傳感器技術(shù)及應(yīng)用大作業(yè)電子體溫計(jì)的設(shè)計(jì).doc

傳感器技術(shù)及應(yīng)用大作業(yè) 傳感器技術(shù)及應(yīng)用大作業(yè)電子體溫計(jì)的設(shè)計(jì)學(xué)院： 通信與電子工程學(xué)院 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 姓名： * 指導(dǎo)老師： * 日期： 2010年05月27日 摘 要 本文介紹了利用熱敏電阻傳感器制作電子體溫計(jì)，傳統(tǒng)的玻璃水銀（汞）體溫計(jì)不僅使用不便，而且還存在著安全隱患。用玻璃水銀體溫計(jì)給嬰幼兒測(cè)量體溫具有一定的危險(xiǎn)性，并且體溫計(jì)水銀囊的玻殼薄脆易碎，一旦被不慎咬碎，極易導(dǎo)致汞的外泄污染與中毒。歐美各國(guó)從上世紀(jì)末就已紛紛宣布禁止使用與銷(xiāo)售水銀體溫計(jì)，并換代升級(jí)為安全環(huán)保的電子體溫計(jì)。電子體溫計(jì)在國(guó)內(nèi)也正在逐漸成為水銀體溫計(jì)的升級(jí)替代品。2003年以來(lái)流行的“非典”、“甲流”等呼吸系統(tǒng)傳染性疾病給中國(guó)和世界帶來(lái)了無(wú)盡的痛苦和災(zāi)難。這類(lèi)疾病的主要病征之一就是發(fā)燒。為此，許多車(chē)站、碼頭、學(xué)校、企事業(yè)單位、醫(yī)務(wù)點(diǎn)均以測(cè)量體溫作為判斷是否得了“甲流”等疾病的前提。而數(shù)字體溫計(jì)以使用方便、檢測(cè)時(shí)間短、精確度高、顯示清晰、直觀、安全性好、價(jià)格合理等優(yōu)點(diǎn)將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。 關(guān)鍵字：電子體溫計(jì) 傳感器 熱敏電阻 目 錄摘 要2第1 章 緒論41.1 背景41.2 設(shè)計(jì)目的4第2章 原理分析52.1 原理框圖52.2 原理分析5第3章 實(shí)現(xiàn)過(guò)程7心得體會(huì)10第1 章 緒論1.1 背景溫度是一個(gè)十分重要的物理量，對(duì)它的測(cè)量與控制有十分重要的意義。隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展及人們對(duì)生活環(huán)境要求的提高，人們也迫切需要檢測(cè)與控制溫度。溫度控制電路在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。日常生活中也可以見(jiàn)到，如電冰箱的自動(dòng)制冷，空調(diào)器的自動(dòng)控制等等。利用熱敏電阻器和惠斯通電橋制作一個(gè)電子體溫計(jì)，也可以演示自動(dòng)控制電路的工作原理?，F(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息采集(即傳感器技術(shù))、信息傳輸(通信技術(shù))和信息處理(計(jì)算機(jī)技術(shù))。傳感器屬于信息技術(shù)的前沿尖端產(chǎn)品，尤其是溫度傳感器被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和生活等領(lǐng)域，數(shù)量高居各種傳感器之首。因此傳感器在此電子體溫計(jì)的制作中起了重要的作用。1.2 設(shè)計(jì)目的 傳統(tǒng)的玻璃水銀（汞）體溫計(jì)不僅使用不便，而且還存在著安全隱患。這種體溫計(jì)依靠體溫的傳導(dǎo)使汞柱的熱脹冷縮的影響下伸縮而發(fā)生長(zhǎng)度變化，因此其惰性大，獲取體溫平衡值的等待時(shí)間較為長(zhǎng)久。嬰幼兒好動(dòng)，測(cè)量體溫大多不愿默契配合，用玻璃水銀體溫計(jì)給嬰幼兒測(cè)量體溫具有一定的危險(xiǎn)性。體溫計(jì)水銀囊的玻殼薄脆易碎，一旦被不慎咬碎，極易導(dǎo)致汞的外泄污染與中毒。一支普通水銀體溫計(jì)內(nèi)的汞含量約為2g，足以污染800L的水；汞只需0.3g的微量便能對(duì)成人的身體贊成致命的傷害。人體一旦吸入大量的甲基汞，將有喪命之虞，如果攝入遭到汞污染的水或食物，將嚴(yán)懲損害神經(jīng)系統(tǒng)，孕婦也將因此而產(chǎn)下畸形兒鑒于水銀體溫計(jì)破裂會(huì)危及人體健良乃至寶貴的生命，歐美各國(guó)從上世紀(jì)末就已紛紛宣布禁止使用與銷(xiāo)售水銀體溫計(jì)，并換代升級(jí)為安全環(huán)保的電子體溫計(jì)。電子體溫計(jì)在國(guó)內(nèi)也正在逐漸成為水銀體溫計(jì)的升級(jí)替代品。2003年以來(lái)流行的“非典”、“甲流”等呼吸系統(tǒng)傳染性疾病給中國(guó)和世界帶來(lái)了無(wú)盡的痛苦和災(zāi)難。這類(lèi)疾病的主要病征之一就是發(fā)燒。為此，許多車(chē)站、碼頭、學(xué)校、企事業(yè)單位、醫(yī)務(wù)點(diǎn)均以測(cè)量體溫作為判斷是否得了“甲流”等疾病的前提。而數(shù)字體溫計(jì)以使用方便、檢測(cè)時(shí)間短、精確度高、顯示清晰、直觀、安全性好、價(jià)格合理等優(yōu)點(diǎn)將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。第2章 原理分析2.1 原理框圖 2.2 原理分析在穩(wěn)態(tài)下，通過(guò)熱敏電阻的電流I與其兩端之間的電壓U的關(guān)系，稱(chēng)為熱敏電阻伏-安特性。如圖5-15所示。 圖5-15 熱敏電阻伏安特性 當(dāng)電流很小時(shí)，不足以使熱敏電阻產(chǎn)生溫升，則其電阻值只決定于環(huán)境溫度伏-安特性呈線(xiàn)性，遵循歐姆定律，主要用于測(cè)溫。當(dāng)電流增大到一定值時(shí)，使熱敏電阻產(chǎn)生溫升，會(huì)出現(xiàn)負(fù)阻特性。熱敏電阻的電流-時(shí)間曲線(xiàn)如圖5-16所示，表示熱敏電阻在不同的外加電壓下電流達(dá)到穩(wěn)定最大值所需要時(shí)間。這是一熱平衡過(guò)程，一般為0.51s。圖5-16 熱敏電阻安-時(shí)特性熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)：溫度系數(shù)大，靈敏度高；熱容量小， 響應(yīng)快，分辨率高；價(jià)格便宜等。缺點(diǎn)：互換性差，熱電特性非線(xiàn)性大等。主要用于溫度的測(cè)量、控制，溫度補(bǔ)償，流速（或流量）測(cè)量等。電子體溫計(jì)的電路如下圖所示。熱敏電阻RT和R1、R2、R3及RP1。在溫度為20時(shí)，選擇R1、R3并調(diào)節(jié)RP1，使電橋平衡。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻RT的阻值變小，電橋處于不平衡狀態(tài)，電橋輸出的不平衡電壓由運(yùn)算放大器放大，放大后的不平衡電壓引起接在運(yùn)算放大器反饋電路中的微安表的相應(yīng)偏轉(zhuǎn)。再將毫安表數(shù)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)值，即可實(shí)現(xiàn)體溫的測(cè)量。圖中熱敏電阻器選用的阻值在500-5000之間。本例中采用的熱敏電阻的阻值為1000。第3章 實(shí)現(xiàn)過(guò)程在溫度為20時(shí)，選擇R1、R3并調(diào)節(jié)RP1，使電橋平衡。改變RT的阻值，分別是RT的阻值為1K、2K、3K時(shí)，觀察運(yùn)算放大器反饋電路中的微安表的相應(yīng)偏轉(zhuǎn)，再將毫安表數(shù)值轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的溫度數(shù)值，即可實(shí)現(xiàn)體溫的測(cè)量。3.1 proteus實(shí)驗(yàn)仿真仿真前：仿真后：當(dāng)RT=1K時(shí)當(dāng)RT=2K時(shí)當(dāng)RT=3K時(shí) 心得體會(huì)經(jīng)過(guò)這次的電子體溫計(jì)設(shè)計(jì),我個(gè)人得到了不少的收獲,一方面加深了我對(duì)課本理論的認(rèn)識(shí),另一方面也提高了軟件操作能力?，F(xiàn)在我總結(jié)了以下的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)。這次設(shè)計(jì)跟我們以前做的設(shè)計(jì)不同，因?yàn)槲矣X(jué)得這次我是真真正正的自己親自去完成。所以是我覺(jué)得這次試驗(yàn)設(shè)計(jì)最寶貴，最深刻的過(guò)程全是我們學(xué)生自己動(dòng)手來(lái)完成的，這樣，我們就必須要弄懂原理，而且體會(huì)到了實(shí)際的軟件操作能力是靠自己親自動(dòng)手，親自開(kāi)動(dòng)腦筋，親自去請(qǐng)教別人才能得到提高的。我們?cè)O(shè)計(jì)絕對(duì)不能人云亦云，要有自己的看法，這樣我們就要有充分的準(zhǔn)備，若是做了也不知道是個(gè)什么實(shí)驗(yàn)，那么做了也是白做。設(shè)計(jì)總是與課本知識(shí)相關(guān)的，我們必須回顧課本的知識(shí)，知道做設(shè)計(jì)時(shí)將要測(cè)量什么物理量，寫(xiě)報(bào)告時(shí)怎么處理這些物理量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們應(yīng)該盡量減少操作的盲目性提提高設(shè)計(jì)效率的保證，有的人一開(kāi)始就趕著做，結(jié)果卻越做越忙，主要就是這個(gè)原因。我也曾經(jīng)犯過(guò)這樣的錯(cuò)誤。在實(shí)驗(yàn)仿真時(shí)，開(kāi)始沒(méi)有認(rèn)真吃透電路圖，儀器面板的布置及各鍵的功能，瞎著接線(xiàn)，