深圳职业技术学院
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实训(验)项目单
Training Item
编制部门：电子信息工程专业 编制人：梁长垠 编制日期：2015.9.1 项目编号 项目名称 热敏电阻温度测量与训练对象 电子专业二年级（三年制） 学时 01 Item No. Item 报警电路调试与应用 Class 三年级（四年制） Time 课程名称 Course 目 的 Objective 传感器应用技术 教材 Textbook 传感器应用（高等教育出版社） 2 （1）了解热敏电阻的分类与特性； （2）熟悉PTC和NTC热敏电阻工作原理； （3）掌握热敏电阻温度测量与报警电路的制作与调试方法； （4）掌握电子产品常见故障的检测与维修方法。 内容(方法、步骤、要求或考核标准及所需工具、材料、设备等) 一、实训设备与工具 传感器综合应用创新实训平台、温湿度传感器应用模块（功能电路板）、正温系数热敏电阻MZ5-10K、负温系数热敏电阻MF52AT-10K、数字式万用表等。 二、实训原理 热敏电阻是用半导体的氧化物制成的对温度变化敏感的电阻。按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）、负温度系数热敏电阻器（NTC）和突变型负温度系数热敏电阻（CTR）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，突变型负温度系数热敏电阻（CTR）表现为在某特定温度范围内随温度升高电阻值急聚降低3~4各数量级，它们同属于半导体器件。 利用热敏电阻这些特性制作的正温系数温度测量与报警电路如图1所示。 图1 PTC正温度系数热敏电阻应用电路 在图1中，U3A、U3B分别为温度上、下限报警用比较器LM393（比较器LM393引脚图如图2所示）。R14与PTC热敏电阻组成一个回路，从PTC热敏电阻两端取出的分压Uo1分别加到比较器U3B的同相端与U3A的反相端。根据比较器的工作原理，当其同相端电压高于反相端电压时，比较器翻转输出高电平，反之输出为低电平。在正常工作情况下，当比较器输出为低电平时发光二极管指示灯被点亮。 在电路中，当温度升高时，PTC热敏电阻阻值增大，Uo1输出电压值变大，当温度上升到一定时，Uo1大于Uo2，说明温度已经大于下限值，此时通过比较器U3B输出高电平，D2不亮。当温度没达到上限值时，Uo1小于Uo3，通过比较器U3A输出高电平，D1不亮。RP1、RP2分别为上、下限比较电压输出可调电位器，输出电压分别为Uo3、Uo2，该电压与Uo1通过比较器进行比较控制温度上限报警发光二极管的工作状态。 图2 LM393比较器引脚图 当温度上升到一定（设定上限值）时，Uo1大于Uo2，且大于Uo3，说明温度已经大于上限值，此时通过比较器U3B，输出高电平，D2不亮，通过比较器U3A，输出低电平，D1点亮。 当温度降低时，Uo1输出电压值变小，当温度降到一定时，Uo1小于Uo2，说明温度已经到下限值，此时通过比较器U3B，输出低电平，D2点亮，Uo1小于Uo3，通过比较器U3A，输出高电平，D1不亮。 如设置温度上下限报警范围是20~70°C，则需要分别测量与上下限温度值对应的热敏电阻阻值及分压后热敏电阻两端的直流电压值。调节电位器RP1、RP2，可分别点亮发光二极管D1、D2。 在图3中使用的是负温系数热敏电阻，其工作原理与图1相似。 图3 NTC负温度系数热敏电阻应用电路 三、实训内容与步骤 1. 将图4所示温湿度传感器应用模块放置到传感器综合应用创新实训平台相应位置。检查各相关连接线路，接通传感器综合应用创新实训平台电源，确认无误后用数字万用表测量温度传感器模块的供电电压（+5V）是否正常。 2. 在图4中PTC位置处接入正温系数热敏电阻，在室温条件下，调节电位器RP1，使下限报警灯D2亮，当D2亮后再同一方向调节PR1一圈，设定下限温度值；调节RP2，使上限报警灯D1亮，当D2亮后再反方向调节PR2一圈，设定上限温度值。调节完成后，用手捏住PTC传感器，当温度在上限和下限中间时，D1和D2灭。当温度高于上限时，D1亮，D2灭；当温度小于下限时，D1灭，D2亮。 图4 温度传感器应用模块 3. 将热敏电阻更换为负温系数热敏电阻接入到图4中NTC位置处。在室温条件下，调节电位器RP4，使下限报警灯D4亮，当D4亮后再同一方向调节PR4一圈，设定下限温度值；调节RP3，使上限报警灯D3亮，当D3亮后再反方向调节PR3一圈，设定上限温度值。调节完成后，用手捏住NTC传感器，当温度在上限和下限中间时，D3和D4灭，当温度高于上限时，D3亮，D4灭；当温度小于下限时，D3灭，D4亮。 四、问题思考 1. 如果调换热敏电阻的输出信号到两个比较器的位置，按照上述步骤进行实训时将会出现什么现象？ 2. 如果改变发光二极管的接入极性，实现步骤2中现象，该如何设计电路？ 3. 如果将温度上下限报警值分别设定为25℃、80℃，应如何操作调试电路？ 五、实训报告要求 1. 记录实训过程中上下限报警灯亮时，两比较器的输入、输出电压。 2. 对实训过程中出现的问题进行分析、总结。 六、评分标准 1．操作是否符合规范(40分) 2．结果是否正确(30分) 3．分析是否准确(30分)
实训项目单01-热敏电阻温度测量与报警电路调试与应用
