AD590是用PN結正向電流與溫度的關系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器。由于該器件具有良好的線性特性和互換性，因此測量精度高，并具有消除電源波動的特性。本文通過分析AD590的優勢， 并以節能型溫、濕度控制系統為例介紹了利用AD590 測兩點溫差電路的應用。

1.AD590優勢與特點

AD590式電流輸出性集成溫度傳感器，國內同類產品型號為SG590。實際中通過對電流的測量即可得到相應的溫度數值。AD590后綴以I，j，K，L，M表示，實質上指特性不同和測量溫度范圍不同。其的優勢與特點如下：

(1)線性輸出電流：1 µA/K

(2)寬溫度范圍：-55°C至+150°C

(3)與探頭兼容的陶瓷傳感器封裝

(4)雙端器件：電壓輸入/電流輸出

(5)激光調整至±0.5°C校準精度(AD590M)

(6)出色的線性度：滿量程范圍±0.3°C (AD590M)

(7)寬電源電壓范圍：4 V至30 V

(8)傳感器與外殼絕緣

(9)低成本

圖1 集成溫度傳感器AD590

2.攝氏溫度測量電路

AD590是電流輸出性集成溫度傳感器。在設計測量溫度電路時，必須將電流轉換成為電壓。溫度每升高1K，電流就增加luA。攝氏溫度測量電路的設計必須完成兩部分任務：一是將AD590輸出的電流轉換為電壓信號，也就是電流轉換為電壓電路。二是將熱力學溫度轉換成為攝氏溫度，即絕對溫度轉換為攝氏溫度電路。攝氏溫度測量電路工作原理見圖2。根據AD590的特性，溫度每升高lK熱力學溫度，電流增加luA，當負載電阻為10KΩ，這個電阻上的壓降為10mV。其中由AD590、電位器RPl和R1、運算放大器A1組成電流電壓轉換電路，A1連接為電壓射隨器形式，主要為增加信號的輸入電阻。而運算放大器A2為絕對溫度轉換為攝氏溫度的核心器件，其轉換原理為攝氏零度對應熱力學273K，因此熱力學轉換為攝氏濕度必須設置基準電壓，數值為攝氏零度對應的電壓值2.73V。實現方法是給A2的同名端輸入一個恒定的電壓，恒定電壓由限流電阻R2和穩壓管提供，恒定電壓選擇穩壓管型號為CW385，數值為1.235V，由A2將此電壓放大為2.73v，RP2為調整A2運算放大器增益的大小。通過轉換電路，這樣在A1、A2輸出端的電壓即為與攝氏溫度成正比的電壓數值，即每攝氏度對應100mV

的電壓數值。特別說明：在調試時，將集成溫度傳感器AD590置于零度冰水溶液中，首先調整RPl電位器使A1運算放大器輸出端為2.73V，其次調節RP2電位器，使A2運算放大器輸出端為2.73 V，因此溫度測量溫度測量電路輸出電壓在零攝氏度輸出電壓為0V。變化規律為每攝氏度對應為輸出電壓為10mV。

圖2 攝氏溫度測量電路

3.溫差測量電路及其應用

3.1電路與原理分析

圖3是利用兩個AD590 測量兩點溫度差的電路。在反饋電阻為100kW的情況下，設1#和2# AD590 處的溫度分別為t1(℃)和t2(℃)，則輸出電壓為(t1-t2)100mV/℃。圖中電位器R2用于調零。電位器R4用于調整運放LF355 的增益。

圖3 測量兩點溫度差的電路

由基爾霍夫電流定律：I+I2=I1+I3+I4 (1)

由運算放大器的特性知：I3=0 (2)

值(3)

調節調零電位器 R2使：I4=0 (4)

由(1)、(2)、(4)可得：I=I1-I2

設：R4=90kW

則有：Vo = I(R3+R4) = (I1-I2) (R3+R4) =(t1-t2)100mV/℃ (5)

其中，(t1-t2)為溫度差，單位為℃。

由式(5)知，改變(R3+R4)的值可以改變VO的大小。

3.2應用舉例

以某節能型藥材倉庫溫、濕度控制系統為例，若要求庫房溫度低于 T℃，相對濕度低于 A1B1%RH。則采取的兩種控制模式如下：

控制模式一：當庫內相對濕度高于A1B1%RH 且庫外溫度低于T℃時，進行庫內外通風。這種方式是利用庫內外濕度差進行空氣的交換，以達到庫內除濕的要求，其優點是高效、節能、節省資金。但這種方式受到嚴格的控制。首先，庫外的相對濕度要低于庫內的，它們之間的差要大于A2B2%RH，這樣才能有效保證及時地進行庫內的除濕。其次，庫內庫外的溫度差要小于△T℃，這是因為，如果在庫外溫度遠高于庫內溫度時進行通風，熱空氣進入庫區后遇上冷空氣就會造成藥品、器材表面結露的現象，進而影響藥品和器材的質量。反之，如果在庫內溫度遠高于庫外溫度時進行通風，冷空氣進入庫內后也會在藥品器材表面結露。

另外，庫外溫度不能接近T℃。這是因為，如果庫外溫度接近 T℃時進行通風，很可能使密閉的庫溫升高，從而超過溫度上限 T℃。

控制模式二：當溫度高于 T℃或濕度高于A1B1%RH 但不滿足第一種情況時，開啟冷凍空調機組進行庫內降溫除濕。

為避免因庫內外溫差過大通風時藥品、器材表面結露的現象，必須嚴格控制系統溫差值的精度。傳統的測溫差方法是對兩點溫度分別進行處理(調理電路、A/D、運算處理)后求差值，此方法所得溫差精度低。庫內外溫差測量可采用圖3所示電路，利用溫差值直接與設定值相比較，既能保證較高的精度，又簡化了系統的軟件設計，提高了系統的可靠性。

3.3N點最低溫度值的測量

將不同測溫點上的數個AD590 相串聯，可測出所有測量點上的溫度最低值。該方法可應用于測量多點最低溫度的場合。

3.4N點溫度平均值的測量

把N個AD590 并聯起來，將電流求和后取平均，則可求出平均溫度。該方法適用于需要多點平均溫度但不需要各點具體溫度的場合。

結論

AD590集成溫度傳感器應用相當廣泛，在工程上主要應用測量熱力學溫度、攝氏溫度、兩點溫度差、多點最低溫度、多點平均溫度等。因此，不僅廣泛應用在日常生活中，更重要大量應用在工業自動化控制系統以及自動檢測過程控制系統。另外，由于AD590精度高、價格低、不需輔助電源、線性好，常用于測溫和溫度檢測和控制領域。
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