传感器实验指导书

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1、传 感 器 实 验 指 导 书实验一 电位器传感器的负载特性的测试一、实验目的：1、了解电桥的工作原理及零点的补偿；2、了解电位器传感器的负载特性；3、利用电桥设计电位器传感器负载特性的测试电路,并验证其功能。二、实验仪器与元件：1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表；2、电阻若干（1k, 100K）；电位器（10k）传感器（多圈线绕）；3、运算放大器 LM358；4、电子工具一批（面包板、斜口钳、一字螺丝刀、导线）。三、基本原理：电位器的转换原理电位器的电压转换原理如图所示，设电阻体长度为L,触点滑动位移量为X两端输入电压为Ui则滑动端输出电压为电位器输出端接有负载电阻时，

2、其特性称为负载特性。当电位器的负载系数发生变 化时，其负载特性曲线也发生相应变化。电位器输出端接有负载电阻时，其特性称为负载特性。四、实验步骤：1、在面包板上设计负载电路。3、改进电路的负载电阻RL,用以测量的电位器的负载特性。4、分别选用1k电阻和100k电阻，测试电位器的负载特性，要求每个负载至少有5个测试点，并计入所设计的表格1,如下表。序号12345678测试点UK1V2V3V4V（滑动电阻 器不带负载 时电压）1k欧姆UR1（负载两端电压）100K欧姆UR2（负载两端电压）五、实验报告1、画出电路图，并说明设计原理。2、列出数据测试表并画出负载特性曲线。电源电压5V,测试表格1.曲线

3、图：画图说明，x坐标是滑动电阻器不带负载时电压；y坐标是对应1000欧姆（负载两 端电压）或100k欧姆（负载两端电压），100欧和100K欧两电阻可以得到两条曲线。UK3、说明本次设计的电路的不足之处，提出改进思路，并总结本次实验中遇到困 难及解决方法。实验二 声音传感器应用实验-一、实验目的：1、了解声音传感器的工作原理及应用；2、掌握声音传感器与三极管的组合电路调试。二、实验仪器与元件：1、直流稳压电源、数字万用表、电烙铁等；2、电子元件有：声音传感器（带脚咪头）1个；弯座1个；线1个；5MM白发蓝LED 5个；9014三极 管2个1M电阻1个；10K电阻1个；电阻1个；1UF电解电容1

4、个；47UF电解电容1 个；万能电路板一块。三、基本原理：声控LED旋律灯工作电压。其功能为：本电路制作成功后5只LED会随着音乐或是 其它声音的节奏闪动起来，可放置于音响附近，让灯光为音乐伴舞！电路原理图如图1 所示。图1声控LED旋律灯 当发出声音时，声音波传入声音传感器，声音传感器把声音波转换成电压波动。这 个电压波动可以通过电容C2,传到Q1三极管的基极。然后这个电压波变Q1和Q2两 级放大之后，输出较大的电压波。最后这个电压波使得5只LED闪动起来。四、实验步骤：1、领取元件，然后检查各个元件是否有损坏。2、按照图 1，焊接各个元件。3、检查元件是否有虚焊，短路等现象，无误后上电调试

5、运行。4、发出声音，是否有LED亮，是否出现LED按照声音的节奏显示和熄灭。若现象不 正确，请出现调试。5、当传感器是否感应有声音时，测量Q2的基极电压分别是多少五、实验报告内容1、简述声音传感器的工作原理。2、调试运行“声控LED旋律灯”过程中，是否遇到虚焊、短路、连线错误等现 象如何解决的3、电路板调试正常后，有声音的时候， LED 有什么现象没有声音的时候， LED 灯有什么现象4、有声音或没有声音时，测量Q2的基极电压分别是多少5、对本次实验进行小结，提出改进的建议。实验三 热敏电阻测温实验一、实验目的：1、进一步了解热敏电阻温度传感器的分类和特性；2、了解热敏电阻的测温方法；3、掌握

6、测温电路的原理。二、实验仪器与元件：1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表；2、传感器实验箱（测温模块、数字电压表模块）；3、水容器、冷水、60C以上热水、搅棒，把热水和冷水混合配成不同温度的水，进行 测量。三、基本原理：热敏电阻匹配阻值约10k欧姆。热敏电阻测温方法有2种。方法一公式法。NTC负温度 系数热敏电阻NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。公式如下：R=Ro&xpB （lff-l/To） （ljR：周围温度T （K）时的电阻值（K：绝对温度）R0：周围温度T0 （K）时的电阻值，R0=10 000QB：热敏电阻的B常数，B=3950T：现在测量的温度，单位K

7、T0：环境温度，通常t0为298K （绝对温度）（即: 25度）方法二：查表法型号：MF55-103F-3950F,温度与电阻值表格如下：TQR(Kfl)T（r）TR（Kn）T(*C)R(K)gR(K)-30.0177.0003.028.06036.06.26869.01.813102.00.640曲0166.4004.02668037.0601570.01 75103 00.622-28.0156,6005.025.40038.05.77671,0L693104.00.605-27.0147.2006024 18039 05.54672.01.637105.00.588其他表格自己在网上查找

8、由NTC热敏电阻MF55-103F-3950F为温度传感器的测温电路如图1所示。图 1 热敏电阻测温电路图1中，VCC点接电源电压5V, R电阻的阻值为8kQ左右，C电容为10uf，其中电阻R与热敏电阻串联，中间的连接点为输出的电压Uout。当被测温度升高时该点电位降低，输 出电压降低，以指示较高的温度值；反之当被测温度降低时，输出电压升高，以指示较低的 温度值。四、实验步骤：1、准备好盛水容器、冷水、60C以上热水、水银温度计、搅棒；把热水和冷水混合配 成不同温度的水，进行测量。2、把传感器和水银温度计放入盛水容器中，接通电路电源。3、水杯中加入热水和冷水，配成不同温度的水进行实验。直接将热

9、敏电阻放入水中， 用万用表直接测量热敏电阻的电阻值，将测量数据写入表1。表电阻值随温度变化数据水温t(C)3540455055热敏电阻阻值/kQ4、将电阻R与传感器串联后，接入电源，进行测量输出电压。5、水杯中加入热水和冷水，配成不同温度的水进行实验。电压表的电压值与温度之间 有数学关系；温度不同时，输出电压值不同。用热敏电阻测量不同的温度的水，进行测量 将输出电压，填入表格2 中。表 2 输出电压随温度变化的数据水温t(C)404550556065707580输出电压(V)6、作出V-t曲线，指出线性范围，并求出灵敏度。五、实验报告内容1、整理实验数据，将表1 和表2 记录在实验报告中。2、

10、当温度升高时，热敏电阻的阻值如何变化热敏电阻的热电特性是PTC还是NTC呢3、根据表2的实验数据，以温度为x轴，输出电压为y轴，画出相应的趋势曲线，同时计 算出温度与电压之间数学关系。4、分析趋势曲线可以得出的温度与输出电压U之间的变化关系是什么如果使用的是PTC型 热敏电阻，那么温度与输出电压之间的变化关系是什么实验四红外传感器应用实验一、实验目的：1、了解红外收发二极管的工作原理及应用；2、掌握红外对管与放大器的组合电路调试二、实验仪器与元件：1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表；2、传感器实验箱（红外模块、超声波模块、数字电压表模块）三、基本原理：实验电路如图所示。-

11、12V+5 V-EDR51k图红外发射管在接到正12V电压时会发出峰值波长为940nm的红外光，W1为限流电阻，调节 W1 改变红外发射管的电流，电流越大，红外发射管的发射距离越远。而红外 接收管则反接在+12V电压上，在没有接受到峰值波长为940nm的红外光是反映二级管的反相截止特性，A点电压相当于电源电压（12V），当红外发射管（完全）接受到红外 光时，红外接收管呈反向光电流增大，A点电压变小。由于接收到的红外光的程度不同, 红外接收管的导通程度也会不同，A点电压会有相应的误差。若红外接收管正向连接，则其表现为随遮挡而变化的电阻）。本实验电路为红外反射式电路，在一定范围能若有物体挡住红外光

12、，红外光反射回红外接受管，接受到信号后才生电平的变化。（注：黑色物体会把红外光吸收，无法反射）U1A为LM358的一个运放，这里的作用是作射随器，射随电路的特点是输出电压不变，电流放大一般用于输入，输出，缓冲级用于阻抗匹配。U1B为LM358的另一个运放，这里的作用是做一个比较器，比较同相输入端与反相 输入端的电压（即B点于C点）。当B点电压大于C点电压时，输出高电平（+12V）。当 B点电压小于C点电压时，输出低电平（-12V）。电路中用一个指示灯来观察输出的电平。 W2作用是反相端电压调整，适当调整C点电压，使其与B点电压比较，才能达到输出端 的电平变换。四、实验步骤：1、测量A,B点电压

13、。直接用万用表测量A（J4）点电压及B（J3）点电压，记录数值在表中， 然后用物体放在红外管前（15mm内）测出A点电压及B点电压，记录数据。表 实验数据记录表A点电压B点电压无物体时有物体时2、调节基准电压Co （1）状态一，C点电压大于B点电压：比较B点电压，调节POT2, 测量C（J2）点电压，调节C点电压大于B点电压，用手遮挡红外管，观察指示灯亮灭情况并 记录。（2）状态二，C点电压小于B点电压：调节C点电压小于B点电压（根据实验原理适 当调节），用手遮挡红外管，观察指示灯亮灭情况，填入表中。表 实验数据记录表基准电压有无物体指示灯B点电压C点电压UcUb无物体有物体UcUb无物体有物

14、体1、调节红外发射的距离。在上一步的基础上调节POT1，用手遮挡，观察指示灯，灯亮即 表示红外接收管接收到反射的红外光。反复调节，观察红外发射的距离变化情况（记录 最大和最小距离）用黑色物体来遮挡，观察指示灯是否变化。五、实验报告内容1、简述整个电路的工作原理。2、整理实验数据，记录表和表，分析实测数据变化规律。3、总结本次实验过程中遇到的问题及解决方法。提出对红外实验模块的改进意 见。4、观察红外发射的距离变化情况（记录最大或最小距离）实验五 电子称的原理与测试一、实验目的：1、了解电子秤的工作原理；2、了解悬臂梁应变传感器的特点和使用；3、通过对电子秤的测试,分析传感器的基本特性。二、实验仪器与元件：1、直流稳压电源、高频毫伏表、示波器、信号源、数字万用表；2、传感器实验箱（电子秤模块、数字电压表模块）；3、托盘、砝码 6 个 5g、10 g、20 g、20 g、50 g、100。三、实验原理：在全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变