Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài: Dùng các vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt ngẫu.Yêu cầu: Dải đo từ: t0C =00C ÷ tmax = 0(100+10n)0C.Đầu ra: Chuẩn hóa đầu ra với các mức điện áp:1.U=0 ÷ 10V2.U= 0 ÷ 5V3. I=0÷20mA.4.I=4÷20mA Dùng cơ cấu đo để chỉ thị và LED 7 thanh hiển thị nhiệt độKhi nhiệt độ trong giới hạn bình thường : t0C=0÷tmaxn. Thiết kế mạch nhấp nháy cho LED với thời gian sáng bằng 2 lần tối và bằng: T0=(1+0,5a) giây.Khi nhiệt độ vượt giá trị t0C=tmax2n.. Đóng điện cho động cơ điện 1 chiều 5VDC chạy làm mát.Đưa ra tín hiệu cảnh báo bằng còi và LED khi nhiệt độ vượt giá trị : t0C=tmax2n.Trong đó: a: chữ số hàng đơn vị của danh sách (ví dụ: STT=3a=3; STT=10a=0)n: Số thứ tự sinh viên trong danh sách.Có file Protues nhé.Hướng dẫn giải thích đầy đủ.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN – BỘ MÔN ĐLCB BÀI TẬP LỚN MÔN: VI MẠCH TƯƠNG TỰ VÀ VI MẠCH SỐ ĐỀ TÀI: DÙNG CÁC VI MẠCH TƯƠNG TỰ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MẠCH ĐO VÀ CẢNH BÁO NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG CẶP NHIỆT NGẪU GIÁO VIÊN : NGUYỄN BÁ KHÁ SINH VIÊN : Phan Quang Mạnh MÃ SV : 0941240152 LỚP: ĐH TĐH2 – K9 1 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 NỘI DUNG Đề tài: Dùng vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo cảnh báo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt ngẫu Yêu cầu: - Dải đo từ: t0C =00C ÷ tmax = 0-(100+10*n)0C - - - Đầu ra: Chuẩn hóa đầu với mức điện áp: U=0 ÷ 10V U= ÷ -5V I=0÷20mA I=4÷20mA Dùng cấu đo để thị LED hiển thị nhiệt độ Khi nhiệt độ giới hạn bình thường : t0C=0÷tmax-n Thiết kế mạch nhấp nháy cho LED với thời gian sáng lần tối bằng: T0=(1+0,5*a) giây Khi nhiệt độ vượt giá trị t0C=tmax-2*n Đóng điện cho động điện chiều 5VDC chạy làm mát Đưa tín hiệu cảnh báo còi LED nhiệt độ vượt giá trị : t0C=tmax-2*n Trong đó: a: chữ số hàng đơn vị danh sách (ví dụ: STT=3→a=3; STT=10→a=0) n: Số thứ tự sinh viên danh sách PHẦN THUYẾT MINH Yêu cầu bố cục nội dung: Chương 1: Tổng quan mạch đo Chương 2: Giới thiệu thiết bị Chương 3: Tính toán, thiết kế mạch đo - Tính toán, lựa chọn cảm biến - Tính toán, thiết kế mạch đo - Lựa chọn nguồn cung cấp - Tính toán, thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa - Tính toán mạch nhấp nháy cho LED - Tính toán, thiết kế mạch cảnh báo - Kết luận hướng phát triển 2 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 Chương 1: Tổng quan mạch đo I.Tổng quan Vi mạch tương tự,vi mạch số lĩnh vực mang tới ẩn chứa kỳ diệu có sức hấp dẫn lạ kỳ , đă ngày thâm nhập vào đời sống chúng ta.Nhưng thưc tế dạng lượng thường dạng tương tự Do muốn xừ lí chúng theo phương pháp kĩ thuật số ta phải biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số Xuất phát từ ý tưởng đó, em đă thưc việc xây dựng mạch điện đo nhiệt độ hiển thị đèn LED Mạch mang tính chất thử nghiệm thưc tế vấn đề chuyển đổi U-I , vấn đề cảnh báo nhiệt độ đèn vấn đề đo lường Như ta biết nhiều phương pháp đo nhiệt độ tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật giải nhiệt độ Phân làm phương pháp : Đo trực tiếp đo gián tiếp +Đo trưc tiếp phương pháp đo chuyển đổi nhiệt điện đươc đặt trực tiếp môi trường cần đo +Đo gián tiếp phương pháp đo dụng cụ đo đặt môi trường cần đo(áp dụng với trường hơp đo nhiệt độ cao ) Ta khảo sát phương pháp đo trực tiếp với giải nhiệt độ cần đo cao.( – 91) Đo nhiệt độ phương pháp trưc tiếp ta lại khảo sát loại nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu nhiệt kế nhiệt điện trở Trong kỹ thuật đo lường nhiệt độ ta có nhiều phương pháp để đo nhiệt độ dùng cảm biến nhiệt điện trở kim loại , dùng cặp nhiệt ngẫu hay dùng IC cảm biến nhiệt độ Sau ta tìm hiểu phương pháp thường dùng dùng cặp nhiệt ngẫu II.Nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu : *Nguyên lý làm việc: Bộ cảm biến cặp nhiệt ngẫu mạch từ có hay nhiều dẫn điện gồm dây dẫn A B Sebeck chứng minh mối hàn có nhiệt độ t t khác mạch khép kín có dòng điện chạy qua Chiều dòng điện phụ thuộc vào nhiệt độ tương ứng mối hàn nghĩa t > t dòng điện chạy theo hướng ngược lại 3 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 Nếu để hở đầu xuất sức điện động nhiệt Khi mối hàn có nhiệt độ ( ví dụ t0 ) sức điện động tổng bằng: EAB = eAB(t0) + eAB(t0) = Từ rót ra: eAB = eAB(t0) Khi t0 t khác sức điện động tổng bằng: EAB = eAB(t) – e+AB(t0) Phương trình phương trình cặp nhiệt ngẫu ( sức điện động phụ thuộc vào hệ số nhiệt độ mạch vòng t t0) Nh cách đo sức điện động ta tìm nhiệt độ đối tượng III.Hình thành sơ đồ khối Sơ đồ khối Mạch đo gồm có khối : Khối cảm biến Mạch khuếch đại (Mạch KĐ vi sai) Mạch chuyển đổi U-I Mạch so sánh Mạch cảnh báo Bộ ADC Cơ cấu thị Khối hiển thị BCD Bản vẽ sơ đồ khối nguyên BộKhối hiển Mạch đo gồm có khối : ChuyểnKhối đổi cảm biến to Khối cảm biến Mạch khuếch đại (Mạch KĐ vi sai) Mạch chuyển đổi U-I Mạch so sánh Mạch Mạch khuếch đạicảnh báo Mạch chuyển U-I Cơ cấu thị Bộ ADC Cơ cấu thị Khối hiển thị BCD U đặt Mạch so sánh thị BCD Mạch cảnh báo Chức khối mạch đo: +Khối cảm biến : Khối cảm biến có chức biến đổi tín hiệu không điện thành tín hiệu điện Ở ta dùng cảm biến cặp nhiệt ngẫu để chuyển đổi nhiệt độ sang tín hiệu điện áp 4 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 +Khối khuếch đại : Có chức khuếch đại tín hiệu điện từ cảm biến đưa tới, tín hiệu điện cảm biến đưa thường bé nên ta phải khuếch đại lên để đưa vào khối sau.Để hạn chế nhiễu người ta thường sử dụng mạch khuếch đại vi sai +Mạch chuyển đổi U sang I: có tác dụng chuyển đổi tín hiệu từ dạng điện áp sang dòng điện đưa lên cấu thị (Cơ cấu điện từ) +Mạch so sánh : Có tác dụng so sánh tín hiệu đưa từ khối khuếch đưa khối sau Cụ thể việc so sánh tín hiệu ứng dụng cho mạch cảnh báo có nhiệt độ +Khối cánh báo : Cảnh báo cho người biết nhiệt độ tăng cao so với nhiệt độ cho phép +Bộ ADC: Có chức chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số.Sau đưa lên phận giải mã để hiển thị +Khối hiển thị BCD: Có chức chuyển đổi đầu vào 4bit 8bit sang bảng mã BCD để hiển thị nhiệt độ tương ứng lên LED Đó khối dùng để đo, hiển thị vàcảnh báo nhiệt độ sử dụngcảm biến cặp nhiệt ngẫu IV.Tổng quan mạch đo 3.1 Mạch đo Đối tượng cần đo đại lượng vật lý dựa vào đặc tính đại lượng cần đo mà chọn loại cảm biến phù hợp để thực việc biến đổi thông số cần đo thành đại lượng điện hay điện áp U=0 ÷ 10V U= ÷ -5V I=0÷20mA I=4÷20mA Sau qua bọ lọc khuếch đại tín hiệu Tín hiệu sau hiệu chỉnh chuyển qua chuyển đổi U-I để đưa vào cấu hiển thị 3.2 Các phương pháp đo nhiệt độ Đo nhiệt độ phương pháp đo lường tín hiệu dạng tự nhiên môi trường, điện đại lượng cần đo - Nhiệt độ phân làm nhiều dải để đo: + Dải mức thấp + Dải mức trung bình + Dải mức cao 5 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 Nhiệt độ đo với cảm biến hỗ trợ + Cặp nhiệt kế + Nhiệt điện kế kim loại + Nhiệt điện trở kim loại + Nhiệt điện trở bán dẫn + Cảm biến thạch anh Chương : Giới thiệu thiết bị I Các linh kiện có mạch 1.Cặp nhiệt ngẫu TCK Cấu tạo điển hình cặp nhiệt công nghiệp 1.1Cấu tạo : 1) Vỏ bảo vệ 2) Mối hàn 3) Dây điện cực 4) Sứ cách điện 5) Bộ phận lắp đặt 6) Vít nối dây 7) Dây nối 8) Đầu nối dây Đầu làm việc điện cực (3) hàn nối với hàn vảy, hàn khí hàn tia điện tử Đầu tự nối với dây nối (7) tới dụng cụ đo nhờ vít nối (6) dây đặt đầu nối dây (8) Để cách ly điện cực người ta dùng ống sứ cách điện (4), sứ cách điện phải trơ hoá học đủ độ bền nhiệt nhiệt độ làm việc Để bảo vệ điện cực, cặp nhiệt có vỏ bảo vệ (1) làm sứ chịu nhiệt thép chịu nhiệt Hệ thống vỏ bảo vệ phải có nhiệt dung đủ nhỏ để giảm bớt quán tính nhiệt vật liệu chế tạo vỏ phải có độ dẫn nhiệt không nhỏ không lớn Trường hợp vỏ thép mối hàn đầu làm việc tiếp xúc với vỏ để giảm thời gian hồi đáp 1.2 Vật liệu chế tạo điện cực 1) Telua 2) Chromel 3) Sắt 4) Đồng 5) Graphit 6) Hợp kim platin-rođi 7) Platin 8) Alumel 9) Niken 10) Constantan 11) Coben 6 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 - Cặp Platin - Rođi/Platin: Cực dương hợp kim Platin (90%) rôđi (10%), cực âm platin Nhiệt độ làm việc ngắn hạn cho phép tới 1600oC , Eđ =16,77mV Nhiệt độ làm việc dài hạn tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor *Nguyên lý hoạt động Transistor PNP Sự hoạt động Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN cực tính nguồn điện UCE UBE ngược lại Dòng IC từ E sang C dòng IB từ E sang B 1.6 Nguồn cấp cho mạch : Trong mạch sử dụng nguồn điện chiều với cấp điện áp 5V, 9V 12V tùy theo yêu cầu mạch thực tế nguồn điện chiều thường chỉnh lưu từ nguồn xoay chiều nguồn cấp gồm có : Máy biến áp có chức hạ áp từ 220V xuống cấp điện áp thấp mà ta sử dụng 5V, 9V, 12V Bộ chỉnh lưu cầu gồm có điot, tụ điện, điện cuộn cảm có tác dụng chỉnh lưu từ dòng xoay chiều sang dòng chiều 12 12 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu cầu pha 1.7 Led Đèn led số * Cấu tạo nguyên lý hoạt động - Led đoạn có cấu tạo bao gồm led đơn xếp theo hình phía có thêm led đơn hình tròn nhỏ thể dấu chấm tròn góc dưới, bên phải led - led đơn led có Anode (cực +) Cathode (cực -) nối chung với vào điểm đưa chân để kết nối với mạch điện cực lại led đơn led đoạn cực led đơn góc dưới, bên phải led đoạn đưa thành chân riêng để điều khiển cho led sáng tắt theo ý muốn - Nếu led đoạn có Anode (cực +) chung, đầu chung nối với +Vcc, chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức - Nếu led đoạn có Cathode (cực -) chung, đầu chung nối xuống Ground (hay Mass), chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức 1.8 Động điện chiều: động điện chiều 5VDC chạy làm mát 1.9 IC555 Chân 1- Nối đất Chân 2- Ngõ vào xung Chân 3- Ngõ Chân 4- Hồi phục Chân 5- Điện áp điều khiển Chân 6- Điện áp ngưỡng Chân 7- Xả điện Hình 2.7.Sơ đồ chức chân IC555 Chân 8- Nguồn cấp dương 13 13 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 Mạch tích hợp IC555 mạch tích hợp tương tự - số ứng dụng rộng rãi Khi kết hợp với phần tử R,C bên cho phép có mạch tạo xung đơn (mạch định thì) có độ rộng xung mong muốn, mạch dao động tạo dãy xung vuông có tần số xác định Cấu tạo IC đơn giản hoạt động tốt Bên gồm điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành phần Cấu tạo tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương Op-amp điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm Op-amp Khi điện áp chân nhỏ 1/3 VCC, chân S = [1] FF kích Khi điện áp chân lớn 2/3 VCC, chân R FF = [1] FF reset Hình 2.8.Sơ đồ nguyên lý IC555 Hình 2.9.Nguyên lý hoạt động IC555 Chu kỳ xung phụ thuộc nhiều vào phần tử R,C bên • Thời gian nạp (có xung ra): tn = 0.69(RA+RB)C • Thời gian xả điện (không có xung ra): tx = 0.69RBC • Chu kì T=0.69(RA+2RB)C 2.0 ADC0804 Chip ADC0804 chuyển đổi tương tự - số, thuộc họ ADC080X IC có điện áp nuôi +5V độ phân giải bit Ngoài độ phân giải thời gian chuyển đổi tham số quan trọng đánh giá ADC Thời gian chuyển đổi định nghĩa thời gian mà ADC cần để chuyển đầu vào tương tự thành số nhị phân Đối với ADC0804 thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ cấp tớichân CLK R CLK IN không bé 110µs Các chân khác ADC0804 có chức sau: 14 14 Hình 2.10 Sơ đồ chân ADC0804 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 + CS (Chip select): Chân số 1, chân chọn chip, đầu vào tích cực mức thấp sử dụng để kích hoạt Chip ADC0804 Để truy cập tới ADC0804 chân phải đặt mức thấp + RD (Read): Chân số 2, chân nhận tín hiệu vào tích cực mức thấp Các chuyển đổi ADC0804 chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân giữ ghi Chân RD sử dụng phép đưa liệu chyển đổi tới đầu ADC0804 Khi CS = có xung cao xuống thấp áp đến chân RD liệu dạng số bit đưa tới chân liệu (DB0 – DB7) + WR (Write): Chân số 3, chân vào tích cực mức thấp dùng báo cho ADC biết để bắt đầu trình chuyển đổi.Nếu CS = WR tạo xung cao xuống thấp ADC0804 bắt đầu trình chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin thành số nhị phân bit Khi việc chuyển đổi hoàn tất chân INTR ADC hạ xuống thấp + CLK IN CLK R: CLK IN (chân số 4), chân vào nối tới đồng hồ sử dụng để tạo thời gian Tuy nhiên ADC0804 có tạo xung đồng hồ riêng Để dùng đồng hồ riêng chân CLK IN CLK R (chân số 19) nối với tụ điện điện trở Tần số đồng hồ xác định biểu thức: f=1,1/RC VD: Với R = 10 kΩ, C = 150 pF tần số f = 606 kHz thời gian chuyển đổi 110 µs + Ngắt INTR (Interupt): Chân số 5, chân tích cực mức thấp Bình thường chân trạng thái cao việc chuyển đổi tương tự số hoàn tất chuyển xuống mức thấp để báo cho CPU biết liệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy Sau INTR xuống thấp, cần đặt CS = gửi xung cao xuống thấp tới chân RD để đưa liệu Vin (+) Vin (-): Chân số chân số 7, đầu vào tương tự vi sai, Vin = Vin(+) – Vin(-) Thông thường Vin(-) nối tới đất Vin(+) dùng làm đầu vào tương tự chuyển đổi dạng số Vcc: Chân số 20, chân nguồn nuôi +5V Chân dùng làm điện áp tham chiếu đầu vào Vref/2 để hở Vref/2: Chân số 9, chân điện áp đầu vào dùng làm điện áp tham chiếu Nếu chân hở điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm dải đến +5V Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải đến +5V Chân Vref/2 dùng để thực điện áp đầu khác đến +5V D0 – D7, chân số 18 – 11, chân liệu số (D7 bit cao MSB D0 bit thấp LSB) Các chân đệm ba trạng thái liệu chuyển đổi truy cập chân CS = chân RD đưa xuống mức thấp Để tính điện áp đầu ta tính theo công thức sau: 15 15 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 Vout = Vin / Kích thước bước 5.IC74LS83 Hình 2.11.Ký hiệu khối chân 74LS83 74LS83là IC cộng số bit nhị phân + A1,A2,A3,A4,B1,B2,B3,B4 : chân đầu vào số nhị phân A, B + S1,S2,S3,S4: đầu nhị phân + C4 : Số nhớ phép cộng + CO: Số nhớ ban đầu + 6.IC74LS47, 7SEG +IC7447 IC giải mã , làm nhiệm vụ giải mã từ mã nhị phân logic (dạng 0,1) sang mã led vạch để xuất led vạch Về cấu tạo tập hợp mạch tổ hợp gồm cách linh kiện số logic cổng and , or +Đầu vào 7447, nhận giá trị theo nhị phân (BCD) từ tới 9, tương ứng với mối giá trị nhận giải mã đầu Q tương ứng PORT QAQG : Nối trực tiếp LED với QA=a,QB=b,QC=c,QD=d,QE=e,QF=f,QG=g, giá trị hiển thị LED phụ thuộc vào giá trị đầu vào PORTA,B,C,D 2.1 Các thiết bị cảnh báo : để cảnh báo nhiệt độ ta sử dụng chuông cảnh báo còi để cảnh báo, ta sử dụng đồng thời hai để cảnh báo nhiệt độ Những thiết bị thường mang thông tin nhanh xác, dễ lắp đặt sử dụng nguồn điện chiều hay xoay chiều 16 16 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 Chương : Tính toán thiết kế mạch đo I.Tính toán cảm biến (TCK) Theo tính chất vật liệu làm nên cặp nhiệt ngẫu khoảng 1oC tương ứng với 0,4mV h.nh : Ở đề tài yêu cầu dải nhiệt độ từ t°C = 0°C ÷ tmax = 0-(100 + 10×n)°C (với n=44) tức khoảng 0oC÷540oC ta chọn cặp nhiệt ngẫu làm từ chromel/coben để sử dụng đề tài.Với cực dương chromel, cực âm coben hợp kim gồm 56%Cu + 44% Ni.Nhiệt độ làm việc ngắn hạn 800oC, Eđ = 66 mV.Nhiệt độ làm việc dài hạn < 600oC II.Tính toán thiết kế nguồn : Để chuẩn hóa đầu 10V ta sử dụng mạch khuếch đại với OP 741 với thông số sau: Vì hầu hết nguồn sử dụng mạch nguồn chiều mà thực tế nguồn lại nguồn xoay chiều với điện áp 220V Vậy vấn đề đặt phảibiến đổi dòng xoay chiều sang chiều khối nguồn bao gồm: -máy biến áp - chỉnh lưa cầu dùng điot - tụ điện C để lọc - cuộn cảm L để dàn phẳng dòng điện Sơ đồ nguyên lý: sử dụng chỉnh lưu cầu 17 17 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 + tính chọn máy biến áp: có hai nguồn nguồn cho điện áp đặt so sánh 5V nguồn cấp cho OA 12V cần sử dụng máy biến áp có nhiều cấp điện áp để lấy hai cấp điện áp, Tối ưu nên ổn áp chiều để có đầu thay đổi Phương án thiết kế - biến áp : yêu cầu đặt nên ta sử dụng biến áp có điện áp vào 220V điện áp 15V - mạch chỉnh lưu : ưu điểm mạch chỉnh lưu cầu điện áp nhấp nháy, điện áp ngược mà điôt phải chịu nhỏ so với phương pháp cân nên ta chọn chỉnh lưu cầu nửa chu kỳ - lọc nguồn có nhiệm vụ san điện áp để d.ng điện phẳng hơn, lọc tụ điện đơn giản chất lượng học cao Nên ta dùng tụ điện - khối ổn áp theo yêu cầu thiết kế có điện áp thay đổi từ đến 15V nên ta dùng IC ổn áp thông dụng LM 7805 có dải điện áp khoảng 1,2V-35V với cách mắc thông thường Cơ cấu đo dùng ổn áp LM 7805 dùng để ổn áp đầu 5V: III.Tính toán thiết kế mạch khuếch đại chuẩn hóa 18 18 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 Chuẩn hóa đầu 10V Ta chọn giá trị R sau: Với mạch khuếch đại không đảo ta có Ku=1+(R2/R1)=Ur/Uv=10/0,0223 →R2/R1=(10/0,0223)-1 ≈ 447.5 Chọn R2=447.5k R1=1k R3=1k Chuẩn hóa đầu -5V Với mạch khuếch đại đảo ta có Ku=Ur/Uv = -R7/R5=5/0,0223 → Ta chọn R7=50k ,R5=223 Chọn R6=1k IV.Tính toán, thiết kế mạch cảnh báo - Khi nhiệt độ vượt tmax-2*n =452oC đưa tín hiệu cảnh báo tới loa Với yêu cầu ta sử dụng mạch so sánh + van bán dẫn đơn giản sử dụng transistor 19 19 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 - Nguyên lý hoạt động chung mạch: Khi nhiệt độ vượt 452oC U-> U+ điện áp mạch so sánh mức H Chân B transistor kéo xuống lên 1, đồng thời transistor phân cực thuận, xuất dòng điện I EC qua loa làm loa kêu Ngược lại transistor bị phân cực ngược (R=∞) dòng qua loa Hình 3.8.Mạch cảnh báo loa làm mát nhiệt độ V.Chuẩn hóa đầu I=4÷20mA - Để chuẩn hóa đầu dạng dòng điện từ mạch đo Có nhiều mạch biến đổi từ điện áp-dòng điện với khuếch đại thuật toán - Đối với yêu cầu (đầu I=4÷20mA) ta sử dụng sơ đồ mạch biến đổi U-I với KĐTT - Sơ đồ mô Proteus: 20 20 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 *Tính toán giá trị linh kiện mạch: Chọn R8=R9=R10=R12=1K Ta có I=(U2-U1)/R11 Với I=4.10-3 Ta có : (0-U1)/R11=0,004 Với I=20.10-3 Ta có : (0,0223-U1)/R11= 20.10-3 →R11≈ 1,5 U=-0,004 VI.Chuẩn hóa đầu I=0÷20mA Ta chọn R4=R21=R13=R27=1k Ta có I=(U2-U1)/R28 Chọn U1=0v Với I=0 Ta có : 0=(0-0)/R28 Với I=20.10-3 Ta có : (0,0223-0)/R28= 20.10-3 →R28≈ 1,3 21 21 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 VII.Tính toán mạch nhấp nháy cho LED - Khi nhiệt độ giới hạn bình thường: t°C=0÷t max -n (từ 0oC ÷ 496oC) Thiết kế mạch nhấp nháy cho LED với thời gian sáng =2 lần tối bằng: τ = (1+0,5×a) giây (với STT=44=> a=4=>τ= 3giây ) - Với yêu cầu đặt giải pháp dùng mạch so sánh + mạch tạo xung vuông với T=3+1.5=4.5 s.Cụ thể ta dùng mạch tạo xung vuông dùng IC555 - Nguyên lý hoạt động chung mạch: Khi nhiệt độ nằm giới hạn oC ÷ 496oC U- U+ điện áp mạch so sánh mức H, chân (RST) kéo xuống mức thấp (0V), IC555 ngừng làm việc => LED tắt - Sơ đồ mô Proteus - Tính toán giá trị linh kiện mạch: +Mạch so sánh: Khi U-= 10,ngược lại Y=0 - Bảng thật Mạch cộng số BCD thực theo sơ đồ: 3.10 Mạch cộng số nhị phân bit -Hoạt động: IC thứ cho kết trung gian phép cộng hai số nhị phân IC thứ hai dùng hiệu chỉnh để có kết số BCD + Khi kết =10,IC nhận ỡ ngõ vào A số 0110 (do Y=1) kết hiệu chỉnh nói - Như ta chuyển đổi số nhị phân bit thành số BCD - Tiếp theo ta đổi số bit, bit, bit bit thành số BCD Ở bít thứ ( giá trị thập phân tương ứng 16 ) Vì vậy, ta cộng vào khối mạch hiển thị đơn vị, cộng vào khối hiển thị hàng chục 24 24 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 Ở bít thứ ( giá trị thập phân tương ứng 32 ) Vì vậy, ta cộng vào khối mạch hiển thị đơn vị, cộng vào khối hiển thị hàng chục Ở bít thứ ( giá trị thập phân tương ứng 64 ) Vì vậy, ta cộng vào khối mạch hiển thị đơn vị, cộng vào khối hiển thị hàng chục Lúc xuất bit tràn hàng chục nên ta đưa vào khối hiển thị hàng trăm Ở bít thứ ( giá trị thập phân tương ứng 128 ) Vì vậy, ta cộng vào khối mạch hiển thị đơn vị, cộng vào khối hiển thị hàng chục (nếu có bit tràn cộng vào khối hiển thị hàng trăm) cộng vào khối hiển thịhàng trăm -Tiếp theo phần hiển thị kết quả: ta sử dụng IC 7447 4551 để giải mã LED thanh.Cụ thể mạch ta sử dụng IC 74LS47để giải mã BCD hiển thị lên LED - Sơ đồ mô Proteus Mạch báo nhiệt độ led CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận Với đề tài giao em cố gắng hoàn thành thời gian quy định Trong trình thiết kế, kiến thức hạn hẹp trình độ hiểu biết chuyên môn tương đối hạn chế nên khó tránh khỏi sai sót, khuyết điểm Em mong 25 25 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 nhận góp ý bảo nhiệt tình từ phía thầy cô để đề tài hoàn thiện 4.2 Hạn chế - Sai số lớn hệ số Ku khối khuếch đại lớn, thực tế khó chỉnh điện áp 0V,do điện trở tiến đến vô - Mạch hiển thị số phức tạp 4.3 Hướng phát triển đề tài Cơ cấu hiển thị chuyển điện áp sang mã nhị phân dùng vi điều khiển (8051, PIC, AVR ) để việc tính toán thiết kế dễ dàng 26 26 Phan Quang Mạnh TĐH-K9 ... vi sai) Mạch chuyển đổi U-I Mạch so sánh Mạch Mạch khuếch đạicảnh báo Mạch chuyển U-I Cơ cấu thị Bộ ADC Cơ cấu thị Khối hiển thị BCD U đặt Mạch so sánh thị BCD Mạch cảnh báo Chức khối mạch đo:... cao xuống thấp tới chân RD để đưa liệu Vin (+) Vin (-): Chân số chân số 7, đầu vào tương tự vi sai, Vin = Vin(+) – Vin(-) Thông thường Vin(-) nối tới đất Vin(+) dùng làm đầu vào tương tự chuyển... nhiệt độ mạch vòng t t0) Nh cách đo sức điện động ta tìm nhiệt độ đối tượng III.Hình thành sơ đồ khối Sơ đồ khối Mạch đo gồm có khối : Khối cảm biến Mạch khuếch đại (Mạch KĐ vi sai) Mạch chuyển