温度传感器论文

温度传感器的制作

尹满

（深圳大学 物理科学与技术学院 学号：2010180015）

摘要：为了寻找更加简便的方法制作温度传感器，从理论上来说，用单片机来制作温度传感器

的精度会相对较高，但是制作过程较为麻烦而且成本较高。于是提出利用LM35DZ 和数字电压表

头制作一个简易的温度传感器，还有利用AD590和OP09组成一个精确度较高的温度传感器，并

从理论上证明的此方法的可行性。实验结果证明：利用该文中提出的方法去制作出来的温度传

感器精度与单片机的相比误差不超过1摄氏度。

关键词：温度传感器;AD590; OP07;LM35DZ

传感器是信息采集系统的首要部件，是实现现代化测量和自动控制的主要环节，是现代信息产业的源头，又是信息社会赖以存在和发展的物质与技术基础。可见理解和撑握传感器的知识与技术有着其极重要的意义。一般都会用单片机来制作温度传感器，但是其成品较高而且制作过程较为复杂，为了简便温度传感器的制作过程和降低制作成本，本文在分析了LM35DZ 和AD590的温度特性后，提出了利用LM35DZ 来制作一个简易的温度传感器，利用AD590和OP07来制作一个精度较高的温度传感器,实现了节约成品和简易制作过程的目的。

1. 实验设计方法：

1.1 LM35DZ 制作的简易温度传感器

图1 LM35DZ 制作简易温度传感器

指针式万用表 数字式万用表

如图1所示，该温度传感器是由一个LM35DZ 和一个数字电压表头所组成，十分简便。LM35DZ 的工作电压为4~30V 直流电压源，接通电源后直接将信息传送到数字电压表头，然后将小数点往右移动两位即可[1]。

实验原理：鉴于LM35DZ 会对当前温度有所反应，产生仅为当前温度的0.01倍的电压值，所以在将LM35DZ 采集的温度信息输送到数字电压表头时，需要将数字电压表头的小数点移位，使其显示的数值为当前温度值，这样，一个简便的温度传感器就成功了。

1.2 利用AD590和OP07所构成的数字式温度传感器

如图2所示，运放电路是由一个AD590和3个OP07所组成，通过在OP07周围接上不同的电阻或者负反馈，使其电路组合成一个将AD590采集的信息处理为温度输出的运放电路。由于OP07的功能特性，因此该电路需要用到双电源，而AD590则可用单电源即可。最后将输出端接入数字电压表头即可显示当前温度值。

工作原理：对上述电路接通电源，使其正常工作，则AD590会根据其所处环境的温度改变自身的电流值，根据(273)I C A μ=+︒，所处环境温度越大，则产生的电流越大。将与AD590串联的R1（10K Ω）的电压输入OP07运放电路，使温度信息经过运放电路的加减放大处理后，会产生一个与当前温度数值一样的电压值，此时，只需将此电压值输入到数字电压表头即可使其显示该温度值[2]。

注释：①、③ 、④ OP07元件

②AD590元件

图2 简易的温度传感器

①

②

③ ④

2.实验结果

3.1 LM35DZ制作简易温度传感器

首先利用温敏探头和LM35DZ同时测量温度，观察两者的曲线差别，确定LM35DZ的温度特性是否适用于制作温度传感器。

接通电源，将两探头同时放入锅中，开始加热，并将两者的信息用700采集器传送到datastdio中，处理可得到下列图：

图3 LM35DZ与温敏探头所测温度曲线

从上面图中我们可以看出，无论是LM35DZ还是温敏探头测得的温度在开始时都是10多度，接近于20度，两者的初始温度基本一样；再看它们的曲线趋势，都是一条直线，而且直线斜率都十分接近，LM35DZ的斜率为0.0968，温敏探头的斜率为0.0975。

而两者存在误差的原因可能是：

（1）LM35DZ的灵敏度稍差，所以在温度变化时，反应不及温敏探头，所以造成斜率有些少误差

（2）LM35DZ内本身为一个集成电路，所以在收集温度信息会经过内部处理才会导出电压，在此过程中或许存在处理的偏差

（3）在实验过程中，探头在插入锅内接触的程度变化，造成相应的误差,

无论是从此斜率还是从图中我们都可以看出，两者几乎是同时到达100度，也就是说，LM35DZ的温度特性与温敏探头的温度特性十分相近，所以从理论上来说LM35DZ是可以用来制作温度传感器的。

尝试把LM35DZ制作成一个简易的温度传感器后，我们可以用两种方法来测试它的功能是否正常。

由于人的手心是具有一定温度的，大约为34~36度，因为在保证了此温度传感器测得的室温与实际室温一致后，我们可以用双手捂住LM35DZ，会发现数字电压表头的温度显示的数值在34~35度之间，此数值是符合的，因此温度传感器功能正常

在保证其测得室温正常的情况下，把LM35DZ放入锅内，并把一支温度计插入锅内，使两者进行对比，观察二者的温度变化值，看是否同步上升。

实验却发现LM35DZ所制作出的温度传感器温度上升较为缓慢一点，但最终会达到与温度计相同的温度，此情况说明了LM35DZ 的灵敏度稍差，可能与其材质有关，但相对来说还是可以使用的。

3.2利用运放电路制作温度传感器

将AD590和一个1000Ω的电阻串联，通入额定电流为1mA的电流，测量电阻两端的电压值，然后将AD590伸入含有冰水混合物的锅内，开始加热，观察电阻两端的电压值变化，利用datastdio描绘出电压值曲线变化图。

图4 AD590所测的温度特性曲线

从图中曲线可以看出，测量曲线时有很明显的噪声干扰，但这并不影响实验的进化，因为曲线的趋势是相对一致的。

对上述曲线进行线性拟合，发现该曲线的线性还是相对不错的，均方误差为3.17E-5，根均方差为0.00563，非常小，所以我们可以认为在去除噪声的情况下，该曲线较为完美。

再由于在室温下，利用AD590测在室温下测得的对应电压为0.303V，换算回对应的电流值，发现与理论上的室温电流差基本相同。再看在0度的情况下，测得的电压大约为0.278，与理论值的0.273亦相差不远，所以，可以认为利用AD590制作放大电路从而实现温度传感