用热敏电阻控制加热源温度

一、任务目标

通过本任务的学习，帮助学生了解热敏电阻的分类，掌握热敏电阻的特性和应用，学会使用热敏电阻测量加热源温度。

二、任务分析

练习

（1）热敏电阻根据温度—电阻特性不同分成_________、_________和_________三大类。一般NTC 型热敏电阻测量范围较宽，主要用于________________；而PTC 型热敏电阻的温度范围较窄，一般用于________________，也用于彩电中做自动消磁元件。CTR 型热敏电阻主要用作________。

（2）正温度系数的热敏电阻PTC 通常是由在________为主的成分中加入少量Y2O3 和Mn2O3 构成的烧结体，其电阻随温度增加而增加。

3.由于热敏电阻的非线性特性，在测量电路的设计和选择时必须考虑_________处理，即在热敏电阻测量电路中串联________电阻，使温度在某一范围内跟电阻的导数呈线性关系，从而电流与温度呈线性关系。

思考

如果你手中有一个热敏电阻，想把它作为一个0～50 ℃的温度测量电路，你认为该怎样实现？

三、任务实施

1.认识PTC 热敏电阻及其实验模块

本任务所使用的PTC 热敏电阻如图3-40所示，配套使用的温度传感器实验模块同任务一。本任务的实施除了PTC热敏电阻和温度传感器实验模块，还要用到直流电压表、直流稳压电源、智能调节仪、Pt100 热电阻、加热源、万用表、连接线等。

2.PTC 热敏电阻测温原理

热敏电阻工作原理同金属热电阻一样，也是利用电阻随温度变化的特性测量温度，所不同的是热敏电阻用半导体材料作为感温元件。

图3-40　PTC 热敏电阻

本任务采用PTC 热敏电阻，适用的温度范围为-50～150 ℃，主要用于过热保护及温度开关。PTC 电阻与温度的关系可近似表示为：

式中 RT——绝对温度为T 时热敏电阻的阻值；

RT0——绝对温度为T0 时热敏电阻的阻值；

B——正温度系数热敏电阻的热敏指数。

3.任务实施步骤

1）重复Pt100 温度控制实验任务一中任务实施步骤1）～2），从室温开始设置加热源的温度值。

2）将PTC 热敏电阻插入加热源。当加热源温度达到50 ℃时，将PTC 热敏电阻插入加热源另一个温度传感器插孔中。

3）PTC 热敏电阻测温。将万用表打到电阻挡测量，通过改变智能调节仪的设定值来改变加热源的温度，每5 ℃记下PTC 阻值R，直到温度上升至120 ℃，并将实验结果填入表3-11中。

表3-11　热敏电阻PTC 电阻与温度的关系

4）实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。

4.数据处理

根据表3-11的实验数据绘制PTC 热敏电阻的温度—电阻特性（T-R 曲线），如图3-41所示。(www.xing528.com)

图3-41　PTC 热敏电阻T-R 曲线

5.任务内容和评分标准

任务内容和评分标准见表3-12。

表3-12　PTC 热敏电阻温度测量评分表

四、任务拓展

热敏电阻根据温度—电阻特性不同分成PTC 热敏电阻、NTC 热敏电阻、CTR 热敏电阻三大类，THSRZ-2 型传感器实验装置上也配有NTC 热敏电阻，利用它来测量加热源的温度，看看和PTC 热敏电阻测量结果有何区别，思考哪一种热敏电阻的温度—电阻特性曲线线性度更好，更适合测量温度。

1.仪器设备及器材

NTC 热敏电阻、温度传感器实验模块、直流电压表、直流稳压电源、智能调节仪、Pt100 热电阻、加热源、万用表、连接线等。

2.工作原理

负温度系数NTC 热敏电阻通常是一种氧化物的复合烧结体，其电阻随温度升高而降低，具有负的温度系数，NTC 热敏电阻的电阻—温度特性，可表示为：

式中 RT——绝对温度为T 时热敏电阻的阻值；

RT0——绝对温度为T0 时热敏电阻的阻值；

B——负温度系数热敏电阻的热敏指数。

3.实验步骤

图3-42　NTC 热敏电阻

1）认识NTC 热敏电阻。用NTC 热敏电阻替换以上实验中的PTC 热敏电阻，其他设备和器材保持不变。NTC 热敏电阻的阻值随温度的增加而减小，THSRZ-2 型传感器实验装置上的NTC 热敏电阻实物如图3-42所示。

2）重复PTC 热敏电阻测温实验步骤1），从室温开始设置加热源的温度值。

3）将NTC 热敏电阻插入加热源。当加热源温度达到50 ℃时，将NTC 热敏电阻插入加热源另一个温度传感器插孔中。

4）NTC 热敏电阻测温。将万用表打到电阻挡测量，通过改变智能调节仪的设定值来改变加热源的温度，每5 ℃记下NTC 阻值R，直到温度上升至120 ℃。并将实验结果填入表3-13中。

表3-13　NTC 热敏电阻与温度的关系

5）实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。

4.任务内容和评分标准

任务内容和评分标准见表3-14。

表3-14　NTC 热敏电阻温度测量评分表

续表