1、光電傳感器測轉(zhuǎn)速實驗實驗指簡介一、本實驗裝置的設(shè)計宗旨：本實驗裝置具有設(shè)計性、趣味性、開放性和拓展性，實驗中大量重復的接線、調(diào)試和后 續(xù)數(shù)據(jù)處理、分析、可以加深學生對實驗儀器構(gòu)造和原理的理解，有利于培養(yǎng)學生耐心仔細 的實驗習慣和嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度。非常適合大中專院校開設(shè)開放性實驗。本實驗裝置采用了性 能比較穩(wěn)定，品質(zhì)較高的敏感器件，同時采用布局較為合理且十分成熟的電路設(shè)計。二、光電傳感器測轉(zhuǎn)速實驗實驗裝置1傳感器實驗臺部分2九孔實驗板接口平臺部分：九孔實驗板作為開放式和設(shè)計性實驗的一個橋梁（平臺）；3JK-19 型直流恒壓電源部分：提供實驗時所必須的電源；4處理電路模塊部分：差動放大器、電壓放大器

2、、調(diào)零、增益、移相等模塊組成。三、主要技術(shù)參數(shù)、性能及說明：（1）光電傳感器：由一只紅外發(fā)射管與接收管組成。（2）差動放大器：通頻帶010kHz可接成同相、反相、差動結(jié)構(gòu)，增益為1100倍的直流放大器。（3）電壓放大器：增益約為5位，同相輸入，通頻帶010kHz。（4）JK -19型直流恒壓電源部分：直流士 15V，主要提供給各芯片電源：+ 2V, 士 4V, 士 6V分三檔輸出，提供給實驗時的直流激勵源；012V : Imax二1A作為電機電源或作其它電源。光電傳感器測轉(zhuǎn)速實驗【實驗原理】如圖所示：光電傳感器由紅外發(fā)射二極管、紅外接收管、達林頓出管及波形整形組成。發(fā)射管發(fā)射紅外光經(jīng)電機轉(zhuǎn)動葉

3、片間隙，接收管接收到反射信號，經(jīng)放大，波形整形輸出方波，再經(jīng)轉(zhuǎn)換測出其頻率，。光起式傳感器差動放大器電壓放大器Gm示波器圖丹-1光電傳感器實驗線路圖1實驗?zāi)康摹苛私夤怆妭鞲衅鳒y轉(zhuǎn)速的基本原理及運用實驗儀器】如圖所示，光電式傳感器、JK-19型直流恒壓電源、示波器、差動放大器、電壓放大器、頻率計和九孔實驗板接口平臺。圖丄丄光電式傳感器模塊圖丄丄光電式傳感器模塊圖3圖圖3實驗步驟】1先將差動放大器調(diào)零，按圖 1 接線；2.光電式+,-端分別接至直流恒壓電源0 12V的+,-端;Vi+,Vi-分別接直流恒壓電源的+ 6V和GND,并與士15V處的GND相連;調(diào)節(jié)電壓粗調(diào)旋鈕使電機轉(zhuǎn)動;根據(jù)測到的頻率

4、及電機上反射面的數(shù)目算出此時的電機轉(zhuǎn)速;即：N = P x 60 一 6（轉(zhuǎn)/分）（式中P是頻率計顯示值轉(zhuǎn)/6秒）填入表1中；實驗完畢,先關(guān)閉直流恒壓電源?！緮?shù)據(jù)處理】序號12345678910周期（mV）頻率（Hz）轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）表1思考題】光電傳感器測轉(zhuǎn)速產(chǎn)生差大的和穩(wěn)定性差的原因是什么？主要有哪些因素？通過本實驗的學習,是否能夠?qū)嶒瀸矣秒婏L扇測速如果可行,如何實驗,需要注意 哪些問題,請給出方案和必要的電路圖和文字說明。溫度傳感器的溫度特性研究實驗講義實驗講義 、前言“溫度”是一個重要的熱學物理量，它不僅和我們的生活環(huán)境密切相關(guān)，在科研及生 產(chǎn)過程中，溫度的變化對實驗及生產(chǎn)的結(jié)果也是至

5、關(guān)重要的，所以溫度傳感器的應(yīng)用更是 十分廣泛的?！緦嶒?zāi)康摹繙y量AD590典型溫度傳感器的溫度特性。 2了解溫度傳感器的原理與應(yīng)用，學會用溫度傳感器組裝數(shù)字式溫度測量儀表。用幾種常用的溫度傳感器組裝溫度測量儀表（顯示）與溫度控制裝置?！緦嶒瀮x器】FB716-I型物理設(shè)計性（熱學）實驗裝置1套?！緦嶒炘怼繙囟葌鞲衅魇抢靡恍┙饘?、半導體等材料與溫度相關(guān)的特性制成的。本實驗將通過測 量常用的溫度傳感器的特征物理量隨溫度的變化，來了解這些溫度傳感器的工作原理。電流型集成電路溫度傳感器（AD590 ）：AD590 是一種電流型集成電路溫度傳感器。其輸出電流大小與溫度成正比。它的線性 度極好，AD59

6、0溫度傳感器的溫度適用范圍為-55150C ,靈敏度為lyA/K。它具有高準確度、動態(tài)電阻大、響應(yīng)速度快、線性好、使用方便等特點。AD590是一個二端器件, 符號如圖 1 所示：圖1AD590圖1AD590AD590等效于一個高阻抗的恒流號其輸出阻抗丿10M視邇大大減小因豔電壓變 動而產(chǎn)生的測溫誤差。AD590的工作電壓為+ 4+30V，測溫范圍是-55150C。對應(yīng)于熱力學溫度T，每變化1K，輸出電流變化lyA。其輸出電流I A）與熱力學溫度T（K）嚴格成正比。其o電流靈敏度表達式為：3ke 3ke R ln87）式（7）中k, e分別為波爾茲曼常數(shù)和電子電量，R是內(nèi)部集成化電阻。將k/e

7、二 0.0862mV/K, R 二 5380 代入（9）中得 至IT 二 1.000yA/K（8）在T二0C時其輸出為273.15yA （ AD590有幾種級別，一般準確度差異在+ 35yA）。因此，AD590的輸出電流I的微安數(shù)值就代表著被測溫度的熱力學溫度值 o（K ）。AD590的電流-溫度（IT ）特性曲線如圖2所示：其輸出電流表達式為：I = A T + B式（9）中A為靈敏度，B為0K時輸出電流。如需顯示攝氏溫標（C）則要加溫標轉(zhuǎn)換 電路，其關(guān)系式為：t = T + 273.15（10）AD590溫度傳感器其準確度在整個測溫范圍內(nèi) 0.5C，線性極好。利用AD590的 上述特性，在

8、最簡單的應(yīng)用中，用一個電源，一個電阻，一個數(shù)字式電壓表即可用于溫度的 測量。由于AD590以熱力學溫度K定標，在攝氏溫標應(yīng)用中，應(yīng)該進行C的轉(zhuǎn)換?！緦嶒瀮?nèi)容】1、電流型集成溫度傳感器（AD590 ）溫度特性的測試：按圖 3 接線，在環(huán)境溫度高于攝氏零度時，先把溫度傳感器放入致冷井中，利用半導體 致冷把溫度降到0c，并以此溫度作為起點進行測量，每隔10 C測量一次，直到需要待測 溫度高于環(huán)境溫度時，就把溫度傳感器轉(zhuǎn)移到加熱干井中，然后開啟加熱器，控溫系統(tǒng)每隔 10C設(shè)置一次，待控溫穩(wěn)定2min后，測試1kO電阻上電壓。操作方法同上。+紅線AD5905V+一黃線E 5V+一黃線E 一1 11.00

9、 kQ（ULS數(shù)字式電壓表I=U/1.00kQAD訊0集成電路駅度傳感器溫度特性測量實驗線路圖圖3提示：由于工作電源只能輪流對加熱井或致冷井服務(wù)，所以在使用熱電偶時，自由端的基 準電壓需要另外采取一定措施，可參照以下方法：（1）用保溫瓶盛放冰水混合物作為自由端的基準溫度0C。（2）以室溫t作為基準溫度，以t - t作為溫度差，測量并計算溫差電動勢。 00【實驗步驟】1、按相應(yīng)的實驗線路圖，在元件箱中選取合適的元器件；2、把元器件合理分布在九孔實驗板上，用導線或短路片連接成實際實驗線路；3、根據(jù)需要溫度，把溫度傳感器插入加熱井或致冷井；（在溫控儀內(nèi)控時，必須把HJK100 溫度控制儀的K1兩個插

10、孔用導線短接，溫控儀才能正常工作）4、根據(jù)需要溫度， 設(shè)置好加熱井或致冷井溫度；5、將不同溫度下測量到的傳感器的輸出數(shù)據(jù)逐一記錄到表格中，待數(shù)據(jù)處理。【數(shù)據(jù)處理】處理實驗數(shù)據(jù)表 1 AD590 溫度特性測試數(shù)據(jù)表格序號1234567891011t(C)0102030405060708090100U(V)i(yA)I為從1.000kn電阻上測得電壓換算所得（I二U/R，用最小二乘法進行直線擬合得:A 二y A / K ， r =【注意事項】溫控儀溫度穩(wěn)定地達到設(shè)定值所需要的時間較長，一般需要1015min左右，務(wù)必耐心 等待。為節(jié)省實驗時間，提高實驗效率，同學們可以合理安排實驗步驟。由于外部控制

11、與內(nèi)部控制是串聯(lián)的，所以外部控溫設(shè)置不能超過內(nèi)部設(shè)置值,否則到達內(nèi) 部設(shè)置值后，外部設(shè)置將不能繼續(xù)執(zhí)行?！靖戒?】FB716- I型物理設(shè)計性（熱學）實驗裝置使用說明書一般溫度傳感器實驗儀的功能都局限于通過實驗過程，測量并了解溫度傳感器的溫度 特性，而對溫度傳感器的應(yīng)用，往往只是一筆帶過。針對這一狀況，本公司開發(fā)的這款實驗 裝置，除了可完成對多種溫度傳感器的溫度特性進行測試外，增加了多種最常用的溫度傳感 器的實際應(yīng)用的實驗功能，使學生在了解溫度傳感器特性的基礎(chǔ)上，通過組裝溫度測試儀表 和溫度控制裝置，了解并掌握其實際應(yīng)用的方法和技能，更大地提高學生的學習興趣，更有 利于培養(yǎng)學生的實際動手能力。一、實驗裝置&加熱、致冷功率謂節(jié)僅控掘設(shè)置按鈕漢o.加熱井風冷開關(guān);11.設(shè)置鑑度顯示? a實際逞度顯示;13.致冷井;14.加熱井厲.九孔實驗板；各種元器件。圖1FB716-I型物理設(shè)計性（熱學）實驗裝置照片二、主要技術(shù)指標1. HJK100 溫度控制儀：（1）輸入工作電源：AC 220V 土 10% 50Hz ；（2）輸出加熱井、致冷井工作電壓： 24V ；（3）加熱井溫控范圍：室溫