实验六 温度测量电路 一.实验目的 二.设计要求 1.设计任务 1.了解温度传感器的工作原理和使用方法; 实验六 温度测量电路 一.实验目的 1.了解温度传感器的工作原理和使用方法; 2.掌握测量温度电路的设计和调试方法。 二.设计要求 1.设计任务 设计一温度测量电路,将温度传感器AD590测得的温度信号转换为满足要求的电压信号,要求如下:
实验中用到的部分器件
AD590 实物图 AD590 俯视图 + - CAN
(1) 测量温度范围:0℃~80℃。 (2) 温度电压转换当量:100mV/ ℃。 (3) 测量精度:误差小于±1 ℃。 (4) 用一片LM324实现该测量电路。 设计提示 AD590是单片集成的温度电流源传感器,其温度测量范围-55℃~+150 ℃,测量精度±0.5 ℃,整个量程范围内的线性误差小于±0.3 ℃。其原理图和封装如图6.6.1所示,
3脚为传感器的外壳,可悬空或接地(其屏蔽作用)。
在电压U为+4~+30V的宽电压范围内,电流I与温度成线 性关系,温度每增加1 ℃,电流I随之增加1uA。在制造时按照K氏度标定,即在0 ℃时,AD590的电流I=273uA。电流I(uA)与温度t( ℃ )的关系可用函数表示为: I=273+t 为用AD590实现温度的测量,设计电路时要考虑以下问题: (1) 将AD590输出的电流信号转换为电压信号,为此应与AD590串联一10k的电阻,则在0 ℃时电阻上的压降为2.73V,温度每增加1 ℃,电阻上的压降增加10mV。
与摄氏温度正比的电压量。选择Rf1=10k,温度每增加1 ℃,Uo1增加10mV。 (2) 为了使温度为0 ℃时输出电压0V,应加入一偏移量,来抵消此时AD590的输出。 (3) 合理设计电路的增益,满足温度电压转换当量的要求。参考电路如图6.6.2所示,I1用以抵消273uA的偏移量。运放A1的反相输入虚地,其输出: Uo1=If × Rf1=(I-I1) × Rf1 与摄氏温度正比的电压量。选择Rf1=10k,温度每增加1 ℃,Uo1增加10mV。
三. 预习要求 R1为稳压管的限流电阻,应保证Iz>>I1,可选择R1=2k。同样由于运放A1的反相输入端虚地,有 I1= Uz/ (R2+Rw) =273uA 所以R2+Rw≈18.7k,可选择R2=15k,Rw用5k的多圈电位器。第二级为同相比例运算电路,因要求温度电压转换当量为100mV/ ℃,则第二级的电压放大倍数应为10可选择R4=3k, Rf2=27k。 三. 预习要求 1.完成设计任务。
1.先不接AD590,调整Rw,使I1=273uA,此时输出Uo1为-I1Rf1,若Rf1=10k,Uo1=-2.73V。 2.阅读4.4、4.5节的相关内容,了解电位器、稳压管及运放LM324的使用方法。 实验内容 用LM324接好电路,接上±15V电源,要注意 电源极、性,不要反接。调试方法:限于实验条件,无法给出0 ℃的条件,本实验采用下述方法,对电路调试: 1.先不接AD590,调整Rw,使I1=273uA,此时输出Uo1为-I1Rf1,若Rf1=10k,Uo1=-2.73V。
2.接入AD590,此时输出应与室温相对应,根据实验温度计的指示,检查Uo1的读数是否正确。例如:室温t=20 ℃,输出应约为0 2.接入AD590,此时输出应与室温相对应,根据实验温度计的指示,检查Uo1的读数是否正确。例如:室温t=20 ℃,输出应约为0.2V。此时可能会有一定偏差,因为AD590的参数,以及电阻阻值均有一定偏差,如偏差不大,可不予考虑;但如果相差太大,可能AD590已损坏,请更换一支试一下。 3.接入第二级电路,测量输出电压,然后用手接触AD590,用万用表或示波器观察温度变化时,输出Uo1的变化情况,加以记录。
若将电路6.6.2中两级放大电路改为一级,直接用Rf1=100k,会带来什么问题? 五. 思考题 若将电路6.6.2中两级放大电路改为一级,直接用Rf1=100k,会带来什么问题?