在工業系統和日常生活中溫度測量是最常見的非電量測量之一，溫度也是主要的被控參數之一。傳統的測量方法是：采用各種各樣的溫度傳感器將溫度參數轉換為電量，再將模擬信號轉換為數字信號，再顯示。如需控制被測溫度，那末還要將反饋信號與設置信號進行比較、運算以控制制冷設備。由于一般溫度傳感器輸出的信號比較小，信號必須放大。加之傳感器的非線性，現場的干擾等問題，使得一般溫度測量和控制系統線路復雜、體積大、造價高，而且難于實現遠距離傳輸和控制。研制廉價的帶有溫控功能的大眾化的溫控表，將具有現實意義。

　　隨著微電子技術的日新月異，從溫度傳感器、運算放大器到A/D轉換器、顯示技術都有了長足的進步，各種各樣的（線性的、數字的）大規模集成電路和集成溫度傳感器的出現，使得研制高可靠的小型的數字化的廉價的溫控表成為可能。現在把筆者設計的在實際冷庫工程中應用的一個溫控表介紹給大家。

　　一、設計思想和指標

　　1、適應范圍大的通用型。調查結果表明：在一般工業系統和日常生活中，溫度的測量和控制在-50e~+150e范圍內占80%以上另外控制精度？0#5e已能滿足一般要求。根據以上的情況，確定溫控表的指標為：

　　2、采用大規模集成電路，以簡化電路設計，提高系統工作可靠性、穩定性。

　　3、低成本、易安裝、易調試、易校準，使用簡單，方便靈活。

　　根據以上原則，采用AD590單片集成兩端式感溫電流源溫度傳感器和ICL710731/2位A/D轉換器。

　　二、AD590和ICL7107簡介及外接元件參數的計算

　　AD590是半導體結效應式溫度傳感器，它所流過的電流數值（微安級）等于絕對溫度（開爾文）的度數;激勵電壓可以從+4V到+40V;溫度范圍-55e~+150e;標準的輸出：1LA/bC線性關系。因為是電流輸出，易于遠距離傳輸，且不會因電壓降或感應噪聲電壓影響產生誤差。

　　AD590有兩種封裝TO-52（金屬）和TO-92（塑料），一般使用金屬封裝。AD590的輸出電流為：

　　i（t）=io+t@K=273.2LA+t@1LA/bC式中：K）））AD590比例因子（K=1LA/e）t）））攝氏溫度

　　在本溫控表中AD590應用于電壓輸入系統中，如圖1所示。

　　系統具有偏置（EOS）和增益調節裝置。在量程的最低溫度附近可作偏置校正，在所測的最高溫度附近可調節增益。根據電壓量程，RT取不同的值，在本系統中取RT=10k8 EOS=2#73V，則VO=10mV/Cb。ICL7107是CMOS構造的自動穩零二重積分型，內含時鐘振蕩器（外附R、C），差分輸入，高共模抑制比，低功耗，LED顯示及具有大規模集成電路的優點的單片A/D轉換器。電路主要由兩部分組成：模擬部分和數字部分，工作原理如下。

　　轉換周期分為三個階段：自動穩零（AZ）階段、信號積分（INT）階段、反積分（DE）階段，其時間分別為

　　在反積分期的輸入時鐘脈沖數最大值是2000，當等于或超過2000時溢出;當不足2000時，只要反相積分期結束，即轉入自動穩零期，這時自動穩零期的時間增長值$TAZ為

　　綜上：A/D轉換的三個階段共需4000個TCL時鐘周期，因為振蕩周期4分頻TCL，所以整個轉換時間為16000個TOSC（振蕩周期）。

　　根據A/D轉換原理知道：D的最大讀數為2000，在前面已設計AD590的取樣電阻RT=10k8，則有10mV/Cb，設滿量程VFS=2.000V（即2000e），根據（4）式，就可算出參考電壓VREF的值，即VREF=1/2@2V=1V。當然，也

　　可以固定VREF，用調整放大器的放大倍數來滿足讀數的要求。在本溫控表中，就是固定VREF的值，調整放大器的系數實現量程調節。ICL7107采用塑料或陶瓷封裝，雙列直插式，共40個引腳，引腳排列和功能如圖2所示。

　　下面介紹ICL7107外圍器件參數的計算：

　　（1）振蕩頻率fosc

　　一般取C=100pF，由于雙積分型A/D轉換器第一次積分階段的時間TINI為電網工頻周期20ms（f=50Hz）的整數倍時具有無窮大的抑制串模干擾的能力。因此輸入脈沖的頻率必須滿足下式

　　自動穩零電容Caz大小的選擇依系統允許引入的噪聲為依據。一般在A/D轉換器具有較高分辨率時，要求引入小的噪聲，這時就要選用較大的自動穩零電容。因此，在滿度輸入Vfs=2V（分辨率為1字/1mV）時，Caz一般為01047LF。

　　（5）參考電容Cref

　　參考電容CREF的選取以保證A/D轉換器的翻轉誤差限制在1個字以內為度，一般選為011LF。

　　三、整機電原理圖及工作原理

? ? ? ? 整機電原理圖如圖3所示。

　　溫度傳感器AD590在激勵電壓（10V）作用下，在采樣電阻R21上產生電壓，經跟隨器U2:ALM324分兩路輸出：一路給A/D轉換器的輸入INL0（ICL7107的31腳），一路給溫控比較器。信號采用浮空輸入，在輸出的另一端通過U2:BLM324加入偏置電壓（-2127V），使其0e對應-2127V，偏置電壓是用正輸出可變型三端穩壓器LM317L來實現的。

　　在本電路中，ICL7107的參考電壓Vref是固定的，其值是Vref=10k/30k@218V=01933V，根據公式VFS=2Vref，則有VFS=11867V，這與采樣電阻RT=10k8上產生的0101V/e不一致，為此在U2:A的輸出端用W1來調整輸出的大小，使其放大系數《1，偏置電壓用W2來調整。

　　溫度控制由比較器U2:CLM324，U2:DLM324，帶復位（R）和置位（S）功能的雙D觸發器CD4013B，固態繼電器、K1（工作狀態開關）、K2（溫度上下限設置開關）來完成。首先要設定上下限溫度：K1置設置位置，K2置上限溫度位置。調W3，顯示上限設定溫度;K1位置不變，K2置下限位置，調W4，顯示下限設定溫度。溫度調整好后，K1置工作狀態，就可以進入溫度顯示和溫控狀態。如果此時，溫度在上下限之間變化則繼電器不工作，處于保持溫度狀態。一旦溫度升高到上限溫度，則比較器U2:C輸出變為高電平，使觸發器置位，固態繼電器工作，制冷機開動，開始降溫，直到溫度低于下限時，比較器U2:D輸出變高，使觸發器復位，固態繼電器關閉，制冷機停止，進入下一個循環。

　　四、溫度校準

　　溫度表要進行溫度校準，校準采用比較法。校準的過程是這樣的：將溫度傳感器和標準溫度計放入衡溫槽中，首先使衡溫槽處于0e（看標準表），調W2，使溫控表讀數為零;然后降溫至-50e（看標準表），調W1，使溫控表讀數為-50e，再升溫至+150e，調W1。這樣反復進行幾次，校準就完成了。