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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 (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。 (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。 R1为稳压管的限流电阻，应保证IzI1，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。 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0.2V。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。 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？ * AD590 实物图 AD590 俯视图 + - CAN *