传感器技术及应用大作业电子体温计的设计

传感器技术及应用大作业 传感器技术及应用大作业电子体温计的设计 学院： 通信与电子学院 班级： 电子071 学号： 2007******* 姓名： *** 指导老师： *** 日期： 2010年05月27日 摘 要 本文介绍了利用热敏电阻传感器制作电子体温计，传统的玻璃水银（汞）体温计不仅使用不便，而且还存在着安全隐患。用玻璃水银体温计给婴幼儿测量体温具有一定的危险性，并且体温计水银囊的玻壳薄脆易碎，一旦被不慎咬碎，极易导致汞的外泄污染与中毒。欧美各国从上世纪末就已纷纷宣布禁止使用与销售水银体温计，并换代升级为安全环保的电子体温计。电子体温计在国内也正在逐渐成为水银体温计的升级替代品。2003年以来流行的“非典”、“甲流”等呼吸系统传染性疾病给中国和世界带来了无尽的痛苦和灾难。这类疾病的主要病征之一就是发烧。为此，许多车站、码头、学校、企事业单位、医务点均以测量体温作为判断是否得了“甲流”等疾病的前提。而数字体温计以使用方便、检测时间短、精确度高、显示清晰、直观、安全性好、价格合理等优点将会得到更广泛的应用。 关键字：电子体温计 传感器 热敏电阻 目 录 2摘 要 4第1 章 绪论 41.1 背景 1.2 设计目的 4 5第2章 原理 52.1 原理框图 2.2 原理分析 5 7第3章 实现过程 10心得体会 第1 章 绪论 1.1 背景 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。利用热敏电阻器和惠斯通电桥制作一个电子体温计，也可以演示自动控制电路的工作原理。 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。因此传感器在此电子体温计的制作中起了重要的作用。 1.2 设计目的 传统的玻璃水银（汞）体温计不仅使用不便，而且还存在着安全隐患。这种体温计依靠体温的传导使汞柱的热胀冷缩的影响下伸缩而发生长度变化，因此其惰性大，获取体温平衡值的等待时间较为长久。婴幼儿好动，测量体温大多不愿默契配合，用玻璃水银体温计给婴幼儿测量体温具有一定的危险性。体温计水银囊的玻壳薄脆易碎，一旦被不慎咬碎，极易导致汞的外泄污染与中毒。一支普通水银体温计内的汞含量约为2g，足以污染800L的水；汞只需0.3g的微量便能对成人的身体赞成致命的伤害。人体一旦吸入大量的甲基汞，将有丧命之虞，如果摄入遭到汞污染的水或食物，将严惩损害神经系统，孕妇也将因此而产下畸形儿……鉴于水银体温计破裂会危及人体健良乃至宝贵的生命，欧美各国从上世纪末就已纷纷宣布禁止使用与销售水银体温计，并换代升级为安全环保的电子体温计。电子体温计在国内也正在逐渐成为水银体温计的升级替代品。2003年以来流行的“非典”、“甲流”等呼吸系统传染性疾病给中国和世界带来了无尽的痛苦和灾难。这类疾病的主要病征之一就是发烧。为此，许多车站、码头、学校、企事业单位、医务点均以测量体温作为判断是否得了“甲流”等疾病的前提。而数字体温计以使用方便、检测时间短、精确度高、显示清晰、直观、安全性好、价格合理等优点将会得到更广泛的应用。 第2章 原理分析 2.1 原理框图 2.2 原理分析 在稳态下，通过热敏电阻的电流I与其两端之间的电压U的关系，称为热敏电阻伏-安特性。如图5-15所示。 图5-15 热敏电阻伏安特性 当电流很小时，不足以使热敏电阻产生温升，则其电阻值只决定于环境温度伏-安特性呈线性，遵循欧姆定律，主要用于测温。当电流增大到一定值时，使热敏电阻产生温升，会出现负阻特性。 热敏电阻的电流-时间曲线如图5-16所示，示热敏电阻在不同的外加电压下电流达到稳定最大值所需要时间。这是一热平衡过程，一般为0.5～1s。 图5-16 热敏电阻安-时特性 热敏电阻的优点：温度系数大，灵敏度高；热容量小， 响应快，分辨率高；价格便宜等。缺点：互换性差，热电特性非线性大等。主要用于温度的测量、控制，温度补偿，流速（或流量）测量等。 电子体温计的电路如下图所示。热敏电阻RT和R1、R2、R3及RP1。在温度为20℃时，选择R1、R3并调节RP1，使电桥平衡。当温度升高时，热敏电阻RT的阻值变小，电桥处于不平衡状态，电桥输出的不平衡电压由运算放大器放大，放大后的不平衡电压引起接在运算放大器反馈电路中的微安表的相应偏转。再将毫安表数值转换为对应的温度数值，即可实现体温的测量。 图中热敏电阻器选用的阻值在500-5000Ω之间。本例中采用的热敏电阻的阻值为1000Ω。 第3章 实现过程 在温度为20℃时，选择R1、R3并调节RP1，使电桥平衡。改变RT的阻值，分别是RT的阻值为1K、2K、3K时，观察运算放大器反馈电路中的微安表的相应偏转，再将毫安表数值转换为对应的温度数值，即可实现体温的测量。 3.1 proteus实验仿真 仿真前： 仿真后： 当RT=1K时 当RT=2K时 当RT=3K时 心得体会 经过这次的电子体温计设计,我个人得到了不少的收获,一方面加深了我对课本理论的认识,另一方面也提高了软件操作能力。现在我总结了以下的体会和经验。 这次设计跟我们以前做的设计不同，因为我觉得这次我是真真正正的自己亲自去完成。所以是我觉得这次试验设计最宝贵，最深刻的过程全是我们学生自己动手来完成的，这样，我们就必须要弄懂原理，而且体会到了实际的软件操作能力是靠自己亲自动手，亲自开动脑筋，亲自去请教别人才能得到提高的。 我们设计绝对不能人云亦云，要有自己的看法，这样我们就要有充分的准备，若是做了也不知道是个什么实验，那么做了也是白做。设计总是与课本知识相关的，我们必须回顾课本的知识，知道做设计时将要测量什么物理量，写时怎么处理这些物理量。 在设计过程中，我们应该尽量减少操作的盲目性提提高设计效率的保证，有的人一开始就赶着做，结果却越做越忙，主要就是这个原因。我也曾经犯过这样的错误。在实验仿真时，开始没有认真吃透电路图，仪器面板的布置及各键的功能，瞎着接线，结果显示不到数据，等到显示到了又不正确，最后只好找同学帮忙。 仿真错误： 最后，通过这次的电子体温计设计我不但对理论知识有了更加深的理解，对于实际的操作和也有了质的飞跃，对各个方面都得到了不少的提高，希望以后多学习知识，多做这样的设计，能够让自己得到更好的锻炼。 10