《传感器技术及其应用》第02单元 热敏电阻应用-温度传感实验

第2单元

热敏电阻应用--温度传感实验任务二实验原理任务一实验目的任务三实验步骤单元任务预览一、实验目的了解热敏电阻的工作原理；了解热敏电阻电路的工作特点及原理；了解温度传感模块的原理并掌握其测量方法。任务二实验原理任务一实验目的任务三实验步骤原理说明热电传感技术是利用转换元件电参量随温度变化的特征，对温度和与温度有关的参量进行检测的技术。将温度变化转化为电阻变化的称为热电阻传感器，其中金属热电阻式传感器简称为热电阻，半导体热电阻式传感器简称为热敏电阻；将温度变化转换为热电势变化的称为热电偶传感器。本书只介绍热敏电阻传感器。1.热敏电阻的结构形式2.热敏电阻的温度特性热敏电阻按电阻温度特性分为三类：（a）负温度系数热敏电阻(NTC)（b）正温度系数热敏电阻(PTC)（c）临界负温度系数热敏电阻(CTR)热敏电阻的温度特性曲线图：（1）正温度系数热敏电阻PTC：PTC是PositiveTemperatureCoefficient的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。（2）负温度系数热敏电阻NTCNTC是NegativeTemperatureCoefficient的缩写，意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的NTC是指负温度系数热敏电阻，简称NTC热敏电阻。NTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，它的电阻值随着温度的升高呈线性减小。MF52型热敏电阻器实物图：（3）临界负温度系数热敏电阻CTR临界温度热敏电阻CTR具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小，具有很大的负温度系数。构成材料是钒、钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体，是半玻璃状的半导体，也称CTR为玻璃态热敏电阻。骤变温度随添加锗、钨、钼等的氧化物而变。CTR能够作为控温报警等应用。3.热敏电阻输出特性的线性化处理（1）线性化网络：（2）利用测量装置中其他部件的特性进行修正：温度-频率转换电路：（3）计算修正法：在带有微处理器（或微计算机）的测量系统中，当已知热敏电阻器的实际特性和要求的理想特性时，可采用线性插值法将特性分段，并把各分段点的值存放在计算机的存储器内。计算机将根据热敏电阻器的实际输出值进行校正计算后，给出要求的输出值。4.热敏电阻的应用（1）对数二极管温度计对数二极管温度计的电路图：（2）冰箱、冰柜的温度控制冰箱、冰柜的温度控制电路图：（3）温度报警器温度报警电路：5.NEWLab温度传感模块认识（1）温度传感模块的电路板认识1）温度/光照传感模块电路板认识温度/光照传感模块电路板结构图：①温敏或光敏电阻传感器②基准电压调节电位器③比较器电路④基准电压测试接口J10，测试温度感应的阀值电压，即比较器1负端（3脚）电压⑤模拟量输出接口J6，测试热敏电阻两端的电压，即比较器1正端（2脚）电压；⑥数字量输出接口J7，测试比较器1输出电平电压⑦接地GND接口J22）继电器模块电路（电路图如下）继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化，使被控制的输出电路导通或断开的自动控制器件。继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器模块电路图：3）指示灯模块和风扇模块电路板认识指示灯模块接到继电器的常开开关上，风扇接入继电器的常闭开关上，当温度传感模块输出低电平时，风扇模块工作，指示灯模块停止工作；当温度传感模块输出高电平时，继电器工作，常开和常闭开关工作状态发生变化，指示灯模块开始工作，风扇模块停止工作。（2）温度传感模块场景模拟界面认识任务二实验原理任务一实验目的任务三实验步骤1.启动温度传感模块 温度传感模块工作时需要有四个模块，分别是温度/光照传感模块、继电器模块、指示灯模块、风扇模块。（1）将NEWLab实验硬件平台通电并与电脑连接。（2）将温度/光照传感模块、、继电器模块分别放置在NEWLab实验平台一个实验模块插槽上，指示灯、风扇模块放置好，并将四个模块连接好（3）将模式选择调整到自动模式，按下电源开关，启动实验平台，使温度传感模块开始工作（4）启动NEWLab实验上位机软件平台，选择温度传感实验。（5）选择硬件连接说明，上位机软件平台检测硬件通过，如果点击连线提示灯亮，则温度/光照传感模块输出状态指示灯和继电器模块的输入状态指示灯开始闪烁。（6）选择场景模拟实验，上位机软件测试硬件平台的温度传感模块正常工作，并进入工