Đất nước ta hiện nay đang trên đà phát triển trở thành một nước công nghiệp.Vì vậy vấn đề điều khiển và vận hành các thiết bị công nghiệp nhằm nâng cao năng xuất và chât lượng sản phẩm đồng thời giảm chi phí là vấn đề quan trọng đáng để chú ý.Trong thực tế có rất nhiều bài toán liên quan đến vấn đề đo và điều khiển nhiệt độ.Ví dụ như: lò sấy công nghiệp, các lò luyện gang, sắt, thép...Trong kì này sau khi học môn vi mạch tương tự vi mạch số và các môn liên quan nhóm chúng em được giao đề tài: Thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiệt độ sử dung IC cảm biến nhiệt độ.Trong quá trình làm đề tài được sự giúp đỡ hết sức tận tình của cô giáo hướng dẫn “ Tống Thị Lý ” cùng các thầy cô trong bộ môn “Đo lường điều khiển” số đã giúp đỡ em hoàn thành đúng thời hạn đề tài này. Nhưng do lượng kiến thức còn hạn chế nên trong đề tài này không tránh khỏi thiếu sót. Em mong được sự đóng góp của thầy cô để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Bài tập lớn VMTT&VMS LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đà phát triển trở thành nước công nghiệp.Vì vấn đề điều khiển vận hành thiết bị công nghiệp nhằm nâng cao xuất chât lượng sản phẩm đồng thời giảm chi phí vấn đề quan trọng đáng để ý.Trong thực tế có nhiều toán liên quan đến vấn đề đo điều khiển nhiệt độ.Ví dụ như: lò sấy công nghiệp, lò luyện gang, sắt, thép Trong kì sau học môn vi mạch tương tự -vi mạch số môn liên quan nhóm chúng em giao đề tài: Thiết kế mạch đo cảnh báo nhiệt độ sử dung IC cảm biến nhiệt độ Trong trình làm đề tài giúp đỡ tận tình cô giáo hướng dẫn “ Tống Thị Lý ” thầy cô môn “Đo lường điều khiển” số giúp đỡ em hoàn thành thời hạn đề tài Nhưng lượng kiến thức hạn chế nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Em mong đóng góp thầy cô để đề tài em hoàn thiện Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS MỤC LỤC MỤC LỤC * Sơ đồ chân chức chân 2.2.4.Bộ chuyển đổi tương tự số bit ADC0804 11 2.2.5.Khuếch đại thuật toán LM358 .15 2.2.6.IC 7447 19 2.2.7.LED 19 2.2.8.LED báo 20 2.2.9.Transistor 21 2.2.10.Điện trở, tụ điện 22 2.2.11.Còi báo 23 2.3.1.Lựa chon cam biến 23 2.3.2.Tinh toán thiết kế mạch chuân hoá 25 2.3.3 Mạch nhâp nháy cho Led 29 2.3.4 Mạch canh báo 30 Các chuyển đổi ADC thuộc thiết bị sử dụng rộng rãi nhât để thu liệu Các máy tinh số sử dụng giá trị nhị phân, giới vật lý moi đại lượng dạng tương tự (liên tục).Nhiệt độ, áp suât (khi chât lỏng), độ âm vận tốc số it đại lượng vật lý giới thực mà ta gặp ngày.Một đại lượng vật lý chuyển dòng điện điện áp qua thiết bị goi biến đổi.Các biến đổi coi cam biến Mặc dù có cam biến nhiệt, tốc độ, áp suât, ánh sáng nhiều đại lượng tự nhiên khác chúng cho tin hiệu dạng dòng điện điên áp dạng liên tục Do vậy, ta cần chuyển đổi tương tự số cho vi điều khiển đoc chúng Một chip ADC sử dụng rộng rãi ADC0804 30 CHƯƠNG III:XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 36 3.1.Mạch tạo xung: IC LM555 36 3.2.Mạch đo 37 3.3 Khối ADC (analog digitor converter) 38 3.4 Khối giai mã cho bit đầu vào 39 3.5 Khối hiển thị 40 3.6 Khối canh báo .40 CHƯƠNG IV:PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT KẾT QUẢ 42 Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH ĐO NHIỆT ĐỘ 1.1.Khái niệm nhiệt độ 1.1.1.Khái niệm: Nhiệt độ đại lượng vật lý đặc trưng cho cường độ chuyển động nguyên tử,phân tử hệ vật chất.Tuỳ theo trạng thái vật chất (rắn, lỏng, khí) mà chuyển động có khác nhau.Ở trạng thái lỏng, phân tử dao động quanh vị trí cân vị trí cân dịch chuyển làm cho chất lỏng hình dạng định.Còn trạng thái rắn,các phần tử,nguyên tử dao động xung quanh vị trí cân bằng.Các dạng vận động phân tử,nguyên tử gọi chung chuyển động nhiệt.Khi tương tác với bên có trao đổi lượng không sinh công, trình trao đổi lượng nói gọi truyền nhiệt.Quá trình truyền nhiệt tuân theo nguyên lý: Bảo toàn lượng : Nhiệt tự truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thất.Ở trạng thái rắn,sự truyền nhiệt xảy chủ yếu dẫn nhiệt xạ nhiệt Đối với chất lỏng khí dẫn nhiệt xạ nhiệt có truyền nhiệt đối lưu.Đó tượng vận chuyển lượng nhiệt cách vận chuyển phần khối vật chất vùng khác hệ chênh lệch tỉ trọng 1 Thang đo nhiệt độ: Từ xa xưa người nhận thức tượng nhiệt đánh giá cường độ cách đo đánh giá nhiệt độ theo mét đơn vị đo thời kỳ.Có nhiều đơn vị đo nhiệt độ,chúng định nghĩa theo vùng,từng thời kỳ phát triển khoa học kỹ thuật xã hội.Hiện có thang đo nhiệt độ là: 1- Thang nhiệt độ tuyệt đối ( K ) 2- Thang Celsius ( C ): 3- Thang Farhrenheit: T( 0F ) = T( 0K ) – 459,67 Nhóm 1-Điện 1-K8 T( 0C ) = T( 0K ) – 273,15 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS Đây thang đo nhiệt độ dùng phổ biến nay.Trong thang đo nhiệt độ tuyệt đối (K) quy định mét đơn vị đo hệ đơn vị quốc tế (SI).Dựa thang đo đánh giá nhiệt độ 1.2.Các phương pháp đo nhiệt độ 1.2.1.Đo nhiệt độ phương pháp tiếp xúc Phương pháp đo nhiệt độ công nghiệp thường nhiệt kế tiếpxúc Có hai loại là: nhiệt kế nhiệt điện trở nhiệt kế nhiệt ngẫu.Cấu tạo nhiệt kế nhiệt điện trở cặp nhiệt ngẫu cách lắp ghép chúng phải đảm bảo tính chất trao đổi nhiệt tốt chuyển đổi với môi trường đo Đốivới môi trường khí nước,chuyển đổi đặt theo hướng ngược lại với dòng chảy.Với vật rắn đặt nhiệt kế sát vào vật,nhiệt lượng truyền từ vật sang chuyển đổi gây tổn hao nhiệt, với vật dẫn nhiệt kém.Do diện tích tiếp xúc vật đo nhiệt kế lớn tốt.Khi đo nhiệt độ chất hạt (cát, đất…),cần phải cắm sâu nhiệt kế vào môi trường cần đo thường dùng nhiệt kế nhiệt điện trở có cáp nối 1.2.2.Đo nhiệt độ phương pháp không tiếp xúc Đây phương pháp dựa định luật xạ vật đen tuyệt đối,tức vật hấp thụ lượng theo hướng với khẳ lớn nhất.Bức xạ nhiệt vật thể đặc trưng nghĩa số lượng xạ đơn vị thời gian với đơn vị diện tích vật xảy đơn vị độ dài sóng 1.3.Khảo sát đặc tính nhiệt độ cần đo -Nhiệt độ cần đo :tºC=0ºC đến (50+10*N)ºC (với N thứ tự sinh viên danh sách lớp) -Chọn N=1 dải nhiệt độ cần đo nhóm em từ 0ºC-60ºC -Giá trị cảnh báo nhiệt độ vượt 50ºC Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS CHƯƠNG II:THIẾT KẾ MẠCH ĐO,CẢNH BÁO NHIỆT ĐỘ 2.1.Sơ đồ khối hệ thống Để thực phép đo đại lượng phụ thuộc vào đặc tính đại lượng cần đo ,điều kiện đo, độ xác yêu cầu phép đo mà ta thực nhiều cách khác sở hệ thống đo lường khác sở hệ thống đo lường khác Sơ đồ khối hệ thống đo: Mạch khuếch đại, chuẩn hóa Mạch nguồn Cảm Biến Mạch so sánh Chỉ thị Mạch nhấp nháy cho LED Còi báo Hiển thị BCD Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS (**)Vai trò tác dụng khối: • Khối nguồn : làm nhiệm vụ đảm bảo nguồn cấp cho cảm biến +5V nguồn nuôi cảm biến • Cảm biến : đo nhiệt độ, đưa điện áp đầu cho mạch so sánh, khuếch đại, vào ADC • Mạch khuếch đại : khuếch đại chuẩn hóa điện áp, dòng điện theo yêu cầu toán • Chỉ thị: Ampmeter Volmeter hiển thị dòng áp vị trí cần đo trước sau chuẩn hóa • Mạch so sánh: so sánh điện áp đầu cảm biến với điện áp đặt, để đưa cảnh báo để LED nhấp nháy bình thường • Còi báo: báo động nhiệt độ vượt giá trị đặt • Mạch nhấp nháy: đèn LED nhấp nháy chế độ nhiệt độ bình thường, tắt vượt nhiệt theo yêu cầu toán • Hiển thị mã BCD 2.2 Các linh kiện sử dụng hệ thống 2.2.1 IC cảm biến nhiệt LM35 : (Chân VCC, chân OUT, chân GND) Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS Cảm biến LM 35 cảm biến nhiệt mạch tích hợp xác cao mà điện áp đầu tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius.Chúng không yêu cầu cân chỉnh vốn chúng cân chỉnh Đặc điểm cảm biến LM35 : + Điện áp đầu vào từ 0V đến 10V + Độ xác cao 25℃ 0.5℃ + Trở kháng đầu thấp 0.1 cho 1mA tải Dải nhiệt độ đo LM35 từ 0℃ - 150℃ với mức điện áp khác Xét số mức điện áp sau Tùy theo cách mắc LM35 để ta đo giải nhiệt độ phù hợp Đối với hệ thống đo từ 0℃ đến +103℃ LM35 có chân : chân cấp nguồn chân xuất điện áp tùy theo nhiệt độ Nhiệt độ tăng 1C điện áp xuất chân out LM35 tăng 10mV 2.2.2.Giới thiệu IC 7805 ( IC ổn áp 5V) Với mạch điện không đòi hỏi độ ổn định điện áp cao,sử dụng IC ổn áp thường người thiết kế sử dụng mạch điện đơn giản.Các loại ổn áp thường sử dụng IC 78xx,với xx điện áp cần ổn áp.Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7912 ổn áp -12V Việc dùng loại IC ổn áp 78xx tương tự LM7805 ( kiểu chân TO220: 1-IN, 2-GND, 3-OUT) Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS Ngõ OUT ổn định +5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi.Mạch dùng để bảo vệ linh kiện hoạt động điện áp +5V Mạch lấy nguồn chiều từ nguồn với điện áp 5V nhỏ 35V để đưa vào ngõ IN 7805.Khi kết nối mạch điện, nhiều nguyên nhân người dùng dễ nhầm lẫn cực tính nguồn cung cấp đấu nối vào mạch,trong trường hợp dễ ảnh hưởng đến linh kiện board mạch.Vì lí gắn nối tiếp diode có dòng phù hợp trước chân IN LM7805 để tránh gây hư hại linh kiện phía sau lắp ngược cực 2.2.3.Giới thiệu IC 555 Đây IC loại chân sử dụng phổ biến để làm: mạch đơn ổn, mạch dao động đa hài, chia tần, mạch trễ, …Nhưng mạch này, IC 555 sử dụng làm phát xung Thời gian xác lập theo mạch định thời R, C bên Dãy thời gian tác động hữu hiệu từ vài micro giây đến vài IC nối trực tiếp với loại IC: TTL/ CMOS/ DTL * Sơ đồ chân chức chân Hình 1.1: Sơ đồ chân IC 555 Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS Hình 1.2: Cấu trúc IC 555 *)Chức chân: + Chân : ( GND ) Nối mass + Chân : ( TRIGGER ) Nhận xung kích để đổi trạng thái + Chân : ( OUT ) Ngõ + Chân : ( RESET ) Trả trạng thái đầu + Chân : ( CONTROL VOLTAGE ) Lấy điện áp điều khiển tần số dao động + Chân : ( THRESHOLD ) Lập mức ngưỡng cho tầng so sánh + Chân : ( DISCHARGE ) Đường xả điện cho tụ mạch định thời + Chân 8: ( Vcc ) Nối với nguồn dương Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS *)Nguyên lý hoạt động Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý tạo dao động Ký hiệu mức thấp 0V, mức cao gần VCC.Mạch FF loại RS Flip-flop Khi S = [1] Q = [1] = [0] Sau đó, S = [0] Q = [1] Khi R = [1] = [0] = [1] Q = [0] Tóm lại: S = [1] Q = [1] R = [1] Q = [0], = [1], transistor mở dẫn, cực C nối đất Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp chân không vượt V2 Do lối Op-amp mức 0, FF không reset - Giai đoạn ngõ mức 1: Khi bấm công tắc khởi động, chân mức Vì điện áp chân 2(V-) nhỏ V1(V+), ngõ Op-amp mức Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS 2.3.3 Mạch nhấp nháy cho Led Công thức tính chu kỳ IC 555: T=0.69(R18+2R19)C5=0.69(10000+2*10000)10*10-5=0.4554 (s) => f = 1/0.4554=2.19 (Hz) Tần số vừa phải để mắt người qua sát đèn nhấp nháy Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS 2.3.4 Mạch cảnh báo Mạch cảnh báo còi nhiệt độ vượt 50*C Điện áp cảnh báo lấy từ mạch chuẩn hoá 0-10V, nên ta có ngưỡng điện áp so sánh để cảnh báo là: U=(10/60)*50=8.4V Điện áp 8.4 V đặt vào cổng vào + U21.Đầu mạch chuẩn hoá 0-10v đặt vào cổng vào – U21.Khi nhiệt độ vượt 50*C điện áp cổng vào – lớn điện áp cổng vào +, OA xuất mức cao, còi kêu.Ngược lại, nhiệt độ nhỏ 50*C điện áp cổng – nhỏ cổng +, tín hiệu OA xuất mức thấp 2.3.5.Bộ hiển thị số BCD a Sử dụng ADC0804 chuyển điện áp sang mã nhị phân Các chuyển đổi ADC thuộc thiết bị sử dụng rộng rãi để thu liệu Các máy tính số sử dụng giá trị nhị phân, giới vật lý mọi đại lượng dạng tương tự (liên tục).Nhiệt độ, áp suất (khí chất lỏng), độ ẩm vận tốc số đại lượng vật lý giới thực mà ta gặp ngày.Một đại lượng vật lý chuyển dòng điện điện áp qua thiết bị gọi biến đổi.Các biến đổi coi cảm biến Mặc dù có cảm biến nhiệt, tốc độ, áp suất, ánh sáng nhiều đại lượng tự nhiên khác chúng cho tín hiệu dạng dòng điện điên áp dạng liên tục Do vậy, ta cần chuyển đổi tương tự số cho vi điều khiển đọc chúng Một chip ADC sử dụng rộng rãi ADC0804 Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS Sơ đồ chân ADC0804 Chip ADC0804 chuyển đổi tương tự số thuộc họ ADC800 hãng National Semiconductor Chip nhiều hãng khác sản xuất Chip 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 tới chân CLK CLK IN không bé 110µs Các chân khác ADC0804 có chức sau: - 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 0804 chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân giữ ghi trong.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 c ũng 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 Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS - 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: Dout = Vin / Kích thước bước Sơ đồ mô Proteus Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS Số nhị phân bit có giá trị lớn 255 Nhưng đề cần hiển thị đến 60*C, ta sử dụng LED đoạn để hiển thị kết tương ứng với số hàng đơn vị, hàng chục Từ nhận xét chúng em chia thành khối mạch sau: khối hiển thị LED đoạn hàng đơn vị, khối mạch hiển thị hàng chục khối hiển thị hàng trăm Cách chuyển đổi số nhị phân tự nhiên bit thành số BCD: + Đầu tiên ta chuyển số bit thành số BCD: hai số BCD có giá trị từ 010 đến 910 cộng lại cho kết từ 010 đến 1810 , để đọc kết dạng BCD ta phải hiệu chỉnh kết có từ mạch cộng nhị phân Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS + Dưới kết tương đương loại mã: thập phân, nhị phân BCD Nhận thấy: + Khi kết = 10 để có mã BCD ta phải cộng thêm cho mã nhị phân Để giải vấn đề hiệu chỉnh trước tiên ta thực mạch phát kết trung gian mạch cộng số nhị phân bit Mạch nhận kết trung gian phép cộng số nhị phân bit cho ngõ Y=1 kết qủa >= 10, ngược lại, Y=0 - Bảng thật: cộng BCD thực theo sơ đồ: Nhóm 1-Điện 1-K8 Mạch số Trang Bài tập lớn VMTT&VMS Mạch cộng số nhị phân bit Vận hành: + 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 vậy, 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 • Ở bít thứ 6( 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 7( 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 8( 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 thị hàng trăm Tiếp theo phần hiển thị kết quả: ta sử dụng IC 7447 để giải mã LED đoạn Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS CHƯƠNG III:XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 3.1.Mạch tạo xung: IC LM555 Chân 1- Nối đất (GND) Chân 2- Ngõ vào xung (II) Chân 3- Ngõ (Out put) Chân 4- Hồi phục (Reset) Chân 5- Điện áp điều khiển (C-V) Chân 6- Điện áp ngưỡng Chân7- Xả điện (Cửa phụ) R VCC R4 C2 600 Q DC U16 R5 CV 600 TR GND 1nF TH 555 C3 2uF +1.275v Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS 3.2.Mạch đo R20 R23 47k R21 U25 500 U26 R24 3k R22 10k +88.8 30 OPAMP mA +88.8 Volts OPAMP -0.15v U24 R25 22k 60.0 VOUT R26 R2 U27 10k R3 3k LM35 +88.8 mV 10k R27 10k OPAMP U17 +88.8 Volts R6 37.5 OPAMP U18 R8 R7 1k 1k R9 2.2 OPAMP +88.8 mA Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS +1.275v 3.3 Khối ADC (analog digitor converter) U8 R1 10k C1 1nF Nhóm 1-Điện 1-K8 10 19 CS RD WR CLK IN INTR A GND D GND VREF/2 CLK R VCC DB0(LSB) DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7(MSB) 20 18 17 16 15 14 13 12 11 VIN+ VINADC0804 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS 3.4 Khối giải mã cho bít đầu vào U11:D U13 13 11 10 12 74HC32 U12 10 11 16 13 A1 A2 A3 A4 S1 S2 S3 S4 15 11 16 U4:D B1 B2 B3 B4 C0 13 12 U11:C 11 13 C4 14 74HC32 U10 10 U9 S1 S2 S3 S4 15 11 16 74HC32 U4:C U11:A B1 B2 B3 B4 C0 C0 13 B1 B2 B3 B4 10 74HC08 11 16 15 74LS83 U11:B A1 A2 A3 A4 S1 S2 S3 S4 C4 14 74LS83 10 A1 A2 A3 A4 13 10 A1 A2 A3 A4 S1 S2 S3 S4 15 B1 B2 B3 B4 C0 C4 14 74LS83 74HC08 C4 14 74HC32 74LS83 U5:D U7 13 10 11 12 U6 10 11 16 13 A1 A2 A3 A4 74HC32 S1 S2 S3 S4 15 11 16 U4:B B1 B2 B3 B4 C0 13 U5:C A1 A2 A3 A4 S1 S2 S3 S4 15 B1 B2 B3 B4 C0 C4 14 74LS83 10 C4 14 74HC08 74HC32 74LS83 U5:B U2 10 U1 10 U3 10 11 16 13 A1 A2 A3 A4 S1 S2 S3 S4 15 13 B1 B2 B3 B4 C0 11 16 A1 A2 A3 A4 15 C0 11 16 13 U4:A B1 B2 B3 B4 74LS83 C4 74HC32 S1 S2 S3 S4 U5:A U15 S1 S2 S3 S4 15 C0 14 74LS83 74HC08 74HC32 14 74LS83 Nhóm 1-Điện 1-K8 A B C D LT BI LE/STB 4511 C4 14 B1 B2 B3 B4 C4 A1 A2 A3 A4 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS 3.5 Khối hiển thị Sau nhận tín hiệu từ khối giải mã tín hiệu đưa đến hiển thị LED 11 12 13 14 15 16 17 3.6 Khối cảnh báo Khi nhiệt độ đo vượt 50ºC,Led-Red sáng để cảnh báo +8.4v BUZ1(1) BUZ1 R17 BUZZER 22k Q1 U21 U22 +88.8 Volts R16 10k OPAMP OPAMP 2N3904 R18 10k D1 LED-RED Q VCC U23 R DC CV R19 TH GND 10k C5 TR C4 1nF 555 10uF Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS *)Sơ đồ mô toàn hệ thống U11:D U13 13 11 10 12 74HC32 U12 15 11 16 U4:D B1 B2 B3 B4 12 U11:C 11 13 14 R VCC C2 600 Q DC 13 S1 S2 S3 S4 15 11 16 74HC32 U4:C U11:A 13 10 S1 S2 S3 S4 R18 10k 15 D1 C0 GND U23 R DC CV 10k C4 TH C4 TR 1nF 14 555 C5 74LS83 10uF 74HC32 R20 600 Q R19 LED-RED B1 B2 B3 B4 14 R23 47k R21 U25 500 C3 555 U5:D 10 U8 VCC DB0(LSB) DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7(MSB) 20 18 17 16 15 14 13 12 11 11 16 13 A1 A2 A3 A4 10 74HC32 S1 S2 S3 S4 15 11 16 U4:B B1 B2 B3 B4 C0 13 U5:C R22 U7 13 A1 A2 A3 A4 S1 S2 S3 S4 15 14 mA +8.20 Volts OPAMP B1 B2 B3 B4 C0 C4 14 -0.15v U24 R25 10 C4 +16.4 30 OPAMP 10k 74LS83 22k 49.0 74HC08 74HC32 74LS83 VOUT R26 R2 U27 10k R3 3k VIN+ VIN- U5:B ADC0804 U2 10 U1 10 U3 10 11 16 13 A1 A2 A3 A4 S1 S2 S3 S4 15 13 B1 B2 B3 B4 C0 11 16 A1 A2 A3 A4 15 C0 11 16 13 U4:A B1 B2 B3 B4 74LS83 C4 74HC32 S1 S2 S3 S4 U5:A S1 S2 S3 S4 15 B1 B2 B3 B4 C0 74LS83 A B C D LT BI LE/STB 4511 C4 14 QA QB QC QD QE QF QG 13 12 11 10 15 14 11 12 13 14 15 16 17 LM35 +492 mV 10k R27 10k OPAMP U17 +4.10 Volts R6 37.5 OPAMP U18 R8 R7 1k 1k C4 A1 A2 A3 A4 U15 R9 2.2 OPAMP 14 74HC08 74HC32 14 +17.1 mA 74LS83 Nhóm 1-Điện 1-K8 U26 R24 3k U6 A1 A2 A3 A4 7 +1.275v 10k 11 12 13 14 15 16 17 74HC08 C4 12 R1 OPAMP 10 11 CS RD WR CLK IN INTR A GND D GND VREF/2 CLK R Volts OPAMP R5 TH +8.40 R16 10k U10 2uF 10 19 C4 U21 U22 4511 14 CV TR 22k Q1 74LS83 1nF R17 BUZZER 2N3904 B1 B2 B3 B4 C0 BUZ1 74HC32 U9 U16 BUZ1(1) R4 10 74HC08 11 16 13 12 11 10 15 14 74LS83 U11:B A1 A2 A3 A4 C0 LT BI LE/STB QA QB QC QD QE QF QG C4 74LS83 10 3 B1 B2 B3 B4 +8.4v A B C D C0 13 VCC 13 S1 S2 S3 S4 15 GND 11 16 A1 A2 A3 A4 U14 S1 S2 S3 S4 10 A1 A2 A3 A4 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS CHƯƠNG IV:PHÂN TÍCH VÀ NHẬN XÉT KẾT QUẢ -Mạch đo,cảnh báo hiển thị nhiệt độ ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực đo nhiệt độ phòng,cảnh báo hỏa hoạn,… -Những việc làm được: Nghiên cứu phương pháp đo nhiệt độ Tìm hiểu,lựa chọn thiết bị,linh kiện điện-điện tử Tìm hiểu sơ đồ khối,chức hệ thống -Hạn chế: Chưa điều chỉnh sai số mạch Hệ thống chưa tối ưu Gặp nhiều khó khăn việc mô mạch Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS LỜI CẢM ƠN ! Sau thời gian làm việc khẩn trương nghiêm túc được hướng dẫn bảo nhiệt tình cô giúp chúng em củng cố, mở mang thêm kiến thức được học suốt thời gian qua để hoàn thành tập lớn Tuy nhiên kiến thức trình tìm hiểu còn hạn chế nên tập chúng em còn nhiều thiếu sót mong được giúp đỡ thầy,cô Chúng em xin chân thành cảm ơn!!! Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang [...]... +Hiển thị nhiệt độ đo được ra led 7 thanh Với N=1 ta có: - Nhiệt độ cần đo: 0-60ºC -Giá trị cảnh báo: 50ºC 2.3.1.Lựa chọn cảm biến Cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Chúng cũng không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh Đặc điểm chính của cảm biến LM35 + Điện áp đầu vào từ 4V... lớn VMTT&VMS 2.3.4 Mạch cảnh báo Mạch sẽ cảnh báo còi khi nhiệt độ vượt quá 50*C Điện áp cảnh báo được lấy từ mạch chuẩn hoá 0-10V, nên ta có ngưỡng điện áp so sánh để cảnh báo là: U=(10/60)*50=8.4V Điện áp 8.4 V được đặt vào cổng vào + của U21.Đầu ra của mạch chuẩn hoá 0-10v được đặt vào cổng vào – của U21.Khi nhiệt độ vượt quá 50*C thì điện áp ở cổng vào – sẽ lớn hơn điện áp ở cổng vào +, OA xuất ra... trong mạch điện xoay chiều Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS 2.2.11.Còi báo Còi báo làm nhiệm vụ phát tín hiệu âm thanh báo động khi xảy ra sự cố nhiệt độ tăng quá giới hạn cho phép 2.3.Tính toán các khối + Nhiệt độ cần đo: tºC=0ºC đến (50+10N)ºC + Chuẩn hoá đầu ra: 0-10V 0-5V 0-20mA 4-20mA +Cảnh báo: Đưa ra tín hiệu cảnh báo bằng đèn nhấp nháy, còi khi nhiệt độ vượt quá giá trị cảnh báo. .. vi mạch này, sẽ cho ra dữ liệu song song trên các Bus đến các LED song song Chương trình sẽ chọn LED nào và hiển thị nhiệt độ lên LED Khi có 1 sự biến đổi điện áp từ cảm biến, tức sự thay đổi nhiệt độ môi trường cần đo thì mã của 74LS47 cũng sẽ thay đổi phù hợp, tần số quét LED được thiết kế hợp lý để tránh mắt thường quan sát được * Tính toán thiết kế: Để LED sang 1 cách bình thường thì trên mỗi đo n... ta căn cứ vào các thông số của mạch tích hợp KĐTT thực với thông số ly tưởng trên Nhưng trong thiết kế các mạch điện tử đơn giản ta vẫn có thể coi các IC KĐTT thực được sử dụng như một KĐTT lý tưởng Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS Mạch điên tương đương KĐTT lý tưởng Trong đó, là trở kháng vào của KĐTT, điện áp vào đến của vào đảo, là trở kháng ra của KĐTT, là điện áp vào đến cảu vào không... tục) .Nhiệt độ, áp suất (khí hoặc chất lỏng), độ ẩm và vận tốc và một số ít những đại lượng vật lý của thế giới thực mà ta gặp hằng ngày.Một đại lượng vật lý được chuyển về dòng điện hoặc điện áp qua một thiết bị được gọi là các bộ biến đổi.Các bộ biến đổi cũng có thể coi như các bộ cảm biến Mặc dù chỉ có các bộ cảm biến nhiệt, tốc độ, áp suất, ánh sáng và nhiều đại lượng tự nhiên khác nhưng chúng... 2.2.6 .IC 7447 IC dùng để giải mã tín hiệu rồi đưa tín hiệu đã được giải mã hiển thị qua LED 7 thanh 2.2.7.LED 7 thanh Nhóm 1-Điện 1-K8 Trang Bài tập lớn VMTT&VMS Tại khối hiển thị ta dùng IC giải mã 4 ngõ vào thành 7 ngõ ra để xây dựng bộ hiển thị số BCD *Nguyên lý hoạt động: Mạch sẽ hiển thị giá trị nhiệt độ đo được tại mọi thời điểm hệ thống hoạt động, giá trị hiện thị sẽ được đưa đến ngõ vào của IC. .. một phần tử tuyến tính trong mạch điện Ở chế độ này tranzito như một khóa điện tử và nó được sử dụng trong các mạch xung, các mạch số Chế độ tích cực: Ta cấp nguồn điện sao cho tiếp xúc phát TE phân cực thuận, và tiếp xúc góp TC phân cực ngược Ở chế độ tích cực, tranzito làm việc với quá trình biến đổi tín hiệu dòng điện, điện áp, hay công suất và nó có khả năng tạo dao động khuếch đại tín hiệu 2.2.10.Điện... phân 4 bit và cho ở ngõ ra Y=1 khi kết qủa này >= 10, ngược lại, Y=0 - Bảng sự thật: cộng BCD được thực hiện theo sơ đồ: Nhóm 1-Điện 1-K8 Mạch 2 số Trang Bài tập lớn VMTT&VMS Mạch cộng 2 số nhị phân 4 bit Vận hành: + IC thứ nhất cho kết quả trung gian của phép cộng hai số nhị phân + IC thứ hai dùng hiệu chỉnh để có kết quả là số BCD • Khi kết quả ... đầu vào U 11: D U13 13 11 10 12 74HC32 U12 10 11 16 13 A1 A2 A3 A4 S1 S2 S3 S4 15 11 16 U4:D B1 B2 B3 B4 C0 13 12 U 11: C 11 13 C4 14 74HC32 U10 10 U9 S1 S2 S3 S4 15 11 16 74HC32 U4:C U 11: A B1 B2 B3... TH +8.40 R16 10 k U10 2uF 10 19 C4 U 21 U22 4 511 14 CV TR 22k Q1 74LS83 1nF R17 BUZZER 2N3904 B1 B2 B3 B4 C0 BUZ1 74HC32 U9 U16 BUZ1 (1) R4 10 74HC08 11 16 13 12 11 10 15 14 74LS83 U 11: B A1 A2 A3... LE/STB 4 511 C4 14 QA QB QC QD QE QF QG 13 12 11 10 15 14 11 12 13 14 15 16 17 LM35 +492 mV 10 k R27 10 k OPAMP U17 +4 .10 Volts R6 37.5 OPAMP U18 R8 R7 1k 1k C4 A1 A2 A3 A4 U15 R9 2.2 OPAMP 14 74HC08