2.1 温度传感器
集成温度传感器AD590是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源。 AD590是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值。 2.1.1 温度传感器主要特性
我采用AD590，它的测温范围在-55℃～+150℃之间，而且精度高。M档在测温范围内非线形误差为±0.3℃。AD590 可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。使用可靠。它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，借口也很简单。作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。AD590的测量信号可远传百余米。
集成温度传感器AD590 是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源。
一、AD590的工作原理
在被测温度一定时，AD590相当于一个恒流源，把它和5～30V的直流电源相连，并在输出端串接一个1kΩ的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有1mV／K的电压信号。
利用ΔUBE特性的集成PN结传感器的感温部分核心电路。其中T1、T2起恒流作用，可用于使左右两支路的集电极电流I1和I2相等；T3、T4是感温用的晶体管，两个管的材质和工艺完全相同，但T3实质上是由n个晶体管并联而成，因而其结面积是T4的n倍。T3 和T4的发射结电压UBE3和UBE4经反极性串联后加在电阻R上，所以R上端电压为ΔUBE。
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对于AD590，n＝8，这样，电路的总电流将与热力学温度T成正比，将此电流引至负载电阻RL上便可得到与T成正比的输出电压。由于利用了恒流特性，所以输出信号不受电源电压和导线电阻的影响。图中的电阻R是在硅板上形成的薄膜电阻，该电阻已用激光修正了其电阻值，因而在基准温度下可得到1μA／K的I值。
AD590的内部电路，中的T1～T4相当于T1、T2，而T9，T11 相当于上图中的T3、T4。R5、R6 是薄膜工艺制成的低温度系数电阻，供出厂前调整之用。T7、T8，T10 为对称的Wilson 电路，用来提高阻抗。T5、T12 和T10为启动电路，其中T5为恒定偏置二极管。
T6 可用来防止电源反接时损坏电路，同时也可使左右两支路对称。R1，R2 为发射极反馈电阻，可用于进一步提高阻抗。T1～T4 是为热效应而设计的连接方式。而C1 和R4 则可用来防止寄生振荡。该电路的设计使得T9，T10，T11 三者的发射极电流相等，并同为整个电路总电流I 的1／3。T9 和T11 的发射结面积比为8：1，T10和T11的发射结面积相等。
R6上只有T9 的发射极电流，而R5 上除了来自T10 的发射极电流外，还有来自T11的发射极电流，所以R5上的压降是R5 的2／3。根据上式不难看出，要想改变ΔUBE，可以在调整R5 后再调整R6，而增大R5 的效果和减小R6是一样的，其结果都会使ΔUBE减小，不过，改变R5对ΔUBE的影响更为显著，因为它前面的系数较大。实际上就是利用激光修正R5以进行粗调，修正R6以实现细调，最终使其在250℃之下使总电流I达到1μA／K。
流过器件的电流(μA)等于器件所处环境的热力学温度(开尔文)度数：Ir/T=1，式中，Ir—流过器件(AD590)的电流，单位为μA；T—热力学温度，单位为K；AD590的测温范围为-55℃~+150℃；AD590的电源电压范围为4～30V，可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件即使反接也不会被损坏；输出电阻为710mΩ；精度高，AD590在-55℃~+150℃范围内，非线性误差仅为±0.3℃。 2.1.2 AD590的工作原理
AD590温度感测器是一种已经IC化的温度感测器，它会将温度转换为电
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流。其规格如下：温度每增加1℃，它会增加1μA输出电流。可量测范围-55℃至150℃。供应电压范围+4V至30V。AD590的接脚图及零件符号如图2-2所示：
图2-2 AD590的接脚图及零件符号
AD590的输出电流是以绝对温度零度(-273℃)为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流
Io=(273+25)=298μA。Vo的值为Io乘上10K，以室温25℃而言，输出值为 2.98V(10K×298μA)。量测Vo时，不可分出任何电流，否则量测值会不准。 2.1.3 电路设计
AD590的输出电流I=(273+T)μA(T为摄氏温度)，因此量测的电压V为 (273+T)μA ×10K=(2.73+T/100)V。为了将电压量测出来又需使输出电流I不分流出来，我们使用电压追随器其输出电压V2等于输入电压V。
由于一般电源供应较多零件之后，电源是带噪声的，因此我们使用齐纳二极管作为稳压零件，再利用可变电阻分压，其输出电压V1需调整至2.73V。接下来我们使用差动放大器其输出Vo为（100K/10K）×（V2-V1）=T/10，如果现在为摄氏28℃，输出电压为2.8V，输出电压接A/D转换器，那么A/D转换输出的数字量就和摄氏温度成线形比例关系。
AD590温度传感器使用原理如图2-4。
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+12V -- OP1 10K + +12V V1 20K - OP3 20K V2 -5V + 100K +12V V0
-5V +12V +12V - OP2 + -5V 100K 10K
图2-3 AD590温度传感器使用原理图
2.2 湿度传感器
测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。
电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。下面介绍HS1100（顶端接触）/HS1101（侧面接触）湿度传感器及其应用。测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸水量及周围空气的湿度。电容式、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数、电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。
采用HS1100/HS1101 湿度传感器。HS1100/HS1101 电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（HS1100）和侧面接触（HS1101）两种封装产
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品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。
相对湿度在1%---100%RH范围内；电容量由16pF变到200pF，其误差不大于±2%RH；响应时间小于5S；温度系数为0.04 pF/℃。可见精度是较高的。
2.2.1 主要特性
（1）监测速度快；（2）高精度和高可靠性；（3）快速响应时间和长期稳定性；（4）使用方便体积小；（5）适用于线性电压输出和频率输出两种电路；（6）适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。
相对湿度在1%~100%RH范围内，电容量由16pF变到200pF，其误差不大于±2%RH、响应时间小于5S、温度系数为0.04pF/℃，可见精度是较高的。 2.2.2 工作原理
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