集成电路温度传感器ADALM2000应用

本实验活动的目标是使用集成电路温度传感器测量环境温度，这些温度传感器提供与绝对温度成比例的输出(电流或电压)。

使用AD22100测量温度

背景知识

AD22100是一款片内集成信号调理功能的单芯片温度传感器，其工作温度范围为-50°C至+150°C，非常适合众多应用。由于内置信号调理功能，因此无需任何调整、缓冲或线性化电路，系统设计得以大大简化，整体系统成本也会降低。输出电压与温度和电源电压成比例，采用5.0 V单电源时，摆幅范围为0.25 V (-50°C)至4.75 V (+150°C)。

材料

► ADALM2000主动学习模块

► 无焊试验板和跳线套件

► AD22100温度传感器

硬件设置

对于温度测量，需要将传感器连接到电源，将输出连接到示波器。图2显示了无焊试验板上的传感器连接。

图1.AD22100温度传感器引脚排列。

图2.AD22100温度传感器的试验板连接

光耦合器或光隔离器是一种电子器件，通过发射光穿过其输入和输出之间的电气隔离栅来传输电子信号。光耦合器的主要目的是防止隔离栅一侧的高电压或电压尖峰损坏组件或干扰传输到另一侧的信号。市售光耦合器可以承受3 kV至10 kV的输入-输出电压，以及速度高达10 kV/µs的电压瞬变。该器件一般在一端集成红外LED作为输入，在另一端集成光电探测器(例如光电二极管或光电晶体管)，并在两者之间加设隔离栅，如图1所示。当LED关闭时，也就是不发光时，没有光电流进入晶体管基极，晶体管关闭。当LED中有电流流过时，就会发光，会有足够的光电流进入晶体管基极，晶体管开启。

图1.NPN型晶体管光耦合器。

本实验的第一步是使用ADALP2000模拟部件套件中的红外LED和NPN光电晶体管构建自己的光耦合器。如果您不使用部件套件来进行实验，可以使用相似器件来代替，但实验结果会因选择的器件而异。

首先，将LED和光电晶体管的引线弯曲90°，这样插入无焊试验板时，它们彼此相对且处于同一高度。为了保证它们正确对齐，并阻止杂散环境光进入，最好使用短管或切割到合适宽度的黑色绝缘胶带，缠绕LED和光电晶体管组合体。

程序步骤

打开Scopy并启用5 V正电源电压。在示波器的通道1上，您将看到传感器的输出电压。要获得温度值，需要参考传感器的数据手册以获取输出电压函数。

From the output voltage function given by Equation 1, you can extract the equation for the ambient temperature (TA).

根据方程1给出的输出电压函数，可以提炼出环境温度(TA)的方程。

向示波器添加一个新的数学通道，以便观测温度值。在f(t)中插入方程2，并将M1通道分辨率设置为10 V/div。启用示波器的测量功能。M1的平均测量值表示实际环境温度。

图3.输出电压和温度测量

使用AD592测量温度

背景知识

AD592是一款2端单芯片集成电路温度传感器，其输出电流与绝对温度成比例。在宽电源电压范围内，该器件可充当一个高阻抗、1 µA/K温度相关电流源。采用单电源(4 V至30 V)时，AD592可在较宽的工作温度范围(-25°C至+105°C)内提供0.5°C的测量精度。

材料

► ADALM2000主动学习模块

► 无焊试验板和跳线套件

► AD592电流温度传感器

► 一个1 kΩ电阻

硬件设置

图4显示了传感器引脚排列。ADALM2000只能测量电压，因此有必要在传感器输出端连接一个电阻，并应用欧姆定律来计算电流值。

图4.AD592电流温度传感器引脚排布。

按图5所示方式进行连接。

图5.AD592试验板连接。

程序步骤

打开Scopy并启用5 V正电源电压。在示波器的通道1上，您将看到电阻上的电压。应用欧姆定律可得出电流值。

通过电阻的电流等于通道1上读取的电压除以其电阻值。所用电阻为1 kΩ，因此电流的数值与电压相同，不过单位是微安。从传感器的数据手册可知，其输出电流以1 µA/K的比例增加，0°C时的输出电流为273 μA。

图6.AD592的输出电流与温度的关系

知道了这一点，我们就可以应用从K到°C的转换公式：

要在示波器工具上显示温度，请添加一个新的数学通道，并使用方程4作为函数。请记住，通道1电压以mV为单位，传感器的输出电流以μA为单位。这意味着，如果您想在通道M1上获得温度，必须将通道CH1上读取的值减去0.273。

图7.电阻电压和温度测量