任务一电热水器温度控制器的设计与制作•一、任务描述•利用热敏电阻制作电热水器温度控制器，当电热水器内水温低于设定•值时，接通电源加热，加热指示灯点亮。当电热水器内水温高于设定值时，断开电源停止加热。热敏电阻如图2-1所示。•二、任务目标•(1)掌握热敏电阻传感器的特点和工作原理。•(2)掌握热敏电阻传感器的测量电路。•(3)了解热电偶的工作原理及其温度补偿。•(4)能够选用合适的温度传感器进行电路的设计。下一页返回任务一电热水器温度控制器的设计与制作•三、知识链接•1.热敏电阻传感器•热敏电阻是由金属氧化物陶瓷半导体材料，经成型、高温烧结等上艺制成的测温元件，还有一部分热敏电阻由碳化硅材料制成。•其优点是电阻温度系数大、电阻率大、体积小、热惯性小，适宜测量点温、表温度及快速变化的温度;其结构简单、力学性能好。•缺点是线性度较差，复现性和互换性较差。上一页下一页返回任务一电热水器温度控制器的设计与制作•(1)热敏电阻的结构和工作原理•热敏电阻的基本工作原理是利用半导体材料的电阻率随温度变化而显著变化的特点，当温度发生变化时，热敏电阻的电阻值也发生变化。•利用测量电路对电阻值的变化进行测量，并将电阻值的变化转换为电流或电压变化，从而使电压或电流的变化与温度的变化成一定的关系，完成温度的测量。任务一电热水器温度控制器的设计与制作•热敏电阻是由一些金属氧化物，如钻(Co),锰(Mn),镍(Ni)等的氧化物采用不同比例配方混合，研磨后加入勃合剂，埋入适当引线(铂丝)，挤压成型再经高温烧结而成。•热敏电阻根据使用要求不同，可制成珠状、片状、杆状、垫圈状等各种形状，如图2-2所示。•工业测量主要用珠型热敏电阻，其外形如所示。将珠型热敏电阻烧结在两根铂丝上，外面涂覆玻璃层，并用杜美丝与铂丝相接引出，外面再用玻璃管作保护套管，保护套管外径为3~5mm，若把热敏电阻配上不平衡电桥和指示仪表，则成为半导体点温度计。上一页下一页返回任务一电热水器温度控制器的设计与制作•2)热敏电阻的热电特性•根据热敏电阻的阻值和温度之间的关系，可以把热敏电阻分成-,种类型，分别是负温度系数热敏电阻NTC、正温度系数热敏电阻PTC和突变型热敏电阻CTR，•其电阻和温度之间的特性曲线如图2-4所示，不同类型的热敏电阻材料如表2-1所示。•(1)负温度系数热敏电阻NTC•NTC热敏电阻的阻值随着温度的升高而减小，是最常见的热敏电阻，它的材料主要是一些过渡金属氧化物半导体陶瓷，如锰、钻、铁、镍、铜等多种氧化物混合烧结而成，多用于温度的测量。上一页下一页返回任务一电热水器温度控制器的设计与制作•(2)正温度系数热敏电阻PTC。•PTC热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，典型的PTC热敏电阻是在钦酸钡中掺入其他金属离子，以改变其温度系数和临界温度点。它在电子线路中多起限流作用。•(3)突变型热敏电阻CTR•CTR热敏电阻当温度升高到某临界值时，其电阻值随温度升高而降低3~4个数量级，即具有很大负温度系数。在某个温度范围内阻值急剧下降，曲线斜率在此区段特别陡峭，灵敏度极高。此特性可用于自动控温和报警电路中。上一页下一页返回任务一电热水器温度控制器的设计与制作•3)热敏电阻的基本参数•(1)标称阻值RH(冷阻)。•环境温度为(25±0.2)℃时，热敏电阻的阻值，单位为Ω。•(2)电阻温度系数αT(%/)℃。•温度每变化1℃，热敏电阻阻值的相对变化率，单位为%/℃。如不作特别说明，是指20℃时的温度系数，即•式中RT—温度为T时的阻值。上一页下一页返回任务一电热水器温度控制器的设计与制作•(3)散热系数H。•温度变化1℃，热敏电阻所耗散的功率变化量，单位为W/℃或mW/℃。在土作范围内，当环境温度变化时，H值随之变化，其大小与热敏电阻的结构、形状和所处介质的种类及状态有关。•(4)转变温度TC。•热敏电阻器的电阻一温度特性曲线上的拐点温度，主要指正电阻温度系数热敏电阻((PTC)和临界温度热敏电阻(CTR)。上一页下一页返回任务一电热水器温度控制器的设计与制作•4)热敏电阻的应用•热敏电阻具有尺寸小、响应速度快、灵敏度高等优点，因此它在许多领域得到广泛的应用，可用于温度测量、温度控制...
