基于热敏电阻感温变色汤勺设计

基于热敏电阻感温变色汤勺设计摘要就解决生活中需要对液体温度有所感知的问题，提供一种美观实用，安全方便，可以随浸入液体的温度不同而实时变化勺柄颜色的感温变色汤勺。这种设计是基于热敏电阻对温度的敏感性，利用发光二极管发光的原理，实现了对液体温度的感知，具有重要的现实价值。关键词汤勺；热敏电阻；感温变色日常生活中，人们在喝粥或热饮的时候经常被过高的温度所烫伤，尤其是对于感觉日渐迟钝的老人和需要父母照顾的婴孩，更容易被高温所伤；而在另外一些场合（如服用中药），由于怕被烫伤而将液体放得过凉，人们在发现之后又必须重新加热，极不方便。而现有的传统汤勺对于这种情况没有丝毫的办法，只能靠人自己去试温，造成了极大的不便。目前市场上有一类变色汤勺，会在不同温度的热水中变化显示不同的颜色，但这类汤勺的原理是采用变色油墨进行印刷或使用变色塑料粒制作汤勺，这类汤勺在遇到高温时会释放出各种有害化学物质，对使用者的身体健康不利，不能被普及使用。本文所述汤勺安全、实用。1热敏电阻简介热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。热敏电阻将长期处于不动作状态；当环境温度和电流处于c区时，热敏电阻的散热功率与发热功率接近，因而可能动作也可能不动作。热敏电阻在环境温度相同时，动作时间随着电流的增加而急剧缩短；热敏电阻在环境温度相对较高时具有更短的动作时间和较小的维持电流及动作电流。2技术方案2.1基本构成2.2材料选择如图1所示，勺柄外壳使用透明或半透明材料制作，勺头采用传热性好的金属或非金属材料制作。上述的勺柄和勺头可以用绝缘材料密封连接，也可以在制作时作为外壳浇铸在一起。控温热敏电阻也可以用各种型号的温控开关或其他温控传感器，红色发光二极管控温热敏电阻的控制温度为70℃以上，黄色发光二极管控温热敏电阻的控制温度为50℃~70℃，绿色发光二极管控温热敏电阻的控制温度为30℃~50℃，蓝色发光二极管控温热敏电阻的控制温度为30℃以下。电池可以用纽扣电池或其他微型、小型电池。2.3设计优势此设计外形美观，勺柄采用透明或半透明材料制作，正常使用的情况下会由温度的不同显示出不同的颜色，而且颜色设定与使用者对液体温度的直观感觉相吻合，设计人性化；根据液体温度的不同勺柄会显示四种颜色，温度反映范围大，能满足各种不同使用人群的需要；绿色安全，耗电极小，不用时还可以关掉开关，极大地方便了人们的生活。3实现方案3.1原理电路图如图2，它是一种感温变色的汤勺电路图，它包括勺柄头2、勺柄3和勺头4，它们顺序连接。勺柄头2内部设有电池5，外部对应位置设有按钮开关1。这里的电池选用普通微小型电池，如纽扣电池。勺柄3内部有红色发光二极管7、黄色发光二极管8、绿色发光二极管9、蓝色发光二极管10、与电池5相连接，四个发光二极管两两并联，并与电池串联。红色发光二极管7与红色发光二极管控温热敏电阻11相串联，黄色发光二极管8与黄色发光二极管控温热敏电阻12相串联，绿色发光二极管9与绿色发光二极管控温热敏电阻13相串联，蓝色发光二极管10与蓝色发光二极管控温热敏电阻14相串联，四个控温热敏电阻延伸入勺头内部。图2原理电路图3.2操作方法本设计在使用时先按下按钮开关接通电源，由于热敏电阻的特性（热敏电阻在控制温度以下时电阻极大，达到控制温度时电阻迅速减小）勺柄呈无色或蓝色。将勺子浸入液体中后，液体温度迅速传导至控温热敏电阻，对应温度区间内的电阻减小，对应支路导通，对应颜色的二极管发光，从而使勺柄在不同温度下呈现出不同的颜色。根据人体对温度的反应，将红色发光二极管的控制温度设定在70℃以上，为“很烫”；黄色发光二极管的控制温度设定在50℃~70℃之间，为“较烫”；绿色发光二极管的控制温度设定在30℃~50℃之间，为“舒适”；蓝色发光二极管的控制温度设定在30℃以下，为“偏凉”。关于各种颜色的含义可以刻在勺柄外壳上。4结束语本文就生活中一项小用品汤勺进行了感温变色的设计，本文对其组成结构、工作原理以及使用方法进行了详细地分析。本设计构造简单，方便实用，是可以大规模投入生产的，会给人们日常生活提供方便，解决一系列问题。本文拟对汤勺进行如上的设计，仅供广大工程技术人员参考。参考文献[1]宋国华,缪建文,李雅莉,李炳华.热敏电阻在发光二极管热阻测量中的应用.电子器件,2007,4.