半导体温度计的设计与制作(已批阅)Word文件下载.doc

1、平衡后，若电桥某一臂的电阻又发生改变（如RT），则平衡将受到破坏，微安计中将有电流流过，微安计中的电流的大小直接反映了热敏电阻的阻值的大小。（4）当热敏电阻的阻值在测温量程的下限RT1时，要求微安计的 读数为零（即IG=0），此时电桥处于平衡状态，满足平衡条件。若取R1=R2，则R3=RT1，即R3就是热敏电阻处在测温量程的下限温度时的电阻值，由此也就决定了R3的电阻值。（5）当温度增加时，热敏电阻的电阻值就会减小，电桥出现不平衡，在微安计中就有电流流过。当热敏电阻处在测温量程的上限温度电阻值RT2时，要求微安计的读数为满刻度。由于，则加在电桥两端上的电压VCD近似有： （1）根据图2的电桥电

2、路，由基尔霍夫方程组可以求出 （2）由于R1=R2、R3=RT1，整理后有 （3）（6）一般加在电桥两端的电压VCD比所选定的电池的电动势要低些，为了保证电桥两端所需的电压，通常在电源电路中串联一个可变电阻器R，它的电阻值应根据电桥电路中的总电流来选择。实验内容：（1） 在坐标纸上绘出热敏电阻的电阻-温度曲线，确定所设计的半导体温度计的下限温度（20）所对应的电阻值RT1和上限温度（70）所对应的电阻值RT2。再由热敏电阻的伏安特性曲线确定最大工作电流IT。根据实验中采用的热敏电阻的实际情况，选取VCD=1V，它可以保证热敏电阻工作在它的伏安特性曲线的直线部分。（2） 令R3=RT1，即测量温

3、度的下限电阻值，由式（3）计算出桥臂电阻R1和R2的电阻值。式中RT2为量程上限温度的电阻值；RG为微安表的内阻。（3） 熟悉线路原理图（图2）和底版配置图（图3），对照实验所用元件、位置及线路的连接方向。（4） 注意正确使用电烙铁，学会焊接，防止重焊、虚焊、漏焊、断路。焊接时K1放在1挡，电流计“+”端与E处要最后连接，以免损坏电表。（5） 标定温度计1） R1和R2的调节和测量：开关置于1挡，拨下E处接线，断 开微安计，用多用表检查R1和R2，使之阻值达到式（3）的计算值（可以取比计算值略小的整数）。2） 将电阻箱接入接线柱A和B，用它代替热敏电阻，开关置 于3位置，令电阻箱的阻值为测量下

4、限温度（20）所对应的RT1，调节电位器R3，使电表指示为零（注意，在以后调节过程中，R3保持不变）。然后，使电阻箱的阻值为上限温度（70）所对应的RT2，调节电位器R，使微安计满量程。3） 开关置于2挡，调节电位器，R4，使微安计满量程，这时， R4=RT2。（其目的何在？）4） 开关置于3挡，从热敏电阻的电阻-温度特性曲线上 读出温度2070，每隔5读一个电阻值。电阻箱逐次选择前面所取的电阻值，读出微安计的电流读数I。将图4的表盘刻度改成温度的刻度。另外，作出对应的I-T曲线并与表盘刻度比较。（6）用实际热敏电阻代替电阻箱，整个部分就是经过定标的半导体温度计。用此温度计测量两个恒温状态的温

5、度（如35、55）。读出半导体温度计和恒温水浴自身的温度，比较其结果。实验器材：热敏电阻、待焊接的电路板、微安表、电阻器、电烙铁、电阻箱、电池、导线、万用表、恒温水浴实验数据与数据处理：（ ）表1 给定热敏电阻的的R-T关系图5 给定热敏电阻的的R-T曲线去掉多余的阴影表2 T-R-I三者之间的关系T/R/I/A2025840.0 2521546.2 30182812.2 35151618.6 40128824.0 45108430.0 5092734.5 5578539.8 6067144.0 6557747.1 7049850.0 数据处理：根据表2 制作温度表盘如下：图6 温度表盘实际测

6、量恒温水浴的情况为：（相对误差= ）T（水箱）/T（表盘）/相对误差55.840.055.50.54%32.816.933.00.61%表3 恒温水浴箱温度与制作的表盘读取温度比较将T-I的关系作曲线如下用光滑曲线连接标出两个温度检测点 图7 T-I曲线根据表3与图7可知，在55.8时，对应的表盘读取温度大约是55.5,相对误差0.54%；在32.8时，对应的表盘读取温度大约是33.0，相对误差0.61%。这两个数据和实际测量所得到相对误差计算式？的值吻合得比较好，可以认为实验中的温度表盘标定是成功的。实验中误差的来源主要是电桥中对R1和R2电阻标定，和对微安表的读数，而且实验所给的R，T关系

7、中存在一定误差。最大的误差来源于对热敏电阻实际的温度-电阻关系的测定。实验小结：本实验操作中的难点来源于对电路的焊接。我由于没有仔细查看课本的电路图，导致第一次调试时微安表没有反应，调试过程耗费了不少时间，最后终于发现少焊了一条导线，将其焊上后实验基本顺利。我在焊接过程中十分仔细地避免了虚焊等问题，这是本实验成功的一个因素。思考题：1.为什么R1和R2的实际值比计算值小一些而不应比计算值大?答:因为电路中的连接R1和R2的导线也有电阻,如果R1和R2的实际值比计算值大,再加上其邻接的导线电阻,只会比计算值越来越大,从而导致更大的误差。此时调小R使微安表满偏，则流过热敏电阻的电流将增大，有可能使

8、热敏电阻偏离V-A特性线性区，进入非线性区。2.在焊接导线时使用松香或焊锡油脂,这有什么用?答：松香或焊锡油脂作为助焊剂，使导线焊得更牢，避免虚焊。3.为什么调节R可使电表满刻度？调节R可使总电阻改变，从而改变干路电流，使电表满刻度。4.调节电位器R4使微安表满量程,目的何在？校表。如果开关拨到2档，则可检查温度计电路是否正常工作。若微安表未满偏，则用此电路测温度不再准确。R的值发生改变或者电源电压变化。应重新调整电路。根据实验原理，微安表满量程时，此时半导体温度计到达其测量温度的上限，需R4=RT2,即为半导体温度计测量其测量范围的上限时热敏电阻的阻值，同时可减少误差。5.为什么在测R1和R2时，需将开关置于1档，拔下E处接线，断开微安表？这样做的目的是使两个电阻从电路中断开，从而能够准确得到两个电阻的阻值，如果没有这样做，那么测量时会并联上别的电阻或测的是别的电阻阻值。保护微安表，去除旁路电阻，去除外电源。