基于热敏电阻高温报警器.docx

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基于热敏电阻高温报警器

成绩评定：

传感器技术

课程设计

题目基于热敏电阻高温报警器

摘要

温度是一个十分重要的物理量，对它的测量与控制有十分重要的意义。

随着现代工农业技术的发展及人们对生活坏境的要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。

温度控制电路在工农业生产中有着广泛的应用，日常生活中业可以见到，如电冰箱的自动制冷，空调的自动控制等等，利用热名电阻制作一个温度报警器，可通过调节微调电位器的阻值，改变电压比较器正向输入的参考电压，可以改变电路报警时的温度。

关键字：

AT89C51单片机、热敏电阻PT100温度检测电路、AD0801转换器、单刀双掷继电器、报警电路

目录

一、设计目的1

二、设计任务与要求1

2.1设计任务1

2.2设计要求1

三、设计步骤及原理分析2

3.1设计方法2

3.2设计步骤3

3.3设计原理分析3

四、课程设计小结与体会6

五、参考文献7

一、设计目的

本文通过采用热敏电阻作为敏感原件的温度报警器的设计与制作，阐明了该装置进行设计与制作的具体过程及方法。

这种温度报警器结构简单，由温度控制部件和报警器两部分组成，可操作性强，应用广泛。

工作时，温度测量范围为20ºC～100ºC.当温度达到预定值30度时，利用热敏电阻的特性，采用电压信号，驱动报警装置，立刻发出报警信号，从而防止因温度升高而带来的不必要的损失。

二、设计任务及要求

2.1设计任务

（1）设计出由热敏电阻构成的测温电路，包括信号调理电路。

（2）有运算放大器构成的比较器比较实测温度与设定温度，超限报警。

（3）设计报警电路，电源供电电路。

2.2设计要求

基于AT89C51单片机设计温度检测报警，可以实现采集周围温度信息进行显示，并且可以根据应用环境不同设定不同的报警上下限。

本文介绍的温度报警器以STC89S52单片机为控制中心，再配合热敏电阻PT100温度检测电路、AD0801转换器、单刀双掷继电器、报警电路、复位电路、晶振电路以及2个LED数码管来对环境温度的实时监测，并能在预设的温度范围内用LED显示，同时在超过预设范围是产生报警信号。

本文分析了温度传感器的工作原理，系统硬件

图1

及软件部分的设计如上图1

三、设计步骤及原理分析

3.1设计方法

（1）通过PT100热敏电阻对温度进行采用，随着温度的变化，PT100的阻值也会随着变化，则通过自制的桥式测温电路的分压也会发生变化，由于变化的分压不是很大，所以采用UA741放大器将变化的电压进行放大，放大到AD0801模数转换器能够处理的范围之内。

经模数转化后的温度信号传入到STC89S52单片机，再由单片机控制继电器，蜂鸣器和数码管来实现温度控制报警，显示功能。

当温度在18度至70度之间时，系统正确显示温度，当温度超出这个范围是系统在显示温度的同时发出报警声。

（2）主电路有NTC测温电阻，可调温度电位器，低频振荡器和音频振荡器四部分组成。

工作原理如下：

由电位器设定设定好温度值，当温度升高时，测温电阻NTC的电阻值降低，达到CD4011输入高平值，导致低频振荡器工作。

3.2设计步骤

1、对各个模块的功能进行调试，主要调试个模块能否实现指定的功能。

2、将调试好的硬件和软件进行联调，主要调试系统的实现功能。

热敏电阻采集到温度后经A/D转换成信号送入单片机，经过数码管显示出温度，同时判断是否超出了18度至79度的范围，超出了则断开开关启动蜂鸣器发出报警声，若没有超出自然显示温度。

3.3设计原理

采用R1、R2、VR2、Pt100构成测量电桥（其中R1=R2,VR2为100欧姆精密电阻），当Pt100的电阻值和VR2电阻值不相等时，电桥输出一个mV级的压差信号，这个压差信号经过运放UA741放大狗输出期望大小的电压信号，该信号可直接连AD转换芯片。

差动放大电路中R3=R4、R5=R6、放大倍数=R5/R3，运放采用单一5V供电。

金属的电阻值随植度的升高而增大，但半导体则相反，它的电阻值随温度的升高而急剧减小，并呈现非线性，如下图所示。

图2

由图可知，在温度变化相同时，热敏电阻器的阻值变化约为铅热电阻的10倍，因此可以说，热敏电阻器对温度的变化特别敏感。

半导体的这种温度特性.是因为半导体的导电方式是载流子（电子、空穴）导电。

由于半导体中载流子的数目远比金属中的自由电子少得多，所以它的电阻率很大。

随着温度的升高，半导体中参加导电的载流子数目就会增多，故半导体导电率就增加，它的电阻率也就降低了。

热敏电阻器正是利用半导体的电阻值随温度显著变化这一特性制成的热敏元件。

它是由某些金属氧化物按不同的配方制成的。

在一定的温度范围内，根据测量热敏电阻阻值的变化，便可知被测介质的温度变化。

热敏电阻也可作为电子线路元件用于仪表线路温度补偿和温差电偶冷锻端温度补偿等。

利用热敏电阻的自热特性可实现自动增益控制，构成RC振荡器稳幅电路，延迟电路和保护电路。

在自热温度远大于环境温度是阻值还与环境的散热条件有关，因此在流速计、流量计、气体分析仪、热导分析中常利用热敏电阻这一特性，制成专用的检测元件，PTC热敏电阻主要用于电器设备的过热保护、无触点继电器、恒温、自动增益控制、电机启动、时间延迟、彩色电视自动消磁、火灾报警和温度补偿等方面。

四、课程设计小结与体会

一个星期的课程设计又快告一段落了，在这短短的一个星期里，却留下了很多难忘的回忆，同学们相互帮助研究问题，老师诲人不倦的教导，都是我们大学生活中美好的回忆。

虽然这些东西以前也接触过，但是真正又重新来一次还是感觉不同。

但是为了课程设计我们还是需要将以前的心态撇开，重新接受它，将它作为一个新的任务展开。

论文一直是我的弱项，我也想借这个机会学习一下论文的编写，毕竟以后的学习还是离不开这个论文的书写的，所以还是需要老师的孜孜不倦的教导！

最后，再次向所有关心支持指导帮助过我完成论文的老师和同学，表示最诚挚的谢意。

五、参考文献

（1）单成祥，传感器的理论与设计基础及应用。

北京：

国防工业出版社，1999.8

（2）李英顺.现代传感器检测技术.北京：

中国水利水电出版社，2009

（3）何希才，传感器及其应用电路.北京：

电子工业出版社