2.3 Thiết kế khối mạch điều khiển hệ thống lò đốt
2.3.2 Khối mạch thu tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ
a)Giới thiệu về ADS1118
ADS1118 là bộ chuyển đổi tương tự sang số 16 bit (ADC) chính xác, công suất thấp, cung cấp tất cả các tính năng cần thiết để đo các tín hiệu cảm biến phổ biến nhất, trong đó có cặp nhiệt điện loại K.
Hình 2.23 Hình ảnh ADS1118 [32]
ADS1118 tích hợp bộ khuếch đại có thể lập trình (PGA), điện áp tham chiếu, bộ dao động và cảm biến nhiệt độ chính xác cao. Các tính năng này, cùng với phạm vi nguồn hoạt động rộng từ 2 V đến 5.5 V, làm cho ADS1118 trở nên lý tưởng cho các ứng dụng đo cảm biến hạn chế về không gian và năng lượng. ADS1118 có thể thực hiện chuyển đổi với tốc độ dữ liệu lên tới 860 mẫu mỗi giây (SPS). PGA cung cấp phạm vi đầu vào từ ± 256 mV đến ± 6.144 V, cho phép đo cả tín hiệu lớn và nhỏ với độ phân giải cao. Bộ ghép kênh đầu vào (MUX) cho phép đo hai đầu vào vi sai hoặc bốn đầu vào đơn. Cảm biến nhiệt độ có độ chính xác cao có thể được sử dụng để theo dõi nhiệt độ ở cấp hệ thống hoặc bù điểm lạnh cho cặp nhiệt điện.
Dữ liệu của ADS1118 được truyền qua chuẩn giao tiếp ngoại vi nối tiếp SPI [33].
49 Sơ đồ chân của ADS1118 được thể hiện trong Hình 2.24:
Hình 2.24 Sơ đồ chân của ADS1118 [33]
Các thông số cơ bản của ADS1118 được thể hiện trong:
Bảng 2.5 Khoảng giá trị các thông số cơ bản của ADS1118 [33]
Tối thiểu Tối đa Đơn vị
Điện áp nguồn VDD – GND − 0.3 7 V
Điện áp tín hiệu tương tự đầu vào
AIN0, AIN1, AIN2,
AIN3 GND − 0.3 VDD + 0.3 V
Điện áp tín hiệu số đầu vào
DIN, DOUT/DRDY��������,
SCLK, CS��� GND − 0.3 VDD + 0.3 V Dòng điện đầu vào,
liên tục
Tất cả các chân, trừ
chân nguồn − 10 10 mA
Nhiệt độ
Điểm nối (“Junction”) − 40 150
°C
Nội tại (“Storage”) − 60 150
b)Đo giá trị cặp nhiệt điện sử dụng ADS1118
Mỗi cặp nhiệt điện sử dụng trong hệ thống lò đốt chất thải được kết nối với 1 cặp chân tín hiệu vào trên ADS1118 (AIN0-AIN1 và AIN2-AIN3). Sơ đồ kết nối được mô tả trong Hình 2.25:
50
Hình 2.25 Mô hình cấu tạo ADS1118 [33]
Giá trị nhiệt độ được truyền từ ADS1118 tới vi điều khiển thông qua giao tiếp SPI, và sau đó được vi điều khiển biên dịch thành các giá trị số.
Quy trình tính toán để xác định được nhiệt độ tại cảm biến được thể hiện trong Hình 2.26:
Hình 2.26 Sơ đồ tính toán giá trị nhiệt độ
ADS1118 sẽ truyền xen kẽ dữ liệu thu được từ cặp nhiệt điện và cảm biến nhiệt độ trên ADS1118 tới vi điều khiển. Hai giá trị dữ liệu điện áp này sẽ tạo ra điện áp bù cho cặp nhiệt điện (VThực tế), trong đó VThực tế = VCJ + VTC. VThực tế sau đó được chuyển đổi thành nhiệt độ TThực tế bằng cách sử dụng cùng một bảng tra cứu NIST.