溫度傳感器匯總

項目三溫度傳感器在實際生活中的應(yīng)用目錄溫度傳感器定義······3溫度傳感器介紹······4溫度傳感器的分類·····5電熱水器溫度控制原理···8原理圖··········9電熱水器工作過程·····10元件選擇·········12總結(jié)···········13溫度傳感器的定義溫度傳感器（temperaturetransducer）是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分，品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。介紹溫度傳感器從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、PN結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。分類接觸式接觸式溫度傳感器的檢測部分與被測對象有良好的接觸，又稱溫度計。溫度計通過傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計的示值能直接表示被測對象的溫度。一般測量精度較高。在一定的測溫范圍內(nèi)，溫度計也可測量物體內(nèi)部的溫度分布。但對于運(yùn)動體、小目標(biāo)或熱容量很小的對象則會產(chǎn)生較大的測量誤差，常用的溫度計有雙金屬溫度計、玻璃液體溫度計、壓力式溫度計、電阻溫度計、熱敏電阻和溫差電偶等。它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等部門。在日常生活中人們也常常使用這些溫度計。隨著低溫技術(shù)在國防工程、空間技術(shù)、冶金、電子、食品、醫(yī)藥和石油化工等部門的廣泛應(yīng)用和超導(dǎo)技術(shù)的研究，測量120K以下溫度的低溫溫度計得到了發(fā)展，如低溫氣體溫度計、蒸汽壓溫度計、聲學(xué)溫度計、順磁鹽溫度計、量子溫度計、低溫?zé)犭娮韬偷蜏販夭铍娕嫉?。低溫溫度計要求感溫元件體積小、準(zhǔn)確度高、復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好。利用多孔高硅氧玻璃滲碳燒結(jié)而成的滲碳玻璃熱電阻就是低溫溫度計的一種感溫元件，可用于測量1.6～300K范圍內(nèi)的溫度。非接觸式它的敏感元件與被測對象互不接觸，又稱非接觸式測溫儀表。這種儀表可用來測量運(yùn)動物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速（瞬變）對象的表面溫度，也可用于測量溫度場的溫度分布。最常用的非接觸式測溫儀表基于黑體輻射的基本定律，稱為輻射測溫儀表。輻射測溫法包括亮度法（見光學(xué)高溫計）、輻射法（見輻射高溫計）和比色法（見比色溫度計）。各類輻射測溫方法只能測出對應(yīng)的光度溫度、輻射溫度或比色溫度。只有對黑體（吸收全部輻射并不反射光的物體）所測溫度才是真實溫度。如欲測定物體的真實溫度，則必須進(jìn)行材料表面發(fā)射率的修正。而材料表面發(fā)射率不僅取決于溫度和波長，而且還與表面狀態(tài)、涂膜和微觀組織等有關(guān)，因此很難精確測量。在自動化生產(chǎn)中往往需要利用輻射測溫法來測量或控制某些物體的表面溫度，如冶金中的鋼帶軋制溫度、軋輥溫度、鍛件溫度和各種熔融金屬在冶煉爐或坩堝中的溫度。在這些具體情況下，物體表面發(fā)射率的測量是相當(dāng)困難的。對于固體表面溫度自動測量和控制，可以采用附加的反射鏡使與被測表面一起組成黑體空腔。附加輻射的影響能提高被測表面的有效輻射和有效發(fā)射系數(shù)。利用有效發(fā)射系數(shù)通過儀表對實測溫度進(jìn)行相應(yīng)的修正，最終可得到被測表面的真實溫度。最為典型的附加反射鏡是半球反射鏡。球中心附近被測表面的漫射輻射能受半球鏡反射回到表面而形成附加輻射，從而提高有效發(fā)射系數(shù)式中ε為材料表面發(fā)射率，ρ為反射鏡的反射率。至于氣體和液體介質(zhì)真實溫度的輻射測量，則可以用插入耐熱材料管至一定深度以形成黑體空腔的方法。通過計算求出與介質(zhì)達(dá)到熱平衡后的圓筒空腔的有效發(fā)射系數(shù)。在自動測量和控制中就可以用此值對所測腔底溫度（即介質(zhì)溫度）進(jìn)行修正而得到介質(zhì)的真實溫度。電熱水器溫度控制器電路工作原理該電熱水器溫度控制器電路由電源電路、漏電保護(hù)電路、溫度控制電路、水位指示與防干燒電路組成原理圖如下：電源電路由電源變壓器T、整流橋堆UR、濾波電容器Cl、C2和三端穩(wěn)壓集成電路ICl組成。

B)漏電保護(hù)電路由電流互感器TA、雙時基集成電路IC2(lC2a、IC2b)內(nèi)部的一個時基屯路和有關(guān)外圍元件組成。

C)溫度控制電路由雙時基集成電路lC2內(nèi)部的另一個時基電路、熱敏電阻器RT、晶體管V、繼電器K、電位器RP和有關(guān)外圍元器件組成。

EH為電加熱器;VL1為工作狀態(tài)指示發(fā)光二極管，VL6為電加熱器工作指示發(fā)光二極管。工作過程

接通電源開關(guān)Sl后，交流220V電壓經(jīng)過T降壓、UR整流、Cl濾波及ICl穩(wěn)壓后，在C2兩端產(chǎn)生+l2V電壓(Vcc)，作為漏電保護(hù)、溫度控制、水位指示及防干燒電路的工作電源。

在水箱內(nèi)溫度低于40℃(設(shè)定水溫的下限溫度)時，lC2的8腳電壓低于Vcc/3，3腳輸出高電平，使晶體管V導(dǎo)通，繼電器K吸合，其常開觸頭接通，電加熱器EH通電工作，VL6發(fā)光。當(dāng)水溫加熱至45℃(設(shè)定水溫的上限溫度)時，IC2的9腳變?yōu)榈碗娖?，使V截止，K釋放，EH停止加熱，V歷熄滅。當(dāng)水溫下降直至低于40℃時，EH又開始工作，VL6發(fā)光，如此循環(huán)，水箱內(nèi)溫度恒定在40-45℃之間。

在電加熱器EH正常工作時，流過電流互感器TA的Wl、W2繞組的工作電流較穩(wěn)定，W3繞組上的感應(yīng)電壓為0，IC2的6腳電壓大于Vcc/3，2腳電壓低于2Vcc/3，5腳輸出高電平，發(fā)光二極管VLl點(diǎn)亮，表明EH正常工作，無漏電現(xiàn)象。

當(dāng)EH出現(xiàn)漏電時，會導(dǎo)致流過TA的Wl、W2繞組中的工作電流突然增大，在W3繞組上將產(chǎn)生感應(yīng)電壓，使IC2的2腳變?yōu)楦唠娖剑?腳變?yōu)榈碗娖剑琕Ll熄滅，指示EH存在漏電。同時二極管VD2導(dǎo)通，使lC2的10腳變?yōu)榈碗娖剑?腳輸出低電平，使V截止，K釋放，將EH的工作電源切斷，實現(xiàn)了漏電保護(hù)。

S2為漏電保護(hù)測試按鈕，按下該按鈕時，電阻器Rl接人電路中，使TA的Wl、W2繞組中產(chǎn)生短路電流，W3繞組產(chǎn)生感應(yīng)電壓，IC2的2腳變?yōu)楦唠娖剑?腳由高電平變?yōu)榈碗娖剑琕L由點(diǎn)亮狀態(tài)變?yōu)橄?，說明該漏電保護(hù)電路能起到漏電保護(hù)作用。

水位指示電路與防干燒電路由水位檢測電極A-E、電阻器R9、Rl2-Rl9、發(fā)光二極管VL2-VL5和模擬電子開關(guān)集成電路IC3組成。IC3的4個控制端(5腳、6腳、12腳和13腳)分別與水位檢測電極A-D相連。當(dāng)水箱加水時，水位上升至電極D處時，主電極E(為接地端，與+Vcc相連)通過水的電阻與D電極相接，使IC3的13腳為高電平，該腳內(nèi)接的模擬電子開關(guān)接通，使IC3的1腳變?yōu)楦唠娖?，低水位指示發(fā)光二極管VL2點(diǎn)亮，同時IC2的10腳變?yōu)楦唠娖?，溫度控制電路控制EH工作(水位低于電極D時，EH不工作，防止EH因干燒而損壞)。水位繼續(xù)上升至電極C、B、A時，IC3的12腳、6腳和5腳也相繼變?yōu)楦唠娖?，水位指示發(fā)光二極管VL3、VL4和VL5也被相繼點(diǎn)亮。

元器件選擇

Rl選用lW線繞電阻器;R3-Rl9選用1/4W或l/8W碳膜電阻器;R2選用可變電阻器(或調(diào)試完畢后換成固定電阻器)。

RT選用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器(用膠帶粘在水箱的外表面)，在室溫下其阻值應(yīng)為15kΩ左右。

RP選用可變電阻器或電位器(要隨時調(diào)節(jié)水溫，應(yīng)選用電位器;要固定水溫，可選用可變電阻器)。

Cl選用耐壓值為25V的鋁電解電容器;C2、C5和C6均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器;C3和C4選用滌綸電容器或獨(dú)石電容器。

VDl和VD2均選用lN4148型硅開關(guān)二極管。

VLl-V歷均選用φ5mm的高亮度發(fā)光二極管。

UR選用lA、5OV的整流橋堆。

V選用C8050或2N5551型硅NPN晶體管。

ICl選用LM7812型三端集成穩(wěn)壓器;IC2選用NE556型雙時基集成電路;IC3選用CD4066型模擬電子開關(guān)集成電路。

T選用3-5W、二次電壓為I5V的電源變壓器。

TA采用"E"型鐵心或磁心自制:Wl、W2繞組均用φlmm的漆包線繞2或3匝，W3繞組用dO·Ogmm的漆包線亂繞2000匝左右?？蓪l和W2繞組繞在外層，以便于散熱。

電極A-E用φ3-φ4mm的銅(或不銹鋼)螺釘代替。

電路調(diào)試

電路元器件及水位檢測電極、電加熱器等安裝完畢后，應(yīng)對控制器進(jìn)行調(diào)試。先將電阻器R2調(diào)至最大值(lOkΩ)，然后接通電源開關(guān)Sl，按住測試按鈕S2，發(fā)光二極管VLl應(yīng)點(diǎn)亮(若VLl不發(fā)光，則應(yīng)增大電阻器R4的阻值)。將R2的阻值慢慢調(diào)小，直到VL1熄滅。若松開S2后VLl發(fā)光，按一下S2時VLl又熄滅，則