《传感与检测技术传感与检测技术ch2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传感与检测技术传感与检测技术ch2（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、传感与检测技术,模块二 温度传感器的应用,模块二 温度传感器的应用,模块学习目标： 1.掌握温度传感器的种类、特性、主要参数和选用方法； 2.能熟练对温度传感器进行检测； 3.能正确安装使用温度传感器； 4.能分析温度传感器的信号检测和转换电路工作原理，并能进行熟练调试。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,任务描述： 利用热敏电阻制作和调试冰箱温度测量电路，测温范围-1030时误差不大于1。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,学习目标： 1.能根据热敏电阻温度传感器特性正确选用热敏电阻； 2.能识别和检测热敏电阻质量； 3.能分析热敏电阻测温电路的信号检测和转换电路的工作原理； 4
2、.掌握温度表测温电路的调试方法。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,学习准备： 工具：电烙铁、镊子、偏口钳、螺丝刀等常用电子装接工具。 仪器、仪表：稳压电源、万用表、水银温度计。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,器件、材料：,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,任务一热敏电阻的识别、检测和选用 知识准备： 1.热敏电阻的特性 热敏电阻由金属氧化物或陶瓷半导体材料经成型、烧结等工艺制成或由碳化硅材料制成按其特性来说可分为两类一类是其阻值随温度升高而增大称为正温度系数热敏电阻PTC另一类是其阻值随温度的升高而减小称为负温度系数热敏电阻NTC。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应
3、用,NTC热敏电阻的阻值R与温度TK之间的关系式为: Rt=R0exp(B1/T-1/T0)（2.1） 式中：R0热力学温度为T0K时的电阻值 B为常数一般为30005000。 不同型号NTC热敏电阻的测温范围不同一般为-50+300。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,2.热敏电阻温度传感器的优缺点 优点：灵敏度高(即温度每变化一度时电阻值的变化量大)价格低廉。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,缺点: （1）线性度较差尤其是突变型正温度系数热敏电阻PTC的线性度很差通常作为开关器件用于温度开关、限流或加热元件负温度系数热敏电阻NTC经过采取工艺措施线性有所改善在一定温度范围内可
4、近似为线性当作温度传感器可用于小温度范围内的低精度测量如空调器、冰箱等。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,（2）互换性差。由于制造上的分散性同一型号不同个体的热敏电阻其特性不尽相同R0相差3%5%B值相差3%左右。通常测试仪表和传感器由厂方配套调试、供应出厂后不可互换。 3存在老化、阻值缓变现象。因此以热敏电阻为传感器温度仪表一般每23年需要校验一次。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,应用热敏电阻器时，必须对它的几个比较重要的参数进行测试。一般来说，热敏电阻器对温度的敏感性高，所以不宜用表来测量它的阻值。这是因为万用表的工作电流比较大，流过热敏电阻器时会发热而使阻值改变。但用万
5、用表也可简易判断热敏电阻器能否工作，具体热敏电阻器的检测方法如下：,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,将万用表拨到欧姆挡（视标称电阻值确定挡位），用鳄鱼夹代替表笔分别夹住热敏电阻器的两个引脚，记下此时的阻值；然后用手捏住热敏电阻器，观察万用表示数，此时会看到显示的数据（指针会慢慢移动）随着温度的升高而改变，这表明电阻值在逐渐改变（负温度系数热敏电阻器阻值会变小，正温度系数热敏电阻器阻值会变大）。当阻值改变到一定数值时，显示数据会（指针）逐渐稳定。若环境温度接近体温，则采用这种方法就不灵。这时可用电烙铁或者开水杯靠近或紧贴热敏电阻器进行加热，同样会看到阻值改变。这样，则可证明这只温度系数热
6、敏电阻器是好的。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,用万用表检测负温度系数热敏电阻器时，需要注意热敏电阻器上的标称阻值与万用表的读数不一定相等。这是由于标称阻值是用专用仪器在25的条件下测得的，而用万用表测量时有一定的电流通过热敏电阻器而产生热量，而且环境温度不一定正是25，所以不可避免地会产生误差。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,任务实施： 检测并记录热敏电阻的好坏。 任务二热敏电阻式温度表电路制作（可用万能电路板制作电路，也可用面包板或模块制作电路。） 知识准备： 1、焊接方法： （1）准备施焊 准备好焊锡丝和烙铁。此时特别强调的施烙铁头部要保持干净，即可以沾上焊锡（俗称吃
7、锡）。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,（2）加热焊件 将烙铁接触焊接点，注意首先要保持烙铁加热焊件各部分，例如印制板上引线和焊盘都使之受热，其次要注意让烙铁头的扁平部分（较大部分）接触热容量较大的焊件，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊件均匀受热。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,（3）熔化焊料 当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化并润湿焊点。 （4）移开焊锡 当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。 （5）移开烙铁 当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致45的方向。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,2.焊接注意事
8、项 （1）选用合适的焊锡，应选用焊接电子元件用的低熔点焊锡丝。 （2）助焊剂，用25%的松香溶解在75%的酒精（重量比）中作为助焊剂。 （3）电烙铁使用前要上锡，具体方法是：将电烙铁烧热，待刚刚能熔化焊锡时，涂上助焊剂，再用焊锡均匀地涂在烙铁头上，使烙铁头均匀的吃上一层锡。 （4）焊接方法，把焊盘和元件的引脚用细砂纸打磨干净，涂上助焊剂。用烙铁头沾取适量焊锡，接触焊点，待焊点上的焊锡全部熔化并浸没元件引线头后，电烙铁头沿着元器件的引脚轻轻往上一提离开焊点。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,（5）焊接时间不宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊子夹住管脚帮助散热。 （6）焊点应呈正弦波峰
9、形状，表面应光亮圆滑，无锡刺，锡量适中。 （7）焊接完成后，要用酒精把线路板上残余的助焊剂清洗干净，以防炭化后的助焊剂影响电路正常工作。 （8）集成电路应最后焊接，电烙铁要可靠接地，或断电后利用余热焊接。或者使用集成电路专用插座，焊好插座后再把集成电路插上去。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,任务实施： 按图2-3将电路焊接在实验板上认真检查电路正确无误后接好热敏电阻和电压表头。 任务三热敏电阻式温度表电路调试 知识准备： 由固定电阻R1、R2、热敏电阻RT及R3+VR1构成测温电桥把温度的变化转化成微弱的电压变化再由运算放大器LM358进行差动
10、放大运算放大器的输出端接5V的直流电压表头用来显示温度值。电阻R1与热敏电阻RT的节点接运放的反相输入端当被测温度升高时该点电位降低运放输出电压升高表头指针偏转角度增大以指示较高的温度值反之当被测温度降低时表头指针偏转角度减小以指示较低的温度值。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,VR1用于调“0”VR2用于调节放大器的增益即分度值。调试方法步骤如下： 1准备盛水容器、冷水、60以上热水、水银温度计、搅棒等。把传感器和水银温度计放入盛水容器中接通电路电源。加入冷水和热水不断搅动通过调节冷、热水比例使水温为20。调节电路的VR1使表头指针正向偏转，然后回调VR1使指针返回指针刚刚指到0V刻
11、度上时停止调节(表头指示的起点为定为20)。 2.容器中加热水和冷水不断搅动把水温调整到30通过调节电路的VR2使表头指针指在5V刻度上。 3.重复1、2步骤23次调试完成。电压表头指示的电压值乘以2再加上20就等于所测温度。,项目一 热敏电阻在冰箱温度控制中的应用,4.检验在2030范围内的任一温度点水银温度计的读数与指针式温度表的读数是否一致误差应不大于1。 注意调试过程中要不断搅动以使传感器与水银温度计感受同一温度同时要要等水银温度计的读数稳定后再调试电路。由于热敏电阻是一个电阻电流流过它时会产生一定的热量因此电路设计时应确保流过热敏电阻的电流不能太大以防止热敏电阻自热过度否则系统测量的
12、是热敏电阻发出的热度而不是被测介质的温度。,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,任务描述： 本项目利用PN结温度传感器制作和调试温室大棚温度测量电路，测温范围-4050时误差不大于1。,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,学习目标： 1.能根据PN结温度传感器特性正确选用PN结温度传感器； 2.能识别和检测PN结温度传感器质量； 3.能分析PN结温度传感器测温电路的信号检测和转换电路的工作原理； 4.掌握PN结温度传感器应用电路的调试方法。,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,学习准备： 工具：电烙铁、镊子、偏口钳、螺丝刀等常用电子装接工具。 仪器、仪表：稳压电源、万用表、水
13、银温度计。 器件、材料：,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,任务一PN结温度传感器的识别、检测和选用 知识准备： PN结温度传感器是利用PN结的电压随温度成近似线性变化这一特性实现对温度的检测、提主制和补偿等功能。可直接用半导体二极管或将半导体三极管接成二极管（将三极管的集电极与基极短接，利用BE结作为感温器件）做成PN结温度传感器。这种传感器的测温范围为-50150C。与其他的温度传感器相比有较好的线性度，且尺寸小，响应快，只敏度高，热时间常数小，因此用途较广。,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1
14、C时，下降约2mV(而一般热电偶的温度灵敏度仅为3-50V/C)，在一定的电流下，PN结的正向电压与温度之间的线性关系更接近理论推导值。例如砷化镓和硅温敏二极管在1-400K范围内的温度特性表现为良好的线性。,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,1.温敏二极管的基本特性,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,对于不同的工作电流，温敏二极管的基本特性，即UF-T关系是不同的；但是UF-T之间总是线性关系。如图2-4 DWM1型温敏二极管，在恒流下，UF-T在-50+150范围内，呈很好的线性关系。 温敏三极管，晶体管发射结上的正向电压随温度上升而近似线性下降，这种特性与二极管十分相似。
15、晶体管的T-UBE关系比二极管的TU关系更符合理想情况，所以表现出更好的电压-温度线性关系。,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,2PN结温度传感器的特点 优点：灵敏地高，线性好，价格低廉 缺点：特性随个体不同而有差异，一致性差。,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,3PN结温度传感器的检测方法 检测温敏二极管的极性，可以通过二极管管脚的长短进行判断，长脚为正极，短脚为负极；若管脚已做处理，不能直观判断，可以选用MF10型万用表，将其挡位开关拨到欧姆挡R100，用鳄鱼夹代替表笔分别夹住温敏二极管的两引脚，若测得阻值一大一小，则管子是正常的。,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用
16、,3PN结温度传感器的检测方法 阻值小的那次，黑色表笔接的是温敏二极管的正极，红色表笔接的是二极管的负极。在环境温度明显低于体温时，进行读数；用手捏住热敏二极管，可看到表针指示的阻值逐渐减小；松开手后，阻值加大，逐渐复原。这样的热敏二极管可以选用（最高工作温度100左右）。,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,任务实施： 检测并记录PN结温度传感器的好坏。 任务二PN结温度传感器式温度表电路制作（可用万能电路板制作电路，也可用面包板或模块制作电路。）,项目二PN结温度传感器在温室大棚中的应用,知识准备： PN结温度传感器是有极性的，有正负之分。流过PN结温度传感器的电流可选用100uA左右。PN结温度传感器在0时的输出电压不是为0伏，而是700mv左右，并随着温度的升高而降低。PN结温度传感器在常温区使用（-50200）温度范围的选取应按实际需要来确定。PN结温度传感器的输出信号较大，每度有2mv左右，因此可依据实际应用情况是否要加放大电路的。,项目二PN结温度传感器在温室
