一、實驗目的
1、熟悉半導體型溫度傳感器AD590的基本性能。
2、應用AD590實現(xiàn)對溫度的檢測和簡單控制。
二、實驗所用單元
溫度傳感器、溫度傳感器轉換電路板、溫度控制電路板、玻璃管水銀溫度計、直流穩(wěn)壓電源、低壓交流電源、數(shù)字電壓表、位移臺架。
三、實驗原理及電路
1、溫度傳感器電路如圖26-1所示。AD590能把溫度信號轉變?yōu)榕c絕對溫度值成正比的電流信號I0，比例因子為1μA/K。通過運算放大器實現(xiàn)電流運算
，在運算放大器輸出端得到與溫度成線性關系的電壓UO。通過調節(jié)電位器RP1和RP2，可以使UO在被測溫度范圍內(nèi)具有合適數(shù)值。例如被測溫度范圍為0～100℃，則可在0℃時，調節(jié)RP1使UO為0V；在100℃時，調節(jié)RP2使UO為5V，這樣被測溫度每變化1℃對應UO變化50mV。
圖26-1 溫度傳感器實驗原理圖
在本實驗中，由于0℃和100℃這兩個溫度不便得到，因此溫度/電壓的標定采用理論值推算的方法。在0℃下AD590的電流理論值為273.2μA，要使輸出電壓UO為0V，則I0與I1相等：
，那么
100℃下AD590的電流理論值為373.2μA，此時要使UO為5V，則：
，那么
2、如果將轉換電路的輸出電壓連接到加熱及溫度控制電路中（圖26-2）的電壓比較器，通過繼電器控制保溫盒電熱元件的通電或斷電，這樣根據(jù)電壓比較器調溫端的基準電壓大小，就能使保溫盒內(nèi)的溫度保持在某一數(shù)值范圍內(nèi)。
圖26-2 加熱及溫度控制電路圖
四、實驗步驟
1、固定好位移臺架，將溫度傳感器置于位移臺架上，將水銀溫度計插入溫度傳感器上方的小孔內(nèi)，輕靠在溫度傳感器上。
2、在此實驗中，我們用輸出電壓UO反映實測溫度，用溫度計作為校核標準。根據(jù)上述理論推算方法，在溫度傳感器轉換電路板上，調整好RP1和RP2的阻值。
3、按照圖26-1和圖26-2接線，將實驗箱（臺）面板、轉換電路板和溫度傳感器小板上的有關點相連，另外連接E點和Q點，將面板上數(shù)字電壓表置于20V檔，轉換電路板上K2打在B2（低溫）側。
4、接通電源（加熱電源開關K1斷開），經(jīng)過幾分鐘，等待電路工作穩(wěn)定，此時實驗系統(tǒng)所測量的溫度為室溫t。細調RP1使輸出電壓UO與室溫相對應，其數(shù)值的關系為
。5、調節(jié)電位器RP4，使溫度給定電壓為2V，即表示設定溫度為40℃，接通加熱電源開關，觀察升溫過程。
在升溫過程中，由于溫度計的熱慣性比AD590小，因此溫度計指示值要慢于UO的變化。此時轉換電路板上的紅色指示燈VD1滅，繼電器J斷開，傳感器小板上的綠色指示燈亮，表示處于加熱過程。
當UO達到2V時，繼電器J吸合，斷開加熱電源，但溫度仍會繼續(xù)稍有上升，然后下降。當UO降到2V左右時，繼電器J斷開，接通加熱電源，溫度仍會繼續(xù)稍有下降，然后上升。經(jīng)過幾次這樣的循環(huán)，溫度變化范圍會穩(wěn)定下來。
如果溫度計的平均指示值小于40℃，應適當減小RP2的阻值，反之則要增加。調整RP2，使溫度計的平均指示值盡量接近40℃。
6、調節(jié)RP4，使給定電壓為2.5V，設定溫度為50℃，重復上一步驟。
五、實驗報告
1、實驗內(nèi)容中所采用的調節(jié)方法：先調節(jié)室溫下的RP1，再調節(jié)40℃下的RP2，如果不考慮其它因素，這種方法是否是最合適的？為什么？
2、說明本實驗中的溫度控制原理，這種控制方法有什么優(yōu)缺點？