温度检测及传感器应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 温度检测及传感器应用,项目,3,温度检测及传感器使用技能训练,电冰箱冷藏室温度一般都保持在,5,以下，利用,NTC,热敏电阻设计的电冰箱温度超标指示器电路如图,任务,1,制作电冰箱温度超标指示器,1,电路分析,电路由热敏电阻,R,t,和做比较器用的运算放大器,IC,等元器件组成。运算放大器,IC,反相输入端加有,R,1,和热敏电阻,R,t,的分压电压，该电压随电冰箱冷藏室温度的变化而变化。,项目,3,温度检测及传感器使用技能训练,2,NTC,热敏电阻的选择,R,t,是一种,NTC,热敏电阻，它是一种温度传感器，是唯一一种其电阻值能够根据电冰箱冷藏室温度变化而变化的元件。因此，任务,1,实施的关键是要选择一种合适的热敏电阻。,项目,3,温度检测及传感器使用技能训练,3,制作步骤,（,1,）准备元器件。绘制印制电路板（,PCB,）或者直接选择面包板，选择玻封型,NTC,热敏电阻与电子元器件，导线若干。,（,2,）准备工具。电烙铁、万用表、,5,15V,可调直流稳压电源、,1,级精度温度表。,（,3,）电路装配。,（,4,）接通电源，调试。注意：稳压电源调至,9V,输出，,NTC,热敏电阻暂用,510k,电阻代替，检查电路板工作是否正常。如正常，进行下一步；如不正常，用万用表检查故障点，并排除之。,（,5,）安装,NTC,热敏电阻，调节电位器,R,P,，观察和记录报警温度，进行电路参数和温度超标指示器工作结果分析。,项目,3,温度检测及传感器使用技能训练,项目,4,温度传感器知识学习,温度与温标,1,温度,温度是表征物体冷热程度的物理量。温度的概念是以热平衡为基础的。如果两个相接触物体的温度不相同，它们之间就会产生热交换，热量将从温度高的物体向温度低的物体传递，直到两个物体达到相同的温度为止。,项目,4,温度传感器知识学习,2,温标,（,1,）摄氏温标,（,2,）华氏温标,（,3,）热力学温标,（,4,）国际实用温标。,项目,4,温度传感器知识学习,温度的测量方法与温度传感器,项目,4,温度传感器知识学习,热敏电阻,1,热敏电阻种类及性能,（,1,）,NTC,：电阻值随温度的升高而,降低（负温度系数热敏电阻器）,（,2,）,PTC,：电阻值随温度升高而,升高（正温度系数热敏电阻器）,（,3,）,CTR,：具有正负温度系数特性,，但在某一温度范围电阻值发生巨,大变化（突变型温度系数热敏电阻,器）,2,热敏电阻的主要技术指标,标称电阻值（,R25,）：,热敏电阻器在,25,时的电阻值。多数厂商在热敏电阻出厂时会给出在,25,时电阻值。,温度系数：,指温度变化导致电阻的相对变化。温度系数越大，热敏电阻对温度变化反应越灵敏。,时间常数：,温度变化时，热敏电阻的阻值变化到最终值,63.2%,时所需的时间。,额定功率：,允许热敏电阻正常工作的最大功率。,温度范围：,允许热敏电阻正常工作，且输出特性没有变化的温度范围。,项目,4,温度传感器知识学习,项目,4,温度传感器知识学习,3,热敏电阻的应用,（,1,）用热敏电阻测温。,（,2,）热敏电阻用于温度补偿。,（,3,）热敏电阻用于温度控制。,项目,4,温度传感器知识学习,热电阻传感器,1,常用热电阻,（,1,）铂热电阻。,（,2,）铜热电阻。,项目,4,温度传感器知识学习,2,热电阻传感器结构,（,1,）普通热电阻传感器结构。,项目,4,温度传感器知识学习,（,2,）铠装热电阻传感器结构。,项目,4,温度传感器知识学习,（,3,）薄膜与厚膜型铂热电阻传感器结构。,项目,4,温度传感器知识学习,3,热电阻的测量电路,热电阻的测量电路常采用惠斯通电桥电路。,项目,4,温度传感器知识学习,4,三线制、四线制实际测量接线图,项目,4,温度传感器知识学习,热电偶传感器,1,热电效应,两种不同材料的导体,A,和,B,组成的闭合回路，当两个导体的接点温度不相同时，回路中将产生电动势，这种物理现象称为热电效应。,两种不同材料的导体所组成的回路称为,“,热电偶,”,，组成热电偶的导体称为,“,热电极,”,，热电偶所产生的电动势称为热电势。,热电偶原理图,项目,4,温度传感器知识学习,项目,4,温度传感器知识学习,项目,4,温度传感器知识学习,由上式可以得出下列几个结论：,项目,4,温度传感器知识学习,2,中间导体定律,1,表棒；,2,磷铜接插件；,3,漆包线动圈表头；,HNi,镍黄铜；,QSn,锡磷青铜；,Sn,焊锡；,NiMn,镍锰铜电阻丝；,Cu,紫铜导线,项目,4,温度传感器知识学习,3,热电偶的种类,项目,4,温度传感器知识学习,4,热电偶的结构,（,1,）装配型热电偶。,普通型热电偶在管道中的安装方法,项目,4,温度传感器知识学习,项目,4,温度传感器知识学习,（,2,）铠装热电偶。,项目,4,温度传感器知识学习,（,3,）薄膜热电偶。,1,工作端；,2,热电板；,3,绝缘基板；,4,引脚接头；,5,引出线（相同材料的热电偶）,项目,4,温度传感器知识学习,5,热电偶使用方法,（,1,）采用补偿导线。,项目,4,温度传感器知识学习,补偿导线选择。,项目,4,温度传感器知识学习,接点连接。热电偶接线端两个接点尽可能近一些，尽量保持两个接点温度一致。,使用长度。因为热电偶的热电势很低，为微伏级，如果使用的距离过长，信号的衰减和环境中强电的干扰耦合，足可以使热电偶的信号失真，造成测量和控制不准确。根据经验，通常使用热电偶补偿导线的长度控制在,15m,内比较好。如果超过,15m,，建议使用温度变逆器传送信号。,布线。补偿导线一定要远离动力线和干扰源。在避免不了穿越时，也尽可能采用交叉方式，不要平行。,（,2,）冷端温度补偿的方法。,冷端恒温法。,计算修正法。,仪表机械零点调整法。,电桥补偿法。,项目,4,温度传感器知识学习,项目,4,温度传感器知识学习,（,3,）与温度仪表连接方法。,项目,4,温度传感器知识学习,6,应用举例,（,1,）金属表面温度的测量。,项目,4,温度传感器知识学习,（,2,）炉温测控系统。,项目,4,温度传感器知识学习,（,3,）利用热电偶监测燃气热水器的火焰。,项目,4,温度传感器知识学习,基于,1-WIRE,总线的,DS18B20,型智能温度传感器,1,DS18B20,引脚,（,1,）单线接口方式，可实现双向通信。,（,2,）支持多点组网功能，多个,DS18B20,可并联在单一总线上实现多点测温。,（,3,）使用中不需要任何外围器件，测量结果以,9,位数字量方式串行传送。,（,4,）温度范围：,-,55,125,。,（,5,）电源电压范围：,+3,+5.5V,。,项目,4,温度传感器知识学习,2,DS18B20,测温原理,项目,4,温度传感器知识学习,3,DS18B20,内部电路,项目,4,温度传感器知识学习,4,DS18B20,连接方法,项目,4,温度传感器知识学习,5,MCS-51,单片机的,DS18B20,编程方法,DS18B20,内部自带,5,个,ROM,指令、,6,条专用指令，,ROM,指令为：,Read ROM,（,33H,）：读,ROM,Match ROM,（,55H,）：比较,Skip ROM,（,CCH,）：跳过,ROM,Seach ROM,（,F0H,）：搜索、查找,Alarm ROM,（,ECH,）：报警,专用指令：,Write Scratchpad,（,4EH,）：写编曲,RAM,Read Scratchpad,（,BEH,）：读数据,Copy Scratchpad,（,48H,）：复制,Convert T,（,44H,）：启动转换,Recall E2,（,B8H,）：搜索、调用,Read Power Supply,（,B4H,）：读电源电压,