温度传感器ppt 温度传感器的工作过程及检测方法

发布时间：2024-10-06 06:10:25

温度传感器的工作过程及检测方法

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/ 前言 /

温度传感器是指对温度进行感应，并将感应的温度变化情况转换为电信号的功能部件。我们在练习温度传感器检测代换之前，要先对温度传感器的安装位置、结构特点和工作原理有一定的了解。

/ 温度传感器的安装位置结构 /

在空调器室内机中，通常设有两个温度传感器，即室内温度传感器和管路温度传感器。室内温度传感器的感温头通常安装在蒸发器的表面，即进风口的前侧，主要用于检测房间内的温度；管路温度传感器的感温头通常贴装在蒸发器的管路上，由一个卡子固定在铜管中，主要用于检测蒸发器管路的温度。下面让我们具体了解一下温度传感器在空调器室内机中的安装位置。

这两个温度传感器的主要作用就是感应当前的工作温度，并将感应到的温度直接传送给系统控制集成电路，以维持空调器的正常工作。

室内温度传感器和管路温度传感器都通过信号线和插件与主控电路关联，并将感测的室内温度信号、蒸发器的温度信号送入微处理器中，经微处理运算调节决定空调器的当前运行状态。

温度传感器实质是一种热敏电阻器，是利用热敏电阻器的电阻值随温度变化而变化的特性来測量温度及与温度有关的参数，井将参数变化量转换为电信号，送入控制部分，实现自动控制。

/ 温度传感器的工作过程 /

下面我们先了解一下温度传感器是如何感测室内温度的。下图是典型空调器室内机温度传感器的工作原理示意图。

1.室内温度传感器输入信号

室内温度传感器TH1的一端接+5V电压，另一端接由二个电阻构成的分压电路，当TH1检测到温度发生变化时，其阻值变化引起分压电路的电压变化，将室温信号送入微处理器的38脚。室内温度传感器TH1的两端并联一个电容，在正常温度下，该温度传感器输入端的电压约为2V。

管路温度传感器TH2的输岀信号经电阻分压后，由微处理器的37脚输入。该电压信号反映了室内机盘管的温度。在正常情况下，该温度传感器输入的电压约为3V。

2.回管路温度传感器输入信号

另外，温度传感器根据其感应特性的不同可分为PTC传感器和NTC传感器两大类。其中，NTC传感器为负温度系数传感器，即传感器的阻值随温度的升高而减小；PTC传感器为正温度系数传感器，即传感器阻值随温度的升高而增大。

/ 温度传感器的检测方法 /

在空调器中，温度传感器是不可缺少的控制器件，如果温度传感器损坏或异常，通常会引起空调器不工作、空调器室外机不运行等故障，因此掌握温度传感器的检修方法是十分必要的。

检测温度传感器通常有两种方法：一种是在路检测温度传感器的供电端信号和输出电压（送入微处理器的电压）；一种是在开路状态下，检测不同温度环境下的阻值。

在路检测温度传感器相关电压值时，将室内机中的电路板从其电路板支架中取出，然后连接好各种组件，接通电源，在路状态下，对空调器中的温度传感器进行检测。

检测前，应先弄清楚温度传感器与其他元件之间的关系，分析或找准在正常情况下相关的电压值，然后进行检测，根据检测结果判断好坏。下图为空调器温度传感器的检测示意图。

可以看到，在正常情况下，室内温度传感器与管路温度传感器均有一只引脚经电感器后与5V供电电压相连，因此在正常情况下，两只温度传感器的供电端电压应为5V，否则应判断传感器是否为开路故障。

另外一只引脚连接在电阻器分压电路的分压点上，并将该电压送入微处理器中，在正常情况下，室内环境温度传感器送给微处理器的电压应为2V左右，管路温度传感器送给微处理器的电压值应为3V左右，温度变化，其电压也变化，范围为0.55~4.5V.否则说明温度传感器异常。

空调器室内温度传感器与管路温度传感器经电感器与5V供电电路关联，在正常情况下用万用表的直流电压挡对该端电压进行检测。若电压正常，则说明温度传感器供电正常；若无电压，则检测传感器是否开路或电源供电部分是否异常。

温度传感器工作时，将温度的变化信号转换为电信号，经插座、电阻器后送入微处理器的相关引脚中，可用万用表的直流电压挡检测传感器插座上送入微处理引脚端的电压值，在正常情况下应可测得2〜3V的电压值。

若温度传感器的供电电压正常，插座处分压点的电压为0V，则多为外接传感器损坏，应对其进行更换。一般来说，若微处理器的传感器信号输入引脚处的电压高于4.5V或低于0.5V，都可以判断为温度传感器损坏。另外，温度传感器外接分压电阻开路也会引起空调器不工作、开机报警温度传感器故障的情况。

开路检测温度传感器是指将传感器与电路分离，在不加电的情况下，在不同的温度状态（常温和高温）时，通过检测温度传感器的阻值变化情况来判断温度传感器的好坏。开路状态下检测空调器温度传感器的方法如下图所示。

在常温下，对管路温度传感器进行检测，即将管路温度传感器放置在室内环境下，用万用表的电阻挡检测其电阻值，正常情况下，蒸发器管路温度传感器的阻值为6.45k左右，室内环境温度传感器的阻值为6.18k左右。

在高温下检测温度传感器时，可以人为提高温度传感器的环境温度，如用水杯盛些热水，并将温度传感器的感应头放入水杯中。后再用万用表进行检测。

空调器的温度传感器为负温度传感器。因此在高温状态下，检测室内温度传感器和管路温度传感器的阻值应变小，如上述测试中。在高温下，室内环境温度传感器的阻值为1.87k左右，管路温度传感器的阻值为1.022k左右。

如果温度传感器在常温、热水和冷水中的阻值没有变化或变化不明显，则表明温度传感器工作已经失常，应及时更换。如果温度传感器的阻值一直都是很大（趋于无穷大），则说明温度传感器出现了故障如果温度传感器在开路检测时正常，而在路检测时其引脚的电压值过高或过低，就要对电路部分做进一步的检測，以排除故障。

温度传感器阻值偏髙或偏低都将引起空调器工作失常的故障’当温度传感器阻值变小时，相当于检测到温度升高，微处理器接收到该传感器送来的信号后，会以为室内温度或蒸发器管路温度高于一定值。从而控制空调器室内机风扇电动机一直运行；若温度传感器阻值变大，则相当于检测到温度降低，微处理器同样会参照该信号（并非正常的信号）对空调器做出相应的控制，引起空调器控制异常的故障。

什么是温度传感器？温度传感器原理是什么？一文带你全部搞懂

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在我们的日常生活中，大家应该都会经常见到温度计、热水器、微波炉、冰箱等。这些都会应用到一个重要的器件--温度传感器 ，这篇文章就来给大家介绍一下温度传感器 、温度传感器原理 、温度传感器的类型 。

什么是温度传感器？

温度传感器 是一种测量物体冷热程度 的设备，以可读的形式通过电信号提供温度测量 。比较常见的是热电偶 和电阻温度检测器 。

温度传感器类型

在实际应用中，有许多的温度传感器可以用，根据实际应用具有不同的特性，温度传感器由两种基本物理类型组成：

接触式温度传感器 类型——这些类型的温度传感器需要与被感测对象物理接触 ，并使用传导来监测温度变化 。它们可用于在很宽的温度范围内检测固体 、液体或气体。非接触式温度传感器 类型——这些类型的温度传感器使用对流和辐射来监测温度变化 。它们可用于检测液体和气体，这些液体和气体随着热量的升高和冷在对流中沉降到底部而发射辐射能，或者检测以红外辐射（太阳）形式从物体传输的辐射能。

接触式和非接触式温度传感器进一步分为以下温度传感器，接下来将对这些温度传感器的原理进行解释

温度传感器原理

一、温度传感器工作原理--恒温器

恒温器 是一种接触式温度传感器，由两种不同金属（如铝、铜、镍或钨）组成的双金属条 组成。

两种金属的线性膨胀系数的差异导致它们在受热时产生机械弯曲运动。

恒温器实物图

一、温度传感器工作原理--双金属恒温器

恒温器 由两种热度不同的金属背靠背粘在一起组成。当天气寒冷时，触点闭合，电流通过恒温器。当它变热时，一种金属比另一种金属膨胀得更多，粘合的双金属条向上（或向下）弯曲，打开触点，防止电流流动 。

双金属恒温器实物图

有两种主要类型的双金属条，主要基于它们在受到温度变化时的运动。有在设定温度点对电触点产生瞬时“开/关”或“关/开”类型动作的“速动”类型，以及逐渐改变其位置的较慢“蠕变”类型随着温度的变化。

双金属恒温器工作原理图

速动型恒温器 通常用于我们家中，用于控制烤箱、熨斗、浸入式热水箱的温度设定点，也可以在墙上找到它们来控制家庭供暖系统。

爬行器类型 通常由双金属线圈或螺旋组成，随着温度的变化缓慢展开或盘绕。一般来说，爬行型双金属条对温度变化比标准的按扣开/关类型更敏感，因为条更长更薄，非常适合用于温度计和表盘等。

二、温度传感器工作原理--热敏电阻

热敏电阻 通常由陶瓷材料制成，例如镀在玻璃中的镍、锰或钴的氧化物，这使得它们很容易损坏。与速动类型相比，它们的主要优势 在于它们对温度、准确性和可重复性的任何变化的响应速度 。

大多数热敏电阻具有负温度系数（NTC） ，这意味着它们的电阻随着温度的升高而降低 。但是，有一些热敏电阻具有正温度系数 (PTC) ，并且它们的电阻随着温度的升高而增加 。

热敏电阻实物图

热敏电阻的额定值 取决于它们在室温下的电阻值 （通常为 25 o C）、它们的时间常数 （对温度变化作出反应的时间）以及它们相对于流过它们的电流的额定功率 。与电阻一样，热敏电阻在室温下的电阻值从 10 兆欧到几欧姆不等，但出于传感目的，通常使用以千欧为单位的那些类型。

温度传感器示例 No1

以下热敏电阻在 25℃ 时的电阻值为 10KΩ，在 100℃时的电阻值为 100Ω 。当与 1kΩ 电阻器串联时，计算热敏电阻两端的电压降 ，从而计算两种温度下的输出电压 (Vout)跨过 12v 电源。

温度传感器示例图

25摄氏度

100摄氏度

通过将 R2 的固定电阻值（在我们的示例中为 1kΩ）更改为电位计或预设值，可以在预定的温度设定点获得电压输出，例如 60℃ 时的 5v 输出，并通过改变电位计获得特定的输出电压水平可以在更宽的温度范围内获得。

但是需要注意的是，热敏电阻是非线性器件，不同热敏电阻在室温下的标准电阻值是不同 的，这主要是由于它们是由半导体材料制成的。热敏电阻 随温度呈指数变化，因此具有 Beta 温度常数 ( β )，可用于计算任何给定温度点的电阻。

然而，当与串联电阻一起使用时，例如在分压器网络或惠斯通电桥型布置中，响应于施加到分压器/电桥网络的电压而获得的电流与温度成线性关系。然后，电阻两端的输出电压与温度成线性关系。

三、温度传感器工作原理--电阻式温度检测器（RTD）

RTD 是精确的温度传感器 ，由高纯度导电金属（如铂、铜或镍）绕成线圈制成。RTD 的电阻变化类似于热敏电阻。也可提供薄膜 RTD。这些器件有一层薄薄的铂膏沉积在白色陶瓷基板上。

电阻温度检测器或RTD实物图

电阻式温度检测器 具有正温度系数 (PTC) ，但与热敏电阻不同，它们的输出非常线性 ，可产生非常准确的温度测量值 。

但是，它们的热灵敏度非常差 ，即温度变化只会产生非常小的输出变化，例如 1Ω/ o C。

更常见的 RTD 类型由铂制成，称为铂电阻温度计 或PRT ，其中最常见的是 Pt100 传感器，其在 0 ℃时的标准电阻值为 100Ω。缺点是铂价格昂贵，这种设备的主要缺点之一是其成本。

与热敏电阻一样，RTD 是无源电阻器件，通过使恒定电流通过温度传感器，可以获得随温度线性增加的输出电压。 典型的 RTD 在 0 ℃ 时的基极电阻约为 100Ω，在 100 ℃ 时增加到约 140 Ω，工作温度范围在 -200 至 +600 ℃ 之间。

因为 RTD 是一个电阻设备，我们需要让电流通过它们并监控产生的电压。然而，当电流流过电阻线时，由于电阻线的自热引起的任何电阻变化， I2 R ，（欧姆定律）都会导致读数错误。为避免这种情况，RTD 通常连接到惠斯通电桥网络 ，该网络具有用于引线补偿和/或连接到恒流源的附加连接线 。

电阻式温度传感器实物图

四、温度传感器工作原理--热电偶

最常见的温度传感器之一包括热电偶， 因为它们具有宽温度工作范围 、可靠性 、准确性 、简单性 和灵敏度 。主要是由于其体积小 。热电偶还具有所有温度传感器中最宽的温度范围 ，从低于 -200 ℃ 到远高于 2000 ℃ 。

热电偶通常由焊接或压接在一起的不同金属（例如铜和康铜）的两个接头组成。其中一个称为冷端，保持在特定温度，而另一个是测量端，称为热端。

在受到温度影响时，会在结上产生电压降。

热电偶是热电传感器， 基本上由焊接或压接在一起的不同金属（例如铜和康铜）的两个接头组成。一个结保持在恒温，称为参考（冷）结，而另一个为测量（热）结。当两个结处于不同温度时，会在结上产生电压，用于测量温度传感器 ，如下所示。

热电偶实物图

热电偶结构

热电偶的工作原理 非常简单和基本。当两种不同金属（例如铜和康铜）熔合在一起时，会产生“热电”效应 ，从而在它们之间产生只有几毫伏 (mV) 的恒定电位差 。两个结之间的电压差称为“塞贝克效应”，因为沿导线产生温度梯度，从而产生电动势。那么热电偶的输出电压是温度变化的函数。

如果两个结处于相同温度，则两个结之间的电势差为零，换句话说，没有电压输出，因为V1 = V2。但是，当结点连接在电路中并且都处于不同温度时，将检测到相对于两个结点之间的温差V1 – V2的电压输出。这种电压差会随着温度的升高而增加 ，直到达到结的峰值电压水平 ，这是由所使用的两种不同金属的特性决定的。

热电偶放大

需要仔细选择放大器的类型，无论是离散的还是运算放大器的形式，因为需要良好的漂移稳定性来防止热电偶频繁地重新校准。这使得斩波器和仪表类型的放大器更适合大多数温度传感应用。

热电偶放大图

五、基于半导体的温度传感器

基于半导体的温度传感器与双集成电路 (IC) 一起工作。它们包含两个具有温度敏感电压和电流特性的类似二极管，以有效测量温度变化。

但是，它们提供线性输出，但在 1 °C 至 5 °C 时精度较低。它们还在最窄的温度范围（-70 °C 至 150 °C）内表现出最慢的响应速度（5 秒至 60 秒）。

五、基于半导体的温度传感器--0V型振弦式温度传感器

0V型振弦式温度计 用于测量混凝土结构或水中的内部温 度。它的分辨率优于 0.1°C，工作原理类似于热电偶温度传感器。它还具有 -20 o至 80 o C的高温范围。

0V型振弦式温度计实物图

五、基于半导体的温度传感器--ETT-10TH 型电阻热敏电阻探头

ETT-10TH 型电阻温度探头 是一种低质量防水温度探头 ，用于测量 –20 至 80°C 之间的温度。由于其低热质量，它具有快速响应时间 。

ETT-10TH型电阻温度探头专为测量钢材表面温度和测量混凝土结构表面温度而设计。ETT-10TH 可以嵌入混凝土中，用于测量混凝土内部的整体温度 ，甚至可以在水下工作 。

ETT-10TH 电阻温度探头是完全可互换 的。在指定的工作温度范围内，温度读数的差异不会超过 1°C。这允许单个指示器与任何 ETT-10TH 探头一起使用而无需重新校准。

ETT-10TH 型电阻温度探头实物图

ETT-10TH 型电阻热敏电阻探头如何工作？

ETT-10TH 温度探头 由一个电阻-温度曲线匹配的热敏电阻环氧树脂封装在铜管中，以实现更快的热响应和环境保护。管子的尖端是扁平的，因此它可以固定在任何相当平坦的金属或混凝土表面上，以测量表面温度 。

借助容易获得的两部分环氧树脂粘合剂，探头的扁平尖端可以固定在大多数表面上。如果需要，探头也可以用螺栓固定在结构表面上。

五、基于半导体的温度传感器--ETT-10PT 型 RTD 温度探头

ETT-10PT RTD（电阻温度检测器）温度探头 由具有 DIN IEC 751（原 DIN 43760）欧洲曲线校准的陶瓷电阻元件 (Pt. 100) 组成。电阻元件安装在封闭端坚固的不锈钢管中，可保护元件免受湿气影响。

ETT-10PT RTD（电阻温度检测器）温度探头实物图

ETT-10PT 型 RTD 温度探头如何工作？

电阻温度探头的工作原理 是传感器电阻是感测温度的函数 。铂 RTD 具有非常好的准确度、线性度、稳定性和可重复性。

ETT-10PT 型电阻温度探头配有三芯屏蔽电缆。红线提供一个连接，两根黑线一起提供另一个。因此，实现了对引线电阻和引线电阻温度变化的补偿。 使用数字 RTD 温度指示器可以轻松读取电阻温度传感器读数。

ETT-10PT 型 RTD 温度探头实物图

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