集成溫度傳感器應用

《傳感器應用技術》課程6-1集成溫度傳感器6-1-3應用12無觸點恒溫控制器室內空氣加熱器目錄《傳感器應用技術》3自動門控制電路4客房火災報警器5液位報警器6自動溫度測控儀無觸點恒溫控制器《傳感器應用技術》無觸點自動溫控電路如圖1所示。其控溫范圍從室溫到150℃，精度為±0.1℃。測溫用的熱敏電阻RT作為偏置電阻接在T1、T2組成的差分放大器電路內，當溫度變化時，熱敏電阻阻值變化，引起T1集電極電流變化，影響二極管D支路電流，從而使電容C充電電流發(fā)生變化，則電容電壓達到單結晶體管BT峰點電壓的時刻發(fā)生變化，即單結晶體管的輸出脈沖產(chǎn)生相移，改變了可控硅SCR的導通角，改變了加熱絲的電源電壓，從而達到自動控溫的目的。圖中電位器Rp用以調節(jié)不同的設定溫度。《傳感器應用技術》220VRpRTT1T2DCBTSCR220v~加熱絲圖1無觸點恒溫控制器電路圖無觸點恒溫控制器室內空氣加熱器《傳感器應用技術》PTC熱敏元件由于具有升溫快、能自控、安全節(jié)能、組成電路簡單等特點，因而在各種取暖器上得到了廣泛的應用。圖5-29是空氣加熱器的電路結構示意圖，其中PTC元件上有許多小孔，后面裝有散熱用的鼓風機。當接通電源后，PTC元件由于阻值小會有大電流通過而開始加熱，鼓風機同時工作，它吹出的空氣把PTC元件產(chǎn)生的熱量帶向室內空間。由于空氣流速和PTC熱量的自動平衡，出風口的溫度達50～60℃。當鼓風機由于故障原因停止轉動時，PTC元件的阻值會急劇增大，從而限制了電流的通過，溫度便下降到很低，可以避免意外事故的發(fā)生?！秱鞲衅鲬眉夹g》PTC元件的形狀常用的有方形板狀和圓盤狀兩種。方形板狀的尺寸為70mm×70mm×10mm，在厚度方向上約1800個小孔。圓盤狀的尺寸為￠50×(3.5～7.0)mm。PTC元件的功率為300～1000W?！?20VθPTC鼓風機入氣口外殼PTC元件圖2室內空氣加熱器電路及結構示意圖室內空氣加熱器自動門控制電路《傳感器應用技術》圖3是自動門控制電路原理圖。人體移動探測采用新型熱釋電紅外線探測模塊HN911。場效應管T1用作延時控制，通過調節(jié)電位器RP1便可改變延時控制的時間。光耦合器件MOC3020起交直隔離作用。當無人通過自動門時，HN911輸出端為低電平，T1無控制信號輸出，雙向晶閘管T2關閉，負載電機不工作，門處于關閉狀態(tài)。當有人行走接近自動門時，HN911模塊檢知到人體紅外能量，輸出端1為高電平輸出，雙向晶閘管導通，負載電機工作，打開自動門。當自動門運行到位時，由限位開關S切斷電源。由于HN911模塊的輸出端2輸出的電平正和1端輸出的電平相反，故可用2端的輸出信號控制自動門關閉?！秱鞲衅鲬眉夹g》R1+5VMOC3020R2負載S4312HN911關門控制電路RP1增益調節(jié)R2C1T1T2～220V56圖3

自動門控制電路原理圖＋自動門控制電路客房火災報警器《傳感器應用技術》圖4客房火災報警器原理電路圖。在每個客房中安裝有由TT201溫控晶閘管組成的火災傳感器，在每一路中又都串有發(fā)光二極管LED，其總線串接報警電路再與電源相連。為及時了解災情，發(fā)光二極管及報警電路均設置在總監(jiān)控臺。若某一房間發(fā)生火災時，房內的環(huán)境溫度升高，當環(huán)境溫度升高到溫控晶閘管的開啟電壓溫度時，該路的溫控晶閘管導通，相應發(fā)光二極管發(fā)光顯示，同時，由于溫控晶閘管導通會使總線電流增大，產(chǎn)生報警信號，再經(jīng)報警電路檢測處理后，立即發(fā)出火災警笛聲響?！秱鞲衅鲬眉夹g》LED報警電路TT201房間1房間2房間3房間4圖4客房火災報警器電路圖客房火災報警器液位報警器《傳感器應用技術》圖5是采用集成溫度傳感器的液位報警器的原理電路。它由兩個AD590集成溫度傳感器、運算放大器及報警電路等組成，其中傳感器B2設置在警式液面的位置，傳感器B1設置在外部。正常情況下，兩個傳感器在相同的溫度條件下，調節(jié)電位器RP1，使運算放大器輸出為零。當液面升高時，傳感器B2將會被液體淹沒，由于液體溫度與環(huán)境溫度的差別，使運算放大器工作輸出不為零的控制信號，驅動報警電路報警?！秱鞲衅鲬眉夹g》液面B2B1R1R210K報警電路IC－＋50MRP150K＋UR310K741AD590AD590圖5液位報警器原理圖液位報警器自動溫度測控儀《傳感器應用技術》

1.系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由溫度檢測、壓頻轉換、單片機溫度測控系統(tǒng)、通訊接口、PC機等五部分組成，其結構如框圖6所示。PC機溫度檢測I/F轉換單片機控制溫度調節(jié)部分圖6系統(tǒng)結構框圖

2.工作過程溫度傳感器AD590首先對現(xiàn)場溫度進行測量，輸出與溫度成正比的電流，經(jīng)I／F變換轉換為與電流成正比的方波重復頻率，送單片機采樣計數(shù)；然后根據(jù)軟件設定的溫度上、下限值進行測量、比較、控制，使現(xiàn)場的溫度達到設定值?！秱鞲衅鲬眉夹g》＋5ADAD590L110mHC10220C90.1C30.01C20.01RTRIGCVoltDISTHRQVCCR101KPTEMR51KR110K＋5R210KTXDRXD＋5T39012T19013D14148DB1T59013R35KD24148C1470R95KR44KD34004＋5RELR1R2

T49013R522R575TCOM1267+5C810R75KC430gC530gXT11.0592MXL1XL2+5TCCN+C7220C60.11102011RSTVCCP17P16P10P37CRID圖7自動溫度測控儀電原理圖自動溫度測控儀《傳感器應用技術》

3.I／F變換選用NE555構成電流控制頻率的多諧振蕩器，實現(xiàn)I／F變換，其電路如圖7所示。這種電路具有良好的精度、線性度和積分輸入特點，非線性誤差＜0.2%，抗干擾能力強。此外，應用電路簡單，外圍元件性能要求不高，對環(huán)境適應能力強，轉換速度不低于一般的雙積分型A／D器件，耐用且價格低廉。將NE555接成多諧振蕩器，即在施密特的基礎上實現(xiàn)I／F變換。AD590輸出的電流經(jīng)補償電阻R5對C2充電，當C2上的電壓達到(10／3)V時，NE555的第3腳輸出低電平，1、7腳導通，C1迅速放電；當C2上的電壓降到(5／3)V時，NE555又輸出高電平，C2再次充電，如此往復充放電，C2上形成鋸齒波電壓，NE555輸出負跳變方波。即AD590輸出的電流I經(jīng)自動溫度測控儀《傳感器應用技術》其中補償電阻R5＝τ／C2，τ為放電時間，為使測量精度提高，選擇電容C2要小。選取C2＝0.01μF，獲得的頻率大于6000Hz，方波的幅度U＝2.2V，上升沿、下降沿都十分陡峭，符合單片機采樣信號的要求。

4.硬件電路用C2051單片機作溫度測量控制中心，整機硬件電路如圖