温度传感器的参数温度传感器

发布时间：2024-11-24 11:11:59

温度传感器

温控器，根据工作环境的温度变化，在开关内部发生物理形变，从而产生某些特殊效应，产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件，或者电子原件在不同温度下，工作状态的不同原理来给电路提供温度数据，以供电路采集温度数据。

1.温度传感器型号及参数

常见型号分别有HIH-3602、HIH-3605、HIH-3610型、HM1500、HM1520、HF3223、HTF3223型、SHT11、SHT15型。

参数

输入响应时间（模块内数据更新率）为1秒同步测量；

1路隔离的485，MODBUS RTU通讯协议；

采用RS－485二线制输出接口时，具有＋15kV的ESD保护功能；

速率（bps）可在1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200中选择；

可选的双协议通讯功能，客户可要求具有ASCII码格式或十六进制格式通讯协议（仅LM-420）；

2.温度传感器工作原理

机械式的采用两层热膨胀系数不同金属压在一起，温度改变时，他的弯曲度会发生改变，当弯曲到某个程度时，接通(或断开)回路，使得制冷(或加热)设备工作。

电子式的通过热电偶、铂电阻等温度传感装置，把温度信号变换成电信号，通过单片机、PLC等电路控制继电器使得加热(或制冷)设备工作(或停止)。

还有水银温度计型的,温度到就会有触点和水银接通

3.温度传感器的作用

排气温度传感器用来检测再循环废气的温度，用以判断废气再循环系统工作是否正常。

发动机冷却液温度传感器又称水温传感器，它用来检测发动机冷却液的温度，并将温度信号转变成电信号输送给发动机控制模块，作为汽油喷射、点火正时、怠速和尾气排放控制的主要修正信号。

进气温度传感器（IAT）用来检测进气温度，并将进气温度信号转变成电信号输送给发动机控制模块，作为计算空气密度的依据；作为汽油喷射、点火正时的修正信号。

温度传感器介绍

温度传感器

温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。不少材料、元件的特性都随温度的变化而变化，所以能作温度传感器的材料相当多。温度传感器随温度而引起物理参数变化的有：膨胀、电阻、电容、而电动势、磁性能、频率、光学特性及热噪声等等。随着生产的发展，新型温度传感器还会不断涌现。由于工农业生产中温度测量的范围极宽，从零下几百度到零上几千度，而各种材料做成的温度传感器只能在一定的温度范围内使用。常用的测温传感器的种类与测温范围如下表所示。

温度传感器与被测介质的接触方式分为两大类：接触式和非接触式。接触式温度传感器需要与被测介质保持热接触，使两者进行充分的热交换而达到同一温度。这一类传感器主要有电阻式、热电偶、PN 结温度传感器等。非接触式温度传感器无需与被测介质接触，而是通过被测介质的热辐射或对流传到温度传感器，以达到测温的目的。这一类传感器主要有红外测温传感器。这种测温方法的主要特点是可以测量运动状态物质的温度（如慢速行使的火车的轴承温度，旋转着的水泥窑的温度）及热容量小的物体（如集成电路中的温度分布）。温度传感器的种类较多，我们介绍几种主要的温度传感器及应用电路。

PN 结温度传感器

工作原理

晶体二极管或三极管的 PN 结的结电压是随温度而变化的。例如硅管的 PN 结的结电压在温度每升高 1℃ 时，下降-2mV，利用这种特性，一般可以直接采用二极管（如玻璃封装的开关二极管 1N4148）或采用硅三极管（可将集电极和基极短接）接成二极管来做 PN 结温度传感器。这种传感器有较好的线性，尺寸小，其热时间常数为 0.2—2 秒，灵敏度高。测温范围为-50—+150℃。典型的温度曲线如图 1 所示。同型号的二极管或三极管特性不完全相同，因此它们的互换性较差。

应用电路(一)

图（2）是采用 PN 结温度传感器的数字式温度计，测温范围-50—150℃，分辨率为 0.1℃,在 0—100℃范围内精度可达±1℃。图中的 R1，R2，D，W1 组成测温电桥，其输出信号接差动放大器 A1，经放大后的信号输入 0—±2.000V 数字式电压表（DVM）显示。放大后的灵敏度 10mV/℃。A2 接成电压跟随器。与 W2 配合可调节放大器 A1 的增益。通过 PN 结温度传感器的工作电流不能过大，以免二极管自身的温升影响测量精度。一般工作电流为 100—300mA。采用恒流源作为传感器的工作电流较为复杂，一般采用恒压源供电，但必须有较好的稳压精度。精确的电路调整非常重要，可以采用广口瓶装入碎冰渣（带水）作为 0℃的标准，采用恒温水槽或油槽及标准温度计作为 100℃或其它温度标准。在没有恒水槽时，可用沸水作为 100℃的标准（由于各地的气压不同，其沸点不一定是 100℃，可用 0—100℃的水银温度计来校准）。

将 PN 结传感器插入碎冰渣广口瓶中，等温度平衡，调整 W1，使 DVM 显示为 0V，将 PN 结传感器插入沸水中（设沸水为 100℃），调整 W2，使 DVM 实现为 100.0V，若沸水温度不是 100℃时，可按照水银温度计上的读数调整 W2，使 DVM 显示值与水银温度计的数值相等。再将传感器插入 0℃环境中，等平衡后看显示是否仍为 0V，必要时再调整 W1 使之为 0V，然后再插入沸水，看是否与水银温度计计数相等，经过几次反复调整即可。

图中的 DVM 是通用 3 位半数字电压表模块 MC14433，可以装入仪表及控制系统中作显示器。MC14433 的应用电路可参考本网站的常用 A/D 转换器中的技术手册。它的主要技术指标如下：

基本量程：±1.999V(2V)

线性误差：该读数的 0.05%±1 字

电源：5—7.5V单电源

平均功耗：300mW

过量程时：数字闪烁

DU 脚接地时：数据可保持

应用电路(二)

下面我们来看看利用不带 A/D 转换器的单片机实现测温的应用电路。

这里我们选用内带一个模拟比较放大器的AT89C2051单片机来实现这一功能，AT89C2051是一片ATMEL 公司推出的兼容 C51 的 8 位单片机，内带 2k 的 Flash 程序存储器，128 字节的内部 RAM,具有 15 个 I/O 口， 6 个中断源，只有 20 个引脚，价格也相当便宜，可谓价廉物美的单片机。详细的资料可参见本网站的“ATMEL 单片机”中的 AT89C2051。其中内含一个模拟比较放大器，P1.0 是比较放大器的同相输入端，P1.1 是比较放大器的反相输入端，这两个输入输出口内部并没有上拉电阻，比较放大器的输出端连至 P3.6，也没有引出，但可用指令访问该引脚。

在该单片机外接 RC 元件即可构成简单的，低精度的 A/D 转换电路，电路如图 3 所示，P1.0（同相端）接上 RC 充放电阻和电容，P1.1（反相端）作为外部被测温度电压的输入端，作为 PN 结温度传感器，本身输出电压较低，可参照上一节我们给出的放大电路，温度传感电压经放大后再引至单片机的输入端。P1.2充放电控制端通过一个数 kΩ 的电阻接正电源 Vcc，因为 R1 远小于 R2，可以认为在 P1.2 输出逻辑高电平时，电压是相当接近 Vcc 高电平的。

电路工作过程如下：程序开始时，先置 P1.2 为逻辑低电平，并延时一小段时间，使 P1.2 为低电平，电容 C 经 R2 放完电，此时，P1.0=0V，而 P1.1>0V,比较放大器输出“0”电平，接着置 P1.2 为高电平，同时定时器开始计时，当电容 C 上的电压 Vc 充到 Vc=Vx 时，P1.0 与 P1.1 的电位相等，比较放大器的同相端和反相端电平相等时，输出端 P3.6 输出高电平，当扫描查询到 P3.6 为高电平时即停止计时，那么只要测得开始对电容充电到 P3.6 输出高电平的时间，通过换算即可得到外部被测温度电压的值。

这里需要指出，从图 4 中我们可以看到，电容器的充电过程并非线性，其充电过程可以描述为：

这个非线性特性，我们在单片机编程时，可以通过补偿和校正的方法加以解决，最常用的方法也是最简单的方法是通过查表的办法进行修正。这样便可满足一种低精度简易的温度测量要求。

温度传感器的参数温度传感器