熱敏電阻特性測(cè)量及其應(yīng)用

1、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 課程名稱：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師 ：姓名：黃思文專業(yè)班級(jí)：土木0906班如何設(shè)計(jì)熱敏電阻特性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)儀器：A-杜瓦瓶，冰塊，電爐，燒杯，試管，硅油； B-直流穩(wěn)壓電源，實(shí)驗(yàn)電路板，運(yùn)放器，電阻，發(fā)光二極管。不妨觀察A杜瓦瓶+冰塊創(chuàng)造穩(wěn)定存在的0攝氏度環(huán)境（杜瓦瓶就是保溫瓶） 電爐+燒杯+硅油創(chuàng)造穩(wěn)定存在的100攝氏度環(huán)境（硅油的作用似乎是絕緣）B直流穩(wěn)壓電源+實(shí)驗(yàn)電路板+熱敏電阻+可調(diào)電阻箱實(shí)驗(yàn)控制電路 運(yùn)放器+發(fā)光二極管比較電路所以，測(cè)量熱敏電阻的電阻參數(shù)就非常簡(jiǎn)單了實(shí)驗(yàn)方案：一 實(shí)驗(yàn)思路：通過測(cè)得兩組特定溫度下對(duì)應(yīng)的電阻值，即求得T1，R1; T2，R2的情 況下，解關(guān)于R=的兩

2、個(gè)方程就行了。二 實(shí)驗(yàn)步驟：1 測(cè)量熱敏電阻在0攝氏度條件下的電阻R1。將放在冰箱中的冰塊取出后放在杜瓦瓶中，向杜瓦瓶中加入適量的水，將熱敏電阻放入冰水混合物中，一段時(shí)間后用萬用電表測(cè)待測(cè)電阻的阻值R1,如此重復(fù)五到六次。（注意每次測(cè)量時(shí)間不宜過長(zhǎng)，因?yàn)橥姇?huì)引起電阻發(fā)熱，所以讀數(shù)時(shí)要仔細(xì)觀察讀數(shù)變化，并選取適當(dāng)?shù)闹底鳛樽罱K值。）2.測(cè)量熱敏電阻在100攝氏度條件下的電阻R2。將電阻從冰水混合物中 取出，向燒杯中加入水（看具體的實(shí)驗(yàn)條件，試驗(yàn)不提供硅油時(shí)，則用水；若提供硅油， 則溫度要發(fā)生變化，具體要看硅油的沸點(diǎn)）。將燒杯放在電爐上，電阻可以在水沸騰以后再放進(jìn)去，如此進(jìn)行五到六次實(shí)驗(yàn)。3.實(shí)驗(yàn)

3、數(shù)據(jù)處理階段，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表見下方：序號(hào)環(huán)境12345平均值冰水R(歐姆)沸水R(歐姆)將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值計(jì)算出來以后，帶入方程即可解得設(shè)計(jì)溫控開關(guān)的方法這里需要了解運(yùn)放器的作用和連接方法：運(yùn)放器的簡(jiǎn)單介紹在電子電路中，常利用運(yùn)算放大器高電壓增益的特性，將其用作電壓比較器。圖5-3-2 LM324引腳排列圖LM324是一種四運(yùn)算放大器，其開環(huán)電壓增益ADV > 105，最高電源電壓32V，最高輸出電壓為V+1.5V，引腳排列如圖292：圖5-3-1集成運(yùn)放的表示符號(hào)那么在了解運(yùn)放器的功能后，就知道如何設(shè)計(jì)溫控開關(guān)了運(yùn)放器+熱敏電阻+電阻箱+發(fā)光二極管 設(shè)計(jì)溫控開關(guān)電阻按從左到右，從上到下的順

4、序依次為：R1，R2，R3，R4；另外，第一個(gè)三角形表示運(yùn)放器（兩個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端）；第二個(gè)表示發(fā)光二極管（具有朝向尖端的單項(xiàng)導(dǎo)通性）。實(shí)驗(yàn)電路原理：1. 電橋原理：對(duì)于四個(gè)電阻兩兩串聯(lián)，然后再并聯(lián)在一起的電路，如果滿足R1/R2=R3/R4，（其中R的描述見上圖），那么運(yùn)放器的兩個(gè)輸入端（標(biāo)有+ -）就沒有電勢(shì)差， 如此一來，在輸出端就沒有電流，也就相當(dāng)于二極管中沒有電流通過，發(fā)光二極管不亮。2. 參數(shù)確定： 原理1就相當(dāng)于溫控開關(guān)未打開；R1，R2是固定阻值的電阻；R3實(shí)際上就是實(shí)驗(yàn)中的溫控電阻(=R3)，它的電阻值是溫控開關(guān)報(bào)警溫度T（二極管發(fā)光溫度，實(shí)驗(yàn)一般用常溫下的阻值）下的理論

5、計(jì)算值；而R4是為滿足R1/R2=R3/R4（一般是1:1/1:1）的設(shè)定值，試驗(yàn)中將T溫度下的熱敏電阻值計(jì)算出來后,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R4=即完成電路參數(shù)的確定。3. 溫控原理：介紹完原理1,2估計(jì)大家都應(yīng)該知道電路是如何工作的的了對(duì)于本圖而言，溫度在T以下時(shí)，正極輸入端的電位小于等于負(fù)極，二極管不亮；當(dāng)溫度升高到T以上時(shí)，正極輸入端電位大于負(fù)極，二極管中通過有正向電流，導(dǎo)通發(fā)光，溫控目的達(dá)到。溫控開關(guān)設(shè)計(jì)方案及步驟：1， 按圖連接各元件，按R1/R2=R3/R4（一般來說老師給的電阻R1=R2，故調(diào)節(jié)R4=R3即可）將各個(gè)參數(shù)設(shè)定好。注意實(shí)驗(yàn)給定的不再是導(dǎo)線和電極，而是電路板和細(xì)導(dǎo)線，注意

6、邏輯連接方式和檢查實(shí)驗(yàn)電路的正確性。2， 將電阻元件放入低于T溫度下的環(huán)境，燈不亮；放入高于T溫度下的環(huán)境時(shí)二極管發(fā)光，實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪_(dá)到。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)一：1，注意操作兩種溫度條件下的電阻測(cè)量步驟時(shí)要保證電阻的確處于該溫度下，即溫度不能與外界介質(zhì)接觸而發(fā)生變化 2,，注意電阻是發(fā)熱元件，故不應(yīng)該在通電太長(zhǎng)時(shí)間的情況下測(cè)電阻值，每測(cè)量一次就趕快與測(cè)量?jī)x器（萬用表）斷開。否則將影響電阻組織測(cè)量進(jìn)而影響兩個(gè)參數(shù)的理論計(jì)算。實(shí)驗(yàn)二：1，實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果對(duì)實(shí)驗(yàn)二有很大的影響，故實(shí)驗(yàn)一的結(jié)果要慎重處理。2，試驗(yàn)中電路一定要連接正確，這與電路板的特性有很大關(guān)系。實(shí)驗(yàn)發(fā)散思考：1 ，實(shí)驗(yàn)的電阻測(cè)量應(yīng)該注意什么？（見

7、上）2 ，實(shí)驗(yàn)二的電路是唯一的嗎？還有同類型的其他鏈接方法嗎？不同類型的呢 ？答：（此文件為筆者制作，故僅做參考，望大家思考）同類型的電路不是唯一的，這是因?yàn)? 電路中的電阻箱和熱敏電阻方位可以互換；2 運(yùn)放器的正負(fù)極輸入端可以連接在不同的并聯(lián)支路；3 二極管的方向可以與輸出端電流通向，也可以不同?？偟膩碚f有不少于八種接法，但結(jié)果只有兩種，溫度超過時(shí)二極管亮或者溫度低于T時(shí)二極管亮。不同類型的電路此處請(qǐng)自己思考。附件：實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書電子版 熱敏電阻特性測(cè)量及應(yīng)用熱敏電阻器是一種電阻值溫度變化的電子元件。它可以將溫度量直接轉(zhuǎn)換為電學(xué)量，在工作溫度范圍內(nèi)，其電阻值隨溫度升高而增加的電阻器稱為正溫度系數(shù)

8、熱敏電阻器，簡(jiǎn)稱PTC熱敏電阻器，反之稱為負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器，簡(jiǎn)稱NTC熱敏電阻器。熱敏電阻器在溫度測(cè)控、現(xiàn)代電子儀器及家用電器（如電視機(jī)消磁電路、電子驅(qū)蚊器）等中有廣泛用途?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解熱敏電阻的特性；2. 學(xué)會(huì)測(cè)量熱敏電阻的參數(shù)；3. 通過制作溫控開關(guān)學(xué)習(xí)熱敏電阻的應(yīng)用?！緦?shí)驗(yàn)原理】NTC熱敏電阻值R隨溫度T變化的規(guī)律由式5-3-1表示（5-3-1）其中：25時(shí)的電阻值；材料常數(shù)；熱敏電阻的溫度，單位K。實(shí)驗(yàn)中通過測(cè)定兩個(gè)特定溫度下NTC的阻值，確定其參數(shù)與，那么，對(duì)未知溫度即可通過測(cè)出其對(duì)應(yīng)的電阻值，然后由公式5-3-1算得出。【實(shí)驗(yàn)儀器】數(shù)字萬用表，杜瓦瓶，冰塊，電爐，燒杯，試管，硅油；直流穩(wěn)壓電源，實(shí)驗(yàn)電路板，集成運(yùn)算放大器（LM324集成運(yùn)算放大器是一種高增益直流放大器，其符號(hào)如圖5-3-1。它具有高電壓增益和高輸入阻抗的特點(diǎn)。），電阻及發(fā)光二極管等電子元件?！緦?shí)驗(yàn)要求】1. 擬定確定待測(cè)參數(shù)與的實(shí)驗(yàn)方案；2. 寫出電阻與溫度的關(guān)系式；3. 測(cè)環(huán)境溫度。4. 用熱敏電阻作為測(cè)溫元件，制作一個(gè)溫控開關(guān)?！緟⒖假Y料】電子愛好者實(shí)用資料大全，電子工業(yè)出版社，1989年如用ADV表示運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓增益，則放大器的輸出電壓U0為：在電子電路中，常利用運(yùn)算放大器高電壓增益的