基于熱敏電阻感溫變色湯勺設(shè)計(jì)

基于熱敏電阻感溫變色湯勺設(shè)計(jì)摘要就解決生活中需要對(duì)液體溫度有所感知的問題，提供一種美觀實(shí)用，安全方便，可以隨浸入液體的溫度不同而實(shí)時(shí)變化勺柄顏色的感溫變色湯勺。這種設(shè)計(jì)是基于熱敏電阻對(duì)溫度的敏感性，利用發(fā)光二極管發(fā)光的原理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液體溫度的感知，具有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。關(guān)鍵詞湯勺；熱敏電阻；感溫變色日常生活中，人們?cè)诤戎嗷驘犸嫷臅r(shí)候經(jīng)常被過高的溫度所燙傷，尤其是對(duì)于感覺日漸遲鈍的老人和需要父母照顧的嬰孩，更容易被高溫所傷；而在另外一些場(chǎng)合（如服用中藥），由于怕被燙傷而將液體放得過涼，人們?cè)诎l(fā)現(xiàn)之后又必須重新加熱，極不方便。而現(xiàn)有的傳統(tǒng)湯勺對(duì)于這種情況沒有絲毫的辦法，只能靠人自己去試溫，造成了極大的不便。目前市場(chǎng)上有一類變色湯勺，會(huì)在不同溫度的熱水中變化顯示不同的顏色，但這類湯勺的原理是采用變色油墨進(jìn)行印刷或使用變色塑料粒制作湯勺，這類湯勺在遇到高溫時(shí)會(huì)釋放出各種有害化學(xué)物質(zhì)，對(duì)使用者的身體健康不利，不能被普及使用。本文所述湯勺安全、實(shí)用。1熱敏電阻簡介熱敏電阻器是敏感元件的一類，按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）。熱敏電阻器的典型特點(diǎn)是對(duì)溫度敏感，不同的溫度下表現(xiàn)出不同的電阻值。正溫度系數(shù)熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時(shí)電阻值越大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時(shí)電阻值越低，它們同屬于半導(dǎo)體器件。熱敏電阻將長期處于不動(dòng)作狀態(tài)；當(dāng)環(huán)境溫度和電流處于c區(qū)時(shí)，熱敏電阻的散熱功率與發(fā)熱功率接近，因而可能動(dòng)作也可能不動(dòng)作。熱敏電阻在環(huán)境溫度相同時(shí)，動(dòng)作時(shí)間隨著電流的增加而急劇縮短；熱敏電阻在環(huán)境溫度相對(duì)較高時(shí)具有更短的動(dòng)作時(shí)間和較小的維持電流及動(dòng)作電流。2技術(shù)方案2.1基本構(gòu)成2.2材料選擇如圖1所示，勺柄外殼使用透明或半透明材料制作，勺頭采用傳熱性好的金屬或非金屬材料制作。上述的勺柄和勺頭可以用絕緣材料密封連接，也可以在制作時(shí)作為外殼澆鑄在一起?？販?zé)崦綦娮枰部梢杂酶鞣N型號(hào)的溫控開關(guān)或其他溫控傳感器，紅色發(fā)光二極管控溫?zé)崦綦娮璧目刂茰囟葹?0℃以上，黃色發(fā)光二極管控溫?zé)崦綦娮璧目刂茰囟葹?0℃~70℃，綠色發(fā)光二極管控溫?zé)崦綦娮璧目刂茰囟葹?0℃~50℃，藍(lán)色發(fā)光二極管控溫?zé)崦綦娮璧目刂茰囟葹?0℃以下。電池可以用紐扣電池或其他微型、小型電池。2.3設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)此設(shè)計(jì)外形美觀，勺柄采用透明或半透明材料制作，正常使用的情況下會(huì)由溫度的不同顯示出不同的顏色，而且顏色設(shè)定與使用者對(duì)液體溫度的直觀感覺相吻合，設(shè)計(jì)人性化；根據(jù)液體溫度的不同勺柄會(huì)顯示四種顏色，溫度反映范圍大，能滿足各種不同使用人群的需要；綠色安全，耗電極小，不用時(shí)還可以關(guān)掉開關(guān)，極大地方便了人們的生活。3實(shí)現(xiàn)方案3.1原理電路圖如圖2，它是一種感溫變色的湯勺電路圖，它包括勺柄頭2、勺柄3和勺頭4，它們順序連接。勺柄頭2內(nèi)部設(shè)有電池5，外部對(duì)應(yīng)位置設(shè)有按鈕開關(guān)1。這里的電池選用普通微小型電池，如紐扣電池。勺柄3內(nèi)部有紅色發(fā)光二極管7、黃色發(fā)光二極管8、綠色發(fā)光二極管9、藍(lán)色發(fā)光二極管10、與電池5相連接，四個(gè)發(fā)光二極管兩兩并聯(lián)，并與電池串聯(lián)。紅色發(fā)光二極管7與紅色發(fā)光二極管控溫?zé)崦綦娮?1相串聯(lián)，黃色發(fā)光二極管8與黃色發(fā)光二極管控溫?zé)崦綦娮?2相串聯(lián)，綠色發(fā)光二極管9與綠色發(fā)光二極管控溫?zé)崦綦娮?3相串聯(lián)，藍(lán)色發(fā)光二極管10與藍(lán)色發(fā)光二極管控溫?zé)崦綦娮?4相串聯(lián)，四個(gè)控溫?zé)崦綦娮柩由烊肷最^內(nèi)部。圖2原理電路圖3.2操作方法本設(shè)計(jì)在使用時(shí)先按下按鈕開關(guān)接通電源，由于熱敏電阻的特性（熱敏電阻在控制溫度以下時(shí)電阻極大，達(dá)到控制溫度時(shí)電阻迅速減?。┥妆薀o色或藍(lán)色。將勺子浸入液體中后，液體溫度迅速傳導(dǎo)至控溫?zé)崦綦娮?，?duì)應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)的電阻減小，對(duì)應(yīng)支路導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)顏色的二極管發(fā)光，從而使勺柄在不同溫度下呈現(xiàn)出不同的顏色。根據(jù)人體對(duì)溫度的反應(yīng)，將紅色發(fā)光二極管的控制溫度設(shè)定在70℃以上，為“很燙”；黃色發(fā)光二極管的控制溫度設(shè)定在50℃~70℃之間，為“較燙”；綠色發(fā)光二極管的控制溫度設(shè)定在30℃~50℃之間，為“舒適”；藍(lán)色發(fā)光二極管的控制溫度設(shè)定在30℃以下，為“偏涼”。關(guān)于各種顏色的含義可以刻在勺柄外殼上。4結(jié)束語本文就生活中一項(xiàng)小用品湯勺進(jìn)行了感溫變色的設(shè)計(jì)，本文對(duì)其組成結(jié)構(gòu)、工作原理以及使用方法進(jìn)行了詳細(xì)地分析。本設(shè)計(jì)構(gòu)造簡單，方便實(shí)用，是可以大規(guī)模投入生產(chǎn)的，會(huì)給人們?nèi)粘Ｉ钐峁┓奖?，解決一系列問題。本文擬對(duì)湯勺進(jìn)行如上的設(shè)計(jì)，僅供廣大工程技術(shù)人員參考。參考文獻(xiàn)[1]宋國華,繆建文,李雅莉,李炳華.熱敏電阻在發(fā)光二極管熱阻測(cè)量中的應(yīng)用.電子器件,2007,4.