温度传感器 应用电路
应用温度传感器的电路原理
应用温度传感器的电路原理1. 引言温度传感器是一种用来测量物体温度的设备。
在很多应用领域中，如工业控制、电子设备、生化实验等，温度传感器都扮演着非常重要的角色。
温度传感器的电路原理是实现温度测量的关键，本文将介绍一种常见的应用温度传感器的电路原理。
2. 温度传感器的工作原理温度传感器通过感应物体温度的变化来产生对应的电信号。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶、半导体温度传感器等。
在这里，我们将介绍一种常用的半导体温度传感器。
半导体温度传感器利用半导体材料的温度特性来测量温度。
当温度升高时，半导体材料的电阻值会发生变化。
半导体温度传感器利用这种温度-电阻关系来实现测量。
具体来说，半导体温度传感器通过一个电阻器来模拟半导体材料的电阻变化。
当温度升高时，电阻器的阻值也会随之变化。
通过对电阻器阻值的测量，我们可以间接得到物体的温度。
3. 应用温度传感器的电路原理应用温度传感器的电路原理可以分为两个部分：传感器驱动电路和测量电路。
3.1 传感器驱动电路传感器驱动电路的作用是为温度传感器提供适当的电源和工作环境。
主要包括电源供电、放大电路和滤波电路。
3.1.1 电源供电温度传感器通常需要一个稳定的电源来工作。
我们可以使用稳压电源，如LM317芯片来为传感器提供恒定的电压。
稳压电源可以将输入电压稳定到设定的输出电压，确保传感器的工作电压稳定。
3.1.2 放大电路传感器输出的电信号通常很小，需要经过放大才能得到较大的幅值。
放大电路可以采用运算放大器等器件来放大传感器的输出信号。
运算放大器通常具有高增益和低噪声，适合用于放大小信号。
3.1.3 滤波电路由于环境中存在各种干扰源，传感器输出的信号可能会受到干扰。
为了提高测量的精确度，我们可以在放大电路后加入滤波电路，滤除干扰信号。
滤波电路可以采用RC滤波器或者数字滤波器等。
3.2 测量电路测量电路的作用是将传感器的输出信号转换为温度值。
主要包括模数转换器和参考电压源。
怎样设计一个温度传感器电路
怎样设计一个温度传感器电路设计一个温度传感器电路需要考虑到以下几个方面：传感器选择、电路设计和校准方法。
本文将详细介绍怎样设计一个温度传感器电路。
1. 传感器选择温度传感器有很多种类型，包括热敏电阻、热电偶、热电阻、半导体温度传感器等。
在选择传感器时，需考虑精度、响应时间、适用温度范围及成本等因素。
2. 根据传感器特性进行电路设计在设计电路时，首先需要将传感器接入一个适当的电桥电路。
电桥电路常用于测量和放大传感器输出的微小信号。
电桥电路由四个电阻组成，其中传感器作为其中一个电阻的变化将引起电桥输出电压的变化，从而间接反映出温度的变化。
3. 增益放大器设计为了放大电桥电路的输出信号，需设计一个增益放大器电路。
增益放大器电路可以将微小的变化信号放大到一定幅度，以便后续的信号处理和测量。
常用的增益放大器电路包括差动放大器、运算放大器等。
4. 滤波电路设计为了消除传感器输出中的噪声干扰，可以添加一个滤波电路。
滤波电路可滤除高频或低频的噪声信号，提高系统的抗干扰能力和测量精度。
5. 温度校准方法为了提高传感器电路的准确性，需要进行温度校准。
常用的校准方法包括通过对比法、模拟校准法和数字校准法。
校准方法的选择应根据具体的应用场景和需求。
总结：设计一个温度传感器电路需要选择合适的传感器类型，并根据传感器特性进行电路设计，包括电桥电路、增益放大器和滤波电路的设计。
此外，为提高测量准确性，还需进行温度校准。
一个完整的温度传感器电路设计需要综合考虑传感器性能、电路设计和校准方法等因素，并进行相应的优化和调整，以实现准确、稳定和可靠的温度测量。
LM135&LM235&LM335温度传感器及其应用电路
-
1
3
-
2
6
℃
未校准测量误差
T=min≤T≤Tmax,TR=1mA
-
2
5
-
4
9
℃
25℃校准后测量误差
T=min≤T≤Tmax,TR=1mA
-
0.5
1.5
-
1
2
℃
校准后扩展区测量误差
T=Tmax
-
2
-
-
2
-
℃
非线性误差
TR=1mA
-
0.3
1
-
0.3
1.5
℃
表2
参数
条件
LM135/235
-
-
0.2
-
℃
<><>
直接在绝对温标校准
1℃的精确度
工作电流400uA—5mA
动态阻抗1Ω
便于校准
宽工作温度范围2001℃
低成本
图2是LM135的内部原理图，V15和V16是感温元件，这两个三极管的物理结构有着特定的要求，V15的发射结面积是V16发射结面积的10倍。它们的集电极负载电阻完全一致，如果流过这两个电阻的电流不同，V15和V16的集电极电压也不同，通过V1—V8组成的差分放大器放大，V1的内阻也变化，那么流过Rs的电流也会变化，V+和V-之间的电压亦会改变，这个电压的变化量也就是随温度而变化的。
LM135V+与V- 间的电压差⊿V仅随环境温度成正比变化，并获得10mV/K的灵敏度输出。
LM135V的主要电气指标如下：
表1
参数
条件
LM135/235
LM335
温度传感器应用电路
5. 气敏电阻检漏报警器
预热 开关
工作 开关
气敏 电阻
气敏输出电压
检出可燃气体时，气敏电 阻减小，电压增大，V1触发 V2，报警灯亮，音频振荡电 路也自激振荡声音报警。
6. 矿灯瓦斯报警器
检出瓦斯气体时，气敏电阻减小，V1、 V2导通，V3、V4振荡，报警灯闪烁。
温度是多少呢?
解：由附录Ｋ热电偶分度表查得：
E(t0＇,t0)=E(20,0)=0.798mV
已测得 E(t,t0＇)=32.7mV/10=3.27mV
故
E(t,t0)=E(t,t0＇)+E(t0＇, t0)= 3.27mV+0.798mV=4.068mV
热电偶测量温度源的温度可以从分度表中查出，与4.068mV所对应的温度是100℃。
2.冷端温度修正法
对于冷端温度不等于0℃，但能保持恒定不变（恒温器）或能用普通方法测出（如室温） 的情况，可采用修正法。常采用热电势修正法。
计算公式：E(t,t0)=E(t,t0＇)+E(t0＇, t0) 式中：E(t,t0)—热电偶测量端温度为ｔ，参考端温度为t0=０℃时的热电势值；
E(t,t0＇)—热电偶实际测量温度ｔ，参考端温度为t0＇不等于０℃时的热电势 值；
图8.5.7 PN结温度传感器的数字式温度计
4. 温敏三极管的温差检测电路
电压跟随器
差动放大器 电压跟随器
该电路的输出反映了两个待测点的 温差，常常用于工业过程监视和控 制场合。电路中使用了两只性能相 同的温敏三极管MTS102作测温探头 ，分别置于待测温场中，两个不同 温度所对应的Ube分别经过运算放 大器A1、A2 缓冲后，加到运算放 大器A3 的输入端进行差分放大。 具体调整时，将两只温敏三极管置 于同一温度中，调节电位器W，使 A3 输出Uo 为0 。这样就可以保证 输出电压Uo 正比于两点温差，灵 敏度由Rf 和R 决定。
温度传感器LM35中文资料(引脚图,封装,参数及应用电路)
温度传感器LM35中文资料(引脚图,封装,参数及应用电路)
LM35 是由国半公司所生产的温度传感器，其输出电压与摄氏温标呈线性关系，转换公式如式，0 时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。
LM35 有多种不同封装型式，外观如图所示。
在常温下，LM35 不需要额外的校准处理即可达到±1/4℃的准确率。
其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其接
脚如图所示，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；两种接法的静止电流-温度关系如图所示，在静止温度中自热效应低(0.08℃)，单电源模式在25℃下静止电流约50μA，工作电压较宽，可在4—20V的供电电压范围内正常工作非常省电。
TO-92封装引脚图 SO-8 IC式封装引脚图
TO-46金属罐形封装引脚图 TO-220 塑料封装引脚图供电电压35V到-0.2V
输出电压6V至-1.0V
输出电流10mA
指定工作温度范围
LM35A -55℃ to +150℃
LM35C, LM35CA -40℃ to +110℃。
PT100应用电路及例子
PT100应用电路及例子使用温度传感器为 PT100,这是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热电阻传感器,可以工作在 -200℃至650℃的范围.本电路选择其工作在 -19℃至 500℃范围.整个电路分为两部分,一是传感器前置放大电路,一是单片机 A/D 转换和显示,控制,软件非线性校正等部分.前置放大部分原理图如下:工作原理:传感器的接入非常简单,从系统的 5V 供电端仅仅通过一支 3K92 的电阻就连接到 PT100 了.这种接法通常会引起严重的非线性问题,但是.由于有了单片机的软件校正作为后盾,因此就简化了传感器的接入方式. 按照 PT100 的参数,其在 0℃到 500℃的区间内,电阻值为 100 至 280.9Ω，我们按照其串联分压的揭发，使用公式：Vcc/(PT100+3K92）* PT100 = 输出电压（mV），可以计算出其在整百℃时的输出电压，见下面的表格：单片机的 10 位 A/D 在满度量程下，最大显示为 1023 字，为了得到 PT100 传感器输出电压在显示 500 字时的单片机 A/D 转换输入电压，必须对传感器的原始输出电压进行放大，计算公式为：(500/1023 * Vcc)/传感器两端电压( mV/℃ ) ，（Vcc＝系统供电＝5V），可以得到放大倍数为 10.466 。
关于放大倍数的说明：有热心的用户朋友询问，按照 (500/1023 * Vcc)/传感器两端电压不能得到 10.466 的结果，而是得到 11.635的结果。
实际上，500 个字的理想值是无法靠电路本身自然得到的，自然得到的数字仅仅为 450 个字，因此，公式中的 500℃在实际计算时的取值是 450 而不是 500 。
450/1023*5/(0.33442-0.12438)≈10.47 。
其实，计算的方法有多种，关键是要按照传感器的 mV/℃为依据而不是以被测温度值为依据，我们看看加上非线性校正系数：10.47*1.1117=11.639499 ，这样，热心朋友的计算结果就吻合了。
热敏电阻应用电路
热敏电阻应用电路热敏电阻应用电路热敏电阻是一种根据温度而变化电阻值的元器件。
它广泛应用于各种电子电路中，如温度测量、温度控制、电器保护等领域。
在这篇文章中，我们将介绍几种常见的热敏电阻应用电路。
1. 温度传感器电路温度传感器电路利用热敏电阻反映温度变化，将热敏电阻的电阻值转换为电压或电流信号，进而测量温度。
这种电路的特点是准确可靠、响应速度快。
在实际应用中，它被广泛应用于各种温度控制系统中。
2. 自动温度调节电路自动温度调节电路是利用热敏电阻反映温度变化，将其转换为控制信号，使系统自动地控制温度。
这种电路的特点是操作方便、灵活可靠。
在实际应用中，它被广泛应用于各种温度调节系统中，如恒温箱、水温控制器等。
3. 温度报警电路温度报警电路是利用热敏电阻反映温度变化，将其转换为报警信号，当温度超过设定值时，会发出报警声音或光亮信号。
这种电路的特点是操作简单、可靠性高。
在实际应用中，它被广泛应用于各种温度监测系统中，如温度监测仪、恒温器等。
4. 温度计表电路温度计表电路是利用热敏电阻反映温度变化，将其转换为电信号，最终表现为显示温度值。
这种电路的特点是显示准确、可靠性高。
在实际应用中，它被广泛应用于各种温度计表中，如温度计表、恒温表等。
5. 热敏电阻模拟电路热敏电阻模拟电路是将热敏电阻的变化通过模拟电路处理后，输出与温度成正比的电压或电流信号。
这种电路的特点是准确可靠、响应速度快。
在实际应用中，它被广泛应用于各种温度测量、控制等系统中。
总之，热敏电阻在各种电子电路中都有着广泛的应用。
热敏电阻应用电路不仅可以测量和控制温度，还可以保护电器、支持电路等，因此，在电子电路应用中，热敏电阻不可或缺。
最简单的传感器应用原理电路图
最简单的传感器应用原理电路图1. 概述在现代科技发展中，传感器起到了至关重要的作用。
传感器是一种能够感知环境中某一种物理量并将其转化为可用电信号的装置。
传感器应用广泛，涵盖了工业、农业、医疗、安防等领域。
本文将介绍最简单的传感器应用原理电路图。
2. 传感器简介传感器是一种能够感知并测量物理量的器件。
常见的传感器种类包括光敏传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等等。
传感器通过与环境物理量的相互作用，将物理量转化为电信号输出。
3. 传感器应用原理电路图3.1 光敏传感器应用电路图光敏传感器常用于光照强度的测量和控制。
下面是一种常见的光敏传感器应用原理电路图：•光敏传感器•电位器•电阻•运算放大器3.2 温度传感器应用电路图温度传感器广泛应用于温度监测和控制领域。
以下是一种常见的温度传感器应用原理电路图：•温度传感器•器件接口电路•微控制器3.3 湿度传感器应用电路图湿度传感器用于测量环境湿度。
以下是一种常见的湿度传感器应用原理电路图：•湿度传感器•电源电路•运算放大器3.4 压力传感器应用电路图压力传感器常用于测量气体或液体的压力。
以下是一种常见的压力传感器应用原理电路图：•压力传感器•电源电路•运算放大器4. 传感器应用实例4.1 光敏传感器应用实例光敏传感器可以应用于智能照明系统中，通过感知环境光照强度来自动调节灯光亮度。
光敏传感器应用电路图如下：•光敏传感器接入电源电路•将传感器输出连接到运算放大器输入端•运算放大器输出连接到照明系统控制电路4.2 温度传感器应用实例温度传感器可以应用于恒温控制系统中，通过感知环境温度来实现自动调节空调温度。
温度传感器应用电路图如下：•温度传感器接入电源电路•将传感器输出连接到器件接口电路•器件接口电路连接到微控制器•微控制器与空调控制回路连接4.3 湿度传感器应用实例湿度传感器可以应用于温室监测系统中，通过感知温室内湿度来自动调节水分供给。
湿度传感器应用电路图如下：•湿度传感器接入电源电路•将传感器输出连接到运算放大器输入端•运算放大器输出连接到水分供给系统控制电路4.4 压力传感器应用实例压力传感器可以应用于工业流程控制中，通过感知管道内液体或气体的压力来实现自动控制。
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4.单相异步电 机启动
工作绕组 启动绕组
图8.2.4 热敏电阻测量单点温度原理图
电动机刚起动时，PTC 热敏电阻尚未发热 ，阻值很小，起动绕组处于通路状态，对 启动电流几乎没影响，启动后，热敏电阻 自身发热，温度迅速上升，阻值增大；当 阻值远大于启动线圈 L2 阻抗时，就认为 切断了启动线圈，只由工作线圈 L1 正常 工作。此时电动机已起动完毕，进入单相 运行状态。
例2：用镍铬-镍硅热电偶测量加热炉温度。已知冷端温度t0=30℃，测得热电势eAB
（t，t0）为33.29mV, 求加热炉温度。
解：查镍铬-镍硅热电偶分度表得eAB（30，0）1.203 mV。 可得
图8.2.3 热敏电阻测量真空原理图
3.PTC热敏电阻组成的0～100℃的测温电路
电压跟随器 直流电桥
稳压管DZ1提供稳定电压，由R3、R4、R5分压，调节R5使电压跟随器A1输出2.5 V的 稳定电桥工作电压，并使热敏电阻工作电流小于1mA，避免发热影响测量精度。PTC 热敏电阻RT 25 ℃时阻值为1k，R8也选择1k，室温时（25 ℃）电桥调平，温度偏 离室温时，电桥失衡，输出电压接差放A2放大后输出。
温度是多少呢?
解：由附录Ｋ热电偶分度表查得：
E(t0＇,t0)=E(20,0)=0.798mV
已测得 E(t,t0＇)=32.7mV/10=3.27mV
故
E(t,t0)=E(t,t0＇)+E(t0＇, t0)= 3.27mV+0.798mV=4.068mV
热电偶测量温度源的温度可以从分度表中查出，与4.068mV所对应的温度是100℃。
影响
感
冷
输出电流
器
电
阻
2.分度表
热电偶冷端温度为0℃时，热电偶热端温度与输出热电势之间的对应关系的 表格，因为多数热电偶的输出都是非线性的，国际计量委员会已对这些热电偶的 每一度的热电势做了非常精密的测试，并向全世界公布了他们的分度表。可以通 过测量热电偶输出的热电动势值再查分度表得到相应的温度值。每10℃分档 ，中 间值按内插法计算。如分度号为S的分度表。
加
矿 灯 控
热 支 路
制
支
测量支路
路
7. 一氧化碳报警器
+10V以上
检出CO气体时，气敏电阻RQ减小， V5、V6、V7导通，振荡电路振荡，声 音报警。
加 热 支
5V 路
备用电源
-+
铂热电阻Pt100分度表
8.3.4 应用
1.热电阻的连接法
由于热电阻的阻值较小，所以导线电阻值不可忽视（尤其是导线较长时），故在 实际使用时，金属热电阻的连接方法不同，其测量精度也不同，最常用的测量电路 是电桥电路，可采用三线或四线电桥连接法。三线法如图8-12所示。
热敏电阻
气体
热敏电阻用的恒定电流加热，一方面使自身温度升高，另一方面也向周围介质散热，在单位时间 内从电流获得的能量与向周围介质散发的热量相等，达到热平衡时，才能有相应的平衡温度，对 应固定的电阻值。当被测介质的真空度升高时，玻璃管内的气体变得稀少，气体分子间碰撞进行 热传递的能力降低，热敏电阻的温度就会上升，电阻值随即增大，其大小反映了被测介质真空度 的高低。
2.冷端温度修正法
对于冷端温度不等于0℃，但能保持恒定不变（恒温器）或能用普通方法测出（如室温） 的情况，可采用修正法。常采用热电势修正法。
计算公式：E(t,t0)=E(t,t0＇)+E(t0＇, t0) 式中：E(t,t0)—热电偶测量端温度为ｔ，参考端温度为t0=０℃时的热电势值；
E(t,t0＇)—热电偶实际测量温度ｔ，参考端温度为t0＇不等于０℃时的热电势 值；
E(t0＇,t0)—热电偶测量端温度为t0＇，参考端温度为t0=０℃时的热电势值。
例1：用一支分度号为Ｋ(镍铬-镍硅)热电偶测量温度源的温度，工作时的参考端温
度(室温)t0＇=20℃，而测得热电偶输出的热电势(经过放大器放大的信号，假设放大
器的增益ｋ=10)32.7mv，则E(t,t0＇)=32.7mV/10=3.27mV，那么热电偶测得温度源的
图8.3.3 热电阻的三线制接法原理图
2. 线性测量电路
VCC R8 5.1K
稳压电源
测量桥
差动放大电路
1
U16 8
LM4 31 A
VR1 R1 5 02
2K
6
P T1 0 0
11 4
R2 2K
R5 100K
VCC
C 11 04
R3 1K R4 1K
3
U1A
1
2
LM3 24
VR2 5 02
R6 100K
8.2.5 应用
1.NTC热敏电阻实现单点温度控制电路
单点温度控制是常见的温度控制形式，如图8.2.2所示。
直流电桥
调整b点电位Ub，即预设温度Tb，初始 时继电器不通电，常闭触点K闭合，加 热器通电加热。
比较器
2.热敏电阻测量真空度
真空度测量的方法比较多，利用热敏电阻实现真空度的测量电路原理如图8.2.3所示。
R7 1K IN4 7 33
P_T
C2 1 03
3. Pt100三线法性测量电路
仪用放大器
图8.3.6 热电阻的三线测温原理图
4. Pt100四线法性测量电路
图8.3.7 热电阻的四线测温原理图
其他应用请读者参考教材。
5. 工业流量计
当液体不流动时，两个 铂电阻等温，电桥平衡
流动环境 铂电阻
4
不流动环境 3
铂电阻
当液体流动时，铂电阻4温度随流速变化，铂电阻3温 度不随流速变化，流体速度将引起电桥的不平衡输出。
6. 热敏电阻热保护
热敏电阻
保护电路
电动机
继电器
电机绕组过热，热敏电阻阻值增大，达到保护程度， 保护电路动作，驱动继电器动作切断电源。
7. 热
总电流
敏
电
阻 液
常温电阻
位
液面高低
传
图8-5 单相异步电机启动用热敏电阻原理图
5. 气敏电阻检漏报警器
预热 开关
时，气敏电 阻减小，电压增大，V1触发 V2，报警灯亮，音频振荡电 路也自激振荡声音报警。
6. 矿灯瓦斯报警器
检出瓦斯气体时，气敏电阻减小，V1、 V2导通，V3、V4振荡，报警灯闪烁。
R2
R1
Es
A
R3
r r Rt
r
桥臂
图中Rt 为热电阻；r为引线电阻； R1 ，R2为固定电阻； R3为调零精 密可变电阻。调使Rt0= R3 ，（ Rt0：热电阻在0 ℃时的电阻值） ，在0 ℃时，（R3+r）* R1=（ Rt0+r）* R2电桥平衡。测量时， Rt阻值变化时，从电流表中即可有 电流流过。