它能够将温度这个非电学量 转换为可测量的电信号，以便进 一步处理和控制。
温度传感器类型
总结词
常见的温度传感器类型包括热电偶、热电阻和热敏电阻等。
详细描述
热电偶是一种利用塞贝克效应将温度转换为电势差的传感器，具有测量范围广、精度高、稳定性好等优点。热电 阻是利用导体电阻随温度变化的特性进行测温的传感器，具有测量精度高、稳定性好等优点。热敏电阻是一种利 用半导体的电阻随温度变化的特性进行测温的传感器，具有灵敏度高、响应速度快等优点。
温度传感器的简单设计
温度传感器的简单设计课题：温度传感器的简单设计设计宿迁学院07二○一○年六月第一章前言1.1传感器简介1.2热敏电阻传感器1.3mcu与嵌入式系统第二章系统硬件设计2.1系统原理图2.2单片机（mcu）模块2.2.1mc908gp32单片机性能概述2.2.2gp32最轻系统2.2.3mc68hc908gp32内部结构2.2.4gp32mcu的插槽功能2.3a/d转换模块2.3.1展开a/d切换的基本问2.3.2数字控制系统框图2.3.3a/d切换模块的基本编程方法2.4串行通信模块2.4.1rs-232c总线标准2.4.2sci电平转换电路设计第三章系统软件设计3.1mcu的程序设计第四章编辑程序第五章系统测试4.1接硬件电路4.208c语言程序调试第六章心得体会总结基于gp32温度传感器的设计第一章前言1.1传感器简介传感器就是一种把物理量或化学量转变成易于利用的电信号的器件，其实质就是一种功能块，其促进作用就是将源自外界的各种信号转型为电信号。
它就是同时实现测试与自动控制系统的首要环节。
例如电子计价秤中所加装的称量传感器，它就是电子计价秤的关键部件，它肩负着将重量转换成电信号的任务，它所输入的电信号被放大器压缩并经a/d切换后由有关电路表明出来称量信息。
如果没传感器对完整参数展开准确可信的测量，哪么无论是信号切换或信息处理，或者最佳数据的表明和掌控都将无法同时实现。
在现代电子信息系统中，信息采集传感器技术、信息传感痛心技术、信息处理微处理器技术就是现在电子信息技术的3小核心技术。
1.2热敏电阻传感器温度传感器利用一些金属、半导体等材料与温度有关的特性而做成的，这些特性包含热膨胀、电阻、电容、磁性、热电势、热噪声、弹性及光学特征。
根据生产材料将其分成热敏电阻传感器、半导体热电偶传感器、pn结温度传感器和内置温度传感器等类型。
热敏电阻传感器，其最基本电气特性就是随着温度的变化自身阻值也随之变化。
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实验数据
表１：AD590进行定标数据 电压输出5.00V R = 1000
测量值 t 0c
U mv
计算值 I A
经最小二乘法得 A =
A B =
A 0cr =
。
表２数字温度计实验数据表
t / 0c u / mv Er/%
预习题
❖ 1．通过查资料，你知道几种数字温度计的制 作？
❖ 2．就书中所给定的仪器用具，你选用何种测 量线路？写出测量原理。
❖ 集成温度传感器按输出量不同可分为电压型和电流型两大类。 电压型传感器的特点是直接输入电压，且输出阻抗低易于和 控制电路接口，可用于温度检测等。而电流型传感器准确度 更高，其中的典型代表是AD590，其灵敏度为1。是一种两 端器件，使用非常方便，且抗干扰能力很强。
AD590特性
AD590温度传感器工作电压 范围宽 (4V~30V),使用温度范围大(-55℃~150℃),其 灵敏度为1μA/K,电流输出线性极好(在使用温 度范围内非线性误差可小于±0.5℃).
❖ 2对温度计进行安装调试 按图2数字温度计接好仪器，将温度设置在30.0℃，等温度 稳定后，调节R4使在测量范围的温度进行测量 再将温度分别设置在35.0℃、40.0℃直至90℃，分别读出电 压值。并记录之。
实验仪器
AD590、恒温控制温度传感器、 稳压源、数字万用表、加热器、 冰水混合物、变阻器、电阻、导 线
约
为
R
＝
4
ER3
AR2R3 AR2
17.315 K
(取
R
＝
3
R
2
=
1
K
)
2对测量范围的温度进行测量的分析
电压表的读数＝(BtA)R2－R4E R3R3 BtR2 t
❖ 注意：调试好的温度计所有元件参量不得再 改变。
实验内容
❖ 1 对AD590进行定标。 按图1定标电路图接好仪器，将温度设置在30℃，万用表电 压拔到2V档位，等温度稳定后，读出电压值，并记录之；再 将温度设置在35℃，重复之，直至80℃，读出电压值止。
参考电路图3接好，取电源电压为５V、R２、R３取１KΩ、 万用表取200 mv档位。 （2）将将AD590元件端和标准温度计插入盛有冰水混合物的 保温杯中，待标准温度计为0℃时，调节R４使电压表为 0.00mv。这样便完成了温度计的制作。 （3） AD590元件、和作为标准温度计使用的传感器未没入试 管中的油里，要尽量使二者处于等高的位置。薄玻璃管保护 套中的变压器油的液面要低于量热器中水的液面。
E 5V
590
R4
V
R2
R3
1数字温度计进行调试的分析
支 E 5V
路
A
D
5 9 0、
R
：
1
u R1 ( B t A ) R 2
支
路
R
、
2
R
：
3
E u R3 R 4 R 3 R 3
电压表的读数
＝
(Bt
A
)
R
－
2
R4
E
R3
R3
取
冰
水
混
合
物
，
即
t=0
时
，
调
节
R
使
4
电
压
表
读
数
为
零
，
则
R
大
4
❖ 3．电流型集成电路温度传感器有那些特性？
思考题
❖ 1．在图２图３电路中直流稳压电源电压应如 何取值？
❖ 2．用冰水混合物在0℃时对组装的温度计定 标，可否在50℃时对组装的温度计定标？
注意事项
❖ 1、定标。 （1）按图2要求接线（AD590的正负极不能接错）。 （2）万用表取2v档位。 ❖ 2、制作量程从0℃—50℃范围数字温度计。 （1）把AD590、三只电阻箱、直流稳压电源及数字电压表按
另外,还具有适应电源波动的特性,即电源 电压可以从4V~15V,输出电流的变化小于1μA, 所以它广泛用于高精度温度计和温度计量等 方面.
IBtA 单位：µA
定标
标准温度计
＋
加热器 AD590－
R1k
V
E 5V
图1 定标电路
二、数字温度计的设计与制作
＋
AD590
R2
－
V
R1
R3
图2 数字温度计设计电路
温度传感器的设计制作
实验目的
1.了解常用的集成温度传感器的基本原理和温 度特性的测量方法；
2:利用AD590集成温度传感器,制作测温范围 0~50℃的温度计；
3:掌握数字温度计的设计和调试技巧。
实验原理
❖ 集成温度传感器是将作为感温器件的晶体管及其外围电路集 成在同一芯片上的集成化温度传感器，与分立温度传感器相 比，它具有以下特点：(1)由温度变化面引起输出量的变化 呈良好的线性关系；(2)不需要参考占；(3)抗干扰能力强； (4)互换性好，使用简单方便。因此，这类传感器已在科研、 工业和家用电器方面广泛用于温度的精确测量和控制。