Thiết kế thiết bị đo thiết kế thiết bị đo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt loại k đo 0 500

3 Lời mở đầu Như chúng ta đã biết, nhiệt độ là một trong các thành vật lý quan trọng có nhiều tác động đến đời sống con người Việc thay đổi nhiệt độ tác động hay môi trường xung quanh ảnh hưởng rất nh.

Lời mở đầu Như biết, nhiệt độ thành vật lý quan trọng có nhiều tác động đến đời sống người Việc thay đổi nhiệt độ tác động hay môi trường xung quanh ảnh hưởng nhiều đến trình trình sản xuất công nghiệp sinh hoạt ngày Chính vậy, hầu hết lĩnh vực việc đo xác nhiệt độ điều cần thiết giúp người đưa giải pháp điều chỉnh hợp lý Hiện có nhiều cách để đo nhiệt độ khác thơng dụng sử dụng phổ biến cảm biến nhiệt Đây thiết bị dùng để đo biến đổi nhiệt độ đại lượng cần đo Khi nhiệt độ có thay đổi cảm biến đưa tín hiệu từ tín hiệu đọc đọc quy thành nhiệt độ số cụ thể Các cảm biến nhiệt đa dạng chủng loại phù hợp với mục đích điều kiện sử dụng khác Trên sở môn học học Thiết kế thiết bị đo qua nguồn tài liệu tìm hiểu Nhóm chúng em định chọn đề tài “Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt điện loại K” số đề tài giao Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy ThS Đào Đức Thịnh góp ý hướng dẫn tận tình suốt trình nhóm làm đề tài Tuy nhiên trình độ kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi cịn thiếu sót Nhóm em mong nhận phê bình sửa chữa từ để đề tài hoàn thiện Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Mục lục Lời mở đầu Mục lục Danh mục hình vẽ CHƯƠNG Tổng quan đề tài 1.1 Yêu cầu đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài CHƯƠNG Giới thiệu cặp nhiệt điện loại K 2.1 Cặp nhiệt điện ? 2.2 Ưu nhược điểm cặp nhiệt điện 2.3 2.4 2.2.1 Ưu điểm 2.2.2 Nhược điểm Các phương pháp bù nhiệt điểm lạnh 2.3.1 Đặt điểm lạnh nước đá oC 2.3.2 Đặt điểm lạnh nhiệt độ cố định biết trước 2.3.3 Đo nhiệt độ điểm lạnh 2.3.4 Tự động bù trực tuyến thiết bị đo Cặp nhiệt điện loại K 10 CHƯƠNG Thiết kế mạch lựa chọn linh kiện 12 3.1 Sơ đồ khối mạch 12 3.2 Thiết kế khối lựa chọn phần cứng 12 3.2.1 Khối Amplifer 12 3.2.2 Khối MCU khối hiển thị 16 3.2.3 Khối nguồn 19 CHƯƠNG Thiết kế mạch Altium vẽ hộp 22 4.1 Schematic 22 4.2 PCB 22 4.3 Vẽ hộp 24 CHƯƠNG Kết luận 26 5.1 Kết thu 26 5.2 Hướng phát triển 26 Danh mục hình vẽ Hình 2-1 Cấu tạo cặp nhiệt điện phổ biến Hình 2-2 Mô tả phương pháp đặt điểm lạnh nước đá oC Hình 2-3 Mơ tả phương pháp đặt điểm lạnh hộp Hình 2-4 Mơ tả phương pháp đo nhiệt độ điểm lạnh Hình 2-5 Mơ tả phương pháp tự động bù nhiệt độ điểm lạnh thiết bị đo 10 Hình 2-6 Cặp nhiệt loại K 10 Hình 3-1 Sơ đồ khối mạch 12 Hình 3-2 Sơ đồ mạch khối Amplifer 12 Hình 3-3 Điện trở dán 0603 14 Hình 3-4 IC opamp LM741 sơ đồ chân 14 Hình 3-5 LM35 sơ đồ chân 15 Hình 3-6 Biến trở tam giác RM065 15 Hình 3-7 Tụ dán 0805 16 Hình 3-8 KF 2P 16 Hình 3-9 Sơ đồ mạch khối MCU khối hiển thị 16 Hình 3-10 Sơ đồ chân PIC16F877A 17 Hình 3-11 Sơ đồ khối ADC PIC16F877A 18 Hình 3-12 Thạch anh dán 20 MHz 18 Hình 3-13 Led đoạn anot chung 19 Hình 3-14 Sơ đồ mạch khối nguồn 19 Hình 3-15 Máy biến áp 220/9V 1A 20 Hình 3-16 Cầu chì tự phục hổi PPTC SMD1812 12V 1,5A 20 Hình 3-17 LM7805 LM7905 21 Hình 3-18 Tụ nhơm 1000uF 16V 10x10mm 21 Hình 4-1 Schematic mạch thiết bị đo 22 Hình 4-2 PCB 2D 22 Hình 4-3 Lớp Top mạch 3D 23 Hình 4-4 Lớp Bot mạch 3D 23 Hình 4-5 Mặt hộp 24 Hình 4-6 Mặt bên phải hộp 24 Hình 4-7 Mặt bên trái hộp 25 CHƯƠNG Tổng quan đề tài 1.1 Yêu cầu đề tài Với đề tài “Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt loại K” nhóm có yêu cầu sau - Bù nhiệt độ đầu tự LM35, dùng mạch cứng - Độ phân giải 1oC - Dải đo từ – 500 oC - Sử dụng uC hiển thị led số - Thiết kế với giá trị linh kiện có thị trường Thiết mạch in thiết bị - Thiết kế vỏ thiết bị 1.2 Mục tiêu đề tài Mục tiêu nhóm đặt làm đề tài hoàn thành môn học thực đề tài cách tốt - Khi thực đề tài giúp nhóm áp dụng kiến thức học để xử lý giải yêu cầu đề - Có thêm kinh nghiệm thiết kế mạch điện tử CHƯƠNG Giới thiệu cặp nhiệt điện loại K 2.1 Cặp nhiệt điện ? Cặp nhiệt điện (thermocouple) cảm biến nhiệt mạch kín gồm dây kim loại không giống nối hai đầu Một dòng điện tạo nhiệt độ đầu điểm nối khác với nhiệt độ đầu Hiện tượng gọi hiệu ứng Seebeck, sở để đo nhiệt độ cặp nhiệt điện Hiệu ứng Seebeck phát nhà vật lý học người Đức Thomas Johann Seebeck vào năm 1821 Theo ông, điểm kết nối dây đặt vào nơi có nhiệt độ khác nhau, tạo dịch chuyển electron tạo điện áp nhỏ đầu dây hở Điện áp phụ thuộc vào nhiệt độ vật liệu dây dẫn sử dụng Theo hình 2-1, dây cặp nhiệt điện hàn vào điểm điểm nóng (hot junction) tức nơi dùng để đo nhiệt độ Phần điểm lạnh (cold junction) nơi mà điện áp/nhiệt độ biết trước Khi người ta đưa điểm nóng vào nơi cần đo nhiệt độ, người ta thấy nhiệt độ tăng lên điện áp/nhiệt độ điểm lạnh tăng khơng tuyến tính Khi người ta đo điện áp/nhiệt độ điểm lạnh, ta tính điện áp/ nhiệt độ điểm nóng theo cơng thức 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝐻 − 𝑉𝐶 = 𝛼 (𝑇𝐻 − 𝑇𝐶 ) 𝛼 hệ số Seekbeck Hình 2-1 Cấu tạo cặp nhiệt điện phổ biến 2.2 Ưu nhược điểm cặp nhiệt điện 2.2.1 Ưu điểm - Phạm vi nhiệt độ: Tùy thuộc vào dây kim loại sử dụng, cặp nhiệt điện có khả đo nhiệt độ khoảng –200oC đến + 2500oC Phù hợp với hầu hết lĩnh vực cần đo nhiệt độ thực tế - Bền: Cặp nhiệt điện thiết bị chắn, không bị sốc rung động thích hợp để sử dụng mơi trường nguy hiểm - Phản ứng nhanh: Bởi chúng nhỏ có cơng suất nhiệt thấp, cặp nhiệt điện phản ứng nhanh chóng với thay đổi nhiệt độ Chúng phản ứng với nhiệt độ thay đổi nhanh chóng vịng vài trăm mili giây - Khơng tự phát nhiệt: Vì cặp nhiệt điện khơng cần nguồn điện kích thích nên chúng khơng dễ tự phát nhiệt chất an toàn 2.2.2 Nhược điểm - Mạch điều hịa tín hiệu phức tạp: Thực tế cặp nhiệt điện đòi hỏi mạch điều hịa tín hiệu thiết kế chuẩn, tốt để tránh đưa lỗi làm giảm độ xác - Độ xác: Phép đo cặp nhiệt điện xác đo nhiệt độ mối nối tham chiếu - Tính dễ bị ăn mịn: Bởi cặp nhiệt điện bao gồm hai kim loại khác nhau, số mơi trường, ăn mịn theo thời gian làm giảm độ xác Do đó, chúng cần bảo vệ bảo dưỡng thường xuyên - Tính nhạy cảm với tiếng ồn: Khi đo thay đổi tín hiệu mức vi điện tử, nhiễu từ trường điện từ trường lạc vấn đề Cặp dây xoắn cặp nhiệt điện làm giảm đáng kể tượng thu từ trường Sử dụng cáp có vỏ bọc dây dẫn chạy ống kim loại có bảo vệ làm giảm thu nhận điện trường Thiết bị đo phải cung cấp khả lọc tín hiệu, phần cứng phần mềm, loại bỏ mạnh tần số đường truyền (50 Hz/60 Hz) sóng hài 2.3 Các phương pháp bù nhiệt điểm lạnh Như hình 2-1, material A material B loại vật liệu tạo nên cặp nhiệt Đầu nóng điểm mà loại vật liệu hàn với nhau, điểm đo nhiêt độ q trình Trong điểm nối lạnh (điểm lạnh) cặp nhiệt điện kết nối với vôn kế vật liệu khác, đồng (copper) Trong kết nối này, điện áp/nhiệt độ tạo vào thứ mà khơng muốn đo Như chúng thấy hình trên, thực tế đo điện áp cặp nhiệt khác mắc nối tiếp với Rõ ràng muốn đo điện áp/nhiệt độ điểm nóng (điểm đo) mà khơng phải điểm cịn lại Chính có cách để loại bỏ bù cho cặp nhiệt điện tạo điểm lạnh 2.3.1 Đặt điểm lạnh nước đá oC Theo nguyên tắc, điểm nối cặp nhiệt không tạo điện áp nhiệt độ 0°C (32°F) Vì đặt điểm lạnh nhiệt độ ví dụ đặt nước đá hay làm lạnh điều chỉnh nhiệt độ xác Chúng ta kết nối cặp nhiệt dây đẫn đồng đặt nước đá điện áp khơng tạo mối nối Do khơng cần phải quan tâm đến mối nối điểm lạnh, điểm cần đặt nước đá cách ly với tránh rò rỉ bị ăn mòn Đây cách làm hiệu điều thường thực phịng thí nghiệm hiệu chuẩn Nó sử dùng nhà máy việc tạo nhiệt độ oC khác phức tạp tốn Hình 2-2 Mơ tả phương pháp đặt điểm lạnh nước đá oC 2.3.2 Đặt điểm lạnh nhiệt độ cố định biết trước Việc sử dụng nước đá không thực tế, đặt kết nối điểm lạnh nhiệt độ biết cố định không cần phải cố gắng tạo nhiệt độ 0°C điểm lạnh Chúng ta để điểm lạnh hộp kết nối nhỏ có nhiệt độ biết giữ cố định nhiệt độ Thơng thường nhiệt độ cao nhiệt độ mơi trường, hộp cần sấy không cần phải làm lạnh Khi biết nhiệt độ điểm lạnh đặt biết loại cặp nhiệt sử dụng, tính toán bù lại điện áp cặp nhiệt điện điểm lạnh Nhiều thiết bị đo hay hiệu chuẩn nhiệt độ có chức mà nhập nhiệt độ điểm lạnh, thiết bị tự làm tất việc tính tốn bù điểm lạnh Hình 2-3 Mơ tả phương pháp đặt điểm lạnh hộp 2.3.3 Đo nhiệt độ điểm lạnh Nếu điều chỉnh nhiệt độ điểm lạnh phương pháp trước, đo nhiệt độ điểm lạnh với đầu đo nhiệt độ khác Sau bù lại nhiệt độ ảnh hưởng điểm lạnh gây ra, việc bù khó khăn phương pháp khác cần phải đo nhiệt độ điểm lạnh liên tục Có nhiều loại cảm biến có sẵn giúp đo điểm lạnh nhiệt điện trở RTD, Thermistors… Hình 2-4 Mơ tả phương pháp đo nhiệt độ điểm lạnh 2.3.4 Tự động bù trực tuyến thiết bị đo Như nhắc đến phương pháp khó việc tính tốn bù liên tục cho cặp nhiệt bỏ vào thiết bị đo để thực tự động Thiết bị đo (transmitter, card đầu vào DCS hay hiệu chuẩn nhiệt độ) đo nhiệt độ điểm lạnh lúc tự động thực bù điểm lạnh trực tuyến thiết bị đo biết loại cặp nhiệt (chúng ta chọn menu) bù điểm lạnh tự động liên tục Đây cách thiết thực đơn giản để bù điểm lạnh phép đo hiệu chuẩn thông thường khơng cần quan tâm đến điểm lạnh việc cần làm cắm dây cặp nhiệt thiết bị Hình 2-5 Mơ tả phương pháp tự động bù nhiệt độ điểm lạnh thiết bị đo 2.4 Cặp nhiệt điện loại K Cặp nhiệt điện loại K loại thermocouple sử dụng phổ biến nghành cơng nghiệp Hình 2-6 Cặp nhiệt loại K Thông số kỹ thuật cặp nhiệt điện loại K - Cấu tạo gồm dây Chromel® gồm 90% niken 10% crom; Alumel® hợp kim bao gồm 95% niken, 2% mangan, 2% nhôm 1% silic - Chromel® dây dương, Alumel® dây âm - Loại K cặp nhiệt điện phổ biến với độ nhạy khoảng 41 μV/ºC - Không tốn kém, phạm vi từ –270°C đến +1372°C (–454 °F đến +2501 °F) tương đối tuyến tính - Thành phần niken từ tính, kim loại từ tính khác, có độ lệch đầu vật liệu đạt tới điểm Curie, xảy nhiệt độ 350°C (662°F) đối 10 với cặp nhiệt điện loại K Điểm Curie nơi vật liệu từ trải qua thay đổi đáng kể tính chất từ gây sai lệch lớn đến tín hiệu đầu - Hoạt động nồng độ oxy thấp gây dị thường gọi q trình oxy hóa ưu tiên crom dây dương gây tình trạng gọi 'green rot' tạo sai lệch lớn nghiêm trọng khoảng 816 đến 1038°C (1500 đến 1900°F) Việc thơng gió bít kín ống bảo vệ ngăn ngừa giảm nhẹ tình trạng - Chu kỳ 1000°C (1800°F) không khuyến nghị thay đổi đầu từ hiệu ứng trễ - Nó sử dụng khơng khí oxy hóa liên tục khơng khí trung hịa hư hỏng sớm tiếp xúc với lưu huỳnh 11 CHƯƠNG Thiết kế mạch lựa chọn linh kiện 3.1 Sơ đồ khối mạch Hình 3-1 Sơ đồ khối mạch Điện áp rơi đầu nóng lạnh cặp nhiệt điện đưa vào khối mạch khuếch đại, điện áp đưa vào vào vi xử lí để chuyển liệu ADC sang liệu nhiệt độ đo thực tế hiển thị giá trị đo lên led 3.2 Thiết kế khối lựa chọn phần cứng 3.2.1 Khối Amplifer Hình 3-2 Sơ đồ mạch khối Amplifer Ở khối MCU nhóm dùng ADC 10 bit sử dụng điện áp tham chiếu 5V để hiển thị - 500°C, tương ứng với 10mV/°C Cặp nhiệt điện loại K dải đo 500°C, hệ số Seekeck 41 μV/ºC, điều kiện lý tưởng điểm lạnh 0°C có điện áp đầu – 0,0205V 12 Mạch khuếch đại nhóm thực khuếch đại bù nhiệt (sử dụng cảm biến LM35) để đầu - 5V ºC đầu cặp nhiệt tương ứng với độ nhạy điện áp 10mV Vì độ nhạy cặp nhiệt loại K 41 μV/ºC độ nhạy LM35 10mV/°C nên độ lợi khuếch IC1 chọn theo cách cho độ nhạy hai cảm biến tạo 10 10−3 = 243,9 ≈ 244 41 10−6 IC1 sử dụng mạch khuếch đại không đảo có cơng thức 𝑅2 𝑉𝑖𝑛 = 𝑉𝑜𝑢𝑡 (1 + ) 𝑅1 𝐺1 = 244 nên nhóm chọn 𝑅1 = 100kΩ 𝑅2 = 24,3kΩ Điện áp LM35 qua IC2 sử dụng mạch đệm điện áp với công thức 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝑉𝑖𝑛 Điện áp IC1 IC2 OUT1 OUT2 vào IC3 sử dụng mạch khuếch đại cộng đảo với công thức 𝑅3 = 𝑅4 = 𝑅5 𝐺1 = 𝑉𝑜𝑢𝑡 = − (𝑉𝑖𝑛1 + 𝑉𝑖𝑛2 ) Để xử lý dấu âm điện áp ta cho qua IC4 sử dụng mạch khuếch đại đảo có cơng thức 𝑅7 𝑉𝑜𝑢𝑡 = −𝑉𝑖𝑛 ( ) 𝑅6 Vì cần chuyển dấu giá trị điện áp đầu IC3 nên 𝐺4 = nhóm chọn 𝑅6 = 𝑅7 = 1kΩ, đồng thời chọn 𝑅3 = 𝑅4 = 𝑅5 = 10kΩ Nhóm sử dụng thêm biến trở VR1 – kết nối với chân IC để điều chỉnh điện áp offset Giá trị biến trở 10kΩ Tín hiệu trước vào ADC vi xử lý qua lọc 50Hz/60Hz Dòng tần số 50Hz/60Hz giúp loại bỏ nhiễu mạnh mẽ, tín hiệu qua khuếch đại chưa loại bỏ hết nhiễu lọc giúp loại bỏ hết nhiễu khỏi tín hiệu Sử dụng cơng thức 𝑓= 2𝜋 𝑅𝐶 Từ ta chọn thơng số 𝑅16 = 100kΩ, C = 1uF, suy f = 1,6Hz ❖ Loại điện trở chọn mạch điện trở dán 0603, loại điện trở có giá trị cố định với dung sai 1%, chất lượng cao (nhiễu nhiệt nhỏ, đặc tính tần cao) Được đóng gói theo chuẩn 0603 có kích thước nhỏ 1,6x0,8x0,4 mm Nhiệt độ hoạt động từ -55 ͦ C đến 155 ͦ C dải điện áp rộng thích hợp với nhiều mạch điện tử cần độ xác, hoạt động ổn định, bền với thời gian 13 Hình 3-3 Điện trở dán 0603 ❖ IC dùng mạch IC opamp LM741 Một số ưu điểm độ lợi cao, tiêu thụ dịng điện thấp, điện áp cung cấp rộng bảo vệ tải từ phía đầu vào đầu ra, giúp mạch bên IC không bị hư hao tải Thông số kỹ thuật LM741 - Model: chân xuyên lỗ - Số lượng kênh - Điện áp cung cấp tối thiểu ± 5V tối đa ± 18V - Công suất cực đại 500mW - Dải nhiệt độ hoạt động -50 ºC đến 125 ºC - CMRR 95 dB Hình 3-4 IC opamp LM741 sơ đồ chân Chân Chức Chân offset dùng để điều chỉnh điện áp bù đầu vào Đầu vào đảo Đầu vào không đảo Chân cấp nguồn điện chiều âm Chân offset dùng để điều chỉnh điện áp bù đầu vào Chân điện áp đầu Chân cấp nguồn điện chiều dương Chân không kết nối ❖ LM35 cảm biến nhiệt có điện áp Analog đầu tuyến tính theo nhiệt độ 14 thường sử dụng để đo nhiệt độ môi trường theo dõi nhiệt độ thiết bị Thông số kỹ thuật: - Điện áp hoạt động: 4-20VDC - Công suất tiêu thụ: khoảng 60uA - Khoảng đo: -55°C đến 150°C - Điện áp tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C - Sai số: 0.25°C - Kiểu chân: TO92 - Kích thước: 4.3 × 4.3mm Hình 3-5 LM35 sơ đồ chân ❖ Biến trở dùng mạch biến trở tam giác RM065 10k Hình 3-6 Biến trở tam giác RM065 ❖ Tụ điện dùng mạch tụ dán 0805 Đây loại tụ điện có sai số nhỏ ± 5% có điện dung cố định khoảng từ 1pF đến 10uF, hoạt động cở mức điện áp tối đa 50V Kích thước tụ 2x1.25mm, phù hợp cho mạch điện tử kích thước nhỏ 15 Hình 3-7 Tụ dán 0805 ❖ dây cặp nhiệt điện nối vào đầu nối Domino 2P vặn ốc Hình 3-8 KF 2P 3.2.2 Khối MCU khối hiển thị Hình 3-9 Sơ đồ mạch khối MCU khối hiển thị 16 Như nói trên, dải đo - 500°C, độ phân dải 1°C nên chọn ADC 10 bit với điện áp tham chiếu 5V Nhóm lập trình để điện áp vào thay đổi 10mV tương ứng với thay đổi 1°C hiển thị led ❖ Nhóm chọn PIC16F877A có ADC nội 10 bit (8 kênh) sử dụng điện áp tham chiếu vi xử lý 5V Bộ chuyển đổi ADC cịn hoạt động vi xử lý chế độ ngủ Để hoạt động đồng hồ ADC phải lấy từ dao động RC bên ADC Thời gian chuyển đổi ADC tối thiểu 11*TAD với TAD chu kỳ nguồn xung clock cấp cho ADC Điện áp tham chiếu lựa chọn VDD,VSS hay điện xác lập chân RA2, RA3 Thông số kỹ thuật PIC16F877A - Điện áp hoạt động 4V - 5.5V - Nhiệt độ hoạt động: -40°C - 85°C - Tần số: 20MHz - Tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit - 8K x 14 bits/word Flash ROM, 368 x Bytes RAM, 256 x Bytes EEPROM - Port xuất/nhập (A, B, C, D, E) tương ứng 33 chân ra… Hình 3-10 Sơ đồ chân PIC16F877A 17 Hình 3-11 Sơ đồ khối ADC PIC16F877A Điện tham chiếu mạch nhóm chọn VDD, VSS Đồng thời có thêm tụ dán 0805 𝐶9 = 𝐶10 = 100pF để tăng chất lượng nguồn, giảm sai số Nhóm tính điện áp qua khối Amplifer với nhiệt độ max dải đo 500°C (đã bù) 5.0018 sai số so với giá trị cần 5V 0.0018 Tuy nhiên ADC nhạy 10mV/°C nên sai số không làm ảnh hưởng đến giá trị hiển thị led Dùng điện trở 𝑅8 − 𝑅15 = 330kΩ để hạn dòng vào led ❖ Thạch anh dùng mạch thạch anh dán 20MHz Đi kèm tụ dán 0805 𝐶11 = 𝐶12 = 22pF Hình 3-12 Thạch anh dán 20 MHz 18 ❖ Led dùng mạch led đoạn anot chung, màu đỏ 12 chân Điện áp rơi LED 2.2V Dòng tối đa chạy qua LED 25mA Hình 3-13 Led đoạn anot chung 3.2.3 Khối nguồn Hình 3-14 Sơ đồ mạch khối nguồn Nguồn được sử dụng nguồn 5V biến đổi từ dòng 220VAC Đầu tiên ta cho 220VAC qua biến áp hạ áp để 9VAC, qua mạch cầu để chỉnh lưu thành nguồn chiều Sau ta cho qua IC hạ áp 5V để có nguồn +5V -5V Dòng mạch dao động từ 500mA đến 1A Sau biến trở có thêm cầu chì để bảo vệ mạch Lựa chọn tụ điện dán 0805 𝐶1 = 𝐶5 = 0.1uF dùng để lọc nhiễu cao tần lọc nguồn sau ổn áp Các tụ nhôm 𝐶2 = 𝐶3 = 1000uF để lọc nguồn đầu vào 𝐶4 = 𝐶8 = 0.1uF, 𝐶3 = 𝐶7 = 1000 uF để lọc nguồn đầu ❖ đầu dây từ phích cắm 220V nối vào đầu nối Domino 2P vặn ốc hình ❖ Máy biến áp dùng mạch 220V/9V 1A 19 Hình 3-15 Máy biến áp 220/9V 1A ❖ Cầu chì dùng cầu chì dán tự phục hồi 12V, 1,5A Hoạt động nhiệt độ -40°C – 85°C Công suất Hình 3-16 Cầu chì tự phục hổi PPTC SMD1812 12V 1,5A ❖ IC ổn áp dùng mạch LM7805 để tạo điện áp dương LM7905 để tạo điện áp âm IC tản nhiệt nhôm Thông số kỹ thuật LM7805 - Điện áp đầu vào: lên đến 30V - Điện áp đầu ra: 5V - Dòng điện đầu ra: 1,5A - Nhiệt độ hoạt động: - 40 đến 150°C Thông số kỹ thuật LM7905 - Điện áp đầu vào: -35VDC - Điện áp đầu ra: -5VDC - Dòng điện cực đại: 1,5A - Dải nhiệt độ hoạt động: -40 đến 80°C 20 Hình 3-17 LM7805 LM7905 ❖ Tụ nhôm dùng mạch tụ nhơm dán 1000uF 16V 10x10mm Hình 3-18 Tụ nhôm 1000uF 16V 10x10mm 21 CHƯƠNG Thiết kế mạch Altium vẽ hộp 4.1 Schematic Hình 4-1 Schematic mạch thiết bị đo 4.2 PCB Hình 4-2 PCB 2D 22 Hình 4-3 Lớp Top mạch 3D Hình 4-4 Lớp Bot mạch 3D 23 Mạch nhóm thiết kế Altium 16 có kích thước 12,7x10,5cm, đục lỗ cạnh để gắn thêm cột 4.3 Vẽ hộp Hình 4-5 Mặt hộp Hình 4-6 Mặt bên phải hộp 24 Hình 4-7 Mặt bên trái hộp Nhóm thiết kế hộp SketchUp web với kích thước hộp 15x13x7 cm, độ dày thành hộp 5mm, nắp hộp tháo rời vít lại lỗ mặt hộp Bên hộp chứa tồn mạch, bên hộp có đục lỗ để domino 2P kết nối ngồi mặt hộp quan sát led mạch 25 CHƯƠNG Kết luận 5.1 Kết thu Với đề tài “Thiết kế thiết bị đo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt điện loại K” nhóm thu kết sau - Vận dụng kiến thức học vào thiết kế mạch - Biết phân tích, tư thiết kế mạch đo cho cảm biến - Nắm kiến thức cách tính tốn linh kiện điện tử sử dụng - Có thêm kinh nghiệm bổ ích - Cải thiện kỹ làm việc nhóm - Nâng cao kỹ vẽ mạch Altium thiết kế hộp SketchUp 5.2 Hướng phát triển Do kiến thức hạn chế nên đề tài nhóm cịn nhiều thiếu sót Đề tài nhóm phát triển - Cải thiện cơng thức tính tốn, - Mở rộng tính tốn thêm sai số linh kiện sử dụng mạch - Tối ưu mạch - Tối ưu thu nhỏ kích thước PCB - Tối ưu hộp - Làm thành mạch hoàn chỉnh thực tế… Chúng em mong nhận góp ý từ thầy để đề tài hoàn thiện tương lai 26 ... CHƯƠNG K? ??t luận 5.1 K? ??t thu Với đề tài ? ?Thiết k? ?? thiết bị đo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt điện loại K? ?? nhóm thu k? ??t sau - Vận dụng kiến thức học vào thiết k? ?? mạch - Biết phân tích, tư thiết k? ?? mạch đo. .. ? ?Thiết k? ?? thiết bị đo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt loại K? ?? nhóm có yêu cầu sau - Bù nhiệt độ đầu tự LM35, dùng mạch cứng - Độ phân giải 1oC - Dải đo từ – 500 oC - Sử dụng uC hiển thị led số - Thiết. .. 500 °C, tương ứng với 10mV/°C Cặp nhiệt điện loại K dải đo 500 °C, hệ số Seekeck 41 μV/ºC, điều kiện lý tưởng điểm lạnh 0? ?C có điện áp đầu – 0, 0 205 V 12 Mạch khuếch đại nhóm thực khuếch đại bù nhiệt