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溫度傳感器的運用

我準(zhǔn)備做一個溫控系統(tǒng)，具體是加熱兩個半徑50mm高30mm的金屬圓柱體，然后測量它們的溫度是多少，并且是否等于設(shè)定溫度，然后以電信號反饋到PLC系統(tǒng)上進(jìn)行控制，請問什么樣的溫度傳感器比較合用，最好有具體一點的型號，有使用說明更好: 問提問者：網(wǎng)友 | 2017-05-12

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這和溫度,用途和準(zhǔn)確度有關(guān)。在高溫下,熱電偶可能是唯一的選擇。最準(zhǔn)確的通常是白金電阻式溫度計,不過精確的熱敏電阻在接近室溫下是更加準(zhǔn)確的,由于熱敏電阻是有高敏度,它最適合窄量程的用途,例如醫(yī)療用溫度計。熱敏電阻和IC很適合中等準(zhǔn)確度的測量和溫度補(bǔ)償?shù)挠猛尽C和電阻式溫度計可供選擇的封裝比較少。在小尺寸和快速應(yīng)用方面,玻璃球型熱敏電阻的直徑是從0.014寸至0.005寸,而絕緣的熱電偶導(dǎo)線的直徑可低至0.005寸,在較大的尺寸方面,圓形熱敏電阻的直徑可達(dá)1寸,熱電偶導(dǎo)線的粗細(xì)可達(dá)14AWG或者更粗些,其絕緣物包括PVC至陶瓷、纖維或陶瓷珠。要測量表面溫度可用帶狀熱電偶或者直接得找到金屬表面的熱電偶導(dǎo)線,以下再逐一詳細(xì)介紹這些器件。 1. IC傳感器處于正向偏壓的硅二極管和基極一射極結(jié)點往往可用來測量溫度,在室溫下,正向偏壓的結(jié)點大的降壓0.7V,它是有大的-2mV／℃的負(fù)溫度系數(shù)。確定的電壓和溫度系數(shù)是和結(jié)點的幾何尺寸、電流密度和其它因素有關(guān),精確的校準(zhǔn)需要在已知溫度下單獨測量每個二極管或者晶體管,PN結(jié)的基本方程是I=IO(eqv／KT-1)其中q是電子的電量,K是物理常數(shù),稱為玻爾茨曼常數(shù),T是絕對溫度開氏溫度是常數(shù),基本上等于反向偏壓的泄漏電流,在室溫下,KT／q大約是26mV,在正常的正向偏壓條件下,-1這項是微小和無關(guān)重要的,可以忽略不計,所以I=IOeqv／KT,于是I=I／Io=V,溫度傳感器IC的工作原理是根據(jù)兩個基極--射極電壓之間的差值,這時結(jié)點的電流保持固定的比率I2／I21,對這方程進(jìn)行一點代數(shù)運算就可以得出電壓差 ,中的電路利用這個電壓差值產(chǎn)生的輸出電壓或電流是和溫度成正比的,表3列舉4個IC,AD590和AD592的表現(xiàn)相同,不過較新的AD592便宜,采用TO-92的封裝外殼,適用于教室的溫度范圍,超出這范圍,準(zhǔn)確度較嚴(yán)格。National的LM34／LM35是三端器件,在0°F或0℃下輸出為零,LM135／235／335卻是類似于齊納二極管的器件,其輸出和絕對溫度成正比。我們來去看看AD592／590、AD592和AD590是輸出為1μA／K,在0°C時是272.5μA的兩端點穩(wěn)壓器。制造商在5代時把這校準(zhǔn),保證它在4代至3代之間的工作,不過要注意,提高電壓會增加功耗,并且引起輕微的測量誤差,圖5說明它們是簡單線路中的用途,可以得出從0℃或者0°F的數(shù)字計伏特的溫度讀數(shù)。 1μA／K的電流流過R1時,R1以1mV／0°C,1.000K或者1mV／0°F,1.8000K的靈敏度把電流值分為電壓值,R1的兩端電壓是和絕地溫度成正比,電阻R2、R3和R4提供的補(bǔ)償?shù)扔赗1和0℃或者0°F時的電壓,這補(bǔ)償是利用數(shù)字伏特計來調(diào)節(jié)的,要獲得攝氏表的讀數(shù),必須把R3調(diào)到輸出是273.2mV,華氏表的讀數(shù)則應(yīng)把輸出調(diào)到459.7mV,如R1原來就是±0.01％,或者利用數(shù)字歐姆表進(jìn)行微調(diào),要達(dá)到IC規(guī)定的準(zhǔn)確度并不需溫度校準(zhǔn),如果想使用較低級的IC要輕松達(dá)到貝高的準(zhǔn)確度。可以把R1換成可調(diào)節(jié)的電阻。讓這IC處于已知溫度下,把數(shù)字伏特計跨越在R1上。而且調(diào)節(jié)R1到lmV／度的正確讀數(shù),建議把IC放人封閉的護(hù)套中,而且把它放人均勻攪體的冰和水中,并達(dá)到平衡,微調(diào)R1,使它兩端電壓在0℃時為273.2mV,或者在320F的為491.4mV為止,依照上述辦法調(diào)節(jié)R3,AD593有兒級別的型號,從25℃時的±5℃, AD590J到±5℃,AD590M,AD592獲得保證的25℃,準(zhǔn)確度是從±2.5℃,AD592AN至±0.5℃,AD59ICN,AD590的封裝有T0-52,晶體管外殼或者扁平封裝,而AD592在出裝時采用T0-92型封裝,National的LM34／35系列是更容易使用,這種三端IC輸出10mV／0F,LM34或者10mV／℃。要讀出溫度只需一個數(shù)字伏特計和一個電池或者電壓源,從4V到30V之間的任何電壓,圖6把一個LM34或者LM35和一個高電壓／頻率變換器LM351結(jié)合起來而產(chǎn)生和溫度成正比的頻率,圖示的元件數(shù)值產(chǎn)生的精度100的輸出,在100°F或100℃的輸出是10kHz,要把它校準(zhǔn),可以暫時拆下這個傳感器,提供精確的1000V輸入,并且調(diào)節(jié)R3全輸出為10.00V,不需調(diào)零,如果要改進(jìn)容限較松的IC的準(zhǔn)確度,可以把IC放在接近等量高端的已知準(zhǔn)確度溫度,并且調(diào)節(jié)R3的在獲得正確的輸出。LM34／35需要是負(fù)偏壓去**零度以下的溫度,圖7說明其基本原理,這IC由止電源線供電,不過原把人約50μA的偏流加在輸出上。LM35適用的溫度范圍有-55至150℃,-40至110℃是LM35C,以及0至100℃的LM35D,而25℃時保證準(zhǔn)確度是±1℃和±0.5℃是LM35A,LM135的華氏型號也有類似的級數(shù)。其封裝有T0-46金屬型和T0-92塑料型,表3中最后一行IC是National的LM135／235／335的系列。 LM135的操作是一個類似于齊納二極管兩端點穩(wěn)壓器IC,類似于LM185的標(biāo)準(zhǔn),它有第三個接線端供用戶接上電,以便標(biāo)準(zhǔn),偏流或者齊納電流可以在400μA至50mA之間的任何數(shù)值,它的輸出是l0mV／K。在0℃時是273V,和絕對溫度成正比,不需用戶校準(zhǔn)的最嚴(yán)格25℃保證準(zhǔn)確度是±1℃(LM135A和LM235A),而最松的是±6℃。LM335,LM135的額定溫度范圍是-55℃至150℃的連續(xù)范圍內(nèi),LM235是-40至100℃,其封裝有T0-46型金屬和T0-92塑料型。 2. 熱敏電阻負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻最適合測量溫度,它是窄量程,高靈敏度和非線性的器件,它在25℃的電阻可從100Ω以下至1MΩ以上。它一般的靈敏度是-3％至-5％／℃。因此,其電阻的變化可以從每度幾十歐姆到幾萬歐姆。制造負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻要金屬氧化物粉未,通常是氧化鎳和氧化錳,有時還要加入其它東西混合制成。這些粉未以水與膠合劑制成為泥漿狀,再壓成需要的形狀,圓片和圓柱型狀等,然后干透,接著把干透的熱敏電阻以1000℃以上的溫度燃燒而形成耐火的類似陶瓷的結(jié)構(gòu)。圖8是常見的一些熱敏電阻,測量溫度最常用的是涂上環(huán)氧樹脂的碟形熱敏電阻,通常直徑是在0.1寸以下,在較高溫度下則使用類似大小而封上玻璃的碟形熱敏電阻,有或沒有封上玻璃的珠形熱敏電阻具有較小的尺寸和快速反應(yīng)。其尺寸從大約0.005寸到0.0005寸,在較大尺寸方面,在直徑達(dá)1寸的柱形狀,碟狀和圓環(huán)狀的熱敏電阻有些制造商還生產(chǎn)熱敏電阻傳感器組件,包括從直條式指針至可以固定在晶體管外殼以及表面安裝的組件。熱敏電阻一向都是不太準(zhǔn)確或者不穩(wěn)定的,這是最便宜的器件的情況,在25℃時的一般電阻容限是在5％至20％之間,相當(dāng)于準(zhǔn)確度在1至5℃之間,在高溫和低溫之時,這容限會寬松一些。至少有三永公司YSZ,Fenwal和Thermomet-rics提供可更換的精確碟式熱敏電阻涂上環(huán)氧樹脂,適用的溫度范圍是從-80℃至150℃,在高低溫兩端的容限是大約1℃,它達(dá)到精確和穩(wěn)定的辦法是,在溫度受到嚴(yán)格控制的熱處理柜里把碟式電阻研磨到精確數(shù)值,以及通過老化測試和單獨測試。 25℃的電阻范圍是從100Ω至1MΩ,不過有一個數(shù)值在25℃時的2252Ω成為在醫(yī)療和實驗室溫度計所用的類似標(biāo)準(zhǔn),YSZ的400系列有各種探針類型,這種2252Ω器件在-80℃時是1.66MΩ,在150℃時是41.9Ω,這可以說明這種溫度計是怎樣靈敏。小玻璃式熱敏電阻的制造就稍有不同,它是把兩條適合高溫的導(dǎo)線,一般是白金細(xì)線涂上一滴含有氧化物的泥團(tuán),經(jīng)焙燒后浸入熔化的玻璃,結(jié)果產(chǎn)生的高溫器件比徐上環(huán)氧樹脂的碟式電阻一般更為穩(wěn)定,但卻不能調(diào)節(jié),制造商通過單位測量試驗供應(yīng)適合精確用途的熱敏電阻。: 回答者：網(wǎng)友

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