采用熱敏電阻制作溫度報(bào)警器

1緒論：

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。利用熱敏電阻器和音樂集成電路制作一個(gè)溫度報(bào)警器，也可以演示自動(dòng)控制電路的工作原理。電路的觸發(fā)端接在熱敏電阻器和微調(diào)電阻器的中間，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，熱敏電阻器的阻值減小，電路的觸發(fā)端電壓升高，觸發(fā)音樂集成電路工作。調(diào)節(jié)微調(diào)電阻器的阻值，可以改變電路報(bào)警時(shí)的溫度。

現(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。因此傳感器在此溫度報(bào)警器的制作中起了重要的作用。

2 溫度報(bào)警器基本介紹

2.1溫度報(bào)警器的功能

現(xiàn)代社會(huì)是信息化的社會(huì)，隨著安全化程度的日益提高，機(jī)房一一作為現(xiàn)代化的樞紐，其安全工作已成為重中之重，機(jī)房?jī)?nèi)一旦發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓，造成巨大的損失和社會(huì)影響；敏探公司研發(fā)出機(jī)房超溫報(bào)警系統(tǒng)，功能強(qiáng)大。

造成高溫火災(zāi)有：電氣線路短路、過載、接觸電阻過大等引發(fā)高溫或火災(zāi)；靜電產(chǎn)生高溫或火災(zāi)；雷電等強(qiáng)電侵入導(dǎo)致高溫或火災(zāi)；最主要是機(jī)房?jī)?nèi)電腦、空調(diào)等用電設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間通電工作，導(dǎo)致設(shè)備老化，空調(diào)發(fā)生故障，而不能降溫；因此機(jī)房?jī)?nèi)所屬的電子產(chǎn)品發(fā)熱快，在短時(shí)間內(nèi)機(jī)房溫度升高超出設(shè)備正常溫度，導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓或產(chǎn)生火災(zāi)，這時(shí)超溫報(bào)警系統(tǒng)就發(fā)揮應(yīng)有的功能。

本文介紹的是采用熱敏電阻作為敏感元件的溫度報(bào)警器，當(dāng)由金屬探頭所接觸的溫度通過傳感器到開關(guān)，如果溫度超過預(yù)定值，此時(shí)的開關(guān)即開啟，連接報(bào)警器發(fā)出報(bào)警聲，此時(shí)的發(fā)聲的報(bào)警裝置可以通過改變一些元器件的接法而發(fā)出不同的聲音。為了增加實(shí)用效果，特添加由共陽極雙色發(fā)光管組成的指示電路。電路不報(bào)警時(shí)為綠燈，反則報(bào)警時(shí)為紅綠交替。

2.2發(fā)展前景

目前我國(guó)人民生活水平有所提高，一些電器產(chǎn)品正深入到千家萬戶，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前有約13億人口，幾乎每個(gè)家庭都用過象熱得快之類的燒水工具。隨之而來的便是由于使用不當(dāng)或在使用的同時(shí)卻忘了而發(fā)生的事故。如果將本系統(tǒng)用于實(shí)際，可以有效遏制該類事故發(fā)生。因此，如果實(shí)際的產(chǎn)品一旦投放市場(chǎng)，必將有很大的市場(chǎng)空間和廣闊的發(fā)展前景。本產(chǎn)品在把一些連線以不同的方式連接時(shí)，可以發(fā)出不同的報(bào)警聲。

本產(chǎn)品克服了現(xiàn)在流行的報(bào)警器的缺點(diǎn)，成本低，具有更大的實(shí)用性、新穎性。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用前景如下：高靈敏度，高穩(wěn)定性，報(bào)警及時(shí)。

本系統(tǒng)能具有高靈敏度和高穩(wěn)定性，得益于系統(tǒng)有很好的傳感器。但是它仍然有一定的缺陷，自身有很大的局限性。如果能夠把更好的傳感器應(yīng)用到該產(chǎn)品中，該產(chǎn)品會(huì)有更廣闊的發(fā)展前景。

3 溫度報(bào)警器的制作過程

3.1溫度報(bào)警器電路設(shè)計(jì)方案一工作原理設(shè)計(jì)方案一的電路圖如圖1:

該溫度報(bào)警器的主電路由NTC測(cè)溫電阻，可調(diào)溫度電位器，低頻振蕩器和音頻振蕩器四部分組成。工作原理如下：

由電位器設(shè)定好溫度值，當(dāng)溫度升高時(shí)，測(cè)溫電阻NTC的電阻值降低，達(dá)到CD4011輸入高電平閥值，導(dǎo)致低頻振蕩器工作，調(diào)制音頻振蕩器，通過三極管放大，由報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警聲。

3.2電路設(shè)計(jì)方案二的工作原理
該溫度報(bào)警器的電路如圖2所示。時(shí)基電路IC1、電位器Rp 、電阻R1和熱敏電阻RT組成溫度檢測(cè)觸發(fā)電路。RT是一種負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，阻值隨溫度的升高而逐漸減小。IC2是一種音響集成電路KD9561，能產(chǎn)生4種模擬聲，即警車聲、消防車聲、救護(hù)車聲和機(jī)槍聲。IC3為音頻功率放大器，可將微弱的音頻信號(hào)放大，推動(dòng)揚(yáng)聲器B發(fā)聲。具體工作過程如下：

溫度未達(dá)到預(yù)定值時(shí)，由于溫度傳感器RT的阻值大于1/2（Rp+R1），IC1的觸發(fā)端②腳電位高于1/3G（2V），使得IC1的③腳為低電位，二極管VD截止，IC2因得不到供電電壓而無音頻信號(hào)輸出，揚(yáng)聲器B無聲。當(dāng)溫度升高到預(yù)定值時(shí)，RT的阻值將小于1/2（Rp+R1），IC1的觸發(fā)端②腳電位低于1/3G（2V），IC1的輸出端③腳為低電位跳變到高電平，二極管VD導(dǎo)通，輸出約5V（200mA）的直流電壓。該直流電壓經(jīng)電容C2濾波后供給IC2。這時(shí)IC2產(chǎn)生的警笛信號(hào)由OUT端輸出，經(jīng)C3耦合至IC3的輸入端③腳進(jìn)行功率放大。放大后的音頻信號(hào)從IC3的⑤腳輸出，最后經(jīng)電容C6驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器B發(fā)出響亮的警笛報(bào)警聲。

通過對(duì)以上兩種方案的各個(gè)方面的比較。如適用前景和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益分析來看，選擇第一種方案比較合理。

3.3裝置中元件的選擇
RT選用測(cè)溫型MF53-1負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，在25?Ｃ下，其標(biāo)稱阻值為2890Ω±2%。IC1為NE555時(shí)基集成電路，IC2為四聲音響集成電路KD9561，IC4是LM386型功率放大集成塊。RP選用小型實(shí)芯電位器，G為6V疊層干電池，也可用6V整流電源。B選用阻抗為8Ω、功率為0.25W的小型電動(dòng)揚(yáng)聲器。其余元件均可按圖示參數(shù)選用，無特殊要求。

3.4制作與調(diào)試
在焊接的過程中，為保證焊點(diǎn)牢固、接觸良好與美觀，不存在虛焊、假焊，在焊接前要用刀、斷鋸條或砂紙刮去或打光引腳引線上的油污、氧化膜或漆，直至露出光亮干凈的表面，之后涂上松香溶液，其上搪一層錫。焊接時(shí)應(yīng)掌握好溫度及時(shí)間，焊接時(shí)間一般在3～5秒。若焊接時(shí)間過短，焊錫未與焊件充分浸熔易產(chǎn)生虛焊、假焊；時(shí)間過長(zhǎng)，則將燙壞印制板的銅箔或元件。電烙鐵溫度過低，焊點(diǎn)表面粗糙、無光澤、呈豆腐渣狀。焊接時(shí)，烙鐵頭應(yīng)同時(shí)緊貼引腳或引線頭及印制板上的焊盤銅箔，當(dāng)焊點(diǎn)溫度升至焊錫熔點(diǎn)時(shí)，焊錫熔化即自動(dòng)流到引線與銅箔間，形成錐狀光滑焊點(diǎn)，之后迅速移開烙鐵。焊錫未完全凝固前，不能移動(dòng)或搖動(dòng)被焊元器件。焊錫可事前熔在烙鐵頭上，亦可在烙鐵貼在焊點(diǎn)加熱時(shí)將其送入。

圖3為溫度報(bào)警器的印刷電路。各元件焊接完畢， 焊接結(jié)束后必須檢查有無漏焊、虛焊以及由于焊錫流淌造成的元件短路。虛焊較難發(fā)現(xiàn)，可用鑷子夾住元件引腳輕輕拉動(dòng)，如發(fā)現(xiàn)搖動(dòng)應(yīng)立即補(bǔ)焊。這一階段的調(diào)試是調(diào)試的第一部分即斷電調(diào)試，步驟如下：

1）短路檢測(cè)系統(tǒng)電路焊接完成后，必須進(jìn)行短路檢測(cè)。檢測(cè)方法簡(jiǎn)單，選用合適的萬用表歐姆擋，用紅黑表筆接電路板的+5V電源的正負(fù)極，如果存在充放電現(xiàn)象（即電阻指示從大到小再到大或從小到大），最后電阻穩(wěn)定在一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢?。則基本可排除系統(tǒng)短路現(xiàn)象。如果無充放電現(xiàn)象或電阻值穩(wěn)定在很小的值，則說明系統(tǒng)可能存在短路故障，不能通電實(shí)驗(yàn)，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)的排查，直至解決。

2）原理正確性確認(rèn)不同的電路有不同的工作原理。因此必須針對(duì)具體電路進(jìn)行具體分析。

本設(shè)計(jì)的硬件電路原理設(shè)計(jì)在前面電路設(shè)計(jì)中已得到驗(yàn)證，為正確。

上面檢查無誤后，進(jìn)入第二部分的調(diào)試即通電調(diào)試，由電路原理可知，IC1的觸發(fā)端②腳電位的高低由溫度傳感器RT、電位器RP和電阻R1組成的串聯(lián)分壓電路決定。調(diào)節(jié)RP的阻值可在一定溫度下使IC1翻轉(zhuǎn)，達(dá)溫度報(bào)警之目的。RT的標(biāo)稱值為3K，當(dāng)溫度在50?Ｃ時(shí)，其阻值約為950Ω，100?Ｃ時(shí)為240Ω左右。若檢測(cè)液體則需要自制測(cè)溫探頭。方法是首先把RT封裝在一節(jié)長(zhǎng)100mm、直徑20mm的銅管內(nèi)，用環(huán)氧樹脂膠將兩端封固。用時(shí)，將溫度探頭插入液體，本電路選用警車聲作報(bào)警信號(hào)。KD9561所發(fā)出的模擬聲取決于選聲端SEL1和SEL2的連接方式，例如SEL1和SEL2均斷開時(shí)為警車聲，SEL1接負(fù)電壓時(shí)為救護(hù)聲，SEL2接正電壓時(shí)為機(jī)槍聲。整個(gè)電路板裝入一硬塑料小殼中便可投入正常使用。