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汽车空调温度控制器原理分析

 1 概述
现代大小客车都要求有舒适的车内环境,主要是控制车内温度。而空调负荷随车内外环境、温度变化而变化,当汽车发动机作空调动力时,还要受车速变化的影响。因此,对汽车空调的控制是特别有意义的,也是十分重要的。
中、高档轿车空调制冷系统中装有吸气节流阀(STV)、先导阀(控制绝对压力阀)(POA)、蒸发器压力调节阀(EPR),还装有传统温控系统。这种空调系统的温度自动控制能力强,车内温度稳定,人工也可控制。如把操纵板上的控制器拨到“ON”的位置,不管是最凉、空调、通风、暖气和霜等,离合器都通电,压缩机不停工作;当控制器拨到“OFF”位置时,离合器才断电,压缩机停止工作。
中低档轿车空调蒸发器温度只有一些简单恒温开关(机械类或电子类温控)。这种系统,当蒸发器温度达到0℃左右时,为了避免结冰,恒温开关动作、断开电磁离合器,压缩机停止工作。待蒸发器温度升高后,恒温开关回位,又接通电磁离合器,压缩机又开始工作。这种系统又叫循环离合器孔管系统(C.C.O.T).其优点是成本较低,系统简单,缺点是在系统中各种节流阀少,温度波动大。
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2 温度控制器原理
温度控制器也称恒温器、温度开关等,一般安装在蒸发器出口处。用于感受蒸发器表面温度,以控制压缩机的运行与停止,其作用是控制蒸发器出口处的温度,防止蒸发器因温度过低而结霜。汽车空调所用的温度开关有波纹管式、双金属片式和热敏电阻式等多种形式。波纹管式和双金属片式温度开关的动作温度在出厂时已调好,因此,用这种温度开关控制压缩机工作的空调制冷系统的工作温度范围是不可调的。
2.1 汽车空调温度控制器电路。图1 所示是汽车空调温度控制器电路。电路中R1、Rt、R2、R3 及温度设定电位器Rp 构成温度检测电桥。当被控温度高于Rp 设定的温度时,Rt 阻值较小,A点电位低于B点电位,A2输出为高电平到A1 的同相输入端,致使A1 的反相输入端电位低于同相输入端电位,也输出高电平,晶体管VT 饱和导通,继电器KA 吸合,动合触点KA1 闭合,汽车离合器得电动作,带动压缩机运转制冷。随着被控温度逐渐降低,Rt 阻值增大,A点电位逐渐升高,当被控温度达到或低于Rp 设定温度时,A点电位高于B点电位,A2 输出低电平,A1 也输出低电平,VT截止,继电器KA释放,KA1 断开,离合器失电,压缩机停止工作。循环以上过程,可保证汽车内温度控制在Rp 设定的温度附近。
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2.2 波纹管式温度控制器。波纹管式温度开关也称之为机械式温度开关,主要由波纹管、触点、偏心弹簧、调节凸轮等组成,其工作原理如图2 所示。在毛细管1 和波纹管2 中均充有易挥发的介质,毛细管的一端插入蒸发器的翅片中,与感温包连接。当蒸发器的温度降至低限值时,感温包通过毛细管使波纹管收缩,带动触点6 断开,压缩机电磁离合器线圈7 断电,压缩机停止工作。当蒸发器温度升至高限值时,波纹管的膨胀位触点又重新闭合,压缩机电磁离合器又通电,压缩机又开始工作。如此工作,将蒸发器温度控制在设定的范围之内。波纹管式温度开关工作可靠、寿命长、价格便宜且不怕振动,在汽车空调中较为常见。
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2。3 双金属式温度控制器。双金属式
温度开关如图3 所示,其感温元件是双金属片2。双金属片由两片热胀系数不同的金属片组成,双金属片上有动触点3,而壳体上有定触点4。双金属式温度开关串联在压缩机电磁离合器电路中,在设定的温度范围内,双金属片未弯曲,触点处于闭合状态。当蒸发器温度低于设定值时,双金属片弯曲而使触点分开,断开了压缩机电磁离合器电路,压缩机停止工作。双金属式温度开关结构简单,价格便宜,其缺点是其感温的元件必须置于蒸发器中,布置难度较大。而波纹管式温度开关由于有细长的毛细管,波纹管温度开关可布置在离蒸发器稍远的适合之处,布置较为方便。因此,双金属式
温度开关在汽车空调制冷系统中的应用广泛不如波纹管式温度开关多。负温度系数的热敏电阻,通常做成圆片形,置于蒸发器的出口处。在放大电路中,温度调节电阻与热敏电阻串联,它可设定制冷系统的工作温度。
热敏电阻式温度开关原理如图3 所示。温控器放大器电路中B点的电位高低随热敏电阻的阻值大小而变。热敏电阻的电阻值随温度的升高而下降,使B点电位随之降低。当蒸发器出口处温度高于设定温度时,B点电位低于V3 的导通电压,V3 截止,V4 导通,空调继电器线圈通电而吸合触点,使电磁离合器接合,压缩机工作;当蒸发器出口处温度低于设定温度时,热敏电阻阻值增大,B点电位升高至V3 导通电压,V3 导通,V4 截止,压缩机停止工作。热敏电阻式温度开关如此控制压缩的工作,将空调制冷温度控制在设定范围。
温度调节电位器用于改变温度设定值,调节电位器的阻值可以改变A点的静态工作点电位。减小温度调节电位器的阻值可降低A点电位,并使B点静态工作点电位降低,可使设定的温度降低;增大温度调节电位器的阻值则可使设定温度升高。


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