東石大學課設計課程

傳感器課程設計題目傳感器應用電路設計院系專業(yè)班級

電氣信息工程學院學生姓名____________________________________學生號_____________________________________指導師____________________________________2011月22書程傳器課程設計________________________________題目磁敏阻傳器應電路計___________________________專業(yè)姓名學號________________________主要容：傳統(tǒng)的制溫度測量控制元件的材料各有其缺點本文設計種以新型材料一磁敏阻器感材料制的雙限度開關InSb-ln限溫度開關用InSb-In磁電阻器溫度變時本身阻也隨發(fā)生變的特性控制溫的因為Sb-In敏電阻器其他熱敏元一樣，具有很好的溫度特性，制作的度開無論敏度穩(wěn)定性、可靠性都很好?；厩螅洪嗁Y，確設計算相關設計參數(shù)、繪制系統(tǒng)控制理圖。主參資：[1]王.,InSb磁阻元件與傳感器的進展

.傳感技［J］，1994,(2):1-4.[2]李科.新編傳器技手［M］.北京:國防工業(yè)出社2002.[3]肖景.集成算大應精粹[M].京人郵電出版社2006:99-120.完成期限_________________________指導教師_________________________專業(yè)責_________________________2011年月日摘要溫度控制術廣泛用社會生活和生產(chǎn)的各個領域如，化工醫(yī)療、航空農(nóng)業(yè)、家、汽車電力、子等領。目前對于溫控制的究和與的報道大多是以傳的熱敏件為主感溫材而展開。本文究一種材一為磁敏電器感溫料制作雙限溫開關。究表明：由InSb-In磁敏電阻器和信號處理電兩部組成溫度關，具有靈敏度高、圍寬的點，在低區(qū)，其靈敏度可以高達

30mW°C以，常溫下也可達到23mV左右；其上下限度調整范圍為0.1C。

C

，測精度達到土關鍵詞：共晶體薄膜；磁敏電阻器；雙限溫度開關目錄設計要求1方1方1方1傳2電3單計算件選5單5參6系單..................7表2元件清單、總磁敏電阻傳感器應用電路設計一、設要求溫度控元件是過物體溫度變而改變種特性間接控溫度的。InSb-In磁電阻器同其他熱敏元件一樣，具有很好的溫度特性，用它作的溫無論靈敏、穩(wěn)定性可靠性都是很好的，而且，環(huán)境因素響小，結簡單緊InSb-In磁敏電阻器電阻值會隨溫變化而發(fā)生很的改變。抽取只磁敏電器對其度特性行測量觀察到電阻值溫度呈指的特點用共晶薄膜敏電器MR）成雙溫開的溫理和特性。二、方設計1方案明取只磁電阻器放進溫箱中，恒箱的溫度設-40~120，每5C讓恒箱內(nèi)度恒定10min,并分別測量只阻器的阻，到InSb-In敏電阻器的阻值隨溫度變化的數(shù)據(jù)。2、方案論溫度控器件是過物體溫度變而改變種特性間接控溫度的。InSb-In磁電阻是過真空膜工藝得的共晶體磁阻薄膜材料電藝用三區(qū)法制成膜的分子濃度較低、In濃較的態(tài)在處理過的后半部,共晶點退化會In,因得到和混合的共晶體即In共晶,而且這種InSb-In共晶體阻薄膜的磁阻特性曲遵循單晶型的規(guī)律。從帶角其禁帶寬度很在t=0

C

,導帶和價帶間的禁帶寬有23。因此可以依靠熱激發(fā)滿帶中的電子激發(fā)到導帶上,導帶中的電子有導電。溫時電子發(fā)數(shù)很,電導可以數(shù)量,以材料有大的阻溫度。InSb中定量,用特別是在低溫內(nèi),熱發(fā)otot還不足以半導體引本征激發(fā)時增加，電率增幾數(shù)級三、感器作原理圖是中MR2MR3勺測量數(shù)據(jù)，用Origin6.0繪而成的溫度特線圖。由圖以看：InSb-ln敏電阻溫度的高逐漸下降，同時，實發(fā)現(xiàn)InSb-ln磁敏電阻隨溫度變化特性與熱敏電阻(NRT)隨溫度變化溫度特性樣由圖曲線擬得到其阻溫度性的數(shù)表達式為BRAt

T

式中尺為InSb-In磁電阻器的值(絕對溫度)；A為磁敏阻器的標稱值，其大由該電阻器的材料和幾何尺決定；磁敏電器的材常數(shù)，大小取于該電器材料激活能。

B為InSb-In2806420864

—…MR2丄0度兀圖磁敏電阻器的電阻溫度特性將InSb-In磁電器其度化量稱為InSb-In敏電阻的溫度數(shù)，即1dRta?(2)Rt⑴代入中，得到InSb-In磁敏阻器的溫度系數(shù)為at

BT7(1)式(3)可，InSb-In敏電器的度系數(shù)變化規(guī)律與溫度呈負指數(shù)系。隨度升高其電阻迅速下降靈敏度常高，高電阻則變化平緩靈敏有所降。InSb-ln磁敏電阻器的度系為負,在低溫段溫度數(shù)的絕對較大，在高溫，溫度數(shù)的絕值較小所以，磁敏電阻器適用于低溫區(qū)間測量。四、電的工原理雙限溫度開是利用InSb-ln敏電器在度變時本電阻也隨之發(fā)生化的特來控制度的，電路原圖如圖

2示。圖2基于

薄膜電阻器的溫度開關電路原理圖該雙限溫開關可用在一定的溫度范圍內(nèi)作監(jiān)控，如，室溫度監(jiān)視恒溫、家孵化農(nóng)作育苗。選

5V穩(wěn)壓電源作為工作電源、InSb-In晶體膜磁電阻器為感溫探頭。全電路由測溫電橋、放大電路、雙限電壓比較和制執(zhí)行電組成InSb-In磁敏電阻器RV1,R3成測電MR1采集到的溫度信通過電轉換為壓信號經(jīng)放大器加至雙比較器參考點當溫度生變化，該參點的電

A1大后Va變化，實驗測得變化性如3的曲線。由圖3中曲可見，溫度越高，放大器壓越大；反，溫度低，輸電壓越。由運A2,A3組成2個比較器，過節(jié)RV3設下限度。050505050fRM??''*433221100203VVabVaRV3A2LED1

LED2

(

,VaA2,A3LED1,LED2VbLEDILED2LED2LED13Vb

VbLED22NPNRLD1

1D1,

T20C80C,

Vbt見3Vbo20C

(

Vb=0.46V)常閉RL處K1狀態(tài)LED1判斷應連加熱擋”加熱備加(20

CC)

(

Vb=3.62V)常RLKI轉K2狀LED1,LED2亮工80后又(Vb=0.38V)T再次次1<2又,LED2表示開“冷備冷

LED1LED2Vb同時，以指示路是需加熱還制冷。

1中列出了上述溫度控制的情況。表上限分別為C和C時的電路情況表溫度C）

V(V)LED1LED2b

晶體管

器狀態(tài)

亮晴亮

晴晴亮

截止K1導通K2截止K1其實，制溫度范圍是以人為意設定。可以過調節(jié)定所需的溫范圍。五、元電路設計、參數(shù)計算和器件擇1單路設計信號采集路中的Sb-ln薄膜磁阻元件采用三端差分型接法，這種信號采集路有輸出號較大較強抑溫度的力。信處理電采用阻耦合型差動放大電路，在圖4IC1和為兩差動放大，改R2,R7，R5,R8的阻可以整放倍數(shù)集成運放靜電

R3和調節(jié)，考慮到常磁頭內(nèi)的、下個磁元件完全平衡，阻值會10%以內(nèi)的差別，+5工作電源下，信號采集的輸出端壓

2.42.6V。為了減少信號在磁頭與運放間阻容耦合中的損失，一把集成放靜態(tài)電壓設置為低V較合。

2.5V,取2圖4信號處理電路AD620放大器，它通過改變電阻而改變放大倍數(shù)。之間2214F2245REF3012

AD6205AD6202參數(shù)計算InSb-ln敏電阻是該傳感器的核心，它的作機理于磁阻效應。根據(jù)阻應其阻率變化22n

22式是磁感應強度；Q和P)分別有場和無磁場時InSb-In磁敏電阻器的電阻；pn載流子的遷移率這種InSb-ln共晶體薄膜磁敏電阻器的磁阻特仍遵守InSb單晶的規(guī)，為拋線形狀曲線，用一元次三項表示為RB/R0=1+(5)中：是磁感應強度RBR0分別為有磁場和無磁場時InSb-In敏電器的阻；aB

是與元件有的系數(shù)。當線有交流電通過時，就在它周圍產(chǎn)生一交變的旋管磁，于是會在其間連接產(chǎn)生一交變電信號，經(jīng)過放大和比較，從而到對交流流的監(jiān)測。3系統(tǒng)需要的元器件清單表兀件清單編號稱

兀器件型號

數(shù)量R1R2

磁敏阻器磁敏阻器

QQ

11R3RL

磁敏阻器Q繼電器

11T型晶管

1A1A2A3D1LED1LED2

放大器放大器放大器二極管發(fā)光二極管發(fā)光二極管

111111六總結采用磁敏電阻器制成的雙溫度開關，是一種具有良好溫控性能的溫度開。根據(jù)驗結果發(fā)現(xiàn)此開關的敏度很，特別在低溫區(qū)

（40C以），其靈敏度可達W°C上，且度越低靈敏度高；電要求簡，放大器的放大倍要求不；測溫圍寬。外，使用

InSb-In磁敏電阻器使開關具有積小、易裝、靈敏高、分辨高、穩(wěn)定好、壽命等諸多優(yōu)，很適合廣應的溫控制件。通過這次設，我進步體會到了工具的重要性，包括軟件作工具書方面。同時，具較好的算機水也會給們帶來大的數(shù)的編，的制等等。我對我們在工作較好的巨大作。1]王化祥，淑英．感器原與應用[M]．天津：津大學版社，2]DichlW．Platinumfilmorasandstable．，2003:89-98．3].磁元與感的進展[J].感技術，4]肖景和．集成算放大器用精[M]北京：民郵電版社，99-120[6]栗荷生.磁角位移傳器儀表技術傳感，17-1