- Nguyên tắc làm việc
Khối mạch đo có nhiệm vụ biến đổi xử lý các đại lượng sơ cấp thành tín hiệu điện đưa tới khối ADC.
Với mạch đo nhiệt độ, mạch được thiết kế cho cảm biến pt100 loại 3 dây. Mạch dùng 2 IC chính là XTR105 và RCV420. IC XTR105 có nhiệm vụ cấp nguồn dịng ni cho cảm biến và cho dòng ra ổn định 0 – 4mA phù hợp với dải đo nhiệt độ đầu vào. Các giá trị điện trở mắc vào mạch được tính tốn để thực hiện được dải đo trên.
Trước hết, dòng cấp cho cảm biến là 0.8mA lấy từ chân số 14 của IC XTR105. Gía trị điện trở RZ được lấy tương ứng với giá trị điện trở của pt100 ở nhiệt độ nhỏ nhất, trong phạm vi đề tài dải dải nhiệt độ đo là 0 – 4000C, giá trị RZ là 100Ω . Chân số 1 và chân số 14 của XTR105 là 2 chân nguồn dòng 0.8mA. Dòng từ chân 14 cấp cho pt100, dòng từ chân số 1 cấp cho RZ. Hai chân số 2 và số 13 chính là 2 chân đầu vào 2 bộ khuyêchs đại thuật toán bên trong XTR105, dùng để nhận biết sai lệch áp trên pt100 và RZ. Do vậy để điều chỉnh cảm biến đo nhiệt độ thấp nhất thì ta điều chỉnh RZ. Điện trở RG mắc vào chân số 3 và 4 là điện trở dùng để điều chỉnh offset zero đầu ra về 0 mA đầu ra. RG cùng với RLIN1 và RLIN2 được tính theo cơng thức dưới đây để phù hợp với dải cần đo ( RG được tính cho loại 2 hoặc 3 dây kết nối ).
R1 và R2 được tính theo cơng thức:
Cụ thể các giá trị điện trở được tính với dải đo 00C – 6000C như sau: RG = 471.112Ω
RLIN1= 4.86KΩ RLIN2= 7.153KΩ
Do yêu cầu độ chính xác cao và các giá trị điện trở này là số lẻ nên chúng em dùng biến trở vi chỉnh để điều chỉnh.Ngay cả điện trở 5 vạch màu đo bằng đồng hồ số cũng không đạt yêu cầu, hơn nữa nếu mắc nối tiếp hoặc song song các điện trở này cũng không đạt yêu cầu. Dùng đồng hồ số để đo và vặn vi chỉnh để đạt được giá trị trên là giải pháp tốt hơn cả.
Với các giá trị điện trở mắc với XTR105 được tính tốn như trên sẽ cho dòng ra chân số 7 XTR105 là 0mA – 20mA. Dòng này là đầu vào chân số 3 RCV420, RCV420 chuyển đổi dải dòng này thành dải áp 0V – 5V ở đầu ra. Để áp ra ổn định trước khi vào đầu vào ADC cần lọc tín hiệu do nhiễu sinh ra trên mạch. Có nhiều phương pháp lọc : bởi tụ lá, tụ gốm, tụ tan tan, lọc thông RC, lọc bởi xử lý số phần mềm. Ở đây, thực tế chúng em dùng tụ lọc tần số để thu được tín hiệu tốt nhất.
Do việc dùng điện áp tham chiếu ngoài cho ADC là 4.096V nên điện áp đầu ra cần điều chỉnh từ dải 0V – 5V về dài 0V – 4.096V. Trên thực tế, ADC dùng chỉ tạo được điện áp tham chiếu là 4.05V ( đo bằng đồng hồ số ), do đó thay vì đưa về dải từ 0V – 4.096V ta đưa về dải 0V – 4.05V. Giải pháp ở đây là dùng 1 cầu phân áp với giá trị điện trở vi chỉnh đủ lớn để tránh sụt áp.
c) Khối ADC