1.了解溫度測(cè)量的基本概念

2.了解熱電阻式溫度傳感器傳感器的測(cè)量原理

3.學(xué)會(huì)利用溫度傳感器進(jìn)行電路的設(shè)計(jì)

4.應(yīng)用熱電阻傳感器的注意事項(xiàng)目標(biāo)要求任務(wù)一電熱水器控溫電路的設(shè)計(jì)與制作熱電阻傳感器導(dǎo)體的電阻跟溫度有關(guān)，溫度越高，金屬電阻越大。

利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)溫.

一般把金屬熱電阻稱為熱電阻,

而把半導(dǎo)體熱電阻稱為熱敏電阻。工作原理

電阻溫度傳感器是利用金屬或半導(dǎo)體材料的電阻對(duì)溫度敏感的特性制成的溫度傳感器，常用于-200℃一960℃范圍溫度的測(cè)量。

金屬熱電阻的特性(1)電阻溫度系數(shù)大且穩(wěn)定，電阻值與溫度之間具有良好的線性關(guān)系。(2)電阻率高、熱容量小，熱慣性小，反應(yīng)速度快。(3)在測(cè)溫范圍內(nèi)，材料的物理、化學(xué)性能穩(wěn)定。(4)工藝性好，易復(fù)制，價(jià)格低。

目前用于制作熱電阻的純金屬材料主要有鉑、銅、鋼、錳等。將這些材料制成電阻絲，然后繞在云母、石英、陶瓷或塑料等高絕緣骨架上;經(jīng)固定、外加保護(hù)套管，以提高熱電阻器件的機(jī)械強(qiáng)度，并保護(hù)其不易被水分或侵蝕性氣體影響。最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻。

(1)鉑熱電阻鉑熱電阻的特點(diǎn)是精度高、穩(wěn)定性好、性能可靠,所以在溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。按IEC標(biāo)準(zhǔn),鉑熱電阻的使用溫度范圍為?1200℃以下

。

性能穩(wěn)定，重復(fù)性好，測(cè)量精度高，其電阻值與溫度之間有很近似的線性關(guān)系。缺點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)小，價(jià)格較高。

鉑電阻

當(dāng)溫度t在

200～0℃范圍內(nèi)時(shí)，鉑電阻值與溫度的關(guān)系可表示為

當(dāng)溫度t在?200～850℃范圍內(nèi)時(shí)，鉑的電阻值與溫度的關(guān)系為

熱電阻Rt不僅與t有關(guān)，還與其在0℃時(shí)的電阻值R0有關(guān)

我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=10Ω和R0=100Ω兩種,它們的分度號(hào)分別為Pt10和Pt100,其中以Pt100為常用。(2)銅熱電阻銅熱電阻進(jìn)行測(cè)溫,它的測(cè)量范圍為-50+150℃。

Rt=R0（1+ɑt）。

銅熱電組的兩種分度號(hào)為Cu50(R0=50Ω)和Cu100（R100=100Ω）。

銅熱電阻線性好,價(jià)格便宜,但它易氧化,不適宜在腐蝕性介質(zhì)或高溫下工作銅熱電阻的分度表分度號(hào)：Cu50

溫度/℃0102030405060708090電阻/Ω－050.0047.8545.7043.5541.4039.24050.0052.1445.2856.4258.5660.7062.8464.9867.1269.2610071.4073.5475.6877.8379.9882.13鉑和銅在超低溫下電阻溫度特性不夠穩(wěn)定，不宜作超低溫測(cè)量，此時(shí)可考慮選用鋼、錳等金屬熱電阻:鋼熱電阻在-269℃~258℃溫度范圍，錳熱電阻在-271℃~210℃溫度范圍，都具有較穩(wěn)定的電阻溫度特性,且具有較高的靈敏度

熱電阻的結(jié)構(gòu)

內(nèi)部引線方式有兩線制、三線制和四線制三種。工業(yè)用鉑電阻測(cè)溫采用三線制或四線制。熱電阻的測(cè)量電路熱電阻測(cè)溫電橋的三線連接法熱電阻測(cè)溫電橋的四線連接法1）溫度系數(shù)大→靈敏度高（為熱電阻10~100倍）2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小→可以測(cè)量點(diǎn)溫度3）電阻率高、熱慣性小→適于動(dòng)態(tài)測(cè)溫4）易于維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)→適于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫5）阻值與溫度變化呈非線性6）穩(wěn)定性和互換性較差7）成本低，應(yīng)用廣泛

半導(dǎo)體熱敏電阻傳感器熱敏電阻分為三種類型：正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)和在某一特定溫度下電阻值會(huì)發(fā)生突變的臨界溫度電阻器。(CTR)其中以負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻最為常見(jiàn)PTCNTCCTR熱敏電阻的溫度系數(shù)遠(yuǎn)大于金屬熱電阻,靈敏度很高.相同溫度情況下,熱敏電阻的阻值遠(yuǎn)大于金屬熱電阻,所以連接導(dǎo)線電阻的影響很小，適用于遠(yuǎn)距離測(cè)量.熱敏電阻的特性曲線非線性十分嚴(yán)重,所以其測(cè)量范圍遠(yuǎn)小于金屬熱電阻.熱敏電阻的特性典型的熱敏電阻元件有圓形、桿形和珠形等，其結(jié)構(gòu)及溫度特性如圖所示。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻熱敏電阻產(chǎn)品溫度開關(guān)（熱敏開關(guān)）熱敏電阻的應(yīng)用家用電器電熨斗、電冰箱、電飯煲、洗衣機(jī)、電暖壺、烘干機(jī)、電烤箱、空調(diào)機(jī)、電熱毯、熱水器、熱得快、電磁爐、汽車電子電子噴油嘴、空調(diào)機(jī)、發(fā)電機(jī)防熱裝置、電熱座椅測(cè)量?jī)x器流量計(jì)、風(fēng)速表、真空計(jì)、濃度計(jì)、濕度計(jì)、空氣傳感器、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀、辦公設(shè)備復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、打印機(jī)、掃描儀農(nóng)業(yè)園藝溫室控制、人工氣候箱、烘干系統(tǒng)、醫(yī)療器具體溫計(jì)、人工透析、散熱系統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱保護(hù)、還廣泛應(yīng)用于空調(diào)、暖氣、電子體溫計(jì)等水溫感應(yīng)塞應(yīng)用實(shí)例：家電控溫溫度過(guò)高，RT減小，T截止，K失電，K1斷開。負(fù)載失電。若RT為正溫度系數(shù)，RW與RT對(duì)調(diào)即可。應(yīng)用實(shí)例：基于熱敏電阻的電機(jī)過(guò)熱保護(hù)器

Rt1Rt2Rt3：熱敏電阻(NTC)，安裝在三相繞組附近溫度低時(shí)：電阻高三極管不導(dǎo)通繼電器不吸合電機(jī)運(yùn)行溫度高時(shí)：電阻低三極管導(dǎo)通繼電器吸合電機(jī)停止1、熱電阻和熱敏電阻都是測(cè)溫傳感器2、熱電阻和熱敏電阻材料不同3、熱電阻和熱敏電阻熱電特性不同

小結(jié)四、任務(wù)實(shí)施

熱敏電阻在25℃時(shí)的阻值為100kΩ，溫度系數(shù)為1K/℃。在比較器的反相輸入端加有3.9V的基準(zhǔn)電壓，在比較器的同相輸入端加有RP和熱敏電阻RT