溫度傳感器的特性及應(yīng)用設(shè)計(jì)

-z.08電子李建龍1溫度傳感器的特性及應(yīng)用設(shè)計(jì)集成溫度傳感器是將作為感溫器件的晶體管及其外圍電路集成在同一芯片上的集成化溫度傳感器。這類(lèi)傳感器已在科研，工業(yè)和家用電器等方面、廣泛用于溫度的準(zhǔn)確測(cè)量和控制。目的要求測(cè)量溫度傳感器的伏安特性及溫度特性，了解其應(yīng)用。利用AD590集成溫度傳感器，設(shè)計(jì)制作測(cè)量范圍20℃～100℃對(duì)設(shè)計(jì)的測(cè)溫裝置進(jìn)展定標(biāo)和標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定其溫度特性。寫(xiě)出完整的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。儀器裝置AD590集成溫度傳感器、變阻器、導(dǎo)線(xiàn)、數(shù)字電壓表、數(shù)顯溫度加熱設(shè)備等。實(shí)驗(yàn)原理圖AD590AD590R=1KΩE=〔0-30V〕四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟㈠測(cè)量伏安特性――確定其工作電壓范圍⒈按圖擺好儀器，并用回路法連接好線(xiàn)路。⒉注意，溫度傳感器內(nèi)阻比擬大，大約為20MΩ左右，電源電壓E根本上都加在了溫度傳感器兩端，即U＝E。選擇R4＝1KΩ，溫度傳感器的輸出電流I＝V/R4＝V〔mV〕/1KΩ＝│V│〔μA〕。⒊在0～100℃的范圍內(nèi)加溫，選擇0.0、10.0、20.0……90.0、100.0℃，分別測(cè)量在0.0、1.0、2.0……⒋根據(jù)數(shù)據(jù)，描繪V～I(xiàn)特性曲線(xiàn)?？梢钥吹綇?V到30V，根本是一條水平線(xiàn)，說(shuō)明在此范圍內(nèi)，溫度傳感器都能夠正常工作。⒌根據(jù)V～I(xiàn)特性曲線(xiàn)，確定工作電壓范圍。一般確定在5V～25V為額定工作電壓范圍。㈡測(cè)量溫度特性――確定其工作溫度范圍⒈按圖連接好線(xiàn)路。選擇工作電壓為10V，輸出電流為I＝V/R4＝V〔mV〕/1KΩ＝│V│〔μA〕。⒉升溫測(cè)量：在0～100℃的范圍內(nèi)加熱，選擇0.0、10.0、20.0……90.0、100.0℃注意：一定要溫度穩(wěn)定時(shí)再讀輸出電流值大小。由于溫度傳感器的靈敏度很高，大約為k=1μA／℃，所以，溫度的改變量根本等于輸出電流的改變量。因此，其溫度特性曲線(xiàn)是一條斜率為k=1的直線(xiàn)。⒊根據(jù)數(shù)據(jù)，描繪I～T溫度特性曲線(xiàn)。⒋根據(jù)I～T溫度特性曲線(xiàn)，求出曲線(xiàn)斜率及靈敏度。⒌根據(jù)I～T溫度特性曲線(xiàn)，在線(xiàn)性區(qū)域內(nèi)確定其工作溫度范圍。㈢實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):⒈溫度特性結(jié)論：由IT特性曲線(xiàn)可知：AD590的靈敏度為：K=1μΑ/℃；工作溫度范圍大于20℃～100⒉伏安特性結(jié)論：由V～I(xiàn)特性曲線(xiàn)可知：溫度傳感器工作電壓從3V到30V?！惨话愦_定為：5V～30V〕四、探索與設(shè)計(jì)㈠利用溫度傳感器，設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)碼顯示溫度計(jì)用AD590集成溫度傳感器制作一個(gè)熱力學(xué)溫度計(jì)，畫(huà)出電路圖，說(shuō)明調(diào)節(jié)方法。原理圖⒈按圖擺好儀器，并用回路法連接好線(xiàn)路。⒉絕對(duì)零度定標(biāo)：將電源負(fù)極C端認(rèn)為是絕對(duì)零度T0＝－273.15℃，將電路B端認(rèn)為是0℃，則從C到B，溫度每變化⒊室溫TS定標(biāo)：同理，將溫度傳感器放置于室溫為T(mén)S的水中，認(rèn)為電路A端是TS℃。因此，應(yīng)當(dāng)有UAB＝│TS│mV。調(diào)整R4電阻大小，使UAB＝│TS│mV。這就是室溫TS定標(biāo)。⒋升溫測(cè)量：如將表頭分度值標(biāo)定為1℃，就從0℃開(kāi)場(chǎng)，每升高1℃測(cè)量一次輸出電壓〔電流〕大小。如將表頭分度值標(biāo)定為5℃，就從⒌將升降溫的數(shù)據(jù)填入數(shù)據(jù)表格，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)處理。⒍根據(jù)數(shù)據(jù)，描繪〔電壓～溫度〕V～T特性曲線(xiàn)。根據(jù)V～T特性曲線(xiàn)，將數(shù)字式〔或指針式〕電壓表重新標(biāo)定為溫度表。⒎溫度計(jì)的改裝改裝:根據(jù)左圖V～T特性曲線(xiàn),將電壓表重新標(biāo)定為溫度計(jì),間隔為5㈡利用溫度傳感器設(shè)計(jì)溫差溫度計(jì)⒈原理圖:⒉溫差溫度計(jì)的調(diào)節(jié)方法:按A圖用回路法接好電路絕對(duì)零度定標(biāo):將C端認(rèn)為是絕對(duì)零度-273.15℃,將B端認(rèn)為是0℃.調(diào)整R2,R3電阻的大小〔實(shí)驗(yàn)如圖標(biāo)記〕,室溫TS定標(biāo):將兩個(gè)傳感器置于室溫TS的水中,認(rèn)為A、D端是TS=20℃.調(diào)整R4、R5的大小〔實(shí)驗(yàn)如圖標(biāo)記〕,使再按B圖接好電路升溫測(cè)量:將D端溫度保持室溫(20℃),A端每升高5根據(jù)數(shù)據(jù),繪制V～T特性曲線(xiàn),將電壓表重新標(biāo)定為溫差溫度計(jì)⒊溫差溫度計(jì)的改裝:改裝:根據(jù)左圖V～T特性曲線(xiàn),將電壓表重新標(biāo)定為溫差溫度計(jì),間隔為5㈢創(chuàng)新設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):AD590互換性好,抗干擾能力強(qiáng),溫度與電壓呈良好的線(xiàn)性關(guān)系,精度高加熱設(shè)備采用水浴加熱,可以防止極間短路;試管中參加煤油,保證AD590與杜瓦瓶中水之間有良好的熱傳遞缺點(diǎn):AD590