直流激勵時線性霍爾傳感器的位移特性實驗

1、<p><b>　　實驗十五</b></p><p>　　直流激勵時線性霍爾傳感器的位移特性實驗</p><p><b>　　一、實驗?zāi)康?lt;/b></p><p>　　了解霍爾式傳感器原理~應(yīng)用。</p><p><b>　　二、基本原理</b></p>

2、<p>　　根據(jù)霍爾效應(yīng)，霍爾電勢當(dāng)霍爾元件處在梯度中運動時，它的電勢會發(fā)生 變化，利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行位移測暈。</p><p><b>　　三、實驗器材</b></p><p>　　主機箱、霍爾傳感器實驗?zāi)０濉⒒魻杺鞲衅?、測微義。</p><p><b>　　四、實驗步驟</b></p>

3、<p>　　1、按示意圖接線，將主機箱上的電壓表暈程開關(guān)打到2V檔。</p><p>　　2、檢查接線無誤后，開啟電源，調(diào)節(jié)測微頭使祖爾片處在兩磁鋼的巾間位置，再調(diào)節(jié)RW1 使數(shù)顯表指示為零。</p><p>　　3、句某個方句調(diào)節(jié)測微頭2mm，記錄電壓表讀數(shù)作為實驗起始點；</p><p>　　再反向調(diào)節(jié)測微頭，沒增加0.2nun記下一個讀數(shù)，將數(shù)

4、據(jù)記錄入表格：</p><p>　　做出V-X曲線，計算不同測:W:范M時的靈敏度和非線性誤差。 用mat lab做Hi V-X圖如下:</p><p>　　Af/ = 271-(-296) = 567, Av = 1.000mm 所以</p><p><b>　　非線性度：</b></p><p>　　AVz? = 0

5、.0175V, yFs = 2.5277V 所以</p><p>　　8 = A V/n / yFs x 100% = 0.69%</p><p><b>　　五、思考題</b></p><p>　　本實驗屮霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什么量的變化? 答：反映的是磁場的變化。</p><p><b>　　

6、-＞實驗?zāi)康?lt;/b></p><p>　　，解霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的應(yīng)用。</p><p><b>　　二、基本原理</b></p><p>　　利用霍爾效應(yīng)表達(dá)式：Uh=Kh*Ib,當(dāng)被測閼盤上裝上N只磁性體時，閼盤每轉(zhuǎn)</p><p>　　一周磁場就變化N此。每轉(zhuǎn)一周祖爾電勢就同頻率相應(yīng)變化，輸出電勢通過放人

7、、整和計 數(shù)電路計數(shù)就可以測量被測物體的轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　三、實驗器材</b></p><p>　　主機筘、祺爾轉(zhuǎn)速傳感器、振動源。</p><p><b>　　四、實驗步驟</b></p><p>　　1、根據(jù)示意圖將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器安裝于霍爾架上,傳感器的端面對準(zhǔn)轉(zhuǎn)盤上的磁

8、鋼并調(diào) 節(jié)升降桿使傳感器端而與磁鋼間距離大約為2?3mm。</p><p>　　2、在接線前，先合上主機箱電源丌關(guān)，將主機箱屮的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源2-24V旋鈕調(diào)到最 小，接入電壓表，監(jiān)測人約為1.25V;</p><p>　　關(guān)閉主機箱屯源，將霍爾轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)動電源按照示意圖分別接到主機箱的相應(yīng)電 源和頻率/轉(zhuǎn)速表的Fin上。</p><p>　　3、合上主機箱電

9、源開關(guān)，在小于12V的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)主機箱的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)電源，觀察電機</p><p>　　轉(zhuǎn)動及轉(zhuǎn)速表的顯示情況。</p><p>　　4、從2v開始紀(jì)錄，每增加lv相應(yīng)電機轉(zhuǎn)速的數(shù)裾。</p><p>　　用matlab作出畫出電機的v?n特性曲線如下:</p><p>　　File Edit View Insert Tools Desktop

10、Window Help</p><p><b>　　o a a I口</b></p><p><b>　　ocnn</b></p><p><b>　　五、思考題</b></p><p>　　1、利用霍爾元件測轉(zhuǎn)速，在測量上是否有限制？</p><p&g

11、t;　　答：冇。當(dāng)被測體是磁性體時不能川霍爾元件測雖。</p><p>　　2、本實驗裝置上用了六只磁鋼，能否用一只磁鋼？ 答：可以，但是會降低分辨率。</p><p><b>　　一、實驗?zāi)康?lt;/b></p><p>　　了解磁電式測量轉(zhuǎn)速的原理。</p><p><b>　　二、基本原理</b&

12、gt;</p><p>　　葙于電磁感應(yīng)原理，N匝線圈所在磁場的磁通變化時，線圈中的感應(yīng)電勢：</p><p>　　e二-；V—發(fā)生變化，因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤上嵌入N個磁棒吋，每轉(zhuǎn)一周線圈感應(yīng)電勢產(chǎn)生N次變</p><p><b>　　dt</b></p><p>　　化，通過放人、整形和計數(shù)等電路即可測景轉(zhuǎn)速。</p>

13、;<p><b>　　三、實驗器材</b></p><p>　　主機箱、磁屯式傳感器、轉(zhuǎn)動源。</p><p><b>　　四、實驗步驟</b></p><p>　　磁電式轉(zhuǎn)速傳感器不用接電源，其余和實驗I?七相同。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)圮錄：</b&g

14、t;</p><p>　　畫出電機V?n特性曲線:</p><p><b>　　傳感器第四次實驗</b></p><p>　　實驗二十七發(fā)光二極管（光源）的照度標(biāo)定實驗</p><p><b>　　一、實驗?zāi)康?lt;/b></p><p>　　了解發(fā)光二極管的工作原理J故出工作

15、電流與光照度的對應(yīng)關(guān)系及工作電壓與光照度 的對應(yīng)關(guān)系曲線，為以后實驗做好準(zhǔn)備。</p><p><b>　　二、基本原理</b></p><p>　　半導(dǎo)體發(fā)光二極管是山III-IV族化合物制成，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般二極管的 正向?qū)胺聪蚪刂埂舸┨匦?。此外，在一定條件下，它還冇發(fā)光特性。</p><p>　　當(dāng)加上正向激勵電壓或

16、電流吋，在外電場的作用下，在PN結(jié)附近產(chǎn)生導(dǎo)帶電子和介帶 空穴，電子山N區(qū)注入PE,空穴由P區(qū)注入N區(qū)，進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子一部分與 多數(shù)載流子復(fù)合而發(fā)光。</p><p>　　假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)屮發(fā)生的，那么注入的電子與價帶空穴H接復(fù)合而發(fā)光，或苕先被 發(fā)光中心捕獲后，再與空穴S合發(fā)光。</p><p>　　除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心捕獲，再與空穴復(fù)合，每次釋放的能景

17、不大，以熱能的形式輻射出來。</p><p>　　發(fā)光的a合量相對于非發(fā)光的s合量的比例越大，光量子效率越高。由于s合是在少子 擴散區(qū)發(fā)光，所以光僅在靠近PN結(jié)而數(shù)um以內(nèi)產(chǎn)生。發(fā)光二級管的發(fā)光顏色由制作二 極管的半導(dǎo)體化合物決定。本實驗使川純G高亮發(fā)光二極管。</p><p><b>　　三、實驗器材</b></p><p>　　主機箱（0

18、?20mv可調(diào)恒流源、電流表、0?24V可調(diào)電壓源、照度表），照度計探頭，發(fā) 光二極管，遮光筒。</p><p><b>　　四、實驗步驟</b></p><p>　　1、按照示意閔7-2接線，注意+、一極性。</p><p>　　2、檢查接線無誤后，合上主機箱電源開關(guān)。</p><p>　　3、凋節(jié)主機箱中恒流

19、源電流大?。妷罕眵c程20mA捫），即改變發(fā)光二極管的工作電 流大小就可以改變光源的光照度值。拔去發(fā)光二極管的艽中一根線尖，則光照度為0。</p><p>　　按表7-1進(jìn)行標(biāo)定實驗（調(diào)節(jié)怛流源），得到照度?電流對應(yīng)值。</p><p>　　4、關(guān)閉主機箱電源，再按圖7-3配置接線，注意+、一極性。</p><p>　　5、合上主機箱電源，調(diào)節(jié)主機箱的0?24v

20、可調(diào)電壓（屯壓表量程2v檔）就討以改變發(fā) 光二極管的光照度。</p><p>　　按表7-1進(jìn)行標(biāo)定實驗（調(diào)節(jié)電壓源），得到照度?電Ik對應(yīng)值。</p><p>　　6、根據(jù)表7-1畫ili發(fā)光二極管的屯流?照度、電壓?照度特性曲線。</p><p>　　表7-1發(fā)光二極管的電流、電壓勾照度的對應(yīng)義系</p><p><b>　　

21、電流?照度特性曲線</b></p><p>　　B3 figure 1</p><p>　　File Edit View Insert Tools Desktop Window Help</p><p><b>　　電壓?照度特性曲線</b></p><p>　　Q Figure 1</p>&

22、lt;p>　　File Edit View Insert Tools Desktop Window Help</p><p>　　d 己 a 染 |\ \ o ® x -1 © I □ s |</p><p>　　實驗二十八光敏電阻特性實驗</p><p><b>　　一、實驗?zāi)康?lt;/b></p>&

23、lt;p>　　了解光敏電阻的光照特性和伏安特性</p><p><b>　　二、基本原理</b></p><p>　　在光線的作用下，電了吸收光了的能解:從鍵和狀態(tài)過渡到自由狀態(tài)，引起電導(dǎo)率的變化， 這種現(xiàn)象稱為光電導(dǎo)效應(yīng)。</p><p>　　光電導(dǎo)效應(yīng)是半導(dǎo)體材料的一種體效應(yīng)。光照愈弱，器件ft身的電阻愈小。</p>

24、<p>　　基于這種效應(yīng)的光電器件稱為光敏電嘰。光敏電阻無極性，其工作特性與入射光強、波</p><p><b>　　長和外加電壓奮關(guān)。</b></p><p><b>　　三、實驗器材</b></p><p>　　主控箱，光屯器件實驗（一）模板，光敏電阯，發(fā)光二極管。</p><p>

25、<b>　　四、實驗步驟</b></p><p>　　1、亮電阻和暗電阻的測量</p><p>　?。?）按圖7-5安裝接線（注意插孔顏色對應(yīng)連接）</p><p>　　打開主機箱電源，將±2V?± IOV的可調(diào)電源開關(guān)打到10V捫，再緩慢調(diào)節(jié)0?24V 可調(diào)電源，使發(fā)光二極管兩端屯壓為光照度lOOLx時的電壓值（實驗二十

26、七的標(biāo)定值）。</p><p>　　（2）10秒鐘左右讀取電流表的值為亮電流廠..：（電流表20mA檔）。</p><p>　?。?）將0?24V可調(diào)電源的調(diào)節(jié)旋鈕逆吋針方向緩慢旋轉(zhuǎn)到底后，10秒鐘左右瀆取電流 表的值為‘（電流表20uA捫）。</p><p>　　（4）根據(jù)以下公式，計算亮阻和暗阻（照度lOOLx）。</p><p>　

27、　p _「測 p 尺亮--J-;</p><p><b>　　2克2暗</b></p><p>　　光照度為lOOLx時的電壓值f/Allj=3.12V</p><p>　　I務(wù)=1.56niA</p><p>　　/ 咕=0.04uA</p><p>　　故，/?,, =3.12/0.0015

28、6=2012.82Q,=3.12/(0.04* 10A(-6))=78A/Q</p><p><b>　　2、光照特性測量</b></p><p>　　光敏電阻的二端電灰為定位時，光敏電阻的光電流隨光照強度的變化而變化，它們 之間的關(guān)系式非線性的。</p><p>　　調(diào)甘圖7-5中的0?24V電壓得到不同光照度（根據(jù)實驗二十七照度對應(yīng)的電壓值

29、）,</p><p>　　測得數(shù)據(jù)記錄入表7-2中，并作出光電流與光照度1?Lx曲線圖。 表7-2,光照特性實驗數(shù)據(jù)</p><p>　　由matlab作岀光照特性曲線如卜'</p><p>　　W Figure 1</p><p><b>　　口 兇</b></p><p><b&

30、gt;　　光照特性曲線</b></p><p>　　0102030405060708090100</p><p><b>　　光照度(Lx)</b></p><p><b>　　3、伏安特性測董</b></p><p>　　光敏電阻在一定的光照強度下，光電流隨外加電圧

31、的變化而變化。</p><p>　　測S時，光照強度為定值時(如lOOLx)，光敏電阻輸入OV、2V?10V六檔電壓，</p><p>　　測得光敏電阯上的電流值填入表7-3,并在M—坐標(biāo)屮作出三條伏安特性曲線。</p><p>　　表7-3，光敏電阻伏安特性實驗數(shù)據(jù)</p><p>　　1+1 matlab作出伏安特性曲線如下:</p

32、><p>　　S3 Figure 1</p><p><b>　?。?□</b></p><p><b>　　五、思考題</b></p><p>　　為什么測光敏電阻亮阻和暗阻要經(jīng)過1()秒鐘P讀數(shù)？這是光敏電阻的缺點，只能應(yīng)用 于什么狀態(tài)？</p><p>　　因為當(dāng)瞬間改變光

33、照強度吋，光敏電阻的阻值并不會立即改變，而是需要一定的吋間達(dá) 到相應(yīng)光照下的穩(wěn)定電阻值。故測光敏電阻亮阻和喑阻都要經(jīng)過10秒鐘，以確保測得的阻 值是相對準(zhǔn)備的亮阻和喑阻。</p><p>　　實驗二十九光敏二極管特性實驗</p><p><b>　　一、實驗?zāi)康?lt;/b></p><p>　　了解光敏二極管丁作原理及特性</p>

34、<p><b>　　二、基本原理</b></p><p>　　當(dāng)入射光子4:本征半導(dǎo)體的p-n結(jié)及其附近產(chǎn)生電子一空穴對時，光生載流子受勢壘區(qū) 電場作用，電了漂移到n區(qū)，空穴漂移到p區(qū)。</p><p>　　電子和空穴分別在n區(qū)和p區(qū)積累，兩端便產(chǎn)生電動勢，這稱為光生伏特效應(yīng)，簡稱光 伏效應(yīng)。</p><p>　　光敏二極管基于這一

35、原理。</p><p>　　如果在外電路屮把＞11短接，就產(chǎn)生反14的短路電流，光照吋反14電流會增加，丼且光 電流和照度雉本成線性關(guān)系。</p><p><b>　　三、實驗器材</b></p><p>　　主機箱、光敏器件實驗（一）模板、光敏二極管、發(fā)光二極管。</p><p><b>　　四、實驗步驟

36、</b></p><p><b>　　1、光照特性</b></p><p>　　將實驗28圖7-5屮的光敏電阻更換成光敏二極管（注意接線孔的顏色對應(yīng)即+、一極性）, 按圖7-5安裝接線，測試光敏二極管的暗屯流和亮屯流。</p><p>　　喑電流測試：將圖7-5中主機箱中的±2V和±10V的可調(diào)電源開關(guān)打到6V

37、椚，合上 主機箱電源，將0?24V可調(diào)穩(wěn)壓電源的調(diào)節(jié)旋鈕逆吋針方叫緩慢旋轉(zhuǎn)到底，讀取主機箱上 電流表（20uA檔）的位即為光敏二極管的暗電流。暗電流基木為OuA, —般光敏二極管小 于0.1 nA,暗電流越小越好。</p><p>　　亮電流測試：順時針方向緩慢的調(diào)節(jié)0?24V可調(diào)電源，輸出相應(yīng)的照度電壓值（根據(jù) 實驗二十七光照度對應(yīng)的電壓值），如表7-4填入測試數(shù)據(jù)。</p><p>　

38、　根據(jù)表7-4數(shù)據(jù)，両出光敏二極管工作電壓為6V吋的I?Lx曲線。</p><p>　　表7-4二極管光照特性實驗數(shù)裾</p><p><b>　　2、伏安特性測試</b></p><p>　　光敏二極管在一定的光照條件下，光電流隨外加電壓的變化而變化。</p><p>　　測量時，在給定光照強度吋（根據(jù)實驗二十七光照

39、對應(yīng)的電壓值），光敏二極管輸入0V、 2V?10V六檔4調(diào)電壓（調(diào)節(jié)閣7-5中的±2V?±1（）V的電壓），測得光敏二極管上的電流伉 填入表7-5。在同一坐標(biāo)屮做出不同照度的伏安特性曲線族。</p><p>　　表7-5 光敏電阻伏安特性實驗數(shù)據(jù)</p><p><b>　　表7-4</b></p><p><b>

40、;　　表7-5</b></p><p>　　光敏電阻伏安特性曲線</p><p>　　00.10.20.30.40.50.60.70.80.9</p><p><b>　　電流(uA)</b></p><p>　　明顯可以看出，實驗器件冇所損壞，得到的伏安特性曲線敁然不正確。</p&g

41、t;<p>　　實驗三十光敏三極管特性實驗</p><p><b>　　一、實驗?zāi)康?lt;/b></p><p>　　了解光敏三極管結(jié)構(gòu)、原理和特性</p><p><b>　　二、基本原理</b></p><p>　　在光敏二極管的基礎(chǔ)上，為了獲得內(nèi)增益，就利用品體三極管的電流放大作

42、用，用Ge 或Si單晶體制造NPN或PNP型光敏三極管。</p><p>　　光敏三極管可以等效一個光電二極管與兒一個一般晶體管基極集電極沖聯(lián)。集電極-基 極產(chǎn)生的電流，輸入到共發(fā)三極管的基極在放大。</p><p>　　不M之處是，集電極電流（光電流）由集電結(jié)上產(chǎn)生的控制。</p><p>　　集電極起雙重作川，把光信號變成電信號起光電二極管作川，使光電流再放人一

43、般三極 管的集電結(jié)作用。</p><p>　　一般光敏三極管只引出E、C兩個電極，體積小，光電特性是非線性的廣泛應(yīng)用于光電 自動控制作光電開關(guān)應(yīng)用。</p><p><b>　　三、實驗器材</b></p><p>　　主控箱，光電器件實驗(一)模板，發(fā)光二極管，光敏三極管。</p><p><b>　　四、實

44、驗步驟</b></p><p>　　將實驗二十八閣7-5中的光敏電阻更換成光敏三極管，實驗步驟及數(shù)據(jù)測量M實驗二十 九。</p><p>　　光敏三極符光照特性實驗數(shù)據(jù)</p><p>　　光敏電阻伏安特性劣驗數(shù)據(jù)</p><p>　　用Matlab作出伏安特性曲線如下，由于數(shù)據(jù)較少，無法擬合出較好的曲線效果，故作出的 伏安特性曲

45、線呈現(xiàn)出折線圖的效果，但是我們應(yīng)該知道實際上的伏安特性曲線冇點類似于指 數(shù)函數(shù)形式，幾是平滑曲線。</p><p>　　a Figure 1</p><p>　　File Edit View Insert Tools Desktop window Help</p><p>　　DIKIE^II^I^lJ® 10l@lJ10lKI丄幽一口E3II i<