用IC構(gòu)建直讀式溫度探頭

應(yīng)用筆記介紹了可以用作溫度測量探頭的簡單電路，探頭測量的溫度既可以是探針末端的溫度，也可以是安裝了溫度傳感器的PCB溫度。本文給出了電路圖和相關(guān)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)采用了MAX6610溫度傳感器。

圖1所示的簡易溫度測量探頭是電路故障排查和調(diào)試中不可缺少的工具，它既可以測量探針末端的溫度，也可以測量安裝了溫度傳感器IC (該設(shè)計(jì)采用MAX6610溫度傳感器)的電路板溫度。電阻R1至R3能夠調(diào)整輸出幅度，如表1所示。


圖1. 簡單的溫度檢測電路

表1. 不同的DMM讀數(shù)比例系數(shù)對應(yīng)不同的電阻值*

*所有電阻的容差均為±1%。

任何數(shù)字電壓表或手持式數(shù)字萬用表都可以用來讀取數(shù)據(jù)。所需電源電壓大約為3V，最好采用兩節(jié)AA堿性電池或單節(jié)紐扣式鋰電池供電。典型的電源電流大約為0.2mA，單節(jié)CR2016電池可以支持電路連續(xù)運(yùn)行幾百小時(shí)，如果電路裝配一個(gè)如圖所示的常開按鍵開關(guān)，則可連續(xù)運(yùn)行幾年。

在恒溫油槽應(yīng)用中，將傳感器輸出電壓與溫度的關(guān)系曲線(圖2)與標(biāo)準(zhǔn)的鉑電阻溫度傳感器的測量值進(jìn)行比較，得出圖3所示的誤差曲線，有關(guān)測量誤差和輸出范圍的詳細(xì)信息，請參考MAX6610數(shù)據(jù)資料。

圖2. 圖1電路中輸出電壓與溫度的關(guān)系曲線，注：比例系數(shù) = 10mV/°C。


圖3. 圖1電路測試數(shù)據(jù)與恒溫油槽中的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻測量溫度相比較得到的溫度誤差曲線，該電路在整個(gè)-40°C至+125°C溫度范圍內(nèi)誤差保持在±2°C以內(nèi)。

為了把該電路制作成一個(gè)探頭，可以制作一個(gè)直徑1mm、大約5mm長的銅線探針，將其直接焊接在PCB上IC的GND引腳焊盤上，銅線應(yīng)直接接觸到GND引腳；也可以把銅線直接粘接到PCB上(此方法把銅線作為IC至測試點(diǎn)之間的低熱阻通道)。為了最大限度地降低探針與電路板之間的熱耗(熱耗會(huì)影響溫度測量精度)，利用一條細(xì)長銅線作為與IC的電氣連接。

板上溫度傳感器測量與探針測量的要求略有差別。利用板上溫度傳感器測量時(shí)，IC必須與電路板具有緊密的導(dǎo)熱連接，直接將IC引腳連接到大面積覆銅區(qū)域(即在覆銅區(qū)和IC之間采用短且粗的引線或不使用引線)。通過與電路板的導(dǎo)熱連接，覆銅區(qū)域可以保證電路板與傳感器之間良好的熱傳導(dǎo)和精確的溫度測量。