温度传感器实验报告 ADALM2000实验：IC温度传感器

ADALM2000实验：IC温度传感器

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）。

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

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

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

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

问题：

AD22100电压输出温度传感器和AD592电流输出温度传感器的工作原理有何区别？

您可以在学子专区论坛上找到问题答案。

关于作者

Antoniu Miclaus现为ADI公司的系统应用工程师，从事ADI教学项目工作，同时为Circuits from the Lab®、QA自动化和流程管理开发嵌入式软件。他于2017年2月在罗马尼亚克卢日-纳波卡加盟ADI公司。他目前是贝碧思鲍耶大学软件工程硕士项目的理学硕士生。他拥有克卢日-纳波卡科技大学电子与电信工程学士学位。

温度传感器的工作过程及检测方法

/// 专 业 的 工 业 传 感 与 测 量 头 条 号 ///

/ 前言 /

温度传感器是指对温度进行感应，并将感应的温度变化情况转换为电信号的功能部件。我们在练习温度传感器检测代换之前，要先对温度传感器的安装位置、结构特点和工作原理有一定的了解。

/ 温度传感器的安装位置结构 /

在空调器室内机中，通常设有两个温度传感器，即室内温度传感器和管路温度传感器。室内温度传感器的感温头通常安装在蒸发器的表面，即进风口的前侧，主要用于检测房间内的温度；管路温度传感器的感温头通常贴装在蒸发器的管路上，由一个卡子固定在铜管中，主要用于检测蒸发器管路的温度。下面让我们具体了解一下温度传感器在空调器室内机中的安装位置。

这两个温度传感器的主要作用就是感应当前的工作温度，并将感应到的温度直接传送给系统控制集成电路，以维持空调器的正常工作。

室内温度传感器和管路温度传感器都通过信号线和插件与主控电路关联，并将感测的室内温度信号、蒸发器的温度信号送入微处理器中，经微处理运算调节决定空调器的当前运行状态。

温度传感器实质是一种热敏电阻器，是利用热敏电阻器的电阻值随温度变化而变化的特性来測量温度及与温度有关的参数，井将参数变化量转换为电信号，送入控制部分，实现自动控制。

/ 温度传感器的工作过程 /

下面我们先了解一下温度传感器是如何感测室内温度的。下图是典型空调器室内机温度传感器的工作原理示意图。

1.室内温度传感器输入信号

室内温度传感器TH1的一端接+5V电压，另一端接由二个电阻构成的分压电路，当TH1检测到温度发生变化时，其阻值变化引起分压电路的电压变化，将室温信号送入微处理器的38脚。室内温度传感器TH1的两端并联一个电容，在正常温度下，该温度传感器输入端的电压约为2V。

管路温度传感器TH2的输岀信号经电阻分压后，由微处理器的37脚输入。该电压信号反映了室内机盘管的温度。在正常情况下，该温度传感器输入的电压约为3V。

2.回管路温度传感器输入信号

另外，温度传感器根据其感应特性的不同可分为PTC传感器和NTC传感器两大类。其中，NTC传感器为负温度系数传感器，即传感器的阻值随温度的升高而减小；PTC传感器为正温度系数传感器，即传感器阻值随温度的升高而增大。

/ 温度传感器的检测方法 /

在空调器中，温度传感器是不可缺少的控制器件，如果温度传感器损坏或异常，通常会引起空调器不工作、空调器室外机不运行等故障，因此掌握温度传感器的检修方法是十分必要的。

检测温度传感器通常有两种方法：一种是在路检测温度传感器的供电端信号和输出电压（送入微处理器的电压）；一种是在开路状态下，检测不同温度环境下的阻值。

在路检测温度传感器相关电压值时，将室内机中的电路板从其电路板支架中取出，然后连接好各种组件，接通电源，在路状态下，对空调器中的温度传感器进行检测。

检测前，应先弄清楚温度传感器与其他元件之间的关系，分析或找准在正常情况下相关的电压值，然后进行检测，根据检测结果判断好坏。下图为空调器温度传感器的检测示意图。

可以看到，在正常情况下，室内温度传感器与管路温度传感器均有一只引脚经电感器后与5V供电电压相连，因此在正常情况下，两只温度传感器的供电端电压应为5V，否则应判断传感器是否为开路故障。

另外一只引脚连接在电阻器分压电路的分压点上，并将该电压送入微处理器中，在正常情况下，室内环境温度传感器送给微处理器的电压应为2V左右，管路温度传感器送给微处理器的电压值应为3V左右，温度变化，其电压也变化，范围为0.55~4.5V.否则说明温度传感器异常。

空调器室内温度传感器与管路温度传感器经电感器与5V供电电路关联，在正常情况下用万用表的直流电压挡对该端电压进行检测。若电压正常，则说明温度传感器供电正常；若无电压，则检测传感器是否开路或电源供电部分是否异常。

温度传感器工作时，将温度的变化信号转换为电信号，经插座、电阻器后送入微处理器的相关引脚中，可用万用表的直流电压挡检测传感器插座上送入微处理引脚端的电压值，在正常情况下应可测得2〜3V的电压值。

若温度传感器的供电电压正常，插座处分压点的电压为0V，则多为外接传感器损坏，应对其进行更换。一般来说，若微处理器的传感器信号输入引脚处的电压高于4.5V或低于0.5V，都可以判断为温度传感器损坏。另外，温度传感器外接分压电阻开路也会引起空调器不工作、开机报警温度传感器故障的情况。

开路检测温度传感器是指将传感器与电路分离，在不加电的情况下，在不同的温度状态（常温和高温）时，通过检测温度传感器的阻值变化情况来判断温度传感器的好坏。开路状态下检测空调器温度传感器的方法如下图所示。

在常温下，对管路温度传感器进行检测，即将管路温度传感器放置在室内环境下，用万用表的电阻挡检测其电阻值，正常情况下，蒸发器管路温度传感器的阻值为6.45k左右，室内环境温度传感器的阻值为6.18k左右。

在高温下检测温度传感器时，可以人为提高温度传感器的环境温度，如用水杯盛些热水，并将温度传感器的感应头放入水杯中。后再用万用表进行检测。

空调器的温度传感器为负温度传感器。因此在高温状态下，检测室内温度传感器和管路温度传感器的阻值应变小，如上述测试中。在高温下，室内环境温度传感器的阻值为1.87k左右，管路温度传感器的阻值为1.022k左右。

如果温度传感器在常温、热水和冷水中的阻值没有变化或变化不明显，则表明温度传感器工作已经失常，应及时更换。如果温度传感器的阻值一直都是很大（趋于无穷大），则说明温度传感器出现了故障如果温度传感器在开路检测时正常，而在路检测时其引脚的电压值过高或过低，就要对电路部分做进一步的检測，以排除故障。

温度传感器阻值偏髙或偏低都将引起空调器工作失常的故障’当温度传感器阻值变小时，相当于检测到温度升高，微处理器接收到该传感器送来的信号后，会以为室内温度或蒸发器管路温度高于一定值。从而控制空调器室内机风扇电动机一直运行；若温度传感器阻值变大，则相当于检测到温度降低，微处理器同样会参照该信号（并非正常的信号）对空调器做出相应的控制，引起空调器控制异常的故障。

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