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传感器与检测技术 综合性、设计性实验

指导书

吴燕雄等编 防灾科技学院 2013年8月

综合性、设计性实验指导书

实验名称：数字温度仪的设计与制作 实验类型：综合性□设计性■

所属课程及代码：传感器与检测技术（2010028） 实验学时：4学时

一、实验目的

1. 通过自学了解集成温度传感器的参数、原理和典型应用电路。 2. 了解模拟量转化为数字信号的一般过程。 3. 掌握传感器仪器的一般设计、调试方法。 二、预习与参考 1、集成温度传感器

本设计基于常用的集成温度传感器AD592作为温度采集传感器。AD592是美国AD公司推出的一款高性能的集成 温度传感器,比AD590的误差小而且成本低,能线性地将温度转换为电流信号输出。电流输出型温度传感器的主要特点是输出阻抗高,输出电流不受传输线路电压降和电压噪声的影响,且对电源电压的脉动和漂移具有很强的抑制能力,因此,AD592是一款温度检测的理想器件。实验内容中要求学生根据传感器工作原理，搭建传感器测温电路。 2．信号调整电路

设计合适的差动放大电路使电压输出在合适的测量范围，并且和摄氏温度成线性比例关系。集成温度传感器AD592，每增加1K温度，它会增加1μA输出电流，通过分压电阻的精细调节，使温度每变化转化为电压变化。因为AD592输出电流是以绝对温度零度（-273°C）为基准需要调整其输出电压，经过升压显示我们常用的摄氏度。由于一般电源供应教多器件之后，电源是带杂波的，因此建议是用齐纳二极管进行稳压。 3．数字显示部分

要求对测温结果进行数字显示，精度为0.1°C，范围为-10°C至70°C。对显

示部分的实现方案没有固定要求。学生可以选用基于采集仪和DRVI快速可重组虚拟仪器软件平台在计算机上进行设计和模拟显示；也可以选用集成A/D转换、LED驱动芯片，把输出结果显示到LED等电子设备上；还可以利用万用表设备当做数字显示表头，还可以采用低成本的电表显示头等。这部分充分鼓励学生利用网络等手段，合理规划预算，选购合适的器件。 4. 成本核算

调研方案的采购价格及方式，核算工业生产成本。使学生认识到如芯片普及

度、封装、精度、耐腐性、工艺等特性均对生产成本产生影响。工业产品的设计是产品性能和成本控制的综合体。

三、设计指标

设计一款数字温度仪， 测量范围为-10°C至70°C， 测量精度≤±4°C，

数字显示，显示位数三位半，显示精度±0.1°C。 制作成本≤150元，规模工业生产成本≤20元。 四、实验要求（设计要求）

1.完成方案设计，绘制系统框图。电器部分绘制电路原理图。 2.进行系统搭建和电路调试。

3.用自制数字温度仪进行测温实验。验证评估温度仪的性能参数， 4.通过网上调研和询价，核算制作成本和工业生产成本。 五、实验（设计）仪器设备和材料清单

开放式传感器综合与创新实验平台一套 ；集成温度传感器AD592； 运算放大器芯片若干；齐纳二极管若干； 跳线若干； 万用表一个； 温度计一个，A/D转换集成LED驱动芯片一片（可选）;三位半LED数码管一个（可选）；采集仪一个（可选）；DRVI快速可重组虚拟仪器软件平台一套（可选）；计算机一台（可选）等。

六、调试及结果测试

1. 自学集成温度传感器AD592资料（datasheet）； 2. 进行方案设计和成本核算；