có sơ đồ nguyên lý, mạch in, sơ đồ khối, sơ đồ thuật toán và hướng dẫn chi tiết về MẠCH cảm BIẾN NHIỆT độ dùng LM35 .......................................................................................................................................
MẠCH CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ MỤC LỤC Mục Lục Lời nói đầu Chương 1: Giới thiệu ý tưởng xác định tiêu kỹ thuật sản phẩm 1.1 Phân tích nhu cầu cần thiết sản phẩm 1.2 Giới thiệu số sản phẩm đo nhiệt độ thị trường 1.2.1 Sản phẩm 1: Nhiệt Ẩm Kế Có Dây HTC2 1.2.2 Sản phẩm 2: Máy đo nhiệt độ phòng 1.3 Các tiêu kỹ thuật sản phẩm 1.3.1 Chức sản phẩm .5 1.3.2 Chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm 1.3.3 Các yêu cầu phi chức Chương 2: Lựa chọn phương án kỹ thuật 2.1 Sơ đồ khối mạch .6 2.2 Các linh kiện sử dụng mạch 2.3 Nguyên lí chức khối 2.4Thiết kế mạch 15 Chương 3: Thi công mạch chạy mạch thực nghiệm 24 Chương 4: Nhận xét kết luận 27 Tài liệu tham khảo 28 Lời nói đầu Ngày nay, với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật nói chung kỹ thuật điện tử nói riêng, việc ứng dụng IC tích hợp làm giảm nhiều phức tạp mạch điện tử, mang lại tính tin cậy cao phần giảm bớt giá thành sản phẩm so với mạch có cấu tạo ghép nối nhiều IC đơn chức cách linh kiện rời rạc Thông qua việc làm Đồ Án giúp cho sinh viên chúng em đưa kiến thức học vào thực tiễn Từ đó, chúng em có hội tìm hiểu, nghiên cứu sâu kiến thức học phát triển thêm kỹ thiết kế lắp ráp mạch điện tử Mạch đo nhiệt độ ứng dụng nhiều sống chúng ta.Ví dụ đo nhiệt độ phòng làm việc, phòng bảo quản lạnh, lưu trữ hay khu vực cần nhiệt độ xác mạch đo nhiệt độ giúp điều chỉnh nhiệt độ cho thích hợp Chính lý mà em lựa chọn thiết kế mạch đo nhiệt độ sử dụng IC ICL7107 Dưới hướng dẫn thầy: Ts Trần Thanh Phương giúp em hoàn thành đồ án học kì Kính mong thầy cô giáo thông cảm có ý kiến đóng góp để em rút kinh nghiệm Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG GIỚI THIỆU Ý TƯỞNG VÀ XÁC ĐỊNH CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA SẢN PHẨM 1.1 Phân tích nhu cầu cần thiết sản phẩm - Ngày công nghiệp phát triển mạnh, sản phẩm tạo ngày phong phú nhu cầu lưu trữ hàng hóa kho lưu hàng nhiều.Việc kiểm soát nhiệt dộ, độ ẩm bảo quản, lưu trữ sản phẩm công - nông nghiệp kho chứa hàng quan trọng.Thông thường với loại hàng hóa lưu trữ, nhiệt độ, độ ẩm phòng lưu trữ phải trì mức định - Cùng với đó, phòng thí nghiệm, bệnh viện, nhà kính trồng cảnh, khu sản xuất rau sạch… kỹ thuật viên cần giám sát nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng… để điều chỉnh môi trường thích hợp với trồng - Đặc biệt, kho hàng cất giữ hàng hóa, gạo thóc, điểm bảo quản máy móc, vũ khí, đạn dược v.v… vấn đề đo nhiệt độ, độ ẩm điểm sương môi trường không khí cần thiết -Trong yếu tố môi trường kể trên, nhiệt độ yếu tố ảnh hưởng nhiều đến việc bảo quản sản phẩm sức khỏe người Biết giá trị nhiệt độ có biện pháp phòng tránh có biện pháp xử lý -Chính mà em thiết kế “Nhiệt kế điện tử sử dụng ICL7107 LM35” ICL7107 IC thông dụng có nhiều ứng dụng kỹ số 1.2 Giới thiệu số sản phẩm đo nhiệt độ thị trường: 1.2.1 Sản phẩm 1: Nhiệt Ẩm Kế Trong Nhà, Ngoài Trời Có Dây HTC2 1.3 • Thông số sản phẩm: - Đo nhiệt độ, độ ẩm nhà lẫn trời Đơn vị nhiệt độ ℃ / ℉ thay đổi Bộ nhớ MAX / MIN giá trị nhiệt độ độ ẩm chế độ hiển thị thời gian: 12h/24h - - Chức tay vào Chức báo động hàng ngày Chức hiển thị Calendar Chức Đồng hồ & hiển thị ngày, tự động trao đổi - 1.6 5seconds đồng hồ ngày Nhiệt độ : -50 ℃ ~ 70 ℃ ( -58 ℉ ~ 158 ℉ ) Độ ẩm: nhà 10 % RH đến 99 % RH Kích thước sản phẩm: 1.4 106X98X 22mm Nguồn cung cấp: 1.5V (AAAsize) 1.5 1.7 http://tramthoitiet.com/ 1.8 1.8.1 - Sản phẩm 2: Máy đo nhiệt độ phòng • Thông số sản phẩm- - Đo nhiệt độ, độ ẩm nhà lẫn trời - Hiển thị đồng thời nhiệt độ, độ ẩm nhà nhiệt độ trời - Hiển thị trực đồng thời thời gian lịch ngày tháng năm - Màn hình LCD to rõ ràng dễ quan sát từ xa - Đơn vị nhiệt độ ℃ / ℉ thay đổi - Bộ nhớ MAX / MIN giá trị nhiệt độ độ ẩm - chế độ hiển thị thời gian: 12h/24h - Chức tay vào - Chức báo động hàng ngày - Dây gắn đầu dò nhiệt độ dài 200 cm - Nhiệt độ nhà: -10 ℃ ~ 50 ℃ (14 ℉ ~ 122 ℉) - Nhiệt độ trời: -50 ℃ ~ 90 ℃ (-58 ℉ ~ 194 ℉) Độ ẩm: 20% RH nhà ~ 90 % RH Kích thước sản phẩm: 145 × 80 × 24 mm Nguồn cung cấp: 1.5V (AAA) x2 Tiêu chuẩn Mỹ, EU 1.9 Các tiêu kĩ thuật sản phẩm 1.9.1 Chức sản phẩm Sản phẩm hiển nhiệt độ nơi muốn đo như: nhiệt độ phòng bảo quản, nhiệt độ nước, môi trường Qua điều chỉnh cho phù hợp 1.9.2 Chỉ tiêu kĩ thuật sản phẩm • Khoảng hoạt động xác nhất: 0°C÷100°C - • Độ xác: 0,25°C nhiệt độ phòng 0,75°C khoảng - -55°C ÷150°C • Đơn vị đo: °C 1.9.3 - Chỉ tiêu phi kĩ thuật • Mạch in dễ nhìn, có tính thẩm mỹ, làm việc xác - • Mạch dễ sử dụng, nhỏ gọn - • Giá thành tiết kiệm - - CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KỸ THUẬT 2.1 Sơ đồ khối mạch: - Mạch đo nhiệt độ gồm khối - Khối nguồn Khối cảm biến nhiệt độ Khối xử lý giải mã tín hiệu 2.2 Các linh kiện sử dụng mạch - IC: ICL7107, LM7805, LM7905, LM 35 - Biến trở, điện trở, tụ điện, cầu diode - LED đoạn anode chung Khối hiển thị - 2.3 Nguyên lý chức khối - A Khối Nguồn - Nguồn điện sử dụng nguồn xoay chiều lấy từ máy biến áp cấp nguồn 12V AC qua cầu diode, IC LM7805 IC LM7905 tạo nguồn cung cấp điện áp ±5V DC ổn định cho mạch - - - IC LM7805 có nhiệm vụ tạo điện áp ổn định 5V DC Dòng từ LM7805 có giá trị cực đại 1.5 A 1A tùy nhà sản xuất Tuy nhiên lưu ý cần giữ áp vào lớn áp khoảng 2V cho IC hoạt động bình thường.Ví dụ dùng 7805 cần có lối vào 7V - - LM7805 đóng vỏ dạng TO220 Hình bên sơ đồ chân LM7805, chân bên trái chân INPUT, ta đưa điện áp dây dương (+) cần hạ xuống 5V vào Chân thứ chân mass chung mạch điện vào mạch điện Chân nối chung với phiến tản nhiệt đỉnh A.1:(so IC với 7805chân 2) IC Chân bên phải chân OUTPUT, điệnHình áp 5V đưa - IC LM7905 có nhiệm vụ tạo điện áp ổn định -5V DC Dòng từ LM7905 có giá trị cực đại 1.5A 1A tùy nhà sản xuất LM7905 đóng vỏ dạng TO220 Hình bên sơ đồ chân LM7905, chân chân INPUT, ta đưa điện áp dây dương (+) cần hạ xuống -5V vào Chân thứ chân mass chung mạch điện vào mạch điện Chân nối chung với phiến tản nhiệt đỉnh IC Chân bên phải chân OUTPUT, điện áp -5V (so với chân 1) đưa Hình A.2: IC 7905 - Hình A.3: Khối nguồn - B Khối cảm biến nhiệt độ - Khối cảm biến nhiệt độ sử dụng bao gồm IC cảm biến nhiệt độ LM35 Tín hiệu đưa nối trực tiếp vào chân Vin IC ILC7107 - - Hình B.1: Khối cảm biến nhiệt độ - - - IC LM35 dùng để chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành điện áp LM35 dùng điện áp khoảng - 30 V IC LM35 đo nhiệt độ từ -55 o tới 150 C theo khuyến cáo o nhà sản xuất nên đo khoảng từ -40 tới 110Hình C B.2:đểICđảm LM35 bảo tính xác - Chúng ta xác định chân LM35 theo hình vẽ bên Chân bên trái chân cấp điện Vs, chân chân tín hiệu ra, chân bên phải chân nối mass - 10 • Trở hạn dòng bảo vệ led - Công dụng điện trở khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp • Tụ điện Sự tích tụ điện tích hai bề mặt tạo khả tích trữ lượng điện trườngcủa tụ điện Khi chênh lệch điện hai bề mặt điện xoay chiều, tích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên tụ điện mạch điện xoay chiều • Biến trở - Biến trở thiết bị có điện trở Điện trở biến đổi theo ý muốn Chúng sử dụng mạch điện để điều chỉnh hoạt động mạch điện - 2.4 Thiết kế mạch Bước 1: Khởi động chương trình ISIS cách chọn Start/ All program/ Proteus7 Professional/ ISIS Professional - Sau cửa sổ chương trình xuất với tất công cụ hỗ trợ thiết kế chạy mô hình sau: - - Bước 2: Chọn linh kiện Để lấy linh kiện, ta chọn nút Component - Sau chọn nút Pick Devices: - Cửa sổ thư viện linh kiện lên Để lấy điện trở, vào thư viện DEVICE, chọn RES (nhấp đôi chuột) danh mục linh kiện thư viện: - Cũng thư viện DEVICE: Để lấy tụ điện chọn CAP Để lấy biến trở ta vào thư viện Resistors, khung Sub-category chọn Variable, chọn 3252W-1-103LF chọn tiếp 3252W-1-503LF Tương tự ta vào keywords: Gõ 7805 để chọn IC LM7805 - - Gõ 7905 để chọn IC LM7905 - Gõ tiếp LM35 để lấy IC LM35 - Gõ tiếp 7SEG-A13X19N để lấy LED đoạn - Trong thư viện linh kiện Proteus IC ICL7107 ta sử dụng IC TC7107 có số chân tương tự để thiết kế - - Bước 3: Sắp xếp nối dây cho linh kiện Sử dụng linh kiện có sẵn, lệnh phần mềm ta thực nối dây, nối đất, nối nguồn cho linh kiện với Sắp xếp cách hợp lý, dễ quan sát Ta thiết kế mạch nguyên lý hình: - +5V U3 7SEG-A13X19N CA2 CA2 CA2 19 22 17 18 15 24 16 23 25 13 14 10 11 12 21 20 DP G F E D C B A CA1 DP G F E D C B A CA1 DP G F E D C B A CA1 +5V LED-RED VIN+ ACOM VIN- VBUFF CAZ VINT CREF+ VREFVREF+ CREF- D1 K V+ AB4 G3 F3 E3 D3 C3 B3 A3 G2 F2 E2 D2 C2 B2 A2 G1 F1 E1 D1 C1 B1 A1 GND POL V- TEST OSC3 OSC2 OSC1 RV2 J2 7805 +5V 26 BR2 U8 U1 -5V VO VI 1 GND 7SEG-A13X19N C8 10uF C7 1000mF U4 7SEG-A13X19N A U5 R4 DOMINO3 CAU-1A 31 32 30 TC7107 100k 0.22uF C4 10k C10 10uF 1000mF D2 0.47uF +5V C11 -5V R2 R1 C3 A 101 LED-RED VO VI K C5 RES-VAR2 GND 28 29 27 34 35 36 33 37 38 39 40 330 C2 U2 R5 U9 7905 330 1uF 27.0 C1 VOUT 1nF LM35 - Hình 11: Mạch nguyên lý Bước 4: Chuyển từ mạch nguyên lý sang mạch in Để chuyển sang mạch in ta phải kiểm tra xem linh kiện có chân thư viện mạch in chưa Ta lựa chọn linh kiện ấn phải chuột, chọn Pakaging Tool Nếu linh kiện có chân ta bảng - - - Còn mà hộp thoại hình chân linh kiện ta phải thực tao tác add chân linh kiện Sau kiểm tra xong tất linh kiện có đầy đủ chân thư viện để vẽ mach in ta thực thao tác chuyển từ sơ đồ mạch nguyên lý sang mạch in,trước hết ta chọn save để lưu lại sơ đồ mạch Rồi thực thiết kế mạch in cách: - - Chọn Netlist Transfer to ARES : Xuất hộp thoại Create New Layout, ta chọn DEFAULT =>OK Ta chọn default tức để chế độ mặc định, không cần phần mềm hỗ trợ board mạch sẵn Chúng ta tự thiết kế board mạch riêng - Sau ta vẽ bord mạch,ta lựa chọn biểu tượng 2D Graphics Box Mode Rồi vẽ hình chữ nhật, sau ta nhấn phải chuột vào hình chữ nhật vừa tạo chọn Change Layer =>Board Edge Ta xếp linh kiện tự động cách chọn Tools =>Auto Place =>OK Khi mành hình linh kiện đc xếp tự động hình: - - Bây ta xếp lại cho hợp lý Sau xếp lại linh kiện board mạch cho phù hợp ta tiến hành dây cho mạch Trước dây cho mạch ta cần phải lựa chọn số thông số, click vào Design Rule Manage, hộp thoại Design Rule Manage ta chọn Net classes, ô Pair ta chon None (vì ta dây lớp) sau chọn OK - - Ta sử dụng công cụ dây tự cách chọn Auto-router =>Begin Routing Sau dây xong ta đổ đồng cho mạch cách chọn Zone Mode sau lựa chọn Board mạch, thư mục: cột Layer/colour chọn Bottom Copper - - - - - - Cuối ta đc mạch in xuất file pdf hình vẽ sau: CHƯƠNG 3: THI CÔNG MẠCH Thực triển khai thiết kế lắp ráp mạch Dưới phần layout PCB mạch đo nhiệt độ: - - - - - - - - Mạch sau lắp ráp - Chạy mạch thực nghiệm - - CHƯƠNG 4: NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN - - - Sau hoàn thành mạch, chạy thực nghiêm so sánh kết cảm biến nhiệt hiển thị led đoạn với kết đô nhiệt độ thực tế môi trường sản phẩm có sẵn thị trường cho thấy kết sản phẩm xác so với thực tế Qua việc thực đố án giúp sinh viên nâng cao kĩ phân tích tìm hiểu linh kiện điện tử, từ giúp lựa chọn linh kiện phù hợp với mạch mà thiết kế với mục đích tiết kiêm chi phí cho sản phẩm Giúp sinh viên nâng cao kĩ thi công mạch phần cứng với kĩ thực hành để hoàn thiện sản phẩm nhanh có tính thẩm mỹ cao Qua sinh viên vận dụng kiến thức học vào thực tế qua kiểm tra lý thuyết với thực tế - TÀI LIỆU THAM KHẢO - - www.eitviet.com www.machdientu.net www.alldatasheets.com www.chipkool.net http://tramthoitiet.com/ http://www.instructables.com/ ... biến nhiệt độ - Khối cảm biến nhiệt độ sử dụng bao gồm IC cảm biến nhiệt độ LM35 Tín hiệu đưa nối trực tiếp vào chân Vin IC ILC7107 - - Hình B.1: Khối cảm biến nhiệt độ - - - IC LM35 dùng để chuyển... mạch điện tử Mạch đo nhiệt độ ứng dụng nhiều sống chúng ta.Ví dụ đo nhiệt độ phòng làm việc, phòng bảo quản lạnh, lưu trữ hay khu vực cần nhiệt độ xác mạch đo nhiệt độ giúp điều chỉnh nhiệt độ. .. vị nhiệt độ ℃ / ℉ thay đổi - Bộ nhớ MAX / MIN giá trị nhiệt độ độ ẩm - chế độ hiển thị thời gian: 12h/24h - Chức tay vào - Chức báo động hàng ngày - Dây gắn đầu dò nhiệt độ dài 200 cm - Nhiệt độ