实验十二集成电路温度传感器特性测量教材.docVIP

实验十二 集成电路温度传感器特性测量 一．概述 温度传感器的特性测量和定标是大学普通物理热学实验和电磁学实验中的一个基本内容，是新的全国理工科物理实验教学大纲中一个重要实验。为开设好此实验，由复旦大学物理实验教学中心和上海复旦天欣科教仪器有限公司协作，联合研制了采用DS18B20单线数字温度传感器为测量元件的新一代恒温控制仪。新仪器与同类其它仪器相比，有以下四个优点： 1)传感器体积小;2)控温精度高;3)无污染及噪声(无水银污染且不用继电器);4)设定温度和测量温度均用数字显示。本实验仪器可用于各种温度传感器的特性测量和各种材料的电阻与温度关系特性测量实验，本仪器也可用于物理化学实验做恒温仪用，它是理工科大学普通物理实验必备重要实验装置之一。 二．用途 1.电流型集成温度传感器AD590的特性测量和应用: (1)测量AD590输出电流和温度的关系，计算传感器灵敏度及时传感器输出电流值。 (2)用AD590传感器,电阻箱,数字电压表和直流电源等设计并安装数字式摄氏温度计。 (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。 三．仪器组成与技术指标 1.仪器组成 如图1所示，本机为有单片控制的智能式数字恒温控制仪、量程为0－19.999V四位半数字电压表、直流1.5V-12V稳压输出电源、可调式磁性搅拌器以及2000ml烧杯、加热器、玻璃管（内放变压器油和被测集成温度传感器）等组成。 图1 2.技术指标： A.温控仪 (1)温度计显示工作温度：0℃－100℃ (2)恒温控制温度：室温－80oC (3)控制恒温显示分辨精度：≤±0.1℃ B.直流数字电压表 (1)量程：0－19.999V (2)读数准确度：量程0.03%±5个字 (3)输出电阻：20Ω(为了防止长时间短路内接电阻) C.温度传感器DS18B20的结构与技术特性（控温及测温用）： (1)温度测量范围：-55℃－125℃ (2)测温分辨率：0.0625℃ (3)引脚排列(如图2所示)： 1（GND）：2（DQ）：单线运用的数据输入输出引脚3（VDD）：可选的电源引脚 图8 温度为T=3.0oC时，AD590传感器伏安特性曲线 2. 测量AD590传感器输出电流I和温度T之间的关系。求I-T关系的经验公式。 表2 AD590传感器温度特性测量 T/oC 29.0 34.2 37.0 40.0 42.8 45.8 49.2 UR/V 3.036 3.086 3.112 3.143 3.168 3.196 3.239 I/μA 303.6 308.6 311.2 314.3 316.8 319.6 323.9 表2数据用CasIo-3600计算器最小二乘法拟合得： 斜率B=0.987μA/oC； 截距A=274.8μA； 相关系数г=0.999 所以，I-T关系为：I=0.987T+275 与灵敏度标准值B=1.000μA/oC相比百分误差为1.3%. 由于采用量程0－100 oC（分度值1 oC）普通水银温度计测量，所以测量值B的相对误差大些。 3.制作摄氏温度计 由于灵敏度小于1.000μA/oC,所以R2值取略大于1000Ω， 本实验取R2=R3=1.000mV/B=1.000/0.987=1012.9Ω. 将冰用刨冰机制成冰霜放入保温杯中压紧，并用玻璃管压1小洞。将带玻璃管传感器浸入冰霜中，把仪器接成图6电桥电路。调节R4，使T=0oC时，数字电压表输出U=0mV。用自制摄氏温度计测室温水温为28.7oC，而水银温度计读数为28.7oC. E.思考题 1.电流型集成电路温度传感器有哪些特性？它比半导体热敏电阻、热电偶有哪些优点？ 2.如果AD590集成电路温度传感器的灵敏度不是严格的1.000μA/oC，而是略有异差，请考虑如何利用改变R2的值，使数字式温度计测量误差减少？ 实验参考数据表格： 测量AD590传感器的伏安特性 表1 AD590传感器伏安特性测量 T= oC，R=10000Ω U /V UR /V I/μA 2. 测量AD590传感器输出电流I和温度T之间的关系。求I-T关系的经验公式。 表2 AD590传感器温度特性测量 T/oC UR/V I/μA 学生： 实验时间： 教师签名： - 9 -