智能温度传感器原理及应用PPT课件

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常见的电阻式温度传感器
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电阻式温度传感器工作原理
金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的 近似关系式表示，即
Rt=Rt0[1+α(t-t0)]
式中，Rt为温度t时的阻值;Rt0为温度t0(通常 t0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。以Pt100为 例如果测得电阻值为110，求实际温度值为多少？ （a=1/2.5）
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DS18B20温度传感器
DS18B20是美国DSLLAS半导体公司推出的第 一篇支持“一线总线”接口的温度传感器，它 具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力 强、易配微处理器等优点，可直接将温度转 化成串型数字信号供处理器处理。
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DS18B20引脚介绍
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DS18B20主要特点
• 适应电压范围宽，电压范围在3.0～5.5V。 • 独特的单线接口方式，它与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微
2、DS18B20中的温度传感器可完成对温度的测量， 以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读 数形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，其中S为符
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热电极A
左端称为：
测量端
（工作 端、热 端）
热电偶工作原理演示 热电势
A
B
热电极B
右端称为：
自由端
（参考 端、冷 端）
结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。
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热电偶使用注意事项
热电动势由两部分电动势组成，一部分是两种 导体的接触电动势，另一部分是单一导体的温 差电动势。
热电偶测量温度时要求其冷端（测量端为热端， 通过引线与测量电路连接的端称为冷端）的温 度保持不变，其热电势大小才与测量温度呈一 定的比例关系。若测量时，冷端的（环境）温 度变化，将严重影响测量的准确性。在冷端采 取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响 称为热电偶的冷端补偿正常。
热电阻热电偶测温功能的实现
前面分别讲述了，热电阻、热电偶的测温检 测原理。作为检测元件，检测到温度信号值， 人是不能直接识别的。还需要温度变送器 （将温度信号转换成4-20mA电流信号或1-5V 电压信号，以便于远传控制）数字显示模块 （便于现场读取数据）。
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温度变送器及数字显示
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温度控制系统的组成
新开始对低温度系数晶振产生的脉冲 信号进行计数，如此循环直到计数器 2计数到0时，停止温度寄存器值的累
加，此时温度寄存器中的数值即为所 测温度。
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DS18B20 四个主要的数据部件
1、光刻ROM中的64位序列号是出厂前被光 刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列 码。
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DS18B20中的温度传感器
热电阻是中低温区最常用的一种温度检测 器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。 其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不 仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的 基准仪。热电阻是基于电阻的热效应进行温 度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而 变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻 的阻值变化，就可以测量出温度。
0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温。 • 在9位分辨率时，最多在93.78ms内把温度转换为数字；12位分辨率时，
最多在750ms内把温度转换为数字，显示速度快。 • 测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行送给CPU，同时可传
送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力。 • 负压特性。电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
处理器与DS18B20的双向通信。 • 支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多
点测温。 • 在使用中不需要任何外围元件，全部传感器元件及转换电路集成在形如
一只三极管的集成电路内。 • 测温范围-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃时精度为±0.5℃。 • 可编程分辨率为9～12位，对应的可分辨率温度分别为0.5℃，0.25℃，
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冷端补偿方法
ห้องสมุดไป่ตู้1. 补偿导线法
利用补偿导线代替热电极，引导温度比较稳定的冷端测试。
2. 0℃恒温法
将热电偶的冷端放入冰水混合容器内，以稳定冷端温度。
3. 冷端修正法
(a) 热电势修正法 (b)温度修正法
4. 冷端自动补偿法
电桥补偿法
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冷端延长导线法和恒温补偿法
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冷端电桥补偿法
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测量范围大（－200℃～1300℃，特殊情况下 －270℃～2800℃）一般工业上认为超过600 ℃算高温。
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常见的热电偶温度传感器
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热电偶温度传感工作原理
当有两种不同的导体或半导体A和B组成一个 回路，其两端相互连接时，只要两结点处的 温度不同，一端温度为T，称为工作端或热端， 另一端温度为T0 ，称为自由端（也称参考端） 或冷端，回路中将产生一个电动势，该电动 势的方向和大小与导体的材料及两接点的温 度有关。这种现象称为“热电效应”，两种导 体组成的回路称为“热电偶”，这两种导体称 为“热电极”，产生的电动势则称为“热电动势”。
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DS18B20结构介绍
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DS18B20测温原理
图中低温度系数晶振的振荡频率受温 度影响很小，用于产生固定频率的脉 冲信号送给计数器1。高温度系数晶
振随温度变化其振荡率明显改变，所 产生的信号作为计数器2的脉冲输入。 计数器1和温度寄存器被预置在－ 55℃所对应的一个基数值。计数器1
对低温度系数晶振产生的脉冲信号进 行减法计数，当计数器1的预置值减 到0时，温度寄存器的值将加1，计数 器1的预置将重新被装入，计数器1重
智能温度传感器原理及应用
电气信息学院
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主要介绍几种温度传感器
• 1、热电阻式温度传感器 • 2、热电偶式温度传感器 • 3、两种温度传感器控制系统的组成 • 4、数学化温度传感器DS18B20（重点介绍） • 5、DS18B20温度传感器的应用（基于单片
机实现） • 6,、总结
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电阻式温度传感器
铂电阻测温范围理论上是：-200~+500℃，但 是一般超过300℃就不考虑用铂电阻了；而铜电 阻的测温范围是：-50~+150℃
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热电偶式温度传感器
在工业生产过程中，温度是需要测量和控 制的重要参数之一。在温度测量中，热电偶 的应用极为广泛，它具有结构简单、制造方 便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信 号便于远传等许多优点。