《传感器及应用》-《传感器及应用》-项目二任务1热电阻式传感器shangke

1.了解温度测量的基本概念

2.了解热电阻式温度传感器传感器的测量原理

3.学会利用温度传感器进行电路的设计

4.应用热电阻传感器的注意事项目标要求任务一电热水器控温电路的设计与制作热电阻传感器导体的电阻跟温度有关，温度越高，金属电阻越大。

利用金属导体的电阻随温度变化而变化的原理进行测温.

一般把金属热电阻称为热电阻,

而把半导体热电阻称为热敏电阻。工作原理

电阻温度传感器是利用金属或半导体材料的电阻对温度敏感的特性制成的温度传感器，常用于-200℃一960℃范围温度的测量。

金属热电阻的特性(1)电阻温度系数大且稳定，电阻值与温度之间具有良好的线性关系。(2)电阻率高、热容量小，热惯性小，反应速度快。(3)在测温范围内，材料的物理、化学性能稳定。(4)工艺性好，易复制，价格低。

目前用于制作热电阻的纯金属材料主要有铂、铜、钢、锰等。将这些材料制成电阻丝，然后绕在云母、石英、陶瓷或塑料等高绝缘骨架上;经固定、外加保护套管，以提高热电阻器件的机械强度，并保护其不易被水分或侵蚀性气体影响。最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻。

(1)铂热电阻铂热电阻的特点是精度高、稳定性好、性能可靠,所以在温度传感器中得到了广泛应用。按IEC标准,铂热电阻的使用温度范围为−1200℃以下

。

性能稳定，重复性好，测量精度高，其电阻值与温度之间有很近似的线性关系。缺点是电阻温度系数小，价格较高。

铂电阻

当温度t在

200～0℃范围内时，铂电阻值与温度的关系可表示为

当温度t在−200～850℃范围内时，铂的电阻值与温度的关系为

热电阻Rt不仅与t有关，还与其在0℃时的电阻值R0有关

我国规定工业用铂热电阻有R0=10Ω和R0=100Ω两种,它们的分度号分别为Pt10和Pt100,其中以Pt100为常用。(2)铜热电阻铜热电阻进行测温,它的测量范围为-50+150℃。

Rt=R0（1+ɑt）。

铜热电组的两种分度号为Cu50(R0=50Ω)和Cu100（R100=100Ω）。

铜热电阻线性好,价格便宜,但它易氧化,不适宜在腐蚀性介质或高温下工作铜热电阻的分度表分度号：Cu50

温度/℃0102030405060708090电阻/Ω－050.0047.8545.7043.5541.4039.24050.0052.1445.2856.4258.5660.7062.8464.9867.1269.2610071.4073.5475.6877.8379.9882.13铂和铜在超低温下电阻温度特性不够稳定，不宜作超低温测量，此时可考虑选用钢、锰等金属热电阻:钢热电阻在-269℃~258℃温度范围，锰热电阻在-271℃~210℃温度范围，都具有较稳定的电阻温度特性,且具有较高的灵敏度

热电阻的结构

内部引线方式有两线制、三线制和四线制三种。工业用铂电阻测温采用三线制或四线制。热电阻的测量电路热电阻测温电桥的三线连接法热电阻测温电桥的四线连接法1）温度系数大→灵敏度高（为热电阻10~100倍）2）结构简单，体积小→可以测量点温度3）电阻率高、热惯性小→适于动态测温4）易于维护、使用寿命长→适于现场测温5）阻值与温度变化呈非线性6）稳定性和互换性较差7）成本低，应用广泛

半导体热敏电阻传感器热敏电阻分为三种类型：正温度系数热敏电阻(PTC)负温度系数热敏电阻(NTC)和在某一特定温度下电阻值会发生突变的临界温度电阻器。(CTR)其中以负温度系数热敏电阻最为常见PTCNTCCTR热敏电阻的温度系数远大于金属热电阻,灵敏度很高.相同温度情况下,热敏电阻的阻值远大于金属热电阻,所以连接导线电阻的影响很小，适用于远距离测量.热敏电阻的特性曲线非线性十分严重,所以其测量范围远小于金属热电阻.热敏电阻的特性典型的热敏电阻元件有圆形、杆形和珠形等，其结构及温度特性如图所示。负温度系数热敏电阻热敏电阻产品温度开关（热敏开关）热敏电阻的应用家用电器电熨斗、电冰箱、电饭煲、洗衣机、电暖壶、烘干机、电烤箱、空调机、电热毯、热水器、热得快、电磁炉、汽车电子电子喷油嘴、空调机、发电机防热装置、电热座椅测量仪器流量计、风速表、真空计、浓度计、湿度计、空气传感器、环境监测仪、办公设备复印机、传真机、打印机、扫描仪农业园艺温室控制、人工气候箱、烘干系统、医疗器具体温计、人工透析、散热系统工业生产电动机过热保护、还广泛应用于空调、暖气、电子体温计等水温感应塞应用实例：家电控温温度过高，RT减小，T截止，K失电，K1断开。负载失电。若RT为正温度系数，RW与RT对调即可。应用实例：基于热敏电阻的电机过热保护器

Rt1Rt2Rt3：热敏电阻(NTC)，安装在三相绕组附近温度低时：电阻高三极管不导通继电器不吸合电机运行温度高时：电阻低三极管导通继电器吸合电机停止1、热电阻和热敏电阻都是测温传感器2、热电阻和热敏电阻材料不同3、热电阻和热敏电阻热电特性不同

小结四、任务实施

热敏电阻在25℃时的阻值为100kΩ，温度系数为1K/℃。在比较器的反相输入端加有3.9V的基准电压，在比较器的同相输入端加有RP和热敏电阻RT