北科大测试系统与实践实验报告.doc

1 直流稳压电源的制作 首先，熟悉万用表、电烙铁的功能与使用方法，电子元器件的焊接技术，元器件的布置及实验板的使用及各个所需电子的用途。 这里所讲的电源是各种电路中常用的直流稳压电源。它一般可分为多用途电源和专用电源两种。多用途电源的设计和制作是比较繁琐的，因为它的使用对象繁多，所以设计制作时要考虑的问题也比较多，如：电源精度、纹波系数、温度系数、带载能力、抗干扰能力、保护能力。以及电压的输出范围(mV～kV档)、调整范围、电流的输出和调整范围，最后还要设计面板的实用性、合理性、直观性和美观性等等。而专用电源的设计制作就相对简单得多，因为它通常只用于一种负载。 下面简单的介绍一种＋5V直流稳压电源。它可作为为简单放大器供电的专用电源。首先要根据放大器的工作状况，确定电源的输出电压和电流，一般放大器的电源为5～15V，电流为150mA，除非是高精度高频放大器电源，一般不考虑其它电源参数。 1)元件选择 (1)绘制电路图 (2) 电子元件的选择: (a)选择7805集成稳压器，其输出电压为＋5V，最大电流为1.5A。 (b)确定7805输入电压范围 由于三端集成稳压器有一个使用最小压差(输入电压与输出电压的差值)的限制，所以变压器的绕组电压也不能过低。三端集成稳压器的最小输入、输出电压差约为2V。一般应使这一压差保持在6V左右，所以应使7805最小输入为7V，最好应为11V左右，最大不能超过35V。 (c)变压器的选择 由于负载功率不大，变压器的功率可不做过多考虑，选5w左右即可。 次级电压一般应在12V，即12(0.9(效率)＝10.8V。 最小应在8V，即8(0.9(效率)＝7.2V。 (注：用桥式整流电路时有V出＝0.9V入) (d)二极管的选择 整流电路选择效率较高的全波整流方式，二极管可选择1N400系列，其电压在100V～800V以上，电流为1A。 (e)电容的选择 用频率特性不好的电解电容，对整流后的脉动直流进行平滑滤波，用频率特性好的陶瓷电容去除高频干扰。一般稳压器输入端的电解电容容量应较大(500μ～1000μ)，输出端的容量较小(200μ左右)，容量的大小应随负载的大小而定。陶瓷电容一般为0.01μ～0.1μ。 2)制作 将元器件按一定的规则放置好，画出连线草图（图1－4），看线路能否走通，走线是否合理，元件放置要尽量整齐美观，然后就可以动手把元器件插入印刷线路板上焊接，焊接时要先焊阻容元件，后焊二、三极管及集成电路等器件，全部完成后，再检查一遍，防止错焊、误焊，最后进行通电测试。 图1－2稳压电源连线草图 稳压电源制作好后，使用双踪示波器测量输出电压的稳压效果，用它驱动多功能实验台上的微型直流电动机，其接线图如下。 图1－3直流电动机与稳压电源的连接 总结：通过焊接直流稳压电源电路， 可以把220V交流电源转化为5V的直流稳压电源来给电桥供电以采集应变信号。由于焊接电源的内部电阻的原因，可能输出测量电压带有偏差，一般不为5V，但是误差不是很大，而且我们后面可以采取软件的补偿，采用调零电阻来调节实现。 2 称重传感器标定实验 应变片的组桥及注意事项 在实际测量中，可以把电阻片直接贴到被测物件上，也可以将电阻片贴到一定尺寸要求的弹性元件上，这就是我们在测量过程中常用的电阻应变式传感器。当外力作用到弹性元件上，使其产生弹性变形（应变），由贴在弹性体上的应变片将应变转换成电阻变化。但电阻片的电阻变化很小，不宜直接测量，为此，必须采取一定形式的测量电路，将微小的电阻变化量转换成电压或电流的变化量，再经放大器放大后，即可用仪表显示或记录下来。 电桥工作原理：为讨论方便，以直流电桥为例，设四臂电桥A、B、C、D如图2－2所示，桥臂R1、R2、R3、R4都是由电阻片组成，这种接法在电测中称为全桥接法，如果只有R1、R2是电阻片，而R3、R4是仪器内的桥臂电阻，就称为半桥接法。电源由对角AC接入，而电桥输出电压由对角BD接至负载，若负载阻抗远大于电桥的输出阻抗，则B、D之间可以看作是开路（即认为负载阻抗为无限大），这时电流I1和I2可如下计算： 于是对角B、D之间的输出电压为： 当R1R3－R2R4＝0时或R1R3＝R2R4成立时，则电桥输出电压为零，这就是电桥的平衡条件。 当电桥受到应变后分别有微小电阻增量ΔR1、ΔR2、ΔR3和ΔR4，这时电桥输出电压将有增量ΔUBD，计算如下： 在等4臂电桥的情况下，即设R1＝R2＝R3＝R4，则上式变为： 在对其它电桥进行分析后可以得出以下结论： (1)不论电压桥或功率桥，全臂桥或半臂桥，电桥输出电压增量ΔUBD与桥臂电阻相对增量ΔR/R或应变ε成正比。 (2)各个桥臂电阻相对增量ΔR/R或应变ε对电桥输出电压的影响是线性叠加的，