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温度报警器论文

温度报警器论文

温度报警器的电子制作及研究

姓名周运星班级BMZ电子082学号0861407227

摘要:

本文通过采用热敏电阻作为敏感元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，由温度控制开关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0～100ºＣ。

当温度达到预定值时，利用热敏电阻的特性，采集电压信号，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。

关键词:

热敏电阻温度报警器金属探头

TheElectronicManufactureAndResearch

oftheHeatAlarm

Abstract：

Thisthesisintroducesthedesignandthemanufactureoftheheatalarmbyusingthethermistorasthesensitiveunit,hasexpoundedtheconcreteprocessandthemethodwhichthisequipmentcarriesonthedesignandthemanufacture.Thiskindofheatalarmthestructureissimple,whichiscomposedbytwoparts,thetemperaturecontrolswitchandthealarmapparatus,itisfeasibilityandtheapplicationiswidespread.Whenitworks,thesurveyscopeofthetemperatureis0~100ºC.Whenthetemperatureachievesthepredeterminedvalue,usingthethermistorcharacteristictogatherthevoltagesignal,actuatesalarmdeviceandsendsoutthealarmimmediately,thuspreventsthenonessentiallosswhichbringsbytemperatureincrement.

Keywords：

ThermistorTemperatureAlarmThemetalpokesheadin

第1章绪论…………………………………………………………………………3

第2章温度报警器基本介绍………………………………………………………3

2.1温度报警器的功能……………………………………………………………3

2.2发展前景………………………………………………………………………4

第3章温度报警器的制作过程……………………………………………………4

3.1温度报警器电路设计方案一工作原理………………………………………4

3.2设计方案二工作原理…………………………………………………………4

3.3装置中元件的选择……………………………………………………………5

3.3制作与调试……………………………………………………………………5

第4章关键元器件的介绍………………………………………………………6

4.1有关热敏电阻的知识…………………………………………………………6

4.2有关传感器的知识……………………………………………………………8

4.2.1智能温度传感器的分类…………………………………………………8

4.2.2温度传感器的发展………………………………………………………9

5总结与体会………………………………………………………………………10

6致谢………………………………………………………………………………11

参考文献……………………………………………………………………………12

1绪论：

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环境要求的提高，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。

日常生活中也可以见到，如电冰箱的自动制冷，空调器的自动控制等等。

利用热敏电阻器和音乐集成电路制作一个温度报警器，也可以演示自动控制电路的工作原理。

电路的触发端接在热敏电阻器和微调电阻器的中间，当环境温度升高时，热敏电阻器的阻值减小，电路的触发端电压升高，触发音乐集成电路工作。

调节微调电阻器的阻值，可以改变电路报警时的温度。

现代信息技术的三大基础是信息采集（即传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）。

传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器

的音频信号放大，推动扬声器B发声。

具体工作过程如下：

温度未达到预定值时，由于温度传感器RT的阻值大于1/2（Rp+R1），IC1的触发端②脚电位高于1/3G（2V），使得IC1的③脚为低电位，二极管VD截止，IC2因得不到供电电压而无音频信号输出，扬声器B无声。

当温度升高到预定值时，RT的阻值将小于1/2（Rp+R1），IC1的触发端②脚电位低于1/3G（2V），IC1的输出端③脚为低电位跳变到高电平，二极管VD导通，输出约5V（200mA）的直流电压。

该直流电压经电容C2滤波后供给IC2。

这时IC2产生的警笛信号由OUT端输出，经C3耦合至IC3的输入端③脚进行功率放大。

放大后的音频信号从IC3的⑤脚输出，最后经电容C6驱动扬声器B发出响亮的警笛报警声。

图2温度报警器方案二电路原理图

通过对以上两种方案的各个方面的比较.如适用前景和市场经济效益分析来看,选择第一种方案比较合理。

3.3装置中元件的选择

RT选用测温型MF53—1负温度系数热敏电阻，在25ºＣ下，其标称阻值为2890Ω±2%。

IC1为NE555时基集成电路，IC2为四声音响集成电路KD9561，IC4是LM386型功率放大集成块。

RP选用小型实芯电位器，G为6V叠层干电池，也可用6V整流电源。

B选用阻抗为8Ω、功率为0.25W的小型电动扬声器。

其余元件均可按图示参数选用，无特殊要求。

3.4制作与调试

在焊接的过程中，为保证焊点牢固、接触良好与美观，不存在虚焊、假焊，在焊接前要用刀、断锯条或砂纸刮去或打光引脚引线上的油污、氧化膜或漆，直至露出光亮干净的表面，之后涂上松香溶液，其上搪一层锡。

焊接时应掌握好温度及时间，焊接时间一般在3～5秒。

若焊接时间过短，焊锡未与焊件充分浸熔易产生虚焊、假焊；时间过长，则将烫坏印制板的铜箔或元件。

电烙铁温度过低，焊点表面粗糙、无光泽、呈豆腐渣状。

焊接时，烙铁头应同时紧贴引脚或引线头及印制板上的焊盘铜箔，当焊点温度升至焊锡熔点时，焊锡熔化即自动流到引线与铜箔间，形成锥状光滑焊点，之后迅速移开烙铁。

焊锡未完全凝固前，不能移动或摇动被焊元器件。

焊锡可事前熔在烙铁头上，亦可在烙铁贴在焊点加热时将其送入。

图3为温度报警器的印刷电路。

各元件焊接完毕， 焊接结束后必须检查有无漏焊、虚焊以及由于焊锡流淌造成的元件短路。

虚焊较难发现，可用镊子夹住元件引脚轻轻拉动，如发现摇动应立即补焊。

这一阶段的调试是调试的第一部分即断电调试,步骤如下:

1）短路检测

系统电路焊接完成后，必须进行短路检测。

检测方法简单，选用合适的万用表欧姆挡，用红黑表笔接电路板的+5V电源的正负极，如果存在充放电现象（即电阻指示从大到小再到大或从小到大），最后电阻稳定在一个适当的位置。

则基本可排除系统短路现象。

如果无充放电现象或电阻值稳定在很小的值，则说明系统可能存在短路故障，不能通电实验，必须对系统进行仔细的排查，直至解决。

2）原理正确性确认

不同的电路有不同的工作原理。

因此必须针对具体电路进行具体分析。

本设计的硬件电路原理设计在前面电路设计中已得到验证，为正确。

上面检查无误后，进入第二部分的调试即通电调试，由电路原理可知，IC1的触发端②脚电位的高低由温度传感器RT、电位器RP和电阻R1组成的串联分压电路决定。

调节RP的阻值可在一定温度下使IC1翻转，达温度报警之目的。

RT的标称值为3K，当温度在50ºＣ时，其阻值约为950Ω，100ºＣ时为240Ω左右。

若检测液体则需要自制测温探头。

方法是首先把RT封装在一节长100mm、直径20mm的铜管内，用环氧树脂胶将两端封固。

用时，将温度探头插入液体，本电路选用警车声作报警信号。

KD9561所发出的模拟声取决于选声端SEL1和SEL2的连接方式，例如SEL1和SEL2均断开时为警车声，SEL1接负电压时为救护声，SEL2接正电压时为机枪声。

整个电路板装入一硬塑料小壳中便可投入正常使用。

图3温度报警器印刷电路板

4有关元器件的介绍

4.1关于热敏电阻的知识

热敏电阻器是一种敏感元件，敏感元件的基本结构是：

敏感基体材料（电子陶瓷）、电极、电极外引线（部分型号的元件不需要外引线，如片式元件）、密封保护层。

它的最大特点是电阻值随温度的变化而显著变化，因而能够通过其电阻值的变化感知周围环境温度的变化。

显然，如果只有电子陶瓷制作的基片，而无法将陶瓷基片随温度变化的而引起的电学量的变化转换成便于测试的量时，那么这种基片将无法使用。

热敏电阻器是用在传感电路中电子元件，只有为基片加上电极，才能正常地用在电路中，通过热敏电阻器阻值的变化测量环境温度的变化。

可见，在热敏电阻器中，电极起着极为重要的作用。

电子器件对电极的共同要求是具有良好的导电性能、欧姆接触性能、易焊接性能、附着牢固性、耐环境性（包括耐腐蚀、耐氧化等）、易操作性、成本低。

电子陶瓷电极制作的方法有浆料法、化学法和电化学法。

比如用银浆、银钯浆制备电子陶瓷电极；用镍酸盐为基片镀镍，作为电子陶瓷的电极；电化学法因为工艺相对复杂，很少采用。

热敏电阻的物理特性用下列参数表示：

电阻值、B值、耗散系数、热时间常数、电阻温度系数。

电阻值：

R〔Ω〕电阻值的近似值表示为：

R2=R1exp[1/T2-1/T1]

其中：

R2：

绝对温度为T2〔K〕时的电阻〔Ω〕

R1：

绝对温度为T1〔K〕时的电阻〔Ω〕

B：

B值〔K〕

B值是电阻在两个温度之间变化的函数，表达式为：

B=InR1-InR2=2.3026（1ogR1-1ogR2）1/T1-1/T2

其中：

B：

B值〔K〕

R1：

绝对温度为T1〔K〕时的电阻〔Ω〕

R2：

绝对温度为T2〔K〕时的电阻〔Ω〕

耗散系数：

δ〔mW/℃〕

耗散系数是物体消耗的电功与相应的温升值之比

δ=W/T-Ta=I²R/T-Ta其中：

δ：

耗散系数δ〔mW/℃〕W：

热敏电阻消耗的电功〔mW〕T：

达到热平衡后的温度值〔℃〕

Ta:

室温〔℃〕I:

在温度T时加热敏电阻上的电流值〔mA〕

R:

在温度T时加热敏电阻上的电流值〔KΩ〕

在测量温度时，应注意防止热敏电阻由于加热造成的升温。

热时间常数：

τ〔sec.〕

热敏电阻在零能量条件下，由于步阶效应使热敏电阻本身的温度发生改变，当温度在初始值和最终值之间改变63.2％所需的时间就是热时间系数τ。

电阻温度系数：

α〔%/℃〕

α是表示热敏电阻器温度每变化1ºC，其电阻值变化程度的系数〔即变化率〕，用

α=1/R·dR/dT表示，计算式为：

α=1/R·dR/dT×100=-B/T²×100

其中：

α：

电阻温度系数〔%/℃〕

R：

绝对温度T〔K〕时的电阻值〔Ω〕

B：

B值〔K〕

4.2关于温度传感器的知识

现代信息技术的三大基础是信息采集（即传感器技术）、信息传输（通信技术）和信息处理（计算机技术）。

传感器属于信息技术的前沿尖端产品，尤其是温度传感器被广泛用于工农业生产、科学研究和生活等领域，数量高居各种传感器之首。

近百年来，温度传感器的发展大致经历了以下三个阶段；

（1）传统的分立式温度传感器（含敏感元件）；

（2）模拟集成温度传感器／控制器；（3）智能温度传感器。

目前，国际上新型温度传感器正从模拟式向数字式、由集成化向智能化、网络化的方向发展。

4.2.1集成温度传感器的产品分类

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，这是的示值即为被测对象的温度。

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。

4.2.2温度传感器的发展

传统的分立式温度传感器——热电偶传感器

热电偶传感器是工业测量中应用最广泛的一种温度传感器，它与被测对象直接接触，不受中间介质的影响，具有较高的精度；测量范围广，可从-50~1600℃进行连续测量,特殊的热电偶如金铁——镍铬，最低可测到-269℃，钨——铼最高可达2800℃。

模拟集成温度传感器

集成传感器是采用硅半导体集成工艺而制成的，因此亦称硅传感器或单片集成温度传感器。

模拟集成温度传感器是在20世纪80年代问世的，它是将温度传感器集成在一个芯片上、可完成温度测量及模拟信号输出功能的专用IC。

模拟集成温度传感器的主要特点是功能单一（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，适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准，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。

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。

智能温度传感器

智能温度传感器（亦称数字温度传感器）是在20世纪90年代中期问世的。

它是微电子技术、计算机技术和自动测试技术（ATE）的结晶。

目前，国际上已开发出多种智能温度传感器系列产品。

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）。

智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU）；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。

温度报警器的实物图如下:

图一

图

5总结与体会

经过将近两个月的毕业设计，终于完成了我的温度报警器的设计，虽然没有完全达到设计要求，没有那么完美，但从心底里说，还是高兴的，毕竟这次设计终于得以完成，但是高兴之余不得不深思呀！

在本次毕业设计的过程中，我发现很多的问题，虽然以前还做过类似这样的课程设计，但这次毕业设计真的让我长进了很多，从一无所有到最终产品的完成真的是一个很艰难的过程。

我们不仅要选好材料，还要学着把这些材料合理的组织起来。

所以我们要学会如何寻找和搜索自己需要的电路图。

而且还要知道各个部分的作用。

每个环节都不是一件简单的事。

举个例子，以前做课程设计的时候都是老师或同学拿来现成的电路图，而我们所需做的只是照葫芦画瓢。

这一次，我要自己动手去寻找电路图，还要分析它的功能,是真正的靠自己，虽然比较艰难，但是感觉效果比较好，毕竟是自己认真完成的。

也学到了许多，了解了传感器能够把自然界的各种非电量转换为电信号的物理思想，并且可将报警装置应用到与自己专业相关的行业中去，促进了学生学习物理的兴趣以及本专业的兴趣。

有好多的东西，只有我们去试着做了，才能真正的掌握，只学习理论有些东西是很难理解的，更谈不上掌握。

因此要理论与实践并重。

从这次的毕业论文设计中，我真正的意识到，在以后的学习中，要理论联系实际，把我们所学的理论知识用到实际当中，实践是检验真理的唯一标准。

我们电子专业的学习更是如此，不仅要有丰富的理论知识，还要有很强的动手能力，只有理论与实践并重，我们的专业水平才能提高，这就是我在这次毕业设计中的最大收获

6致谢

首先感谢我们系领导在毕业设计过程中对我们毕业生的关心和支持!

其次我要特别感谢我的指导老师周老师，在毕业设计过程中，无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到指导老师的悉心指导和帮助，尤其是在我的论文有很多不合格地方的时候，周老师耐心的给我讲解要围绕论文题目去写论文正文，一些有点相关但是不必要的东西应该删除，在一遍遍的修改之后，我得以顺利完成论文写作。

我愿借此机会向我的指导老师表示衷心的感谢！

最后向我的同学表示感谢，在我遇到困难的时候，他们能够帮助我，在电脑感染病毒，U盘也中毒不能使用的情况下，我们能够一起克服困难。

所以在遇到困难的时候，我们不应该退缩，要勇敢面对。

参考文献

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河海大学出版社。

[2]何希才． 新型集成电路应用实例．北京：

电子工业出版社。

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电子工业出版社。

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人民邮

电出版社。

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[6]王俊峰．电子产品开发设计与制作．北京：

人民邮电出版社。

[7]朱立彬．传感器技术的最新进展和市场机遇．传感器技术2003．3。

[8]陆首群．振兴电子工业奔向信息化：

发展电子信息技术和产业问题的思

考．电子工业出版社。