用NI的数据采集卡实现简单电子测试之4——半导体温度传感器

本文从本人的163博客搬迁至此。

为了展示NImax（Measurement & Automation explorer）的强大配置功能，做了一个半导体温度传感器测试的示例。

一、半导体温度传感器

半导体温度传感器 （semiconductor transducer ）利用半导体材料的物理特性制成的温度传感器。其优点在于：灵敏度高、体积小、响应速度快和成本低等；缺点是测量范围较窄，精度不高等。早期的半导体温度传感器需要配备辅助电路，线性不佳，且整个测量系统需要标定后方可使用，应用不方便。但各大半导体公司推出的新型温度传感器，一般经过线性校正，且采用电压直接输出，极大地简化了温度的测量步骤。

半导体温度传感器可大致分为"数字接口"和"模拟接口"两大类，常见的DS18B20就属于数字接口类，这里为了展示USB-6009的模拟测试功能，选择模拟接口类型的MCP9700。MCP9700的灵敏度达到10mV/℃，具有非常优异的线性，且可以直接测量0℃以下的温度。MCP9700典型的温度——电压关系如下图所示：

图1 MCP9700输出电压和温度对应曲线

二、测试电路

由图1可知，在0-100℃的常温下，MCP9700的输出电压为0.5~1.5V，如果直接送给USB-6009配置为单端（RSE）模式的模拟输入通道（输入范围为-10V~+10V），则显得输入范围太小。因此在MCP9700的输出端配置了一个同相放大器来增加其输入范围。

图2 温度传感器输出放大电路

经过放大后，在0-100℃的常温下，放大器的输出电压为1~3V。

三、在NImax中配置换算规则

NImax是NI公司的硬件配置平台，在该平台上可以测试、配置NI公司生产的各种硬件板卡和设备。本例在NImax配置换算关系，随后在LabVIEW程序框图中使用该换算关系，这样就可以直接在程序框图中直接得到换算结果，非常直观方便。

1、打开NImax。

图3 打开Measurement & Automation explorer

2、单击右键单击左侧目录树中的"换算"，在弹出的快捷菜单中选择"新建…"，弹出下图，单击"下一步"。

图4 新建NI-DAQmx

3、由于MCP9700具有线性输出，所以在弹出的下图中选择左侧框中的"映射范围"。

图5 选择换算关系

4、输入换算名称："MCP9700温度换算（放大两倍）"，并单击"完成"。

图6 输入换算名称

5、单击Measurement & Automation explorer主界面左侧"换算"下的"MCP9700温度换算（放大两倍）"，在左侧配置换算关系。

图7 配置换算关系

由于选择了线性关系，因此只需指定线性映射关系中的"最大值"和"最小值"两个点即可固定换算关系。如上图所示，换算前的最大值为3V，最小值为1V；换算后的最大值为100℃，最小值为0℃；换算前单位为"伏特"，换算后为"摄氏度"。最后单击上部的"保存"。

四、测试程序

在LabVIEW的程序框图中配置USB-6009，其中"自定义换算关系"连线端子处需连接到NImax中配置的换算关系"MCP9700温度换算（放大两倍）"，如图8所示。具体过程是：在连线状态下右键单击"自定义换算关系"端子——在弹出快捷菜单中选择"创建"，"常量"——在工具选板中选择"操作值"工具——单击刚创建的"常量"——在图8所示的快捷菜单中选择"MCP9700温度换算（放大两倍）"。

图8 指定事先配置的"自定义换算关系"

温度测试程序如图9所示。

图9 温度测试程序

上图程序中，每输出一个新的温度值都启动了100次测量，并对其求平均，以降低噪声的影响。

五、程序运行结果

打开图9所示的测试程序，并用手触摸MCP9700得到图10所示的测试曲线。

图10 实际测试得到的温度曲线

未完待续……