热敏器件特性及温度控制实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种热敏器件特性及温度控制实验装置，包括封装有热敏器件的受热体、外接电阻箱、白炽灯、用于根据受热体和外接电阻箱的阻值的大小关系来控制白炽灯开关的电压比较器控制电路和用于显示白炽灯的亮灭周期和亮灭时间比的智能终端；受热体和外接电阻箱分别与电压比较器控制电路电性连接，电压比较器控制电路与白炽灯电性连接，智能终端与白炽灯适配连接；白炽灯发出的灯光照射在受热体上。本实用新型利用白炽灯加热受热体，白炽灯的亮灭指示了加热过程，可通过电压比较器控制电路将温度稳定在一定较小范围内，可直观的表示受热体阻值的变化规律；可通过智能终端进行数据的记录和处理。
【专利说明】热敏器件特性及温度控制实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及教学仪器领域，特别是涉及一种用于学校物理、化学实验课程的教学仪器。
【背景技术】
[0002]现有技术中的用于研究热敏器件的教学仪器，操作复杂、繁琐，普通学生需要经过实验老师的详尽讲解之后才可掌握其操作。而且，结果的显示也不够直观，需要对测量的数据作进一步处理，才可得出实验结果。比如，在研究阻值-温度特性曲线时，需要在不同温度下，分别测量电压和电流，再测算出电阻，或者直接测量出电阻，在根据阻值和温度绘制出阻值-温度特性曲线，不仅操作较为繁琐，而且结果均为数据，不够直观；更重要的是，对温度的控制是很难操作的。
实用新型内容
[0003]针对上述技术中存在的不足之处，本实用新型提供一种结构简单，操作便捷，可直观显示测量结果的热敏器件特性及温度控制实验装置。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供一种热敏器件特性及温度控制实验装置，包括封装有热敏器件的受热体、可以调整阻值的外接电阻箱、用于给受热体加热的白炽灯、用于根据受热体和外接电阻箱的阻值的大小关系来控制白炽灯开关的电压比较器控制电路和用于显示白炽灯的亮灭周期和亮灭时间比的智能终端；
[0005]所述受热体和外接电阻箱分别与电压比较器控制电路电性连接，所述电压比较器控制电路与白炽灯电性连接，所述智能终端与白炽灯适配连接；所述白炽灯发出的灯光照射在受热体上。
[0006]其中，所述受热体为热敏电阻、钼金电阻、温差电偶和数显温度传感器的封装体，所述热敏电阻和钼金电阻分别与电压比较器控制电路电性连接，所述温差电偶与数显温度传感器电性连接，所述数显温度传感器与智能终端电性连接。
[0007]其中，该实验装置还设有刻有线路板的面板，所述线路板上设有方便电路连接的连线插孔、直接控制白炽灯开关的控制开关和总电源开关；所述白炽灯和受热体均固定在面板上。
[0008]其中，所述面板上设有一滑道，所述白炽灯的底部设有与滑道适配的滑轨，所述滑轨容置在滑槽内；所述受热体固定在滑道的一端，所述白炽灯固定在滑道的另一端，所述白炽灯上设有可以控制白炽灯沿滑道滑动的调节滑轮。
[0009]其中，所述智能终端为计算机或示波器。
[0010]本实用新型的有益效果是:与现有技术相比，本实用新型提供的热敏器件特性及温度控制实验装置，利用白炽灯加热受热体，加热速度快，热延迟小；白炽灯的亮灭指示了加热过程，可通过电压比较器控制电路将温度稳定在一定较小范围内，可直观的表示受热体阻值的变化规律；本实用新型具有结构简单、操作便捷、易于掌握、能够精确控制温度和 直观显示实现结果的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的结构方框图；
[0012]图2为本实用新型的结构示意图；
[0013]图3为本实用新型的电路图。
[0014]主要元件符号说明如下:
[0015]11、受热体 12、外接电阻箱
[0016]13、白炽灯 14、电压比较器控制电路
[0017]15、智能终端 16、数显温度传感器
[0018]17、面板 18、连线插孔
[0019]19、控制开关 20、总电源开关
[0020]21、调节滑轮
【具体实施方式】
[0021]为了更清楚地表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步地描述。
[0022]请参阅图1-3，本实用新型提供的热敏器件特性及温度控制实验装置，包括封装有热敏器件的受热体11、可以调整阻值的外接电阻箱12、用于给受热体11加热的白炽灯13、用于根据受热体11和外接电阻箱12的阻值的大小关系来控制白炽灯13开关的电压比较器控制电路14和用于显示白炽灯13的亮灭周期和亮灭时间比的智能终端15 ;受热体11和外接电阻箱12分别与电压比较器控制电路14电性连接，电压比较器控制电路14与白炽灯13电性连接，智能终端15与白炽灯13适配连接；白炽灯13发出的灯光照射在受热体11上。
[0023]本实用新型提供的热敏器件特性及温度控制实验装置，其工作原理如下:
[0024]白炽灯13发光，受热体11受热升温，其阻值发生变化，进而导致受热体11与外接电阻箱12的阻值的大小关系发生变化，电压比较器控制电路14根据受热体11与外接电阻箱12的阻值的大小关系来控制白炽灯13的开关和受热体11的温度。白炽灯13的亮灭规律可代表受热体11阻值的变化规律。
[0025]本实用新型提供的热敏器件特性及温度控制实验装置，其操作步骤如下:
[0026]以负温度系数的受热体11为例，首先，学生按照电路图正确连接好电路，然后，调节外接电阻箱12阻值，手动打开白炽灯13 ；
[0027]当热敏器件的温度较低，且其阻值低于外接电阻箱12阻值时，电压比较器控制电路14控制白炽灯13发光，同时给热敏电阻加热；
[0028]当热敏器件的温度升高，当其阻值略高于外接电阻箱12阻值时，电压比较器控制电路14迅速断开白炽灯13电源，白炽灯13灭，停止加热，热敏电阻温度逐渐下降，在其阻值略低于外接电阻箱12阻值时白炽灯13又发光加热，如此循环反复，加热白炽灯13处于亮灭周期变化，受热体11的温度稳定在一定较小范围内，达到动态平衡，其温度值由受热体11上的数显温度计显示；
[0029]接着，改变电阻箱阻值，重复上述过程，经过一段时间后，受热体11的温度又平衡在另一温度。
[0030]由于外接电阻箱12的阻值与平衡状态下的热敏电阻的阻值相同，可以通过外接电阻箱12的阻值测量热敏电阻的阻值。
[0031]相较于现有技术，本实用新型提供的热敏器件特性及温度控制实验装置，利用白炽灯13加热受热体11，加热速度快，热延迟小；白炽灯13的亮灭指示了加热过程，可通过电压比较器控制电路14将温度稳定在一定较小范围内，可直观的表示受热体11阻值的变化规律；本实用新型具有结构简单、操作便捷、易于掌握、能够精确控制温度和直观显示实现结果的优点。
[0032]在本实施例中，受热体11为热敏电阻、钼金电阻、温差电偶和数显温度传感器16的封装体，热敏电阻和钼金电阻分别与电压比较器控制电路14电性连接，温差电偶与数显温度传感器16电性连接，数显温度传感器16与智能终端15电性连接。
[0033]受热体11内含有热敏电阻和钼金电阻，可同时测量热敏电阻和钼金电阻的阻值-温度特性曲线；温差电偶测量受热体11的温度，并利用数显温度传感器16将结果以直观数字的形式显示，还会将结果发送给智能终端15，作为智能终端15的温度数据来源。
[0034]此外，由于设有温差电偶，可同时测量温差电偶两端电压进行温差电偶标定实验。
[0035]在本实施例中，热敏器件特性及温度控制实验装置还设有刻有线路板的面板17，线路板上设有方便电路连接的连线插孔18、直接控制白炽灯13开关的控制开关19和总电源开关20，白炽灯13和受热体11均固定在面板17上。
[0036]面板17上装有连线插孔18连接各元件，实验者按照电路图用导线将各元件连接成电压比较器控制电路14，即温度控制和测量电路；通过连接电路的操作，来了解温度控制器原理及影响因素。
[0037]面板17上设有一滑道，白炽灯13的底部设有与滑道适配的滑轨，滑轨容置在滑槽内；受热体11固定在滑道的一端，白炽灯13固定在滑道的另一端，白炽灯13上设有可以控制白炽灯13沿滑道滑动的调节滑轮21。
[0038]通过调节滑轮21来调整白炽灯13和受热体11的距离，可手动控制加热温度，还可调整受热体11的热容量和散热面积，以研究这些因素与白炽灯13加热周期、亮灭比的关系，从而揭示温度控制器工作过程以及影响因素，可研究温度控制器加热过程特性与受热体11热容量及散热面积的关系。
[0039]在本实施例中，智能终端15为计算机或示波器。当然，这仅是本实用新型的一个具体实施例，本实用新型的智能终端15的类型并不仅限于此，也可为其他能够进行数据的记录和处理的其他装置。
[0040]本实用新型的技术方案，可概括为:
[0041]采用白炽灯13给受热体11加热，受热体11内封装有热敏电阻、钼金电阻、温差电偶和数显温度传感器16，白炽灯13发光表明正在给热敏电阻加热，白炽灯13不发光表明未加热；利用电桥和电压比较器控制电路14控制白炽灯13的亮灭，以控制温度恒定在一定值；整个装置安装于实验箱箱体中，装置外接示波器或者计算机，通过示波器或计算机可观察白炽灯13的亮灭周期和亮灭时间比，通过调节白炽灯13与受热体11之间的距离以及受热体11的热容量和散热面积研究这些因素与白炽灯13加热周期、亮灭比的关系，从而揭示温度控制器工作过程以及影响因素实验；通过调节变阻器，在一定温度下形成平衡，进而测出热敏电阻、钼金电阻的阻值随温度的变化规律；同时可以测量温差电偶两端电压进行温差电偶实验。
[0042]基于上述方案，本实用新型的热敏器件特性及温度控制实验装置，取得了至少以下几个有益效果:
[0043](I)利用白炽灯13加热受热体11，其亮灭指示了加热过程；
[0044](2)可研究温度控制器加热过程特性与加热控制温度，灯泡与受热体11距离的关系;
[0045](3)可研究温度控制器加热过程特性与受热体11热容量及散热面积的关系；
[0046](4)可进行温差电偶标定实验；
[0047](5)可通过上位机进行数据的记录和处理；
[0048](6)测量热敏电阻及钼金电阻的阻值-温度特性曲线；
[0049](7)可通过连接电路了解温度控制器原理及影响因素。
[0050]以上仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种热敏器件特性及温度控制实验装置，其特征在于，包括封装有热敏器件的受热体、可以调整阻值的外接电阻箱、用于给受热体加热的白炽灯、用于根据受热体和外接电阻箱的阻值的大小关系来控制白炽灯开关的电压比较器控制电路和用于显示白炽灯的亮灭周期和亮灭时间比的智能终端； 所述受热体和外接电阻箱分别与电压比较器控制电路电性连接，所述电压比较器控制电路与白炽灯电性连接，所述智能终端与白炽灯适配连接；所述白炽灯发出的灯光照射在受热体上。
2.根据权利要求1所述的热敏器件特性及温度控制实验装置，其特征在于，所述受热体为热敏电阻、钼金电阻、温差电偶和数显温度传感器的封装体，所述热敏电阻和钼金电阻分别与电压比较器控制电路电性连接，所述温差电偶与数显温度传感器电性连接，所述数显温度传感器与智能终端电性连接。
3.根据权利要求1所述的热敏器件特性及温度控制实验装置，其特征在于，该实验装置还设有刻有线路板的面板，所述线路板上设有方便电路连接的连线插孔、直接控制白炽灯开关的控制开关和总电源开关；所述白炽灯和受热体均固定在面板上。
4.根据权利要求3所述的热敏器件特性及温度控制实验装置，其特征在于，所述面板上设有一滑道，所述白炽灯的底部设有与滑道适配的滑轨，所述滑轨容置在滑槽内；所述受热体固定在滑道的一端，所述白炽灯固定在滑道的另一端，所述白炽灯上设有可以控制白炽灯沿滑道滑动的调节滑轮。
5.根据权利要求1所述的热敏器件特性及温度控制实验装置，其特征在于，所述智能终端为计算机或示波器。
【文档编号】G09B23/18GK203812458SQ201420143845
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2014年3月27日
【发明者】苏峻, 余观夏, 布佳鑫, 张小波, 骆敏, 李雅茹 申请人:南京林业大学