集成温度传感器在热电偶温度补偿中的应用

　　1　引　　言

　　热电偶是由两种金属(或合金)材料构成的温度传感器。热电偶具有热电效应,当两种金属A和B构成闭合回路、并且在两个结点存在温度差时,就会产生温差热电势。有公式:

　　EAB(T)、EAB(T0)分别为热端(T)、参考端(T0)的热电势。习惯上将参考端称作冷端,此端温度即测温仪表所处环境的温度,k为波耳兹曼常数,q是电子电量,ρA、ρB依次为金属A、B中自由电子的密度。显然,当T>T0时,热电势e为正;T =0。为准确测量温度,可将冷端置于冰水混合物中,使之保持在0℃环境下,但这会给测量带来不便;通常采用负温度系数的热敏元件(如热敏电阻)进行补偿。而利用集成温度传感器不仅可实现热电偶冷端温度的自动补偿,且补偿效果更好。

　　2　AD592型温度传感器在热电偶冷端温度补偿中的应用

　　2.1　AD592型温度传感器的性能特点

　　AD592是ADI新推出的一种电流输出式模拟集成温度传感器。它被分为三档:AD592A,AD592B和AD592C。主要特点如下:

　　(1)测温精度高。在单电源供电时,测量精度最高可达±0.3℃(典型值)。测量范围-25～105℃。重复性误差和长期稳定性均小于±0.1℃。

　　(2)是两端集成温度传感器,外围电路简单。在常温测量领域中,可取代电热调节器、电阻式温度检测器、热电偶和PN结等传统的温度传感器。电流温度系数仍为1μA/K。

　　(3)输出阻抗高,互换性很强。

　　(4)电压范围4～30V。即使供电不稳定或者在反向电压高达20V时,也不会损坏芯片。

　　2.2　由AD592构成的热电偶冷端温度补偿电路

　　电路如图1所示。所谓冷端温度补偿,就是在冷端加入一个受同一环境温度控制、相反极性的补偿电势e1,从而使冷端的总热电势不再随环境温度而变化。图中,由AD592和电阻R1来提供e1,其极性为上正下负,并且:

　　对于K型(镍镉-镍硅)热电偶,它具有正的电压温度系数,还称塞贝克(Seebeck)系数, KI= +41.269μV/℃≈+41μV/℃。现取R1=41Ω,代入(2)式中得到补偿电压e1=-(41μV/℃),实现冷端温度自动全补偿。需要注意,使用其他类型热电偶时,需相应调整R1的阻值。电阻R4和R5调节输出电压灵敏度的。

　　3　LM334型温度传感器在热电偶冷端温度补偿中的应用

　　3.1　LM334型集成温度传感器的性能特点

　　LM334是NSC公司生产的三端可调式集成恒流源,但它也可以作集成温度传感器使用。它们的电路原理完全相同,只是工作温度范围不同。LM334为0～+70℃, LM134为-55～125℃, LM234是-25～+100℃。以LM334的价格最低,国产代用型号为SL334、W334。