传感器接口电路的设计

传感器接口电路的设计

一，温度传感器

1，关于热敏电阻：

我们选用的是负温度系数热敏电阻，型号为：NTC-MF53AT，额定零功率电阻值即25度时5K，精度：5％，B值:3470。随温度上升电阻呈指数关系减小。

电阻值和温度变化的关系式为：

RT = RN expB(1/T – 1/TN) ①

RT ：在温度T （K ）时的NTC 热敏电阻阻值。

RN ：在额定温度TN （K ）时的NTC 热敏电阻阻值。

T ：规定温度（K ）。

TN：额定温度（K）

B ：NT

C 热敏电阻的材料常数，又叫热敏指数。（*它是一个

描述热敏电阻材料物理特性的参数，也是热灵敏度指标，

B值越大，表示热敏电阻器的灵敏度越高。*）exp：以自然数e 为底的指数（e = 2.71828 …）

我们可看出，式①中其他变量已基本确定（在实际工作时，B值并非一个常数，而是随温度的升高略有增加），RT和T直接存在一对一的关系，我们可以将温度的测量转换为电阻阻值的测量。

2，测量电路及分析：

Rr为电位器

RT为温敏电阻

上方两电阻均为10K

V o=(0.5-RT/(Rr+RT))V f ②

3，实验过程

A，测量室温时RT=8.2K

B，连接电路，如图3，输入4V电压，V o连上万用表。

C，调节Rr，使V o=0，此时Rr=RT=8.2K

D，用电烙铁靠近温敏电阻，观察V o的值

E，最后拆开电路，再次测量温敏电阻的值为2.3K

4，实验结果

我们发现，当电烙铁靠近温敏电阻时，电压增大，我们可知，温度升高时，电阻减小，电压由0增大。所以，电压随温度的变化而变化。将每个电压带人②式，即可得到RT，再将RT带入①式即可测出大概的温度。

二，光敏二极管

1，关于光敏二极管

光敏二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。和普通二极管相比，它的核心部分也是一个PN结，在结构上不同，为了便于接

受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，而电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。

光敏二极管在反向电压作用之下工作。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。

它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光敏二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。

2电路与分析：

光电二极管的线性很好，响

应速度快，对宽范围波长的

光具有较高的灵敏度，噪声

低，但是输出电压很小，所

以如图4所示我们需要给他

加上一个放大电路，又因为

输入了直流电，我们加上了

耦合电容。

3，实验过程

A，选择参数：R1=50KΩ，R2=R3=5.1KΩ，Rf=500KΩ，C=10uF，

运放输入电压正负12V，按照图4连接电路图，输出连上示波

器；

B，将台灯放在光敏二极管上方，打开台灯，调节台灯的亮度，观察示波器上输出的波形。

4，实验结果

当台灯关上时，我们得到的波形：

台灯打开，

弱强

台灯打开后，很快输出便达到最大值，光强再增大，输出渐渐减小。对于这部分，不是很理解，为什么输出电压会是正弦的呢？失真的情况又是因为什么原因产生的呢？

实验做完了，实在感到很惭愧，感觉在这两个实验结果都不是很好。做实验之前考虑的很不到位，并没有考虑到实验操作的条件…实验一中，由于没有办法控制与得知电烙铁的温度，所以并没有定量的分析实验中温度与输出电压之间的关系、实验误差；实验二中，又光强无法测量所以也没办法定量的分析光强与输出之间的关系。