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温度传感器特性的研究

温度传感器特性的研究
温度传感器特性的研究

温度传感器特性的研究实验报告

一实验目的

1.学习用恒电流法和直流电桥法测量热电阻;

2.测量铂电阻和热敏电阻温度传感器的温度特性。

二实验仪器

FD-TTT-A温度传感器特性实验仪一台,电阻箱R3

三实验原理

温度是一个重要的热学物理量,温度的变化对实验和生产结果至关重要,所以温度传感器应用广泛。温度传感器是利用一些金属,半导体等材料与温度相关的特性制备的。本实验通过测量几种常用的温度传感器的特性物理量随温度的变化来了解这些温度传感器的工作原理。一般把金属热电阻称为热电阻,把半导体热电阻称为热敏电阻。

常用温度传感器的类型和作用

直流平衡点桥(惠斯通电桥)的电路如图所示。

把四个电阻R1,R2,R3,Rt连接成一个四边形回路ABCD,每条边称作电桥一个“桥臂”在边形的一组对角接点A,C之间连入直流电源E,在另一组对角接点B,D之间连入平衡指示仪表,B,D之间对角线形成一条“桥路”,它的作用是将桥路的两个端点电位进行比较,当B,D两点电位相等时,桥路中无电流通过,指示仪示数为零,电桥达到平衡。此时有U AB=U AD,U BC=U DC,电桥平衡,电流Ig=0,流过电阻R1,R3电流相等,I1=I3,同理I2=I Rt,

因此

R1/R2=R3/Rt

如果R1=R2,则有Rt=R3 (1)

2.恒流法测量热电阻

恒流法测量热电阻,电路如图所示

电源采用恒流源,R1为已知数值的固定电阻,Rt为热电阻。U R1为R1上的电压,U Rt 为Rt上的电压,U R1用于监测电路的电流,当电路电流恒定时只要测出热电阻两端电压U Rt,即可知道被测热电阻的阻值。当电路电流为I0,温度为t时,热电阻Rt为

Rt=U Rt/I0=R1U Rt/U R1 (2)

3.Pt100铂电阻温度传感器

Pt100铂电阻是一种利用铂金属导体电阻随温度变化的特性制成的温度传感器。铂的物理化学性能极稳定,抗氧化能力强,易复制性好,易工业化生产,电阻率较高。按IEC标准,铂电阻的测温范围为-200— 650℃。百度电阻比W(100)=1.3850时Ro为100Ω或10Ω时。称为Pt100铂电阻或Pt10铂电阻。其允许的不确定度A级为:±(0.15℃+0.002|t|)。B 级为:±(0.3℃+0.005|t|)。铂电阻的阻值与温度之间的关系,当温度t在-200~0℃之间时,其关系式为:

Rt=R0(1+At+Bt2+C(t-100℃)t3)(3’)

当温度在0~650℃之间时关系式为:

Rt=R0(1+At+Bt2) (3”)

Rt ,R0分别为铂电阻在温度t,0℃时的电阻,A,B,C为温度系数。对工业常用铂电阻:A=3.90802*10-3/℃,B=-5.80195*10-7/℃,C=-4.27350*10-12/℃

在0~100℃范围内,Rt的表达式可近似线性为:

Rt=R0(1+A1t) (3)

式中A1温度系数,近似为3.85×10ˉ3/℃,Pt100铂电阻的阻值,其0℃时 Rt =100Ω;而100℃时Rt =138.5Ω。

4.热敏电阻(NTC1K)温度传感器

热敏电阻是利用半导体电阻阻值随温度变化的特性来测量温度的,按电阻阻值随温度升高而减小或增大,分为NTC型(负温度系数)、PTC型(正温度系数)和CTC(临界温度)。热敏电阻电阻率大,温度系数大,但其非线性大,置换性差,稳定性差,通常只适用于一般要求不高的温度测量。以上三种热敏电阻特性曲线见图

在一定的温度范围内(小于450℃)热敏电阻的电阻Rt与温度T之间有如下关系:

Rt=R0e B(1/T-1/T0)

式中Rt、R0是温度为T(K),T0(K)时的电阻值( K为热力学温度单位开);B是热敏电阻材料常数,一般情况下B为2000~6000K。

对一定的热敏电阻而言,B为常数,对上式两边取对数,则有:

lnRt= B(1/T-1/T0)+ lnR0(4)

由上式可见lnRt与1/T成线性关系,作图lnRt对1/T曲线,用直线拟合,由斜率得到常数B。

四实验步骤

测量Pt100铂电阻的温度特性

1.恒电流法

插上横流电源,监测R1上电流是否为1mA(即U1=1V,R1=1.00K)。将控温传感器

Pt100铂电阻(A级)插入干井炉的中心井,另一只待测Pt100铂电阻插入另一个井,从室温开始测量,然后开启加热器,每隔10℃控温系统设置一次,控温稳定2分钟后用式(2)计算Pt100铂电阻阻值。用最小二乘法直线拟合,求出结果。

温度系数A= 相关系数R=

2.直流电桥法测量热电阻

插上桥电源(2V),将控温传感器Pt100铂电阻(A级)插入干井炉的中心井,另一只待测Pt100铂电阻插入另一个井,从室温开始测量,然后开启加热器,每隔10℃控温系统设置一

次,控温稳定2分钟后,调整电阻箱R3使输出电压为零,电桥平衡,用式(1)计算Pt100铂电阻阻值。用最小二乘法直线拟合,求出结果。

测量

1.恒电流法

与Pt100铂电阻的测试相同,插上横流电源,监测R1上电流是否为1mA(即U1=1V,R1=1.00K)。将控温传感器Pt100铂电阻(A级)插入干井炉的中心井,另一只待测NTC1K热敏电阻温度传感器插入另一个井,从室温开始测量,然后开启加热器,每隔10℃控温系统设置一次,控温稳定2分钟后用式(2)计算NTC1K电阻阻值。用最小二乘法直线拟合,求出结果。

2.直流电桥法测量热电阻

与Pt100铂电阻的测试相同,插上桥电源(2V),将控温传感器Pt100铂电阻(A级)插入干井炉的中心井,另一只待测NTC1K热敏电阻温度传感器插入另一个井,从室温开始测量,然后开启加热器,每隔10℃控温系统设置一次,控温稳定2分钟后用式(1)计算NTC1K 电阻阻值。用最小二乘法直线拟合,求出结果。

五实验数据及处理

测量Pt100铂电阻的温度特性

1.恒流法

根据公式(3)作图Rt=R0(1+A1t),

温度系数A1= 3.91×10ˉ3/℃相关系数R=0.9997 斜率为R0A1=0.3871Ω/℃,R0为截距=99.061,求出温度系数A1=3.91×10ˉ3/℃(理论上其0℃时 Rt =100Ω,相当于为这里实验数据的截距;而100℃时Rt =138.5Ω。)

2.直流电桥法测量热电阻

根据公式(3)作图Rt=R0(1+A1t)

温度系数A1= 3.86×10ˉ3/℃相关系数R=0.9997 斜率为R0A1=0.3868Ω/℃,R0为截距=100.27,求出温度系数A1=3.86×10ˉ3/℃(理论上其0℃时 Rt =100Ω,相当于为这里实验数据的截距;而100℃时Rt =138.5Ω。) 测量NTC1K热敏电阻的温度特性

1.恒电流法

根据公式(4)lnRt= B(1/T-1/T0)+ lnR0,由上式lnRt与1/T成线性关系,作图lnRt对1/T 曲线,用直线拟合,由斜率得到常数B。

温度系数B=3907.4K 相关系数R=0.9993

2.直流电桥法测量热电阻

根据公式(4)lnRt= B(1/T-1/T0)+ lnR0,由上式lnRt与1/T成线性关系,作图lnRt对1/T

温度系数B=3805.6K 相关系数R=0.9996

六实验思考

1. 数据讨论与思考

●测量Pt100铂电阻的温度特性

按照标准截距应该是100Ω理论值,下图是按理论值作的线性拟合。

理论上其0℃时 Rt =100Ω,相当于为这里实验数据的截距;而100℃时Rt =138.5Ω。实际上实验得到的数据采用两种方法截距分别为99.061Ω和100.27Ω,并且相关系数很好。

恒电流法结果与直流电桥法结果都很吻合,恒电流法的A1= 3.91×10ˉ3/℃,电桥法温度系数A1= 3.86×10ˉ3/℃,相比而言电桥法得到的数据与标准值A1= 3.85×10ˉ3/℃非常接近。电桥法测量的数据非常可靠。

●测量NTC1K热敏电阻的温度特性

在做这个实验数据处理时,费了很大周折,发现数据图始终不好,以下是在处理数据中的一个案例,体会很深刻。

在处理数据时,数据线性不好,而且从我查到的原理上发现数据与理论上的标准值误差

极大,因此我的处理的数据是错误的。但也不太敢肯定我错在哪里。因为数据没有问题,都是实验收集到的数据,而且处理方式看起来也没有问题。

后来想着把数据改动一下,使得数据线性度更好,这样表面看数据图也很线性,也有说服力。但始终得出的数据不好。

而且我还想如果不改动数据,那就把几组比较差的数据丢掉,因为想当然以为它们是不可靠的测试数据(其实并不是数据不可靠),这样做出来的的图也有很好的线性度。但实际上结果仍然不理想。

费了一番周折,重新弄明白原理后再处理数据才得到很理想的结果。

这告诉我一些比较简单的道理,不论是做人还是做实验都意义深刻。

首先:要对自己的数据有信心,只要是自己实验收集的数据,就不要轻易改动数据或者丢弃数据。

如果没有自信很难做成功事情的。

第二:实验要认真,不能随意改数据,从而得到满意的结果。实验并没有真正满意的结果,真正满意的结果是自己臆想出来的,从而老是想改数据得到满意结果。

第三:如果数据结果偏离太大,而收集的数据又没有问题,那么要找原因,不要轻易改动数据,很可能是处理方法出了问题。

可见,思路决定出路,态度决定行为,方法过程决定结果。最后处理数据想说一点细节很重要,细节决定成败。

最后:不要轻易放弃,这对我们的成长来说是非常重要的,人非常容易退缩,可见坚持是多么的不容易。

一个处理数据过程中犯的错误,需要谨记为人处事。态度很重要。

温度传感器特性论文

摘要 本课题通过实验对不同类型的半导体PN结器件进行正向压降与温度特性的测量,获取实验数据,通过整理、分析、比较、综合实验数据,从中比较各器件灵敏度,线性度的优劣,为温度传感器选择提供依据。主要分析了不同型号的二极管的温度特性,不同型号的四种温度传感器的探究,各种型号的不同参数在一定的条件下随温度的变化关系,主要测量的传感器有:铂电阻;半导体热敏电阻;PN结; AD590等。 关键词 铂电阻;半导体热敏电阻;PN结;(AD590);温度传感器

绪言 传统的温度计在测量的过程中,往往有一定的限制性,不容易测量,而且很容易产生误差,测量结果往往不准确。在有些医疗和工业复杂的环境中,传统的温度计无法完成测量任务。而温度传感器的出现,对温度的测量带来了一定的便利性和可操作性。 温度传感器是检测温度的器件,被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域,其种类多,发展快。温度传感器一般分为接触式和非接触式两大类。 接触式温度传感器有热电偶、热敏电阻以及铂电阻等,利用其产生的热电动势或电阻随温度变化的特性来测量物体的温度,被广泛用于家用电器、汽车、船舶、控制设备、工业测量、通信设备等.另外,还有一些新开发研制的传感器,例如,有利用半导体PN 结电流/电压特性随温度变化的半导体集成传感器;有利用光纤传播特性随温度变化或半导体透光随温度变化的光纤传感器;有利用弹性表面波及振子的振荡频率随温度变化的传感器;有利用核四重共振的振荡频率随温度变化的NQR传感器;有利用在居里温度附近磁性急剧变化的磁性温度传感器以及利用液晶或涂料颜色随温度变化的传感器等。 非接触方式是通过检测光传感器中红外线来测量物体的温度,有利用半导体吸收光而使电子迁移的量子型与吸收光而引起温度变化的热型传感器.非接触传感器广泛用于接触温度传感器、辐射温度计、报警装置、来客告知器、火灾报警器、自动门、气体分析仪、分光光度计、资源探测等。 本实验将通过测量几种常用的接触式温度传感器的特征物理量随温度的变化,来了解这些温度传感器的工作原理。

DS18B20温度传感器实验

DS18B20温度传感器实验Proteus仿真原理图: DS18B20内部结构:

/************************* 源程序 ****************************/ #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define delayNOP() {_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();} sbit DQ = P3^3; sbit LCD_RS = P2^0; sbit LCD_RW = P2^1; sbit LCD_EN = P2^2; uchar code Temp_Disp_Title[]={"Current Temp : "}; uchar Current_Temp_Display_Buffer[]={" TEMP: "}; uchar code Temperature_Char[8] = { 0x0c,0x12,0x12,0x0c,0x00,0x00,0x00,0x0 0 }; uchar code df_Table[]= { 0,1,1,2,3,3,4,4,5,6,6,7,8,8,9,9 }; uchar CurrentT = 0; uchar Temp_Value[]={0x00,0x00}; uchar Display_Digit[]={0,0,0,0}; bit DS18B20_IS_OK = 1; void DelayXus(uint x) { uchar i; while(x--) { for(i=0;i<200;i++); } } bit LCD_Busy_Check(){ bit result; LCD_RS = 0; LCD_RW = 1; LCD_EN = 1; delayNOP(); result = (bit)(P0&0x80); LCD_EN=0; return result; } void Write_LCD_Command(uchar cmd) { while(LCD_Busy_Check()); LCD_RS = 0; LCD_RW = 0; LCD_EN = 0; _nop_(); _nop_(); P0 = cmd; delayNOP(); LCD_EN = 1; delayNOP(); LCD_EN = 0; }

DS18B20温度传感器实验

DS18B20温度传感器实验 TEMP1 EQU 5AH ;符号位和百位公用的存放单元TEMP2 EQU 5BH ;十位存放单元 TEMP3 EQU 5CH ;个位存放单元 TEMP4 EQU 5DH ; TEMP5 EQU 5EH TEMP6 EQU 5FH ;数据临时存放单元 TEMP7 EQU 60H TEMP8 EQU 61H ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0020H MAIN: MOV SP,#70H LCALL INT ;调用DS18B20初始化函数MAIN1: LCALL GET_TEMP ;调用温度转换函数 LCALL CHULI ;调用温度计算函数 LCALL DISP ;调用温度显示函数 AJMP MAIN1 ;循环 INT: L0:

SETB P3.7 ;先释放DQ总线 MOV R2,#250 ;给R2赋延时初值,同时可让DQ保持高电平2us L1: CLR P3.7 ;给DQ一个复位低电平 DJNZ R2,L1 ;保持低电平的时间至少为480us SETB P3.7 ;再次拉高DQ释放总线 MOV R2,#25 L2: DJNZ R2,L2 ;保持15us-60us CLR C ORL C,P3.7 ;判断是否收到低脉冲 JC L0 MOV R6,#100 L3: ORL C,P3.7 DJNZ R6,L3 ;存在低脉冲保持保持60us-240us ; JC L0 ;否则继续从头开始,继续判断 SETB P3.7 RET ;调用温度转换函数 GET_TEMP: CLR PSW.4 SETB PSW.3 ;设置工作寄存器当前所在的区域 CLR EA ;使用DS18B20前一定要禁止任何中断 LCALL INT ;初始化DS18B20 MOV A,#0CCH ;送入跳过ROM命令 LCALL WRITE MOV A,#44H ;送入温度转换命令 LCALL WRITE LCALL INT ;温度转换完成,再次初始化18b20 MOV A,#0CCH ;送入跳过ROM命令 LCALL WRITE MOV A,#0BEH ;送入读温度暂存器命令 LCALL WRITE LCALL READ MOV TEMP4,A ;读出温度的低字节存在TEMP4 LCALL READ MOV TEMP5,A ;读出温度的高字节存在TEMP5 SETB EA RET CHULI : MOV A,TEMP5 ;将温度的高字节取出 JNB ACC.7,ZHENG ;判断最高位是否为0,为0则表示温度为正,则转到ZHENG MOV A,TEMP4 ;否则温度为负,将温度的低字节取出

温度传感器实验

实验二(2)温度传感器实验 实验时间 2017.01.12 实验编号 无 同组同学 邓奡 一、实验目的 1、了解各种温度传感器(热电偶、铂热电阻、PN 结温敏二极管、半导体热敏电阻、集成温度传感器)的测温原理; 2、掌握热电偶的冷端补偿原理; 3、掌握热电偶的标定过程; 4、了解各种温度传感器的性能特点并比较上述几种传感器的性能。 二、实验原理 1、热电偶测温原理 由两根不同质的导体熔接而成的,其形成的闭合回路叫做热电回路,当 两端处于不同温度时回路产生一定的电流,这表明电路中有电势产生,此电势即为热电势。 试验中使用两种热电偶:镍铬—镍硅(K 分度)、镍铬—铜镍(E 分度)。图2.3.5所示为热电偶的工作原理,图中:T 为热端,0T 为冷端,热电势为)()(0T E T E E AB AB t -=。 热电偶冷端温度不为0℃时(下式中的1T ),需对所测热电势进行修正,修正公式为:),(),(),(0110T T E T T E T T E +=,即: 实际电动势+测量所得电动势+温度修正电势 对热电偶进行标定时,以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热 电偶。 2、铂热电阻 铂热电阻的阻值与温度的关系近似线性,当温度在C 650T C 0?≤≤?时,

)1(20BT AT R R T ++=, 式中:T R ——铂热电阻在T ℃时的电阻值 0R ——铂热电阻在0℃时的电阻值 A ——系数(=C ??/103.96847-31) B ——系数(= C ??/105.847--71) 3、PN 结温敏二极管 半导体PN 结具有良好的温度线性,PN 结特性表达公式为: γln be e kT U =?, 式中,γ为与PN 结结构相关的常数; k 为波尔兹曼常数,K J /1038.1k 23-?=; e 为电子电荷量,C 1910602.1e -?=; T 为被测物体的热力学温度(K )。 当一个PN 结制成后,当其正向电流保持不变时,PN 结正向压降随温度 的变化近似于线性,大约以2mV/℃的斜率随温度下降,利用PN 结的这一特性可以进行温度的测量。 4、热敏电阻 热敏电阻是利用半导体的电阻值随温度升高而急剧下降这一特性制成的 热敏元件,灵敏度高,可以测量小于0.01℃的温差变化。 热敏电阻分为正温度系数热敏电阻PTC 、负温度系数热敏电阻NTC 和在 某一特定温度下电阻值发生突然变化的临界温度电阻器CTR 。 实验中使用NTC ,热敏电阻的阻值与温度的关系近似符合指数规律,为:)11(00e T T B t R R -=。式中: T 为被测温度(K),16.273t +=T 0T 为参考温度(K),16.27300+=t T T R 为温度T 时热敏电阻的阻值 0R 为温度0T 时热敏电阻的阻值 B 为热敏电阻的材料常数,由实验获得,一般为2000~6000K 5、集成温度传感器 用集成工艺制成的双端电流型温度传感器,在一定温度范围内按1uA/K 的恒定比值输出与温度成正比的电流,通过对电流的测量即可知道温度值(K 氏温度),经K 氏-摄氏转换电路直接得到摄氏温度值。

DS18B20温度传感器设计

智能化仪器及原理应用课程设计 设计题目: DS18B20数字温度计的设计专业班级: 10自动化1 班 姓名: 组员: 指导老师: 日期:2012-11-26

目录 一、摘要 (2) 二、方案论证 (2) 三、电路设计 (2) 1、设备整机结构及硬件电路框图 (2) 2、单片机的选择 (3) 3、温度显示电路 (3) 4、温度传感器 (4) 5、软件设计 (6) 6、系统所运用的功能介绍: (8) 四、系统的调试及性能分析: (8) 附件:DS18B20温度计C程序 (9)

一、摘要 本设计的主要内容是应用单片机和温度传感器设计一个数字温度表,DS18B20是一种可组网的高精度数字温度传感器,由于其具有单总线的独特优点,可以使用户轻松地组建起传感器网络,并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本设计基于数字温度传感器DS18B20,以AT89C51片机为核心设计此测试系统,具有结构简单、测温精度高、稳定可靠的优点。可实现温度的实时检测和显示,本文给出了系统的硬件电路详细设计和软件设计方法,经过调试和实验验证,实现了预期的全部功能。 二、方案论证 方案一: 由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D 转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D 转换电路,感温电路比较麻烦。 方案设计框图如下: 方案二:考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。 从以上两种方案,很容易看出,采用方案二,电路比较简单,软件设计也比较简单,故采用了方案二。 三、电路设计 1、 设备整机结构及硬件电路框图 根据设计要求与设计思路,设计硬件电路框图如下图所示, 4位数码管显示器系统中AT89C51成对DS18B20初始化、温度采集、温度转换、温度数码显示。 本装置详细组成部分如下: a. 主控模块:AT89C51片机; b. 传感器电路:DS18B20温度传感器;

大学物理实验-温度传感器实验报告

关于温度传感器特性的实验研究 摘要:温度传感器在人们的生活中有重要应用,是现代社会必不可少的东西。本文通过控制变量法,具体研究了三种温度传感器关于温度的特性,发现NTC电阻随温度升高而减小;PTC电阻随温度升高而增大;但两者的线性性都不好。热电偶的温差电动势关于温度有很好的线性性质。PN节作为常用的测温元件,线性性质也较好。本实验还利用PN节测出了波 尔兹曼常量和禁带宽度,与标准值符合的较好。 关键词:定标转化拟合数学软件 EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE NATURE OF TEMPERATURE SENSOR 1.引言 温度是一个历史很长的物理量,为了测量它,人们发明了许多方法。温度传感器通过测温元件将温度转化为电学量进行测量,具有反应时间快、可连续测量等优点,因此有必要对其进行一定的研究。作者对三类测温元件进行了研究,分别得出了电阻率、电动势、正向压降随温度变化的关系。 2.热电阻的特性 2.1实验原理 2.1.1Pt100铂电阻的测温原理 和其他金属一样,铂(Pt)的电阻值随温度变化而变化,并且具有很好的重现性和稳定性。利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器,通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω(即Pt100)。铂电阻温度传感器精度高,应用温度范围广,是中低温区(-200℃~650℃)最常用的一种温度检测器,本实验即采用这种铂电阻作为标准测温器件来定标其他温度传感器的温度特性曲线,为此,首先要对铂电阻本身进行定标。 按IEC751国际标准,铂电阻温度系数TCR定义如下: TCR=(R100-R0)/(R0×100) (1.1) 其中R100和R0分别是100℃和0℃时标准电阻值(R100=138.51Ω,R0=100.00Ω),代入上式可得到Pt100的TCR为0.003851。 Pt100铂电阻的阻值随温度变化的计算公式如下: Rt=R0[1+At+B t2+C(t-100)t3] (-200℃

基于数字温度传感器的数字温度计

黄河科技学院《单片机应用技术》课程设计题目:基于数字温度传感器的数字温度计 姓名:时鹏 院(系):工学院 专业班级: 学号: 指导教师:

黄河科技学院课程设计任务书 工学院机械系机械设计制造及其自动化专业S13 级 1 班 学号1303050025 时鹏指导教师朱煜钰 题目:基于数字温度传感器的数字温度计设计 课程:单片机应用技术课程设计 课程设计时间2014年10月27 日至2014年11 月10 日共2 周 课程设计工作容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)(纸不够可加页)

课程设计任务书及摘要 一、课程设计题目:基于数字温度传感器的数字温度计 二、课程设计要求 利用数字温度传感器DS18B20与单片机结合来测量温度。利用数字温度传感器DS18B20测量温度信号,计算后在LED数码管上显示相应的温度值。其温度测量围为-55℃~125℃,精确到0.5℃。数字温度计所测量的温度采用数字显示,控制器使用单片机AT89C51,温度传感器使用DS18B20,用3位共阳极LED 数码管以串口传送数据,实现温度显示。 三、课程设计摘要 DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器,由于其具有单总线的独特优点,可以使用户轻松地组建起传感器网络,并可使多点温度测量电路变得简单、可靠。本文结合实际使用经验,介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下的硬件连接及软件编程,并给出了软件流程图。 该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准RS232通信接口,芯片使用了ATMEL公司的AT89C51单片机和DALLAS公司的DS18B20数字温度传感器。上位机部分使用了通用PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空调控制和生产过程监控等领域。 四、关键字:单片机温度测量DS18B20 数字温度传感器AT89C51

温度传感器论文

温度传感器 专业 班级 学生姓名 学号

目录 引言 (4) 1综述 (4) 2方案设计 (5) 2 元器件介绍 (5) 2.118B20的性能特点 (5) 2.218B20的工作原理及应用 (5) 2.3 AT89S52的介绍 (6) 3 总体设计 (8) 3.1 原理图 (8) 3.2 实验步骤 (9) 4 总结 (9) 引言 温度是一种最基本的环境参数,日常生活和工农业生产中经常要检测温度。传统的方式是采用热电偶或热电阻,但是由于模拟温度传感器输出为模拟信号,必须经过 AI D转换环节获得数字信号后才能与单片机等微处理器接口,使得硬件电路结构复杂,制作成本

较高。近年来,美国DALLAS公司生产的DSI8B20为代表的新型单总线数字式温度传感器以其突出优点广泛使用于仓储管理、工农业生产制造、气象观测、科学研究以及日常生活中。DSI8B20集温度测量和 A/D转换于一体,直接输出数字量,传输距离远,可以很方便地实现多点测量,硬件电路结构简单,与单片机接口几乎不需要外围元件。文章将介绍DS18B2的结构特征及控制方法,给出以此传感器和 AT89S52单片机构成的最小温度测量报警系统。 1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有也有间隔起到了字符间距和行间距的作用,正因为如此所以他不能显示图形.通过At89S52控制1602液晶的输出,将所测得的温度显示出来 一、综述 目前,国际上新型温度传感器正从模拟式想数字式、集成化向智能化及网络化的方向发展。 温度传感器按传感器与被测介质的接触方式可分为两大类:一类是接触式温度传感器,一类是非接触式温度传感器。接触式温度传感器的测温元件与被测对象要有良好的热接触,通过热传导及对流原理达到热平衡。这种测温方法精度比较高,并可测量物体内部的温度分布。但对于运动的、热容量比较小的及对感温元件有腐蚀作用的对象,这种方法将会产生很大的误差。 非接触测温的测温元件与被测对象互不接触。常用的是辐射热交换原理。此种测稳方法的主要特点是可测量运动状态的小目标及热容量小或变化迅速的对象,也可测量温度场的温度分布,但受环境的影响比较大 21世纪后,智能温度传感器正朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向迅速发展 二、方案设计 2 元器件介绍 2.1SI8B20性能特点 美国DALLAS半导体公司的DS18B20是世界上第一片支持“单总线”接口的数字式温度传感器,能够直接读取被测物的温度值。它具有TO-92、TSOC、SOIC多种封装形式,可以适应不同的环境需求。其测量范围在-55~+125℃、-10℃~+85℃之内的测量精度可达±0 .5℃,稳定度为1%。通过编程可实现9、10、11、12位的分辨率读出温度数据,以上都

温度传感器实验

DH-SJ5温度传感器设计性实验装置 使 用 说 明 书 杭州大华科教仪器研究所 杭州大华仪器制造有限公司

一、温度传感器概述 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量。测温传感器就是将温度信息转换成易于传递和处理的电信号的传感器。 一、测温传感器的分类 1.1电阻式传感器 热电阻式传感器是利用导电物体的电阻率随温度而变化的效应制成的传感器。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。它分为金属热电阻和半导体热电阻两大类。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 R t =R t0[1+α (t-t 0)] 式中,R t 为温度t 时的阻值;R t0为温度t 0(通常t 0=0℃)时对应电阻值;α为温度系数。 半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 t B t Ae R = 式中R t 为温度为t 时的阻值;A 、B 取决于半导体材料的结构的常数。 常用的热电阻有铂热电阻、热敏电阻和铜热电阻。其中铂电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。 金属铂具有电阻温度系数大,感应灵敏;电阻率高,元件尺寸小;电阻值随温度变化而变化基本呈线性关系;在测温范围内,物理、化学性能稳定,长期复现性好,测量精度高,是目前公认制造热电阻的最好材料。但铂在高温下,易受还原性介质的污染,使铂丝变脆并改变电阻与温度之间的线性关系,因此使用时应装在保护套管中。用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器,利用铂的此种物理特性制成的传感器称为铂电阻温度传感器,通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω,电阻变化率为0.3851Ω/℃,TCR=(R 100-R 0)/(R 0×100) ,R 0为0℃的阻值,R 100为100℃的阻值,按IEC751国际标准,温度系数TCR=0.003851,Pt100(R 0=100Ω)、Pt1000(R 0=1000Ω)为统一设计型铂电阻。铂热电阻的特点是物理化学性能稳定。尤其是耐氧化能力强、测量精度高、应用温度范围广,有很好的重现性,是中低温区(-200℃~650℃)最常用的一种温度检测器。 热敏电阻(Thermally Sensitive Resistor,简称为Thermistor),是对温度敏感的电阻的总称,是一种电阻元件,即电阻值随温度变化的电阻。一般分为两种基本类型:负温度系数热敏电阻NTC (Negative Temperature Coefficient )和正温度系数热敏电阻PTC (Positive Temperature Coefficient )。NTC 热敏电阻表现为随温度的上升,其电阻值下降;而PTC 热敏电阻正好相反。 NTC 热敏热电阻大多数是由Mn(锰)、Ni(镍)、Co(钴)、Fe(铁)、Cu(铜)等金属的氧化物经过烧结而成的半导体材料制成。因此,不能在太高的温度场合下使用。不竟然,其使用范围有的也可以达到了-200℃~700℃,但一般的情况下,其通常的使用范围在-100℃~300℃。 NTC 热敏热电阻热响应时间一般跟封装形式、阻值、材料常数(热敏指数)、热时间常数有关。材料常数(热敏指数)B 值反映了两个温度之间的电阻变化,热敏电阻的特性就是由它的大小决定的,B 值(K )被定义为:2 12 1212111lg lg 3026.211ln ln T T R R T T R R B --?=--= ; R T1:温度 T 1(K )时的零功率电阻值;R T2 :温度 T 2(K )时的零功率电阻值;T 1,T 2 :

温度传感器实验设计概要

成都理工大学工程 技术学院 单片机课程设计报告 数字温度计设计

摘要 在这个信息化高速发展的时代,单片机作为一种最经典的微控制器,单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为一种比较成熟的技术,作为自动化专业的学生,我们学习了单片机,就应该把它熟练应用到生活之中来。本文将介绍一种基于单片机控制的数字温度计,本温度计属于多功能温度计,可以设置上下报警温度,当温度不在设置范围内时,可以报警。本文设计的数字温度计具有读数方便,测温范围广,测温精确,数字显示,适用范围宽等特点。 关键词:单片机,数字控制,数码管显示,温度计,DS18B20,AT89S52。

目录 1概述 (4) 1.1设计目的 (4) 1.2设计原理 (4) 1.3设计难点 (4) 2 系统总体方案及硬件设计...................................................... 错误!未定义书签。 2.1数字温度计设计方案论证 (4) 2.2.1 主控制器 (5) 2.4 系统整体硬件电路设计 (7) 3系统软件设计 (8) 3.1初始化程序 (8) 3.2读出温度子程序 (9) 3.3读、写时序子程序 (10) 3.4 温度处理子程序 (11) 3.5 显示程序 (12) 4 Proteus软件仿真 (13) 5硬件实物 (14) 6课程设计体会 (15) 附录1: (14) 附录2: (21)

1概述 1.1设计目的 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数字温度计就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。 本设计所介绍的数字温度计与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,主要用于对测温比较准确的场所,或科研实验室使用,可广泛用于食品库、冷库、粮库、温室大棚等需要控制温度的地方。目前,该产品已在温控系统中得到广泛的应用。 1.2设计原理 本系统是一个基于单片机AT89S52的数字温度计的设计,用来测量环境温度,测量范围为-50℃—110℃度。整个设计系统分为4部分:单片机控制、温度传感器、数码显示以及键盘控制电路。整个设计是以AT89S52为核心,通过数字温度传感器DS18B20来实现环境温度的采集和A/D转换,同时因其输出为数字形式,且为串行输出,这就方便了单片机进行数据处理,但同时也对编程提出了更高的要求。单片机把采集到的温度进行相应的转换后,使之能够方便地在数码管上输出。LED采用三位一体共阳的数码管。 1.3设计难点此设计的重点在于编程,程序要实现温度的采集、转换、显示和上下限温度报警,其外围电路所用器件较少,相对简单,实现容易。 2 系统总体方案及硬件设计 2.1数字温度计设计方案论证 由于本设计是测温电路,可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应,在将随被测温度变化的电压或电流采集过来,进行A/D转换后,就可以用单片机进行数据的处理,在显示电路上,就可以将被测温度显示出来,这种设计需要用到A/D 转换电路,感温电路比较麻烦。进而考虑到用温度传感器,在单片机电路设计中,大多都是使用传感器,所以这是非常容易想到的,所以可以采用一只温度传感器DS18B20,此传感器,可以很容易直接读取被测温度值,进行转换,就可以满足设计要求。 2.2总体设计框图 温度计电路设计总体设计方框图如图1所示,控制器采用单片机AT89S52,温度传感器采用DS18B20,用3位共阴LED数码管以串口传送数据实现温度显示。

温度传感器论文..

温度传感器设计论文题目:基于DS18B20温度传感器的智能测温仪 学院:物理与电子工程学院 专业: 姓名: 学号:

目录 目录------------------------------------------------------------------------------1 摘要------------------------------------------------------------------------------2 一、传感器概诉-------------------------------------------------------------3 1、传感器及温度传感器发展现状-------------------------------------3 2、主要元器件介绍-------------------------------------------------------3 二、课程设计主要内容----------------------------------------------------6 1、课程设计名称----------------------------------------------------------6 2、设计要求、目的及意义----------------------------------------------6 三、设计达到的指标-------------------------------------------------------7 四、传感器设计原理-------------------------------------------------------7 1、三个重要组成部分----------------------------------------------------7 2、DS1802工作原理------------------------------------------------------7 3、DS1802内部结构图---------------------------------------------------8 4、程序流程图--------------------------------------------------------------9 5、proteus仿真原理图----------------------------------------------------9 五、实验过程-----------------------------------------------------------------10 1、前期准备-----------------------------------------------------------------10 2、课程设计过程-----------------------------------------------------------10 3、个人主要工作及遇到问题--------------------------------------------11 六、数据分析与结论--------------------------------------------------------11 七、课程设计总结、思考与致谢-----------------------------------------12 八、参考文献-----------------------------------------------------------------14 九、附录-----------------------------------------------------------------------15

ATC温度传感器设计

电子系统综合设计报告姓名: 学号: 专业: 日期:2011-4-13 南京理工大学紫金学院电光系

摘要 本次课程设计目的是设计一个简易温度控制仪,可以在四联数码管上显示测得的温度。主要分四部份电路:OP07放大电路,AD转换电路,单片机部分电路,数码管显示电路。设计文氏电桥电路,得到温度与电压的关系,通过控制电阻值改变温度。利用单片机将现在温度与预设温度进行比较,将比较结果在LED数码管上显示,同时实现现在温度与预设温度之间的切换。 关键词放大电路转换电路控制电路显示 目录 1 引言 (3) 1.1 系统设计 (3) 1.1.1 设计思路 (3) 1.1.2 总体方案设计 (3) 2 单元模块设计 (4) 2.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (4) 2.1.1 温度传感器电路的设计 (4) 2.1.2 信号调理电路的设计 (4) 2.1.3 A/D采集电路的设计 (4) 2.1.4 单片机电路 (4) 2.1.5 键盘及显示电路的设计 (4) 2.1.6 输出控制电路的设计 (5) 2.2元器件的选择 (5) 2.3特殊器件的介绍 (5) 2.3.1 OP07A (5) 2.3.2 ADC0809 (6) 2.3.3 ULN2003 (7) 2.3.4 四联数码管(共阴) (7) 2.4各单元模块的联接 (8) 3.1开发工具及设计平台 (9) 3.1.1 Proteus特点 (9) 3.1.2 Keil特点 (9) 3.1.3 部分按键 (10) 4 系统测试 (14) 5 小结和体会 (16) 6 参考文献 (17)

1 引言 电子系统设计要求注重可行性、性能、可靠性、成本、功耗、使用方便和易维护性等。总体方案的设计与选择:由技术指标将系统功能分解为:若干子系统,形成若干单元功能模块。单元电路的设计与选择:尽量采用熟悉的电路,注重开发利用新电路、新器件。要求电路简单,工作可靠,经济实用。 1.1 系统设计 1.1.1 设计思路 本次实验基于P89L51RD2FN的温控仪设计采用Pt100温度传感器。 1.1.2 总体方案设计 设计要求 1.采用Pt100温度传感器,测温范围 -20℃ --100℃; 2.系统可设定温度值; 3.设定温度值与测量温度值可实时显示; 4.控温精度:±0.5℃。

实验三 热电阻、热点偶测温特性实验

实验三热电阻、热电偶测温特性实验 一、实验目的:了解热电阻的特性与应用,了解热电偶测量温度的性能与应用范围。。 二、基本原理: 1、热电阻: 利用导体电阻随温度变化的特性,热电阻用于测量时,要求其材料电阻温度系数大,稳定性好,电阻率高,电阻与温度之间最好有线性关系。常用铂电阻和铜电阻在0-630.74℃以内,电阻Rt与温度t的关系为: R t=R0(1+A t+B t2) R0系温度为0℃时的电阻。本实验R0=100℃,A t=3.9684×10-2/℃,B t=-5.847×10-7/℃2,铂电阻现是三线连接,其中一端接二根引线主要为消除引线电阻对测量的影响。 2、热电偶 当两种不同的金属组成回路,如二个接点有温度差,就会产生热电势,这就是热电效应。温度高的接点称工作端,将其置于被测温度场,以相应电路就可间接测得被测温度值,温度低的接点就称冷端(也称自由端),冷端可以是室温值或经补偿后的0℃、25℃。 三、需用器件与单元:加热源、K型热电偶(红+,黑-)、P t100热电阻、温度控制单元、温度传感器实验模板、数显单元、万用表,热电偶K型、E 型、加热源。 四、实验步骤: (一)热电阻: 1、注意:首先根据实验台型号,仔细阅读“温控仪表操作说”,学会基 本参数设定。 2、将热电偶插入台面三源板加热源的一个传感器安置孔中。将K型热电偶自由端引线插入主控面板上的热电偶EK插孔中,红线为正极,黑色为负极,注意热电偶护套中已安置了二支热电偶,K型和E型,它们热电势值不同,从热电偶分度表中可以判别K型和E型(E型热电势大)热电偶。E型(蓝+,绿-);k型(红+,黑-) 3、将加热器的220V电源插头插入主控箱面板上的220V控制电源插座上。

温度传感器报告

温度传感器是指能感受温度并能转换成可用输出信号的传感器。温度是和人类生活环境有着密切关系的一个物理量,是工业过程三大参量(流量、压力、温度)之一,也是国际单位制(SI)中七个基本物理量之一。温度测量是一个经典而又古老的话题,很久以来,这方面己有多种测温元件和传感器得到普及,但是直到今天,为了适应各工业部门、科学研究、医疗、家用电器等方面的广泛要求,仍在不断研发新型测温元件和传感器、新的测温方法、新的测温材料、新的市场应用。要准确地测量温度也非易事,如测温元件选择不当、测量方法不宜,均不能得到满意结果。 据有关部门统计,2009年我国传感器的销售额为327亿元人民币,其中温度传感器占整个传感器市场的14%,主要应用于通信电子产品、家用电器、楼宇自动化、医疗设备、仪器仪表、汽车电子等领域。 温度传感器的特点 作为一个理想的温度传感器,应该具备以下要求:测量围广、精度高、可靠性好、时漂小、重量轻、响应快、价格低、能批量生产等。但同时满足上述条件的温度传感器是不存在的,应根据应用现场灵活使用各种温度传感器。这是因为不同的温度传感器具有不同的特点。 ● 不同的温度传感器测量围和特点是不同的。 几种重要类型的温度传感器的温度测量围和特点,如表1所示。 ● 测温的准确度与测量方法有关。 根据温度传感器的使用方法,通常分为接触测量和非接触测量两类,两种测量方法的特点如 ● 不同的测温元件应采用不同的测量电路。 通常采用的测量电路有三种。“电阻式测温元件测量电路”,该测量电路要考虑消除非线性误差和热电阻导线对测量准确度的影响。“电势型测温元件测量电路”,该电路需考虑线性化和冷端补偿,信号处理电路较热电阻的复杂。“电流型测温元件测量电路”,半导体集成温度传感器是最典型的电流型温度测量元件,当电源电压变化、外接导线变化时,该电路输出电流基本不受影响,非常适合远距离测温。 温度测量的最新进展 ● 研制适应各种工业应用的测温元件和温度传感器。 铂薄膜温度传感器膜厚1μm,可置于极小的测量空间,作温度场分布测量,响应时间不超过1ms,偶丝最小直径25μm,热偶体积小于1×10-4mm3,质量小于1μg。 多色比色温度传感器能实时求出被测物体发射率的近似值,提高辐射测温的精

实验十一 LM35温度传感器特性实验

实验十一 LM35温度传感器特性实验 【实验目的】 1、了解LM35温度传感器的基本原理和温度特性的测量方法; 2、测量LM35温度传感器输出电压与温度的特性曲线; 【实验仪器】 电磁学综合实验平台、LM35温度传感器、加热井、温度传感器特性实验模板 【实验原理】 1.电压型集成温度传感器(LM35) LM35温度传感器,标准T0-92工业封装,其准确度一般为±0.5℃。(有几种级别)由于其输出为电压,且线性极好,故只要配上电压源,数字式电压表就可以构成一个精密数字测温系统。内部的激光校准保证了极高的准确度及一致性,且无须校准。输出电压的温度系数K V=10.0mV/℃,利用下式可计算出被测温度t(℃): U O=K V*t=(10mV/℃)*t 即: t(℃)= U O/10mV (11-1)LM35温度传感器的电路符号见图11-1,V o为输出端实验测量时只要直接测量其输出端电压U o,即可知待测量的温度。 图11-1

图11-2LM35传感器特性实验连接图 【实验步骤】 1、按图11-2,将实验平台加热输出与加热井(加热接口)连接,实验台风扇接口与加热井(风扇接口)连接。 2、调节PID控温表,设置SV:在表面板上按一下(SET)按键,SV表头的温度显示个位将会闪烁;按面板上的“▲”或“▼”键调整设置个位的温度;在按面板上按一下(SET)按键即可,SV表头的温度显示个位将会闪烁,再按“<”键使表头的温度显示十位闪烁,按面板上的“▲”或“▼”键调整设置十位的温度;用同样方法还可设置百位的温度。调好SV所需设定的温度后,再按一下(SET)按键即可完成设置。将加热开关选择(快)档加热,待30秒后,仪器开始加热,控温表即可自动控制温度。调节不同温度,设定参照步骤2进行调节。 3、根据不同的实验连接不同的连接线,可参照上图。 【实验数据】 1、LM35传感器(工作电压5V)(直流电压表2V档测量) 表11-1 t(℃) 30 40 50 60 70 80 90 100 U 2、描绘.LM35传感器曲线,求出.LM35随温度变化的灵敏度S(mV/℃), 【注意事项】 1、加热器温度不能加热到120℃以上,否则将可能损坏加热器。

51单片机温度传感器课程设计

基于单片机的温度传感器课程设计报告 随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中温度传感器就是一个典型的例子,但人们对它的要求越来越高,要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手,一切向着数字化控制,智能化控制方向发展。 本设计所介绍的温度传感器与传统的温度计相比,具有读数方便,测温范围广,测温准确,其输出温度采用数字显示,该设计控制器使用单片机STC89S52,测温传感器使用DS18B20,用LCD实现温度显示,能准确达到以上要求。 随着时代的进步和发展,单片机技术已经普及到我们生活,工作,科研,各个领域,已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机控制的温度传感器。 关键词:单片机,数字控制,温度传感器 1. 温度传感器设计内容 1.1传感器三个发展阶段 一是模拟集成温度传感器。该传感器是采用硅半导体集成工艺制成,因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。此种传感器具有功能单一(仅测量温度)、测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等特点,适合远距离测温、控温,不需要进行非线性校准,且外围电路简单。它是目前在国内外应用最为普遍的一种集成传感器,典型产品有AD590、AD592、TMP17、LM135等。 二是模拟集成温度控制器。模拟集成温度控制器主要包括温控开关、可编程温度控制器,典型产品有LM56、AD22105和MAX6509。某些增强型集成温度控制器(例如TC652/653)中还包含了A/D转换器以及固化好的程序,这与智能温度传感器有某些相似之处。但它自成系统,工作时并不受微处理器的控制,这是二者的主要区别。 三是智能温度传感器。智能温度传感器内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器(或寄存器)和接口电路。有的产品还带多路选择器、中央控制器(CPU)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。智能温度传感器

DS1621温度传感器实验

/*************** writer:shopping.w ******************/ #include #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char bit I2C_Busy, NO_Ack,Bus_Fault,point; uchar bdata a; sbit LSB = a^0; sbit MSB = a^7; sbit SDA = P3^3; sbit SCL = P3^2; uchar Array[] = {'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9'}; uchar command_data[]= { 0xac,0x00,0xee,0xa1,0x00,0x00,0xa2,0x00,0x00,0xaa }; uchar Prompt[]="Waiting for a while...\r"; uchar i; void DelayMS(uint ms) { uchar i; while(ms--) { for(i=0;i<120;i++); } } void SendStop() { SDA = 0; SCL = 1; _nop_(); SDA = 1; I2C_Busy = 0; } void SendByte(uchar wd) { uchar i; a = wd; for(i=0;i<8;i++) { SCL = 0; _nop_(); _nop_(); SDA = MSB;

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