溫（wēn）度（dù）傳感器（qì）是檢測溫（wēn）度的器件，其種類最多，應用最廣（guǎng），發展最快。眾所（suǒ）周（zhōu）知，日常使用的（de）材料及電子（zǐ）元件大（dà）部分（fèn）特性都（dōu）隨溫度而變化，在此我們（men）暫（zàn）時介紹最（zuì）常用的（de）熱電阻和熱電偶（ǒu）兩類產品。

　　1.熱電偶的工（gōng）作原理

　　當有兩種不同的（de）導（dǎo）體和半（bàn）導體（tǐ）A和B組成一個回路，其兩端（duān）相互連接時，隻要兩結點（diǎn）處的（de）溫度不同，一（yī）端溫（wēn）度為T，稱為（wéi）工作端（duān）或熱端，另一端溫（wēn）度為（wéi）TO，稱為自（zì）由端(也（yě）稱參考端)或（huò）冷端，則回路中就有電流產生，如圖2-1(a)所示，即（jí）回路中存（cún）在的電動勢稱為熱電動勢。這種由於溫度不同而產生電（diàn）動勢的現象稱（chēng）為塞（sāi）貝克效（xiào）應。與塞貝克有關的效應有兩個：其一，當有電流流（liú）過兩（liǎng）個不同導（dǎo）體的連接處時，此處便吸收或放出熱量(取決於電流（liú）的方向)，稱為（wéi）珀爾帖效（xiào）應；其二，當有電流流過存（cún）在（zài）溫度梯（tī）度的導體時，導（dǎo）體吸收（shōu）或放出熱量(取（qǔ）決於電（diàn）流相對於（yú）溫度梯度的（de）方向)，稱為湯姆遜效（xiào）應。兩種（zhǒng）不同導（dǎo）體或半（bàn）導體的組合稱為熱電偶（ǒu）。熱（rè）電偶的熱電勢EAB(T，T0)是（shì）由接觸電勢和溫差電勢合成的（de）。接觸電勢是指兩種不同（tóng）的導體或（huò）半導體在接觸處產生的電勢，此電勢（shì）與兩種導體或半（bàn）導（dǎo）體的性質及在（zài）接觸點（diǎn）的溫度有關。溫差電勢（shì）是指同一導體或半導體（tǐ）在溫度不（bú）同的（de）兩（liǎng）端（duān）產生的電勢，此電勢（shì）隻與導體或半導體的性質（zhì）和兩（liǎng）端（duān）的溫度有關，而與導體的長度（dù）、截麵大小、沿（yán）其（qí）長度方向的溫度分布無關。無論（lùn）接觸電（diàn）勢（shì）或溫差電勢都是由於集（jí）中於接觸處端點的電子數不同而產生的電勢，熱電偶（ǒu）測量的（de）熱電勢是二（èr）者的合成。當回路（lù）斷（duàn）開時，在斷開處a，b之（zhī）間便有一電動勢差△V，其極性（xìng）和大小與回路中（zhōng）的熱電勢（shì）一致，如圖（tú）2-1(b)所（suǒ）示（shì）。並規定在冷端，當（dāng）電流由A流向B時，稱（chēng）A為正極，B為負極（jí）。實驗表明，當△V很小時，△V與△T成正比關係。定（dìng）義△V對（duì）△T的微分（fèn）熱電勢為熱電勢（shì）率，又（yòu）稱塞貝克係數。塞貝克係數的符號和大小取決於組成熱電偶的兩種導體的熱電（diàn）特性和結點的溫度（dù）差。

　　2.熱電偶的種類

　　目前，國際電工委員會（IEC）推薦（jiàn）了8種類型的熱電偶作為標準（zhǔn）化（huà）熱電偶，即為T型、E型、J型、K型、N型、B型、R型和S型（xíng）。

　　熱電阻

　　1.熱電阻材料的特性（xìng）

　　導體（tǐ）的電阻值隨溫度（dù）變化而改變，通過（guò）測量其阻值推算出被測物體（tǐ）的溫度，利用此原理構成（chéng）的（de）傳感器就是電阻溫（wēn）度傳感器（qì），這種傳感器主（zhǔ）要用於-200—500℃溫度範圍（wéi）內的溫度測量。

　　純（chún）金屬是熱電（diàn）阻的主要製造材（cái）料，熱電阻的材料應具有以下特性（xìng）：

　　①電阻溫度係數（shù）要大而（ér）且穩定（dìng），電阻值與溫度之間應具（jù）有（yǒu）良好的線性關（guān）係。

　　②電阻率高（gāo），熱容量（liàng）小，反應速（sù）度快。

　　③材（cái）料的複現性（xìng）和工藝性好，價格低。

　　④在測溫範圍內化學物（wù）理特（tè）性穩定。

　　目前，在工（gōng）業中應用最廣的鉑和（hé）銅，並已（yǐ）製作成（chéng）標（biāo）準（zhǔn）測（cè）溫熱電阻。

　　2．鉑（bó）電阻

　　鉑電阻與溫度之間（jiān）的關係（xì）接近於線性，在0～630.74℃範圍內（nèi）可用下式表示Rt＝R0(1+At+Bt2)(2-1)在-190～0℃範圍內為Rt＝R0(1+At+Bt2十（shí）Ct3)(2-2)式中，RO、Rt為溫度（dù）0°及（jí）t°時鉑電阻的（de）電（diàn）阻（zǔ）值，t為任意溫度，A、B、C為溫（wēn）度係數，由實驗確定，A＝3.9684×10-3/℃，B＝-5.847×10-7／℃2，C＝-4.22×10-l2/℃3。由式(2-1)和（hé）式(2-2)看出（chū），當R0值不同時（shí），在同（tóng）樣溫度下，其Rt值也不同（tóng）。

　　3．銅電阻

　　在測溫精度要求（qiú）不高，且測溫範圍比較（jiào）小（xiǎo）的情況下，可采（cǎi）用銅電阻做（zuò）成熱（rè）電阻材料代（dài）替鉑電（diàn）阻。在（zài）-50～150℃的溫（wēn）度範圍內，銅電阻與溫（wēn）度成線（xiàn）性關（guān）係，其電阻（zǔ）與溫度關係的表達式為Rt＝R0(1+At)(2-3)式中，A＝4.25×10-3～4.28×10-3℃為銅（tóng）電阻的溫度係數

　　按照溫度傳感器（qì）

　　輸（shū）出（chū）信號的模式，可（kě）大致劃（huá）分為三大類：數字式溫度傳感器、邏（luó）輯輸（shū）出溫度傳感器、模擬式溫度（dù）傳（chuán）感（gǎn）器。

　　一、模擬溫度傳感器（qì）

　　傳統的（de）模擬溫（wēn）度（dù）傳（chuán）感器，如熱電偶、熱敏電（diàn）阻（zǔ）和RTDS對溫度的監控，在一些（xiē）溫度範圍內（nèi）線（xiàn）性不好，需要進行（háng）冷端補償（cháng）或引線補償；熱慣（guàn）性大，響應時間慢。集成模擬溫度傳感（gǎn）器與之相比，具有（yǒu）靈敏度高（gāo）、線性度好、響（xiǎng）應速度快等優點，而且它還將驅動電路、信號處理（lǐ）電路以及必（bì）要（yào）的邏輯控製電路集成在單片IC上，有實際尺寸小、使（shǐ）用方便等優（yōu）點（diǎn）。常見的模擬溫度傳（chuán）感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103電壓輸出型、AD590電流輸（shū）出型。這裏主要介紹（shào）該類（lèi）器（qì）件的幾個典型。

　　1、AD590溫度傳感器（qì）

　　AD590是美國模擬器件公司的電流（liú）輸出型溫（wēn）度傳感器，供電電壓（yā）範圍為（wéi）3"30V，輸出（chū）電流223μA（-50℃）"423μA（+150℃），靈敏度為（wéi）1μA/℃。當在（zài）電路中串（chuàn）接（jiē）采樣電阻（zǔ）R時，R兩端的電（diàn）壓可（kě）作為（wéi）喻出電壓。注（zhù）意（yì）R的阻值（zhí）不能取得太（tài）大（dà），以保證AD590兩端（duān）電壓不低（dī）於（yú）3V。AD590輸（shū）出電流（liú）信號傳輸距離可達到1km以（yǐ）上。作為一種高阻電流源，最高可達20MΩ，所以它不必考慮選擇開關或CMOS多路（lù）轉換器所引入的附加電阻造成的誤差。適用於多點溫度測量和遠（yuǎn）距（jù）離（lí）溫度測（cè）量（liàng）的控製。

　　2、LM135/235/335溫度傳感器

　　LM135/235/335係（xì）列是美（měi）國國家半導（dǎo）體公司（NS）生產的一種高精度易（yì）校正的集成（chéng）溫度傳（chuán）感器（qì），工作特性類似於（yú）齊納穩壓管。該係列（liè）器件靈敏度為10mV/K，具（jù）有小於1Ω的（de）動態阻抗，工（gōng）作電流範圍從400μA到（dào）5mA，精度為（wéi）1℃，LM135的溫度範圍為-55℃"+150℃，LM235的（de）溫（wēn）度範圍為-40℃"+125℃，LM335為-40℃"+100℃。封裝形式有TO-46、TO-92、SO-8。該（gāi）係列器件廣泛應用（yòng）於溫（wēn）度（dù）測量、溫（wēn）差測量以及（jí）溫（wēn）度（dù）補償（cháng）係統中。

　　二、邏（luó）輯輸出型溫（wēn）度傳（chuán）感器

　　在許多應用（yòng）中，我們並（bìng）不需要嚴格測量溫度值，隻關心溫度是否超出了一個設（shè）定（dìng）範圍，一旦溫度（dù）超出所（suǒ）規定的範圍，則發出報警信號，啟動或（huò）關（guān）閉風扇、空調、加熱（rè）器或其它（tā）控製設備（bèi），此時可選用邏（luó）輯輸出式（shì）溫度傳感（gǎn）器。LM56、MAX6501-MAX6504、MAX6509/6510是其典型代表。

　　1、LM56溫度（dù）開關

　　LM56是NS公司生產的高精（jīng）度低壓溫度開關，內置1.25V參考電壓輸出（chū）端。最大隻能帶50μA的負載。

　　電源電壓從2.7"10V，工（gōng）作（zuò）電（diàn）流最大（dà）230μA，內置傳感（gǎn）器的（de）靈（líng）敏（mǐn）度為（wéi）6.2mV/℃，傳感器（qì）輸出（chū）電（diàn）壓為6.2mV/℃×T+395mV。

　　2、MAX6501/02/03/04溫度監控開關

　　MAX6501/02/03/04是具有邏輯輸出（chū）和SOT-23封裝的溫度監視器（qì）件開（kāi）關，它的設計非常（cháng）簡單：用戶（hù）選擇（zé）一種（zhǒng）接近於（yú）自己需要的控製的溫度門限（由廠方預設在-45℃到+115℃，預設值間隔為10℃）。直接（jiē）將其接入（rù）電（diàn）路即可使用，無需任何外部（bù）元件。其中MAX6501/MAX6503為（wéi）漏極開路低電平報警輸出，MAX6502/MAX6504為（wéi）推/拉式高電平報（bào）警輸出，MAX6501/MAX6503提供熱溫度預（yù）置門限（35℃到+115℃），當（dāng）溫度高於預置門限時報警；MAX6502/MAX6504提供冷溫度預（yù）置門限（-45℃到（dào）+15℃），當溫度低於預置門限（xiàn）時報（bào）警。對於需要一個（gè）簡單的溫度（dù）超限報警而又（yòu）空間有限的應用如筆（bǐ）記本（běn）電腦、蜂窩移動電話（huà）等應用來說是非常（cháng）理想的（de），該器件的典型溫度誤差是±0.5℃，最大（dà）±4℃，滯回溫度可通過（guò）引腳選擇為2℃或（huò）10℃，以避免溫度接近門（mén）限值時輸出不（bú）穩定。這類器件（jiàn）的（de）工作電壓範圍（wéi）為2.7V到5.5V，典型工作電流30μA。

　　三、數（shù）字式溫（wēn）度傳感器

　　1、MAX6575/76/77數（shù）字（zì）溫度傳感器

　　如果采用數字（zì）式（shì）接口的溫度（dù）傳感器，上述（shù）設計問題將得到簡化。同樣，當（dāng）A/D和微處理器的（de）I/O管腳短缺時，采用時間或頻率輸出的（de）溫度傳感器（qì）也能解決上述測量問題。以MAX6575/76/77係列SOT-23封裝的溫度傳感器為例，這（zhè）類器（qì）件可通過單線和微處理器進行溫度數據的傳送，提供（gòng）三種靈活的（de）輸出方式--頻率、周（zhōu）期或定時（shí），並具（jù）備±0.8℃的（de）典型精度，一條（tiáo）線最多允許掛（guà）接8個傳感器，150μA典型電源電流（liú）和（hé）2.7V到5.5V的寬（kuān）電源電壓範（fàn）圍及-45℃到+125℃的溫度範圍。它輸出（chū）的方波信號具（jù）有正比於（yú）絕對溫度的周期（qī），采用6腳SOT-23封裝，僅占（zhàn）很小的板麵（miàn）。該器件通（tōng）過一條I/O與微處理（lǐ）器（qì）相（xiàng）連，利用（yòng）微處理器內部的計（jì）數器測出周期後就（jiù）可計算出溫度。

　　2、可多點（diǎn）檢測、直接輸（shū）出（chū）數字（zì）量的（de）數字溫度傳感器DS1612

　　DS1612是（shì）美國達拉斯半導體公司生產（chǎn）的CMOS數字式溫度傳感器。內含兩個不揮發性存儲（chǔ）器，可以在存儲器（qì）中任意的設定上（shàng）限和下限溫度值進行恒溫器的溫度（dù）控製，由於這些存儲器具有不揮發性，因此一次定入後，即使不用CPU也仍然可以（yǐ）獨立使用。

　　溫度（dù）測量原理和精度：在芯片上分別設置了（le）一個振蕩頻率（lǜ）溫度係數較（jiào）大的振蕩器（OSC1）和一個溫度係（xì）數較小的（de）振（zhèn）蕩（dàng）器（OSC2）。在溫度較低（dī）時，由於OSC2的開門時間較短，因（yīn）此溫度（dù）測量計數器計數值（n）較小；而當溫度較高時，由（yóu）於OSC2的開門（mén）時（shí）間較長，其計（jì）數（shù）值（m）增大（dà）。

　　如果（guǒ）在上述計數值基礎上再加上一個同實際溫度相差的校正數據，就可以構成一個（gè）高精度的（de）數字溫度傳感器。該公司將這個校正（zhèng）值定（dìng）入芯片中的不揮發存儲器中，這樣傳感（gǎn）器（qì）輸（shū）出的數字量就可以作為實際測量（liàng）的溫度（dù）數據，而不需要再進行校準。它可測（cè）量的溫（wēn）度範圍（wéi）為（wéi）-55℃"+125℃，在0℃"+70℃範圍內，測量精度為±0.5℃，輸（shū）出的9位編（biān）碼直接與（yǔ）溫度相對應。

　　DS1621同外部電路的控製信號和數據的通信是（shì）通（tōng）過雙向總線來實（shí）現的，由CPU生成串行時鍾（zhōng）脈（mò）衝（SCL），SDA是雙向數據線（xiàn）。通過（guò）地址引腳（jiǎo）A0、A1、A2將（jiāng）8個（gè）不（bú）同（tóng）的地址分配給各器件。通過（guò）設定寄存器（qì）來（lái）設置工（gōng）作方（fāng）式，並（bìng）對工作狀態進行監（jiān）控（kòng）。被測的（de）溫度（dù）數（shù）據被存儲在溫度傳感器寄存（cún）器中，高溫（TH）和低溫（TL）閾值寄存器存儲了恒溫器輸出（Tout）的閾值。

　　現在，各種（zhǒng）集成的溫（wēn）度傳感器的功能越來越專（zhuān）業化。比如，MAXIM公司近期推出的MAX1619是一種（zhǒng）增強型（xíng）精密遠端數字溫度傳感器，能夠（gòu）監測遠端P-N結（jié）和其自身封裝的溫度。它具有雙報警輸出：ALERT和OVERT。ALERT用於指示（shì）各傳感器的高/低溫狀（zhuàng）態（tài），OVERT信號（hào）等價於（yú）一（yī）個自動調溫器，在遠端溫度傳感（gǎn）器超（chāo）上限時觸發（fā），MAX1619與MAX1617A完全軟件兼容，非常適合於（yú）係統關斷或風扇控製，甚至在係統（tǒng）“死（sǐ）鎖（suǒ）”後仍能正常工作。美國達拉（lā）斯半導體（tǐ）公司（sī）的DS1615是（shì）有記（jì）錄功能的溫度傳感器。器（qì）件（jiàn）中包含實時時鍾、數字式溫度傳感器（qì）、非（fēi）易（yì）失性存儲器、控製（zhì）邏（luó）輯電路以及串（chuàn）行接口電（diàn）路。數（shù）字溫度傳感（gǎn）器的測量範圍（wéi）為-40℃"+85℃，精度為±2℃，讀取9位時（shí）的（de）分辨率是0.03125℃。時鍾提供的時間從秒（miǎo）至年月，並（bìng）對（duì）到2100年以（yǐ）前的閏年作了修正。電源電（diàn）壓為2.2V"5.5V，8腳SOIC封裝。DS17775是數字式溫度（dù）計及（jí）恒（héng）溫控製器集成電路（lù）。其中包含數字（zì）溫度（dù）傳（chuán）感（gǎn）器、A/D轉換器、數字寄（jì）存（cún）器、恒溫控製（zhì）比較器以及兩線串行接口電路。供電電（diàn）壓在（zài）3V至5V時（shí）的測量溫（wēn）度精度為±2℃，讀取9位時的分辨率（lǜ）是0.5℃，讀取（qǔ）13位時的分辨率是0.03125℃。