溫傳感器應(yīng)用電路演示文稿

溫度傳感器應(yīng)用電路演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一2.熱敏電阻測(cè)量真空度

熱敏電阻熱敏電阻用的恒定電流加熱，一方面使自身溫度升高，另一方面也向周圍介質(zhì)散熱，在單位時(shí)間內(nèi)從電流獲得的能量與向周圍介質(zhì)散發(fā)的熱量相等，達(dá)到熱平衡時(shí)，才能有相應(yīng)的平衡溫度，對(duì)應(yīng)固定的電阻值。當(dāng)被測(cè)介質(zhì)的真空度升高時(shí)，玻璃管內(nèi)的氣體變得稀少，氣體分子間碰撞進(jìn)行熱傳遞的能力降低，熱敏電阻的溫度就會(huì)上升，電阻值隨即增大，其大小反映了被測(cè)介質(zhì)真空度的高低。

氣體圖8.2.3熱敏電阻測(cè)量真空原理圖

真空度測(cè)量的方法比較多，利用熱敏電阻實(shí)現(xiàn)真空度的測(cè)量電路原理如圖所示?，F(xiàn)在是2頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一3.PTC熱敏電阻組成的0～100℃的測(cè)溫電路電壓跟隨器直流電橋穩(wěn)壓管DZ1提供穩(wěn)定電壓，由R3、R4、R5分壓，調(diào)節(jié)R5使電壓跟隨器A1輸出2.5V的穩(wěn)定電橋工作電壓，并使熱敏電阻工作電流小于1mA，避免發(fā)熱影響測(cè)量精度。PTC熱敏電阻RT25℃時(shí)阻值為1k，R8也選擇1k，室溫時(shí)（25℃）電橋調(diào)平，溫度偏離室溫時(shí)，電橋失衡，輸出電壓接差放A2放大后輸出。4.單相異步電機(jī)啟動(dòng)圖8.2.4熱敏電阻測(cè)量單點(diǎn)溫度原理圖啟動(dòng)繞組工作繞組電動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，PTC熱敏電阻尚未發(fā)熱，阻值很小，起動(dòng)繞組處于通路狀態(tài)，對(duì)啟動(dòng)電流幾乎沒(méi)影響，啟動(dòng)后，熱敏電阻自身發(fā)熱，溫度迅速上升，阻值增大；當(dāng)阻值遠(yuǎn)大于啟動(dòng)線圈L2阻抗時(shí)，就認(rèn)為切斷了啟動(dòng)線圈，只由工作線圈L1正常工作。此時(shí)電動(dòng)機(jī)已起動(dòng)完畢，進(jìn)入單相運(yùn)行狀態(tài)。圖8-5單相異步電機(jī)啟動(dòng)用熱敏電阻原理圖現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一5.氣敏電阻檢漏報(bào)警器預(yù)熱開(kāi)關(guān)工作開(kāi)關(guān)氣敏電阻氣敏輸出電壓

檢出可燃?xì)怏w時(shí)，氣敏電阻減小，電壓增大，V1觸發(fā)V2，報(bào)警燈亮，音頻振蕩電路也自激振蕩聲音報(bào)警?，F(xiàn)在是4頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一6.礦燈瓦斯報(bào)警器加熱支路測(cè)量支路礦燈控制支路

檢出瓦斯氣體時(shí)，氣敏電阻減小，V1、V2導(dǎo)通，V3、V4振蕩，報(bào)警燈閃爍。現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一7.一氧化碳報(bào)警器

檢出CO氣體時(shí)，氣敏電阻RQ減小，V5、V6、V7導(dǎo)通，振蕩電路振蕩，聲音報(bào)警。+10V以上-+5V加熱支路

備用電源現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一鉑熱電阻Pt100分度表現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一8.3.4應(yīng)用1.熱電阻的連接法

由于熱電阻的阻值較小，所以導(dǎo)線電阻值不可忽視（尤其是導(dǎo)線較長(zhǎng)時(shí)），故在實(shí)際使用時(shí)，金屬熱電阻的連接方法不同，其測(cè)量精度也不同，最常用的測(cè)量電路是電橋電路，可采用三線或四線電橋連接法。三線法如圖8-12所示。圖中Rt為熱電阻；r為引線電阻；R1，R2為固定電阻；R3為調(diào)零精密可變電阻。調(diào)使Rt0=R3，（Rt0：熱電阻在0℃時(shí)的電阻值），在0℃時(shí)，（R3+r）*R1=（Rt0+r）*R2電橋平衡。測(cè)量時(shí)，Rt阻值變化時(shí)，從電流表中即可有電流流過(guò)。橋臂橋臂圖8.3.3熱電阻的三線制接法原理圖現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一2.線性測(cè)量電路

穩(wěn)壓電源測(cè)量橋差動(dòng)放大電路現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一

3.Pt100三線法性測(cè)量電路

圖8.3.6熱電阻的三線測(cè)溫原理圖儀用放大器現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一

4.Pt100四線法性測(cè)量電路

圖8.3.7熱電阻的四線測(cè)溫原理圖其他應(yīng)用請(qǐng)讀者參考教材?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一5.工業(yè)流量計(jì)34不流動(dòng)環(huán)境

當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，鉑電阻4溫度隨流速變化，鉑電阻3溫度不隨流速變化，流體速度將引起電橋的不平衡輸出。鉑電阻流動(dòng)環(huán)境鉑電阻當(dāng)液體不流動(dòng)時(shí)，兩個(gè)鉑電阻等溫，電橋平衡現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一6.熱敏電阻熱保護(hù)

電機(jī)繞組過(guò)熱，熱敏電阻阻值增大，達(dá)到保護(hù)程度，保護(hù)電路動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作切斷電源。保護(hù)電路繼電器熱敏電阻電動(dòng)機(jī)現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一7.熱敏電阻液位傳感器常溫電阻冷電阻總電流液面高低影響輸出電流現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一

2.分度表熱電偶冷端溫度為0℃時(shí)，熱電偶熱端溫度與輸出熱電勢(shì)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的表格，因?yàn)槎鄶?shù)熱電偶的輸出都是非線性的，國(guó)際計(jì)量委員會(huì)已對(duì)這些熱電偶的每一度的熱電勢(shì)做了非常精密的測(cè)試，并向全世界公布了他們的分度表?？梢酝ㄟ^(guò)測(cè)量熱電偶輸出的熱電動(dòng)勢(shì)值再查分度表得到相應(yīng)的溫度值。每10℃分檔，中間值按內(nèi)插法計(jì)算。如分度號(hào)為S的分度表?，F(xiàn)在是15頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一

例1：用一支分度號(hào)為Ｋ(鎳鉻-鎳硅)熱電偶測(cè)量溫度源的溫度，工作時(shí)的參考端溫度(室溫)t0＇=20℃，而測(cè)得熱電偶輸出的熱電勢(shì)(經(jīng)過(guò)放大器放大的信號(hào)，假設(shè)放大器的增益ｋ=10)32.7mv，則E(t,t0＇)=32.7mV/10=3.27mV，那么熱電偶測(cè)得溫度源的溫度是多少呢?

解：由附錄Ｋ熱電偶分度表查得：

E(t0＇,t0)=E(20,0)=0.798mV已測(cè)得E(t,t0＇)=32.7mV/10=3.27mV故E(t,t0)=E(t,t0＇)+E(t0＇,t0)=3.27mV+0.798mV=4.068mV熱電偶測(cè)量溫度源的溫度可以從分度表中查出，與4.068mV所對(duì)應(yīng)的溫度是100℃。例2：用鎳鉻-鎳硅熱電偶測(cè)量加熱爐溫度。已知冷端溫度t0=30℃，測(cè)得熱電勢(shì)eAB（t，t0）為33.29mV,求加熱爐溫度。解：查鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得eAB（30，0）1.203mV。可得eAB（t，0）=eAB(t,t0)+eAB(t0,0)=33.29+1.203=34.493mV由鎳鉻-鎳硅熱電偶分度表得t=829.8℃

2.冷端溫度修正法

對(duì)于冷端溫度不等于0℃，但能保持恒定不變（恒溫器）或能用普通方法測(cè)出（如室溫）的情況，可采用修正法。常采用熱電勢(shì)修正法。計(jì)算公式：E(t,t0)=E(t,t0＇)+E(t0＇,t0)式中：E(t,t0)—熱電偶測(cè)量端溫度為ｔ，參考端溫度為t0=０℃時(shí)的熱電勢(shì)值；

E(t,t0＇)—熱電偶實(shí)際測(cè)量溫度ｔ，參考端溫度為t0＇不等于０℃時(shí)的熱電勢(shì)值；

E(t0＇,t0)—熱電偶測(cè)量端溫度為t0＇，參考端溫度為t0=０℃時(shí)的熱電勢(shì)值?，F(xiàn)在是16頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一

3.冷端溫度電橋補(bǔ)償法用電橋在溫度變化時(shí)的不平衡電壓（補(bǔ)償電壓）去消除冷端溫度變化對(duì)熱電偶熱電勢(shì)的影響，這種裝置稱為冷端溫度補(bǔ)償器。如圖所示，R1、R2、R3和RW為錳銅電阻，阻值幾乎不隨溫度變化，Rcu為銅電阻（熱電阻），其電阻值隨溫度升高而增大，與冷端靠近。設(shè)使電橋在冷端溫度為T0時(shí)處于平衡，Uab=0，電橋?qū)x表的讀數(shù)無(wú)影響。當(dāng)溫度不等于T0時(shí)，電橋不平衡，產(chǎn)生一個(gè)不平衡電壓Uab加入熱電勢(shì)回路。當(dāng)冷端溫度升高時(shí)，Rcu也隨之增大，Uab也增大，但是熱電偶的熱電勢(shì)卻隨冷端溫度的升高而減小，若Uab的增加量等于EAB的減小量時(shí)，則輸出U保持不變。改變R的值可改變橋臂電流，可以適合不同類型的熱電偶配合使用。不同型號(hào)的冷端溫度補(bǔ)償器應(yīng)與所用的熱電偶配套。使用時(shí)注意：橋臂RCu必須和熱電偶的冷端靠近，使處于同一溫度之下。圖8.4.1熱電偶橋式冷端溫度補(bǔ)償器原理圖

mVEAB(T,T0)T0T0TAB++abUUabR1R2R3R--RCuB現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一

8.4.9應(yīng)用1.AD594集成式單片熱電偶冷端溫度補(bǔ)償器AD594、AD595、AD597等是美國(guó)ADI公司生產(chǎn)的單片熱電偶冷端補(bǔ)償器，內(nèi)部還集成了儀用放大器，所以能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的熱電偶進(jìn)行冷端補(bǔ)償之外，還可作為線性放大器。其引腳功能是：U+、U-為電源正負(fù)端，IN+、IN-為信號(hào)輸入端，ALM+、ALM-為熱電偶開(kāi)路故障報(bào)警信號(hào)輸出端，T+、T-為冷端補(bǔ)償正負(fù)電壓輸出端，F(xiàn)B為反饋端，做溫度補(bǔ)償時(shí)UO端與FB端短接，詳細(xì)資料見(jiàn)其使用說(shuō)明。圖為AK594的應(yīng)用電路圖。熱電偶的信號(hào)經(jīng)過(guò)AD594的冷端補(bǔ)償和放大后，再用OP07放大后輸出。2.用AD592做冷端補(bǔ)償?shù)臒犭娕紤?yīng)用電路圖8.4.4AD592做冷端補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用原理圖現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一8.5PN結(jié)溫度傳感器8.5.1外形PN結(jié)溫度傳感器的外形繁雜，圖是國(guó)產(chǎn)S700系列PN結(jié)溫度傳感器的外形尺寸圖，其中（a）為耐溫玻璃封裝，（b）為金屬外殼封裝。圖8.5.1S700傳感器外形尺寸圖S700B(b)-++S700A(a)-8.5.2工作原理PN結(jié)溫度傳感器是利用半導(dǎo)體PN結(jié)的結(jié)電壓隨溫度變化而變化的原理工作的，例如，晶體二極管或三極管的PN結(jié)的結(jié)電壓是隨溫度而變化的。例如硅管的PN結(jié)的結(jié)電壓在溫度每升高1℃時(shí)，下降約2mV，利用這種特性，一般可以直接采用二極管（如玻璃封裝的開(kāi)關(guān)二極管1N4148）或采用硅三極管（一般將NPN晶體管的bc結(jié)短接，利用be結(jié)作為感溫器件）接成二極管來(lái)做PN結(jié)溫度傳感器如圖所示。這種傳感器有較好的線性，尺寸小，其熱時(shí)間常數(shù)為0.2—2秒，靈敏度高。測(cè)溫范圍為-50～+150℃。典型的溫度曲線如圖所示。同型號(hào)的二極管或三極管特性不完全相同，因此它們的互換性差。現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一圖8.5.3PN結(jié)溫度電壓曲線圖8.5.2PN結(jié)溫度傳感器+5V5.1K(Vbe)..9013.U8.5.3應(yīng)用1.火災(zāi)報(bào)警專用S700二極度管溫度傳感器火災(zāi)報(bào)警用的溫度傳感器，主要以熱敏電阻器為主，然而由于熱敏電阻器的電阻——溫度特性呈非線性，長(zhǎng)期穩(wěn)定性差，互換性不好，價(jià)格高，給使用帶來(lái)了許多問(wèn)題。國(guó)產(chǎn)S700系列火災(zāi)報(bào)警專用二極度管溫度傳感器。良好的線性關(guān)系，互換性好，性能長(zhǎng)期穩(wěn)定，體積小，響應(yīng)快。技術(shù)規(guī)范如表1所示。圖給出了S700的工作電路，它通常采用恒壓電源工作電路，這種電路非常簡(jiǎn)單，將S700串聯(lián)一個(gè)限流電阻后接入恒壓源即可。在這種電路中，通過(guò)傳感器的工作電流是一個(gè)隨溫度升高呈近似線性增加的電流，而這種工作電流，使得S700的正向電壓------溫度特性幾乎呈完全的線性關(guān)系。圖給出了S700在不同工作電路下的VF---t特性，由此可見(jiàn)VF與t之間是一個(gè)線性關(guān)系?，F(xiàn)在是20頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一圖8.5.4S700工作電路圖8.5.5不同工作電壓下的VF---t特性V=5VR=43KV=3.6VR=300K1000--50050100150800600400200VF(mv)t(℃)VFS700R圖8.5.6溫敏二極管恒溫器測(cè)量電路2.溫敏二極管恒溫器現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一

3.PN結(jié)溫度傳感器的數(shù)字式溫度計(jì)差放測(cè)量橋電壓跟隨器W2通過(guò)電壓跟隨器A2可調(diào)節(jié)放大器A1的增益。放大后的靈敏度10mV/℃。通過(guò)PN結(jié)溫度傳感器的工作電流不能過(guò)大，以免二極管自身的溫升影響測(cè)量精度。一般工作電流為100—300mA。采用恒流源作為傳感器的工作電流較為復(fù)雜，一般采用恒壓源供電，但必須有較好的穩(wěn)壓精度。3位半數(shù)字電壓表模塊MC14433將PN結(jié)傳感器插入冰水混合液中，等溫度平衡，調(diào)整W1，使DVM顯示為0V，將PN結(jié)傳感器插入沸水中（設(shè)沸水為100℃），調(diào)整W2，使DVM實(shí)現(xiàn)為100.0V，再將傳感器插入0℃環(huán)境中，等平衡后看顯示是否仍為0V，必要時(shí)再調(diào)整W1使之為0V，然后再插入沸水，經(jīng)過(guò)幾次反復(fù)調(diào)整即可。圖8.5.7PN結(jié)溫度傳感器的數(shù)字式溫度計(jì)現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一

4.溫敏三極管的溫差檢測(cè)電路電壓跟隨器差動(dòng)放大器該電路的輸出反映了兩個(gè)待測(cè)點(diǎn)的溫差，常常用于工業(yè)過(guò)程監(jiān)視和控制場(chǎng)合。電路中使用了兩只性能相同的溫敏三極管MTS102作測(cè)溫探頭，分別置于待測(cè)溫場(chǎng)中，兩個(gè)不同溫度所對(duì)應(yīng)的Ube分別經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器A1、A2緩沖后，加到運(yùn)算放大器A3的輸入端進(jìn)行差分放大。具體調(diào)整時(shí)，將兩只溫敏三極管置于同一溫度中，調(diào)節(jié)電位器W，使A3輸出Uo為0。這樣就可以保證輸出電壓Uo正比于兩點(diǎn)溫差，靈敏度由Rf和R決定。溫敏元件溫敏元件電壓跟隨器圖8.5.8PN結(jié)溫差測(cè)量電路現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有26頁(yè)\編輯于星期一

8.6紅外溫度傳感器把紅外輻射轉(zhuǎn)換成電量變化的裝置，稱為紅外傳感器主要是利用被測(cè)物體熱輻射而發(fā)出紅外線，從而測(cè)量物體的溫度，可進(jìn)行遙測(cè)。其制造成本較高，測(cè)量精度卻較低。優(yōu)點(diǎn)是：不從被測(cè)物體上吸收熱量；