温度传感器 应用电路ppt课件

1、8.2.5 8.2.5 1.NTC1.NTC热敏电阻实现单点温度控制电路热敏电阻实现单点温度控制电路 单点温度控制是常见的温度控制方式，如图单点温度控制是常见的温度控制方式，如图8.2.28.2.2所示。所示。调整b点电位Ub，即预设温度Tb，初始时继电器不通电，常闭触点K闭合，加热器通电加热。比较器直 流 电桥12.2.热敏电阻丈量真空度热敏电阻丈量真空度 热敏电阻热敏电阻用的恒定电流加热，一方面使本身温度升高，另一方面也向周围介质散热，在单位时间内从电流获得的能量与向周围介质分发的热量相等，到达热平衡时，才干有相应的平衡温度，对应固定的电阻值。当被测介质的真空度升高时，玻璃管内的气体变得稀

2、少，气体分子间碰撞进展热传送的才干降低，热敏电阻的温度就会上升，电阻值随即增大，其大小反映了被测介质真空度的高低。 气体图8.2.3 热敏电阻丈量真空原理图 真空度丈量的方法比较多，利用热敏电阻实现真空度的丈量电路原理如图8.2.3所示。23.PTC3.PTC热敏电阻组成的热敏电阻组成的0 0100100的测温电路的测温电路电压跟随器直流电桥稳压管DZ1提供稳定电压，由R3、R4、R5分压，调理R5使电压跟随器A1输出2.5 V的稳定电桥任务电压，并使热敏电阻任务电流小于1mA，防止发热影响丈量精度。PTC热敏电阻RT 25 时阻值为1k，R8也选择1k，室温时25 电桥调平，温度偏离室温时，

3、电桥失衡，输出电压接差放A2放大后输出。4.4.单相异步电机启单相异步电机启动动图8.2.4 热敏电阻丈量单点温度原理图启动绕组任务绕组电动机刚起动时，PTC 热敏电阻尚未发热，阻值很小，起动绕组处于通路形状，对启动电流几乎没影响，启动后，热敏电阻本身发热，温度迅速上升，阻值增大；当阻值远大于启动线圈 L2 阻抗时，就以为切断了启动线圈，只由任务线圈 L1 正常任务。此时电动机已起动终了，进入单相运转形状。图8-5 单相异步电机启动用热敏电阻原理图35. 气敏电阻检漏报警器气敏电阻检漏报警器预热预热开关开关任务任务开关开关气敏电阻气敏输出电压气敏输出电压 检出可燃气体时，气敏电阻减检出可燃气体

4、时，气敏电阻减小，电压增大，小，电压增大，V1V1触发触发V2V2，报警灯，报警灯亮，音频振荡电路也自激振荡声音亮，音频振荡电路也自激振荡声音报警。报警。46. 矿灯瓦斯报警器矿灯瓦斯报警器加加热热支支路路丈量支路丈量支路矿矿灯灯控控制制支支路路 检出瓦斯气体时，气敏电阻减小，检出瓦斯气体时，气敏电阻减小，V1V1、V2V2导通，导通，V3V3、V4V4振荡，报警灯闪烁。振荡，报警灯闪烁。57. 一氧化碳报警器一氧化碳报警器 检出检出COCO气体时，气敏电阻气体时，气敏电阻RQRQ减小，减小，V5V5、V6V6、V7V7导通，振荡电路振荡，声音报警。导通，振荡电路振荡，声音报警。 +10V +

5、10V以上以上 - -+ +5V5V加加热热支支路路 备用电源备用电源6铂热电阻铂热电阻Pt100Pt100分度表分度表78.3.4 8.3.4 运用运用1.1.热电阻的衔接法热电阻的衔接法 由于热电阻的阻值较小，所以导线电阻值不可忽视尤其是导线较长时，故在实践运用时，金属热电阻的衔接方法不同，其丈量精度也不同，最常用的丈量电路是电桥电路，可采用三线或四线电桥衔接法。三线法如图8-12所示。tRrrrAsE3R2R1R图中Rt 为热电阻；r为引线电阻；R1 ，R2为固定电阻； R3为调零精细可变电阻。调使Rt0= R3 ，Rt0：热电阻在0 时的电阻值，在0 时，R3+r* R1=Rt0+r*

6、 R2电桥平衡。丈量时，Rt阻值变化时，从电流表中即可有电流流过。桥臂tRrrrAsE3R2R1R桥臂图8.3.3 热电阻的三线制接法原理图82. 2. 线性丈量电路线性丈量电路 321411U1ALM324R12KR22KR31KR41KR5100KR6100KR71KR85.1KVR1502VR2502IN4733C2103PT100618U16LM431AVCCVCCC1 104P_T稳 压 电源丈 量桥差动放大电路93. Pt1003. Pt100三线法性丈量电路三线法性丈量电路 图8.3.6 热电阻的三线测温原理图仪用放大器104. Pt1004. Pt100四线法性丈量电路四线法性

7、丈量电路 图8.3.7 热电阻的四线测温原理图其他运用请读者参考教材。其他运用请读者参考教材。 115. 工业流量计工业流量计3 34 4不流动环境不流动环境 当液体流动时，铂电阻当液体流动时，铂电阻4 4温度随流速变化，铂电阻温度随流速变化，铂电阻3 3温度不随流速变化，流体速度温度不随流速变化，流体速度将引起电桥的不平衡输出。将引起电桥的不平衡输出。铂电阻铂电阻流动环境流动环境铂电阻铂电阻当液体不流动时，两个铂电阻等温，当液体不流动时，两个铂电阻等温，电桥平衡电桥平衡12 6. 热敏电阻热维护热敏电阻热维护 电机绕组过热，热敏电阻阻值增大，到达维护程度，维护电路动作，驱动电机绕组过热，热敏

8、电阻阻值增大，到达维护程度，维护电路动作，驱动继电器动作切断电源。继电器动作切断电源。维护电路维护电路继电器继电器热敏电阻热敏电阻电动机电动机137. 热热敏敏电电阻阻液液位位传传感感器器常温电阻常温电阻冷冷电电阻阻总电流总电流液面高低液面高低影响影响输出电流输出电流142.2.分度表分度表 热电偶冷端温度为热电偶冷端温度为00时，热电偶热端温度与输出热电势之间的对应关系的表格，由时，热电偶热端温度与输出热电势之间的对应关系的表格，由于多数热电偶的输出都是非线性的，国际计量委员会已对这些热电偶的每一度的热电势做于多数热电偶的输出都是非线性的，国际计量委员会已对这些热电偶的每一度的热电势做了非常

9、精细的测试，并向全世界公布了他们的分度表。可以经过丈量热电偶输出的热电动了非常精细的测试，并向全世界公布了他们的分度表。可以经过丈量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度值。每势值再查分度表得到相应的温度值。每1010分档分档 ，中间值按内插法计算。如分度号为，中间值按内插法计算。如分度号为S S的的分度表。分度表。15 例例1 1：用一支分度号为：用一支分度号为( (镍铬镍铬- -镍硅镍硅) )热电偶丈量温度源的温度，任务时的参考端温度热电偶丈量温度源的温度，任务时的参考端温度( (室室温温)t0)t0=20=20，而测得热电偶输出的热电势，而测得热电偶输出的热电势( (经过放大器放

10、大的信号，假设放大器的增益经过放大器放大的信号，假设放大器的增益=10)32.7mv=10)32.7mv，那么，那么E(t,t0E(t,t0)=32.7mV/10=3.27mV)=32.7mV/10=3.27mV，那么热电偶测得温度源的温度是多少呢，那么热电偶测得温度源的温度是多少呢? ? 解：由附录热电偶分度表查得：解：由附录热电偶分度表查得： E(t0 E(t0,t0)=E(20,0)=0.798mV,t0)=E(20,0)=0.798mV已测得已测得 E(t,t0 E(t,t0)=32.7mV/10=3.27mV )=32.7mV/10=3.27mV 故故 E(t,t0)=E(t,t0

11、E(t,t0)=E(t,t0)+E(t0)+E(t0, t0)= 3.27mV+0.798mV=4.068mV, t0)= 3.27mV+0.798mV=4.068mV热电偶丈量温度源的温度可以从分度表中查出，与热电偶丈量温度源的温度可以从分度表中查出，与4.068mV4.068mV所对应的温度是所对应的温度是100100。例例2 2：用镍铬：用镍铬- -镍硅热电偶丈量加热炉温度。知冷端温度镍硅热电偶丈量加热炉温度。知冷端温度t0=30t0=30，测得热电势，测得热电势eABeABt t，t0t0为为33.29mV, 33.29mV, 求加热炉温度。求加热炉温度。解：查镍铬解：查镍铬- -镍硅

12、热电偶分度表得镍硅热电偶分度表得eABeAB3030，0 01.203 mV1.203 mV。 可得可得eABeABt t，0 0= eAB(t,t0)+eAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV= eAB(t,t0)+eAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV由镍铬由镍铬- -镍硅热电偶分度表得镍硅热电偶分度表得t=829.8t=829.82.2.冷端温度修正法冷端温度修正法 对于冷端温度不等于0，但能坚持恒定不变恒温器或能用普通方法测出如室温的情况，可采用修正法。常采用热电势修正法。计算公式：E(t,t0)=E(t,t0)+E(t0, t0)式中：E(t

13、,t0)热电偶丈量端温度为，参考端温度为t0=时的热电势值； E(t,t0)热电偶实践丈量温度，参考端温度为t0不等于时的热电势值； E(t0,t0)热电偶丈量端温度为t0，参考端温度为t0=时的热电势值。163.3.冷端温度电桥补偿法冷端温度电桥补偿法用电桥在温度变化时的不平衡电压补偿电压去消除冷端温度变化对热电偶热电势的影响，这种安装称为冷端温度补偿器。 如图8.4.1所示，R1 、R2 、R3 和RW为锰铜电阻，阻值几乎不随温度变化， Rcu为铜电阻热电阻，其电阻值随温度升高而增大，与冷端接近。设使电桥在冷端温度为T0时处于平衡，Uab=0，电桥对仪表的读数无影响。当温度不等于T0时，电

14、桥不平衡，产生一个不平衡电压Uab参与热电势回路。当冷端温度升高时，Rcu也随之增大，Uab也增大，但是热电偶的热电势却随冷端温度的升高而减小，假设Uab的添加量等于EAB的减小量时，那么输出U坚持不变。改动R的值可改动桥臂电流，可以适宜不同类型的热电偶配合运用。不同型号的冷端温度补偿器应与所用的热电偶配套。运用时留意：桥臂RCu必需和热电偶的冷端接近，使处于同一温度之下。图8.4.1 热电偶桥式冷端温度补偿器原理图 mVEAB(T,T0)T0T0TAB+abUUabR1R2R3R-RCuB178.4.9 8.4.9 运用运用1.AD5941.AD594集成式单片热电偶冷端温度补偿器集成式单片

15、热电偶冷端温度补偿器 AD594、AD595、AD597等是美国ADI公司消费的单片热电偶冷端补偿器，内部还集成了仪用放大器，所以能实现对不同的热电偶进展冷端补偿之外，还可作为线性放大器。其引脚功能是：U+、U-为电源正负端，IN+、IN-为信号输入端，ALM+、ALM-为热电偶开路缺点报警信号输出端，T+、T-为冷端补偿正负电压输出端，FB为反响端，做温度补偿时UO端与FB端短接，详细资料见其运用阐明。图8.4.3为AK594的运用电路图。热电偶的信号经过AD594的冷端补偿和放大后，再用OP07放大后输出。2.2.用用AD592AD592做冷端补偿的热电偶运用电路做冷端补偿的热电偶运用电路

16、图8.4.4 AD592做冷端补偿的运用原理图188.5 PN8.5 PN结温度传感器结温度传感器8.5.1 8.5.1 外形外形PN结温度传感器的外形繁杂，图8.5.1是国产S700系列PN结温度传感器的外形尺寸图，其中a为耐温玻璃封装，b为金属外壳封装。图8.5.1S700传感器外形尺寸图S700B(b)-+S700A(a)-8.5.2 8.5.2 任务原理任务原理 PN结温度传感器是利用半导体PN结的结电压随温度变化而变化的原理任务的，例如，晶体二极管或三极管的PN结的结电压是随温度而变化的。例如硅管的PN结的结电压在温度每升高1时，下降约2mV，利用这种特性，普通可以直接采用二极管如玻

17、璃封装的开关二极管1N4148或采用硅三极管普通将NPN晶体管的bc结短接，利用be结作为感温器件接成二极管来做PN结温度传感器如图8.5.2所示。这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为0.22秒，灵敏度高。测温范围为-50+150。典型的温度曲线如图8.5.3所示。同型号的二极管或三极管特性不完全一样，因此它们的互换性差。19图8.5.3 PN结温度电压曲线图8.5.2 PN结温度传感器+5V5.1K(Vbe).9013.U8.5.3 8.5.3 运用运用1.1.火灾报警公用火灾报警公用S700S700二极度管温度传感器二极度管温度传感器火灾报警用的温度传感器，主要以热敏电阻器为主，

18、然而由于热敏电阻器的电阻温度特性呈非线性，长期稳定性差，互换性不好，价钱高，给运用带来了许多问题。国产S700系列火灾报警公用二极度管温度传感器。良好的线性关系，互换性好，性能长期稳定，体积小，呼应快。技术规范如表1所示。图8.5.4给出了S700的任务电路，它通常采用恒压电源任务电路，这种电路非常简单，将S700串联一个限流电阻后接入恒压源即可。在这种电路中，经过传感器的任务电流是一个随温度升高呈近似线性添加的电流，而这种任务电流，使得S700的正向电压-温度特性几乎呈完全的线性关系。图8.5.5给出了S700在不同任务电路下的VF-t特性，由此可见VF与t之间是一个线性关系。20图8.5.

19、4S700任务电路图8.5.5不同任务电压下的VF-t特性V=5VR=43KV=3.6VR=300K1000-50050100150800600400200VF(mv)t()VFS700R图8.5.6 温敏二极管恒温器丈量电路2.2.温敏二极管恒温器温敏二极管恒温器213.PN3.PN结温度传感器的数字式温度计结温度传感器的数字式温度计差放丈量桥电压跟随器W2经过电压跟随器A2可调理放大器A1的增益。放大后的灵敏度10mV/ 。经过PN结温度传感器的任务电流不能过大，以免二极管本身的温升影响丈量精度。普通任务电流为100300mA。采用恒流源作为传感器的任务电流较为复杂，普通采用恒压源供电，但

20、必需有较好的稳压精度。3位半数字电压表模块MC14433将PN结传感器插入冰水混合液中，等温度平衡，调整W1，使DVM显示为0V，将PN结传感器插入沸水中设沸水为100，调整W2，使DVM实现为100.0V，再将传感器插入0环境中，等平衡后看显示能否仍为0V，必要时再调整W1使之为0V，然后再插入沸水，经过几次反复调整即可。图8.5.7 PN结温度传感器的数字式温度计224. 4. 温敏三极管的温差检测电路温敏三极管的温差检测电路电压跟随器差动放大器该电路的输出反映了两个待测点的温差，经常用于工业过程监视和控制场所。电路中运用了两只性能一样的温敏三极管MTS102作测温探头，分别置于待测温场中

21、，两个不同温度所对应的Ube分别经过运算放大器A1、A2 缓冲后，加到运算放大器A3 的输入端进展差分放大。 详细调整时，将两只温敏三极管置于同一温度中，调理电位器W，使A3 输出Uo 为0 。这样就可以保证输出电压Uo 正比于两点温差，灵敏度由Rf 和R 决议。温敏元件温敏元件电压跟随器图8.5.8 PN结温差丈量电路238.6 8.6 红外温度传感器红外温度传感器把红外辐射转换成电量变化的安装，称为红外传感器主要是利用被测物体热辐射而发出红外线，从而丈量物体的温度，可进展遥测。其制造本钱较高，丈量精度却较低。优点是：不从被测物体上吸收热量；不会干扰被测对象的温度场；延续丈量不会产生耗费；反响快等。8.6.1 8.6.1 外形外形248.6.4 8.6.4 运用运用1.1.红外测温仪红外测温仪国产过程H-T系列红外测温仪，红外辐射经光学镜头接纳传输至光电器件上，由于红外器件的呼应特性，为防止饱和，须经对数放大处置，为了稳定可靠又经严厉的温度补偿及各种功能调理设置，再经线性处置后输出，电路原理框图如图8.6.3所示。图8.6.3 国产过程H-T系列红外测温仪测温原理258.7 8.7 集成温度传感器集成温度传感器 集成温度传感器是将温敏元件及其电路集成在同一芯片上的集成化温度传感器。这种传感器最大的优点