¾ Thiết kế mạch nguyên lý cho thiết bị:
Mạch khuếch đại tín hiệu ra của cảm biến: Để có được mạch khuếch đại tín hiệu ra cho cảm biến có thể sử dụng nhiều cách. Tuy nhiên nếu sử dụng bộ khuếch đại thuật toán LM324, mắc theo kiểu vi sai, mạch vừa đơn giản và có độ nhạy cao [2]. Sơ đồ
Với mạch điện trên hình 2.3.2, điện áp ra được tính bởi công thức (2.1):
Trường hợp chọn (R1 = R2) và [( R3 + VR1) = R4], khi đó hệ số khuếch đại KU sẽ được tính bởi công thức (2.2):
Với hệ số khuếch đại khoảng 20 lần theo tính toán ở trên, chọn điện trở ngõ vào
R1 = 560 Ω, khi đó ( R3 + VR1) = 11,2 kΩ. Trường hợp này để phù hợp với trị số linh kiện có trên thị trường thì chọn giá trị VR1 = 10 kΩ và giá trị của R3 = 1,2 kΩ.
Mạch vi xử lý: Mạch vi xử lý được sử dụng trong thiết bị đo là loại vi xử lý được tích hợp sẵn với bộ biến đổi tín hiệu tương tự sang số. Do vậy tín hiệu từ chân ra của bộ
khuếch đại được đưa trực tiếp đến chân 2 và 3 của vi xử lý (Pic16F877). Để có thể lập trình hiển thị thông tin về kết quả đo, bộ vi xử lý được kết nối với một màn hình hiển thị LCD. Ngoài ra chân 25 và chân 26 còn được thiết kếđể giao tiếp với máy tính thông qua đường truyền nối tiếp theo chuẩn RS 232, như thấy trong hình 2.3.3.
Mạch nguồn cung cấp: Dựa trên cơ sở mạch điện của từng khối nhận thấy rằng cần phải có 3 mức điện áp cung cấp cho thiết bị, gồm nguồn điện áp +12V dùng đểđiều khiển cho bộ chuyển mạch, nguồn điện áp +9V cấp cho bộ khuếch đại thuật toán, nguồn điện áp ổn định +5V cấp cho cảm biến và mạch vi xử lý. Mặt khác dòng điện cần thiết để cung cấp cho các khối tổng cộng không quá 1000 mA. Từđó đi thiết kế mạch
điện cấp nguồn cho thiết bị đo và mạch này được thiết kế cùng với sơđồ nguyên lý của toàn bộ mạch điện, như thể hiện trên hình 2.3.4.
¾ Thiết kế, chế tạo mạch in: Mạch in được thiết kế trên máy tính với kích thước nhỏ gọn phù hợp với thiết bị đo (hình 2.3.5). Quá trình thiết kếđã tính đến việc có thể
sử dụng nguồn điện áp cung cấp độc lập (nguồn ắc-quy 12V/2A) thay thế trong trường hợp mất nguồn điện lưới, tăng cường tính linh hoạt cho thiết bị.
¾ Sơ đồ bố trí linh kiện: Việc sắp xếp linh kiện trên bo mạch cũng rất quan trọng vì bộ vi xử lý làm việc với tần số cao, nếu vị trí từng linh kiện đặt không hợp lý sẽ
gây nhiễu đường tín hiệu vào, dẫn đến kết quảđo sẽ bị ảnh hưởng. Hình 2.3.6 thể hiện hình ảnh bố trí các linh kiện trên mạch điện bên trong thiết bị đo áp suất, nhìn từ trên xuống.
Hình 2.3.4: Sơđồ nguyên lý mạch điện thiết bị đo áp suất
¾ Mạch điện bên trong của thiết bị đo: Việc hàn lắp linh kiện trên boar mạch
được thực hiện sau khi đã chế tạo xong mạch in. Hình ảnh mạch điện tử bên trong thiết bị hoàn thành và đã được thử nghiệm, trình bày trong hình 2.3.7
Hình 2.3.6: Sơđồ board mạch in của thiết bịđo áp suất