溫度傳感器 應(yīng)用電路ppt課件

.,8.2.5應(yīng)用,1.NTC熱敏電阻實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)溫度控制電路單點(diǎn)溫度控制是常見的溫度控制形式，如圖8.2.2所示。,調(diào)整b點(diǎn)電位Ub，即預(yù)設(shè)溫度Tb，初始時(shí)繼電器不通電，常閉觸點(diǎn)K閉合，加熱器通電加熱。,比較器,直流電橋,.,2.熱敏電阻測(cè)量真空度,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8.2.3所示。,.,3.PTC熱敏電阻組成的0100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),.,.,6.礦燈瓦斯報(bào)警器,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。,.,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。,.,鉑熱電阻Pt100分度表,.,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。,.,2.線性測(cè)量電路,.,3.Pt100三線法性測(cè)量電路,.,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。,.,.,6.熱敏電阻熱保護(hù),.,7.熱敏電阻液位傳感器,.,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^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。,.,例1：用一支分度號(hào)為(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)過放大器放大的信號(hào)，假設(shè)放大器的增益=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?？傻胑AB（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，參考端溫度為t0=時(shí)的熱電勢(shì)值；E(t,t0)熱電偶實(shí)際測(cè)量溫度，參考端溫度為t0不等于時(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=時(shí)的熱電勢(shì)值。,.,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8.4.1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。,.,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)資料見其使用說明。圖8.4.3為AK594的應(yīng)用電路圖。熱電偶的信號(hào)經(jīng)過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,.,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8.5.1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。,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）接成二極管來做PN結(jié)溫度傳感器如圖8.5.2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0.22秒，靈敏度高。測(cè)溫范圍為-50+150。典型的溫度曲線如圖8.5.3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。,.,8.5.3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，給使用帶來了許多問題。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8.5.4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8.5.5給出了S700在不同工作電路下的VF-t特性，由此可見VF與t之間是一個(gè)線性關(guān)系。,.,2.溫敏二極管恒溫器,.,3.PN結(jié)溫度傳感器的數(shù)字式溫度計(jì),.,4.溫敏三極管的溫差檢測(cè)電路,.,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；不會(huì)干擾被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)；連續(xù)測(cè)量不會(huì)產(chǎn)生消耗；反應(yīng)快等。,8.6.1外形,.,8.6.4應(yīng)用,1.紅外測(cè)溫儀,國(guó)產(chǎn)過程H-T系列紅外測(cè)溫儀，紅外輻射經(jīng)光學(xué)鏡頭接收傳輸至光電器件上，由于紅外器件的響應(yīng)特性，為防止飽和，須經(jīng)對(duì)數(shù)放大處理，為了穩(wěn)定可靠又經(jīng)嚴(yán)格的溫度補(bǔ)償及各種功能調(diào)節(jié)設(shè)置，再經(jīng)線性處理后輸出，電路原理框圖如圖8.6.3所示。,圖8.6.3國(guó)產(chǎn)過程H-T系列紅外測(cè)溫儀測(cè)溫原理,.,8.7集成溫度傳感器,集成溫度傳感器是將溫敏元件及其電路集成在同一芯片上的集成化溫度傳感器。這種傳感器最大的優(yōu)點(diǎn)是直接給出正比于絕對(duì)溫度的理想的線性輸出，且體積小、響應(yīng)快、測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、校準(zhǔn)方便、成本低廉。,8.7.1分類,集成溫度傳感器常分為模擬和數(shù)字式，模擬式又分為電壓型和電流型。,.,8.7.2集成溫度傳感器LM35,LM35溫度傳感器是電壓型集成溫度傳感器，標(biāo)準(zhǔn)T0-92工業(yè)封裝，其準(zhǔn)確度一般為0.5。由于其輸出為電壓，且線性極好，故只要配上電壓源，數(shù)字式電壓表就可以構(gòu)成一個(gè)精密數(shù)字測(cè)溫系統(tǒng)。輸出電壓的溫度系數(shù)KV=10.0mV/，利用下式可計(jì)算出被測(cè)溫度t（）