综合设计性实验报告实习调研报告工作总结报告

综合设计性实验报告

实验名称：基于AD590温控器的设计

专业：应用物理学

年级：1201级

组次：第四组

组员：李红洲李克乐马向军马永浩

指导教师：王婷

日期：2015 年7 月20日

1实验目的

1.1了解常用的集成温度传感器AD590的内部原理及基本的工作原理。

1.2 设计电路检测AD590输出的电压U与水温T的线性关系。

1.3 讨论电流输出型和电压输出型集成温度传感器的优缺点。

1.4设计电路当水温高于90摄氏度时能报警提示。

2实验原理

2.1温度控制器系统的基本原理

本电路有温度传感器，K-OC变换、控制温度设置和放大器等部件组成。

温度传感器的作用是把温度信号转换成电流信号或电压信号，K-OC变换将热力学温度K转换成摄氏温度OC。信号经放大器放大和刻度定标后由数字

电压表直接显示温度值，并同时送入比较器与预先设定的固定温度值进行

比较，由比较器输出电平的高低变化来控制执行机构（继电器）工作，实

现温度的自动控制。

如图为AD590 的外形电路，在制造时按K氏度标定，即在0°C

时,AD590的电流为273uA，温度每增加1K氏度，电流随之增加1uA。AD590相当于恒流源，和一电阻串联即将电流信号转换为电压信号，为了精确起

见还应有一电位器串入，如果串入1KΩ电阻，温度每变化1K，电压变化

1mV，且与温度的变化成正比，即转换当量1mV/K。当电源电压在V=4uV～30V之间时，其电流将随温度的大小而线性变化。由于电源电压的变动亦

会影响AD590电流输出，但随电源电压的变大，其电压变动所造成的影响

将变小，因此建议采用较高电源电压，AD590对温度T的端电流关系式为： I(T)=I(0)=1u/℃×T(℃)=273.2uA=TuA

V(T)=I(T)×R=273.2×R＋T×R

可见电压输出V（T）与温度T呈线性关系

AD590的外形电路图

2.2 电路中，用AD590获取温度信号。根据AD590的数据手册可以知道，

在正常工作的情况下，AD590的电流变化1μA ，相当于环境温度变化

1摄氏度，当环境温度为0摄氏度的时候，AD590产生273μA 的电流。AD590经过10K 的电阻串联后，在电阻的两端产生（

2.73+T ）V 的电压，该电压经过由LM324构成的差分放大电路后，调整为

0~5V 的电压，输入到继电

器，触发继电器驱动蜂鸣器发声。3实验内容与步骤

3.1 方案设计: 正确选择实验方法，进行参数估算，选择实验仪器，给出电路图，拟定实施方法和操作步骤，考虑数据处理方法等。

试验流程图：

AD590工作在5V 的电源下，产生273~ 373μA （0 ~ 100摄氏度）的电流，经过R1的分压过后，转换为 2.73~3.73V 的电压，经过一个由LM324构成的跟随器后，送至三运放放大电路的一端（设这个电压为U0）。稳压管1N4728可以将5V 的电源稳压成为 3.3V ，再经1K 的滑动变阻器R7分压后，产生2.73V 的电压（U1），送至三运放放大电路的另一输入端。可以通过

AD590

0~5v 基于1N4728产生的2.73V 调零电压

LM324构成的三运放

高共模抑制比放大电

路继电器驱动

2.73~

3.73v

2.73v

调节5K 的滑动变阻器R8 的阻值，来调节放大倍数。经过该三运放，实现了电压的相减和调节。

3.2 仪器调试：万用表，DH1718-5型双路跟踪稳压稳流电源，

3.3 数据测量：测量AD590在不同温度下输出的电流电压值。

具体电路图如下所示：

焊接的电路板：

4实验数据及处理

实验数据记录如下：（其中：I=U/R, R=1k Ω。）

5实

验结

果

将

温度

传感

器AD590置于26摄氏度的常温下，测量输出电压为 1.31V ，经计算，发现放大关系正确，改变温度至50摄氏度，测出输出电压为 2.49V ，放大正常。再改变温度至80摄氏度的时候，发现输出电压为 3.8V ，与放大关系不符，分析发现，原因是LM324工作在5V 的电压下，由于本身的放大局限，放

T(℃) 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 V(mV) 325 329 335 340 343 349 354 359 364 370

I(μm) 325 329 335 340 343 349 354 359 364 370

大器的输出一般要小于电源电压，所以，基本上 3.8V已经达到了LM324的最高输出值。若要使输出电压增大，则需要为LM324提供更高的电压。6实验注意事项

1 电路板的检查：检查电路板的焊接是否正确，有无虚焊、错焊以及漏焊，各电阻的阻值是否正确，集成运放LM324的管教是否连接正确，以及AD590和1N4728的连接是否有误。在该次调试中，发现有一电阻接错，后

仔细对照图纸检查，重新焊接正确。

2 各关键点电压的测量：分别测量各关键点的电压值，检查电路工作是否

基本正确。实际测得，U0=2.81V，U1=2.63V,Uout=3.8V，温度改变，U0变化，但是输出不变。分析后发现，原来最后一个放大器U2D的反馈电阻接到了+端，所以导致输出电压值恒定不变，于是将电阻重新焊接。

3 调节调零电压：调零电压的调节是通过改变1K的滑动变阻器R7的阻值来实现的。

4 调节放大倍数：调节放大倍数是通过改变5K的滑动变阻器R8的阻值来实现的，分析得知，放大5倍较为合适。

7 参考文献

[1] 范立南.单片机原理及应用教程[M].2006.1.

[2] 刘瑞新.单片机原理及应用教程[M].2003.7.