热敏传感器论文光纤温度传感器论

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1、基于热敏电阻的新型温度检测装置研究与实现*刘二林1，姜香菊2（1兰州交通大学甘肃兰州，730070）（2兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州，730070）摘要：将温度传感器采集得到的信号经A/D转换器转换，然后送往单片机进行处理从而得到相应的温度值是目前温度检测的常用方法。本设计一改传统的设计模式，利用单片机P1口的电路特殊性，设计出一种温度检测装置，并对此进行了误差分析。此电路设计结构简单，测量精度较高，有很强的实际应用价值。关键词：单片机；热敏电阻；温度检测Abstract:Thecommonmethodoftemperaturemeasurement

2、iscapturingthesignalbyA/DconverterandthenisprocessedbySingle-chip.ThedesignChangesthetraditionaldesignpattern,whichusesA/Dconvertertomeasure.ItusesP1tocapturethesignalandthentemperatureisgotthroughcalculationbySingle-chip.Itisshowedthatthedesignisreasonablethrougherroranalysis.Thisde

3、signcircuitissimple,measurementprecisionishighandthepracticalapplicationisstrongvalue.Keywords:Single-chip;Thermistor;Temperaturemeasurement中图分类号：TP216文献标识码：B文章编号：1001-9227(2010)02-0084-03840引言温度是化工行业生产中常见的和最基本的工艺参数之一，任何物理变化和化学变化的过程都与温度密切相关，与之相对应，温度检测装置的设计也层出不穷的出由热敏电阻的B值公式为：(1)84基于

4、热敏电阻的新型温度检测装置研究与实现刘二林，等现。目前，随着市场的需要，化工教学实验仪器产业飞速发展，从而使化工教学实验仪器厂家对温控仪的控制精度及可靠性方面的要求不断提高。例如恒温水浴槽（河南英峪予华仪器厂产品），其控制的精度一般要达到0.1°，在这种情况下，设计者就不得不考虑在降低成本的情况下如何来提高精度，从而满足客户的需求。本设计就是针对温控仪的温度检测部分进行的改进。1传统的温度检测装置分析（以热敏电阻为例）1.1传统的电路设计及公式推导传统的温度检测装置一般由热敏电阻、放大及调理电路、A/D转换器、MCS-51系列单片机芯片等几部分组成，其电路框图如

5、图1所示。其原理是把热敏电阻两端的电压值（模拟量）经过A/D转换器（变为数字量）送到单片机中，然后再通过公式求得温度值。图1传统温度检测装置的电路框图收稿日期:2009-11-18*甘肃省自然科学基金项目(0803RJZA015)式中，B为NTC热敏电阻的B值，由厂家提供(同时，厂家也会提供额定零功率电阻值阻值R25)；T1、T2为绝对温标；RT1、RT2为热敏电阻在温度分别为T1、T2时的电阻值。由式(1)式可得：(2)由B值定义可知，在T1=298.15K（在25℃时的热力学温度）时，RT1=R1，设温度为T2时热敏电阻的分压值为V2，则(3)由式(3)可

6、得(4)将式(4)代入式(2)得(5)所以(6)假设8位ADC输出值为N，则，换算为摄氏温度后则T=T2-273.15。1.2电路在设计方面存在的问题从电路设计上我们可以看出其设计弊端为：①电路较为复杂，这会增加成本、降低可靠性。②ADC输入端口有限，限制了多点测量。84《自动化与仪器仪表》2010年第2期（总第148期）当然，目前大多数单片机带有A/D转换器，这在某种程度上简化了电路的设计，但是还是没有彻底解决电路复杂的问题。1.3电路在误差方面存在的问题①因为传统的设计使用了A/D转换等元器件，所以，在具体设计的过程中就可能出现热敏电阻的输出小于A/D转换的

7、输入值。为了解决这种问题，就需要降低A/D转换器的精度。②A/D转换器自身存在的误差及分辨率问题。③由于电路复杂，使用的元器件较多。这样就不可避免的存在热敏电阻存在的误差、运算放大存在的误差、增益设置电阻存在的误差、电压基准误差、假定的恒定电流存在的误差等。这么多的误差势必会使测温电路整体误差变大，进而超出测量允许误差范围。2新型温度检测装置的硬件设计2.1设计的基本原理为了解决上述问题，设计提出了一个全新的设计方案。这个方案用的也是热敏电阻和8051单片机，但是省去了A/D转换这个步骤，结构简单，容易实现。具体原理如下：在电容的各种状态相同的情况下（主要指电容

8、的电压）先给电容C充电，