NỘI DUNG Đề Tài:Dùng cảm biến nhiệt ngẫu giám sát nhiệt độ từ : Dải đo từ: t°C = 0°C ÷ tmax = (100 + n)°C Đầu ra: Chuẩn hóa đầu ra với 1. I=0 ÷ 20mA 2. n: là số dư của phép chia tổng số cuối cùng trong mã Sv trong nhóm cho 10 Phần Thuyết Minh Yêu cầu bố cục nội dung: Chương 1: Tổng quan về mạch đo Chương 2: Giới thiệu về các thiết bị chính Chương 3: Tính toán, thiết kế mạch đo Tính toán,lựa chọn cảm biến Tính toán, thiết kế mạch đo Tính toán, thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa Dùng phần mềm mô phỏng mạch
Trường ĐHCN Hà Nội Bộ Môn ĐLĐK BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BÀI TẬP LỚN MÔN: VI MẠCH TƯƠNG TỰ ĐỀ TÀI:GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG BẰNG CẶP CẢM BIẾN NHIỆT NGẪU Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN THU HÀ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Phúc Nguyễn Huy Phương Nguyễn Hữu Phương Nguyễn Thế Quang Lê Đức Quảng 0841 240 098 0841 240160 0841 240 159 08412 40165 0841 240 094 Lớp: ĐH TĐH2_K8 NỘI DUNG Đề Tài:Dùng cảm biến nhiệt ngẫu giám sát nhiệt độ từ : Dải đo từ: t°C = 0°C ÷ tmax = (100 + n)°C - Đầu ra: Chuẩn hóa đầu với I=0 ÷ 20mA n: số dư phép chia tổng số cuối mã Sv nhóm cho 10 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 Tính toán, thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa Dùng phần mềm mô mạch Chương 1: Tổng quan mạch đo I.Tổng quan Vi mạch số ,vi mạch tương tự lĩnh vực mang tới thời nóng bỏng ẩn chứa vô số điều bí ẩn có sức hấp dẫn lạ kỳ , đă ngày thâm nhập vào đời sống Nhưng thưc tế dạng lượng thường dạng tương tự Do muốn xử 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, chúng em thưc việc xây dựng mạch điện đo nhiệt độ hiển thị cấu điện từ Vol-Ampe.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 đại lượng không điện điện Có 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 .Nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu : Phương pháp đo nhiệt độ cảm biến nhiệt ngẫu dựa sở hiệu ứng nhiệt điện Người ta nhận thấy hai dây dẫn chế tạo từ vật liệu có chất hoá học khác nối với mối hàn thành mạch kín nhiệt độ hai mối hàn t t0 khác mạch xuất dòng điện Sức điện động xuất hiệu ứng nhiệt điện gọi sức điện động nhiệt điện Nếu đầu cặp nhiệt ngẫu hàn nối với nhau, đầu thứ hai để hở hai cực xuất hiệu điện · Nhiệt độ đầu tự t0 đươc trì nhiệt độ chuẩn thực tế thường nhỏ lý thuyết Phương pháp khắc phục :có phương pháp : giữ ổn nhiệt độ đầu đo hoăc dùng thiết bị bù nhiệt Với cách thứ ta việc ngâm đầu đo vào nước đá có cách thứ :khi nhiệt độ tư thay đổi thay đổi làm cho mạch bù cân dẫn đến việc xuất điện áp Ta có : bù vào sức điện động bị thay đổi ( , )= ( , )+ II.Hình thành sơ đồ khối Sơ đồ khối Mạch đo gồm có khối : khối cảm biến mạch khuếch đại mạch so sánh khối thị khối cảnh báo mạch chuyển đổi u sang i Bản vẽ sơ đồ khối nguyên lý mạch đo : Khối Chỉ thị Chuyển đổi U sang I T0 Cảnh báo U đặt II.Chức khối mạch đo: a, Khối cảm biến : khối cảm biến có chức biến đổi tín hiệu không điện thành tín hiệu điện thành tín hiệu điện tương ứng ta dùng cảm biến nhiệt ngẫu để chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ sang tín hiệu điện áp b, 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 mạch điện khác c, Mạch so sánh : có tác dụng so sánh tín hiệu đưa từ khối khuếch đưa khối sau Việc so sánh tín hiệu ứng dụng cho mạch cảnh báo có nhiệt độ d, Mạch chuyển đổi U sang I: có tác dụng chuyển đổi tín hiệu điện áp sang tín hiệu dòng điện để hiển thị e, khối cánh báo : cảnh báo cho người biết nhiệt độ tăng cao so với nhiệt độ cho phép Đó khối dùng mạch đo cảnh báo nhiệt độ dùng nhiệt điện trở kim loại III.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 I=0÷20mA Sau qua lọc khuếch đại tín hiệu Tín hiệu sau hiệu chỉnh chuyển qua chuyển đổi U-I để đưa vào cấu hiển thị.0 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 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 1.1.Cấu 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 - 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 qua R hạn dòng => qua mối BE cực (-) tạo thành dòng IB Ngay dòng IB xuất => có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Như rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB phụ thuộc theo 12 công thức IC = β.IB Trong IC dòng chạy qua mối CE IB dòng chạy qua mối BE β hệ số khuyếch đại Transistor Giải thích : Khi có điện áp UCE điện tử lỗ trống vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, xuất dòng IBE lớp bán dẫn P cực B mỏng nồng độ pha tạp thấp, số điện tử tự từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn số lượng lỗ trống nhiều, phần nhỏ số điện tử vào lỗ trống tạo thành dòng IB phần lớn số điện tử bị hút phía cực C tác dụng điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor 1.6 Nguồn cấp cho mạch : 12v 1.7 Ic LM358 Có chức để so sánh điện áp chân U3 với điện áp chân U2 : 13 U3>U2 điện áp U1ở chân dương đèn Led sáng U[...]... kế mạch đo I.Tính toán cảm biến (TCK) Theo tính chất của vật liệu làm nên cặp nhiệt ngẫu cứ khoảng 1oC tương ứng với 0,4mV như hình : Ở đề tài này yêu cầu dải nhiệt độ từ t°C = 0°C ÷ tmax = 0-(100 + n)°C (với n=6) tức là khoảng 0oC÷106oC cho nên ta sẽ chọn cặp nhiệt ngẫu làm từ - Cặp nhiệt Đồng/Coben: Cực dương là đồng sạch, cực âm là coben Nhiệt độ làm việc ngắn hạn 600oC Nhiệt độ làm việc dài hạn Uđặt thì còi sẽ kêu báo động Ở đây đầu ra chuẩn hóa 10V ứng với 106oC.Khi nhiệt độ vượt quá 80oC ứng với... 5.3 Cơ cấu chỉ thị từ điện + Nguyên lý làm việc chung: khi có dòng điện chạy qua khung dây 5 (phần động), dưới tác động của từ trường nam châm vĩnh cửu 1 (phần tĩnh) sinh ra mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu một góc α Mômen quay được tính theo biểu thức: M q ==B.S.I.W với B: độ từ cảm của nam châm vĩnh cửu S: tiết diện khung dây W: số vòng dây của khung dây Với một cơ cấu chỉ thị... và đưa ra cảnh báo ở loa khi nhiệt độ tăng cao hơn 80 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 3.1 Kết luận: 20 Với đề tài được giao em đã cố gắng hoàn thành đồ án trong thời gian quy định Trong quá trình thiết kế, do kiến thức còn hạn hẹp và trình độ hiểu biết chuyên môn còn tương đối hạn chế nên sẽ khó tránh khỏi những sai sót, khuyết điểm Em rất mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo nhiệt tình từ phía các thầy... bé nên ta dùng cơ cấu chỉ thị từ điện Cấu tạo chung: gồm hai phần cơ bản: phần tĩnh và phần động - Phần tĩnh: gồm: nam châm vĩnh cửu 1; mạch từ và cực từ 3 và lõi sắt 6 hình thành mạch từ kín Giữa cực từ 3 và lõi sắt 6 có có khe hở không khí đều gọi là khe hở làm việc, ở giữa đặt khung quay chuyển động - Phần động: gồm: khung dây quay 5 được quấn bắng dây đồng Khung dây 18 được gắn vào trục quay (hoặc... ,vi phân ,mạch cộng ,mạch trừ 11 1.4.LED -Led thực chất là một diod nhưng có phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua nó - Là thiết bị dùng để báo sáng khi mạch đo thấy nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép 1.5.Transistor Nguyên lý hoạt động :Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai... xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor