田 仲

     來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：溫度傳感器根據(jù)其接口方式大體可分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器，通過具體芯片的應(yīng)用，介紹了這兩種溫度傳感器的特點，以及各自與微處理具體接品。重點討論了具有數(shù)字接口的半導(dǎo)體溫度傳感器，并對溫度傳感器未來的發(fā)展進行了展望。

     關(guān)鍵詞：溫度傳感器

     微處理器 溫度開關(guān) 數(shù)字接口

     溫度的測量控制一般采用各式各樣的溫度傳感器，常用的溫度傳感器及其測溫范圍（℃）為：熱電偶（-84～2300），熱電阻（-200～850），熱敏電阻（-55～300），半導(dǎo)體（-55～150）。根據(jù)溫度傳感器輸出方式及接口方式的不同，大體可以分為模擬溫度傳感器和數(shù)字溫度傳感器。模擬溫度傳感器輸出的模擬信號，必須經(jīng)過專門的接口電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后才能由微處理器進行處理。數(shù)字溫度傳感器輸出的數(shù)字信號，一般只需少量外部元器件就可直接送至微處理器進行處理。隨著計算機及半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，溫度傳感器尤其是具有數(shù)字接口的半導(dǎo)體溫度傳感器得到廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。

     1 模擬溫度傳感器

     1.1

     輸出電壓或電流信號的模擬溫度傳感器

     傳統(tǒng)的熱電側(cè)、熱電阻、熱敏電阻及半導(dǎo)體溫度傳感器都是將溫度值經(jīng)過一定的接口電路轉(zhuǎn)換后輸出模擬電壓或電流信號，利用這些電壓或電流信號即可進行測量控制。如果想將這種模擬信號轉(zhuǎn)換成微處理器可以處理的信號，需利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)碼，然后由微處理器讀取即可，如圖1所示。

     另一種轉(zhuǎn)換方式是進行v/f變換。v/f變換器實際上是一個振蕩頻率隨控制電壓變化而變化的振蕩電路。其特點是有良好的精度、線性度和積分輸入，且電路簡單。圖2為微算是器與v/f變換器及溫度傳感器的接口電路。其中v/f變換器采用ad公司的ad654。通過調(diào)整，ad654可輸出0～500khz的脈沖串，將輸出與單片機的定時器/計數(shù)器t1相連進行計數(shù)，并用定時器t0進行定時。通過對所計的數(shù)進行計算與轉(zhuǎn)換，便可得到傳感器當前溫度值。

     電壓輸出溫度傳感器的主要特點是電源電壓和電流比較低，在傳輸線路電壓降和電壓噪聲不是主要影響因素時，其電壓輸出可直接成為控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入信號。常用的電壓輸出半導(dǎo)體溫度傳感器有ad公司的tmp35/36/37、ns公司的lm35/45/50/60等。

     在某些特殊場合，需使用電流輸出的溫度傳感器。電流輸出溫度傳感器的主要特點是輸出阻抗高，輸出電流不受傳輸線路電壓降和電壓噪聲的影響，且對電源電壓的脈沖和漂移具有很強的抑制能力。電流輸出溫度傳感器欲與微處理器接口時，一般需將電流變成電壓，然后再用a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成微處理器可以處理的信號。這樣的傳感器有ad公司的ad590、tmp17等。

     1.2 輸出跳變信號的模擬溫度傳感器

     在某些系統(tǒng)中，并不需要知道精確的溫度值，而只需了解溫度是否高于或低于某特定值即可。該信息可用來觸發(fā)風扇、空調(diào)、加熱器等控制單元、這種特殊的模擬溫度傳感器一般只是輸出跳變信號進行控制，通常稱之為溫度控制器。

     用一個電壓比較器取代圖1中的adc，產(chǎn)生的1位輸出可驅(qū)動微控制器的一條i/o線，如圖3所示。為避免電源電壓變化的影響，比較器的門限電壓可取自電壓基準而非電源電壓。

     將傳感器與比較器組合電路進行集成，使系統(tǒng)坦步簡化。這種集成的溫度控制器經(jīng)常被稱為溫度開關(guān)。這種單片器件組合了傳感器、比較器、電壓基準和必要的電阻等多種器件。當溫度超過預(yù)設(shè)門限時，輸出電平發(fā)生跳變，控制加溫或致冷器件通斷。maxim公司的max6501/6502是熱溫開關(guān)，從廠家45℃到95℃預(yù)置了6種溫度門限。max6503/6504是冷溫開關(guān)，其溫度門限為-15℃和5℃兩種。mac6501/6503為開漏輸出，低電平有效，max6502/6504為推拉輸出，高電平有效。max6501的輸出經(jīng)上拉電阻后可以直接驅(qū)動微處理器的中斷或復(fù)位，如圖4所示。max6