用NTC熱敏電阻設計制作體溫計

上傳人:jun****875 文檔編號:18679716 上傳時間:2021-01-02 格式:DOC 頁數:3 大?。?6.91KB
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1、西北工業(yè)大學 設計性基礎物理實驗報告 班級:11051401 姓名: 日期: 2016.05.13 用NTC熱敏電阻設計制作體溫計 一、 實驗目的 1、 測定NTC熱敏電阻與溫度的關系; 2、 設計制作一個數字體溫計(溫度范圍35-42℃) 二、 實驗儀器(名稱、型號及參數) NTC熱敏電阻 可調直流穩(wěn)壓電源(0-5V) 數字萬用表 單刀雙擲開關 導線 FD-WTC-D型恒溫控制裝置

2、2X-21型電阻箱2個 三、 實驗原理 NTC負溫度系數是一種利用半導體材料制成的體積小巧的電阻,為避免熱敏電阻自身發(fā)熱所帶來的影響,流過熱敏電阻的電流不能超過300微安。由于熱敏電阻隨溫度變化比金屬電阻要靈敏得多,因此被廣泛用于溫度測量,溫度控制以及電路中溫度補償、時間延遲等。 為了研究熱敏電阻的電阻溫度特性,常用電路如圖1所示: Rt=(R1/U1)*Ut 四、 實驗內容與方法 1. 測量不同溫度t下NTC熱敏電阻的阻值R (1) 設計實驗方案,畫出實驗電路圖 如圖1,不斷改變環(huán)境溫度t,利用公式Rt=(R1/

3、U1)*Ut計算出不同溫度t下NTC的阻值。 (2) 列表記錄數據,用最小二乘法求出R與1/t之間的關系 2. 設計數字體溫計 如圖2電路圖所示,根據第一問中得到的R與1/t之間的關系,取35℃與42℃為邊界,聯(lián)立解出R1和R2。 計算各元件的數值,使數字電壓表的mV示數即為溫度示數。 根據設計的電路圖搭建數字溫度計,進行調試: (1) 測量不同溫度時,數字體溫計的電壓示數,并繪制校準曲線; (2) 根據校準曲線,對設計的電路進行改進,使誤差不超過1℃。 五、 實驗數據記錄與處理(列表記錄數據并寫出主要處理過程) 不同溫度下的NTC阻值數據記錄表格(R1=1000

4、0Ω U=4.77V) t/℃ 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 U1/V 2.70 2.88 3.00 3.05 3.15 3.25 3.40 3.41 3.42 3.46 3.52 3.54 Ut/V 2.04 1.90 1.75 1.70 1.58 1.55 1.46 1.40 1.37 1.33 1.27 1.23 Rt/Ω 7555.55 6597.22 5833.33 5573.77 5015.87 4769.23 4294.11 4105.57

5、4005.84 3843.93 3607.95 3474.57 經過線性擬合 b=451269.94 a=-7586.20 r=0.9487 所以回歸方程為: R=451269.94*1/t-7586.20 當T=35和42時,解方程組 4770R2/(R1+R2+Rt)=35 解R1=8126.7.2Ω 4770R2/(R1+R2+Rt)=42 得R2=99.21Ω 調整R2,獲得較為準確的體溫計(此時R1=8126.7Ω R2=117.2Ω) 校準后誤差在0.1攝氏度以內。 六、 實驗分析與討論 1. 為了確定零功率狀態(tài)

6、下的NTC熱敏電阻的最大電流值,應在要求范圍內選擇測量起點和測量中點測量最大電流,然后取二者最小值。 2. NTC熱敏電阻阻值與溫度為指數關系,因此試驗中采取T的倒數進行擬合。經過泰勒展開已證明在小區(qū)間內可進行此種線性擬合。 3. 接通電源錢,合理選取各項有關參數,避免損壞器件,影響實驗的進行。 4. 實驗過程中最好一直升溫,因為NTC熱敏電阻和恒溫裝置中溫度計的熱響應時間存在差異,一直升溫可減少該響應時間引起的誤差。 5. 測量NTC熱敏電阻的溫度特性時采用伏安法而不是平衡電橋法的原因: (1)平衡點橋法雖然可以直接讀出待測電阻的阻值,但對于NTC熱敏電阻,其阻值對溫度變化十分敏感,改變外界因素造成的溫度的微小變化都會對電橋平衡產生較大影響;(2)平衡電橋法電路較之伏安法更復雜。

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