1、熱敏傳感器第1頁，共58頁。第五節(jié)課 測溫1熱敏電阻第2頁，共58頁。教學(xué)目標(biāo)1.了解熱敏電阻外形及命名方式。2.熟悉熱敏電阻測溫特性。第3頁，共58頁。 溫度是一個(gè)與日常生活密切相關(guān)的物理量，也是一種在生產(chǎn)、科研、生活中需要測量和控制的重要物理量，自然界中的一切過程都與溫度密切相關(guān)。而不同的溫度測量要求，就需要不同種類的傳感器。1.攝氏溫度 t/2.華氏溫度/F1.8t+323.熱力學(xué)溫標(biāo)T/K=t+273.5第4頁，共58頁。體積熱膨脹電阻變化溫差電現(xiàn)象導(dǎo)磁率變化電容變化鉑測溫電阻、熱敏電阻熱電偶BaSrTiO3陶瓷1.氣體溫度計(jì)； 2. 玻璃制水銀溫度計(jì)；3.玻璃制有機(jī)液體溫度計(jì)； 4.

2、雙金屬溫度計(jì)；5.液體壓力溫度計(jì)；6. 氣體壓力溫度計(jì)熱鐵氧體、 Fe-Ni-Cu合金1. 按測溫原理分類超聲波傳播速度變化物質(zhì)、顏色PN結(jié)電動(dòng)勢晶體管特性變化熱、光輻射超聲波溫度計(jì)示溫涂料、液晶半導(dǎo)體二極管晶體管半導(dǎo)體集成電路溫度傳感器輻射溫度傳感器、光學(xué)高溫計(jì)第5頁，共58頁。任務(wù)1 熱敏電阻測溫傳感器第6頁，共58頁。任務(wù)引入 電熱水壺中的水燒開了，如你不注意及時(shí)拿下電熱水壺輕者將燒壞電熱水壺、重著將引起火災(zāi)?，F(xiàn)在請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)電加熱的水壺，當(dāng)水壺中的水燒到37時(shí)能發(fā)出聲光報(bào)警的溫度控制器。第7頁，共58頁。任務(wù)1目標(biāo) 制作溫控儀，當(dāng)溫度傳感器感受到人體溫度時(shí)，發(fā)出報(bào)警.響應(yīng)時(shí)間大于10秒

3、。通過此任務(wù)掌握其傳感器的特性，其組成測溫電路原理和調(diào)試技能。第8頁，共58頁。任務(wù)1分析 熱敏電阻非常適合，因?yàn)闊崦綦娮枋且环N價(jià)格便宜，又對(duì)溫度很靈敏的傳感器，其電阻值隨著溫度變化而變化。第9頁，共58頁?？匆豢茨繕?biāo)：認(rèn)識(shí)常用熱敏電阻外形第10頁，共58頁。聚脂塑料封裝熱敏電阻第11頁，共58頁。 玻璃封裝 NTC熱敏電阻第12頁，共58頁。 珠狀熱敏電阻第13頁，共58頁。 貼片式NTC熱敏電阻第14頁，共58頁。非標(biāo)熱敏電阻第15頁，共58頁。第16頁，共58頁。動(dòng)一動(dòng)目標(biāo)：了解熱敏電阻溫度特性第17頁，共58頁。1 準(zhǔn)備器材面包板 一塊數(shù)字萬用表 一只熱風(fēng)槍（電熱吹風(fēng)機(jī)） 一把玻璃水銀

4、溫度計(jì)（0-100） 一只熱敏電阻（10k、NTC） 一個(gè)面包板專用連接導(dǎo)線 二根第18頁，共58頁。2 實(shí)驗(yàn)方法 將溫度計(jì)和熱敏電阻放在一齊，用數(shù)字萬用表測量熱敏電阻變化的阻值。 將熱風(fēng)槍插上電源，溫度檔調(diào)小，把熱風(fēng)槍懸空由遠(yuǎn)及近慢慢靠近熱敏電阻和溫度計(jì)，快速記錄溫度計(jì)的溫度值和熱敏電阻阻值。第19頁，共58頁。 3 數(shù)據(jù)整理 記錄數(shù)據(jù)，填入表格 根據(jù)所得數(shù)據(jù)畫出熱敏電阻的電阻溫度特性曲線。 溫度電阻值k組號(hào)：姓名：任務(wù)：溫度室溫 NTC25/10k環(huán)氧 PTC25/300環(huán)氧第20頁，共58頁。聽一聽目標(biāo)：理解熱敏電阻傳感器工作原理第21頁，共58頁。 熱敏電阻是利用某種半導(dǎo)體材料的電阻率

5、隨溫度變化而變化的性質(zhì)制成的。熱敏電阻傳感器金屬氧化物：鈷Co、錳Mn、鎳Ni 等的氧化物采用不同比例配方、高溫?zé)Y(jié)而成。優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可測點(diǎn)溫度； （2）電阻溫度系數(shù)大，靈敏度高（10倍）； （3）電阻率高、熱容量小、適宜動(dòng)態(tài)測量。Rt電阻溫度系數(shù)是溫度每變化1度（攝氏），電阻變化的比例系統(tǒng)在某一過程中，溫度升高（或降低）1所吸收（或放出）的熱量叫做這個(gè)系統(tǒng)在該過程中的“熱容量”。 第22頁，共58頁。熱敏電阻的技術(shù)參數(shù)1標(biāo)稱阻值Rc：一般指環(huán)境溫度為25時(shí)熱敏電阻器的實(shí)際電阻值。2實(shí)際阻值RT：在一定的溫度條件下所測得的電阻值。3材料常數(shù)：它是一個(gè)描述熱敏電阻材料物理特性的

6、參數(shù)，也是熱敏度指標(biāo)， B值越大，表示熱敏電阻器的靈敏度越高。應(yīng)注意的是在實(shí)際工作時(shí)B值并非一個(gè)常數(shù)，而是隨溫度的升高略有增加。4電阻溫度系數(shù)T：它表示溫度變化1時(shí)的阻值變化率，單位為%/。5時(shí)間常數(shù)t：熱敏電阻器是有熱慣性的，時(shí)間常數(shù)，就是一個(gè)描述熱敏 電阻器熱慣性的參數(shù)。它的定義為，在無功耗的狀態(tài)下，當(dāng)環(huán)境溫度由一 個(gè)特定溫度向另一個(gè)敏電阻體的溫度變化了兩個(gè)特定溫度之差的63.2%所需的時(shí)間。 t越小，表明熱敏電阻器的熱慣性越小。6額定功率PM：在規(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻器長期連續(xù)負(fù)載所允許的耗散功率。在實(shí)際使用時(shí)不得超過額定功率。若熱敏電阻器工作的環(huán)境溫度超過25，則必須相應(yīng)降低其負(fù)載

7、。第23頁，共58頁。7額定工作電流IM：熱敏電阻器在工作狀態(tài)下規(guī)定的名義電流值。8測量功率Pc：在規(guī)定的環(huán)境溫度下，熱敏電阻體受測試電流加熱而引起的 阻值變化不超過0.1%時(shí)所消耗的電功率。9最大電壓：對(duì)于NTC熱敏電阻器，是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，不使熱敏電阻器引起熱失控所允許連續(xù)施加的最大直流電壓；對(duì)于PTC熱敏電阻器，是指在規(guī)定的環(huán)境溫度和靜止空氣中，允許連續(xù)施加到熱敏電阻器上并保證熱敏電阻器正常工作在PCT特性部分的最大直流電壓。10最高工作溫度Tmax：在規(guī)定的技術(shù)條件下，熱敏電阻器長期連續(xù)工作所允許的最高溫度。11開關(guān)溫度tb：PCT熱敏電阻器的電阻值開始發(fā)生躍增時(shí)的溫度。12耗散

8、系數(shù)H：溫度增加1時(shí)，熱敏電阻器所耗散的功率，單位為mW/ 第24頁，共58頁。熱敏電阻的溫度特性負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻：NTC 正溫度系數(shù)熱敏電阻：PTC 臨界溫度系數(shù)熱敏電阻：CTR第25頁，共58頁。型號(hào)與命名根據(jù)我過主管部門的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熱敏電阻型號(hào)由四部分組成：第一部分，主稱以M表示；第二部分，類別以Z和F表示；第三部分，用途和特征以數(shù)字表示；第四部分，序號(hào)用數(shù)字表示；第26頁，共58頁。MZ或F11序號(hào)用途或特征類別主稱熱敏電阻器命名圖例第27頁，共58頁。正溫度系數(shù)熱敏電阻器型號(hào)命名法主稱類別用途或特征全稱符號(hào)意義符號(hào)意義符號(hào)意義M敏感元件Z正溫度系數(shù)熱敏電阻器15679普通型測溫型控

9、溫型消磁型恒溫型普通型正溫度系數(shù)熱敏電阻器測溫型正溫度系數(shù)熱敏電阻器控溫型正溫度系數(shù)熱敏電阻器消磁型正溫度系數(shù)熱敏電阻器恒溫型正溫度系數(shù)熱敏電阻器第28頁，共58頁。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器型號(hào)命名法主稱類別用途或特征全稱符號(hào)意義符號(hào)意義符號(hào)意義M敏感元件F負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器12345680普通型穩(wěn)壓型微波測量用旁熱型測溫型控溫型線性型特殊型普通型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器穩(wěn)壓型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器微波功率測量型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器旁熱型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器測溫型負(fù)溫度參數(shù)熱敏電阻器控溫型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器線性型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器特殊型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器第29頁，共58頁。 熱敏電阻的特點(diǎn)： 1

10、 適宜動(dòng)態(tài)測量。 2. 價(jià)格低廉。 3. 靈敏度高。 4. 可測點(diǎn)溫總結(jié)第30頁，共58頁。 習(xí)題1.攝氏溫度與熱力學(xué)溫度及華氏溫度關(guān)系？2.熱敏電阻根據(jù)其溫度特性分幾種類型？ 其英文縮寫分別是什么？4.熱敏電阻溫度傳感器的特點(diǎn)是什么？主要 應(yīng)用在那些場合？第31頁，共58頁。第六、七節(jié)課 測溫?zé)崦綦娮钁?yīng)用場合 及測溫儀制作第32頁，共58頁。教學(xué)目標(biāo)1.掌握熱敏電阻傳感器應(yīng)用場合及測溫范圍2.掌握在面包板上搭建電路方法3.掌握測溫電路工作原理第33頁，共58頁。熱敏電阻應(yīng)用場合想一想1.溫度檢測。2.溫控。3.4.5.第34頁，共58頁。熱敏電阻溫度面板表 熱敏電阻LCD溫度測量第35頁，共

11、58頁。熱敏電阻體溫表 第36頁，共58頁。熱敏電阻用于CPU的溫度測量 （參考小熊在線公司資料）第37頁，共58頁。熱敏電阻用于電熱水器的溫度控制 第38頁，共58頁。 汽車中的熱敏電阻 在汽車電路中，比較常用的是負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻器。如電噴車發(fā)動(dòng)機(jī)控制用的冷卻液溫度傳感器、空氣溫度傳感器、自動(dòng)變速箱中的油溫傳感器等。 汽車油溫傳感器第39頁，共58頁。 熱敏電阻在電冰箱中的應(yīng)用 冰箱壓縮機(jī)用PTC起動(dòng)器I=U/RPTC當(dāng)電路正常工作時(shí)，熱敏電阻溫度與室溫相近、電阻很小，串聯(lián)在電路中不會(huì)阻礙電流通過；而當(dāng)電路因故障而出現(xiàn)過電流時(shí)，熱敏電阻由于發(fā)熱功率增加導(dǎo)致溫度上升，當(dāng)溫度超過開關(guān)

12、溫度（Ts，見圖1）時(shí)，電阻瞬間會(huì)劇增回路中的電流迅速減小到安全值.PTC熱敏電阻使用于電冰箱起動(dòng)電路中，控制起動(dòng)繞組的工作狀態(tài)，使電冰箱壓縮機(jī)正常起動(dòng)。第40頁，共58頁。 熱敏電阻在電視機(jī)上的應(yīng)用 PTC熱敏電阻器常用于彩色電視機(jī)的消磁電路中。 彩色電視機(jī)開機(jī)通電后，消磁回路產(chǎn)生一個(gè)很大的電流，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)很強(qiáng)的交變磁場。由于電路中PTC熱敏電阻的作用，這一強(qiáng)交變磁場場可在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)衰減到極弱的程度。隨著回路電流由大變小，磁場則由強(qiáng)變?nèi)?，從而自?dòng)將彩色顯像管陰罩、防爆帶等鐵制件上的剩磁消掉，保證了彩色顯像管的色純度。 第41頁，共58頁。熱電式繼電器T正常：Rt 較大、BG不導(dǎo)通、 J

13、 不吸合T升高：Rt 減小、BG導(dǎo)通、 J 吸合應(yīng)用：電機(jī)過熱保護(hù)第42頁，共58頁。測流速第43頁，共58頁。I1I2I1 R1=R2=R3=R4=R 問Ua與Ub關(guān)系Ua=Ub解:如何打破平衡（UaUb）？答：將其中一個(gè)固定電阻換成熱敏電阻第44頁，共58頁。溫控儀NTC熱敏電阻10K 目標(biāo)： 制作溫控儀，當(dāng)溫度傳感器感受到人 體溫度時(shí)，發(fā)出報(bào)警.要求：當(dāng)手捏緊熱敏電阻時(shí)間大于10秒， 發(fā)出聲光報(bào)警。方案提示：做一做第45頁，共58頁。窄條寬條面包板的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如上圖所示，常見的最小單元面包板分上、中、下三部分，上面和下面部分一般是由一行或兩行的插孔構(gòu)成的窄條，中間部分是由中間一條隔離

14、凹槽和上下各5 行的插孔構(gòu)成的條。面包板介紹第46頁，共58頁。面包板介紹寬條型面包板 組與組之間電氣不相通每一組內(nèi)電氣相通面包板介紹第47頁，共58頁。面包板反面每一條金屬片插入一個(gè)塑料槽，在同一個(gè)槽的插孔相通，不同槽的插孔不通。插槽和插孔第48頁，共58頁。面包板布線的幾個(gè)基本原則在面包板上完成電路搭接，不同的人有不同的風(fēng)格。但是，無論什么風(fēng)格、習(xí)慣，完成的電路搭接，必須注意以下幾個(gè)基本原則：1） 連接點(diǎn)越少越好。每增加一個(gè)連接點(diǎn)，實(shí)際上就人為地增加了故障概率。面包板孔內(nèi)不通，導(dǎo)線松動(dòng)，導(dǎo)線內(nèi)部斷裂等都是常見故障。2） 盡量避免立交橋。所謂的“立交橋”就是元器件或者導(dǎo)線騎跨在別的元器件或者

15、導(dǎo)線上。初學(xué)者最容易犯這樣的錯(cuò)誤。這樣做，一方面給后期更換元器件帶來麻煩，另一方面，在出現(xiàn)故障時(shí)，零亂的導(dǎo)線很容易使人失去信心。3） 盡量牢靠。有兩種現(xiàn)象需要注意：第一、集成電路很容易松動(dòng)，因此，對(duì)于運(yùn)放等集成電路，需要用力下壓，一旦不牢靠，需要更換位置。第二、有些元器件管腳太細(xì)，要注意輕輕撥動(dòng)一下，如果發(fā)現(xiàn)不牢靠，需要更換位置。第49頁，共58頁。4） 方便測試。5孔孤島一般不要占滿，至少留出一個(gè)孔，用于測試。5） 布局盡量緊湊。信號(hào)流向盡量合理。6） 布局盡量與原理圖近似。這樣有助于同學(xué)們?cè)诓檎夜收蠒r(shí)，盡快找到元器件位置。7） 電源區(qū)使用盡量清晰。在搭接電路之前，首先將電源區(qū)劃分成正電源、

16、地、負(fù)電源3個(gè)區(qū)域，并用導(dǎo)線完成連接。8）不要堵路9）任何元器件的任意2個(gè)（或2個(gè)以上）引腳不能插在一個(gè)孤島上。一個(gè)孤島只能插也只有能插任何元器件的一個(gè)引腳。第50頁，共58頁。第51頁，共58頁。第52頁，共58頁。第八節(jié)課 測溫儀調(diào)試第53頁，共58頁。教學(xué)目標(biāo)1.掌握測溫儀如何調(diào)試第54頁，共58頁。調(diào)試步驟：1.電路搭建完成后，仔細(xì)檢查一遍 。2.接上5V穩(wěn)壓電源 。3.用數(shù)字萬用表測量LM393集成芯片3號(hào)引腳電壓值。4.記錄這個(gè)數(shù)值 （大）。5.用手捏緊熱敏電阻一段時(shí)間，再記錄3號(hào)腳電壓值（?。?6. 放手。7.再用萬用表測量2號(hào)引腳電壓值并調(diào)節(jié)103電位器， 使其為5步驟的電壓值。8.用手捏緊熱敏電阻觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。9.如沒有報(bào)警請(qǐng)