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第二章温度检测及传感器应用 1 项目3温度检测及传感器使用技能训练 电冰箱冷藏室温度一般都保持在5 以下 利用NTC热敏电阻设计的电冰箱温度超标指示器电路如图 任务1制作电冰箱温度超标指示器 2 1 电路分析 电路由热敏电阻Rt和做比较器用的运算放大器IC等元器件组成 运算放大器IC反相输入端加有R1和热敏电阻Rt的分压电压 该电压随电冰箱冷藏室温度的变化而变化 项目3温度检测及传感器使用技能训练 3 2 NTC热敏电阻的选择 Rt是一种NTC热敏电阻 它是一种温度传感器 是唯一一种其电阻值能够根据电冰箱冷藏室温度变化而变化的元件 因此 任务1实施的关键是要选择一种合适的热敏电阻 项目3温度检测及传感器使用技能训练 4 3 制作步骤 1 准备元器件 绘制印制电路板 PCB 或者直接选择面包板 选择玻封型NTC热敏电阻与电子元器件 导线若干 2 准备工具 电烙铁 万用表 5 15V可调直流稳压电源 1级精度温度表 3 电路装配 4 接通电源 调试 注意 稳压电源调至9V输出 NTC热敏电阻暂用510k 电阻代替 检查电路板工作是否正常 如正常 进行下一步 如不正常 用万用表检查故障点 并排除之 5 安装NTC热敏电阻 调节电位器RP 观察和记录报警温度 进行电路参数和温度超标指示器工作结果分析 项目3温度检测及传感器使用技能训练 5 项目4温度传感器知识学习 温度与温标 1 温度 温度是表征物体冷热程度的物理量 温度的概念是以热平衡为基础的 如果两个相接触物体的温度不相同 它们之间就会产生热交换 热量将从温度高的物体向温度低的物体传递 直到两个物体达到相同的温度为止 6 项目4温度传感器知识学习 2 温标 1 摄氏温标 2 华氏温标 3 热力学温标 4 国际实用温标 7 项目4温度传感器知识学习 温度的测量方法与温度传感器 8 项目4温度传感器知识学习 热敏电阻 1 热敏电阻种类及性能 1 NTC 电阻值随温度的升高而降低 负温度系数热敏电阻器 2 PTC 电阻值随温度升高而升高 正温度系数热敏电阻器 3 CTR 具有正负温度系数特性 但在某一温度范围电阻值发生巨大变化 突变型温度系数热敏电阻器 9 2 热敏电阻的主要技术指标 标称电阻值 R25 热敏电阻器在25 时的电阻值 多数厂商在热敏电阻出厂时会给出在25 时电阻值 温度系数 指温度变化导致电阻的相对变化 温度系数越大 热敏电阻对温度变化反应越灵敏 时间常数 温度变化时 热敏电阻的阻值变化到最终值63 2 时所需的时间 额定功率 允许热敏电阻正常工作的最大功率 温度范围 允许热敏电阻正常工作 且输出特性没有变化的温度范围 项目4温度传感器知识学习 10 项目4温度传感器知识学习 3 热敏电阻的应用 1 用热敏电阻测温 2 热敏电阻用于温度补偿 3 热敏电阻用于温度控制 11 项目4温度传感器知识学习 热电阻传感器 1 常用热电阻 1 铂热电阻 2 铜热电阻 12 项目4温度传感器知识学习 2 热电阻传感器结构 1 普通热电阻传感器结构 13 项目4温度传感器知识学习 2 铠装热电阻传感器结构 14 项目4温度传感器知识学习 3 薄膜与厚膜型铂热电阻传感器结构 15 项目4温度传感器知识学习 3 热电阻的测量电路 热电阻的测量电路常采用惠斯通电桥电路 16 项目4温度传感器知识学习 4 三线制 四线制实际测量接线图 17 项目4温度传感器知识学习 热电偶传感器 1 热电效应 两种不同材料的导体A和B组成的闭合回路 当两个导体的接点温度不相同时 回路中将产生电动势 这种物理现象称为热电效应 两种不同材料的导体所组成的回路称为 热电偶 组成热电偶的导体称为 热电极 热电偶所产生的电动势称为热电势 18 热电偶原理图 项目4温度传感器知识学习 19 项目4温度传感器知识学习 20 项目4温度传感器知识学习 由上式可以得出下列几个结论 21 项目4温度传感器知识学习 2 中间导体定律 1 表棒 2 磷铜接插件 3 漆包线动圈表头 HNi 镍黄铜 QSn 锡磷青铜 Sn 焊锡 NiMn 镍锰铜电阻丝 Cu 紫铜导线 22 项目4温度传感器知识学习 3 热电偶的种类 23 项目4温度传感器知识学习 4 热电偶的结构 1 装配型热电偶 24 普通型热电偶在管道中的安装方法 项目4温度传感器知识学习 25 项目4温度传感器知识学习 2 铠装热电偶 26 项目4温度传感器知识学习 3 薄膜热电偶 1 工作端 2 热电板 3 绝缘基板 4 引脚接头 5 引出线 相同材料的热电偶 27 项目4温度传感器知识学习 5 热电偶使用方法 1 采用补偿导线 28 项目4温度传感器知识学习 补偿导线选择 29 项目4温度传感器知识学习 接点连接 热电偶接线端两个接点尽可能近一些 尽量保持两个接点温度一致 使用长度 因为热电偶的热电势很低 为微伏级 如果使用的距离过长 信号的衰减和环境中强电的干扰耦合 足可以使热电偶的信号失真 造成测量和控制不准确 根据经验 通常使用热电偶补偿导线的长度控制在15m内比较好 如果超过15m 建议使用温度变逆器传送信号 布线 补偿导线一定要远离动力线和干扰源 在避免不了穿越时 也尽可能采用交叉方式 不要平行 30 2 冷端温度补偿的方法 冷端恒温法 计算修正法 仪表机械零点调整法 电桥补偿法 项目4温度传感器知识学习 31 项目4温度传感器知识学习 3 与温度仪表连接方法 32 项目4温度传感器知识学习 6 应用举例 1 金属表面温度的测量 33 项目4温度传感器知识学习 2 炉温测控系统 34 项目4温度传感器知识学习 3 利用热电偶监测燃气热水器的火焰 35 项目4温度传感器知识学习 基于1 WIRE总线的DS18B20型智能温度传感器 1 DS18B20引脚 1 单线接口方式 可实现双向通信 2 支持多点组网功能 多个DS18B20可并联在单一总线上实现多点测温 3 使用中不需要任何外围器件 测量结果以9位数字量方式串行传送 4 温度范围 55 125 5 电源电压范围 3 5 5V 36 项目4温度传感器知识学习 2 DS18B20测温原理 37 项目4温度传感器知识学习 3 DS18B20内部电路 38 项目4温度传感器知识学习 4 DS18B20连接方法 39 项目4温度传感器知识学习 5 MCS 51单片机的DS18B20编程方法 DS18B20内部自带5个ROM指令 6条专用指令 ROM指令为 ReadROM 33H 读ROMMatchROM 55H 比较SkipROM CCH 跳过ROMSeachROM F0H 搜索 查找AlarmROM