溫度感應器系列

在工業控制或保安系統中，偵測氣體流動的功能是重要且實用的。對於持續散發固定熱能的元件來說，流動的空氣因為具有導熱效用，有助於驅散積聚的熱能。相較之下，靜止的空氣便缺乏這種散熱功能。因此，對於容易積聚熱能的系統來說，空氣流通量便是一個重要的參數。

電路設計

(圖一)所示的電路有其獨特之處，它要量度的並非絕對溫度或風扇轉速，而是透過間接方式來量度空氣的流通量。電路上的Q1耗散固定數量的能源，將Q1/Q2這一對二極體晶片的溫度推高至比周圍環境還要高的水平。利用LM83的遠程感測功能，將二極體內的Q2接到LM83的其中一個通道，來測量二極體晶片的溫度。R1將Q1的功率消耗保持在約 190mW 的水平。

當空氣流過該二極體晶片上空時，會減低該組二極體與四周空氣之間的熱阻，讓晶片慢慢降溫。當空氣流動速度減慢或停止流動時，熱阻隨即上升，晶片也會隨之逐漸加熱。每當LM83發現晶片溫度有變化時，便會按照預先設定的指示發出中斷指令，使感應器可以發出訊號顯示熱阻（即空氣流通量） 出現變化。

應用這款電路時，溫度下降的幅度隨不同量度情況而不同；實際的差異則取決於Q1的功率消耗以及該組二極體晶片上空的空氣流通量。圖中的電路採用20(的電阻，以產生190mW的功率消耗。測試結果顯示，當空氣不流通時，晶片的溫度比周圍空氣的溫度高出50(C。啟動散熱扇之後(即造成空氣流動)，溫度差距可在三十秒內減少約20(C (圖二)。如此比較晶片溫度與周圍空氣溫度的差距 ，即可測量空氣的流通量。當周圍環境的溫度由 30(C 上升至 70(C 時，Q1 的功率消耗只出現約 10 mW 的差別。換言之，即使周圍環境的溫度出現變化，溫度誤差也不會超過 5(C。

微控制器的支援

若要確保這款電路發揮正常功能，就必須有微控制器的支援，而微控制器必須定時量度周圍的溫度，以記錄四周溫度的變化。LM83晶片的內部溫度感應器最適合執行這項功能， 而LM83的另外兩個埠則可執行其他溫度的測量。此外，該對二極體晶片必須採用小巧的封裝。設計此電路時亦須保持二極體晶片與LM83的距離，以隔離空氣流動對LM83讀值可能造成的影響。另外除了LM83外，類似功能的LM84, LM82, LM86, LM90亦可用來執行相同的功能。

本電路在實施前，須記錄不同溫度時的變化曲線，微控制器須隨時監控當時的溫度來套用不同的溫度曲線以獲知溫度與空氣流動的變化。若能配合測量記錄溫度變化與空氣流量的關係，此電路即可用來測量空氣流量。

應用領域

這款電路亦可應用於不同的工業監控系統中。對於須使用風扇持續散熱或排氣的系統，本電路可用來監控風扇是否正常轉動。當風扇老舊而轉速變慢時，電路便會偵測到溫度上升並發出警告。此電路也以相同原理偵測噴氣口是否運作正常。

本電路亦可應用於空調系統上。由於此電路能夠即時記錄溫度與風速，因而可被利用來設計智慧空調系統。當周圍溫度上升或下降，或者使用者覺得太熱或太冷時，微控制器便可依照風速做出加速或減速的調整。

由於LM83具有三組相同的二極體輸入口，我們亦可複製相同的電路，使用二組或三組二極體便可用一顆LM83透過對微控制器對二個或三個獨立地點作空氣流量測量或比較。從複雜的工業控制到一般玩具的應用，本電路都是一種實用且價格低廉的選擇。

《圖一　此空氣流通量監測器的目的在於測量空氣流通量，而非絕對的溫度或風扇轉速。電路圖中的 Q2 用來感測 Q1 熱阻的變化》

《圖二　啟動散熱扇之後，流經 Q1/Q2 這對電晶體上空的空氣將晶片與四周空氣之間的溫差由 50(C 減少至 20(C》

(作者任職於美國國家半導體)