汽车电工电子课件：热敏温度传感器

汽车电工电子基础

热敏温度传感器任务导入学习任务知识准备边学边做考核与评价12345知识拓展6热敏温度传感器温度传感器广泛应用于世界上各种车型的汽车电控系统中，是最主要的传感器之一。主要安装在进气管或空气流量计内，将温度转变为电压信号输入给ECU。本任务主要通过实例讲解，理论与实操相结合，对温度传感器原理、作用、应用进行学习。任务导入热敏温度传感器１.了解热敏电阻的作用；２.理解NTC、PTC热敏电阻的特性；３.掌握热敏电阻的检测方法。任务点１热敏电阻的特性及检测学习任务知识准备热敏电阻是半导体材料掺入适当的金属氧化物，根据所要求的形状，在1000℃以上的高温下烧结而成的，它是电阻式温度传感器的一种。在工作温度范围内，其电阻值随温度升高而增大的热敏电阻称为正温度系数（PTC)热敏电阻；其电阻值随温度升高而减小的热敏电阻称为负温度系数（NTC)热敏电阻。在临界温度时，其阻值发生跃变的称为临界温度热敏电阻（CTR)。一般来说，工作温度范围为-20℃~130℃的热敏电阻可用于冷却液温度和进气温度的检测，工作温度范围为600℃~1000℃的高温检测电阻，用于排气温度的检测。图4-23所示为热敏电阻实物和符号图。一、热敏电阻的作用图4-23敏感电阻电子积木板知识准备一、热敏电阻的作用（1）灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍，能检测出10~6℃的温度变化。（2）工作温度范围宽，常温器件适用于-55～315℃，高温器件适用温度高于315℃（目前最高可达到2000℃），低温器件适用于-273～-55℃。（3）体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度。（4）使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择。（5）易加工成复杂的形状，可大批量生产。（6）稳定性好,过载能力强。知识准备二、热敏电阻的特点热敏电阻将长期处于不动作状态；当环境温度和电流处于c区时，热敏电阻的散热功率与发热功率接近，因而可能动作也可能不动作。热敏电阻在环境温度相同时，动作时间随着电流的增加而急剧缩短；热敏电阻在环境温度相对较高时具有更短的动作时间和较小的维持电流及动作电流。知识准备三、工作原理（1）PTC效应。它是一种材料具有PTC效应，即正温度系数效应，仅指此材料的电阻会随温度的升高而增加，如大多数金属材料都具有PTC效应。在这些材料中，PTC效应表现为电阻随温度增加而线性增加，这就是通常所说的线性PTC效应。（2）非线性PTC效应。经过相变的材料会呈现出电阻沿狭窄温度范围内急剧增加几个至十几个数量级的现象，即非线性PTC效应，相当多种类型的导电聚合体会呈现出这种效应，如高分子PTC热敏电阻。这些导电聚合体对于制造过电流保护装置来说非常有用。（3）高分子PTC热敏电阻用于过流保护。高分子PTC热敏电阻又经常被人们称为自恢复保险丝（下面简称为热敏电阻），由于具有独特的正温度系数电阻特性，因而极为适合用作过流保护器件。热敏电阻的使用方法像普通熔断丝一样，是串联在电路中使用。知识准备三、工作原理热敏温度传感器１.通过以上学习，具备了一定的理论知识，下面将进行实训。首先，准备实训需要使用的积木、器材，见表4-20。边学边做热敏温度传感器２.实训步骤:热敏电阻的特性检测（表4-21）。边学边做热敏温度传感器２.实训步骤:热敏电阻的特性检测（表4-21）。边学边做续上表热敏温度传感器1.理解温度传感器的作用及类型；2.了解温度传感器的应用；3.掌握热敏温度传感器的特性。任务点２热敏温度传感器特性及应用学习任务知识准备１.汽车上的温度传感器应用在汽车上的温度传感器有冷却液温度传感器、进气温度传感器、排气温度传感器、油温度传感器、蒸发器出口温度传感器和车内(外)温度传感器等。其作用是检测气体、液体的温度，并把检测结果转换成电信号输入给ECU。汽车上的冷却液、进气管、蒸发器出口、车内外等处的温度检测普遍采用NTC热敏电阻。一、温度传感器的概述与分类知识准备２.温度传感器的类型温度传感器按照结构原理分类有热电耦式、线绕电阻式、热敏电阻式等。其特点是：（1）线绕电阻式温度传感器精度高，但响应特性差；（2）热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；（3）热电偶温度传感器精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理起使用。一、温度传感器的概述与分类图4-24热敏电阻式冷却液温度传感器的外观与特性曲线热敏电阻式冷却液温度传感器一般安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器壳内并伸入水套中，与冷却液接触，用来检测发动机的冷却液温度。冷却液温度传感器内部是一个半导体热敏电阻(图4-24）。知识准备二、热敏电阻式温度传感器在汽车上的应用热敏电阻式冷却液温度传感器的外观与结构如图4-24a）所示。这种传感器是利用热敏电阻阻值随温度的变化而变化这一特性来检测温度的。传感器的温度特性如图4-24b）所示。当温度较低时，传感器的阻值很大；反之，当温度升高时，其阻值减小。在汽车上装有很多热敏电阻式温度传感器，常用于检测冷却液、机油的温度，其中用得最多的是温度表以及电喷发动机的冷却液温度传感器。热敏电阻式进气温度传感器与热敏电阻式冷却液温度传感器结构和特性极其相似，检测方式也基本一样。知识准备二、热敏电阻式温度传感器在汽车上的应用图4-25进气温度传感器的结构图图4-26进气温度传感器的外观１.进气温度传感器的结构进气温度传感器的结构如图4-25所示，其外观如图4-26所示。知识准备三、热敏电阻式进气温度传感器的应用于检测２.进气温度传感器的作用该传感器在电控燃油喷射系统中测量进气温度，并输入到ECU，用以修正体积型空气流量传感器由于大气温度变化带来的进气质量检测的误差。

３.进气温度传感器的安装进气温度传感器安装的位置有三种情况：（1）在D型EFI系统中，安装在空气滤清器之后的进气管上。（2）在L型EFI系统中，安装在空气流量计内。（3）将进气温度传感器安装在进气压力传感器内，如桑塔纳2000型轿车。图4-27所示为安装位置结构图，图4-28所示为安装位置外观图。知识准备三、热敏电阻式进气温度传感器的应用于检测图4-27安装位置结构图图4-28安装位置外观图知识准备三、热敏电阻式进气温度传感器的应用于检测４.进气温度传感器的应用及检测如图4-29所示，当信号THA的电压高时，即热敏电阻值大，ECU可判断进气温度低，空气密度大，单位体积的空气质量大，同样的进气体积流量，则进气质量流量大，应适量增加喷油量；反之，适量减少喷油量。当进气温度传感器出现故障时，会使混合气过浓或过稀，使发动机工作不稳，这时应检查进气温度传感器。(1)开路的检测：测电阻，应随温度变化并与规定值相符。(2)在路的检测：测量电源电压，测量信号电压。知识准备三、热敏电阻式进气温度传感器的应用于检测图4-29进气温度传感器原理图知识准备三、热敏电阻式进气温度传感器的应用于检测热敏温度传感器边做边学１.通过以上学习，具备了一定的理论知识。下面将进行实训，首先，准备实训需要使用的积木、器材，见表4-22。热敏温度传感器2.实训步骤：NTC温度传感器特性实训（表4-23）。边做边学热敏温度传感器2.实训步骤：NTC温度传感器特性实训（表4-23）。边做边学热敏温度传感器3.实训步骤：汽车冷却液温度传感器特性实训（表4-24）。边做边学热敏温度传感器考核与评价(１)每小组对应一套