2. Thiết kế chế tạo phần cứng
2.10. Thiết kế cỏc module đầu vào tương tự cho cảm biến RTD, TC
ỉ Module đầu vào cho cảm biến RTD và TC
Để thiết kế module đo nhiệt độ dựng cỏc cảm biến RTD và TC, ở đõy nhúm thực hiện đề tài đó lựa chọn chip biến đổi tương tự-số là chip AD7794. Với việc sử dụng
AD7794, cỏc tớn hiệu RTD và TC được nối trực tiếp. Một số đặc tớnh cơ bản của
AD7794 (Hỡnh 24):
Hỡnh 24 Sơ đồ cấu trỳc AD7794
ự Độ phõn giải 23 bớt
ự Nhiễu quõn phương: 40 nV ở tần số 4.17 Hz; 85 nV ở tần số 16.7 Hz ự Dũng tiờu thụ trung bỡnh 400 mA
ự Chế độ nguồn giảm 1 mA
ự Nhiễu nhỏ, hệ số khuếch đại cú thể lập trỡnh được, khuếch đại dụng cụ ự Tốc độ cập nhật dữ liệu 4.17 Hz đến 470 Hz
ự 6 đầu vào tương tự kiểu vi sai ự Khối dao động bờn trong IC
ự Cho phộp tạo ra tớn hiệu điện ỏp offset đối với cỏc tớn hiệu đầu vào ự Nguồn cấp 2.7 V đến 5.5 V
ự Truyền thụng SPI
ỉ Trường hợp dựng cảm biến RTD
Hỡnh 25 Mạch nguyờn lý kết nối RTD
Để tối ưu cấu hỡnh RTD 3 dõy, ở đõy dựng 2 nguồn dũng lấy trực tiếp từ cỏc nguồn
dũng của AD7794 ở 2 đầu ra OUT1 và OUT2 (2 nguồn dũng này được lập trỡnh để đưa ra cựng một giỏ trị dũng) để đưa đến cỏc đầu dõy lấy tớn hiệu từ RTD (Hỡnh 25).
Với cấu hỡnh như vậy sẽ loại bỏ được sai số sinh ra do điện ỏp trờn đường dõy từ đầu
đo đến bộ điều khiển. Hai điện ỏp này sẽ triệt tiờu lẫn nhau do vậy giỏ trị điện ỏp đo được tại đầu vào ADC là chớnh xỏc. Ngược lại trờn điện trở đường dõy RL3 và R3 ta
cú dũng điện lớn gấp 2 lần dũng OUT1 (hoặc OUT2). Dũng điện này sinh ra điện ỏp làm cho điện thế tại đầu vào AIN6 được nõng lờn, như vậy khoảng tớn hiệu đầu vào
của kờnh AIN6 (AIN6+ và AIN6-) nằm trong vựng làm việc của AD7794.
ỉ Trường hợp dựng cảm biến TC
Vỡ tớn hiệu điện ỏp ra từ cặp nhiệt điện là nhỏ nờn AD7794 hoạt động với bộ khuếch đại bờn trong để làm tăng tớn hiệu đầu vào. Vỡ kờnh đầu vào được sử dụng bộ đệm
nờn cú thể dựng cặp tụ giỏ trị lớn ở đầu vào để loại bỏ nhiễu gõy ra trờn cặp nhiệt điện khi đi vào AD7794. Điện ỏp offset bờn trong AD7794 cho phộp dải tớn tớn hiệu đầu
vào được nõng lờn để nằm trong vựng hoạt động của AD7794 (điện ỏp offset này cú
thể đạt giỏ trị bằng ẵ điện ỏp cung cấp Vdd).
Việc bự đầu lạnh của cặp nhiệt điện được thực hiện bằng cỏch dựng một thermistor . Dũng điện cấp cho thermistor được lấy từ nguồn dũng OUT2 của AD7794. Bằng cỏch
đo điện ỏp của thermistor ta cú thể tớnh toỏn được điện ỏp cần bự ở đầu nguội (cold
junction) của TC.