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第 3 章 系统硬件单 元 方 案 设 计 与 选 择
硬 件 设 计 部 分 将 先 寻 找 电 路 最 合 适 的 设 计 方 案 , 再 进 行 单 元 电 路
设 计 ,最 后 介 绍 所 用 到 的 两 个 特 殊 元 件 。
3.1 温 度 传 感 器 部 分
要 求 对 温 度 和 与 温 度 有 关 的 参 量 进 行 检 测 , 应 考 虑 用 热 电 阻 传 感
器 。 按 照 热 电 阻 的 性 质 可 分 为 半 导 体 热 电 阻 和 金 属 热 电 阻 两 大 类 , 前
者 通 常 称 为 热 敏 电 阻 , 后 者 称 为 热 电 阻 。
方 案 1:采 用 热 敏 电 阻 ,这 种 电 阻 是 利 用 对 温 度 敏 感 的 半 导 体 材 料
制 成 , 其 阻 值 随 温 度 变 化 有 明 显 的 改 变 。 负 温 度 系 数 热 敏 电 阻 器 通 常
是 有 锰 , 钴 的 氧 化 物 烧 制 而 成 。 其 特 点 是 在 工 作 温 度 范 围 内 电 阻 阻 值
随 随 温 度 的 上 升 而 降 低 。可 满 足 40℃~90℃测 量 范 围 ,但 热 敏 电 阻 精 度 、
重 复 性 、 可 靠 性 交 差 , 不 适 用 于 检 测 小 于 1℃的 信 号 ; 而 且 线 性 度 差 ,
不 能 直 接 用 于 A/D 转 换 , 应 该 用 硬 件 或 软 件 对 其 进 行 线 性 化 补 偿 。
方 案 2:采 用 温 度 传 感 器 铂 电 阻 pt1000.铂 热 电 阻 的 物 理 化 学 性 能
在 高 温 和 氧 化 性 介 质 中 很 稳 定 , 他 能 用 工 业 测 温 元 件 , 且 元 件 线 性 较
好 。 在 0℃~100℃时 最 大 非 线 性 偏 差 小 于 0.5℃铂 热 电 阻 与 温 度 的 关 系
是 , Rt=Ro(1+At+Bt*t):其 中 Rt 是 温 度 为 t 摄 氏 度 时 的 电 阻 ; Ro 是 温
度 是 0℃时 的 电 阻 ; t 为 任 意 温 度 值 , A B 为 温 度 系 数 。 但 其 成 本 太 贵 ,
不 适 合 做 普 通 设 计 。
方 案 3 采 用 集 成 温 度 传 感 器 ,如 常 用 的 AD590 和 LM35。AD590 是 电
流 型 温 度 传 感 器 。 这 种 器 件 是 以 电 流 作 为 输 出 量 指 示 温 度 , 其 典 型 的
电 流 温 度 敏 感 度 是 1μA/K。 它 是 二 端 器 件 , 使 用 非 常 方 便 , 作 为 一 种
高 阻 电 流 源 , 他 不 需 要 严 格 考 虑 传 输 线 上 的 电 压 信 号 损 失 噪 声 干 扰 问
题 ,因 此 特 别 适 合 作 为 远 距 离 测 量 或 控 制 用 。另 外 ,AD590 也 特 别 适 用
于 多 点 温 度 控 制 测 量 系 统 ,而 不 必 要 考 虑 选 择 开 关 或 CMOS 多 路 转 换 开
关 所 引 起 的 附 加 电 阻 造 成 的 误 差 。 由 于 采 用 了 一 种 独 特 的 电 路 结 构 ,
并 利 用 最 新 的 薄 膜 电 阻 激 光 微 调 技 术 校 准 , 使 得 AD590 具 有 很 高 的 精
度 。 并 且 应 用 电 路 简 单 , 便 于 设 计 。
方 案 选 择 : 选 择 方 案 3。 理 由 : 电 路 简 单 稳 定 可 靠 , 无 需 调 试 ,
与 A/D 连 接 方 便 。