V. CẢM BIẾN QUANG: 1 Sơ lược:
3.Vật liệu để chế tạo cảm biến :
Cảm biến quang thường được chế tạo bằng các bán dẫn đa tinh thể đồng nhất hoặc đơn tinh thể, bán dẫn riêng hoặc bán dẫn pha tạp, thí dụ:
- Đa tinh thể: CdS, CdSe, CdTe, PbS, PbSe, PbTẹ..
- Đơn tinh thể: Ge, Si tinh khiết hoặc pha tạp Au, Cu, Sb, In, SbIn, AsIn, CdHgTẹ..
Các đặc trưng:
- Điện trở: Giá trị điện trở tối Rco phụ thuộc vào dạng hình học, kích thước, nhiệt độ và bản chất hố lý của vật liệu quang dẫn. Các chất PbS, CdS, CdSe cĩ điện trở tối rất lớn (từ 104Ω đến 109Ω ở 25oC) trong khi đĩ SbIn, SbAs, CdHgTe lại cĩ điện trở tối tương đối nhỏ (từø 10Ω đến 103Ω ở 25oC). Điện trở Rc của cảm biến khi bị chiếu sáng giam rất nhanh khi độ rọi tăng lên. Trên hình 2.12 là một thí dụ về sự thay đổi của điện trở của một tế bào quang dẫn như là hàm của độ rọi sáng.
Hình 2.12: Sự phụ thuộc của điện trở vào độ rọi sáng.
Sự phụ thuộc của điện trở vào thơng lượng ánh sáng khơng tuyến tính. Tuy nhiên cĩ thể tuyến tính hố nĩ bằng cách sử dụng một điện trở mắc song song với tế bào quang dẫn.
Điện trở Rc (khi bị chiếu sáng) phụ thuộc vào nhiệt độ: độ nhạy nhiệt của tế bào quang dẫn càng nhỏ khi độ rọi sáng càng lớn. Giá trị của điện trở sẽ bị giảm (tuy rất chậm) ở những điều kiện làm việc giới hạn khi độ rọi sáng và điện áp đặt vào quá lớn.
VỊ BIẾN ĐỔI TƯƠNG TỰ SANG SỐ: 1 – Sơ lược: 1 – Sơ lược:
Ngày nay việc truyền đạt tín hiệu cũng như quá trình điều khiển và chỉ thị phần lớn được thực hiện theo phương pháp số. Trong khi đĩ tín hiệu tự nhiên cĩ dạng tương tự như: nhiệt độ, áp suất, cường độ ánh sáng, tốc độ quay, tín hiệu âm thanh…Để kết nối giữa nguồn tín hiệu tượng tự với các hệ thống xử lý số, người ta dùng các mạch chuyển đổi tương tự sang số(ADC) nhằm biến đổi tín hiệu tương tự sang số.
2 –ADC 0809
Bộ ADC 0809 là một thiết bị CMOS tích hợp với một bộ chuyển đổi từ tương tự sang số 8 bit, bộ chọn 8 kênh và một bộ logic điều khiển tương thích. Bộ chuyển đổi AD 8 bit này dùng phương pháp chuyển đổi xấp xỉ liên tiếp. Bộ chọn kênh cĩ thể truy xuất bất kì kênh nào trong các ngõ vào tương tự một cách độc lập.
Thiết bị này loại trừ khả năng cần thiết điều chỉnh điểm 0 bên ngồi và khả năng điều chỉnh tỷ số làm trịn. ADC 0809 dễ dàng giao tiếp với các họ TTL, CMOS và các bộ vi xử lý. ADC0809 28 1 IN2 IN1 IN0 A B C ALE 2-1 2-2 2-3 2-4 2-8 REF 2- STAR T IN3 IN4 IN5 IN6 EOC 2-5 OE CLK VCC REF GND 2-7
Hình 2.13 : sơ đồ chân của ADC0809 9 Ý nghĩa các chân:
o IN0 đến IN7 : 8 ngõ vào tương tự.
o A, B, C : giải mã chọn một trong 8 ngõ vào
o 2-1 đến 2-8 : ngõ ra song song 8 bit
o ALE : cho phép chốt địa chỉ
o START : xung bắt đầu chuyển đổi
o CLK : xung đồng hồ
o REF (+) : điện thế tham chiếu (+)
o REF (-) : điện thế tham chiếu (-)
o VCC : nguồn cung cấp
9 Các đặc điểm củaADC 0809:
o Cĩ 8 ngõ vào từ IN0 đến IN7 được chọn bởi 3 ngõ vào địa chỉ ABC.
o Cơng suất tiêu tán ở 250C là 875mW.
o Ngõ ra 3 trạng thái cĩ chốt.
o Tổng sai số chưa chỉnh định ± ½ LSB; ± 1 LSB
o Thời gian chuyển đổi: 100μs ở tần số 640 kHz
o Nguồn cung cấp + 5V
o Điện áp ngõ vào 0 ... +5V (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
o Tần số xung clock 10kHz – 1280 kHz
o Nhiệt độ hoạt động - 40oC đến 85oC
o Dễ dàng giao tiếp với vi xử lý hoặc dùng riêng
o Khơng cần điều chỉnh zero • Nguyên lý hoạt động:
ADC 0809 cĩ 8 ngõ vào tương tự, 8 ngõ ra 8 bit cĩ thể chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự để chuyển đổi sang số 8 bit.
Trước tiên phải nối đúng các ngõ VCC (đến Vcc), GND, REF+(đến Vcc), REF-(xuống đất), CLK (đến dao động bên ngồi).
Các ngõ vào được chọn bằng cách giải mã. Chọn 1 trong 8 ngõ vào tương tự được thực hiện nhờ 3 chân AĐA, AĐB, AĐC như bảng trạng thái sau:
A B C Ngõ vào được chọn 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
Aùp một xung dương ở chân ALE (Ađress Latch Enable- cho phép chốt địa chỉ) để chốt địa chỉ vào thanh ghi đa hợp địa chỉ bên trong.
Sau khi kích xung start thì bộ chuyển đổi bắt đầu hoạt động ở cạnh xuống của xung start, ngõ ra EOC sẽ xuống mức thấp sau khoảng 8 xung clock (tính từ cạnh xuống của xung start). Lúc này bit cĩ trọng số lớn nhất (MSB) được đặt lên mức 1, tất cả các bit cịn lại ở mức 0, đồng thời tạo ra điện thế cĩ giá trị Vref/2, điện thế này được so sánh với điện thế vào in.
o Nếu Vin > Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 1.
o Nếu Vin < Vref/2 thì bit MSB vẫn ở mức 0.
Tương tự như vậy bit kế tiếp MSB được đặt lên 1 và tạo ra điện thế cĩ giá trị Vref/4 và cũng so sánh với điện áp ngõ vào Vin. Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi xác định được bit cuối cùng. Khi đĩ chân EOC lên mức 1 báo cho biết đã kết thúc chuyển đổị
Trong suốt quá trình chuyển đổi chân OE được đặt ở mức 1, muốn đọc dữ liệu ra chân OE xuống mức 0.
Trong suốt quá trình chuyển đổi nếu cĩ 1 xung start tác động thì ADC sẽ ngưng chuyển đổị
Khi mạch chuyển đổi xong chân EOC (End Of Conversion_kết thúc chuyển đổi) lên cao để báo hiệu kết thúc chuyển đổi và dữ liệu chuyển đổi xong sẽ chốt ở ngõ ra 3 trạng tháị
Aùp 1 xung dương ở chân OE (Output Enable-cho phép ra) thì dữ liệu nhị phân D0-D7( trong đĩ D0 là LSB, D7 là MSB) được xuất ra ngồị
Mã ra N cho một ngõ vào tùy ý là một số nguyên.
)( ( ) ( ) ( ) .( 256 − + − − − = ref ref ref IN V V V V N
Trong đĩ Vin: điện áp ngõ vào hệ so sánh.
o Vref(+): điện áp tại chân REF(+).
o Vref(-): điện áp tại chân REF(-). Nếu chọn Vref(-) = 0 thì N = 256. ) (+ ref in V V
o Giá trị bước nhỏ nhất 1 LSB = 1 2 5 8− = 0,0196 V/byte Vậy với 256 bước Vin = 5V
Điện áp vào lớn nhất của ADC 0809 là 5V.
VIỊ ỔN ÁP NGUỒN NUƠI:1. Sơ lược: 1. Sơ lược:
Để tạo ra nguồn nuơi điện áp nhỏ cho các mạch thí nghiệm, việc sử dụng IC ổn áp là một phương pháp thích hợp. IC họ 78XX cĩ thể lắp ráp dễ dàng, cho điện thế ra ổn định.