溫度傳感器是利用物質(zhì)各種物理性質(zhì)隨溫度變化的規(guī)律把溫度轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。溫度傳感器是溫度測量儀表的部分,品種繁多。按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類,按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。
一、常用的溫度傳感器類型
設(shè)計中常用的溫度傳感器有:熱電偶傳感器、熱敏電阻傳感器、鉑電阻傳感器(RTD)、集成(IC)溫度傳感器。下圖給出代表性的實物照片。
1. 熱電偶傳感器
熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過,此時兩端之間就存在電動勢——熱電動勢,由該原理可知熱電偶的一個優(yōu)勢是其無需外部供電。
另外,熱電偶還有測溫范圍寬、價格便宜、適應(yīng)各種大氣環(huán)境等優(yōu)點,但其缺點是測量精度不高,故在高精度的測量和應(yīng)用中不宜使用熱電偶。
熱電偶兩種不同成份的材料連接是標準的,根據(jù)采用材料不同可分為K型熱電偶、S型熱電偶、E型熱電偶、N型熱電偶、J型熱電偶等等。
2. 熱敏電阻傳感器
熱敏電阻是敏感元件的一類,熱敏電阻的電阻值會隨著溫度的變化而改變。
按照溫度系數(shù)不同分為正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)和負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)。正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)在溫度越高時電阻值越大,負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)在溫度越高時電阻值越低,它們同屬于半導(dǎo)體器件,被廣泛應(yīng)用于各種電子元器件中。
熱敏電阻通常在有限的溫度范圍內(nèi)可實現(xiàn)較高的精度,通常是-90℃?130℃。
3. 鉑電阻傳感器
鉑電阻,又稱為鉑熱電阻,它的阻值會隨著溫度的變化而改變。并且鉑電阻阻值會隨著溫度的升高勻速有規(guī)律的變大。
鉑電阻可分為PT100和 PT1000等系列產(chǎn)品,PT100即表示它在0℃時阻值為100歐姆,PT1000即表示它在0℃時阻值為1000歐姆。
鉑電阻具有抗振動、穩(wěn)定性好、準確度高、耐高壓等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、電機、工業(yè)、溫度計算、衛(wèi)星、氣象、阻值計算等高精溫度設(shè)備中。
4. 集成(IC)溫度傳感器
集成(IC)溫度傳感器是將溫度傳感器集成在一個芯片上、可完成溫度測量及信號輸出功能的專用IC。
集成(IC)溫度傳感器的主要特點是功能單一(僅測量溫度)、測溫誤差小、價格低、響應(yīng)速度快、傳輸距離遠、體積小、微功耗等,適合遠距離測溫、控測,不需要進行非線性校準,外圍電路簡單。
集成(IC)溫度傳感器按輸出信號類型可分為模擬集成溫度傳感器(LM35) 和數(shù)字集成溫度傳感器(DS18b20)兩種。
二、常見車用溫度傳感器
常見的車用溫度傳感器,如下圖:進氣溫度傳感器、變速器油溫傳感器、排氣溫度傳感器(又名催化溫度傳感器)、EGR廢氣循環(huán)監(jiān)測溫度傳感器、車外溫度傳感器、車內(nèi)溫度傳感器、日照溫度傳感器、空調(diào)蒸發(fā)器出口溫度傳感器及熱敏鐵氧體溫度傳感器。
1.冷卻液溫度傳感器
冷卻液溫度傳感器,通常稱為水溫傳感器,主要作用是檢測發(fā)動機冷卻液溫度,向ECU輸入溫度信號,作為然后噴射和點火正時的修正信號,傳感器一般安裝在缸體水道上,缸蓋水道上,上出水管等處,和冷卻液接觸。它的內(nèi)部是一個半導(dǎo)體的熱敏電阻,具有負溫度系數(shù)NTC。
2.進氣溫度傳感器
進氣溫度傳感器,主要檢測透入透入氣管道中的空氣溫度,作為燃油噴射和點火正時修正信號。它安裝在進氣管路中。他將溫度信號變換為電信號傳送給ECU。進氣溫度信號是各種控制功能的修正信號,如果進氣溫度傳感器信號中斷,就會導(dǎo)致熱起動困難、廢氣排放量增大。
3.變速器油溫傳感器
變速器油溫傳感器,主要是用于檢測變速器液壓油的溫度,以作為電控單位作為換擋控制,油壓控制和鎖止離合器空氣的依據(jù)。它安裝在自動變速器油底殼內(nèi)的隔板上,它的內(nèi)部主要是一個負溫度系數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻,溫度越高,電阻越低。其電阻隨溫度變化而變化。電腦根據(jù)其電阻的變化測出自動變速器液壓油的溫度。
4.排氣溫度傳感器(催化劑溫度傳感器)
排氣溫度傳感器別名又稱催化溫度傳感器,主要作用是催化轉(zhuǎn)化器異常發(fā)熱時,能夠快速地發(fā)出報警信號,以便保護催化轉(zhuǎn)化器并防止高溫引發(fā)的故障。此款傳感器主要安裝在催化器變壓器的后面。
5.EGR廢氣循環(huán)監(jiān)測溫度傳感器
EGR廢氣循環(huán)監(jiān)測溫度傳感器,主要用于檢測EGR閥內(nèi)再循環(huán)氣體的溫度變化情況和工作是否正常。主要用來提醒駕駛員,一般安裝于EGR閥的進氣道上。一般情況下EGR閥附近的廢氣溫度為:100-200℃,高速,重負荷為300-400℃,不工作時為50℃左右。
6.車外溫度傳感器
車外溫度傳感器,主要用于檢測車輛外部的空氣溫度,向自動空調(diào)ECU輸入車外溫度信號。它安裝在兩個地方:一個是前保險杠的后面,另一個是駕駛室前壁板上。檢測元件采用負溫度系數(shù)電阻,車外氣溫變化時,傳感器的阻值會發(fā)生變化,溫度升高,電阻下降,溫度下降,則反之。
7.車內(nèi)溫度傳感器
從字面上的意思就可以得知,測量車內(nèi)溫度的傳感器,把信號傳送給自動空調(diào)的電子控制單元。主要安裝在汽車車廂內(nèi)的通風道中,一般有1-2個。
8.日照溫度傳感器
這個器件主要安裝在空調(diào)的出風口處,用于檢測蒸發(fā)器表面的溫度變化情況,以控制壓縮機的工作狀況。
9.空調(diào)蒸發(fā)器出口溫度傳感器
蒸發(fā)器出口溫度傳感器用以檢測蒸發(fā)器表面的溫度變化, 控制壓縮機的工作狀況。工作時,空調(diào)蒸發(fā)器出口溫度傳感器檢測蒸發(fā)器表面的溫度信號,并將它 轉(zhuǎn)化為電信號輸入給溫度控制系統(tǒng)的 ECU,ECU 將輸入的溫度信號與設(shè)定的溫度 調(diào)節(jié)信號進行比較后, 控制空調(diào)壓縮機電磁離合器的通斷,從而對壓縮機的工作 進行控制, 同時還能利用此傳感器檢測到的溫度信號, 防止蒸發(fā)器出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象。?
10.熱敏鐵氧體溫度傳感器
依據(jù)冷卻液的溫度信號來控制散熱器的冷卻風扇工作,安裝在散熱器冷卻液的循環(huán)通道上。
結(jié)語
常見車用溫度傳感器非常多的種類,主要在汽車上用于檢測發(fā)動機溫度、吸入氣體溫度、冷卻水溫度、燃油溫度以及催化溫度等,使汽車溫度可檢測、可控,來達到所要求的性能和安全的要求。
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