Thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiệt độ dùng LM35

MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐO 1 Tổng quan Biến nhiệt thành điện 3 Hình thành sơ đồ khối .6 Chương 2:GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ CHÍNH IC cảm biến nhiệt độ LM35 Bộ chuyển đổi tương tự số bit ADC0804 .8 Opam 741 12 Khuếch đại thuật toán LM358 12 IC 555 13 IC 7483 14 IC 7447 15 LED 15 LED báo 16 10 Transistor 17 11 Điện trở, tụ điện .17 12 Còi báo 18 Chương 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MẠCH ĐO .19 Tính tốn lựa chọn cảm biến 19 Tính tốn thiết kế mạch đo 19 Tính tốn thiết kế mạch khuếch đại chuẩn hóa .21 Tính tốn thiết kế mạch nhấp nháy cho LED 22 Xây dựng hiển thị số BCD 26 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 31 Trang - Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠCH ĐO Tổng quan 1.1 Khái niệm nhiệt độ 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 Ỏ trạng thái lỏng, phân tử dao động quanh vị trí cân vị trí cân ln dịch chuyển làm cho chất lỏng khơng có hình dạng định Còn trạng thái rắn, phần tử, nguyên tử dao động xung quanh vị trí cân Các dạng vận động phân tử, nguyên tử gọi chung chuyển động nhiệt Khi tương tác với bên ngồi có trao đổi lượng khơng sinh cơng, q 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.Ởtrạng thái rắn, truyền nhiệt xảy chủ yếu dẫn nhiệt xạ nhiệt Đối với chất lỏng khí ngồi 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 1.2 Các 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: - 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 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 Vi mạch số,vi mạch tương tự lĩnh vực không mang tới thời nóng bỏng ẩn chứa vơ số điều bí ẩn có sức hấp dẫn lạ kỳ, ngày thâm nhập vào đời sống Nhưng thực tế dạng Trang - lượng thường dạng tương tự.Do muốn xử lý 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, em đă thưc việc xây dựng mạch điện đo nhiệt độ hiển thị đèn LED.Mạch mang tính chất thử nghiệm thực tế vấn đề chuyển đổi ADC, vấn đề cảnh báo nhiệt độ đèn vấn đề đo lường đại lượng không điện điện Biến nhiệt thành 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 ngồi mơi trường cần đo(áp dụng với trường hợp đo nhiệt độ cao) Trong khuôn khuôn khổ yêu cầu đề tài ta khảo sát phương pháp đo trực tiếp giải nhiệt độ cần đo cao Đo nhiệt độ phương pháp trưc tiếp ta lại khảo sát loại nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu nhiệt kế nhiệt điện trở 2.1 Nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu: Cấu tạo : Gồm hai kim loại a,b hàn với đầu t1 hai đầu t0 đầu tự Nguyên lý làm việc: dựa hiệu ứng Thomson hiệu ứng seebek: Khi nhiệt độ đầu t1 khác nhiệt độ đầu t0 chúng tạo nên suất điện động: Eab(t1,t0)=Eab(t1)-Eab(t0) Nếu giữ nhiệt độ đầu t0 không đổi : Eab(t1,t0)=Eab(t1-c)=F(t1) - Rd: điện trở đường dây (quy định 5Ω) - Rdc: điện trở điều chỉnh (điều chỉnh cho Rd = 5Ω) ·  Những nguyên nhân gây sai số: + Điện trở mạch đo thay đổi nhiệt độ môi trường thay đổi + Nhiệt độ đầu tự to đươc trì nhiệt độ chuẩn khơng độ C Et 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 Trang -  Khi nhiệt độ tư thay đổi Rt thay đổi làm cho mạch bù cân dẫn đến việc xuất điện áp Ucd bù vào sức điện động bị thay đổi Ta có : Eab(t1,to)= E’ab(t1,to)+Ucd 2.2 Nhiệt kế điện trở Dùng nhiệt điện trở (là môt thiết bị biến đổi nhiệt độ thành thay đổi thương số điện trở R:Rt=f(t) ) Phân làm loại : - Nhiệt điện trở kim loại :thuường đươc làm Niken,Cu,platin Quan hệ R-t: Rt=Ro(1+at) Ro: điện trở nhiệt độ chuẩn a:hệ số nhiệt độ t:nhiệt độ môi trường Dải nhiệt độ:0 - 125 độ C - Nhiệt điện trở bán dẫn: Chế tạo từ hỗn hợp chất oxit bán dẫn đa tinh thể như:MgO,MgẠl2O2 Đặc tính quan trọng có độ nhạy nhiệt cao gấp hàng chuc lần loại ` Dải nhiệt độ rộng Quan hệ điện trở nhiệt độ: Rt=Ro Exp[B.(1/T-1/To) Trong đó: To nhiệt độ chuẩn tuyệt đối Ro la điện trở chất bán dẫn nhiệt độ To Rt la điện trở chất bán dẫn nhiệt độ T môi trường B số có giá trị từ 3000 đến 5000 K Giá trị điện trở thường cỡ 50 - 500 Ôm - Đo nhiệt độ = diot tranzitor Linh kiện điện tử nhạy nhiệt nên ta sử dụng 1số linh kiện bán dẫn diot tzt nối theo kiểu diode (Bazơ nối với Colector) Khi điện áp U hai cực diode hàm nhiệt độ Độ nhạy xác định theo biểu thức : S=dU/dt (độ nhạy có giá trị thường cỡ 2.5 mV/độ C) Khi nhiệt độ thay đổi ta có: Ud=Ebe1-Ebe2=(K.T.ln(Ic1/Ic2))/q Trong đó: K hệ số Trang - T nhiệt độ mơi trường tính theo độ K q điện tích Ic1 ḍng collector cua tzt1 Ic2 ḍng collector cua tzt Với tỉ số Ic1/Ic2=const Ud tỉ lệ thuận với nhiệt độ T mà không cần nguồn ổn định Độ nhạy nhiệt mạch mạch xác định theo biểu thức sau: S=d(U1-U2)/dT Hiện thị trường có sẵn IC tích hợp sử dụng phần tử bán dẫn làm nhiệm vụ cảm biến nhiệt tiện lợi 2.3 Lựa chọn phương pháp biến đổi nhiệt thành điện -Việc sử dụng IC cảm biến nhiệt áp dụng vào thiết bị đo nhiệt độ phương pháp phổ biến, tiện lợi >>Do đó, em đă lựa chọn phương pháp áp dụng vào đề tài mình.Hơn nữa, em đă nói phần tử bán dẫn nhạy nhiệt,để đảm bảo độ chuẩn xác tương đối cao,thoả măn tiêu chuẩn yêu cầu, chấp nhận Trang - Hình thành sơ đồ khối 3.1 Sơđồkhối Hình Sơ đồ khối hệ thống 3.2 Yêu cầu cho khối : - Khối nguồn:cung cấp nguồn cho toàn hệ thống hoạt động, tất thiết bị hai nguồn +5v – 5v - Cảm biến: nhận tín hiệu cần đo ,dùng làm mạch đệm tín hiệu lọc nhiễu tín hiệu trước chuyển vào khối khác - Mạch đo: có nhiệm vụ tính tốn biến đổi tín hiệu điện nhận từ chuyển đổi cho phù hợp với yêu cầu kết đo thị - Cơ cấu thị: Là thiết bị hiển thị cho người dùng biết nhiệt độ đối tượng cần đo Có nhiều cấu thị khác như: từ điện, điện động - 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 thể kết đo Trang - - 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 3.3 Tổng quan mạch đo 3.1.1 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 thong số cần đo thành đại lượng điện hay điện áp U = – 10V I = 4- 20mA Sau qua bọ lọc khuếch đại tín hiệu Tín hiệu sau hiệu chỉnh chuyển qua sang cấu thị chuyển đổi ADC (Analog Digital Converter) chuyển đổi tín hiệu tương tự sang dạng số chuyển qua để so sánh phát cảnh báo nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép chuyển tới phần thị để hiển thị kết LED 3.1.2 Các phương pháp đo nhiệt độ Đo nhiệt độ phương pháp đo lường tín hiệu dạng tự nhiên mơi trường, khơng có 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 Trang - Chương 2:GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 1.IC cảm biến nhiệt độ LM35 1.1Giới thiệu chung Hình 2: IC cảm biến LM35 Cảm biến nhiệt độ LM35 loại cảm biến tương tự hay ứng dụng ứng dụng đo nhiệt độ thời gian thực Vì hoạt động xác với sai số nhỏ, đồng thời với kích thước nhỏ giá thành rẻ ưu điểm Vì cảm biến tương tự (analog sensor) nên ta dễ dàng đọc giá trị 1.2Cấu tạo đặc điểm 1.2.1 Cấu tạo Gồm chân có chân cấp nguồn chân xuất điện áp tùy theo nhiệt độ mà cảm biến nhận o Chân 1: Chân nguồn Vcc o Chân 2: Đầu Vout o Chân 3: GND 1.2.2 Đặc điểm + Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V + Độ xác cao 25 0.5 + Trở kháng đầu thấp 0.1 cho 1mA tải + Dải nhiệt độ đo LM35 từ -55 0C đến 1500C với mức điện áp khác Xét số mức điện áp sau :  Nhiệt độ -55 C điện áp đầu -550mV  Nhiệt độ 25 C điện áp đầu 250mV  Nhiệt độ 150 C điện áp đầu 1500mV Trang - 2.Bộ chuyển đổi tương tự số bit ADC0804 a Giới thiệu chung Chíp ADC0804 chuyển đổi tương tự số họ loạt ADC800, làm việc với +5V có độ phân giải bit Ngồi 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 Hình 3: IC chuyển đổi tương tự - số bit ADC0804 b Nguyên lý làm việc Chức chân ADC0804: - Chân CS (chân số 1)chọn chíp: Là đầu vào tích cực mức thấp sử dụng để kích hoạt chíp ADC0804 Để truy cập ADC0804 chân phải mức thấp - Chân RD (chân số 2): Đây tín hiệu đầu vào tích cực mức thấp Các ADC chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân tương đương với giữ ghi RD sử dụng để nhận liệu chuyển đổi đầu ADC0804 Khi 0CS = xung cao – xuống – thấp áp đến chân RD đầu Trang - số bit hiển diện chân liệu D0 – D7 Chân RD coi cho phép đầu - Chân ghi WR (chân số 3) Thực tên xác “Bắt đầu chuyển đổi”): Đây chân đầu vào tích cực mức thấp dùng để báo cho ADC0804 bắt đầu trình chuyển đổi Nếu CS = WR tạo xung cao – xuống – thấp ADC0804 bắt đầu chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự Vin số nhị phấn bit Lượng thời gian cần thiết để chuyển đổi thay đổi phụ thuộc vào tần số đưa đến chân CLK IN CLK R Khi việc chuyển đổi liệu hồn tất chân INTR ép xuống thấp ADC0804 Ngoài , cần tạo xung IC 555 cho chân WR Hình : Sơ đồ khảo sát ADC0804 - Chân CLK IN (chân số 4) CLK R (chân số 19): Chân CLK IN chân đầu vào nối tới nguồn đồng hồ đồng hồ sử dụng để tạo thời gian Tuy nhiên ADC0804 có máy tạo xung đồng hồ Để sử dụng máy tạo xung đồng hồ ADC0804 chân CLK IN CLK R nối tới tụ điện điện trở Trong trường hợp tần số đồng hồ xác định biểu thức: f= Trang - 10 - 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 - Tụ điện loại linh kiện điện tử thụ động tạo hai bề mặt dẫn điện ngăn cách điện mơi Khi có chênh lệch điện hai bề mặt, bề mặt xuất điện tích điện lượng trái dấu - Sự tích tụ điện tích hai bề mặt tạo khả tích trữ lượng điện trường 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 trở kháng tụ điện mạch điện xoay chiều 12.Còi báo Hình 13: Còi báo động Còi báo làm nhiệm vụ phát tín hiệu âm báo động xảy cố nhiệt độ tăng giới hạn cho phép Trang - 18 Chương 3: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MẠCH ĐO u cầu tính tốn thiết kế với n = 74, a = a) Dải đo: từ 00C đến tmax = (50+n)0C = 1240C b) Giới hạn nhiệt độ bình thường: từ 00C đến t = 2*tmax/3 = 82.70C c) Thời gian sáng tắt đèn báo nhiệt độ giới hạn bình thường là: τ = (1+0.5*a) = giây d) Khi nhiệt độ 82.70C còi báo hoạt động 1.Tính tốn lựa chọn cảm biến Căn vào yêu cầu đề tài khả áp dụng thực tế Em lựa chọn sử dụng IC cảm biến nhiệt độ LM35 Khi nhiệt độ thay đổi 10C đầu cảm biến thay đổi 10mV 2.Tính tốn thiết kế mạch đo Nguyên lý hoạt động mạch đo: Vì điện áp đầu IC cảm biến nhiệt độ LM 35 nhỏ nên đưa tới mạch khuếch đại chuẩn hóa với mức điện áp (U) ÷ 10V dòng điện (I) 4mA ÷ 20mA Sau đưa tới cấu thị 2.1 Cơ cấu thị Vì dòng điện dòng chiều điện áp chiều với giá trị bé nên ta dùng cấu thị từ điện để hiển thị giá trị nhiệt độ thời điểm xác định 2.1.1 Cấu tạo chung Gồm hai phần bản: phần tĩnh phần động Phần tĩnh: gồm: nam châm vĩnh cửu 1; mạch từ cực từ lõi sắt hình thànhmạch từ kín Giữa cực từ l.i sắt có có khe hở khơng khí gọi khe hở làm việc, đặt khung quay chuyển động Phần động: gồm: khung dây quay quấn bắng dây đồng Khung dâyđược gắn vào trục quay (hoặc dây căng, dây treo) Trên trục quay có hai lò xo cản 7mắc ngược nhau, kim thị thang đo Hình 14: Cơ cấu thị từ điện Trang - 19 2.1.2 Nguyên lý làm việc chung Khi có dòng điện chạy qua khung dây (phần động),dưới tác động từ trường nam châm vĩnh cửu (phần tĩnh) sinh mômen quay Mq làm khung dây lệch khỏi vị trí ban đầu góc α Mơmen quay tính theobiểu thức: Mq ==B.S.I.W với B: độ từ cảm nam châm vĩnh cửu S: tiết diện khung dây W: số v.ng dây khung dây Với cấu thị cụ thể B, S, W, D số nên góc lệch α tỷ lệ bậc nhấtvới dòng điện I chạy qua khung dây 2.1.3 Các đặc tính chung: Từ biểu thức suy cấu thị từ điện có đặc tính bảnsau: - đo dòng điện chiều - đặc tính thang đo đềuđộ nhạy số 2.2 Tính tốn thiết kế cấu thị nhiệt độ - Giới hạn đo: 00C đến 1500C - Độ chia nhỏ nhất: 0.10C - Sai số: ± 0.10C Hình 15: Cơ cấu thị nhiệt độ (ví dụ) 3.Tính tốn thiết kế mạch khuếch đại chuẩn hóa Chuẩn hóa đầu với mức điện áp U = ÷ 10V I = ÷ 20mA 3.1Thiết kế tính tốn mạch khuếch đại chuẩn hóa điện áp Mạch chuẩn hóa đầu cảm biến LM35 thay đổi từ 0C (0 vôn) đến 1240C (1.24 Vôn) Trang - 20 Sử dụng IC khuếch đại thuật toán opam uA741 mạch khuếch đại khơng đảo để chuẩn hóa tín hiệu điện áp Hình 18: Mơ mạch khuếch đại chuẩn hóa đầu 10 V – 1240C Tính tốn: UI = 1.24 (Vol) U0 = 10 (Vol) Hệ số khuếch đại mạch: Ku = + = = 8.0645  = 7.0645  Chọn R2 = 100 => RF = 706.45 3.2Thiết kế tính tốn mạch chuẩn hóa dòng điện Sử dụng mạch biến đổi điện áp – dòng điện với sơ đồ khơng đảo Mạch chuẩn hóa đầu cảm biến LM35 thay đổi từ 0C (4 mA) đến 1240C (20mA) Trang - 21 Hình 19: Mơ mạch chuẩn hóa I với sơ đồ khơng đảo Tính tốn: Ta có hệ số biến đổi điện áp – dòng điện: Khi Ura = 10 V => UI0= 10 (V)  KUI = = = = ;  R6 = 500 Ω Khi Ura = V => UI1= = (V)  I5 = UI1 KUI = = (mA) 4.Tính tốn thiết kế mạch nhấp nháy cho LED Tính tốn thiết kế mạch nháy cho LED với thời gian sáng thời gian tắt Ta có τ = (1 + 0.5*a) giây với a =  τ = giây Với yêu cầu đặt giải pháp dùng mạch so sánh + mạch tạo xung vuông đối xứng với T=10s Cụ thể ta dùng mạch tạo xung vuông đối xứng sử dụng IC555 Nguyên lý hoạt động chung mạch: Khi nhiệt độ nằm giới hạn độ C ÷ 82.7 độ C U- < U+ điện áp mạch so sánh mức H, qua cổng logic AND điện áp Uo mức (dựa vào bảng chân lý) Khi chân (RST) đưa lên mức cao, IC555 hoạt động chân có xung làm cho LED nhấp nháy Tương tự U- > U+ điện áp mạch so sánh mức L, qua cổng logic AND điện áp Uo mức (dựa vào bảng chân lý) Khi chân Trang - 22 (RST) kéo xuống mức thấp (0V), IC555 ngừng làm việc => LED khơng nhấp nháy Mơ mơ hình proteus: Hính 20: Mạch nhấp nháy cho LED 4.1 Thiết kế mạch so sánh Hình 21: Mạch so sánh Nguyên lý hoạt động mạch so sánh: Khi U-= 0.0533 mA Vậy =125 kΩ Yêu cầu nhiệt độ giới hạn cho phép (< 82.7 độ C ) đèn LED nhấp nháy với chu kỳ tắt sáng giây Tương ứng với điện áp cảm biến LM35 sau chuẩn hóa < +6.67V Tín hiệu điện áp IC cảm biến nhiệt độ sau chuẩn hóa đưa vào cửa đảo opamp LM358 Dùng mạch phân áp (với thông số mạch mơ tả hình vẽ mơ phỏng) đưa vào cửa không đảo opamp LM358 điện +6.67V làm điện áp so sánh Khi điện áp cảm biến nhỏ điện áp so sánh (< 6.67 V) Ở đầu LM358 LOGIC (hight) Khi điện áp cảm biến lớn điện áp so sánh (> 6.67 V) Ở đầu LM358 LOGIC (low) 4.2 Mạch logic (Cổng logic): Mạch sử dụng AND, đầu Bảng chân lý phép nhân logic A 0 1 B 1 Z=A.B 0 Hình 22 Ký hiệu bảng chân lý phép nhân logic 4.3 Thiết kế mạch tạo xung sử dụng IC 555 với chu kì nạp xả (led nhấp nháy) T = tsáng + ttối = giây Khi chân số ( R) mức logic (hight) IC 555 hoạt động, tạo xung vuông với chu kỳ = T = 10 giây Tính tốn: T = tsáng + ttối = 0.69 * ( R19 + R20)* C2 = giây Trang - 24 Chọn R19 = R20 = 45K  C2 =96.6 (uF) Hình 23: Mạch đèn nháy nhiệt độ phạm vi cho phép Tính tốn thiết kế mạch cảnh báo còi Khi nhiệt độ vượt 2*tmax/3 =82.7oC đưa tín hiệu cảnh báo tới loa Với u cầu ta sử dụng ln mạch so sánh, cổng logic + van bán dẫn đơn giản sử dụng transistor Nguyên lý hoạt động chung mạch: Khi nhiệt độ vướt 2*t max/3 =82.7oC U-> U+ điện áp mạch so sánh mức L, qua cổng logic AND điện áp Uo mức (dựa vào bảng chân lý) Chân B transistor kéo xuống mức 0, đồng thời transistor phân cực thuận, xuất dòng điện IEC qua loa làm loa kêu Ngược lại transistor bị phân cực ngược khơng có dòng qua loa Trang - 25 Hình 24: Mạch cảnh báo nhiệt độ vượt phạm vi cho phép - Tính tốn giá trị linh kiện mạch:  Ở để đơn giản ta sử dụng loa thạch anh với điện áp danh định 5V Van bán dẫn PNP sử dụng 2N3906, A1015  Điện trở tương ứng chân ta chọn sau: R12 = 1kΩ, R13 = 220Ω  Để ứng dụng thực tế, sử dụng van bán dẫn kết hợp với rơle để cảnh báo chuông điện xoay chiều 220V thiết bị bạn muốn điều khiển 6.Xây dựng hiển thị số BCD 6.1Sử dụng ADC0804 chuyển điện áp sang mã nhị phân - ADC0804 chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số Chip có điện áp nuôi +5V độ phân giải bit - Nguyên lý hoạt động chung mạch: Để ADC0804 làm việc chân CS phải đặt mức thấp Chân RD nhận tín hiệu vào tích cực mức thấp, đồng thời chân RW phải có xung cao xuống thấp để IC bắt đầu trình chuyển đổi Cụ thể mạch sử dụng IC555 để tạo xung vuông LED D1 tắt báo cho người dùng biết q trình chuyển đổi hồn tất RD mức thấp, tín hiệu số đưa PORT D (DB0-BD7) Quá trình lặp lặp lại điện áp chân VIN chuyển đổi sang mã nhị phân - Sơ đồ mơ Proteus Trang - 26 Hình 3.9.Bộ chuyển đổi điện áp sang mã nhị phân bit 6.2Xây dựng hiển thị số BCD - Số nhị phân bit có giá trị lớn 255 Vì ta sử dụng LED đoạn để hiển thị kết tương ứng với số hàng đơn vị, hàng chục hàng trăm - 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 + Dưới kết tương đương loại mã: thập phân, nhị phân BCD Trang - 27 - 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: Trang - 28 - Mạch số BCD cộng thực theo sơ đồ: Hình 3.10 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 Trang - 29  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 ( 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 ( 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 ( 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 Trang - 30 - Sơ đồ mơ Proteus Hình 3.11.Bộ chuyển đổi bit sang BCD Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trang - 31 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 drộng 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  Hướng phát triển  Do cấu thị từ điện làm việc dựa nguyên lý từ trường nên có qn tính lớn Kết phụ thuộc nhiều vào người đọc nên có tính chủ quan Dẫn đến kết chưa xác  Hướng phát triển nên thay cấu thị từ điện cấu thị sử dụng mạch chuyển đổi ACD để thi kết thông qua led từ kết hiển thị cách khác quan  Em hi vọng mạch áp dụng rộng rãi thực tế Trang - 32 ... đo trực tiếp giải nhiệt độ cần đo khơng phải cao Đo nhiệt độ phương pháp trưc tiếp ta lại khảo sát loại nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu nhiệt kế nhiệt điện trở 2.1 Nhiệt kế cặp nhiệt ngẫu: Cấu tạo : Gồm... – 459,67 Đây thang đo nhiệt độ dùng phổ biến 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 Vi mạch số,vi mạch tương tự lĩnh... kịp thời sử lý - Cảnh báo: thực chức báo động nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép 3.3 Tổng quan mạch đo 3.1.1 Mạch đo Đối tượng cần đo đại lượng vật lý, dựa vào đặc tính đại lượng cần đo mà chọn loại