传感器实验指导书

传感与检测技术实验讲义 实验一 应变式称重传感器的应用

一．实验目的：1.熟悉常用应变式力传感器的应用。2.掌握应变片传感器的测量原理及电桥电路的应用。 二．实验仪器：稳压电源、万用表、实验箱、称重传感器模块等。

实验原理：应变式传感器是常用的测量力的传感器。

应变片式传感器是一种将测试件上的应变量转换成一种电信号的敏感器件。当事件受力发生形变时，电阻应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化，通常采用桥式电路，然后通过放大器放大实现。

VCCVCCU1:A132LT1014A4R810KR1010KR11KR31K11R6RV1RV21K5KU2:A4312100KU0R21KR41K6100K11R7LM324R1110KU1:B75LT1014AR910K 三.实验内容及测试 1．不同质量砝码重量测量

应变片可以测量的重量范围为0~1Kg，额定灵敏度为1.0±0.15mv/g，R1~R4组成的电桥测量电路输入阻抗为1115±10%Ω，输出阻抗为1000±10%Ω，安全过载率为150%F.S，最大工作电压为15VDC。 满量程输出电压=激励电压×灵敏度。U1A、U1B组成放大倍数可调的差分放大电路。

测量模块面板上共有4测试点，分别连接+12V，-12V，GND，输出点U0，连接电源和地线，用万用表直流电压档测量输出端电压。

1）不放任何砝码，用万用表测量输出端电压，调整RV1,RV2，使输出电压为0；

2）将不同的砝码顺序放置在测量模块测量称盘上，用万用表测量输出端电压，并将电压值记录在下列表格中。 序号 砝码质量（g） 输出电压U0（V） 1 1 2 2 3 5 4 10 5 20 6 30

2.实验报告

1）整理实验数据，并绘制输入输出线性图； 2）将数据填写在报告上。

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实验二 温度传感器的应用

一、 实验目的：熟悉常用温度传感器并掌握温度传感器的应用。

二、 实验仪器：稳压电源、万用表、数字逻辑实验箱、Pt100热电阻、热敏电阻、集成电路等。 三、 实验原理：温度传感器是将温度转换为电量输出的装置。常用的温度传感器有热电阻、热敏电阻、

热电偶、集成温度传感器等等。

热电阻主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来进行温度的测量、控制。 四、 实验内容

1、 热电阻的测量：测量Pt 100热电阻、热敏电阻在不同温度下的电阻值。 2、 热敏电阻的应用------------过热报警器

热敏电阻在电路中常作为温度控制器件使用。下电路是一过热报警器电路，本电路采用负温度系数的热敏电阻Rt担任温度传感器。负温度系数的热敏电阻Rt可安装在需要进行温度控制的地方。在电路中负温度系数的热敏电阻Rt与电阻R1分压给三极管VT1基极提供偏置。在常温下，Rt的阻值较大（约10千欧），使VT1饱和导通，三极管VT1的集电极输出低电平，555定时器的4脚（复位端）处于低电平，555电路输出为0，扬声器不发出声响。当热敏电阻Rt所处温度升高达到一定值时， Rt的阻值减小到使VT1截止，555定时器的4脚复位端处于高电平，555电路工作。由于555在此电路中是构成多谐振荡器，其输出使扬声器发出报警声，提醒人们温度超标。电路如下：

图一 温度报警器

五、 实验步骤：

1、 热电阻的测量

（1）按下图电路用万用表测量热电阻在常温下的阻值。

（2）对热电阻进行加热，在不同温度下，分别测出热电阻的阻值，画出温度特性曲线图。

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图二 负温度系数热敏电阻 图三 正温度系数热敏电阻

图四 Pt 100热电阻

2、 温度传感器的应用

（1） 按图一在数字逻辑实验箱上制作出电路，验证电路原理。 （2） 计算扬声器的报警频率。

过热报警器电路元件清单 名称 数量 名称 数量 电阻 三极管9013 1只 47KΩ 3只 电容103 1只 1KΩ 1只 555集成电路 1只 负温度系数热敏电阻 1只 扬声器 1只

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实验三 红外光电报警器

一. 实验目的

1、掌握电路实验箱的使用方法，熟练使用万用表；

2、能够独立判断红外光电传感器及相关器件参数、性能质量； 3、掌握红外光控报警电路的电路原理； 4、能够按红外光控报警电路图插装、调试电路；

5、能够独立分析和解决红外光控报警电路制作过程中遇到的问题。 6、按要求完成实验报告。 二. 实验设备及仪器

1、万用表 2、数字电路实验箱 3、红外光控报警电路套件 三.电路原理

这是红外光电传感器控制的红外光控报警器。

图1 红外光控报警器电路

红外光发射管D1在开关S1闭合的情况下，发出红外光线，红外光接收管D2收到红外光发射管D1发出的红外光线，呈现低阻抗。

2脚电压随红外光接收管D2的阻抗变化而改变，○3脚上的基准电压可用电 比较器IC1（LM358）的○

位器RP（R5）加以改变。IC1的输出经驱动晶体管Q1连接至蜂鸣器和发光二极管D4，电阻R4用来限制VT的电流。当红外光接收管D2收到红外光发射管D1发出的红外光线时，IC1的输出电压变高，压电蜂鸣器和发光二极管D4发出警报。

红外光控报警器电路如图1所示。

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通过调整电位器RP（R5）来设定灵敏度。整机的电流消耗只有几个毫安。 四．实验元器件

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

五、安装制作

准备好全套元件后，用万用表测量各元件的参数，判断元件质量。

注意区分红外光发射管和红外光接收管，焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如红外光发射管、红外光接收管、三极管、蜂呜器等元件时千万不要装反，注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。 六、调试

调试前，先将插好的电路板对照电路原理图认真核对一遍，不要有错接、多接、短路、元件相碰等现象发生。

本电路调试时请先将红外光发射管或红外光接收管挡住，这时压电蜂呜器U1应不响，发光二极管D4应不亮，若将红外光发射管对准红外光接收管，并使之处于工作状态时，压电蜂呜器U1和发光二极管D4应发出警报，说明电路完好，这时即告制作成功。若不成功请仔细检查有无错接、多接、短路、元件相碰现象。 七. 注意事项

1、实验前必须仔细阅读实验指导书，了解实验目的。

2、实验时接线要认真，仔细检查，确认无误后，才能接通电源。

3、实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（如元件冒烟、发烫或异味）应立即切断电源，

名称 集成电路 红外光发射管 红外光接收管 发光二极管 三极管 蜂呜器 电位器 电阻器 电阻器 电阻器 电阻器 稳压电源 开关1 导线等 型号规格 LM358 红色 9014 5V 10K 200 10K 1K 4.7K 5V 编号 IC1A D1 D2 D3、D4 Q1 U1 PR R1 R2 R3 R4 S1 数量 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 若干

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保持现场，报告指导老师。

4、该接线时，应关断电源，才能拆、接线。

5、实验结束后，必须关断电源，拔出电源，并将仪器、工具、导线等按要求整理。 八、实验报告 1．写明实验目的。

2．分析红外光控报警电路的电路原理；

3. 分析红外光控报警电路制作过程中遇到的问题及解决方法。 4. 实验心得体会（150字左右）。

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实验四 接近开关的使用

一．实验目的：学习掌握各类常用接近开关的特性和应用

二．实验原理：常用接近开关按工作原理可分为干簧管、电涡流式，光电式，霍尔效应式等。接近开关主要用于自动控制系统中对金属、非金属物体的位置检测。输出类型有：继电器(有触点)和晶闸管、晶体管（无触点）。其中晶体管又有PNP、NPN之分。输出方式有常开、常闭两种。

常用接近开关接线方式有两种：两线式和三线式。 三线式接线方式如图2所示。

+ 棕

传感器 - 蓝 + 棕 Out 黑 + 棕色Out黑 - + 负载

稳压 电源 NPN型晶体管输出 传感器 + 负载 稳压 电源 - 蓝

PNP型晶体管输出

三．实验器材: 接近开关、稳压电源、负载（继电器）、直尺、永久磁铁、各种金属片、非金属片等。 四．实验步骤：

1. 检查电源、正确接线：电源电压12V---24V范围均可工作。还要考虑负载（如继电器）对工作电压、

电流的要求。

2. 将被测物体缓慢移向传感器，观测输出变化； 3. 将被测物体缓慢移开传感器，观测输出变化；

4. 将被测物体向不同方向移动传感器，观测传感器输出变化；

5. 改变被测物体的材料，再重复上述实验，观测传感器输出变化有何差异。 6. 采用不同种类的传感器，比较对被检测物体的要求及检测距离的变化。 7. 利用接近开关进行位置检测，实现电机转速控制。

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实验记录

1.传感器型号：

传感器简要说明：（类型、检测范围、常开、常闭，工作电压等） 类型 类型 检测范围 输出类型 工作电压 （常开/常闭） 电涡流传感器 光电式传感器

2.测试记录： 输出状态 传感器类型 铁 铝 玻璃 塑料 常开 常闭 电涡流传感器 检 测 距 光电式传感器 离

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