II. Chuẩn truyền dẫn RS
2. Cấu trúc tổng quát PIC18F
1.1 Giới thiệu về LM
Dải nhiệt độ và sự thay đổi trở kháng theo nhiệt độ của LM35
Các bộ biến đổi (Transducer) chuyển đổi các đại lượng vật lý ví dụ như nhiệt độ, cường độ ánh sáng, gia tốc và tốc độ thành các tín hiệu điện phụ thuộc vào bộ biến đổi mà đầu ra cĩ thể là tín hiệu dạng điện áp, dịng, trở kháng hay dung kháng. Ví dụ, nhiệt độ được biến đổi thành về các tín hiệu điện sử dụng một bộ biến đổi gọi là Thermistor (bộ cảm biến nhiệt), một bộ cảm biến nhiệt đáp ứng sự thay đổi nhiệt độ bằng cách thay đổi trở kháng nhưng đáp ứng của nĩ khơng tuyến tính.
Bảng 2.1.2: Trở kháng của bộ cảm biến nhiệt theo nhiệt độ.
Nhiệt độ (0C) Trở kháng của cảm biến (kΩ)
0 29.490
25 10.000
50 3.893
75 1.700
100 0.817
Bảng 2.1.3: Hướng dẫn chọn loạt các cảm biến nhiệt họ LM35.
Mã sản phẩm Dải nhiệt độ Độ chính xác Đầu ra
LM35A -55 C to + 150 C + 1.0 C 10 mV/F LM35 -55 C to + 150 C + 1.5 C 10 mV/F LM35CA -40 C to + 110 C + 1.0 C 10 mV/F LM35C -40 C to + 110 C + 1.5 C 10 mV/F LM35DZ 0 C to + 100 C + 2.0 C 10 mV/F
Bảng 2.1.4: Nhiệt độ.
Các bộ cảm biến nhiệt họ LM35.
Các bộ cảm biến LM35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp đầu ra của nĩ tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Chúng cũng khơng yêu cầu cân chỉnh ngồi vì vốn chúng đã được cân chỉnh. Chúng đưa ra điện áp 10mV cho mỗi sự thay đổi 10C. Bảng 2.1.3 hướng dẫn ta chọn các cảm biến họ LM35.
Để đo nhiệt độ được chính xác, tất nhiên cần cĩ một đầu dị thích hợp. Đây là một cảm biến nhiệt cĩ nhiệm vụ vận chuyển từ nhiệt độ qua tín hiệu điện.Cĩ rất nhiều loại cảm biến nhưng dựa vào lý thuyết và thực tế của mạch cần thiết kế ta cần dùng
Nhiệt độ (0C) Vin (mV) Vout (D7 – D0) 0 0 0000 0000 1 10 0000 0001 2 20 0000 0010 3 30 0000 0011 10 100 0000 1010 30 300 0001 1110
phương pháp đo bằng IC cảm biến nhiệt độ. Các IC cảm biến nhiệt độ cĩ độ chính xác cao, dễ tìm và giá thành rẻ. Một trong số đĩ là IC LM35DZ, loại thơng dụng trên thị trường hiện nay và đồng thời nĩ cĩ những đặc tính làm việc phù hợp với thiết kế chi tiết của mạch.
* Sơ đồ chân của LM35DZ
* Đặc điểm LM35DZ:
+ Đảm bảo độ chính xác 0.5 độ C tại nhiệt độ 25 độ C. + Làm việc với nguồn nuơi 4V đến 30V
+ Trở kháng ra thấp 0.1 ohm với tải 1mA
+ Khả năng tự làm nĩng thấp, 0.08 độ C trong khơng khí
+Tiêu tán cơng suất thấp
+ Dịng làm việc từ 400µA-5mA + Dải nhiệt độ từ 0-100 độ C
+ Nhiệt độ ra thẳng thang đo Celcius nghĩa là ở 25 độ C thì điện áp ra là 0.25V + Tương ứng 10mV/độ C
+ Dịng ngược 15mA + Dịng thuận 10mA
*Cách mắc: Nối chân +Vs với nguồn và chân GND với đất, chân OUTPUT nối với chân Vin+ của ADC0804.
.
II.4. Nguyên lý đo và chuyển đổi tương tự/số của ADC
Khi nhiệt độ mơi trường thay đổi ±1oC làm cho trở kháng của cảm biến LM35 thay đổi dẫn đến điện áp đầu vào Vin của ADC thay đổi. Điện áp Vin vào ADC sẽ được so sánh với Ud của ADC. Ud cĩ thể thay đổi từ 0V đến 2(Vref/2).
Ban đầu Ud = 0, nếu Vin > Ud khi đĩ Ud sẽ được cộng thêm một giá trị là ∆U.
U U Ud = d +∆ , trong đĩ : mV V U ref 10 1024 ) 2 / ( 2 = = ∆
đồng thời giá trị bộ đếm tăng thêm 1. Quá trình so sánh cứ như vậy đến khi nào Ud =Vin thì dừng. Khi đĩ giá trị của bộ đếm chính là giá trị thập phân. Giá trị thập phân này sẽ được đưa qua một bộ giải mã, giải mã ra nhị phân rồi đưa ra các chân AD0 – AD7.
Đánh giá độ chính xác của phép đo
Khả năng tự làm nĩng của LM35DZ trong khơng khí là 0,1oC.
Cảm biến LM35 cĩ hệ số nhiệt là 10mV/oC, do đĩ sai số về nhiệt độ của LM35DZ sẽ là 0,5oC. Khi đĩ điện áp đầu vào Vin sẽ được làm trịn lên hoặc xuống . Khi Vin đi vào so sánh với điện áp Ud của ADC, ta nhận thấy rằng mức điện áp của ADC là 10mV nên sai số mà nĩ gây ra là 0,5mV tương ứng với giá trị nhiệt độ là
0,5oC.
Vậy sai số tổng cộng của hệ thống là 1.1oC. Do vậy nhiệt độ thực tế của ta sẽ là : treal = tđo ± 1,1 oC.
Phương pháp mà ta dùng ở đây là phương pháp vi phân bậc thang.