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熱敏電阻范文第1篇

關鍵詞：熱敏電阻；溫度傳感器；負溫度系數；串口；鎖相放大器

中圖分類號：TN710 文獻標識碼：B 文章編號：1004373X(2008)1600803

Hardware Circuit Design for Testing the Property Curve of Thermistor

XIANG Ying

(Guangdong Polytechnic Normal University,Guangzhou,510665,China)

Abstract：In this paper,a hardware circuit is designed to test the property curve of thermistor.Taking DS18B20 as temperature sensors,its communication program is written between single chip computer and PC and the temperature value is sent to PC by the serial port.By sound card,the voltage value is picked PC and tested via virtual lockinamplifier by LabVIEW.By the way,it may realize the change curve of negative temperature coefficient for the thermal resistor.its innovation lies in that it collects voltage variation values caused by resistance value changes by bridge and reads them into PC,thus realizing the computerbased data colletion and analysis.

Keywords：thermal resistor;temperature sensor;negative temperature coefficient;serial port;lockinamplifier

熱敏電阻是開發早、種類多、發展較成熟的敏感元器件。熱敏電阻由半導體陶瓷材料組成,利用的原理是溫度引起電阻變化。熱敏電阻包括正溫度系數（PTC）和負溫度系數（NTC）熱敏電阻,以及臨界溫度熱敏電阻（CTR）。NTC（Negative Temperature Coeff1Cient）是指隨溫度上升電阻呈指數關系減小、具有負溫度系數的熱敏電阻現象和材料,它在電子線路、自動控制以及傳感技術中都有廣泛的應用。

本系統是要檢測熱敏電阻的特性曲線,所以除了要有阻值的變化外,也要有溫度的同步變化數值。集成溫度傳感器DS18B20可檢測到-55~100 ℃溫度范圍內的溫度變化,精度可達到0.01 ℃。利用DS18B20對熱敏電阻溫度的監控,通過單片機對繼電器的控制,完成對熱敏電阻的溫度控制。測量值采集到了計算機中,可以實現基于計算機的數據采集和分析。

1 溫度特性測量原理

當溫度變化不是很大時,熱敏電阻的阻值隨溫度的變化不明顯,一般的測量方法（如伏安法）測量不精確。本測量方法采用電橋提取阻值變化引起的電壓變化信號,這一電壓信號一般在幾μV,環境噪聲對它的測量結果影響較大,而采用鎖相放大器來測量則可以提高測量的精度。測量電路如圖1所示。

信號發生器作為交流信號源,產生1 000 Hz標準的正弦波信號和同步觸發的參考信號,一路作為參考信號直接送鎖相放大器;另一路接入電橋測量電路的AB兩端。R1和R3均為1 kΩ左右的電阻,R2為10 Ω左右的電阻,RT為待測的熱敏電阻,阻值為幾~十幾歐姆。

由于電橋A，B兩端的信號電壓VAB值為固定,當熱敏電阻RT所測的溫度改變時,將引起電橋C，D兩點的電壓的變化,而C，D兩點的電壓VCD就是鎖相放大器被測信號的輸入電壓。根據鎖相放大器的工作原理,在參考信號不變的情況下,鎖相放大器的輸出電壓VO與VCD有線性關系。根據測量回路的電壓與電流的關系,可以求出電壓VCD與電阻RT的關系如下：VCD=VAB［RT/（RT+ R3）?R2?（R1+ R2）］由于R3遠大于RT,所以上式可以近似寫為：VCD=aRT+b因此，VO正比于aRT+b（a,b為常數）。

這樣,通過測得鎖相放大器的輸出電壓VO隨溫度變化的特性,就可以求出熱敏電阻的阻值RT隨溫度變化的特性。

3 溫度特性測量硬件電路

3.1 系統結構的整體設計

硬件電路的系統結構整體設計如圖2所示。

實驗硬件系統由真實信號發生器提供信號源。信號發生器上方輸出端為同步TTL方波,串接分壓電阻衰減后,輸出為1 V方波。其輸出直接連接至音頻輸入電纜的右聲道,通過聲卡模/數轉換后輸入到計算機中。

信號發生器的輸出設置為正弦波,頻率為500 Hz,幅度調節為1 V。信號發生器輸出的正弦信號作為橋式電路的輸入信號,C，D兩端之間的電壓差輸出連接至一差分放大器,放大器輸出的C，D間的電壓差由音頻輸入電纜的左聲道采集,通過聲卡模數轉換后輸入到計算機中。

熱敏電阻RT緊靠著一個水泥電阻,由一個繼電器控制水泥電阻電路的通、斷狀態,計算機通過串口向單片機發送指令,控制繼電器的狀態,共同構成了加熱控制電路。數字式溫度傳感器DS18B20緊靠在水泥電阻旁,在水泥電阻給熱敏電阻加熱的同時測得熱敏電阻的溫度,該溫度值讀入到單片機中,經串口發送到計算機中。

3.2 電壓采集電路

電壓采集電路由橋式電路和放大器AD620組成,電路如圖3所示。

在電壓采集電路中,因為C,D兩點電壓差在毫伏級變化,所以采集到的信號必須經過放大才能輸入到PC機。在本系統中放大器選用AD620,放大倍數G=130,RG=130 Ω。AD620是一個高放大倍數的放大器,通過對可調電阻R4的調節可以控制放大器的放大倍數從1~1 000倍之間變化。 AD620運放增益計算公式：

G=(49.4 kΩ/RG)+1；RG=49.4 kΩ/(G-1)

采集到的輸出電壓經聲卡的左聲道送入到計算機中,由LabVIEW軟件編寫的虛擬鎖相放大器測量。

3.3 溫度測量電路

溫度測量電路由溫度控制電路和溫度讀取電路組成,如圖4所示。電路中采用負溫度系數（NTC Negative Temperature Coeff1Cient）的熱敏電阻。所謂負溫度系數是指隨溫度上升電阻呈指數關系減小,具有負溫度系數的熱敏電阻現象和材料。

要檢測熱敏電阻的特性曲線,除了要有阻值的變化外,也要有溫度的同步變化數值。集成溫度傳感器DS18B20是美國DALLAS公司最新推出的一種可組網數字式溫度傳感器,它體積小,電壓適用范圍寬（3~5 V）,用戶還可以通過編程實現9~12位的溫度讀數,即具有可調的溫度分辨率,因此它的實用性和可靠性比同類產品更高。它可檢測到-55~100 ℃溫度范圍內的溫度變化,精度可達到0.01 ℃。

DS18B20與單片機的接口極其簡單,只需將DS18B20的信號線與單片機的一位雙向端口相連即可。在實驗電路中溫度傳送設置為10進制BCD碼,一共傳送5個字節,第一個字節發送十進制數09,為開啟標志。接下來送溫度的十位、個位、十分位、百分位,從測得的熱敏電阻當前的溫度開始,連續采樣讀取溫度值。

繼電器K1控制著水泥電阻R3電路的接通與否。當繼電器閉合,電路導通,水泥電阻開始加熱；反之,停止加熱。繼電器的狀態通過單片機控制,單片機發送ASCII碼“30H”,控制繼電器閉合；發送“31H” ,則控制繼電器斷開。串口通信采用常見的通信轉換芯片MAX232。從MAX232的9，10腳輸入單片機信號,經轉換后再從7，8腳輸出到PC機。

3.4 電源部分

本系統設計了電源部分,其中+5 V電源給單片機供電,±12 V電源給水泥電阻供電,±5 V給放大器AD620供電。

3.5 C語言編寫的單片機程序

單片機和PC機之間的通信協議為：波特率4 800 b/s,校驗位無,數據位為8,停止位為1。單片機給PC機傳每幀數據為5個字節的BCD碼,第一個節字為開始標志,第二、三、四、五個字節為溫度數據。

4 結 語

本文研制了熱敏電阻溫度特性測量實驗的硬件電路。實驗電路輸出的待測電壓由音頻信號線采集,經聲卡模數轉換后輸入到計算機中,由LabVIEW軟件編寫的虛擬鎖相放大器測量。用C語言編寫單片機程序,完成了計算機通過單片機控制繼電器的狀態,以及由串口將熱敏電阻的溫度值讀入到計算機中,量值由計算機軟件編程顯示。實現了測量負溫度系數的熱敏電阻阻值隨溫度的變化曲線。

參 考 文 獻

［1］黃賢武,鄭攄筱.傳感器原理與應用［M］.北京:高等教育出版社,2004．

［2］戴逸松.微弱信號檢測方法與儀器［M］.北京:國防工業出版社,2004．

［3］賴發春,翟燕.用鎖相放大器測量熱敏電阻的溫度特性［J］.福建師范大學學報,2002,18(2):4547.

［4］楊樂平,李海濤,楊磊.LabVIEW程序設計與應用\.2版.北京:電子工業出版社.2004.

［5］潭浩強.C程序設計［M］.北京:清華大學出版社,2004．

［6］閻石.數字電子技術基礎［M］.北京:高等教育出版社,2005．

［7］ 華成英.模擬電子技術基本教程［M］.北京:清華大學出版社,2005．

［8］孫余凱,吳鳴山.數字電路基礎與技能實訓教程［M］.北京:電子工業出版社,2006．

［9］江力.單片機原理與應用技術［M］.北京:清華大學出版社,2006.

［10］謝云祥.歐陽森.電力電子單片機控制技術［M］.北京:機械工業出版社,2007．

熱敏電阻范文第2篇

【關鍵詞】熱敏線圈；斷路器；應用

引言

電力系統運行中，高壓斷路器不僅可以切斷和接通正常情況下高壓斷路器中的空載電流和負荷電流，還可以在系統發生故障時與保護裝置及自動裝置相配合，迅速切斷故障電源，防止事故擴大，保證電網系統的安全運行。高壓斷路器是由其操作機構的分、合閘線圈在接到分、合閘命令后進行分、合閘操作的，由于這個原因經常發生分、合閘線圈燒毀事故。當發生線路及其它故障時，如果因斷路器分閘線圈損壞出現斷路器拒動現象，那么就會越級跳閘致使大面積設備停電事故的發生，將使事故擴大，甚至電氣設備燒毀等等嚴重后果，所以很有必要對斷路器分、合閘線圈燒毀原因進行認真分析，查明燒毀原因，提出防范措施和技術改進，為斷路器可靠運行提供保障。

1、高壓斷路器

1.1高壓斷路器的作用

電力系統運行中，高壓斷路器不僅可以切斷和接通正常情況下高壓斷路器中的空載電流和負荷電流，還可以在系統發生故障時與保護裝置及自動裝置相配合，迅速切斷故障電源，防止事故擴大，保證電網系統的安全運行。高壓斷路器是由其操作機構的分、合閘線圈在接到分、合閘命令后進行分、合閘操作的。

1.2高壓斷路器的分、合閘線圈設計

傳統的分、合閘線圈設計都是按短時通電而設計的，不能長時間通電；分、合閘線圈的燒毀主要是由于分、合閘線圈控制回路的電流不能在短時間內切斷，致使分、合閘線圈長時間通電造成的；斷路器頻繁的分合閘操作試驗，使線圈溫度大幅升高，造成分合閘線圈燒毀。

2、熱敏線圈

2.1熱敏線圈的提出

傳統線圈對熱沒有敏感功能，長時間帶電線圈就會發熱燒毀；怎么樣才能讓線圈對熱有敏感呢，而且又能控制線圈的溫度，同時不影響線圈的正常工作。這時就想到了熱敏電阻，PTC熱敏電阻是隨著溫度的升高電阻值迅速增大，從而斷開電路。將熱敏電阻同線圈串接在一起，就形成了具有熱敏功能的熱敏線圈。

2.2熱敏電阻器及其工作原理

熱敏電阻器是一個敏感元件，按照溫度系數不同分為正溫度系數熱敏電阻器（PTC）和負溫度系數熱敏電阻器（NTC），熱敏電阻器的典型特點是對溫度敏感，不同的溫度下表現出不同的電阻值。正溫度系數熱敏電阻器（PTC）在溫度越高時電阻值越大，負溫度系數熱敏電阻器（NTC）在溫度越高時電阻值越小。熱敏電阻器在電路中起開關電路的作用。這里只討論PTC熱敏電阻器。

當電路正常工作時，熱敏電阻與環境溫度相近，電阻很小，串聯在電路中不會阻礙電流通過，而當電路因故障出現過電流時，熱敏電阻由于發熱功率增加導致溫度上升，當溫度超過開關溫度時，電阻瞬間會劇增，回路中的電流迅速減小到安全值。

2.3熱敏電阻的可選擇性分析

高分子熱敏電阻的可設計性很好，可通過改變自身的開關溫度來調節其對溫度的敏感程度。

2.4熱敏電阻的重復使用分析

高分子的熱敏電阻可以恢復，能夠重復使用，電阻一般在幾秒后即可恢復。經過選擇熱敏電阻器的參數，通過試驗，斷路器線圈連續動作5--10次，線圈不發熱，熱敏電阻不需恢復。

2.5熱敏電阻的選擇

通過試驗，熱敏電阻器的電阻值選擇不大于線圈電阻值得5%即可，最大電壓選擇250V，最大工作電流選擇180ma--400ma，最大過載電流10A。

3、分、合閘線圈國內外研究情況

目前，在國內外斷路器中，分、合閘線圈還是傳統的設計，沒有對線圈燒毀采取技術措施，防止線圈燒毀。熱敏線圈是一個新的名詞，它的提出和使用填補了防止斷路器因經常分、合閘操作而造成線圈燒毀的技術空白，同時也能防止事故擴大，大大地提高了經濟效益和社會效益，使用前景非常廣闊。

4、結論

經過國網供電公司的大量現場試驗證明，熱敏線圈填補了傳統線圈的不足，是一項技術發明。在保證斷路器分、合閘正常動作的情況下，能夠徹底防止線圈燒毀，大大地減少了高壓斷路器的故障，保證了高壓斷路器的可靠運行和電網的穩定，具有極大的推廣價值和現實意義。

參考文獻

熱敏電阻范文第3篇

關鍵詞：溫度傳感器；熱電偶；熱敏電阻；溫度IC

DOI：10.3969./j.issn.1005―5517.2009.06.002

熱電偶

熱電偶是溫度測量中最常用的傳感器。其主要好處是寬溫度范圍和適應各種大氣環境，而且結實、價低。無需供電，尤其最便宜。熱電偶由在一端連接的兩條不同金屬線(金屬A和金屬B)構成。如圖1所示。當熱電偶一端受熱時，熱電偶電路中就有電勢差。可用測量的電勢差來計算溫度。

不過，電壓和溫度間是如圖2所示的非線性關系，溫度變化時電壓變化很小。例如J型熱偶在0℃時產生的電壓為50μV，每1℃的溫度變化只產生5μv量級的電壓變化。您需要用精密的測量設備來測量如此小的電壓。此外，熱偶也是最不靈敏和最不穩定的溫度傳感器。

由于電壓和溫度是非線性關系，因此需要為參考溫度(Tref)作第二次測量，并利用測試設備軟件和/或硬件在儀器內部處理電壓一溫度變換，以最終獲得熱偶溫度(Tx)。Agilent34970A和34980A數據采集器均有內置的測量了運算能力。

簡而言之，熱偶是最簡單和最通用的溫度傳感器，但熱偶并不適合高精度的應用。

熱敏電阻

熱敏電阻是用半導體材料，大多為負溫度系數，即阻值隨溫度增加而降低。溫度變化會造成大的阻值改變，因此它是最靈敏的溫度傳感器。但熱敏電阻的線性度極差，并且與生產工藝有很大關系。制造商給不出標準化的熱敏電阻曲線。

熱敏電阻體積非常小，對溫度變化的響應也快。但熱敏電阻需要使用電流源，小尺寸也使它對自熱誤差極為敏感。

熱敏電阻在兩條線上測量的是絕對溫度，有較好的精度，但它比熱偶貴，可測溫度范圍也小于熱偶。一種常用熱敏電阻在259C時的阻值為5kΩ，每1℃的溫度改變造成200n的電阻變化。注意10n的引線電阻僅造成可忽略的0.05℃誤差。它非常適合需要進行快速和靈敏溫度測量的電流控制應用。尺寸小對于有空間要求的應用是有利的，但必須注意防止自熱誤差。

測量技巧

熱敏電阻體積小是優點，它能很快穩定，不會造成熱負載。不過也因此很不結實，大電流會造成自熱。由于熱敏電阻是一種電阻性器件，任何電流源都會在其上因功率而造成發熱。功率等于電流平方與電阻的積。因此要使用小的電流源。如果熱敏電阻暴露在高熱中。將導致永久性的損壞。

鉑電阻溫度傳感器

與熱敏電阻相似，鉑電阻溫度傳感器(RTD)也是用鉑制成的熱敏感電阻。當通過測量電壓計算RTD溫度時，數字萬用表用已知電流源測量該電流源所產生的電壓。這一電壓為兩條引線(Vlead)上的壓降加RTD上的電壓(Vtemp)。例如，常用RTD的電阻為100n，每1℃僅產生0.385Ω的電阻變化。如果每條引線有10Ω電阻，就將造成26℃的測量誤差，這是不可接受的。所以應對RTD作4線歐姆測量。

RTD是最精確和最穩定的溫度傳感器，它的線性度優于熱偶和熱敏電阻。但RTD也是最慢和最貴的溫度傳感器。因此RTD最適合對精度有嚴格要求，而速度和價格不太關鍵的應用領域。

測量技巧

?使用5mA電流源會因自熱造成2.5℃的溫度測量誤差。因此把自熱誤差減到最小是極為重要的。

?4線測量更為精確，但需要兩倍的引線和兩倍的開關。

溫度IC

溫度集成電路(IC)是一種數字溫度傳感器，它有非常線性的電壓/電流一溫度關系。有些IC傳感器甚至有代表溫度、并能被微處理器直接讀出的數字輸出形式。

有兩類具有如下溫度關系的溫度IC：

?電壓IC：10mV/K。

?電流IC：1μA/K。

溫度IC的輸出是非常線性的電壓/℃。實際產生的是電壓/Kelvin，因此室溫時的1℃輸出約為3V。溫度IC需要有外電源。通常溫度IC是嵌入在電路中而不用于探測。

溫度IC缺點是溫度范圍非常有限，也存在同樣的自熱、不堅固和需要外電源的問題。總之，溫度IC提生正比于溫度的易讀讀數方法。它很便宜，但也受到配置和速度限制。

測量技巧

?溫度IC體積較大，因此它變化慢，并可能造成熱負載。

?把溫度IC用于接近室溫的場合。這是它最流行的應用。雖然測量范圍有限，但也能測量150℃的高溫。

熱敏電阻范文第4篇

1、檢查鍋具溫度檢測熱敏電阻是否接觸良好；

2、檢查鍋具溫度檢測熱敏電阻是否損壞；

3、檢查功率管溫度檢測熱敏電阻接觸是否良好；

4、檢查功率管溫度檢測熱敏電阻是否損壞；

熱敏電阻范文第5篇

關鍵詞：設計實驗；放大電路；自動控制

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2007)6(S)-0054-2

J2482型《傳感器的簡單應用》實驗器提供如下器材：熱敏電阻、小燈泡、繼電器、直滑電位器、導線等，要求學生利用這些器材設計一個由熱敏電阻作為傳感器的簡單自動控制實驗，當溫度過高時燈亮，向人報警。學生要設計出該自動控制實驗電路，應從以下三方面進行。

1 讓學生了解J2482型儀器中的元件在電路中的作用

①熱敏電阻：學生通過實驗也知道熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。

②小燈泡：在自動控制實驗電路中作光顯示用。

③直滑電位器：自動控制實驗電路中作靈敏度調試用。

④繼電器：該儀器在設計電路中起核心作用，學生能否設計出自動控制實驗電路，對該儀器的掌握是關鍵，老師應重點詳細介紹。構造如圖1所示，左邊是一個三極管，R是一個基極電阻，中間是一個電磁鐵。

原理：三極管V和基極電阻R組成一個放大電路。當基極 b電流發生微小變化，引起集電極c電流發生較大變化，即引起電磁鐵線圈中電流有較大變化。電流大時，動觸片與下端靜觸片接觸，處于常開電源接通。否則電流小時，動觸片與上端靜觸片接觸，處于常閉（開路）。

作用：自動控制實驗電路中作自動開關用。

2 基本放大電路

由上面斷電器的構造、原理可知，學生要設計出自動控制實驗電路，必須要知道由三極管組成的基本放大電路的組成和分析方法，圖2所示為由三極管組成的能自動穩定靜態工作點的分壓式偏置放大電路的直流通路（該實驗只用直流電），電源電壓Ucc經Rb1、Rb2串聯分壓后為三極管基極提供UBQ。由圖2可得：

3 自動控制實驗電路

學生了解前兩個方面后，可設計出自動控制實驗電路如圖3所示。

由圖3可知：Rb1、Rb2分別是熱敏電阻和電位器，開始時調節電位器的阻值Rb2使小燈泡不亮。當熱敏電阻放入熱水中時，熱敏電阻的阻值Rb1減小。由

可知當Rb1減小，UBQ增大，即基極電流增大，集電極電流（電磁鐵線圈中電流）增大，動觸片與下端靜觸片接觸，小燈泡亮。