《傳感器技術及其應用》第02單元 熱敏電阻應用-溫度傳感實驗

第2單元

熱敏電阻應用--溫度傳感實驗任務二實驗原理任務一實驗目的任務三實驗步驟單元任務預覽一、實驗目的了解熱敏電阻的工作原理；了解熱敏電阻電路的工作特點及原理；了解溫度傳感模塊的原理并掌握其測量方法。任務二實驗原理任務一實驗目的任務三實驗步驟原理說明熱電傳感技術是利用轉換元件電參量隨溫度變化的特征，對溫度和與溫度有關的參量進行檢測的技術。將溫度變化轉化為電阻變化的稱為熱電阻傳感器，其中金屬熱電阻式傳感器簡稱為熱電阻，半導體熱電阻式傳感器簡稱為熱敏電阻；將溫度變化轉換為熱電勢變化的稱為熱電偶傳感器。本書只介紹熱敏電阻傳感器。1.熱敏電阻的結構形式2.熱敏電阻的溫度特性熱敏電阻按電阻溫度特性分為三類：（a）負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)（b）正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)（c）臨界負溫度系數(shù)熱敏電阻(CTR)熱敏電阻的溫度特性曲線圖：（1）正溫度系數(shù)熱敏電阻PTC：PTC是PositiveTemperatureCoefficient的縮寫，意思是正的溫度系數(shù)，泛指正溫度系數(shù)很大的半導體材料或元器件。PTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導體電阻，超過一定的溫度(居里溫度)時，它的電阻值隨著溫度的升高呈階躍性的增高。（2）負溫度系數(shù)熱敏電阻NTCNTC是NegativeTemperatureCoefficient的縮寫，意思是負的溫度系數(shù),泛指負溫度系數(shù)很大的半導體材料或元器件。通常我們提到的NTC是指負溫度系數(shù)熱敏電阻，簡稱NTC熱敏電阻。NTC熱敏電阻是一種典型具有溫度敏感性的半導體電阻，它的電阻值隨著溫度的升高呈線性減小。MF52型熱敏電阻器實物圖：（3）臨界負溫度系數(shù)熱敏電阻CTR臨界溫度熱敏電阻CTR具有負電阻突變特性，在某一溫度下，電阻值隨溫度的增加激劇減小，具有很大的負溫度系數(shù)。構成材料是釩、鋇、鍶、磷等元素氧化物的混合燒結體，是半玻璃狀的半導體，也稱CTR為玻璃態(tài)熱敏電阻。驟變溫度隨添加鍺、鎢、鉬等的氧化物而變。CTR能夠作為控溫報警等應用。3.熱敏電阻輸出特性的線性化處理（1）線性化網(wǎng)絡：（2）利用測量裝置中其他部件的特性進行修正：溫度-頻率轉換電路：（3）計算修正法：在帶有微處理器（或微計算機）的測量系統(tǒng)中，當已知熱敏電阻器的實際特性和要求的理想特性時，可采用線性插值法將特性分段，并把各分段點的值存放在計算機的存儲器內(nèi)。計算機將根據(jù)熱敏電阻器的實際輸出值進行校正計算后，給出要求的輸出值。4.熱敏電阻的應用（1）對數(shù)二極管溫度計對數(shù)二極管溫度計的電路圖：（2）冰箱、冰柜的溫度控制冰箱、冰柜的溫度控制電路圖：（3）溫度報警器溫度報警電路：5.NEWLab溫度傳感模塊認識（1）溫度傳感模塊的電路板認識1）溫度/光照傳感模塊電路板認識溫度/光照傳感模塊電路板結構圖：①溫敏或光敏電阻傳感器②基準電壓調(diào)節(jié)電位器③比較器電路④基準電壓測試接口J10，測試溫度感應的閥值電壓，即比較器1負端（3腳）電壓⑤模擬量輸出接口J6，測試熱敏電阻兩端的電壓，即比較器1正端（2腳）電壓；⑥數(shù)字量輸出接口J7，測試比較器1輸出電平電壓⑦接地GND接口J22）繼電器模塊電路（電路圖如下）繼電器是一種當輸入量（電、磁、聲、光、熱）達到一定值時，輸出量將發(fā)生跳躍式變化，使被控制的輸出電路導通或斷開的自動控制器件。繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。繼電器模塊電路圖：3）指示燈模塊和風扇模塊電路板認識指示燈模塊接到繼電器的常開開關上，風扇接入繼電器的常閉開關上，當溫度傳感模塊輸出低電平時，風扇模塊工作，指示燈模塊停止工作；當溫度傳感模塊輸出高電平時，繼電器工作，常開和常閉開關工作狀態(tài)發(fā)生變化，指示燈模塊開始工作，風扇模塊停止工作。（2）溫度傳感模塊場景模擬界面認識任務二實驗原理任務一實驗目的任務三實驗步驟1.啟動溫度傳感模塊 溫度傳感模塊工作時需要有四個模塊，分別是溫度/光照傳感模塊、繼電器模塊、指示燈模塊、風扇模塊。（1）將NEWLab實驗硬件平臺通電并與電腦連接。（2）將溫度/光照傳感模塊、、繼電器模塊分別放置在NEWLab實驗平臺一個實驗模塊插槽上，指示燈、風扇模塊放置好，并將四個模塊連接好（3）將模式選擇調(diào)整到自動模式，按下電源開關，啟動實驗平臺，使溫度傳感模塊開始工作（4）啟動NEWLab實驗上位機軟件平臺，選擇溫度傳感實驗。（5）選擇硬件連接說明，上位機軟件平臺檢測硬件通過，如果點擊連線提示燈亮，則溫度/光照傳感模塊輸出狀態(tài)指示燈和繼電器模塊的輸入狀態(tài)指示燈開始閃爍。（6）選擇場景模擬實驗，上位機軟件測試硬件平臺的溫度傳感模塊正常工作，并進入工