当前位置：文档之家 › 热敏电阻温度传感器在指针式温度表中的应用.

热敏电阻温度传感器在指针式温度表中的应用.

  • 格式：doc
  • 大小：131.50 KB
  • 文档页数：11

热敏电阻温度传感器在指针式温度表中的应用

班级：应用电子一班

第一组

指导老师：姜国民，吴喆焱，蔡霞

组员：梅忠，奚龑欣，金杰，陈翔宇

1. 项目任务：

（1）制作一指针式温度表，以热敏电阻为传感器的电路。

（2）以热敏电阻，集成运算放大器LM358,5kΩ姆微调电位器，5v电压表头，6v稳压电源作为传感器。

（3）测温范围:20℃-30℃

（4）输出量：温度

（5）误差：±1℃

2.项目目标：通过温度计制作与调试我们掌握了——

（1）热敏电阻温度传感器的分类和特性

（2）热敏电阻测温方法

（3）测温电路的原理

（4）调试技能

（5）以单片机为核心器件，采用软硬件相结合的方法来实现对实时温度的数字化显示

（6）单片机向前通道编程基本知识

（7）PCB板的制作

（8）焊接组装

（9）资料整理、撰写产品报告

2. 传感器技术指标：

LM358资料

LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工 作条件下，电源电流与 电源电压无关。＊电源电压范围宽：单电源(3—30V；LM358主要参数输入偏置电流45 nA输入失调电流50 nA输入失调电压2.9mV输入共模电压最大值VCC~1.5 V共模抑制比80dB电源抑制比100dB LM358引脚图LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。

LM358引脚图

LM358特性:

󰀀内部频率补偿

󰀀直流电压增益高(约100dB

󰀀单位增益频带宽(约1MHz

󰀀电源电压范围宽：单电源(3—30V；

󰀀双电源(±1.5一±15V

󰀀低功耗电流，适合于电池供电

󰀀低输入偏流

󰀀低输入失调电压和失调电流

󰀀共模输入电压范围宽，包括接地

󰀀差模输入电压范围宽，等于电源电压范围

输出电压摆幅大(0至Vcc-1.5V

4.温度计电路原理图：

5．温度计电路装配图：

6.温度计电路印版图：

7.温度计测温工作原理:

由固定电阻R1，R2、热敏电阻Rt及R3+VR1构成测温电桥，把温度的变化转化成微弱的电压变化；再由运算放大器LM358进行差动放大；运算放大器的输出端接5V的直流电压表头，用来显示温度值。电压与热敏电阻的节点接运放的反相输入端，当被测温度升高时该点电位降低，运放输出电压升高，表头指针偏转角度增大，以指示较高的温度值；反之当被测温度降低时，表头指针偏转角度减少，以指示较低的温度值。

8.所需材料及设备：

材料与工具 数量

51KΩ电阻 2

200KΩ电阻 2

20KΩ电阻 2

10KΩ电阻 1

5KΩ微调电位器 2

二极管1N4148 1

集成放大器LM358 1

5V电压表 1

实验板 1

水银温度计 1

盛水容器 1

冰块 若干

加热装置 1

9.温度计实物照片：

10.调试步骤

（1）把传感器和水银温度计放入盛水容器中，接通电路电源。加入冷水和热水（不断搅动），通过调节冷，热水比例使水温为20℃，调节电路的VR1,使表头指针正向偏转，然后回调VR1，使指针返回，指针刚刚指到0 V刻度上时停止调节（表头指示的起点为20℃）。

（2）容器中加热水和冷水，不断搅动，把水温调整到30℃，通过调节电路的VR2使表头指针指在5 V刻度上。

（3）重复（1），（2）步骤2——3次，调试完成。电压表头指示的电压值乘以2再加上20就等于所测温度。

（4）检验在20℃——30℃范围内的任一温度点，水银温度计的读数与指针式温度表的读数是否一致，误差应不大于±1℃。

11.温度计测温调试数据：

12.制作体会：

经过这次的测试技术实验,我个人得到了不少的收获,一方面加深了我对课本

理论的认识,另一方面也提高了实验操作能力。现在我总结了以下的体会和经验。

这次的实验跟我们以前做的实验不同，因为我觉得这次我是真真正正的自己亲自去完成。所以是我觉得这次实验最宝贵，最深刻的。就是实验的过程全是我们学生自己动手来完成的，这样，我们就必须要弄懂实验的原理。在这里我深深体会到哲学上理论对实践的指导作用：弄懂实验原理，而且体会到了实验的操作能力是靠自己亲自动手，亲自开动脑筋，亲自去请教别人才能得到提高的。

我们做实验绝对不能人云亦云，要有自己的看法，这样我们就要有充分的准备，若是做了也不知道是个什么实验，那么做了也是白做。实验总是与课本知识相关的，比如单片机的编程，就必须回顾课本的知识，知道实验时将要测量什么物理量，写报告时怎么处理这些物理量。

在实验过程中，我们应该尽量减少操作的盲目性提高实验效率的保证，有的人一开始就赶着做，结果却越做越忙，主要就是

这个原因。我们做实验不要一成不变和墨守成规，应该有改良创新的精神。实际上，在弄懂了实验原理的基础上，我们的时间是充分的，做实验应该是游刃有余的，如果说创新对于我们来说是件难事，那改良总是有可能的。

在实验的过程中我们要培养自己的独立分析问题，和解决问题的能力。培养这种能力的前题是你对每次实验的态度。如果你在实验这方面很随便，抱着等老师教你怎么做，拿同学的报告去抄，尽管你的成绩会很高，但对将来工作是不利的。比如我们画装配图和调试中，经老师检查，我们的调试步骤和细节不太合要求，发现不行，然后有所改善，然后不断提高逼近，最后解决问题，兴奋异常。在写实验报告，对于思考题，有很多不懂，于是去问老师，老师的启发了我们，在这里还是要感谢老师细心的教导，以及一些老师的默默付出。

在这次的实验中，我对一些测试硬件、软件及其使用有了更深刻的认识。比如说，我们调试时，对传感器的应用，以及加上单片机的编程，还有使用Protel绘图，另外，用文档形式写报告，是我们以前从来没有尝试过的。可以说，做这次的测试技术实验，我们学生自己的能力得到了充分的发挥，跟以往那些充满条条框框的实验是不同的。

本人认为，在做这次的测试技术实验中，学习Protel再加上单片机编程是一件最有趣的事情，因为Wave这是一个虚拟的平台，它能够让我们需要的程序完全的展现在我们的面前,进行准确的分析实在是太神奇了；而传感器则的调试技术的一个必不可少的前提，所以我觉得Prorel和Wave对我们的实验的起到非常重要的作用。

最后，通过这次的测试技术实验我不但对理论知识有了更加深的理解，对于实际的操作和也有了质的飞跃。经过这次的实验，我们整体对各个方面都得到了不少的提高，希望以后学校

和系里能够开设更多类似的实验，能够让我们得到更好的锻炼。

制作人员:

组长：梅忠

副组长：奚龑欣

组员：金杰 陈翔宇

版图设计员：金杰

电路制作员：梅忠

电路调试员：梅忠 奚龑欣

数据记录员：金杰 陈翔宇

文稿编写员：奚龑欣

文体搜集员：陈翔宇

合集下载

NTC温度传感器及其他温度传感器的测量

NTC温度传感器及其他温度传感器的测量

NTC温度传感器及其他温度传感器的测量

温度测量应用非常广泛,不仅生产工艺需要温度控制,有些电子产品还需对它们自身的温度进行测量,如计算机要监控CPU的温度,马达控制器要知道功率驱动IC的温度等等,下面介绍几种常用的温度传感器。

温度是实际应用中经常需要测试的参数,从钢铁制造到半导体生产,很多工艺都要依靠温度来实现,温度传感器是应用系统与现实世界之间的桥梁。本文对不同的温度传感器进行简要概述,并介绍与电路系统之间的接口。

热敏电阻器

用来测量温度的传感器种类很多,热敏电阻器就是其中之一。许多热敏电阻具有负温度系数(NTC),也就是说温度下降时它的电阻值会升高。在所有被动式温度传感器中,热敏电阻的灵敏度(即温度每变化一度时电阻的变化)最高,但热敏电阻的电阻/温度曲线是非线性的。

表1是一个典型的NTC热敏电阻器性能参数。

这些数据是对热敏电阻进行量测得到的,但它也代表了NTC热敏电阻的总体情况。其中电阻值以一个比率形式给出(R/R25),该比率表示当前温度下的阻值与25℃时的阻值之比,通常同一系列的热敏电阻器具有类似的特性和相同电阻/温度曲线。以表1中的热敏电阻系列为例,25℃时阻值为10KΩ的电阻,在0℃时电阻为28.1KΩ,60℃时电阻为4.086KΩ;与此类似,25℃时电阻为5KΩ的热敏电阻在0℃时电阻则为14.050KΩ。

图1是热敏电阻的温度曲线,可以看到电阻/温度曲线是非线性的。

虽然这里的热敏电阻数据以10℃为增量,但有些热敏电阻可以以5℃甚至1℃为增量。如果想要知道两点之间某一温度下的阻值,可以用这个曲线来估计,也可以直接计算出电阻值,计算公式如下:

这里T指开氏绝对温度,A、B、C、D是常数,根据热敏电阻的特性而各有不同,这些参数由热敏电阻的制造商提供。

热敏电阻一般有一个误差范围,用来规定样品之间的一致性。根据使用的材料不同,误差值通常在1%至10%之间。有些热敏电阻设计成应用时可以互换,用于不能进行现场调节的场合,例如一台仪器,用户或现场工程师只能更换热敏电阻而无法进行校准,这种热敏电阻比普通的精度要高很多,也要贵得多。

热敏电阻及其原理应用

热敏电阻及其原理应用

热敏电阻及其原理应用

热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器(PTC)在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻热敏电阻器(NTC)在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。

1简介

热敏电阻是开发早、种类多、发展较成熟的敏感元器件.热敏电阻由半导体陶瓷材料组成， 热敏电阻是用半导体材料，大多为负温度系数，即阻值随温度增加而降低。温度变化会造成大的阻值改变，因此它是最灵敏的温度传感器。但热敏电阻的线性度极差，并且与生产工艺有很大关系。制造商给不出标准化的热敏电阻曲线。热敏电阻体积非常小，对温度变化的响应也快。但热敏电阻需要使用电流源，小尺寸也使它对自热误差极为敏感。[1]

利用的原理是温度引起电阻变化.若电子和空穴的浓度分别为n、p，迁移率分别为μn、μp，则半导体的电导为：

因为n、p、μn、μp都是依赖温度T的函数，所以电导是温度的函数，因此可由测量电导而推算出温度的高低，并能做出电阻-温度特性曲线.这就是半导体热敏电阻的工作原理.

热敏电阻包括正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)热敏电阻，以及临界温度热敏电阻(CTR)。

2特点

① 灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10～100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化;

②工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃～315℃，高温器件适用温度高于315℃(目前最高可达到2000℃)，低温器件适用于-273℃～55℃;

③体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度;④使用方便，电阻值可在0.1～100kΩ间任意选择;

⑤易加工成复杂的形状，可大批量生产;

⑥稳定性好、过载能力强。

3工作原理

热敏电阻将长期处于不动作状态;当环境温度和电流处于c区时，热敏电阻的散热功率与发热功率接近，因而可能动作也可能不动作。热敏电阻在环境温度相同时，动作时间随着电流的增加而急剧缩短;热敏电阻在环境温度相对较高时具有更短的动作时间和较小的维持电流及动作电流。 1、ptc效应是一种材料具有ptc(positive temperature coefficient)效应，即正温度系数效应，仅指此材料的电阻会随温度的升高而增加。如大多数金属材料都具有ptc效应。在这些材料中，ptc效应表现为电阻随温度增加而线性增加，这就是通常所说的线性ptc效应。

NTC热敏电阻原理及应用

NTC热敏电阻原理及应用

NTC热敏电阻原理及应用

NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。是使用单一高纯度材

料、具有 接近理论密度结构的高性能陶瓷。因此，在实现小型化的同

时，还具有电阻值、 温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特

点，可进行高灵敏度、高精度的 检测。本公司提供各种形状、特性的

小型、高可靠性产品，可满足广大客户的 应用需求。 NTC负温度系数热敏电阻工作原理

NTC是Negative Temperature Coefficient 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，所谓NTC热敏电阻器就

是负温度系数热敏电阻器。它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要

材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性

质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些

氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着

温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室

温下的变化范围在10O~1000000欧姆，温度系数-2%~-6.5%。NTC热敏电

阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。NTC负温度系数热敏电阻专业术语

零功率电阻值 RT（Ω）

RT指在规定温度 T 时，采用引起电阻值变化相对于总的测量误差来说

可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。

电阻值和温度变化的关系式为：

RT = RN expB(1/T – 1/TN)

RT ：在温度 T （ K ）时的 NTC 热敏电阻阻值。

RN ：在额定温度 TN （ K ）时的 NTC 热敏电阻阻值。

T ：规定温度（ K ）。

B ： NTC 热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。

exp ：以自然数 e 为底的指数（ e = 2.71828 …）。

该关系式是经验公式，只在额定温度 TN 或额定电阻阻值 RN 的有限范

围内才具有一定的精确度，因为材料常数 B 本身也是温度 T 的函数。

额定零功率电阻值 R25 （Ω）

(完整版)电子体温计原理图及参数说明

(完整版)电子体温计原理图及参数说明

电子体温计的设计与制作

单元电路设计与计算说明

总体方案设计

（1）根据温度范围和精度选择NTC热敏电阻，确定其型号，根据电阻特性设计采集放大电路，利用运算放大器将温度信号转换为电压信号，设计电路时，因为单片机采集电压在0～2.5V，所以输入的测量范围为35～42℃，对应输出0～2.5V。

（2）采集完成以后输入单片机ATmega16的A/D口，对模拟量进行采样，转化为数字信号，单片机对采集的信号进行处理，根据采集的信号与温度的数学关系，将电信号转化为温度值[2]。

（3）用液晶屏显示出温度值。

（4）所需的电源功率足够小，能够利用开关电源供电。电子体温计系统大多主要使用3V直流电源。总体方案系统设计框图如图1-1所示。

一．测温电路的设计

（1）NTC热敏电阻介绍

1. 热敏电阻是利用半导体的阻值随温度变化这一热性而制成的，分为NTC（负温度系数）热敏电阻、PTC(正温度系数)热敏电阻两大类。PTC热敏电阻电阻值随温度的升高而增大，NTC热敏电阻电阻值随温度的升高而降低[5]。

2. 正温度系数热敏电阻其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加，温度越高，电阻值越大。

3. 负温度系数热敏电阻其电阻值随着NTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的减小，温度越高，电阻值越小。

4. NTC是Negative Temperature Coefficient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。

5. 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阶跃性的减小。

6. NTC热敏电阻是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子和孔穴）数目少，所以其电阻值较高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低[6]。