传感器实验参考资料解析

光电传感器测转速实验
实
验
指
导
书
简 介
一、本实验装置的设计宗旨：
本实验装置具有设计性、趣味性、开放性和拓展性，实验中大量重复的接线、调试和后续数据处理、分析、可以加深学生对实验仪器构造和原理的理解，有利于培养学生耐心仔细的实验习惯和严谨的实验态度。

非常适合大中专院校开设开放性实验。

本实验装置采用了性能比较稳定，品质较高的敏感器件，同时采用布局较为合理且十分成熟的电路设计。

二、光电传感器测转速实验实验装置 1．传感器实验台部分
2．九孔实验板接口平台部分：九孔实验板作为开放式和设计性实验的一个桥梁（平台）； 3．JK-19型直流恒压电源部分：提供实验时所必须的电源；
4．处理电路模块部分：差动放大器、电压放大器、调零、增益、移相等模块组成。

三、主要技术参数、性能及说明：
（1）光电传感器：由一只红外发射管与接收管组成。

（2）差动放大器：通频带kHz 10~0可接成同相、反相、差动结构，增益为100~1倍的直流放大器。

（3）电压放大器：增益约为5位，同相输入，通频带kHz 10~0。

（4）19JK -型直流恒压电源部分：直流V 15±，主要提供给各芯片电源：
V 6 ,V 4 ,V 2±±±分三档输出，提供给实验时的直流激励源；V 12~0：A 1ax Im =作
为电机电源或作其它电源。

光电传感器测转速实验
【实验原理】
如图所示：光电传感器由红外发射二极管、红外接收管、达林顿出管及波形整形组成。

发射管发射红外光经电机转动叶片间隙，接收管接收到反射信号，经放大，波形整形输出方波，再经转换测出其频率，。

图1
【实验目的】
了解光电传感器测转速的基本原理及运用。

【实验仪器】
如图所示，光电式传感器、JK-19型直流恒压电源、示波器、差动放大器、电压放大器、频率计和九孔实验板接口平台。

图2 图3
【实验步骤】
1．先将差动放大器调零，按图1接线；
2．光电式-+,端分别接至直流恒压电源V 12~0的-+,端；
3．-+Vi ,Vi 分别接直流恒压电源的V 6+和GND ，并与V 15±处的GND 相连； 4．调节电压粗调旋钮使电机转动；
5．根据测到的频率及电机上反射面的数目算出此时的电机转速；
即：)/(660P N 分转÷⨯=（式中P 是频率计显示值 转/6秒）填入表1中； 6．实验完毕，先关闭直流恒压电源。

【数据处理】
表1
【思考题】
1．光电传感器测转速产生差大的和稳定性差的原因是什么？主要有哪些因素？ 2．通过本实验的学习，是否能够实验对家用电风扇测速如果可行，如何实验，需要注意哪些问题，请给出方案和必要的电路图和文字说明。

温度传感器的温度特性研究
实
验
讲
义
前言
“温度”是一个重要的热学物理量，它不仅和我们的生活环境密切相关，在科研及生产过程中，温度的变化对实验及生产的结果也是至关重要的，所以温度传感器的应用更是十分广泛的。

【实验目的】
AD典型温度传感器的温度特性。

1．测量590
2．了解温度传感器的原理与应用，学会用温度传感器组装数字式温度测量仪表。

3. 用几种常用的温度传感器组装温度测量仪表（显示）与温度控制装置。

【实验仪器】
FB716型物理设计性（热学）实验装置 1套。

-
Ⅰ
【实验原理】
温度传感器是利用一些金属、半导体等材料与温度相关的特性制成的。

本实验将通过测量常用的温度传感器的特征物理量随温度的变化，来了解这些温度传感器的工作原理。

电流
型集成电路温度传感器（590AD ）：
590AD 是一种电流型集成电路温度传感器。

其输出电流大小与温度成正比。

它的线性
度极好，590AD 温度传感器的温度适用范围为C 150~55︒-，灵敏度为K /A 1μ。

它具有高准确度、动态电阻大、响应速度快、线性好、使用方便等特点。

590AD 是一个二端器件，符号如图1所示：
图1 图2
590AD 等效于一个高阻抗的恒流源，其输出阻抗Ω>M 10，能大大减小因电源电压变
动而产生的测温误差。

590AD 的工作电压为V 30~4++，
测温范围是C 150~55︒-。

对应于热力学温度T ，每变化K 1，输出电流变化A 1μ。

其输出电流)A (I o μ与热力学温度)K (T 严格成正比。

其电流灵敏度表达式为：
ln8R
e 3k T I ••= （7） 式（7）中e ,k 分别为波尔兹曼常数和电子电量，R 是内部集成化电阻。

将
Ω==538R ,K /mV 0862.0e /k 代入（9）中得 到
K /A 000.1T
I
μ= （8） 在C 0T ︒=时其输出为A 15.273μ (590AD 有几种级别，一般准确度差异在
A 5~3μ±)。

因此， 590AD 的输出电流o I 的微安数值就代表着被测温度的热力学温度值
（K ）。

590AD 的电流-温度（T ~I ）特性曲线如图2所示：其输出电流表达式为： B T A I +•= (9)
式（9）中A 为灵敏度，B 为K 0时输出电流。

如需显示摄氏温标)C (︒则要加温标转换电路，其关系式为：
15.273T t += (10) 590AD 温度传感器其准确度在整个测温范围内C 5.0︒±≤，线性极好。

利用590AD 的上述特性，在最简单的应用中，用一个电源，一个电阻，一个数字式电压表即可用于温度的测量。

由于590AD 以热力学温度K 定标，在摄氏温标应用中，应该进行C ︒的转换。

【实验内容】
1、电流型集成温度传感器（590AD ）温度特性的测试：
按图3接线，在环境温度高于摄氏零度时，先把温度传感器放入致冷井中，利用半导体致冷把温度降到C 0︒，并以此温度作为起点进行测量，每隔C 10︒测量一次，直到需要待测温度高于环境温度时，就把温度传感器转移到加热干井中，然后开启加热器，控温系统每隔C 10︒设置一次，待控温稳定min 2后，测试Ωk 1电阻上电压。

操作方法同上。

图3
提示：由于工作电源只能轮流对加热井或致冷井服务，所以在使用热电偶时，自由端的基准电压需要另外采取一定措施，可参照以下方法：
（1）用保温瓶盛放冰水混合物作为自由端的基准温度C 0︒。

（2）以室温0t 作为基准温度，以0t t -作为温度差，测量并计算温差电动势。

【实验步骤】
1、按相应的实验线路图，在元件箱中选取合适的元器件；
2、把元器件合理分布在九孔实验板上，用导线或短路片连接成实际实验线路；
3、根据需要温度,把温度传感器插入加热井或致冷井；（在温控仪内控时，必须把100HJK 温度控制仪的1K 两个插孔用导线短接，温控仪才能正常工作）
4、根据需要温度,设置好加热井或致冷井温度；
5、将不同温度下测量到的传感器的输出数据逐一记录到表格中，待数据处理。

【数据处理】
处理实验数据
表1温度特性测试数据表格
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 )C (t ︒
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 )V (U
)A (I μ
为从电阻上测得电压换算所得（，用最小二乘法进行直线拟合得：
K /A __________A μ= ，____________r = 。

【注意事项】
1．温控仪温度稳定地达到设定值所需要的时间较长，一般需要min 15~10左右，务必耐心等待。

2．为节省实验时间，提高实验效率，同学们可以合理安排实验步骤。

3. 由于外部控制与内部控制是串联的，所以外部控温设置不能超过内部设置值,否则到达内部设置值后，外部设置将不能继续执行。

【附录1】FB716-Ⅰ型物理设计性（热学）实验装置使用说明书
一般温度传感器实验仪的功能都局限于通过实验过程，测量并了解温度传感器的温度
特性，而对温度传感器的应用，往往只是一笔带过。

针对这一状况，本公司开发的这款实验装置，除了可完成对多种温度传感器的温度特性进行测试外，增加了多种最常用的温度传感器的实际应用的实验功能，使学生在了解温度传感器特性的基础上，通过组装温度测试仪表和温度控制装置，了解并掌握其实际应用的方法和技能，更大地提高学生的学习兴趣，更有利于培养学生的实际动手能力。

一、实验装置
二、主要技术指标
1．100HJK 温度控制仪：
（1）输入工作电源：Hz 50 %10V 220 AC ±； （2）输出加热井、致冷井工作电压：V 24≤；
（3）加热井温控范围：室温C 100~︒，有强制风冷功能； （4）致冷井温控范围：室温C 0~︒（室温不高于C 30︒）； （5）可进行外部温度控制（仅适用于加热井控制）； （6）四位半数字电压表量程可切换： ① 档 mV 0.200~0，分辨率mV 1.0；（最大可测V 2） ② 档 mV 2000~0，分辨率mV 1；（最大可测V 20）
2．九孔实验板：mm 297300 ； 3．温度传感器：
（5）590AD 集成电路型温度传感器；。