项目二-任务二-热电阻在温度检测中的应用(共8页).doc

《项目二-任务二-热电阻在温度检测中的应用(共8页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《项目二-任务二-热电阻在温度检测中的应用(共8页).doc（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上公开课教案项目名称项目二 任务二热电阻在温度检测中的应用授课教师授 课时 间授课班级授课类型理实一体化课时2教学目标1、了解热电阻分类。2、掌握金属热电阻的工作原理。3、掌握金属热电阻的测量转换电路。教学重点1、掌握热敏电阻的工作原理。 2、掌握热敏电阻的测量转换电路。掌握电阻应变片的测量原理教学难点1、 能识别金属热电阻和热敏电阻。2、 能根据任务要求，正确安装热电阻传感器。3、 正确完成热电阻传感器测量温度的电路接线。4、正确测量温度并且读数正确。教学设备天煌THSRZ-2型传感器实验装置选用教材传感器与检测技术校本讲义 任玮主编教材内容处理说明结合本校设备配置和

2、本课程的教学目标设定要求，将项目中的内容整合，根据学生情况灵活调整，使本课程教学更具可操作性，强化了理论联系实际，突出了在做中学的理念，更切合专业人才培养的实际要求，着重培养了学生的自主探究及动手能力。课外作业1 完成技能训练。2. 完成拓展练习。教学后记教学程序教学内容师生活动安全规范讲授新课操作训练检查评价巩固提高 课前整理：实验室安全规范化管理按照7S管理要求进行，强调仪容仪表、职业着装规范、安全、实训卫生等。一、项目任务描述 利用加热源对物体加热，操作时需要随时监控加热源的温度。由于温度较高，不能使用温度计等直接测量，此时可以利用金属热电阻检测加热源内部的温度。 二、知识链接1热电阻的

3、分类 目前热电阻主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类，其中半导体热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高(通常在数千欧以上)，但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50300左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200960范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在工程控制中的应用极其广泛。2金属热电阻的工作原理、结构及转换电路（1）金属热电阻的工作原理金属热电阻的测温原理是基于导体电阻值随着温度的变化而变化的特性。只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 Rt=Rt01+（t-t

4、0） （2-16）式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0）时对应电阻值；为温度系数。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。中国最常用的有R0=10、R0=100和R0=1000等几种，它们的分度号分别为Pt10、Pt100、Pt1000;铜电阻有R0=50和R0=100两种，它们的分度号为Cu50和Cu100。其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。热电阻通常需要把电阻通过引线传递到控制装置或者其它二次仪表上。（2）金属热电阻的结构热电阻广泛应用于各种条件下的温度测量，尤其适用于500以下较低温度的测量，应用最广泛的两

5、种结构是普通型热电阻和铠装型热电阻。普通型热电阻主要由电阻体、绝缘管、保护套管和接线盒等主要部分组成。其中，绝缘管用于防止两根电极短路，保护套管用于保护热电极不受化学腐蚀和机械损伤。铠装型热电阻是由热电阻、绝缘材料和金属套管三者经过拉伸加工成型的。金属套管一般为铜、不锈钢、镍基高温合金等。保护套管和热电极之间填充绝缘材料粉末，常用的绝缘材料有氧化镁、氧化铝等。铠装型热电阻可以做得很细，一般为28mm，在使用中可以随测量需要任意弯曲。铠装热电阻具有动态响应快、机械强度高、抗震性好、可弯曲等优点，可安装在结构较复杂的装置上，应用十分广泛。 （3） 金属热电阻的测量转换电路热电阻是把温度变化转换为电

6、阻值变化的一次元件，通常需要把电阻信号通过引线传递到计算机控制装置或者其它二次仪表上。（1）二线制接线二线制接线即在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号。这种引线方式最简单。但由于连接导线必然存在引线电阻r，r的大小与导线的材质和长度等因素有关。很明显，图中的连接导线的电阻会引起附加误差。因此，这种引线方式只适用于测量精度要求较低的场合。 （2）三线制接线三线制接线即在热电阻根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制。这种方式通常与电桥配套使用，可以较好地消除引线电阻的影响，是工业过程中最常用的引线方式。 （3）四线制接线四线制接线在热电阻根部两端各连接两根导线的方式称为四

7、线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流Is，把Rt转换为电压信号Ui，再通过另两根引线把Ui引至二次仪表。可见这种引线方式可以完全消除引线电阻的影响，主要用于高精度的温度检测。 3热敏电阻的工作原理及转换电路（1）热敏电阻的工作原理热敏电阻的测温原理是基于半导体电阻值随着温度的变化而变化的特性。只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。半导体热敏电阻的阻值和温度的关系为： （2-17）式中：Rt为温度t时对应的电阻值, A、B是取决于半导体材料和结构的常数。（2）热敏电阻的分类根据热敏电阻阻值随温度变化情况热敏电阻可分为正温度系数热敏电阻器、负温度系数热敏电阻器和突变型负温度系数热敏电

8、阻器。正温度系数热敏电阻器（PTC）是电阻值随温度升高而增大的电阻器，简称PTC热敏电阻器。它的主要材料是掺杂的BaTiO3半导体陶瓷。负温度系数热敏电阻器（NTC）是电阻值随温度升高而下降的热敏电阻器，简称NTC热敏电阻器。它的材料主要是一些过渡金属氧化物半导体陶瓷。突变型负温度系数热敏电阻器（CTR）的电阻值在某特定温度范围内随温度升高而降低34个数量级，即具有很大负温度系数。其主要材料是VO2并添加一些金属氧化物。（3）热敏电阻的转换电路热敏电阻阻值随温度变化的曲线呈非线性，而且每个相同型号的线性度也不一样，并且测温范围比较小。所以热敏电阻一般用在电路板里，可以类似于一个保险丝。当温度超

9、过设计温度时，电路就停止工作。从而避免了因工作温度过高而烧坏的麻烦，起到过热保护的作用。也可以做温度补偿用。如图2-21所示热敏电阻作温度补偿用电路。由热敏电阻器RT和与温度无关的线性电阻器R1和R2串并联组成，补偿温度范围为T1T2。 三、任务实施1.本训练所需设备PT100铂热电阻传感器（2只）、智能调节仪、加热源、温度传感器实验模块。 2. 铂热电阻测温度的工作原理利用导体电阻随温度变化的特性，热电阻用于测量时，要求其材料电阻温度系数大，稳定性好，电阻率高，电阻与温度之间最好有线性关系。当温度变化时，感温元件的电阻值随温度而变化，这样就可将变化的电阻值通过测量电路转换电信号，即可得到被测

10、温度。4.智能温度调节仪温度控制原理由于温度具有滞后性，加热源为一滞后时间较长的系统。智能调节仪采用PID智能模糊+位式双重调节控制温度。当加热源的温度发生变化时，加热源中的热电阻Pt100的阻值发生变化，将电阻变化量作为温度的反馈信号输给PID智能温度调节器，经调节器的电阻-电压转换后与温度设定值比较再进行数字PID运算输出可控硅触发信号（加热）和继电器触发信号（冷却），使加热源的温度趋近温度设定值。5.训练步骤（1）准备好实验用的PT100热电阻传感器、智能调节仪、加热源。（2）按照加热源、风扇电源和温度传感器顺序接线。如图2-26所示加热源接交流0-220V电源；风扇电源通过“继电器输出

11、”接直流24V；在控制台上的“智能调节仪”单元中“输入”选择“Pt100”。（3）打开电源开关，包括调节仪电源，此时智能调节仪显示的初始值为室温，将设定温度改为实验所需的初始温度500C，点击智能调节仪面板上的“SET”，则设定值的末位被选中，如果需要改变高位的值，请按“左键”，而改变值的大小请按“上或下 键”。设定完毕，再次点击“SET”，新的设定值(小于120)就被确定。（4）智能调节仪显示框的数值开始跳动，最终趋于设定值500C，在加热源上另一个温度传感器插孔中插入用于实验的铂热电阻温度传感器PT100。（5）将15V直流稳压电源接至温度传感器实验模块。温度传感器实验模块的输出Uo2接实

12、验台数显直流电压表。（6）将温度传感器模块上差动放大器的输入端Ui短接，调节电位器Rw4使直流电压表显示为零。（7）拔掉短接线，按图2-27接线，并将PT100的3根引线插入温度传感器实验模块中Rt两端（其中颜色相同的两个接线端是短路的）。（8）拿掉短路线，将R6两端接到差动放大器的输入Ui，记下模块输出Uo2的电压值； （9）改变加热源的温度每隔50C记下Uo2的输出值。直到温度升至1200C。并记录实验结果，填入表2-3中； 表2-3 PT100温度特性记录表T（）Uo2（V）（10）根据实验数据，作出UO2-T曲线，分析PT100的温度特性曲线。（11）实验结束后，关闭实验台电源，整理好

13、实验设备。图2-27 铂热电阻测量温度接线图四任务评价自评、互评、教师讲评。五、 任务拓展（本次任务完成的同学可先行考虑）1.本任务所需设备PT100铂热电阻传感器（2只）、智能调节仪、加热源、温度传感器实验模块。 2.正温度系数热敏电阻测量温度的工作原理正温度系数热敏电阻PTC的电阻随温度增加而增加，开关型的PTC在居里点附近阻值发生突变，有斜率最大的曲段，即电阻值突然迅速升高。PTC适用的温度范围为-50150，主要用于过热保护及作温度开关。3.训练步骤（1）通过设置智能温度调节仪将加热源温度控制在500C。（2）将PTC温度传感器插入加热源另一个插孔，用万用表欧姆档测量。改变智能调节仪的设定值来改变加热源的温度，记下PTC阻值R，直到温度升至1200C。并将实验结果填入表2-4。t（）R（）表2-4 PTC热敏电阻的温度特性记录表（3）根据实验记录实验数据，绘制R（）- t（）温度特性曲线。（4）实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。教师发出指令；学生7S整理。确定工作任务 教师讲授，通过实物或多媒体演示教师指导完成任务评价表；学生自评、小组互评、及任务中遇到的问题和经验的总结。分层教学，先行完成的同学做任务拓展部分。专心-专注-专业