本實驗活動的目標是使用集成電路溫度傳感器測量環(huán)境溫度，這些溫度傳感器提供與絕對溫度成比例的輸出(電流或電壓)。
使用AD22100測量溫度
背景知識
AD22100是一款片內(nèi)集成信號調(diào)理功能的單芯片溫度傳感器，其工作溫度范圍為-50°C至+150°C，非常適合眾多應用。由于內(nèi)置信號調(diào)理功能，因此無需任何調(diào)整、緩沖或線性化電路，系統(tǒng)設計得以大大簡化，整體系統(tǒng)成本也會降低。輸出電壓與溫度和電源電壓成比例，采用5.0 V單電源時，擺幅范圍為0.25 V (-50°C)至4.75 V (+150°C)。
材料
? ADALM2000主動學習模塊
? 無焊試驗板和跳線套件
? AD22100溫度傳感器
硬件設置
對于溫度測量，需要將傳感器連接到電源，將輸出連接到示波器。圖2顯示了無焊試驗板上的傳感器連接。
圖1.AD22100溫度傳感器引腳排列。
圖2.AD22100溫度傳感器的試驗板連接
光耦合器或光隔離器是一種電子器件，通過發(fā)射光穿過其輸入和輸出之間的電氣隔離柵來傳輸電子信號。光耦合器的主要目的是防止隔離柵一側的高電壓或電壓尖峰損壞組件或干擾傳輸?shù)搅硪粋鹊男盘枴Ｊ惺酃怦詈掀骺梢猿惺? kV至10 kV的輸入-輸出電壓，以及速度高達10 kV/μs的電壓瞬變。該器件一般在一端集成紅外LED作為輸入，在另一端集成光電探測器(例如光電二極管或光電晶體管)，并在兩者之間加設隔離柵，如圖1所示。當LED關閉時，也就是不發(fā)光時，沒有光電流進入晶體管基極，晶體管關閉。當LED中有電流流過時，就會發(fā)光，會有足夠的光電流進入晶體管基極，晶體管開啟。
圖1.NPN型晶體管光耦合器。
本實驗的第一步是使用ADALP2000模擬部件套件中的紅外LED和NPN光電晶體管構建自己的光耦合器。如果您不使用部件套件來進行實驗，可以使用相似器件來代替，但實驗結果會因選擇的器件而異。
首先，將LED和光電晶體管的引線彎曲90°，這樣插入無焊試驗板時，它們彼此相對且處于同一高度。為了保證它們正確對齊，并阻止雜散環(huán)境光進入，最好使用短管或切割到合適寬度的黑色絕緣膠帶，纏繞LED和光電晶體管組合體。
程序步驟
打開Scopy并啟用5 V正電源電壓。在示波器的通道1上，您將看到傳感器的輸出電壓。要獲得溫度值，需要參考傳感器的數(shù)據(jù)手冊以獲取輸出電壓函數(shù)。
From the output voltage function given by Equation 1, you can extract the equation for the ambient temperature (TA).
根據(jù)方程1給出的輸出電壓函數(shù)，可以提煉出環(huán)境溫度(TA)的方程。
向示波器添加一個新的數(shù)學通道，以便觀測溫度值。在f(t)中插入方程2，并將M1通道分辨率設置為10 V/div。啟用示波器的測量功能。M1的平均測量值表示實際環(huán)境溫度。
圖3.輸出電壓和溫度測量
使用AD592測量溫度
背景知識
AD592是一款2端單芯片集成電路溫度傳感器，其輸出電流與絕對溫度成比例。在寬電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當一個高阻抗、1 μA/K溫度相關電流源。采用單電源(4 V至30 V)時，AD592可在較寬的工作溫度范圍(-25°C至+105°C)內(nèi)提供0.5°C的測量精度。
材料
? ADALM2000主動學習模塊
? 無焊試驗板和跳線套件
? AD592電流溫度傳感器
? 一個1 kΩ電阻
硬件設置
圖4顯示了傳感器引腳排列。ADALM2000只能測量電壓，因此有必要在傳感器輸出端連接一個電阻，并應用歐姆定律來計算電流值。
圖4.AD592電流溫度傳感器引腳排布。
按圖5所示方式進行連接。
圖5.AD592試驗板連接。
程序步驟
打開Scopy并啟用5 V正電源電壓。在示波器的通道1上，您將看到電阻上的電壓。應用歐姆定律可得出電流值。
通過電阻的電流等于通道1上讀取的電壓除以其電阻值。所用電阻為1 kΩ，因此電流的數(shù)值與電壓相同，不過單位是微安。從傳感器的數(shù)據(jù)手冊可知，其輸出電流以1 μA/K的比例增加，0°C時的輸出電流為273 μA。
圖6.AD592的輸出電流與溫度的關系
知道了這一點，我們就可以應用從K到°C的轉換公式：
要在示波器工具上顯示溫度，請?zhí)砑右粋€新的數(shù)學通道，并使用方程4作為函數(shù)。請記住，通道1電壓以mV為單位，傳感器的輸出電流以μA為單位。這意味著，如果您想在通道M1上獲得溫度，必須將通道CH1上讀取的值減去0.273。
圖7.電阻電壓和溫度測量
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