【正文】 性小，適宜動(dòng)態(tài)測(cè)量。 ④阻值與溫度變化呈非線性關(guān)系。 ⑥穩(wěn)定性和互換性較差。 一、熱敏電阻的特點(diǎn) 大部分半導(dǎo)體熱敏電阻是由各種氧化物按一定比例混合，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。多數(shù)熱敏電阻具有負(fù)的溫度系數(shù)，即當(dāng)溫度升高時(shí)，其電阻值下降同時(shí)靈敏度也下降。由于這個(gè)原因，限制了它在高溫下的使用。目前熱敏電阻的使用上限溫度約為 300。 除了負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻之外，還有正溫度系數(shù)熱敏電阻和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻，由于這兩種熱敏電阻應(yīng)用的不多，所以主要介紹負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。 二、熱敏電阻的結(jié)構(gòu)與材料 熱敏電阻主要由熱敏探頭、引先殼體構(gòu)成，如圖716所示。熱敏電阻一般做成二端器件，但也有構(gòu)成三端或四端的。二端和三端器件為直 熱式。即直接由電路中獲得功率。根據(jù)不同的要抵可以把熱電阻做成不同的形狀結(jié)構(gòu)，其典型結(jié)構(gòu)如圖 9— 7所示。 圖 716熱敏電阻的結(jié)構(gòu)形式 三、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的特性 圖 717為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻一溫度特性曲線， 可用如下經(jīng)驗(yàn)公式描述： ( 1 )BTTR A T e??— 溫度為 T時(shí)的電阻值， — 與材料和幾何尺寸有關(guān)的常數(shù) — 熱敏電阻常數(shù)。 TRTRAB 若已知 T1和 T2時(shí)的電阻為 和 則可通過(guò)公式求取 A、 B的值 ， 即： 1TR 2TR1BTTA R e? 1 2 11 2 2lnT T TT T TR R RBR R R??? 圖 720給出了熱敏電阻的伏安特性曲線。由圖可見(jiàn)當(dāng)流過(guò)熱敏電阻的電流較小時(shí)，曲線呈直線狀，服從歐姆定律，當(dāng)電流增加時(shí)，熱敏電阻自身溫度明顯增加，由于負(fù)溫度系數(shù)的關(guān)系，阻值下降，電壓上升速度減小出現(xiàn)了非線性，當(dāng)電流速度增加時(shí)，熱敏電阻自身溫度上升更快，阻值大幅度下降于是出現(xiàn)了電壓隨電流增長(zhǎng)而下降的現(xiàn)象。 熱敏電阻的應(yīng)用很廣泛．在家用電器、汽車(chē)、測(cè)量 儀器、農(nóng)業(yè)等方面部有廣泛的應(yīng)用． 圖 717熱敏電阻溫度曲線 圖 718熱敏電阻伏安特性 第五節(jié)熱電式傳感器的應(yīng)用 基于熱電偶的多功能高精度鋼水測(cè)溫儀 該系統(tǒng)具有如下功能相指標(biāo)： (1)測(cè)溫范圍 1000一2022C： (2)測(cè)量誤差＜ 0． 1％一 0． 2％；對(duì)上述測(cè)溫范圍折合溫度為 12度 .(3)快速／連續(xù)測(cè)溫方式 (可供選擇 )； (4)斷偶指示； (5)峰值鎖存； (6)上／下限報(bào)警。 根據(jù)上述指標(biāo)可知，其測(cè)量溫度值是很精確的，因此熱電偶及其前置放大電路是至關(guān)重要的。為此選用了 B型或 S型熱電偶 (約 10 ／ c)和失調(diào)電壓 以下的斬波放大器 ICL7650(斬波自穩(wěn)零 )的高精度運(yùn)放；否則不能保證其測(cè)溫精度。 V? V?? ICL7650第四代集成運(yùn)放 , 采用 先進(jìn)的 CMOS工藝制成 。 ? 特點(diǎn) : 超低失調(diào)和超低漂移、高增益、高輸入阻抗 ,性能極為優(yōu)越穩(wěn)定； ? 我國(guó)的 斬波穩(wěn)零運(yùn)放有 5G7650,F7650, 與國(guó)外的ICL7650的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外引腳排列、功能和參數(shù)都相同 ,可以互相代用。 ?各管腳功能如下 : ?V+,V: 供電電壓正和負(fù) ,V+=3 ~ 9V,V=3 ~ 9V,典型值為 V+ = 5V,V = 5V。 ? IN+,IN: 分別為正相輸入端和反相輸入端。應(yīng)保證加于此 兩端的 共模輸入電壓為 (V+ + ) ~ (V一 )； 保證加于此兩端 差模電壓在177。 7V以?xún)?nèi) ? OUT: 輸出端。為了得到好的響應(yīng) ,負(fù)載電阻應(yīng)大于 1OKΩ。 ? CA,CB :外接電容引腳 ,兩個(gè)電容分別接到 CA和 CB腳 ,兩電容的 另一端接在一起再接 “ 返回 (R)”腳 (對(duì)于 14腳 DIP封裝 ) 或接 V腳 (對(duì)于 8腳圓形封裝 ): 片內(nèi)振蕩器 (頻率為 200Hz),可取 CA=CB= F, 片外振蕩器 ,可視頻率低或高適當(dāng)加大或減小 CA和 CB。 ? 內(nèi) /外 (腳 14)、外時(shí)鐘輸入 (腳 13)和內(nèi)時(shí)鐘輸入 (腳 12): “ 內(nèi) /外 ” 是采用內(nèi)部時(shí)鐘或外部時(shí)鐘選擇端 : 采用外部時(shí)鐘： 應(yīng)把 “ 內(nèi) /外 ” 引腳接在 V上 ,并且在 “ 外時(shí) 鐘輸入 ” 端接外部振蕩器輸出。 2 若采用片內(nèi) 200Hz時(shí)鐘信號(hào)： 應(yīng)把 “ 內(nèi) /外 ” 引腳接 V+或懸空 , 此時(shí) “ 內(nèi)部時(shí)鐘輸出 (腳 12)” 輸出 200Hz脈沖 , 可通過(guò)觀察此波形檢查內(nèi)部時(shí)鐘電路的工作情況。 ?鉗位輸出 : 5G7650的輸出 OUT達(dá)到 V+或 V時(shí)： “ 鉗位輸出 (腳 9或 5)” 與輸出端 OUT相連 ,在應(yīng)用線路中可 利用鉗位輸出信號(hào)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)負(fù)反饋 ,以限制輸出幅度 ,實(shí)現(xiàn)鉗位。 5G7650工作于線性區(qū)域時(shí) ,鉗位輸出 腳與 OUT無(wú)關(guān) 。 ? 圖 5211(a)是 14腳 DIP封裝的 5G7650的連線 : 這是一個(gè) 同相放大器 ,利用片內(nèi)時(shí)鐘 ,取 CA=CB= F, 如果需要輸出鉗位 ,可把腳 9與腳 4相連 ,否則 ,腳 9懸空即可。 圖 5211(b)是 8腳圓封裝接成 反相放大器 的接法 : 腳 5與腳 2相連 ,實(shí)現(xiàn)輸出鉗位。 ?這種封裝 只可采用片內(nèi)時(shí)鐘。 因?yàn)闀r(shí)鐘頻率只有 200Hz, 因此 ,5G7650只在直流或超低頻應(yīng)用中才能體現(xiàn)其優(yōu)越性 。 熱電偶前置微弱信號(hào)微弱處理部分 熱電偶冷端溫度要進(jìn)行補(bǔ)償，本電路采用了模擬量疊加法實(shí)現(xiàn)熱電偶冷端溫度補(bǔ)償。選用了半導(dǎo)體溫敏元件 AD590對(duì) 50一 50℃ 之間溫度進(jìn)行了自動(dòng)補(bǔ)償 . 另外，為了實(shí)現(xiàn)斷偶報(bào)警功能，在前置放大器的信號(hào)輸入端設(shè)置一個(gè)大阻值 (10M)的上拉電阻 R3(歇火電路 )；當(dāng)正常工作時(shí)，熱電偶電阻值很小，幾微安的電流基本不會(huì)產(chǎn)生電壓；一旦熱電偶燒斷，則前置放大器就會(huì)飽和，且輸出高電壓，此時(shí)， A／ D轉(zhuǎn)換器 7109的 0R管腳輸出溢出電平給單片機(jī) 80c31BH， 進(jìn)行斷偶報(bào)警。 為了保證熱電偶的高精度測(cè)溫，除上述微信號(hào)處理技術(shù)外， A／ D轉(zhuǎn)換器的選型也至關(guān)重要。雖通常 A／ D轉(zhuǎn)換器其分辨力也能達(dá)到 0. 5C/bit的要求、但是要保證整個(gè)系統(tǒng)累加誤差不大于 ℃ 就很困難了。為此，本系統(tǒng)選用了其分辨力優(yōu)于 ℃ ／ bit的 12位A／ D轉(zhuǎn)換器 ICL7109。 13