đồ án môn vi mạch tương tự

đồ án môn vi mạch tương tự

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội BÀI TẬP LỚN MÔN VI MẠCH TƯƠNG TỰ Đề tài: Dùng các vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiêt độ, sử dụng cảm biến nhiệt điện trở kim loại. Lời nói đầu Sau một thời gian học tập và tìm hiểu các tài liệu về môn kỹ vi mạch tương tự, với sự giảng dạy, hướng dẫn nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn thầy giáo Nguyễn Vũ Linh, chúng em đã hoàn thành xong đề tài: ‘’ Đề tài: Dùng các vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiêt độ, sử dụng cảm biến nhiệt điện trở kim loại. Do kiến thức và trình độ năng lực hạn hẹp nên việc thực hiện đề tài này không thể tránh được thiếu sót, kính mong nhận được sự thông cảm và góp ý của thầy cô giáo. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhiệt độ là tín hiệu vật lý mà ta thường gặp trong đời sống hằng ngày cũng như kỹ thuật và công nghiệp. Việc đo nhiệt độ cũng chính vì thế là một yêu cầu thiết thực. Hiện nay cảm biến đo nhiệt độ là loại cảm biến được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp cũng như dân dụng. Bài tập lớn này nghiên cứu dùng các vi mạch tương tự tinh toán,thiết kế PHẦN II. TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐO 1.1 Sơ đồ khối 1.2 Thiết kế tổng quan - Khối cảm biến RTD: Sử dụng cảm biến Pt100 Cảm biến RTD Khối cảnh báo Mạch khuếch đại - Khối mạch đo: Sử dụng phương pháp nguồn dòng 1mA - Khối cảnh báo: Sử dụng đèn led để cảnh báo. 1.3 Nguyên lý hoạt động Sơ đồ mạch: R2 10k R8 5k +5V U2 OPAMP U1 OPAMP R5 40K U2(OP) 110.00 E+ S+ S- E- RT1 RTD-PT100 3 2 6 7 4 1 5 U3 741 R6 10k R7 100k 99% RV1 11160 3 2 1 411 U9 4156 +12V -12V +5V D1 LED-RED Thiết bị sử dụng loại RTD Pt100 Mạch tạo nguồn dòng tạo ra dòng điện không đổi 1mA. Nhiệt độ thay đổi làm giá trị điện trở của RTD thay đổi,giá trị điện áp U out cũng thay đổi theo. PHẦN II GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 Cảm biến nhiệt điện trở kim loại: 2.1.1 Cấu tạo của cảm biến nhiệt điện trở kim loại: Hình ảnh cảm biến nhiệt. Cảm biến nhiệt điện trở kim loại gồm một dây dẫn bằng kim loai như: Platin, Niken, Đồng quần trên một lõi cách điện . 2.1.2 Hoạt động và phương trình chuyển đổi của cảm biến nhiệt điện trở kim loại: Khi nhiệt độ của cảm biến thay đổi, điện trở của cảm biến thay đổi theo phương trình R(T)=R 0 (1+AT+BT 2 +CT 3 ) Trong đó T đo bằng 0 C, R(T)là điện trở của cảm biến ở 0 0 C, A,B,C là các hằng số và được xác định bằng cách đo điện trở của cảm biến tại các nhiệt độ đã biết trước. Ở nhiệt độ thấp, phương trình chuyển đổi của cảm biến là tuyến tính R(T)=R 0 (1+ αT) Với αlà hệ số nhiệt của điện trở, tùy thuộc vào kim loại như ở bảng sau Kim loại Platin Đồng Niken α (/ 0 C) 3,9.10 -3 4,3.10 -3 5,4.10 -3 Do tính chất của các kim loại dùng chế tạo cảm biến nhiệt điện trở kim loại có tính chất lí hóa khác nhau nên tầm đo của cảm biến sử dụng các kim loại khác nhau cũng khác nhau. Cảm biến tầm đo Platin Đồng Niken Tầm đo( 0 C) -200-1000 < 100 <300 Do bạch kim có độ bền vật lý cao và không bị oxy hóa nên cảm biến nhiệt điện trở bạch kim là thông dụng nhất. Các cảm biến nhiệt điện trở dùng bạch kim thường được chết tạo có điện trở R 0 là 100; 200; 500; 1000(Ω). Cảm biến nhiệt điện trở kim loại 2.1.3 Mạch sử dụng cảm biến nhiệt điện trở kim loại. 3 2 1 411 Vcc R R R Ra R1 R3 R2 R4 Uo R a cảm biến. R a = R 0 + △R là điện trở của cảm biến. R 0 là giá trị của điện trở ở nhiệt độ 0 o C. Chọn R 1 =R 3, R 2 =R 4 .Điện áp ra U o được tính như sau: V o = .( - ).V CC = - ( ). 2.2 Mạch tạo nguồn dòng. Sơ đồ mạch 3 2 1 411 R1 10k R2 5k 5V Vref=1mA 2.3 Khối mạch đo. Tạo ra điện áp phụ thuộc vào giá trị điện trở RTD Sơ đồ mạch như sau: R1 10k R2 5k +5V U2 OPAMP U1 OPAMP R3 40K U2(OP) 110.00 E+ S+ S- E- RT1 RTD-PT100 3 2 6 7 4 1 5 U3 741 R3 10k R4 100k 99% RV1 11160 3.6 Khối cảnh báo Làm việc khi nhiệt độ vượt qua giá trị cảnh báo. 3 2 1 411 U4 4156 +12V -12V +5V D1 LED-RED Sử dụng mạch so sánh với điện áp cần so sánh là 5.09V D là đèn cảnh báo CHƯƠNG III TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ MẠCH ĐO. 3.1.1 Sơ đồ mạch. R1 10k R2 5k +5V U2 OPAMP U1 OPAMP R3 40K U2(OP) 110.00 E+ S+ S- E- RT1 RTD-PT100 3 2 6 7 4 1 5 U3 741 R3 10k R4 100k 99% RV1 11160 Dải đo từ: t o C = t min ÷ t max = 0÷(100+10.n) Với n=3 → t o C = 0 ÷ 130 o C. Từ trên sơ đồ trên ta có: U out =- I ref .R Pt100 (R 3 /RV1) RV1 lấy bằng 10k =-10 -3 * R Pt100 *(40000/10000)=-0,004*R Pt100 Lựa chọn cảm biến nhiệt độ kim loại RTD Pt100. Loại cảm biến này có dải đo nhiết độ [...]... thêm mạch khuếch đại điện áp Khối mạch khuếch đại R4 100k U3 4 1 5 U2(OP) R5 6 3 7 10k U3(OP) 2 741 Hệ số khuếch đại Ku= R4/R5= 100/10= 10 3.2 Nguồn dòng Sơ đồ mạch 4 5V 3 1 11 2 R1 10k R2 5k Vref=1mA Điện áp đầu vào 5V,khi đó dòng điện sinh ra sẽ là: Iref= UR2/R2=5/5000=0,001 A = 1mA Được đưa vào mạch đo 3.3 Mạch cảnh báo Sơ đồ mạch: +12V 4 U4 3 1 11 2 4156 D1 U3(OP) LED-RED +5V -12V Sử dụng mạch. .. đó dòng điện sinh ra sẽ là: Iref= UR2/R2=5/5000=0,001 A = 1mA Được đưa vào mạch đo 3.3 Mạch cảnh báo Sơ đồ mạch: +12V 4 U4 3 1 11 2 4156 D1 U3(OP) LED-RED +5V -12V Sử dụng mạch so sánh với giá trị đặt là 5.09V Kết luận Mạch còn sơ sài Tính ổn định chưa cao Còn có nhiều sai số Do thời gian gấp gáp và vốn kiến thức còn hạn hẹp nên chúng em mong thầy cô thông cảm ! . Pt100 Cảm biến RTD Khối cảnh báo Mạch khuếch đại - Khối mạch đo: Sử dụng phương pháp nguồn dòng 1mA - Khối cảnh báo: Sử dụng đèn led để cảnh báo. 1.3 Nguyên lý hoạt động Sơ đồ mạch: R2 10k R8 5k +5V U2 OPAMP U1 OPAMP R5 40K U2(OP) 110.00 E+ S+ S- E- RT1 RTD-PT100 3 2 6 7. MÔN VI MẠCH TƯƠNG TỰ Đề tài: Dùng các vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiêt độ, sử dụng cảm biến nhiệt điện trở kim loại. Lời nói đầu Sau một thời gian học tập và tìm. tài: Dùng các vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiêt độ, sử dụng cảm biến nhiệt điện trở kim loại. Do kiến thức và trình độ năng lực hạn hẹp nên việc thực hiện đề tài này không