基于MF58測溫型NTC熱敏電阻溫控式電風(fēng)扇調(diào)速器的設(shè)計(jì)

1、.基于mf58測溫型ntc熱敏電阻溫控式電風(fēng)扇調(diào)速器的設(shè)計(jì)摘要溫控式電風(fēng)扇不僅適用方便，而且節(jié)能，是電風(fēng)扇的發(fā)展方向。通過智能溫度控制，風(fēng)扇可以感知環(huán)境的溫度，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到更好的工作效果。可選用mf58測溫型ntc熱敏電阻傳感器來實(shí)現(xiàn)對電風(fēng)扇風(fēng)速的控制。ntc負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值會(huì)隨著外界溫度的升高而下降，靈敏度比較高。溫控式電風(fēng)扇調(diào)速器電路由穩(wěn)壓電路、多諧振蕩器和控制執(zhí)行電路組成。由于外界溫度的變化，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值會(huì)發(fā)生變化，通過電路調(diào)節(jié)電風(fēng)扇風(fēng)速，從而改善外界溫度。關(guān)鍵詞ntc熱敏電阻傳感器；mf58；溫控式電風(fēng)扇調(diào)速器；工作原理目 錄1 ntc負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳

2、感器1.1 熱敏電阻傳感器1.2 ntc負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 1.2.1 工作原理 1.2.2 測溫范圍 1.2.3 溫度特性曲線2 mf58測溫型ntc熱敏電阻在電風(fēng)扇上的應(yīng)用2.1 溫控式電風(fēng)扇調(diào)速器設(shè)計(jì) 2.1.1 溫度控制原理 2.1.2 元器件選擇2.2 mf58測溫型ntc熱敏電阻傳感器 2.2.1 特點(diǎn) 2.2.2 應(yīng)用范圍 2.2.3 主要技術(shù)參數(shù) 2.2.4 外型尺寸和型號說明結(jié)束語參考文獻(xiàn)致謝.1 ntc負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器 ntc負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器是與被測介質(zhì)接觸測量應(yīng)用系統(tǒng)溫度的一種負(fù)溫度系數(shù)測溫傳感器,是近年來出現(xiàn)的一種新型半導(dǎo)體測溫元件,其溫度的測量技術(shù)和接

3、口電路的研究對于組建測溫系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和保護(hù)具有重要意義。1.1熱敏電阻傳感器熱敏電阻傳感器是對溫度敏感的電阻器的總稱,是半導(dǎo)體測溫元件。隨著外界溫度的變化，其阻值會(huì)相應(yīng)發(fā)生較大改變。按溫度系數(shù)分為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(ntc)和正溫度系數(shù)熱敏電阻( ptc)兩大類。ntc熱敏電阻以mf為其型號, ptc熱敏電阻以mz為其型號。圖1-1 熱敏電阻符號 熱敏電阻與熱電阻相比，電阻溫度系數(shù)絕對值大，因而靈敏度高，其電阻溫度系數(shù)要比金屬大10100倍以上，測量線路簡單，甚至不用放大器便可輸出幾伏的電壓。體積小，重量輕，熱慣量小，可以測量點(diǎn)的溫度，是以動(dòng)態(tài)測量，能夠測量其他溫度計(jì)無法測量的空隙、

4、腔體及生物體內(nèi)血管的溫度。本身電阻值大，使用方便，電阻值可在0.1100 k間任意選擇，不需要考慮引線長度帶來的誤差，因此適用于遠(yuǎn)距離測量。熱敏電阻工作溫度范圍寬，常溫器件適用于-55+300，高溫器件適用溫度高于315，低溫器件適用于-273+55。產(chǎn)品易系列化，便于設(shè)計(jì)選用。工作壽命長，而且價(jià)格便宜，易加工成復(fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn)。1.2ntc負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器ntc是negative temperature coeff1cient的英文縮寫，所謂ntc熱敏電阻器就是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。 圖1-2 負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻1.2.1工作原理ntc負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻是以錳、鈷、鎳和銅等金

5、屬氧化物為主要材料， 采用陶瓷工藝制造而成的。這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，因?yàn)樵趯?dǎo)電方式上完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。溫度低時(shí)，這些氧化物材料的載流子（電子和孔穴）數(shù)目少，所以其電阻值較高；隨著溫度的升高，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。ntc熱敏電阻器在室溫下的變化范圍在10o1000000歐姆，溫度系數(shù)-2%-6.5%。ntc熱敏電阻器可廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流、測溫、控溫、溫度補(bǔ)償?shù)确矫妗?1.2.2 測溫范圍ntc負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器是溫度下降時(shí)它的電阻值會(huì)升高。它的使用溫度范圍一般為-50+300。環(huán)境中作測溫用在所有被動(dòng)式溫度傳感器中,熱敏電阻的靈敏度

6、(即溫度每變化1時(shí)電阻的變化)最高,但熱敏電阻的電阻/溫度曲線是非線性的。表1中數(shù)據(jù)是對vishay - dale熱敏電阻系列測得的ntc熱敏電阻器性能參數(shù)。表1-1 ntc熱敏電阻器性能參數(shù)temp ( )rt rt /r25- 20 72.87.28- 10 44.6k4.46028.12.811018.2k1.822010k1308.2760.8276406.406k0.6046505. 758k 0.5758604.086k0.4086702.954k0.2954802.1720.2172901.6220.16221001.229k0.1229從數(shù)據(jù)可以看出: 25時(shí)阻值為10k 的電

7、阻,在0時(shí)電阻為28. 1k, 60時(shí)電阻為4. 086k。與此類似, 25時(shí)電阻為5k 的熱敏電阻在0時(shí)電阻則為14. 050k。其中電阻值以一個(gè)比率形式給出(rt /r25 ) , 該比率表示當(dāng)前溫度下的阻值與25時(shí)的阻值之比,通常同一系列的熱敏電阻器具有類似的特性和相同電阻/溫度曲線。1.2.3 溫度特性曲線圖2是按表1. 1數(shù)據(jù)作出的熱敏電阻的溫度曲線,可以看到電阻/溫度曲線是非線性的。雖然這里的熱敏電阻數(shù)據(jù)以10為增量,但有些熱敏電阻可以以5甚至1為增量。如果想要知道兩點(diǎn)之間某一溫度下的阻值,可以用這個(gè)曲線來估計(jì)。熱敏電阻一般有一個(gè)誤差范圍,用來規(guī)定樣品之間的一致性。根據(jù)使用的材料不

8、同,誤差值通常在1%至10%之間。有些熱敏電阻設(shè)計(jì)成應(yīng)用時(shí)可以互換,用于不能進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)節(jié)的場合,例如一臺(tái)儀器,用戶或現(xiàn)場工程師只能更換熱敏電阻而無法進(jìn)行校準(zhǔn),這種熱敏電阻比普通的精度要高很多,價(jià)格也要貴得多。1.2.4 主要參數(shù)熱敏電阻器的參數(shù)頗多，主要有標(biāo)稱阻值、b值范圍和額定功率。標(biāo)稱阻值常在熱敏電阻上標(biāo)出。它是指在基準(zhǔn)溫度為25時(shí)的零功率阻值，因此亦作標(biāo)稱電阻值r25。b值范圍（k）是反映負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器熱靈敏度越高。額定功率是指熱敏電阻在環(huán)境溫度為25、相對濕度為4580%及大氣壓力為0.871.07bar的大氣條件下，長期連續(xù)負(fù)荷所允許的耗散功率。表2列出了mf11（片狀）負(fù)溫度

9、系數(shù)熱敏電阻的主要參數(shù)。 其中r0、r 分別是環(huán)境溫度為t0、t(k) 絕對溫度時(shí)的電阻值。b是熱敏電阻的常數(shù)，b常數(shù)通常介于2500k至5000k范圍內(nèi)。為了使用方便，常取環(huán)境溫度為25的溫度為參考溫度（即t0=25）,則負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（ntc）的電阻-溫度關(guān)系，常用下式表示rt/r25=expbn(1/t1/298) 表2 主要參數(shù)標(biāo)稱阻值（k）1015額定功率（w）0.25b值范圍（k）19803630溫度系數(shù)（10-2/） -(2.234.09)耗散系數(shù)（mw/） 5時(shí)間常數(shù)（s）30最高工作溫度（）1252 mf58測溫型ntc熱敏電阻在電風(fēng)扇上的應(yīng)用回顧電風(fēng)扇的發(fā)展歷程，它經(jīng)歷

10、了機(jī)械式定時(shí)、機(jī)械式換擋電子定時(shí)、電子調(diào)速紅外線遙控、無級調(diào)速以及模擬自然風(fēng)控制功能等。隨著電子控制技術(shù)及傳感器元件的發(fā)展，人們發(fā)明了“溫控電扇”。作為一種老式家電，電風(fēng)扇具有價(jià)格便宜、擺放方便、體積輕巧等特點(diǎn)。電風(fēng)扇作為一個(gè)成熟的家電行業(yè)的一員，尤其在中小城市，以及鄉(xiāng)村將來一段時(shí)間內(nèi)仍然會(huì)占有市場的大部分份額。面臨龐大的市場需要的同時(shí)，也要提高電風(fēng)扇的市場競爭力，使之在技術(shù)含量上有所提高。為此，在現(xiàn)有市場上多功能電風(fēng)扇的基礎(chǔ)上，我們提出了一種新型的智能電風(fēng)扇。智能電風(fēng)扇中添加了很多人性化的設(shè)計(jì)，如安全保護(hù)，傾倒保護(hù)，智能照明等功能，使電風(fēng)扇更加人性化，相信其豐富的功能，人性化的設(shè)計(jì)將會(huì)大大提

11、高電風(fēng)扇的市場競爭力。通過溫度智控功能，風(fēng)扇可以感知環(huán)境的溫度，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到更好的工作效果。 可選用mf58測溫型ntc熱敏電阻傳感器來實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制。2 .1 溫控式電風(fēng)扇調(diào)速器設(shè)計(jì)溫控式電風(fēng)扇調(diào)速器，通過傳感器，可以感應(yīng)外界溫度，能根據(jù)室內(nèi)溫度的高低自動(dòng)調(diào)節(jié)電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，使用十分方便。2.1.1 溫度控制原理溫控式電風(fēng)扇調(diào)速器電路由穩(wěn)壓電路、多諧振蕩器和控制執(zhí)行電路組成，如圖2-2-1所示。圖2-2-1 溫控式電風(fēng)扇調(diào)速器電路圖穩(wěn)壓電路由限流電阻器r4、濾波電容器c3和穩(wěn)壓一極管vs組成。 多諧振蕩器由時(shí)基集成電路ic、電阻器rl-r3、電容器cl、c2和熱敏電阻器rt組成

12、。多諧振蕩器電路是一種矩形波產(chǎn)生電路，其電路如圖2-2-2所示。這種電路不需要外加觸發(fā)信號，便能連續(xù)地、周期地自行產(chǎn)生矩形脈沖。該脈沖是有基波和多次諧波構(gòu)成。 控制執(zhí)行電路由電阻器r5、晶閘管vt和風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)m組成。 接通電源后，多諧振蕩器振蕩工作，從ic的3腳輸出占空比可調(diào)的方波脈沖信號，使vt受觸發(fā)而導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)m運(yùn)轉(zhuǎn)。多諧振蕩器的工作頻率由r3和c2的數(shù)值決定;方波脈沖的占空比由ic第7腳與5腳之間的電位差決定。當(dāng)室內(nèi)環(huán)境溫度升高時(shí)，rt的阻值降低，使ic的5腳電壓上升，3腳輸出方波脈沖的占空比提高，vt的導(dǎo)通角增大，風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)m在單位時(shí)間內(nèi)通電時(shí)間變長，運(yùn)行時(shí)間延長，轉(zhuǎn)速加快，

13、從而加大風(fēng)量以達(dá)到降溫的目的。反之，當(dāng)室內(nèi)環(huán)境溫度下降時(shí)，rt的阻值升高，使ic的5腳電壓下降，3腳輸出方波脈沖的占空比降低，vt的導(dǎo)通角變小，m在單位時(shí)間內(nèi)通電時(shí)司變短，運(yùn)行時(shí)間縮短，轉(zhuǎn)速下降，從而減小風(fēng)量使室內(nèi)溫度回升。圖2-2-2 多諧振蕩器電路2.1.2 元器件選擇rl-r3和r5選用1/4w碳膜電阻器或金屬膜電阻器;r4選用1/2w金屬膜電阻器。rt選用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻器 (在25常溫下阻值為lok，加熱至5o時(shí)阻值降至lk)。cl選用耐壓值為25v的鋁電解電容器;c2和c3選用獨(dú)石電容器或滌綸電容器。vs選用lw、9.lv的硅穩(wěn)壓二極管。vt選用3a、600v的雙向晶閘管，例如

14、tlc336a等型號。ic選用ne555或a555、tlc555型時(shí)基集成電路。2.2 mf58測溫型ntc熱敏電阻傳感器mf58測溫型ntc熱敏電阻, 產(chǎn)品由co、mn、ni等過渡金屬元素的氧化物組成，經(jīng)高溫?zé)砂胩沾?，利用半?dǎo)體毫微米的精密加工工藝，采用玻璃管封裝耐溫性好，高穩(wěn)定，可靠性高。熱敏電阻與熱電阻相比，其工作壽命長，使用方便，而且價(jià)格便宜，易加工成復(fù)雜的形狀，可大批量生產(chǎn)。經(jīng)多方面選擇，可將mf58測溫型ntc熱敏電阻傳感器應(yīng)用于電風(fēng)扇風(fēng)速的控制。圖2-1 mf58mf58系列產(chǎn)品由東莞賽力科技和電路保護(hù)有限公司生產(chǎn)。2.2 1特點(diǎn)mf58系列產(chǎn)品為玻璃封裝型。穩(wěn)定性好、可靠性高

15、。阻值范圍寬：0.11000 k。阻值精度高。玻璃封裝，可在高溫和高濕等惡劣環(huán)境下使用。體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，便于自動(dòng)化安裝。熱感應(yīng)快，靈敏度高。2.2.2 應(yīng)用范圍家電應(yīng)用（電風(fēng)扇、電飯煲、電烤箱、消毒柜、飲水機(jī)、洗碗機(jī)、微波爐、電取暖箱等）。工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保、氣象、食品加工設(shè)備。手機(jī)電池及充電器。儀表線圈、集成電路、石英晶體振蕩器和熱電偶。2.2.3 主要技術(shù)參數(shù)額定功率電阻值范圍(r25)：11000 k。允許偏差：1、2、3、5、10。b值范圍（r2550）：31004500k。b值允許偏差：0.5、1、2。耗散系數(shù)：2mw（在靜止空氣中）。熱時(shí)間常數(shù)：20s（在靜止空氣中）。工作

16、溫度范圍：-55+200。2.2.4 外型尺寸和型號說明結(jié)束語通過為期兩周的實(shí)訓(xùn)，掌握了傳感器應(yīng)用電路的基本設(shè)計(jì)以及電路板的生成。了解了溫度測試在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的重要作用，掌握了一些常用傳感器的性能指標(biāo)及在測試系統(tǒng)中的使用場合和使用方法，了解了一些基本電路的性能和作用。ntc熱敏電阻傳感器是與被測介質(zhì)接觸測量應(yīng)用系統(tǒng)溫度的一種負(fù)溫度系數(shù)測溫傳感器,是近年來出現(xiàn)的一種新型半導(dǎo)體測溫元件,其溫度的測量技術(shù)和接口電路的研究對于組建測溫系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制和保護(hù)具有重要意義。溫控式智能電風(fēng)扇人性化的設(shè)計(jì)貼近生活。通過通過溫度智控功能，風(fēng)扇可以感知環(huán)境的溫度，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而改變外界溫度，達(dá)到更好的工作效果，使用更加方便。 本次設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)使我對測控技術(shù)與儀器專業(yè)有了更深的認(rèn)識(shí)，自己的動(dòng)手和思考問題的能力有了很大的提高。即將面臨就業(yè)，我們應(yīng)該抓住可以利用的機(jī)會(huì)，努力提高自己的專業(yè)水平