冰箱温度的检测热电阻热敏电阻精选课件.ppt
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1、关于冰箱温度的检测热电阻热敏电阻第一页,本课件共有55页任务要求l在家用电器中,大量设备如电冰箱、电饭煲、热水在家用电器中,大量设备如电冰箱、电饭煲、热水器、电熨斗、洗衣机等,都要对温度进行测量。器、电熨斗、洗衣机等,都要对温度进行测量。l现在的冰箱要求保险功能越来越精确,对温度控现在的冰箱要求保险功能越来越精确,对温度控制要求也更高,这就要求我们对温度进行检测,制要求也更高,这就要求我们对温度进行检测,这里的温度传感器要求体积小、重量轻,价格低,这里的温度传感器要求体积小、重量轻,价格低,可以选用可以选用热电阻或热敏电阻热电阻或热敏电阻作为测温传感器。作为测温传感器。12/10/20222第
2、二页,本课件共有55页1.1 热电阻式传感器热电阻式传感器l1.1.1 金属热电阻金属热电阻l1.1.2 半导体热敏电阻半导体热敏电阻l1.1.3 热电阻式传感器的应用热电阻式传感器的应用 基于导体或半导体的电阻值随温度而变化的特性。基于导体或半导体的电阻值随温度而变化的特性。优点:信号可以远传、灵敏度高、无参比温度。优点:信号可以远传、灵敏度高、无参比温度。金属热电阻稳定性好、准确度高,可作为基准仪表。金属热电阻稳定性好、准确度高,可作为基准仪表。缺点:电源激励、自热现象,影响精度。缺点:电源激励、自热现象,影响精度。第三页,本课件共有55页1.1.1 金属热电阻金属热电阻作为热电阻的材料要
3、求:作为热电阻的材料要求:l电阻电阻温度系数温度系数要大,以提高热电阻的要大,以提高热电阻的灵敏度灵敏度;l电阻率尽可能大,以便减小电阻体尺寸;电阻率尽可能大,以便减小电阻体尺寸;l热容量要小,以便提高热电阻的响应速度;热容量要小,以便提高热电阻的响应速度;l在测量范围内,应具有稳定的物理和化学性能;在测量范围内,应具有稳定的物理和化学性能;l电阻与温度的关系最好接近于线性;电阻与温度的关系最好接近于线性;l应有良好的可加工性,且价格便宜。应有良好的可加工性,且价格便宜。热电阻电阻体(最主要部分)绝缘套管接线盒热电阻电阻体(最主要部分)绝缘套管接线盒使用最广泛的热电阻材料是使用最广泛的热电阻材
4、料是铂和铜铂和铜第四页,本课件共有55页1.1.常用热电阻常用热电阻(P22(P22页页)l铂热电阻铂热电阻主主要要作作为为标标准准电电阻阻温温度度计计,广广泛泛应应用用于于温温度度基准、标准的传递。基准、标准的传递。l铜热电阻铜热电阻测量精度要求不高且温度较低的场合,测量测量精度要求不高且温度较低的场合,测量范围一般为范围一般为50150。第五页,本课件共有55页 铂热电阻铂热电阻 目前最好材料目前最好材料l长长时时间间稳稳定定的的复复现现性性可可达达10-4 K,是是目目前前测测温温复现性最好的一种温度计。复现性最好的一种温度计。铂电阻的精度与铂的提纯程度有关铂电阻的精度与铂的提纯程度有关
5、 l 百度电阻比百度电阻比 W(100)越高,表示铂丝纯度越高,)越高,表示铂丝纯度越高,l国际实用温标规定,作为基准器的铂电阻,国际实用温标规定,作为基准器的铂电阻,W(100)1.3925l目前技术水平已达到目前技术水平已达到W(100)1.3930,相当于,相当于99.9995%l工业用铂电阻的纯度工业用铂电阻的纯度W(100)为)为1.3871.390。第六页,本课件共有55页 铂丝的电阻值与温度之间的关系,即特性方程如下铂丝的电阻值与温度之间的关系,即特性方程如下:当温度当温度 t 在在0 t 650时:时:国内统一设计的工业用标准铂电阻,国内统一设计的工业用标准铂电阻,W(100)
6、1.391,R0分为分为10和和100两种,分度号分别为两种,分度号分别为Pt10和和Pt100,并给出其分度表(给出阻值和温度的关系)并给出其分度表(给出阻值和温度的关系)当温度当温度t 在在200 t 0时:时:第七页,本课件共有55页 铜热电阻铜热电阻l应用:测量精度要求不高且温度较低的场合应用:测量精度要求不高且温度较低的场合测量范围:测量范围:50150l优优点点:温温度度范范围围内内线线性性关关系系好好,灵灵敏敏度度比比铂铂电电阻阻高高,容容易提纯、加工,价格便宜,复制性能好。易提纯、加工,价格便宜,复制性能好。l缺缺点点:易易于于氧氧化化,一一般般只只用用于于150以以下下的的低
7、低温温测测量量和和没没有有水水分分及及无无侵侵蚀蚀性性介介质质的的温温度度测测量量。与与铂铂相比,铜的电阻率低,所以铜电阻的体积较大。相比,铜的电阻率低,所以铜电阻的体积较大。第八页,本课件共有55页铜电阻的阻值与温度之间的关系为铜电阻的阻值与温度之间的关系为工业上使用的标准化铜热电阻的工业上使用的标准化铜热电阻的R0按国内统一设计按国内统一设计取取50和和100两种,分度号分别为两种,分度号分别为Cu50和和Cu100,相应的分度表可查阅相关资料。相应的分度表可查阅相关资料。A、B、C为常数,常取为常数,常取A(4.254.28)10-3/.铜热电阻铜热电阻第九页,本课件共有55页P23P2
8、3页页 第三种电阻第三种电阻镍热电阻镍热电阻l应用:测温范围,应用:测温范围,-100+300。l优点:电阻温度系数高,电阻率大。优点:电阻温度系数高,电阻率大。l缺缺点点:易易于于氧氧化化,化化学学稳稳定定性性差差,不不易易提提纯纯,复复制制性差,非线性大,目前应用不多。性差,非线性大,目前应用不多。第十页,本课件共有55页2.热电阻的结构热电阻的结构普普通通工工业业用用热热电电阻阻式式温温度度传传感感器器第十一页,本课件共有55页热电阻的结构热电阻的结构电阻丝采用无感绕法(两线圈电流流向相反,电感互相电阻丝采用无感绕法(两线圈电流流向相反,电感互相抵消)绕在绝缘支架上,图抵消)绕在绝缘支架
9、上,图b所示。所示。11电阻体;电阻体;22瓷绝缘套管;瓷绝缘套管;33不锈钢套管;不锈钢套管;44安装固定件;安装固定件;55引线口;引线口;66接线盒;接线盒;77芯柱;芯柱;88电阻丝;电阻丝;99保护膜;保护膜;1010引线端引线端第十二页,本课件共有55页热电热电阻阻结结构构第十三页,本课件共有55页小型小型铂热电铂热电阻阻第十四页,本课件共有55页汽车用水温传感器及水温表汽车用水温传感器及水温表铜热电阻铜热电阻请看汽车水温传感器视频请看汽车水温传感器视频第十五页,本课件共有55页3 半导体热敏电阻半导体热敏电阻(P24)l利用半导体的电阻值随温度显著变化的特性制成利用半导体的电阻值
10、随温度显著变化的特性制成l由金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结由金属氧化物和化合物按不同的配方比例烧结l优优 点:点:热敏电阻的温度系数比金属大(热敏电阻的温度系数比金属大(49倍)倍)电电阻阻率率大大,体体积积小小,热热惯惯性性小小,适适于于测测量量点点温温、表表面面温度温度及快速变化的温度。及快速变化的温度。结构简单、机械性能好。结构简单、机械性能好。缺点:缺点:线性度较差线性度较差,复现性和互换性较差。,复现性和互换性较差。第十六页,本课件共有55页1.热敏电阻特点与类型热敏电阻特点与类型正温度系数正温度系数(PTC)负温度系数负温度系数(NTC)临界温度系数临界温度系数(CTR)热
11、敏电阻典型特性热敏电阻典型特性 第十七页,本课件共有55页 PTC热敏电阻热敏电阻正温度系数正温度系数 钛酸钡掺合稀土元素烧结而成钛酸钡掺合稀土元素烧结而成 用途:用途:各种电器设备的过热保护各种电器设备的过热保护,发热源的发热源的定温控制定温控制,限流元件,限流元件。CTR热敏电阻热敏电阻临界温度系数临界温度系数 以三氧化二钒与钡、硅等氧化物,在磷、硅氧以三氧化二钒与钡、硅等氧化物,在磷、硅氧化物在弱还原气氛中混合烧结而成。在某个温度上化物在弱还原气氛中混合烧结而成。在某个温度上电电阻值急剧变化阻值急剧变化,具有开关特性。具有开关特性。用途:用途:温度开关温度开关 热敏电阻分类热敏电阻分类第
12、十八页,本课件共有55页热敏电阻分类热敏电阻分类NTC热敏电阻热敏电阻很高的负电阻温度系数很高的负电阻温度系数 主要由主要由Mn、Co、Ni、Fe、Cu等过渡金属氧化等过渡金属氧化物物 混合烧结而成,改变混合物的成分和配比就可以混合烧结而成,改变混合物的成分和配比就可以获得测温范围、阻值及温度系数不同的获得测温范围、阻值及温度系数不同的NTC热敏电热敏电阻。阻。应用:点温、表面温度、温差、温场等测量应用:点温、表面温度、温差、温场等测量 自动控制及电子线路的热补偿线路自动控制及电子线路的热补偿线路第十九页,本课件共有55页2.热敏电阻的结构热敏电阻的结构l构成:热敏探头、引线、壳体构成:热敏探
13、头、引线、壳体l二端和三端器件:二端和三端器件:为为直直热热式式,即即热热敏敏电电阻阻直直接接由由连连接的电路获得功率;接的电路获得功率;l四端器件:旁热式四端器件:旁热式l体积达到小型化与超小型化。体积达到小型化与超小型化。第二十页,本课件共有55页热敏电阻的结构形式热敏电阻的结构形式 第二十一页,本课件共有55页热敏电阻外形热敏电阻外形 MF12型型 NTC热敏电阻热敏电阻聚脂塑料封装热聚脂塑料封装热敏电阻敏电阻第二十二页,本课件共有55页其他形式的热敏电阻其他形式的热敏电阻 玻璃封装玻璃封装NTC热敏电阻热敏电阻MF58 型热敏电阻型热敏电阻第二十三页,本课件共有55页其他形式的热敏电阻
14、其他形式的热敏电阻 带安装孔的热敏电阻带安装孔的热敏电阻大功率大功率PTC热敏电阻热敏电阻第二十四页,本课件共有55页其他形式的热敏电阻其他形式的热敏电阻 贴片式贴片式NTC热敏电阻热敏电阻第二十五页,本课件共有55页其他形式的热敏电阻其他形式的热敏电阻 MF58型(珠形)高精型(珠形)高精度负温度系数热敏电阻度负温度系数热敏电阻MF5A-3型热敏电阻型热敏电阻第二十六页,本课件共有55页非标热敏电阻非标热敏电阻第二十七页,本课件共有55页3.热敏电阻的主要特性热敏电阻的主要特性 温度特性温度特性NTC型热敏电阻,在较小的温度范围内,电阻型热敏电阻,在较小的温度范围内,电阻-温度特性温度特性
15、式中式中 RT,R0热敏电阻在绝对温度热敏电阻在绝对温度T,T0时的阻值时的阻值();T0,T 介质的起始温度和变化温度(介质的起始温度和变化温度(K););t0,t 介质的起始温度和变化温度(介质的起始温度和变化温度(););B 热敏电阻材料常数,一般为热敏电阻材料常数,一般为20006000K,其大小取决于热敏电阻的材料。其大小取决于热敏电阻的材料。第二十八页,本课件共有55页若已知两个电阻值以及相应的温度值,就可求得若已知两个电阻值以及相应的温度值,就可求得B值。值。一般取一般取20和和100时的电阻时的电阻R20 和和R100计算计算B值,值,即将即将T=373K,T0=293K代入上
16、式,则代入上式,则将将B值及值及R0=R20 代入式就确定了热敏电阻的温度特性代入式就确定了热敏电阻的温度特性:第二十九页,本课件共有55页 B和和值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参值是表征热敏电阻材料性能的两个重要参数,热敏电阻的数,热敏电阻的电阻温度系数电阻温度系数比金属丝的电阻温比金属丝的电阻温度系数高很多,所以它的灵敏度很高。度系数高很多,所以它的灵敏度很高。热敏电阻的电阻温度系数热敏电阻的电阻温度系数 热敏电阻在其本身温度变化热敏电阻在其本身温度变化1时,电时,电阻值的相对变化量阻值的相对变化量第三十页,本课件共有55页 伏安特性伏安特性l在稳态情况下,通过热敏电阻的电流在稳态情况
17、下,通过热敏电阻的电流I与其两端的电压与其两端的电压U之之间的关系。间的关系。l当流过热敏电阻的电流很小时当流过热敏电阻的电流很小时:不足以使之加热。电阻值只决不足以使之加热。电阻值只决定于环境温度,伏安特性是直线,遵循欧姆定律。主要用来定于环境温度,伏安特性是直线,遵循欧姆定律。主要用来测温测温。l当当电电流流增增大大到到一一定定值值时时:流流过过热热敏敏电电阻阻的的电电流流使使之之加加热热,本本身身温温度度升升高高,出出现现负负阻阻特特性性。因因电电阻阻减减小小,即即使使电电流流增增大大,端端电电压压反反而而下下降降。其其所所能能升升高高的的温温度度与与环环境境条条件件(周周围围介介质质温
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