温度传感器的特性及应用

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1、实验二温度传感器的特性及应用张日欣生命科学与技术学院教学实验中心2005.11.一、实验目的了解负温度系数(NTC)热敏电阻和PN结温度传感器的特性及工作情况。了解温度测量时其它因素对温度敏感元件的影响和一些典型的补偿办法。了解PN结致冷现象，学会半导体致冷器件的使用。二、设备、器件介绍1.设备介绍直流稳压稳流电源固定直流电源2.器件介绍NTC热敏电阻PN结（硅二极管）半导体致冷片NTC热敏电阻IN4148二极管-+设备、器件介绍半导体致冷片正面侧面+-三、实验准备1.半导体致冷片的连接：（1）稳流：将稳压/稳流电源的一组电源调节到稳流输出

2、状态，并使之处于电流最小的位置。然后关闭电源；（2）极性：将半导体致冷片二根引线中的红色线接稳压电源的正极，黑色线接负极；（3）试验：经检查无误后，开启稳压/稳流电源，并缓慢调节输出电流至100mA左右，用手接触半导体致冷片的两面(冷端和热端)，体验致冷片两面的温差，并据此确认致冷片冷端和热端。调节稳压/稳流电源的输出电流(最大允许到2A)，感觉温差的变化；（4）复位：减小稳压/稳流电源的输出电流至0，切断电源，让致冷片恢复常温，准备后面的实验。注意：正接/反接----〉热传导相反实验准备2.风扇的连接（1）稳压：将稳压/稳流电源的另一组电

3、源调整为稳压状态，并使输出12V；（2）极性：将风扇二根引线中的红色线接稳压电源的正极，黑色线接负极；注意：电源极性不要接反（3）试验：经检查无误后，开启稳压/稳流电源，观察散热片风扇应该转动；（4）关闭稳压/稳流电源；稳流：接致冷片稳压输出12V接风扇稳压/稳流转换开关实验准备3.固定电源的连接：（1）观察固定电源面板，找出+12V/+15V、-12V/-15V、参考点的接线端子；（2）打开电源，用万用表或示波器测量各接线端电压，并调节旋钮使输出电压为±12V。电源开关12/15V切换12/15V电压调整+5v固定电源25V固定电源参考零

4、点12/15V电源实验准备4.标准温度计连接：（1）使用数字万用表的测温功能作为温度计；（2）将热电偶插到数字万用表的温度测量端；（3）将量程表拨至温度测量档（℃），打开数字万用表电源，屏幕显示数字即当前室温；（4）用手捏住热电偶，观察读书变化，当读书基本稳定时即是手指体表温度。四、实验电路及数据记录1.NTC热敏电阻阻值随温度变化的观察实验电路：实验电路及数据记录2.热敏电阻和标准温度传感器的安装（1）固定：将实验用的热敏电阻以及作为标准温度计FY93型万用表的温度传感器用橡皮筋固定在半导体致冷片热端的中部。注意使二者尽量靠近但不要造成短

5、路；（2）按照图1-2中的电路在面包板上插接好所有器件，其中电压表MV为万用表的2V直流电压档。实验电路及数据记录3.测试并记录10组数据：（1）半导体致冷片正向连接记录5组数据调节半导体致冷片的电流使每组数据之间以0.1A递增，稍等温度显示稳定，记录一次数据；测试完毕调节电流源使半导体致冷片电流为0；关闭电源；（2）半导体致冷片反向连接记录5组数据交换半导体致冷片极性，调节半导体致冷片的电流使每组数据之间以0.1A递增，稍等温度显示稳定，记录一次数据；温度(C)电压(V)实验电路及数据记录4.PN结温度传感器测温实验（1）PN节二极管和

6、标准温度传感器的安装（同前）（2）放大电路的连接，注意正负电源的连接（3）测试并记录10组数据（同前）五、注意事项实验中要小心操作，避免人身和仪器受损。从设计者和使用者的双重角度细心观察仪器，以利于今后的学习和课题研究、设计任务；发现异常情况应立即切断电源，并及时报告老师；标准温度测量可以将万用表调整到温度测量档，并直接读数；测量时应注意控制温度缓慢增加，并在每个测量点上多停留一些时间，待作为标准温度测量仪的万用表读数稳定后，再将其切换到电压档，读出相应的电压值。半导体致冷片在工作时应注意其摆放位置，不要与其它仪器设备接触，以免造成破坏

7、，正确的方法是放在垫子上；实验结束后，注意关闭电源，从面包板上拆下所有的器件，以及各种连线，并将所有器件和工具放回工具盒/器件盒中。六、实验数据分析思考根据测得的数据计算出NTC热敏电阻不同温度下相应的阻值，并划出相应曲线。假如希望NTC热敏电阻两端的电压与热敏的电阻成正比，应当如何修改电路。根据测得的数据计算出测量所用PN结在温度每变化1C时实际的电压变化值(放大器的增益约为4.7)。评价和比较PN结与NTC热敏电阻测温电路的特点和异同。分析一下两种测温电路的误差来源。如果要在图2中电路的基础上制作一个0~100C的温度计还需要进行那

8、些工作？附录：器件参考资料双运算放大器接线图：LM358附录：器件参考资料四运算放大器：LM324、TL084接线图实验结束