热敏电阻

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热敏电阻范文第1篇

关键词：热敏电阻；温度传感器；负温度系数；串口；锁相放大器

中图分类号：TN710 文献标识码：B 文章编号：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

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,利用的原理是温度引起电阻变化。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）。NTC（Negative Temperature Coeff1Cient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料,它在电子线路、自动控制以及传感技术中都有广泛的应用。

本系统是要检测热敏电阻的特性曲线,所以除了要有阻值的变化外,也要有温度的同步变化数值。集成温度传感器DS18B20可检测到-55~100 ℃温度范围内的温度变化,精度可达到0.01 ℃。利用DS18B20对热敏电阻温度的监控,通过单片机对继电器的控制,完成对热敏电阻的温度控制。测量值采集到了计算机中,可以实现基于计算机的数据采集和分析。

1 温度特性测量原理

当温度变化不是很大时,热敏电阻的阻值随温度的变化不明显,一般的测量方法（如伏安法）测量不精确。本测量方法采用电桥提取阻值变化引起的电压变化信号,这一电压信号一般在几μV,环境噪声对它的测量结果影响较大,而采用锁相放大器来测量则可以提高测量的精度。测量电路如图1所示。

信号发生器作为交流信号源,产生1 000 Hz标准的正弦波信号和同步触发的参考信号,一路作为参考信号直接送锁相放大器;另一路接入电桥测量电路的AB两端。R1和R3均为1 kΩ左右的电阻,R2为10 Ω左右的电阻,RT为待测的热敏电阻,阻值为几~十几欧姆。

由于电桥A，B两端的信号电压VAB值为固定,当热敏电阻RT所测的温度改变时,将引起电桥C，D两点的电压的变化,而C，D两点的电压VCD就是锁相放大器被测信号的输入电压。根据锁相放大器的工作原理,在参考信号不变的情况下,锁相放大器的输出电压VO与VCD有线性关系。根据测量回路的电压与电流的关系,可以求出电压VCD与电阻RT的关系如下：VCD=VAB［RT/（RT+ R3）・R2・（R1+ R2）］由于R3远大于RT,所以上式可以近似写为：VCD=aRT+b因此，VO正比于aRT+b（a,b为常数）。

这样,通过测得锁相放大器的输出电压VO随温度变化的特性,就可以求出热敏电阻的阻值RT随温度变化的特性。

3 温度特性测量硬件电路

3.1 系统结构的整体设计

硬件电路的系统结构整体设计如图2所示。

实验硬件系统由真实信号发生器提供信号源。信号发生器上方输出端为同步TTL方波,串接分压电阻衰减后,输出为1 V方波。其输出直接连接至音频输入电缆的右声道,通过声卡模/数转换后输入到计算机中。

信号发生器的输出设置为正弦波,频率为500 Hz,幅度调节为1 V。信号发生器输出的正弦信号作为桥式电路的输入信号,C，D两端之间的电压差输出连接至一差分放大器,放大器输出的C，D间的电压差由音频输入电缆的左声道采集,通过声卡模数转换后输入到计算机中。

热敏电阻RT紧靠着一个水泥电阻,由一个继电器控制水泥电阻电路的通、断状态,计算机通过串口向单片机发送指令,控制继电器的状态,共同构成了加热控制电路。数字式温度传感器DS18B20紧靠在水泥电阻旁,在水泥电阻给热敏电阻加热的同时测得热敏电阻的温度,该温度值读入到单片机中,经串口发送到计算机中。

3.2 电压采集电路

电压采集电路由桥式电路和放大器AD620组成,电路如图3所示。

在电压采集电路中,因为C,D两点电压差在毫伏级变化,所以采集到的信号必须经过放大才能输入到PC机。在本系统中放大器选用AD620,放大倍数G=130,RG=130 Ω。AD620是一个高放大倍数的放大器,通过对可调电阻R4的调节可以控制放大器的放大倍数从1~1 000倍之间变化。 AD620运放增益计算公式：

G=(49.4 kΩ/RG)+1；RG=49.4 kΩ/(G-1)

采集到的输出电压经声卡的左声道送入到计算机中,由LabVIEW软件编写的虚拟锁相放大器测量。

3.3 温度测量电路

温度测量电路由温度控制电路和温度读取电路组成,如图4所示。电路中采用负温度系数（NTC Negative Temperature Coeff1Cient）的热敏电阻。所谓负温度系数是指随温度上升电阻呈指数关系减小,具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。

要检测热敏电阻的特性曲线,除了要有阻值的变化外,也要有温度的同步变化数值。集成温度传感器DS18B20是美国DALLAS公司最新推出的一种可组网数字式温度传感器,它体积小,电压适用范围宽（3~5 V）,用户还可以通过编程实现9~12位的温度读数,即具有可调的温度分辨率,因此它的实用性和可靠性比同类产品更高。它可检测到-55~100 ℃温度范围内的温度变化,精度可达到0.01 ℃。

DS18B20与单片机的接口极其简单,只需将DS18B20的信号线与单片机的一位双向端口相连即可。在实验电路中温度传送设置为10进制BCD码,一共传送5个字节,第一个字节发送十进制数09,为开启标志。接下来送温度的十位、个位、十分位、百分位,从测得的热敏电阻当前的温度开始,连续采样读取温度值。

继电器K1控制着水泥电阻R3电路的接通与否。当继电器闭合,电路导通,水泥电阻开始加热；反之,停止加热。继电器的状态通过单片机控制,单片机发送ASCII码“30H”,控制继电器闭合；发送“31H” ,则控制继电器断开。串口通信采用常见的通信转换芯片MAX232。从MAX232的9，10脚输入单片机信号,经转换后再从7，8脚输出到PC机。

3.4 电源部分

本系统设计了电源部分,其中+5 V电源给单片机供电,±12 V电源给水泥电阻供电,±5 V给放大器AD620供电。

3.5 C语言编写的单片机程序

单片机和PC机之间的通信协议为：波特率4 800 b/s,校验位无,数据位为8,停止位为1。单片机给PC机传每帧数据为5个字节的BCD码,第一个节字为开始标志,第二、三、四、五个字节为温度数据。

4 结 语

本文研制了热敏电阻温度特性测量实验的硬件电路。实验电路输出的待测电压由音频信号线采集,经声卡模数转换后输入到计算机中,由LabVIEW软件编写的虚拟锁相放大器测量。用C语言编写单片机程序,完成了计算机通过单片机控制继电器的状态,以及由串口将热敏电阻的温度值读入到计算机中,量值由计算机软件编程显示。实现了测量负温度系数的热敏电阻阻值随温度的变化曲线。

参 考 文 献

［1］黄贤武,郑摅筱.传感器原理与应用［M］.北京:高等教育出版社,2004．

［2］戴逸松.微弱信号检测方法与仪器［M］.北京:国防工业出版社,2004．

［3］赖发春,翟燕.用锁相放大器测量热敏电阻的温度特性［J］.福建师范大学学报,2002,18(2):4547.

［4］杨乐平,李海涛,杨磊.LabVIEW程序设计与应用\.2版.北京:电子工业出版社.2004.

［5］潭浩强.C程序设计［M］.北京:清华大学出版社,2004．

［6］阎石.数字电子技术基础［M］.北京:高等教育出版社,2005．

［7］ 华成英.模拟电子技术基本教程［M］.北京:清华大学出版社,2005．

［8］孙余凯,吴鸣山.数字电路基础与技能实训教程［M］.北京:电子工业出版社,2006．

［9］江力.单片机原理与应用技术［M］.北京:清华大学出版社,2006.

［10］谢云祥.欧阳森.电力电子单片机控制技术［M］.北京:机械工业出版社,2007．

热敏电阻范文第2篇

【关键词】热敏线圈；断路器；应用

引言

电力系统运行中，高压断路器不仅可以切断和接通正常情况下高压断路器中的空载电流和负荷电流，还可以在系统发生故障时与保护装置及自动装置相配合，迅速切断故障电源，防止事故扩大，保证电网系统的安全运行。高压断路器是由其操作机构的分、合闸线圈在接到分、合闸命令后进行分、合闸操作的，由于这个原因经常发生分、合闸线圈烧毁事故。当发生线路及其它故障时，如果因断路器分闸线圈损坏出现断路器拒动现象，那么就会越级跳闸致使大面积设备停电事故的发生，将使事故扩大，甚至电气设备烧毁等等严重后果，所以很有必要对断路器分、合闸线圈烧毁原因进行认真分析，查明烧毁原因，提出防范措施和技术改进，为断路器可靠运行提供保障。

1、高压断路器

1.1高压断路器的作用

电力系统运行中，高压断路器不仅可以切断和接通正常情况下高压断路器中的空载电流和负荷电流，还可以在系统发生故障时与保护装置及自动装置相配合，迅速切断故障电源，防止事故扩大，保证电网系统的安全运行。高压断路器是由其操作机构的分、合闸线圈在接到分、合闸命令后进行分、合闸操作的。

1.2高压断路器的分、合闸线圈设计

传统的分、合闸线圈设计都是按短时通电而设计的，不能长时间通电；分、合闸线圈的烧毁主要是由于分、合闸线圈控制回路的电流不能在短时间内切断，致使分、合闸线圈长时间通电造成的；断路器频繁的分合闸操作试验，使线圈温度大幅升高，造成分合闸线圈烧毁。

2、热敏线圈

2.1热敏线圈的提出

传统线圈对热没有敏感功能，长时间带电线圈就会发热烧毁；怎么样才能让线圈对热有敏感呢，而且又能控制线圈的温度，同时不影响线圈的正常工作。这时就想到了热敏电阻，PTC热敏电阻是随着温度的升高电阻值迅速增大，从而断开电路。将热敏电阻同线圈串接在一起，就形成了具有热敏功能的热敏线圈。

2.2热敏电阻器及其工作原理

热敏电阻器是一个敏感元件，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器（NTC）在温度越高时电阻值越小。热敏电阻器在电路中起开关电路的作用。这里只讨论PTC热敏电阻器。

当电路正常工作时，热敏电阻与环境温度相近，电阻很小，串联在电路中不会阻碍电流通过，而当电路因故障出现过电流时，热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升，当温度超过开关温度时，电阻瞬间会剧增，回路中的电流迅速减小到安全值。

2.3热敏电阻的可选择性分析

高分子热敏电阻的可设计性很好，可通过改变自身的开关温度来调节其对温度的敏感程度。

2.4热敏电阻的重复使用分析

高分子的热敏电阻可以恢复，能够重复使用，电阻一般在几秒后即可恢复。经过选择热敏电阻器的参数，通过试验，断路器线圈连续动作5--10次，线圈不发热，热敏电阻不需恢复。

2.5热敏电阻的选择

通过试验，热敏电阻器的电阻值选择不大于线圈电阻值得5%即可，最大电压选择250V，最大工作电流选择180ma--400ma，最大过载电流10A。

3、分、合闸线圈国内外研究情况

目前，在国内外断路器中，分、合闸线圈还是传统的设计，没有对线圈烧毁采取技术措施，防止线圈烧毁。热敏线圈是一个新的名词，它的提出和使用填补了防止断路器因经常分、合闸操作而造成线圈烧毁的技术空白，同时也能防止事故扩大，大大地提高了经济效益和社会效益，使用前景非常广阔。

4、结论

经过国网供电公司的大量现场试验证明，热敏线圈填补了传统线圈的不足，是一项技术发明。在保证断路器分、合闸正常动作的情况下，能够彻底防止线圈烧毁，大大地减少了高压断路器的故障，保证了高压断路器的可靠运行和电网的稳定，具有极大的推广价值和现实意义。

参考文献

热敏电阻范文第3篇

关键词：温度传感器；热电偶；热敏电阻；温度IC

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

热电偶

热电偶是温度测量中最常用的传感器。其主要好处是宽温度范围和适应各种大气环境，而且结实、价低。无需供电，尤其最便宜。热电偶由在一端连接的两条不同金属线(金属A和金属B)构成。如图1所示。当热电偶一端受热时，热电偶电路中就有电势差。可用测量的电势差来计算温度。

不过，电压和温度间是如图2所示的非线性关系，温度变化时电压变化很小。例如J型热偶在0℃时产生的电压为50μV，每1℃的温度变化只产生5μv量级的电压变化。您需要用精密的测量设备来测量如此小的电压。此外，热偶也是最不灵敏和最不稳定的温度传感器。

由于电压和温度是非线性关系，因此需要为参考温度(Tref)作第二次测量，并利用测试设备软件和/或硬件在仪器内部处理电压一温度变换，以最终获得热偶温度(Tx)。Agilent34970A和34980A数据采集器均有内置的测量了运算能力。

简而言之，热偶是最简单和最通用的温度传感器，但热偶并不适合高精度的应用。

热敏电阻

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。

热敏电阻在两条线上测量的是绝对温度，有较好的精度，但它比热偶贵，可测温度范围也小于热偶。一种常用热敏电阻在259C时的阻值为5kΩ，每1℃的温度改变造成200n的电阻变化。注意10n的引线电阻仅造成可忽略的0.05℃误差。它非常适合需要进行快速和灵敏温度测量的电流控制应用。尺寸小对于有空间要求的应用是有利的，但必须注意防止自热误差。

测量技巧

热敏电阻体积小是优点，它能很快稳定，不会造成热负载。不过也因此很不结实，大电流会造成自热。由于热敏电阻是一种电阻性器件，任何电流源都会在其上因功率而造成发热。功率等于电流平方与电阻的积。因此要使用小的电流源。如果热敏电阻暴露在高热中。将导致永久性的损坏。

铂电阻温度传感器

与热敏电阻相似，铂电阻温度传感器(RTD)也是用铂制成的热敏感电阻。当通过测量电压计算RTD温度时，数字万用表用已知电流源测量该电流源所产生的电压。这一电压为两条引线(Vlead)上的压降加RTD上的电压(Vtemp)。例如，常用RTD的电阻为100n，每1℃仅产生0.385Ω的电阻变化。如果每条引线有10Ω电阻，就将造成26℃的测量误差，这是不可接受的。所以应对RTD作4线欧姆测量。

RTD是最精确和最稳定的温度传感器，它的线性度优于热偶和热敏电阻。但RTD也是最慢和最贵的温度传感器。因此RTD最适合对精度有严格要求，而速度和价格不太关键的应用领域。

测量技巧

・使用5mA电流源会因自热造成2.5℃的温度测量误差。因此把自热误差减到最小是极为重要的。

・4线测量更为精确，但需要两倍的引线和两倍的开关。

温度IC

温度集成电路(IC)是一种数字温度传感器，它有非常线性的电压/电流一温度关系。有些IC传感器甚至有代表温度、并能被微处理器直接读出的数字输出形式。

有两类具有如下温度关系的温度IC：

・电压IC：10mV/K。

・电流IC：1μA/K。

温度IC的输出是非常线性的电压/℃。实际产生的是电压/Kelvin，因此室温时的1℃输出约为3V。温度IC需要有外电源。通常温度IC是嵌入在电路中而不用于探测。

温度IC缺点是温度范围非常有限，也存在同样的自热、不坚固和需要外电源的问题。总之，温度IC提生正比于温度的易读读数方法。它很便宜，但也受到配置和速度限制。

测量技巧

・温度IC体积较大，因此它变化慢，并可能造成热负载。

・把温度IC用于接近室温的场合。这是它最流行的应用。虽然测量范围有限，但也能测量150℃的高温。

热敏电阻范文第4篇

1、检查锅具温度检测热敏电阻是否接触良好；

2、检查锅具温度检测热敏电阻是否损坏；

3、检查功率管温度检测热敏电阻接触是否良好；

4、检查功率管温度检测热敏电阻是否损坏；

热敏电阻范文第5篇

关键词：设计实验；放大电路；自动控制

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2007)6(S)-0054-2

J2482型《传感器的简单应用》实验器提供如下器材：热敏电阻、小灯泡、继电器、直滑电位器、导线等，要求学生利用这些器材设计一个由热敏电阻作为传感器的简单自动控制实验，当温度过高时灯亮，向人报警。学生要设计出该自动控制实验电路，应从以下三方面进行。

1 让学生了解J2482型仪器中的元件在电路中的作用

①热敏电阻：学生通过实验也知道热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。

②小灯泡：在自动控制实验电路中作光显示用。

③直滑电位器：自动控制实验电路中作灵敏度调试用。

④继电器：该仪器在设计电路中起核心作用，学生能否设计出自动控制实验电路，对该仪器的掌握是关键，老师应重点详细介绍。构造如图1所示，左边是一个三极管，R是一个基极电阻，中间是一个电磁铁。

原理：三极管V和基极电阻R组成一个放大电路。当基极 b电流发生微小变化，引起集电极c电流发生较大变化，即引起电磁铁线圈中电流有较大变化。电流大时，动触片与下端静触片接触，处于常开电源接通。否则电流小时，动触片与上端静触片接触，处于常闭（开路）。

作用：自动控制实验电路中作自动开关用。

2 基本放大电路

由上面断电器的构造、原理可知，学生要设计出自动控制实验电路，必须要知道由三极管组成的基本放大电路的组成和分析方法，图2所示为由三极管组成的能自动稳定静态工作点的分压式偏置放大电路的直流通路（该实验只用直流电），电源电压Ucc经Rb1、Rb2串联分压后为三极管基极提供UBQ。由图2可得：

3 自动控制实验电路

学生了解前两个方面后，可设计出自动控制实验电路如图3所示。

由图3可知：Rb1、Rb2分别是热敏电阻和电位器，开始时调节电位器的阻值Rb2使小灯泡不亮。当热敏电阻放入热水中时，热敏电阻的阻值Rb1减小。由

可知当Rb1减小，UBQ增大，即基极电流增大，集电极电流（电磁铁线圈中电流）增大，动触片与下端静触片接触，小灯泡亮。