Ứng dụng visual basic lập trình cho card giao tiếp máy tính dùng Đo nhiệt Độ

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN XÉT DUYỆT Họ và tên sinh viên thực hiện : HOANG MANH LONG :97KDD : ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Giáo viên xét duyệt ; Tên đệ tài ỨNG DỤNG VISUAL BASIC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

ỨNG DỤNG VISUAL BASIC LẬP TRÌNH CHO CARD GIAO TIẾP MÁY TÍNH DÙNG ĐO NHIỆT ĐỘ

GVHD: QUÁCH THANH HẢI SVTH: HOÀNG MẠNH LONG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KY THUAT TPHCM

\chd-ol n

3 Nội dung các phần thuyết minh tính toán :

5 Giáo viên hướng dẫn : QUÁCH THANH HẢI

6 Ngày giao nhiệm vụ : 08/01/2001

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ :

(lest Thane Hea Hye

Chủ nhiệm bộ môn

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên thực hiện : HOÀNG MẠNH LONG

Giáo viên hướng dẫn : QUACH THANH HAI

fen BE tai

UNG DUNG VISUAL BASIC LAP TRINH

CHO CARD GIAO TIEP MAY TINH DUNG DO NHIET DO

nự đố án tốt nghiệp :

'hận xét của giáo viên hướng dẫn :

Giáo viên hướng dẫn

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA

GIÁO VIÊN XÉT DUYỆT

Họ và tên sinh viên thực hiện : HOANG MANH LONG

:97KDD

: ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Giáo viên xét duyệt ;

Tên đệ tài

ỨNG DỤNG VISUAL BASIC LẬP TRÌNH CHO CARD GIÁO TIẾP MÁY TÍNH DÙNG ĐO NHIỆT ĐỘ

Nội dư: tốt nghiệp :

Nhận xét của giáo viên xét duyệt :

Giáo viên xét duyệt

1V/ Phân tích công trình liên hệ

Chương I : Cơ sở lý luận

I.1 - TỔng quan về máy tính

1.1.1 - Lược đồ cơ bẩn của máy tính

1.1.2 - Đặc điểm chung của các khối

a) Phan xit ly (CPU)

by Bộ nhớ ( Memory)

) Các thiết bị nhập / xuất ( Input / Output Devices)

dy BUS

1,2 - Sos uate vé cae cam bién nhiệt độ

12.7 ~ Các loại thang đo

1.2.2 ~ Nhiệt độ đo được và nhiệt độ cần đc

1.2.3 ~ Đo nhiệt độ bằng điện trở

Chương 2 : Nguyên lý làm việc chung của card giao tiếp dùng đo nhiệt độ từ xa

2.1 - Sơ đồ khối chung của card giao tiếp

2.2 - Nguyên lý hoạt động chung của card giao tiếp

2.3 - Sơ đổ của mạch chọn

2.3.1- Bảng phân địa chỉ cho các port của 8265 hoạt động

2.3.2 - Hoạt động

2.4 - Céch xác định nhiệt độ từ dữ liệu nhận được tại Slot Card

Chương 3 : Làm quen với Visual Basic 6.0

3.1 - Cai dat Visual Basic 6.0

3.1.1 - Kiểm tra các yêu cầu về thiết bị và hệ thống

Số trang

9 9

3.1.2 - Đọc tập tin README

3.1.3 - Cài dat Visual Basic tir dia CD

3.2 - Làm quen với giao diện cia Visual Basic 6.0

Chương 4 : Hướng dẫn sử dụng chương trình đo nhiệt độ

4.1 Giới thiệu về Giao diện của chương trình

4.2 — Sơ lược về cách sử dụng với các menu và thành phần con của menu

trong chương trình

4.2.1 — Giao tiếp với menu Eile

4.2.2 ~ Giao tiếp với menu Set

123 Giao tiếp với menu Help

+3 Cách sứ dụng cửa sổ *Measure”

4-1 ~ Cách sử dụng cửa sổ “Custom” trong menu Set

4,4,1 ~ Hộp thoại Selectlnput :

4.42 ~ Hộp thoại SeleetColour

4.4.3 ~ Hip thoai SelectSteptime

Chương 5 ; Tao táp tin hỗ trợ cho Visual Basic 6.0 truy xuất card giao tiếp

5,1 ~ Tạo tập tin nguồn CPP và tập tin định nghĩa DEF cho các hàm nhập

xuất

5.2 ~ Tạo ra một Project riêng cho hai tập tin trên

5.3 ~ Thêm tập tin nguồn 8255.cpp và tập tin định nghĩa 8255.def'

5.4~ Xây dựng tập tỉn thư viện 8255.dll

5.5 ~ Đưa tập tin 8255.đIl vào sử dụng

Chương 6 : Lập trình cho chương trình đo nhiệt độ

6.1 Tạo giao diện cho chương trình

6.1.1 Tạo các menu File, menu Set và menu Help

6.1.2 Tạo các nút điều khiển cho chương trình

6.2 Lập chương trình

6.2.1 Lưu đô tổng quát của tòan chương trình

6.2.2 Lưu đồ cho cửa sổ Main

6.2.3 Lưu đổ cho cửa sổ Custom

6.2.4 Lưu đỗ cho cửa sổ Measure

6.2.5 Cơ sở lý thuyết cho việc xử lý nhập mảng và đổ mảng vào

63

64

T8

Trong suốt Kfida fic (1997 — 2001) tai Trubng

Pai Hoc Su Pham Ki Thudt TP.HCM, v6i sự giúp đỡ

Zia qui thdy cb va gido vién hung din vé moi mặt 0à nhất

fà trong thời gian thực điện đề tài, nên để tài ấã được hồn

thank đúng thoi han qui dink Chang em xin chin thank

cdm ta dén:

3 mơn "Điện — Điện tử dùng tất cả các quí thầu cơ trorw KĐoa ®Điện — Dién ut da gidng dạy các Kiến tức chuyên mơn làm cơ sở để thực fiện tốt luận án tốt

nghiép va da tao diéu kién thudn loi cho ching em đồn

tất Khéa hoc

Dac biét, thdy QUACH THANH HAT — gido

tiên huéng dẫn để tài — da nhiét tink giip do va cho

chúng em nướng (i chi day quý báu, giúp chúng em định hướng tốt trong Khi thực điện luận án

Tat cd ban bè đã giúp đỡ uà động uiên trong suốt quá

trình làm tuận oăn tốt nghiép

TP.HCM — Thang 1 nam 2001

Sink vién thực hiện

HOANG MANH LONG

PHANA CIOL THIEU

Trường đại bọc Sư Phạm Kỳ Thuật 1

CHUONG DAN NHAP

1- Đặt vấn đề, mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu :

Máy tính là một sản phẩm trí tuệ tâm đắc của con người Sự ra đời của máy tính là một bước ngoặc trong quá trình phát triển trí tuệ của nhân loại Có thể nói, ngày nay máy tính có mặt

ở khấp mọi nơi, hiện điên và chiếm lĩnh những vai trò quan trọng Chẳng hạn như ngành y ( nội soi, phiu thuật, máy phân tích gen ), trong ngành cơ khí (hệ thống điều khiển PUC, CNC )

Trong li kinh tế (quần lý nhân sự, tiễn lương, hàng hoá ) Đặc biệt là sự kết hợp giữa máy

tính với « thống cơ khí để sản xuất ra sản phẩm mà ở đây máy tính đóng vai trò làm bộ não

con hé ny cơ khí fa tay chân tạo thành một thể thống nhất Để máy tính trở thành ” bộ não ”

Trong đẻ tài của mình, tác giả chỉ ứng dụng một phần nhỏ sự ưu việt của máy tính là sử

dụng máy tính để đo nhiệt độ ở đây có thể đo nhiệt độ môi trường, nhiệt độ một khu vực làm việc

của máy móc, động cơ trong một hệ thống nào đó mà trên thực tế, một nhiệt kế thông thường

không đầm đương nổi các yêu cầu như : lưu trữ lại các thông tin đã thu nghiệm được, sự tác động,

ngược trở lại hệ thống hoạt động giúp nó làm việc ổn định

Trong thế giới kỹ thuật hiện đại, thời kỳ mà khoa học tiến bộ như vũ bão hiện nay, thì việc các thông tin cẩn được xử lý nhanh chóng, chính xác và cẩn được lưu lại là điều cực kỳ quan trọng Để có được các yêu cầu đó chúng ta không thể không kể đến các thiết bị đo lường đại

lượng vật lý như : nhiệt độ, áp suất, điện áp, Trong thực tế để đo được nhiệt độ trong các môi

trừơng độc hại, điểu kiện làm việc không phù hợp với người trực tiếp vận hành, thì các thiết bị nhiệt độ một cách trực tiếp cho dù có chính xác cũng không còn phù hợp, mà khi đó người ta phải

Trường đại học Sự Phan KỆ Thuật 2

Xuất phát từ nhu cầu đó việc biến đổi nhiệt độ sang tín hiệu điện nhưng nó biểu thị được

nhiệt độ của nơi cần đo là giải pháp tối ưu nhất, đồng thời có kh năng tự động lưu lại ở từng thời

điểm cụ thể khác nhau để ngừơi vận hành có khả năng theo dõi được sự thay đổi Vì vậy việc thiết kế một thiết bị đo nhiệt độ từ xa qua giao tiếp với máy nh là một nhu cầu thực tế

Qua việc hoàn tất để tài này, tác giả sử dụng được phần lớn kiến thức đã được học ở

trường cũng như tự học Từ đó giúp tác giả thống kê được kiến thức đó cũng như kinh nghiệm làm

việc, mà qua quá trình đào tạo của mình, nhà trường muốn trang bị cho sinh viên khi ra trường sẽ

mang Jai loi ich cho xã hội, đất nước và con người Nhờ đó, đề tài hoàn tất sẽ có một giá trị có thể

nhìn phân được

1Ị/ Thể thức nghiên cứu :

Để tái được thực hiện trong 6 tuần với các hoạt động chính như sau :

2.1/ Giai đoạn tiếp cận vấn đề nghiên cứu:

Mục trêu chính của vấn đề là ứng dụng chương trình Visual Basic 6.0 để lập trình sử dụng,

cho thiết bị đa nhiệt độ từ xa thông qua card giao tiếp với máy tính Tìm hiểu việc kết nối giữa

các bộ vi xử trong đo lường và điều khiển trong thực tế sẩn xuất, các nhu câu cần thiết đối với

thiết bị như thế nào? Khả năng linh hoạt của thiết bị như tới đâu ? Sự linh hoạt của phần mềm Visual Basic 6.0 dap tng jvới sự hoạt động của card giao tiếp như thế nào ? Vậy các vấn để này

có khả năng giải quyết như thế nào?

Sau khi tìm hiểu các vấn để trên người thực hiện hình thành và định hướng mục tiêu, phác

thảo dàn ý đại cương và nhận nhiệm vụ thực hiện để tài qua sự hướng dẫn của thầy Quách Thanh

Hải

2.2/ Thu thập dữ kiện :

Sau khi đã chọn chính xác hóa để tài với để cương và nhiệm vụ đã soạn song, người thực

hiện bắt tay vào thu thập đữ kiện Với các dữ kiện liên quan đến để tà

Trường dai hoc Su Phạm Kỹ Thuật 3

Khi tham khảo tài liệu người thực hiện để tài dùng cách đọc loang rộng, tức là bắt đâu từ một tài liệu cơ bản sau đó được bổ sung bằng các tài liệu mở rộng Để thu thập dữ kiện ngừỡi thực hiện áp dụng 3 cách đọc : đọc lướt qua, đọc kỹ, đọc từng đoạn và sau đó thu thập nhhững dữ liệu

thu thập được Đồng thời người thực có tham khảo những công trình liên hệ dùng trong thực tế

Oe bas thân là một sinh viên, chưa có kinh nghiệm, và với một biểu thời gian có hạn nên

chắc chấn khóng tránh khỏi những thiếu sót về nhiệm vụ đặt ra trong luận văn cũng như trong

chuyến so V2 lại trình độ và tẩm hiểu biết của tác giả còn nhiều hạn chế Ngoài ra còn nhiều

yếu tố Ð đáng như nguôn tài liệu, khả năng kinh tế Vì những lý do trên nên ở để tài

nay chi tap tron kế và thi công phân mềm cho các card giao tiếp mà thôi Kính mong quý

Thấy Có cùng các bạn đọc thông cảm và vui lòng góp ý, chỉ dẫn thêm

TY - Phân tích công trình liên hệ :

''Thiết và thi công card giao tiếp máy tính với các đầu đo tương tự" của nhóm sinh viên thực hiện TRẦN VĨNH AN , NGUYEN MINH ANH va NGUYEN TUAN KHANH

Trường dai học St Pham Kỹ Thuật ` - = = phos

Bộ suy giám 8 Baia

b) Hoat dong cia hé thong :

Tin hiệu tướng tự có biên độ thay đổi từ ( 1- 1000 ) volt đỉnh - đỉnh và có tân số tối đa là

200Hz được đưa vào đầu đò ( 1 8 ) chuyển tới bộ suy giảm Bộ suy giấm có nhiệm vụ hạ biên độ của tín hiệu vào cho phù hợp khối biến đổi A/D Khối biến đổi A/D sẽ chuyển đối tín hiệu tương

tự thành dạng tín hiệu nhị phân ( vì giao tiếp với máy tính bằng 2 mức điện áp 0V và SV tương ứng với 2 mức logic thấp và cao của tín hiệu nhị phân ) và qua card giao rồi đưa vào máy vi tính

xử lý Tại máy, các tác giả của để tài này sử dụng chương tình PASCAL để lập trình phần mềm

cho máy vi tính xử lý và hiển thị số liệu về tín hiệu tương tự cần đo kiểm Tóm lại trong để tài này

có thể nói MÁY VI TÍNH ở đây có chức năng như 1 VOM nhưng có | cải tiến đặc biệt là đo được 8 tín hiệu vào cùng lúc

©) Các lưu đồ của phẫn mâm :

Do khuôn khổ có hạn của đỗ án nên ở phan phân tích công trình liên hệ này tác giá chỉ nêu

ra nguyên lý làm việc sơ lược của hệ thống phân cứng ( ở trên ) và các lưu đổ dùng thiết kế phan

mềm cho card giao tiếp mà thôi

Trường dụi học Sư Phạm Kỹ Thuật

* Lưu đồ tổ chúc cây MENU

|} Bo tin bigu

Đầu 5 Đầu 6

Trường đụi học Sự Phạm Kỹ Thuật

SSxđ số lần lặp lại của 1 giá trị

Trường, dại học Sự Phạm KỆ Thuật

Nhận th từ A/D Z:= PC; Inc(T)

Ỷ Inc DEM II

Trường dại học Sư Phạm: KẸ Thuật _8

* Giao diện của phân mềm

Do tin hiéu Lưu tập tin Xem tập tin Giúp đỡ Thoát

1V 2- Ứu và nhược điểm của để tà

Uu diém cba dé tài :

- Két cau phần cứng đơn giản , gọn và kinh tế ( tiết kiệm được phần nguồn nuôi ,

máy đo )

- Biết tận dụng năng lực làm việc của máy tính

- Giao diện đơn giản , dùng hẳn tiếng Việt nên để sử dụng Khuyết điểm của để tài :

- Muốn sử dụng thì máy tính phải cài chương trình PASCAL

~ Phần cứng không đo được ở khoảng cách xa

- Giới hạn đo là 2000Vpp và tần số làm việc là 200Hz

1V.3 - Kết luận :

Về cơ bản thì đồ án " Thiết kế thi công card giao tiếp máy tính với các đầu đo tương tự của

3 sinh viên : TRẦN VĨNH AN , NGUYEN MINH ANH va NGUYEN TUAN KHANH 4a hoan

thành xuất sắc từ lý thuyết đến thực tế Đây chính là điểm mạnh để cho các tác giả cửa để tài làm

hướng kế thừa

GVHD : Quách Thanh Hai SVTH : Hoàng Mạnh Long:

PHAN: NOLDUNG

Trường dụi học Sứ Phạm K‡ Thuật 9

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN

Ở đổ án này, phần lý thyết chủ yếu là máy tính, các lý thuyết khái quát về các thang do

nhiệt độ và các loại cảm biến nhiệt Sau đây là tổng quát sơ bộ của I máy tính

1.1 - Tổng quan về máy tính :

Một cách bao quát nhất, một máy tính là một thiết bị điện tử sứ dụng các quy tắc của đại

vế Boole ( các trạng thái logic 0/1, đúng sai, có không ) để nhập và lưu trữ các thông tin nhị phân

không có gì nhiều hơn Mọi máy tính từ xưa đến nay được chế tạo đều có cơ sở dựa theo khái

im cis hae way BE thoả mãn một định nghĩa rộng như vậy, một máy tính phải có ít nhất bốn thanh pide © đơn vì ) cơ bản : phần xử lý (CPU), phần lưu trữ hay còn gọi là bộ nhớ (Memory),

Trường dụi học Sự Phụm Kỹ Thuật 10

Các thao tác toán cho phép CPU tiến hành ” cộng , trừ, nhân , chỉa " Các thao tác logic

và di chuyển từ nơi này đến nơi khác

Các thao tác này được thực hiện dưới dạng các lệnh ( mà thực chất các lệnh là một chuỗi

số nhị phân tương ứng với các mức áp 0V và 5V), tập hợp các lệnh thành chương trình Các trương

trình được lưu trong bộ nhớ vì CPU chỉ đơn thuần là một một công cụ xử lý; nó không có khẩ năng lưu trữ các chương trình được cung cấp để hoạt động

b Hộ nhá ( Memory) :

vai loi BO Nhớ là ROM va RAM Bộ truy xuất ngẫu nhiên RAM (Ramdom Memory)

được g) cố; kí không được cung cấp điện Bộ nhớ chỉ đọc ROM (Read Only Memory) thì lưu trữ

ROM vẫn duy trí dỡ liệu (nhớ được) khi không có nguồn điện nuôi

e) Các thiết bị nhập / xuất ( Input / Outpidt Deviees) :

Các thiết bị này giúp CPU và bộ nhớ tương tác với thế giới thực bên ngoài Ở đây ta hiểu thế giới thực bên ngoài là bất kì một linh kiện điện tử, một mạch điện, một hệ thống máy móc nào Các thiết bị Nhập / Xuất, theo cách nói nhân cách hoá máy tính, được xem là tay - mắt - tai - miệng của máy tính Thực tế các thiết bị Nhập / Xuất bao gồm vô số mạch điện tử - linh kiện kết nối hợp thành Thiết bị Nhập của máy tính tiêu biểu là bàn phím còn thiết bị Xuất đặc trưng cho

máy tính là màn hình

Còn có nhiều thiết bị có khả năng hoạt động như cả hai thiết bị nhập / xuất Các cổng

truyền thông giao tiếp của thiết bị nhập / xuất thông dụng như LPT, COM cho phép nhập / xuất

dữ liệu vào - ra máy tính dưới sự điều khiển của CPU thông qua các chương trình Ngoài ra còn có các thiết bị nhập / xuất khác như : ổ đĩa mềm , ổ đĩa cứng , các ổ CD- ROM, các ổ băng

Trường dại học Sự Phạm Kỹ Thuật II

d) BUS:

Bốn thành phần cơ bắn của máy tính được liên kết hoạt đông với nhau thông qua các BUS (còn gọi là các đường dẫn ) Có 3 loại bus dùng trong máy tính : bus địa chỉ ( Address bus ), bus

dữ liệu ( Data bus ) và bus điều khiển ( Control bus )

Bus địa chỉ được dành riêng cho CPU kiểm soát Thông tỉn nhị phân được đặt lên bus địa chỉ sẽ xác định chính xác vị trí nào trong máy tính mà CPU có thể tiến hành đục ra hoặc ghi vào

đó dữ liệu Thường bộ CPU có 20 đường địa chỉ ( từ A0 A19 ) để quẩn lý bus này nhưng với

phương pháp cải ân đây thì phần lớn các CPU mới có thể truy xuất vào hơn I tỷ vị trí theo lý

thuyết

§£.Š dữ liêu dùng để các thông tin nhị phân vào các vị trí đo bus địa chí xác định Các

thông tụ nắp này có thể là 1 lệnh hay kết quả của một phép tính hay so sánh phép thậm chí

là J dia wh! ach dé của | chương trình hoặc thao tác nhảy của chương trình

BLS

khiển thì dùng để tải các tín hiệu dạng số đã được chọn nhằm điều khiển các

thao tác hé thống Một điều khiển không thể thiếu đối với mọi loại máy tính là tín hiệu đọc/ghi (

read/write _ RWR) do CPU phát ra Nếu tín hiệu R/ WR là đọc thì CPU sẽ đưa dữ liệu lên bus dữ liệu tại vị trí đã được xác định bởi bus địa chỉ Nếu đường dây điều khiển R/ WR là ghi thì CPU sẽ

đưa nội dung của bus dữ liệu đến vị trí ( địa chỉ ) mà bus địa chí đã xác định

1.2 - Sơ lược về các cảm biến nhiệt độ :

1~ Các loại thang đo :

@) Thang Kelvin :

Thang Kelvin có đơn vị là K (độ tuyệt đối) Trong thang Kelvin, người ta gần cho nhiệt độ của điểm cân bằng của 3 trạng thái nước = nước đá ~ hơi một giá trị số bằng 273,15K (thường là

273K) Từ thang Kelvin, người ta xác định các thang mới là thang Celsius va thang Fahrenheit

bằng cách dịch chuyển các giá trị nhiệt độ

Trường đại học Sự Phạm Kỹ Thuật 12 b) Thang Celsius :

Thang Celsius có đơn vị là độ C (“C), một độ Celsius bằng một độ Kelvin Quan hệ giữa nhiệt độ Celsius và nhiệt độ Kelvin được xác định bởi biểu thức :

TCC) = TK) - 273

©) Thang Fahrenheit :

Thang Fahrenheit có đơn vị là 6 F ("F) Quan hệ giữa nhiệt độ Farenheit và nhiệt độ

Celsius được xác định bởi biểu thức :

TC) = [ TCC) - 32 ] x 5/9 Hay TÚE) = 9/5TCC) + 32

1.2.2 - Nhiệt độ đo được và nhiệt độ cần đo :

a)~ Nhiệt độ đo được :

Nhiệt độ đo được (nhờ một điện trở hoặc một cặp nhiệt) chính bằng nhiệt độ của cắm biến

và ký hiệu là Tc Nó phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Tx và vào sự trao đổi nhiệt trong đó Nhiệm vụ của người làm thực nghiệm là làm thế nào để giảm hiệu số Tx - 'Tc xuống nhỏ nhất Có

hai biện pháp để giảm sự khác biệt giữa Tx và Tc :

- Tăng trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi trường đo

- Giảm trao đổi nhiệt độ giữa cẩm biến và môi trường bên ngoài

GVHD : Quách Thanh Hải SVTH : Hoàng Mụnh Long

B

b) ~ Đo nhiệt độ trong lòng vật rắn :

Để đo nhiệt độ của một vật rắn bằng cảm biến nhiệt độ, người ta khoan trên bề mặt của vật một lỗ nhỏ với đường kính bằng r và độ sâu bằng L Lỗ này dùng để đưa cảm biến vào sâu

trong vật rắn với mục đích cuối cùng là tăng độ chính xác của kết quả, phải đảm bảo hai điều kiện

sau:

- Chiều sâu của lỗ khoan phẩi bằng hoặc lớn hơn gấp mười lần đường kính của nó (L.> lũr )

- Giảm trở kháng nhiệt giữa vật rắn và cầm biến bằng cách giám khoảng cách giữa

vữ cám biến và thành lỗ khoan, Khoảng trống giữa vỏ cảm biến và thành lỗ khoan

phải được lấp đầy bằng một vật liệu dẫn nhiệt tốt

1.2.3 - Bo nhiét dé bang điện trở :

iên trở ở nhiệt độ Tụ và F là hàm đặc trưng cho vật liệu, F = 1 khi T= Tụ

Khi độ biến thiên nhiệt độ AT (xung quanh giá trị T) nhỏ, nhiệt độ có thể thay đổi theo

hàm tuyến tính :

RP +AT) = R(T)AL +, AT)

1 aR

fe RO) aT

Với cag 12 he sO nhiệt độ của điện trở hay độ nhạy nhiệt ở nhiệt độ T Hệ số ơạ phụ thuộc

vào vật liệu và nhiệt độ

Trường đại học Sự Pham Kỹ Thuật 14

2~ Biện trở kim loại :

Dựa vào dải nhiệt độ cần đo và các tích chất đặc biệt khác người ta thường làm diện trở

bằng Platin (Pt) và Nikel (Ni) Đôi khi còn dùng đồng (Cu) và Wonfram (W) để chế tạo điện tớ

Platin có thể được chế tạo với độ tỉnh khiết rất cao (99,999%) Điều này cho phép tăng độ chính xác của các tính chất điện của vật liệu Ngoài ra tính trơ về hoá học và sự ổn định trong cấu

trúc tỉnh thể của Plan đắm bảo sự ổn định của các đặc tính dẫn điện của điện trở được chế tạo từ

loại vật liệu này, Dái đo nhiệt độ hoạt động của các điện trổ làm bằng Platin khá rộng T = -200 C

+ J000°C,

Xikel có đô nhạy hơn nhiều so với Platin Điện trớ của Nikel ở 100°C lớn gấp 1,617 lần so

với giá trí ở 00C, Nhưng Nikel là chất có hoạt tính hóa học cao, dễ bị oxy hóa khi nhiệt độ làm

việc Điều này làm giảm tính ổn định của nó và hạn chế dải nhiệt độ làm việc của điện

ở tay dối nhiệt của các điện trở làm bằng đồng có độ tuyến tính cao nhưng đồng lại là

một kim 1os£ có Buạt tính hóa học quá lớn nên chỉ dùng chế tạo điện trở đo ở nhiệt độ dưới 180 °C

Wont đó nhạy nhiệt lớn hơn Platin khi nhiệt độ dưới 100°C và có độ tuyến tính hơn

khi sit dung 4 độ cao Từ Wontram có thể chế rạo các sợi dây rất mảnh để làm chế tạo điện

trở có trị số cáo hoặc tối thiểu hóa kích thước của các điện trở Tuy nhiên do ứng suất (tạo ra trong

quá trình kéo sợi) trong Wontram rất khó bị triệt tiêu nên các điện trở làm từ vật liệu này có độ

ổn định nhỏ hơn so với các điện trở làm từ Platin

Bắng liệt kê một số đặc trưng vật lý quan trọng của các vật liệu thường được sử dụng dé

chế tạo điện trở :

Trường đại học Sự Phạm KỸ Thuật 15

Các ký hiệu trong bảng có ý nghĩa như sau :

(dạng dĩa, hình trụ vòng ) và phần tử nhạy cảm có thể được bọc lớp bảo vệ hoặc để trần

Đ@ ổn định của một nhiệt điện trở phụ thuộc và việc chế tạo nó và điều kiện sử dụng (môi

trường sử dụng, cách dùng, ) Khi sử dụng nhiệt điện trổ cần tránh những thăng giáng nhiệt độ đột ngột vì có thể dẫn đến gây rạn nứt vật liệu Tùy vào loại nhiệt điện trở, dải nhiệt độ làm việc

có thể thay đổi từ vài độ tuyệt đối đến khoảng 300 °C

Mối quan hệ điện trở - nhiệt độ được viết dưới dạng : #(T)= R„ ox -2]| >

và bỏ qua không xét đến sự phụ thuộc của B vào nhiệt độ Trong trường hợp này độ nhạy nhiệt có

dạng : ư £ ở đây, giá trị của B = [3000K, 5000K]

Trường đại học Sự Phạm KE That 16

Mối quan hệ của điện trở - nhiệt độ được biểu diễn bởi đồ thị sau

Để đo nhiệt độ thấp, người ta sử dụng các nhiệt điện trở có giá trị nhỏ ở 25 "C (chẳng hạn

như 50 hoặc 100) Đối với đo nhiệt độ cao cần phái sử dụng nhiệt điện trở có điện trớ cao ở

nhiệt phòng 20 "C (thường từ 100 đến 5006) Việc lựa chọn tị số này phụ thuộc vào thiết bị đo 4~ Điện trở Silic :

Điện trở Siliẻ cũng là một loại nhiệt điện trở bán dẫn, nó khác với những nhiệt điện trở

đồng loại ở những điểm sau :

- Hệ số nhiệt độ của điện trở suất có giá trị dương, cỡ 0,7%/ °C Sự thay đổi nhiệt của nó tương đối nhỏ nên có thể tuyến tính hóa dặc tuyến của cắm biến trong vùng

nhiệt độ làm việc (xem hình dưới) bằng

Trường dại học Sự Phạm Kỹ Thuật 17

~ Khodng nhiệt độ làm việc bị hạn chế trong dai tir -50"C dén 120°C

“Tuyến tính húa với 8 =3,56)

Cặp nhiệt có cấu tạo gồm hai dây dẫn A và B được nối với nhau bởi 2 mối hàn có nhiệt độ

là Tị và Tạ Suất điện động E phụ thuộc vào bắn chất vật liệu làm các dây dẫn A và B và vào

nhiệt độ T¡ và Tạ Thông thường nhiệt độ của một mối hàn được giữ ở giá trị không đổi và biết trước, gọi là nhiệt độ chuẩn (T¡ = Tại) Nhiệt độ T; của mối hàn thứ hai, khi đặt trong môi trường nghiên cứu nó sẽ đạt tới giá trị Tc chưa biết (cần xác định) Nhiệt độ Te là hàm của nhiệt độ Tx

và của các quá trình trao đổi nhiệt (có thể xẩy ra)

Do phải biết trước nhiệt độ T, nên khi sử dụng cặp nhiệt thì điều này trở thành nhược điểm

của cặp nhiệt Vì thế sai số của T¡ (hay T„¡) cũng chính là sai số của T› (hay Tc)

Bù lại sử dụng cặp nhiệt có nhiều ưu điểm Kích thước cặp nhiệt nhỏ nên có thể đo nhiệt

Trung dai học Sư Phạm Kỹ Thuật 18

Suất điện động của cặp nhiệt là hàm không tuyến tính của Tc như hình dưới đây :

cặp nhiệt có một bảng chuẩn (ghi giá trị của suất điện động phụ thuộc vào nhiệt độ) và mớt biểu rnức diễn giải sự phụ thuộc của suất điện động vào nhiệt độ Vì thế mỗi loại cặp nhiệt cũng có mốt giới hạn của dải nhiệt độ làm việc, từ ~270 °C đối với cặp nhiệt wonfram - reni 5%/wonlram ~ reni 26% Như vậy, cặp nhiệt có dải nhiệt độ làm việc rộng hơn nhiều so với nhiệt

kế điện trở và đây cũng là một ưu điểm của chứng

Độ nhạy nhiệt (hay còn gọi là năng suất nhiệt điện) của cặp nhiệt điện ở nhiệt độ Tc được xác định bởi biểu thức :

AE iy

aT,

so) =

trong đó s là hàm của nhiệt độ và có đơn vị là V/'C

* Các hiệu ứng nhiệt điện :

a) = Higu tng Peltier +

Ở tiếp xúc giữa 2 dây dẫn A và B khác nhau về bản chất nhưng cùng một nhiệt độ tồn tại

một hiệu điện thế tiếp xúc (hình5a) Hiệu điện thế này chỉ phụ thuộc vào bản chất của vật dẫn và

nhiệt độ : Vy, -Vy = Pt.4- Đây chính là suất điện động Peltier

Trường dụi học Sư Phum Kỹ Thuật 19 b) ~ Hiệu ứng Thomson :

Trong một vật dẫn đồng nhất A, giữa hai điểm M và N có nhiệt độ khác nhau sẽ sinh ra

một suất điện động (hình5b) Suất điện động này chỉ phụ thuộc vào bắn chất của vật dẫn và nhiệt

độ Tụ và Tụ của hai điểm M và N,

có một mạch kín tạo thành từ hai vật dẫn AB và hai chuyển tiếp của chúng được giữ

ở nhiệt đó T; sá T: (xem hình5e), khi đó mạch sẽ tạo thành một cặp nhiệt điện Cặp nhiệt điện

nay gay một suất điện động do kết quả tác động đồng thời của hai hiéu Ung Peltier va

Thomson, Suết điền đóng này được gọi là suất điện động Seebeck

suất điện động chỉ phụ thuộc vào T›

Tring dai hoc Sue Pham Kỹ Thuật

Các loại cặp nhiệt điện thường dùng trong thực tế :

Trường dại học Sự Pham Kỹ Thuật 21

6 - Do nhigt dé bang diot va tranzito :

Có thể dùng các linh kiện nhạy cắm là điot hoặc tranzjto mắc theo kiểu điot (nối B với C)

phân cực thuận với I không đổi (xem hình dưới) để đo nhiệt độ Điện áp giữa hai cực sẽ là hàm

én tinh và khả năng thay thế, người ta thường mắc theo sơ đồ sau :

Trường dụi học Sự Phạm Kỹ Thuật 99

Độ nhạy nhiệt này lớn hơn nhiều so với các trường hợp dùng cặp nhiệt nhưng nhỏ hơn so

với trường hợp dùng nhiệt điện trở Và ưu điểm đặc biệt ở đây là không cần nhiệt độ chuẩn Dải

nhiệt độ nằm trong khoảng T = -50 °C + 150 °C, Ở dải nhiệt độ này thì cảm biến có độ ổn định

n là tỷ số giữa hai dòng điện cố dịnh chạy qua hai tranzito

Tính toán bằng số ta có : Vụ = 86,56.Tlnn trong đó Vụ đo bằng itV và T là nhiệt độ tuyệt đối K

Độ nhạy nhiệt có dạng :

salle Kian

4

§ =86,56Inn(W !K)

Độ nhạy nhiệt nhỏ hơn so với trường hợp chỉ dùng một đĩot hoặc một tranzito, nhưng về

nguyên tắc không phụ thuộc vào T Độ tuyến tính trong trường hợp này được cải tiến một cách

đáng kể

Trường đại học Sự hạnh Kỹ Thuật 23

CHƯƠNG 2:

NGUYEN LY LAM VIEC CHUNG CUA CARD

GIAO TIEP DUNG ĐO NHIỆT ĐỘ

“Trong máy tính nhà-sản xuất chế tạo sẵn các slot ( khe cắm ) cho phép người sử dụng mở tông lính nắng của máy tính bằng cách gắn thêm thiết bị vào đó Mỗi slot đều có các đường dữ

liệu

địa chỉ, các đường nguồn và các đường điều khiển như CLK, IOR, IOW Thiết bị gắn

Yao cde abot dutte yoi la card giao tiếp, phục vụ cho sự giao tiếp trực tiếp với máy tính Sau đây là

sở đỗ khối sá nguyên lý hoạt động chung của card giao tiếp

2.1 - Sơ đỗ khối chung của card giao tiếp :

2.2 - Nguyên lý hoạt động chung của card giao tiếp :

Máy tính thông qua slot gửi dữ liệu đến khối đệm đông thời gửi dia chi đến bộ giải mã địa chỉ Khối đệm có nhiệm vụ khuyếch đại dòng điện cho đủ lớn rồi đưa vào khối nhập/xuất Khối

giải mã đắm nhiệm chức năng giải mã (lọc, lựa) địa chỉ cho tương thích của card (thường được

thiết lập do người thiết kế card cần dùng vùng địa chỉ bộ nhớ của máy tính cồn trống hay chưa sử

dụng) Khi xác định được đúng địa chỉ yêu cầu khối giải mã địa chỉ sẽ xuất một tín hiệu tác động,

tưường dai học Sự Phạm Kỹ Thuê, 24

:ho khối nhập/xuất truy nhận dữ liệu từ khối đệm đưa vào Khối nhập/xuất sẽ chuyển dữ liệu ra ngoài theo yêu cầu sử dụng (tác động lên thiết bị ngoại vi) Thiết bị ngoại vi hoạt động sẽ tác động trở lại khối nhập/xuất và được khối này chuyển tác động đó báo cho máy tính qua khối đệm

Cứ thế máy - card - thiết bị ngoài - card - tạo thành một chư trình kín

Trên đây chỉ là nguyên lý chung của card giao tiếp Sau đây chúng ta sẽ khảo sát một

mạch cụ thể để hiểu sâu hơn Đó là : " Mạch giao tiếp máy tính dùng đo nhiệt độ từ xa" \

7427 ), [C5(7420), và IC6D (7404) là khối giải mã địa chỉ

“Thiết bì bén ngoài bao gồm ADC 0809, mach clock của nó và một loạt các Opamp 741

làm nhiệm vụ dịch mức khuyếch đại, nhằm biến đổi tín hiệu tương tự (nhiệt độ) thành tín hiệu

số để tương thích với card giao tiếp,

2.3.1- Bang phan dia chỉ cho các port của 8265 hoạt động :

Quy ước : nhóm A bao gồm port A và 4 bùt thấp của port C ( PA + PC, ) còn nhóm B bao gồm

port B và 4 bít cao của port C ( PB + PCụ )

Trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật 25

; Đầu tiên, máy tính sẽ xuất dữ liệu tới dja chi 303H dé khdi tạo card Cu thể ở đây là PA và

PC, ( 4 bít thấp của porLC ) đóng vai trò nhận/nhập dữ liệu; PB và PCụ ( 4 bit cao eda port C ) thi

xuất dữ liệu Kế đến máy tính tiếp tục gửi dữ liệu đến địa chỉ 301H, nghĩa là PB kết nối với bus

dữ liệu Dữ liệu này có nhiệm vụ khởi đông và chọn đầu đo cần đo cho ADC 0809 ( cụ thể là ở

các bus PI, P2, P3, P5) Nhận được lệnh này, ADC 0809 sẽ chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín

hiệu số Việc này hoàn tất thì ADC 0809 sẽ xuất ra một tín hiệu báo ở bus P9 Lúc này máy tính

phải gửi địa chỉ 302H để liên kết PC, với bus dữ liệu và nhận dữ liệu từ P9 truyền sang (DA0) Kiếp đó máy tính gửi lại 1 dữ liệu ở địa chỉ 301H, cụ thể xuất ra ở bus P6 để tác động ADC 0809 đưa tío luêu vở & biLra DU, D7, Sau cùng máy tính gửi địa chí 300H để kết nối PA với bit dữ liệu

và thự p:ác tín triệu số mà ADC 0809 đã hoàn tất chuyển đổi này Như vậy, máy tính và card giao

tiếp kết bo; act thiết bị ngoài đã hoàn tất | chu trình hoạt động

Cứ tực, máy tính cũng sẽ hoạt động tương tự cho việc đo các đầu đo còn lại Đây

chính là nguy ạt đồng tổng quát của "Card giao tiếp máy tính dùng đo nhiệt độ từ xa”

2.4— Cách xác định nhiệt độ từ đữ liệu nhận được tại Slot Card :

ADC 0809 với điện áp chuẩn Vạeg = 5V và dữ liệu nhị phân xuất ra có độ dài 8 bit tương ứng với số thập phân lớn nhất là 256 Độ phân giải của ADC 0809 được xác định bởi :

Dophangiai = Veer / (256 - 1) = 5/255 = 19,6mV

Độ thay đổi của điện áp ứng với nhiệt độ của card giao tiếp này là 0,05V / 1"C

Dưa vào hai biểu thức trên, ta sẽ xác định được nhiệt độ tương ứng của đầu vào card giao

tiếp so với đầu ra như sau :

Gọi Giatri là số dữ liệu mà ta nhận được tại slot card sau một chủ trình đo (V)

Dophangiai = 19,6mV/bit là độ phân giải của ADC 0809 (mV/biU)

Nhietdo là nhiệt độ mà ta cần biết sau khi đo (°C)

GVHD Qudch Thanh Hai SVTH:Huàng Mạnh Long

Trường dại học Suc Phạm Kỹ Thuật 26

Nhiệt độ mà ta xác định được sau mỗi chu trình đo được xác định bởi biểu thức sau :

Nhietdo = (Giatri*Dophangiai)/0,05 = (Giatri*19,6)/50

Giá trị nhiệt độ của kết quả ở phép tính trên sẽ là một số thập phân Vì nhiệt độ trong thực

tế là một số nguyên nên ta cần phải làm tròn số Việc làm tròn số sẽ được thực hiện bởi một hàm