机械工程测试技术实验指导书_精品资料

机械工程测试技术实验指导书_精品资料内容摘要：

.实验设备和工具 开放式传感器电路实验主板 TSINQ8U 多通道数据采集模块 , CS3020 霍尔磁性开关的应用 电机转速测量 M 7 模块及元件包 跳线若干 CS3020 霍尔磁性开关的应用 电机转速测量 .vi 程序 三 .实验原理与方法 TSOSC7A 实验模块介绍 TSOSC7A 传感器开放电路实验主块介绍见实验六。 霍尔效应基本原理 霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感 器 ,当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时 ,薄片的两端就会产生电位差 ,这种现象就称为霍尔效应。 两端具有的电位差值称为霍尔电势 U,其表达式为 其中 K 为霍尔系数 ,I 为薄片中通过的电流 ,B 为外加磁场 (洛仑兹力 Lorrentz)的磁感应强度 ,d 是薄片的厚度。 由此可见 ,霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。 霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件 ,它是在霍尔效应原理的基础上 ,利用集成封装和组装工艺制作而成 ,它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号 ,同 时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。 霍尔开关的输入端是以磁感应强度 B 来表征的 ,当 B 值达到一定的程度 (如 BH)时 ,霍尔开关内部的触发器翻转 ,霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。 输出端一般采用晶体管输出 ,有 NPN、 PNP、常开型、常闭型、锁存型 (双极性 )、双信号输出之分。 其内部原理图及输入输出转移特性如图 517 和图 518所示 在实验中选用了 TO92 封装的小型直插式霍尔磁性开关传感器 ,开关量输出 ,其外形如图 519 所示。 霍尔开关具有无触电、低功耗、长寿命、响应频率高等特点 ,内部采用环氧树脂封灌成一体化 ,能在各类恶劣环境下可靠的工作。 霍尔开关可应用于接近开关 ,压力开关 ,里程表等。 图 520 所示为 CS3020 霍尔磁性开关的应用 电机转速测量 M7 模块。 用电路模块进行电机转速的测量 (1)把电源模块的电源开关拨到“ OFF”关闭主板 的电源。 (2)把 CS3020 霍尔磁性开关的应用 电机转速测量模块 M7插在实验主板的面包板上 ,CS3020 霍尔磁性传感器的探头尽量靠近电机转盘 ,把 +5V、 GND 引到 M7 模块的相应引脚上。 (3) 把信号输出脚 (第 12 脚 )用跳线引到信号输出模块的 T4 或 T5 端口。 然后用数据线连接主板的 BNC 座和多通道数据采集模块的通道 5。 (4)在“ TSOSC7A 传感器开放电路实验模块 程序 VI”文件夹中打开“ CS3020 霍尔磁性开关的应用 电机转速测量 .vi”如下图 521 所 示。 动手搭建电路完成电机转速的测量 先把实验主板上的电源开关拨到“ OFF”。 根据图 522 所示的 CS3020 霍尔磁性开关应用电路原理图在面包板上搭建好实验电路。 霍尔传感器的正表面应该与电机转盘上的磁铁处在同一水平面 ,且两者之间的距离不能太远。 搭建好的电路如下图 523 所示。 确定接线无误后把 +12V、 +5V 电源开关拨到 ON,在 TSOSC7A 传感器开放电路实验模块 程序 VI文件夹中打开 CS3020 霍尔磁性开关的应用 电机转速测量 .vi程序。 运行程序 ,开始电机转速的测量。 把 PWM 脉宽调制模块的电源开关 (S5)拨到 ON,把功能选择开关 (S6)拨到Motor。 调节电阻 R28 的阻值即可调节电机的转速。 四 .实验内容与要求 霍尔传感器的正表面应该与电机转盘上的磁铁处在同一水平面 ,且两者之间的距离不能太远。 通过调节可调电阻 ,观察电机转速的变化 ,同时通过上位机软件观察霍尔组件输出的脉冲波形。 分析霍尔组件产生脉冲的原理。 独立搭建实验电路并调试。 完成实验报告。 五 .思考题 利用霍尔组件测转速 ,在测量上有否限制 ? 假设本实验装置上用了 n 只磁钢 ,试推导电机转速和信号频率间的关系 ? 实验三 铂电阻温度传感器测量温度实验 一 .实验目的 了解铂热电阻测量温度的原理与特性。 掌握铂热电阻测温过程中的电路原理。 二 .实验设备和工具 开放式传感器电路实验主板。 TSINQ8U 多通道数据采集模块。 铂热电阻特性及应用模 块 M4。 铂热电阻 HEL776 温度传感器。 热源 (制热片 )。 金属膜电阻 :1MΩ 47KΩ 22KΩ 100Ω 1。 可调电阻 :50Ω 50KΩ 2。 运算放大器 OP07。 跳线若干。 万用表 ,工业温度计。 LabView 测量软件 :传感器特性测量 .vi,HEL776 铂电阻温度传感器 温度测量 .vi。 三 .实验原理与方法 铂电阻温度传感器的测量原理和特性 铂热电阻是利用铂丝的电阻值随着温度的变化而变化这一基本原理设计和制作的 ,按 0℃时的电阻值 R 的大小分为 10Ω (分度号为 Pt10)铂热电 阻和 100Ω (分度号为 Pt100)铂热电阻等 ,测温范围均为 200℃ ~850℃。 10Ω铂热电阻的感温原件是用较粗的铂丝绕制而成 ,耐温性能明显优于 100Ω的铂热电阻 ,主要用于 650℃以上的温区。 100Ω铂热电阻主要用于 650℃以下的温区。 100Ω铂热电阻的的分辨率比 10Ω铂热电阻的分辨率大 10 倍 ,对二次仪表的要求相应低一个数量级 ,因此在 650℃以下温区测温应尽量选用 100Ω铂热电阻。 铂电阻温度传感器的特性如下 : 线性阻值与温度成正比。 测量精确度高。 稳定性好。 封装小。 本任务中选用的铂热电阻型号为 HEL776,在 0℃时的电阻值为 100Ω。 铂热电阻的性能十分稳定 ,其阻值与温度成正比。 在 200℃ ~+650℃之间 ,铂热电阻特性表现出较好的线性度 ,常用做标准温度计。 恒压型铂电阻测温电路原理图如图 524 所示 ,该电路也是常用的测温电路之一。 W1 用于电桥零点调整 ,W2 用于放大倍数调整。 若 Vin 为恒定输入电压则该电路的输出电压 Vout 为 : 图 525 所示为铂热电阻温度传感器 HEL776 外形图。 图 526 所示为铂热电阻特性及应用模块 M4 引脚接线图和实物图。