熱敏溫度傳感器基本特性與應(yīng)用

汪亮+劉洋+彭庶修

摘要：對于以培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才為目標(biāo)的獨(dú)立學(xué)院，應(yīng)當(dāng)高度重視實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)和建設(shè)。為提高實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、分析和解決問題的能力，筆者開發(fā)了一系列綜合性和設(shè)計(jì)性溫度傳感器實(shí)驗(yàn)，拓展了學(xué)生的知識面，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，起到了良好的教學(xué)效果，研究成果對于同類型的獨(dú)立學(xué)院物理實(shí)驗(yàn)課程改革具有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：溫度傳感器；熱敏電阻；集成電路型溫度傳感器

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）02-0194-02

一、溫度傳感器的基本特性

1.熱敏電阻溫度傳感器的基本特性。熱敏電阻是指對溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成的電阻，一般按溫度系數(shù)分為：負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）、正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）和臨界溫度系數(shù)熱敏電阻（CTR）。NTC熱敏電阻生產(chǎn)最早、最成熟、使用范圍也廣，最常見的是由金屬氧化物組成的，如：錳、鈷、鐵、鎳、銅等兩三種的氧化物混合燒結(jié)而成。熱敏電阻可以根據(jù)使用要求封裝加工成各種形狀的探頭。

二、溫度傳感器的溫度特性測試

三、溫度傳感器的應(yīng)用電路

下面介紹兩個(gè)溫度傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。

1.熱敏電阻的應(yīng)用——電子溫控開關(guān)。電子溫控開關(guān)電路見圖4。它是由三只三極管組成的直接耦合電路。當(dāng)環(huán)境溫度在設(shè)定溫度以下時(shí)，三極管VT1導(dǎo)通，VT2也導(dǎo)通。它的集電極電壓在0.3V以下，因此三極管VT3截止，LED不亮，相當(dāng)于開關(guān)斷開。如果環(huán)境溫度上升，熱敏電阻的電阻值隨之減小，這樣三極管VT1的基極電壓就會升高，由于VT1是PNP型三極管，所以三極管VT1截止，三極管VT2的基極得不到工作電流也將截止，它的集電極電壓升高，使三極管VT3飽和導(dǎo)通，這時(shí)LED點(diǎn)亮，相當(dāng)于開關(guān)接通。

2.電壓型集成溫度傳感器LM35的應(yīng)用——數(shù)顯溫度計(jì)。以FB716-Ⅰ裝置中已有的LM35溫度傳感器為例介紹，見圖5。

在測試好LM35傳感器溫度特性、作溫度與輸出電壓的關(guān)系曲線、擬合出線性方程，可知其溫度系數(shù)為10mV/℃左右。以此知識為背景可設(shè)計(jì)出，以其為核心器件的、用數(shù)字萬用表200mV擋為顯示部分的電子溫度表（此舉是盡量使用實(shí)驗(yàn)箱中的器材）。如此安排實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)充了原有實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)功能，作為的一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開出就完整了。

四、結(jié)束語

當(dāng)前工科專業(yè)的物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，均存在少學(xué)時(shí)與少課時(shí)（一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)只有2課時(shí)）的問題，導(dǎo)致學(xué)生可操作的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容偏少，這個(gè)問題該如何應(yīng)對？筆者認(rèn)為除了積極爭取實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)之外，挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)本身的潛力，也是一種可行的辦法，結(jié)合理工類各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)特色，利用各類傳感器的物理原理，將它們的應(yīng)用引進(jìn)到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來，是物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一項(xiàng)不錯(cuò)的舉措。

參考文獻(xiàn)：

[1]杭州精科儀器有限公司.FB716-Ⅰ物理設(shè)計(jì)性（熱學(xué)）實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)講義[Z].

[2]張萍，侯晨霞，宋金瑤.綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與探討[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（8）：157-159.

The Fundamental Properties and Application of Thermosensitive Temperature Sensor

WANG Liang，LIU Yang，PENG Shu-xiu

（The Physics Experiment Center of Zhuhai College of Jilin University，Zhuhai，Guangdong 519041，China）

Abstract：As the goal of developing the talents of application technology，the independent colleges should attach great importance to the construction of experiment curriculum and teaching. To improve the quality of experiment teaching and develop the handling ability，analyzing and solving problem skills of the students，the author developed a series of comprehensive and designable temperature sensor experiments to expand the students' knowledge and improve students' experimental ability. These experiments played a good teaching effect. The results of the research have some reference for the curriculum reform of Physics experiment in the same type of independent colleges.

Key words：temperature sensor；thermosensitive resistence；IC temperature sensor