測溫式電氣火災監控探測器原理

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2021.04.22

應用在電氣火災監控系統中的溫度傳感器目前主要有鉑電阻,熱敏電阻。

基本原理是:阻值隨溫度的變化而變化。只要測量輸出阻值,通過一定的算法,就能夠得到溫度值。

國標《電氣火災監控系統》GB14287-2005中規定,溫度的報警值應設定在55℃到140℃,因此,溫度傳感器必須要到達這個測量的范圍,目前常用的有鉑電阻和熱敏電阻。三極管測溫達不到140℃,因此很少使用在電氣火災監控系統中。

1、鉑電阻

鉑電阻具有優良的線性,精度非常高,因此廣泛的應用在工業領域。但是鉑電阻價格比較高,同時分辨率比較低。在實際應用中,采用電阻橋加放大來測量鉑電阻阻值。同時為了保證精度,還必須用高精度的參考電源,精密電阻,高位ADC,否則采用鉑電阻就沒有意義了。

總之,采用鉑電阻作為溫度傳感器的硬件復雜度和成本相對比較高,即使用成本和元器件的本身的成本均比較高。

2、熱敏電阻

熱敏電阻分正溫度系數的和負溫度系數的。

熱敏電阻的優點就是分辨率比較高,成本低,但是線性度比較差,測量的精度低。要想提高測量精度,就是必須在軟件上作出相應的處理。 

3、電阻轉換溫度算法

(1)函數擬合法,根據傳感器的物理特性,按照一定的函數來計算阻值和溫度的對應關系。

(2)查表法,通過函數,事先計算出阻值和溫度的對應關系。因為列表的長度有一定的限制,精度會有一定的限制。

(3)查表法和函數擬合法組合。通過事先把測量范圍分成幾段,每一小區間范圍內可以近似的認為是線性的。這樣的話,在大的區間范圍內用查表法,同時采用函數擬合的方法進一步提供精度。

鉑電阻和熱敏電阻對應溫度的函數(曲線)是不一樣的。鉑電阻一般情況下,可以采用函數擬合的方法計算出溫度系數。

在單片機的系統中,由于資源的限制,一般采用查表法和查表法+函數擬合的方法,這樣可以降低單片機的運算能力的要求。

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