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[图文]利用AD590制作数字温度计           ★★★ 【字体：小 大】
利用AD590制作数字温度计
作者：佚名    文章来源：本站转载    点击数：    更新时间：2006-9-5    
本温度计是利用AD590电流型集成电路温度传感器的输出电流与温度的关系，采用非平衡电桥法组装的一台数字式温度计。和普通热力学温度计相比，它有以下两个优点：（1）温度变化引起输出量的变化呈良好的线性关系。（2）数字显示,使用简单方便。
 
【原理】
（1）AD590是一种新型的电流输出型温度传感器，由多个参数相同的三极管和电阻组成。当该器件的两引出端加有某一定的直流工作电压时（一般工作电压可在4.5伏至20伏范围内），如果该温度传感器的温度升高1℃，则传感器的输出电流增加或减少1μA，即它的输出电流的变化与温度变化满足如下关系：
I=Bθ+A
式中，I为AD590的输出电流；Ｂ为其灵敏度，单位为μA/℃；A值与冰点的热力学温度273K大致对应。为了验证它的这种线性关系，设计图1所示电路。
    其中取样电阻R为1000Ω，由于AD590温度传感器为两端式，为防止极间短路，故用一端封闭的薄玻璃管保护套保护，并注入少量变压器油，有良好的热传递，再把它放入盛冰水的烧杯里，逐次地向烧杯中加热水可改变水温，电压表上显示相应水温的R两端的电压Ｕ，隔一定温差取值，并用水银温度计测得对应的水温，Ｕ除以R的电阻1000Ω，可以得到通过AD590的电流Ｉ。数据列于下表：
    θ/℃
1.0
15.5
19.5
23.8
27.2
30.3
34.4
38.4
42.7
44.0
46.7

U/mV
276.4
290.3
294.6
298.7
302.3
305.3
309.3
313.3
317.7
319.0
321.8
I/μA
276.4
290.3
294.6
298.7
302.3
305.3
309.3
313.3
317.7
319.0
321.8
用最小二乘法处理数据得A=275.2μA，B=0.9951μA/℃ ，相关系数r=0.9995，所以
I=0.9951θ+275.2
（2）利用上述AD590特性，设计电路图2。Ｒ３与Ｒ４组成的分压线路，Ｒ３上所得的电压为２７５.２mＶ，此电压用来补偿流过ＡＤ５９０的电流２７５.２mＡ在Ｒ２上形成的压降，以使０℃时电压表示值为零。按预计，当AD590器件在0℃时，数字电压表示值为0。当它处于θ℃时，数字电压表示值为θ。
 
【制作】
（1）由电路图2知，此温度计需要一个12V的直流电压，另外数字电压表需要一个5V的直流电压提供工作电压。为了得到这两个电压，先用变压器对交流220V降压，输出为18V和8V，再通过图3、图4电路，得到输出分别为12V和5V的稳定直流电源。
图3
图4
依照上面电路图3和图4在电路板上焊好各个元件，在连接非平衡电桥之前，进行电压测试，均符合设计要求。
（2）接下来按照电路图2连接非平衡电桥，此电路中R3与R4各取1000Ω，可调电阻R2预计值在40～50KΩ，故用两只电阻为20 KΩ的电阻串联，再和一只阻值为10 KΩ的电位器串联，调节它可以校正数字电压表显示值。电路连接完成后，通电进行测试，出现一问题，数字电压表没有显示值，用万用表测试5V电路输出端，电压只有2V多，且此电路中的7805感觉特别烫，检查电路仍无效，后来把电压表取下，再测量，电压输出结果是正常的5V，故猜测是电压表正负极接反，改正后证实猜测正确。接着又出现了另一个问题，用手握住AD590，温度升高，而电压表显示值反而降低。分析电路，此原因可能是R3与R4不全是很精确的1000Ω，使电压表接AD590的那端电位低于接Ｒ２的一端，故在AD590温度升高时使得Ｒ２上电压降增大，从而电压表的这一端电位降低，电压表两端电位差也减小。考虑到此因素，调换电压表电压输入的两接点，这样，AD590温度升高，读数增加。调节电位器，可调得当时室温，故温度计量程达到了要求。电路检查无误后，装入方盒，便于移动。
 
【调试】
用一精度为0.1℃的水银温度计作对照，把它和AD590一起放入一杯冷水中，水银温度计读数为4.0℃，调节数字温度计电位器，使其显示值也为4.0℃，然后逐次向烧杯加热水改变水温，记下每次两温度计的读数θ1与θ2。
数据列于下表：

θ1/℃
4.0
10.2
16.3
22.7
31.8
43.0
51.8
57.4
65.6
70.6
78.0
θ2/℃
4.0
10.5
16.1
22.6
31.3
42.6
51.7
57.2
65.6
71.0
78.1
经对照，两温度计读数相差最大为0.5℃，平均相差0.26℃。总体上讲，符合设计要求。
 
【制作心得与体会】
通过这次制作，我更加意识到了实践的重要性。看似一个简单的温度计，电路也比较简单。但在实际制作过程中，学习电焊，盒盖的开孔，各个电子元件的布置，对故障的分析和排除，都需要付出努力，要求较强的动手能力。同时，它培养了通过思考解决问题的能力，使得我对科学实践有了更深的认识，是我的又一次很好的实践。我也为曹老师的兢兢业业的敬业精神所感动！
 
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