123doc dung cac vi mach tuong tu tinh toan thiet ke mach do va canh bao nhiet do su dung ic cam bien nhiet do vi du lm34 lm35. trong đây có các mạch đã tính toán các bạn lưu ý chỉnh sửa lại chúc các bạn thành công.
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện BÀI TẬP LỚN: VMTT-VMS Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Thuy MSV: 1074040224 Đề tài: Dùng vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo cảnh báo nhiệt độ sử dụng IC cảm biến nhiệt độ ( ví dụ: LM34, LM35….) Yêu cầu: - Dải đo từ: t0C =00C ÷ tmax = ÷ 1060C Đầu ra: Chuẩn hóa đầu với mức điện áp: U=0 ÷ 10V U= ÷ 5V I=0÷20mA I=4÷20mA Dùng cấu đo để thị LED hiển thị nhiệt độ Khi nhiệt độ giới hạn bình thường : t0C=0÷2*tmax/3 Thiết kế mạch nhấp nháy cho LED với thời gian sáng tối bằng: T0= giây Đưa tín hiệu cảnh báo còi nhiệt độ vượt giá trị : t0C= 2*tmax/3 Trong đó: a: chữ số hàng đơn vị danh sách (ví dụ: STT=3→a=3; STT=10→a=0) n: Số thứ tự sinh viên danh sách 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 Lựa chọn nguồn cung cấp Tính toán, thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa Tính toán mạch nhấp nháy cho LED Tính toán, thiết kế mạch cảnh báo Kết luận hướng phát triển SV: Vũ Văn Thuy Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Khoa Điện Hà Nội, ngày……tháng…… năm 2015 Giáo viên hướng dẫn \ SV: Vũ Văn Thuy Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện MỤC LỤC Lời nói đầu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀMẠCH ĐO 1.1 Sơ đồ nguyên lý chung mạch đo: Chương II : CÁC THIẾT BỊ CHÍNH DÙNG TRONG MẠCH ĐO 2.1 Cảm biến: 2.2 Bộ khuếch đại thuật toán µA 741 : 2.3 Điện trở : 2.4 ADC 0804 : .10 2.5 LED 7: 10 2.6 Các thiết bị cảnh báo : 11 2.7 Nguồn cấp cho mạch : 11 Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾMẠCH ĐO 13 Lý thuyết tổng quan 13 3.1:Tính toán, lựa chọn cảm biến .13 3.2 Tính toán thiết kế mạch nguồn cung cấp .14 3.3 Tính toán thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa 14 3.3.1 Chuẩn hóa đầu với mức điện áp U= 10V 14 3.3.2 Chuẩn hóa đầu với điện áp – 5V .15 3.3.3 Chuẩn hóa đầu có dòng điện – 20mA 16 3.3.4 Chuẩn hóa đầu có dòng 4mA 16 3.4 Tính toán mạch nhấp nháy cho LED 18 3.5 Tính toán, thiết kế mạch cảnh báo .18 3.6 Tính chọn LED 19 3.7.Tính toán thiết kế nguồn : .20 KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 24 SV: Vũ Văn Thuy Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện 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 cảm biến nhiệt điện trở Trong trình làm đề tài giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Bá Khá thầy cô môn Đo lường điều khiển giúp đỡ em hoàn thành thời hạn đề tài Do quỹ thời gian hạn hẹp số hạn chế kiến thức thực tế, em cố gắng nhiều để hoàn thành tốt tập lớn mình, em mong nhận nhận xét, sửa chữa, góp ý quý báu quý thầy cô bạn giúp em hoàn thiện thời gian tới! Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… tháng…năm 2015 Sinh viên thực SV: Vũ Văn Thuy Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐO Khái niệm nhiệt độ Nhiệt độ đại lượng đặc trưng cho cường độ chuyển động nguyên tử, phân tử hệ vật chất.Tùy theo trạng thái vật chất (rắn ,lỏng ,khí ) mà chuyển động khác Ở trạng thái lỏng phân tử dao động quanh vị trí cân vị trí cân dịch chuyển làm cho chất lỏng hình dạng định Ở trạng thái rắn phân tử,nguyên tử dao đông xung quanh vị trí cân bằng.Các dạng vận động phân tử,nguyên tử gọi chung chuyển động nhiệt Khi tươngtác với bên có trao đổi lượng không sinh công, trình trao đổi nănglượng 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 thấp.Ởtrạng thái rắn, 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 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 nhiệt điện trở kim loại 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: Thang nhiệt độ tuyệt đối ( K ) Thang Celsius ( C ): T( 0C ) = T( 0K ) – 273,15 Thang Farhrenheit: T( 0F ) = T( 0K ) – 459,67 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 SV: Vũ Văn Thuy Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Các phương pháp đo nhiệt độ bản: + 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 nhiệtđộ 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 + 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 1.1 Sơ đồ nguyên lý chung mạch đo: - Mạch đo gồm có khối bản: Sơ đồ khối nguyên lý mạch đo: Đại lượng cần đo Cảm biến Mạch đo So sánh Hiển thị Cảnh báo Chuyển đổi ADC Chức khối mạch đo: - Cảm biến : nhận tín hiệu cần đo ,dùng làm mạch đệm tín hiệu lọc nhiễu SV: Vũ Văn Thuy Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện tínhiệu trước chuyển vào khối khác - Mạch đo: có nhiệm vụ tính toán biến đổi tín hiệu điện nhận từ chuyển đổi cho phù hợp với yêu cầu kết đo thị - ADC : dùng cho chức chuyển đổi tín hiệu tương tự đo cảm biến thành tín hiệu dạng số để đưa tín hiệu so sánh thị + So sánh: làm nhiệm vụ so sánh tín hiệu vừa đưa với tín hiệu cài đặt.Tuỳ theo tín hiệu ngõ ra, định để cấu chấp hành gia tăng, giảm, hay giữ nguyên nhiệt độ chí kết hợp để báo động hiển thị + Chỉ thị:làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện nhận từ mạch đo để kết đo - Hiển thị : cho phép người quản lý thấy thời điểm hệ thống đo để kịp thời sử lý - Cảnh báo : thực chức báo động nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép SV: Vũ Văn Thuy Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Chương II : CÁC THIẾT BỊ CHÍNH DÙNG TRONG MẠCH ĐO Để xác định thiết bị mà sử dụng trình tính toán thiết kế mạch đo ta dựa vào khối mạch đo để xác định linh kiện mà dùng, sau ta liệt kê linh kiện sử dụng : 2.1 Cảm biến: Nhiệt độ đai lượng vật lý mà ta đo gián tiếp loại cảm biến nhiệt độ dựa chuyển động của hạt điện tích hình thành nên dòng điện kim loại Hiện có nhiều loại cảm biến nhiệt độ thông dụng mà ta thường dùng: Cặp nhiệt ngẫu Nhiệt điện trở kim loại IC cảm biến nhiệt độ Trong sử dụng cảm biến nhiệt IC Hầu hết cảm biến nhiệt IC sử dụng tính chất lớp tiếp xúc bán dẫn PN hàm nhiệt độ loại IC thường gặp : LM135, LM235,LM335: 10mV output LM35: 10mV/0k output LM34: 10mV/0F output AD590: A output Hình 1.1:hình ảnh cảm biến nhiệt IC LM555 LM35 Ưu điểm IC: - Dễ dàng tích hợp với thiết bị khác - Gía thành thấp - Kích thước gọn nhẹ - Ngõ điện áp ,dòng điện số tỷ lệ với độ K,F,C Nhược điểm IC: - Tầm nhiệt độ thấp (-550C÷ 1500C) -Cần mạch kín 2.2 Bộ khuếch đại thuật toán µA 741 : SV: Vũ Văn Thuy Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Bộ khuếch đại dùng nhiều kỹ thuật điện trở có tác dụng khuếch đại tín hiệu điện điện áp, dòng điện, công suất Trong phạm vi ta sử dụng khếch đại thuật toán để khuếch đại điện áp đưa từ cảm biến dùng so sánh để đưa khối cảnh báo cho mạch đo Hình ảnh thực tế khuếch đại thuật toán 2.3 Điện trở : Trong thiết bị điện tử điện trở linh kiện quan trọng, chúng làm từ hợp chất cacbon kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo loại điện trở có trị số khác Hình dạng điện trở thiết bị điện tử Ký hiệu điện trở sơ đồ nguyên lý SV: Vũ Văn Thuy Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện 2.4 ADC 0804 : Hình : ADC 0804 Chíp ADC0804 chuyển đổi tương tự số họ loạt ADC800, làm việc với +5V có độ phân giải bit Ngoài độ phân giải thời gian chuyển đổi yếu tố quan trọng khác đánh giá ADC Thời gian chuyển đổi định nghĩa thời gian mà ADC cần để chuyển đầu vào tương tự thành số nhị phân Trong ADC0804 thời gian chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ cấp tới chân CLK R CLK IN nhanh 110μs Các chân ADC0804 mô tả sau: hình : Sơ đồ chân ADC0804 2.5 LED 7: đoạn Tại khối hiển thị ta dùng IC giải mã ngõ vào thành ngõ để hiển thị lên LED giá trị nhiệt độ thời điểm hệ thống hoạt động Mạch thực chức đo hiển thị nhiệt độ, báo động nhiệt độ khoảng lập trình trước cho IC điều khiển SV: Vũ Văn Thuy 10 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Hình : sơ đồ nối chân LED đoạn Mạch hiển thị giá trị nhiệt độ đo thời điểm hệ thống hoạt động, giá trị thị đưa đến ngõ vào IC giải mã 74LS47 qua Input, với tính giải mã vi mạch này, cho liệu song song Bus đến LED song song Chương trình chọn LED hiển thị nhiệt độ lên LED Khi có biến đổi điện áp từ cảm biến, tức thay đổi nhiệt độ môi trường cần đo mã 74LS47 thay đổi phù hợp, tần số quét LED thiết kế hợp lý để tránh mắt thường quan sát 2.6 Các thiết bị cảnh báo : Để cảnh báo nhiệt độ ta sử dụng chuông cảnh báo còi để cảnh báo, ta sử dụng đồng thời hai để cảnh báo nhiệt độ Những thiết bị thường mang thông tin nhanh xác, dễ lắp đặt sử dụng nguồn điện chiều hay xoay chiều 2.7 Nguồn cấp cho mạch : Trong mạch sử dụng nguồn điện chiều với cấp điện áp 5V, 9V 12V tùy theo yêu cầu mạch thực tế nguồn điện chiều thường chỉnh lưu từ nguồn xoay chiều nguồn cấp gồm có : Máy biến áp có chức hạ áp từ 220V xuống cấp điện áp thấp mà ta sử dụng 5V, 9V, 12V SV: Vũ Văn Thuy 11 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Bộ chỉnh lưu cầu gồm có điot, tụ điện, điện cuộn cảm có tác dụng chỉnh lưu từ dòng xoay chiều sang dòng chiều sơ đồ nguyên lý khối chỉnh lưu: SV: Vũ Văn Thuy 12 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐO Lý thuyết tổng quan 3.1:Tính toán, lựa chọn cảm biến Yêu cầu đề : Dùng vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo cảnh báo nhiệt độ sử dụng IC cảm biến nhiệt Dải đo : toC = 00C tmax= 1060C.Từ yêu cầu đề em sử dụng IC cảm biến nhiệt độ LM35 dải đo từ – 1060C LM35 cảm biến nhiệt độ analog.Nhiệt độ xác định cách đo hiệu điện ngõ LM35 sau: - Chân 1: Chân nguồn VCC - Chân 2: Chân VOUT - Chân 3: Chân GND + Một số thông số LM35 Cảm biến LM35: Là 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 4V đến 30V Độ phân giải điện áp đầu 10 mV/OC Độ xác cao 25 OC 0,5OC Trở kháng đầu thấp 0.1 cho 1mA tải.Dải nhiệt độ đo LM35 từ (- 55 - 150) 0C với mức điện áp khác • Xét số mức điện áp sau : - Nhiệt độ -550Cđiện áp đầu -550mV - Nhiệt độ 250Cđiện áp đầu 250mV - Nhiệt độ 1500C điện áp đầu 1500mV Vậy nhiệt độ 108 SV: Vũ Văn Thuy điện áp đầu 1080mV 13 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện 3.2 Tính toán thiết kế mạch nguồn cung cấp Dùng IC ổn áp 7805 cấp nguồn vào ổn định 5V cho IC LM35 3.3 Tính toán thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa 3.3.1 Chuẩn hóa đầu với mức điện áp U= 10V Dùng khuếch đại không đảo SV: Vũ Văn Thuy 14 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Ur=(1 + Khoa Điện ).Uv Với Uv= 1.06V để Ur= 10V UImin= 0mV → Uomin = 0V UImax = 1.06V→ Uomax = 10V Chọn R8= 80Ω => R7= 10Ω Chọn R9= 10kΩ 3.3.2 Chuẩn hóa đầu với điện áp – 5V Dùng mạch khuếch đại không đảo Mạch có điện áp : Ur=(1+R11/R10).Uv Với Uv=0 – 1.08V để Ur=0 - 5V Uvmin=0V Urmin=0V Uvmax=1.06V Urmax=5V Chọn R11=32kΩ : SV: Vũ Văn Thuy R10=10kΩ : 15 R9=10kΩ : Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện 3.3.3 Chuẩn hóa đầu có dòng điện – 20mA Dùng biến đổi U-I với sơ đồ không đảo Dòng điện đầu I12=Ur/(R13+R12) Ur=(1+R12/R13)uv Với Uv= – 1.06V I12= – 20mA Uvmin= 0V I12min= 0mA Uvmax= 1.06V I12max= 20mA Chọn R12=53Ω R13=150Ω 3.3.4 Chuẩn hóa đầu có dòng R14=10kΩ mA Dùng mạch biến đổi U-I với phụ tải nối đất chung SV: Vũ Văn Thuy 16 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện thường chọn điều kiện mạch : R5 +(R4+R2) = R6+R3(*) Ta có IL= (U12-U11) Ta chọn R2=R3=10kΩ Khi IL= 4mA ta có U12=0 V IL=20 mA ta có U12= 1.06 V Ta có hệ: 4.10-3 = -U11.X(1) ( vớiX= 20.10-3=(1,15 – U11).X (2) ) Từ (1) (2) U11= -0.2857 V => X= = (3) Từ (*) (3) ta có R4=100Ω ,R6= 350Ω , R5= 255Ω SV: Vũ Văn Thuy 17 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện 3.4 Tính toán mạch nhấp nháy cho LED Theo yêu cầu toán thời gian sáng thời gian tối LED =1+0,5.6 = 4(s ) Ta có R10=R11=10kΩ Từ công thức R11.C2.0,69= suy C2= 500 µF 3.5 Tính toán, thiết kế mạch cảnh báo SV: Vũ Văn Thuy 18 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Theo ra: tín hiệu cảnh báo còi nhiệt độ vượt giá trị t C= = 2*106/3= 70.60C ta chọn mức cảnh báo nhiệt độ 71 C suy điện áp so sánh +0.72V 3.6 Tính chọn LED Để LED sang cách bình thường đoạn LED cần cung cấp giá trị dòng điện khoảng 10mA Điện áp rơi LED vào khoảng 2mV Nguồn cung cấp điện áp cho mạch Vcc= 5V Với IC 74LS47 ta có thông số ngõ sau: Vo1= 0.4 V Io1= 40mA Trường hợp ta thiết kế cho LED sang với dòng điện 10mA Như vậy: Rhd =(Vcc - V LED – Vo1 )/ ILED=(5V- 2V- 0.4V)/ 10mA= 260 (Ω) Trong thực tế thiết kế ta chỉnh giá trị Rhd cho LED sang rõ lúc ta đo giá trị điện trở hạn dòng Rhd =330 (Ω) Tại ngõ IC 74LS47, ta mắc thêm điện trở hạn dòng cho IC trường hợp LED sang điện áp LED khoảng 2V, VCE SAT =0.2 V, nên phải có điện trở hạn dòng cho IC để không sảy cháy IC mã hóa SV: Vũ Văn Thuy 19 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện 3.7.Tính toán thiết kế nguồn : Vì hầu hết nguồn sử dụng mạch nguồn chiều mà thực tế nguồn lại nguồn xoay chiều với điện áp 220V vấn đề đặt phải biến đổi dòng xoay chiều sang chiều khối nguồn bao gồm: Máy biến áp Bộ chỉnh lưa cầu dùng diode Tụ điện C để lọc Cuộn cảm L để dàn phẳng dòng điện Sơ đồ nguyên lý: Tính chọn máy biến áp: Ở có hai nguồn nguồn cho điện áp đặt so sánh 5V nguồn cấp cho OA 12V cần sử dụng máy biến áp có nhiều cấp điện áp để lấy hai cấp điện áp dùng Hoặc ta hạ xuống 12V dùng biến trở để chỉnh xuống V tiêu tốn lượng lượng nên dùng chỉnh lưu điện áp phương pháp khác ta dùng khối ổn áp chiều để có đầu thay đổi.Tối ưu nên dùng phương án Phương án thiết kế : Biến áp: yêu cầu đặt nên ta sử dụng biến áp có điện áp vào 220V điện áp 15V Mạch chỉnh lưu: ưu điểm mạch chỉnh lưu cầu điện áp nhấp nháy, điện áp ngược mà điôt phải chịu nhỏ so với phương pháp cân nên ta chọn chỉnh lưu cầu nửa chu kỳ Bộ lọc nguồn có nhiệm vụ san điện áp để dòng điện phẳng hơn, lọc tụ điện đơn giản chất lượng học cao Nên ta dùng tụ điện SV: Vũ Văn Thuy 20 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Khối ổn áp theo yêu cầu thiết kế có điện áp thay đổi từ đến 15V nên ta dùng IC ổn áp thông dụng LM 7805 có dải điện áp khoảng 1,2V-35V với cách mắc thông thường Cơ cấu đo dùng ổn áp LM 7805 dùng để ổn áp đầu 5V: SV: Vũ Văn Thuy 21 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Mạch đo cảnh báo nhiệt độ sử dụng IC LM 35 Mạch chuyển điện áp sang mã nhị phân dùng ADC0804 SV: Vũ Văn Thuy 22 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Bộ hiển thị số BCD SV: Vũ Văn Thuy 23 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong thời gian làm đề tài em biết thêm nhiều kiến thức thực tế ứng dụng kiến thức học Qua chúng em luyện tập khả tư duy, cách thức nghiên cứu, giải vấn đề thực tế Mạch đo nhiệt độ ứng dụng rộng rãi thực tế đo nhiệt độ phòng, đo nhiệt độ để cảnh báo cháy…Mạch đo nhiệt độ thành phần quan trọng số mạch chức khác hệ thống đo điều chỉnh nhiệt độ lò cao, phân ngắt nhiệt, cung cấp nhiệt lò sưởi… Những việc làm được: Nghiên cứu phương pháp đo nhiệt độ Thiết kế nguồn cung cấp Chọn linh kiện thiết kế cho hệ thống Tính sai số cho toàn hệ thống Sơ đồ khối chức sơ đồ mạch đo Những việc chưa làm được: Chưa chỉnh sai số mạch khuếch đại Mạch chưa tối ưu, sử dụng nhiều thiết bị điện tử Hi vọng mạch nhiều ứng rộng tương lai SV: Vũ Văn Thuy 24 Bài Tập Lớn [...]... toán, lựa chọn cảm biến Yêu cầu đề bài : Dùng các vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiệt độ sử dụng IC cảm biến nhiệt Dải đo là : toC = 00C tmax= 0 1060C.Từ yêu cầu của đề bài em đã sử dụng IC cảm biến nhiệt độ LM35 và dải đo từ 0 – 1060C LM35 là cảm biến nhiệt độ analog.Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35 như sau: - Chân 1: Chân nguồn VCC - Chân 2:... nguồn VCC - Chân 2: Chân ra VOUT - Chân 3: Chân ra GND + Một số thông số của LM35 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 đến 30V Độ phân giải điện áp đầu ra là 10 mV/OC... 5V Với IC 74LS47 ta có các thông số ngõ ra như sau: Vo1= 0.4 V Io1= 40mA Trường hợp ta thiết kế cho LED sang với dòng điện 10mA Như vậy: Rhd =(Vcc - V LED – Vo1 )/ ILED=(5V- 2V- 0.4V)/ 10mA= 260 (Ω) Trong thực tế khi thiết kế ta chỉnh giá trị Rhd sao cho LED sang rõ nhất và lúc này ta đo được giá trị điện trở hạn dòng là Rhd =330 (Ω) Tại ngõ ra của IC 74LS47, ta mắc thêm điện trở hạn dòng cho IC này... điện trở hạn dòng cho IC này để không sảy ra cháy IC mã hóa SV: Vũ Văn Thuy 19 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện 3.7.Tính toán thiết kế nguồn : Vì hầu hết các nguồn sử dụng trong mạch đều là nguồn một chiều mà trên thực tế thì nguồn lại là các nguồn xoay chiều với điện áp là 220V vậy vấn đề đặt ra là phải biến đổi dòng xoay chiều sang 1 chiều khối nguồn sẽ bao gồm: Máy biến áp... theo yêu cầu thiết kế có điện áp ra thay đổi từ 0 đến 15V nên ta dùng IC ổn áp thông dụng là LM 7805 do có dải điện áp ra trong khoảng 1,2V-35V với cách mắc thông thường Cơ cấu đo dùng ổn áp LM 7805 dùng để ổn áp đầu ra 5V: SV: Vũ Văn Thuy 21 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Mạch đo và cảnh báo nhiệt độ sử dụng IC LM 35 Mạch chuyển điện áp sang mã nhị phân dùng ADC0804 SV: Vũ Văn... bằng =1+0,5.6 = 4(s ) Ta có R10=R11=10kΩ Từ công thức R11.C2.0,69= suy ra C2= 500 µF 3.5 Tính toán, thiết kế mạch cảnh báo SV: Vũ Văn Thuy 18 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện Theo bài ra: tín hiệu cảnh báo bằng còi khi nhiệt độ vượt quá giá trị t C= = 2*106/3= 70.60C ta chọn mức cảnh báo khi nhiệt độ bằng 71 C suy ra điện áp so sánh là +0.72V 3.6 Tính chọn LED 7 Để LED sang 1... Nội Khoa Điện Hình 5 : sơ đồ nối chân LED 7 đoạn 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 giải mã 74LS47 qua các Input, với tính năng giải mã của 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,... độ đo được của LM35 là từ (- 55 - 150) 0C với các mức điện áp ra khác nhau • Xét một số mức điện áp sau : - Nhiệt độ -550Cđiện áp đầu ra -550mV - Nhiệt độ 250Cđiện áp đầu ra 250mV - Nhiệt độ 1500C điện áp đầu ra 1500mV Vậy khi ở nhiệt độ 108 SV: Vũ Văn Thuy điện áp đầu ra là 1080mV 13 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện 3.2 Tính toán thiết kế mạch nguồn cung cấp Dùng IC ổn áp 7805... áp 1 phương pháp khác là ta có thể dùng khối ổn áp 1 chiều để có đầu ra thay đổi.Tối ưu nhất ở đây nên dùng phương án 3 Phương án thiết kế : Biến áp: do yêu cầu đặt ra nên ta sử dụng biến áp có điện áp vào 220V và điện áp ra là 15V Mạch chỉnh lưu: do những ưu điểm của mạch chỉnh lưu cầu như điện áp ra ít nhấp nháy, điện áp ngược mà điôt phải chịu nhỏ hơn so với phương pháp cân bằng nên ta sẽ chọn... SV: Vũ Văn Thuy điện áp đầu ra là 1080mV 13 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Điện 3.2 Tính toán thiết kế mạch nguồn cung cấp Dùng IC ổn áp 7805 cấp nguồn vào luôn ổn định là 5V cho IC LM35 3.3 Tính toán thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa 3.3.1 Chuẩn hóa đầu ra với mức điện áp U= 0 10V Dùng bộ khuếch đại không đảo SV: Vũ Văn Thuy 14 Bài Tập Lớn Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Ur=(1