图1为实验的测量原理图。由电阻和热敏电阻就构成了一个非平衡电桥,输出电压与各电阻之间关系的数学表达式为:
(1)
式中的和为:
; (2)
而和分别为:
; (3)
设计基本要点和提示:
一般情况下,(1)式表达的函数关系是非线性的,通过适当选择电路参数可以将这一非线性函数关系近似为直线函数关系。这一近似引起的误差与传感器的测温范围有关。我们可以取要求设计的传感器的测温范围的起点(低温点),终点(高温点)和中间点作为参考点,找到它们所对应的输出电压值。
设计中应考虑以下几点:
如何找出热敏电阻随温度的变化关系;
参数的确定,为了方便起见,可以先取R2=R3=R1=R t1这时电桥应工作于平衡状态,当温度为t1℃时,UO=UO1=0;(思考:如何才能达到这一要求);
计算电桥回路的电流值,当Ua为多大时,回路电流不超过1mA(电流太大会损坏器件);
为方便起见可以选择当温度为t3℃时,输出为一满足回路电流不超过1mA整数值(比如2V)(思考:在参数选定之后,如何调整电路才能达到这一要求);