Cổng nối tiếp RS-232 là giao diện phổ biến rộng rói nhất. Cỏc mỏy tớnh PC được sản suất gần đõy cú 2 cổng nối tiếp theo chuẩn RS-232, cổng thứ nhất là COM1 thường được dựng cho chuột, cũn cổng thứ 2 là COM2 thường được dựng cho cỏc mục đớch ghộp nối khỏc như là modem, mỏy in hoặc cỏc thiết bị đo lường. Khi cần nhiều hơn 2 cổng ta cú thể lắp đặt cỏc card mở rộng, trờn đú cú thờm 1 đến 2 cổng RS232.
Việc sử dụng giao diện nối tiếp mang lại nhiều ưu điểm:
- Khả năng chống nhiễu cỏc cổng nối tiếp cao hơn so với cổng mỏy in.
- Cỏc thiết bị ngoại vi cú thể thỏo lắp ngay cả khi mỏy tớnh đang được cấp điện.
- Cỏc mạch điện đơn giản cú thể nhận được điện ỏp nguồn nuụi qua cổng nối tiếp.
Tổng cộng cú đến 2 đường dẫn lối ra và 4 đường dẫn lối vào, cú thể trao đổi trực tiếp bằng cỏc lệnh đơn giản.
Cổng nối tiếp RS-232 khụng phải là hệ thống bus, nó cho phộp dễ dàng tạo ra liờn kết dưới hỡnh thức điểm với điểm của 2 mỏy cần trao đổi thụng tin với nhau.
Thụng thường thỡ giao diện nối tiếp được điều khiển bằng mức tớn hiệu hai cực với độ lớn bằng +12V và -12V. Bởi vỡ cỏc mạch lối vào thụng thường trong mỏy tớnh PC nhận dạng một mức điện ỏp dưới 1V nh là mức LOW, nờn cổng nối tiếp cũng được phộp làm việc với mức TTL. Một số mỏy tớnh PC, phần lớn là mỏy tớnh xỏch tay làm việc với ngưỡng chuyển mạch từ -3V đến +3V vỡ thế cú thể chấp nhận lối vào hai cực.
Chương 4
ĐÁNH GIÁ SAI Sẩ CHUNG
Khi tớnh toỏn thiết kế một thiết bị đo bất kỳ việc quan trọng nhất là ta phải tớnh toỏn, đỏnh giỏ được sai số của thiết bị đú. Bất kỳ một thiết bị đo nào cũng sai số nhưng sai số đú phải nhỏ hơn sai số cho phộp để khụng bị ảnh hưởng tới cụng việc cụ thể khi sử dụng thiết bị đú. Sai số hệ thống bao gồm: sai số của sensor, sai số của bộ khuếch đại, sai số của ADC, sai số của vi điều khiển.
Sai số của vi điều khiển là nhỏ hơn cú thể bỏ qua vỡ vậy ta xột 3 loại sai số là:
- Sai số của sensor (γ1).
- Sai số của bộ khuếch đại (γ2). - Sai số của ADC (γ3).
Sai số của toàn mạch đo là: γ = √ γ2
1+ γ2 2+ γ2
3
4.1 Sai số của sensor (γ1):
LM335 cú độ sai số.
Với ADC 8-bit: C= ( reading-139.2 )/0.512 (sai số 1 - 2)
Chọn giỏ trị sai số là 1,3%
4.2 Sai số của bộ khuếch đại (γ2):
Sai số của bộ khuếch đại bao gồm sai số cộng tớnh và sai số nhõn tớnh. Mạch khuếch đại ở đõy ta sử dụng IC OP-07 cú:
Udrf = 0,6μV/ 0C
Khoảng nhiệt độ đo của mạch thiết kế là 0 ữ 1000C. Do đú sai số cộng tớnh là: γ2 = Udrf.ΔT/ D = 0,6.10-6.100/ 2,46.10-3 = 0,024%
Sai số nhõn tớnh của mạch khuếch đại đầu vào: G = k/( 1+Kβ)
Trong đú : K : Hệ số biến đổi thuận của mạch Β : hệ số phản hồi của mạch
Thụng thường K rất lớn nờn ta cú: Y = X/ β => KBD = 1/ β Ta chỉ cần thay đổi β để thay đổi KBD
=>Sai số cộng tớnh:
γ22 = (adK/ K) + ( 1-a )dβ/β
Trong đú: - dK/K là sai số của hệ biến đổi thuận ( biến đổi của hệ số khuếch đại thuật toỏn)
- dβ/ β là sai số của mạch phản hồi.
OP- 07 cú hệ số khuếch đại từ 2.10-5 ữ 5.10-5 lần, bộ biến đổi điện ỏp ra của OP- 07 là ± 13V.
=> dK/ K = 13/ 2.10-5 = 6,5.10-5 ≈ 0.
Ta chọn cỏc điện trở chất lượng tốt, cựng loại. Do vậy ta cú: Dβ/ β ≈ 0, γ22 = 0
Vậy sai số của mạch khuếch đại là: γ2 = γ21 + γ22 + γ21 = 0,036%
4.3 Sai số của ADC:
- Sai số lượng tử : Đõy là sai số hệ thống, giỏ trị của sai số lượng tử bằng một nửa giỏ trị điện ỏp đặt vào làm thay đổi một đơn vị của mó đầu ra.
- Sai số gõy ra do nguồn khảo sat ( Udrf ) bị thay đổi. Do vậy khi thiết kế mạch ta phải làm một mạch khảo sỏt ở bờn ngoài cú sai số cho phộp.
Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến độ chớnh xỏc của ADC:
Xột về độ chớnh xỏc ADC nào cũng cú 2 phần là phần tạo tớn hiệu so sỏnh và phần tạo mạch so sỏnh.
- Phần tạo tớn hiệu so sỏnh: Độ phõn giải, độ tuyến tớnh và độ chớnh xỏc của ADC ảnh hưởng tới độ chớnh xỏc của toàn mạch.
- Phần tạo mạch so sỏnh: Đối với mạch so sỏnh thỡ khoảng chuyển tiếp của tớn hiệu là một yếu tố gõy sai số vỡ 2 tớn hiệu phải sai lệch nhau một giỏ trị nhất định thỡ điện ỏp ra của mạch mới chuyển trạng thỏi. Ngoài ra, ở mỗi mức điện ỏp phỏc nhau cú một mức chuyển tiếp khac nhau tạo ra sự khụng tuyến tớnh của mạch so sỏnh. Bộ so sỏnh cũng chịu tỏc động của nhiệt độ.
Ảnh hưởng của bộ dao động: Yờu cầu xung nhịp chuẩn phải là 3,58 MHz, do vậy khi xung nhịp đặt vào thay đổi thỡ độ chớnh xỏc kộm đi.
Sai số tổng của ADC: 1 LSB đõy là sai số cho 1 bức lượng tử của ADC, nú bằng:
γ3 = 1/( 28-1).100 ≈ 0,4%.
Cỏc yếu tố khỏc mức độ ảnh hưởng khụng lớn lắm. Với sai số của ADC là : γ3 = 0,4%.
4.4 Kết luận => Sai số của toàn mạch đo:
γ = √γ2 1 + γ2
2 + γ2
3 = √1,32 + 0,0362 + 0,42 ≈ 1,36%
4.5 Cỏch hiệu chỉnh sai số.
Trong nhiều trường hợp cú thể làm giảm sai số bằng 1 số biện phỏp thực nghiệm thớch hợp, thớ dụ bảo vệ mạch đo bằng cỏch ổn định nhiệt độ và độ ẩm khụng khớ. Sử dụng cỏc giỏ đỡ chống rung hoặc sử dụng cỏc bộ tự động điều chỉnh điện ỏp nguồn nuụi cỏc bộ chuyển đổi tương tự số cú độ phõn dải thớch hợp, che chắn và nối đất cỏc thiết bị đo điện, sử dụng cỏc bộ lọc tớn hiệu .
Ngoài ra ỏp dụng chế độ vận hành đỳng đắn cũng là biện phỏp tốt để giảm sai số.
Trong đồ ỏn này cỏc thiết bị chế tạo cú thể giảm sai số bằng cỏch cung cấp nguồn ổn định, cỏc IC tốt. Điện trở sử dụng trong cỏc mạch khuếch đại muốn chớnh xỏc ta cú thể tiến hành đo điện trở và chọn giỏ trị đỳng nhất.
DANH SÁCH LINH KIỆN
STT Tờn linh kiện í nghĩa Giỏ trị 1 R1, R12, R13 Điện trở màng than 1k 2 R4, R6 Điện trở màng than 4k 3 R3, R5. R7, R8, R9, R11 Điện trở màng than 10k 4 R10 Điện trở màng than 20k 5 R14 Điện trở màng than 4k7 6 R2, R15 Điện trở màng than 100k 7 VR1, VR2 Biến trở 10k 8 C1 Tụ giấy 10nP 9 C4 Tụ giấy 20nP 10 C5, C6, C7, C8 Tụ giấy 22nP 11 C2, C3 Tụ giấy 30nP
12 Y1 500KHz 13 Y2 12MHz 14 LM741 ±12V 15 OP-07 ±5V 16 ADC-0809 ±5V 17 AT89c51 ±5V 18 MAX-232 ±5V 19 LM335 ±5V
KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Trong thời gian làm đề tài này em da biết được thờm nhiều kiến thức thực tế và ứng dụng được những kiến thức đó học. Qua đú chỳng em luyện tập được khả năng tư duy, cỏch thức nghiờn cứu, giải quyết một vấn đề thực tế.
Mạch đo nhiệt độ được ứng dụng rất drộng rói trong thực tế như đo nhiệt độ phũng, đo nhiệt độ để cảnh bỏo chỏy…Mạch đo nhiệt độ là thành phần quan trọng trong một số mạch chức năng khỏc như hệ thống đo và điều chỉnh nhiệt độ ở lũ cao, bộ phõn ngắt nhiệt, cung cấp nhiệt ở lũ sưởi….
Những việc đó làm được
- Nghiờn cứu cỏc phương phỏp đo nhiệt độ
- Thiết kế mạch thu thập dữ liệu hiển thị mỏy tớnh
- Thiết kế nguồn cung cấp
- Chọn linh kiện thiết kế cho hệ thống
- Tớnh sai số cho toàn hệ thống
- Sơ đồ cỏc khối chức năng và sơ đồ mạch đo
Những việc chưa làm được
- Chưa viết được lưu đồ thuật toỏn cho vi điều khiển AT89C51
- Chưa lập trỡnh
Hi vọng mạch cũn nhiều ứng dụng trong tương lai.
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian làm việc khẩn trương và nghiờm tỳc với sự say mờ và lũng nhiệt tỡnh cao, được sự hướng dẫn và chỉ bảo nhiệt tỡnh của giỏc viờn hướng dẫn là Thạc sĩ: Lờ Thị Thanh Hà cựng cỏc thầy cụ giỏo trong bộ mụn Đo lường và tin học cụng nghiệp dó giỳp chỳng em củng cố, mở mang thờm những kiến thức đó được học trong suốt thời gian qua để hoàn thành bản đồ ỏn này. Tuy nhiờn do thời gian làm bản đồ ỏn cú hạn nờn bản đồ ỏn của
chỳng em cũng cũn nhiều thiếu sút mong rằng sẽ được sự giỳp đỡ của cỏc thầy và cụ trong bộ mụn.
Chúng em xin trõn thành cảm ơn sự giỳp đỡ của cỏc thầy, cỏc cụ. Đặc biệt là cụ giỏo Lờ Thị Thanh Hà dó giỳp đỡ chỳng em hoàn thành bản đồ ỏn này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Kỹ thuật đo lường cỏc đại lượng vật lý
PGS. Phạm Thượng Hàn GVC. Nguyễn Văn Hoà PGS. Nguyễn Trọng Quế
2. Giỏo trỡnh “ Kỹ thuật đo lường ”. chủ biờn PGS Nguyễn Trọng Quế. 3. Giỏo trỡnh “ Phương phỏp đo ”. chủ biờn PGS Nguyễn Trọng Quế.
4. Giỏo trỡnh “ Phương phỏp đo và thiết bị đo ”. Cụ giỏo Nguyễn Thị Lan Hương.
5. Kỹ thuật điện tử - Đỗ Xuõn Thụ.
6. Giỏo trỡnh “ Đo lường điện ” và “ Cảm biến đo lường”. GVC Nguyễn Văn Hoà.
7. Giỏo trỡnh “ Kỹ thuật vi xử lý”.
8. Giỏo trỡnh “ Kỹ thuật truyền thụng cụng nghiệp”. 9. “ Cỏc bộ cảm biến trong đo lường và điều khiển”. PGS. Lờ Văn Doanh. PGS. Phạm Thượng Hàn. GVC. Nguyễn Văn Hoà. 10. “ Đo lường và điều khiển bằng mỏy tớnh”. Ngụ Diờn Tập.