Ch−ơng 2 : Họ vi Điều khiển 8051
3.1 Sơ đồ khối của hệ thống
3.1.3. Khối đo nhiệt độ
Đo nhiệt độ là một ph−ơng thức đo l−ờng không điện, đo nhiệt độ đ−ợc
chia thành nhiều dải: * Đo nhiệt độ thấp. * Đo nhiệt độ trung bình. * Đo nhiệt độ cao.
Việc đo nhiệt độ đ−ợc tiến hành nhờ các dụng cụ hỗ trợ chuyên biệt nh−:
• Cặp nhiệt điện.
• Nhiệt điện kế kim loại.
• Nhiệt điện trở kim loại.
• Các IC cảm biến nh− LM35, LM135, LM335.
• ….
Việc sử dụng các IC cảm biến nhiệt để đo nhiệt độ là một ph−ơng pháp thông dụng hiện nay. Và trong đề tài này chúng tôi cũng dùng một loại IC cảm biến nên trong đồ án này chỉ giới thiệu về IC cảm biến.
* Nguyên lý hoạt động chung của IC đo nhiệt độ.
IC đo nhiệt độ là một mạch tích hợp nhận tín hiệu nhiệt độ chuyển thành tín hiệu
điện d−ới dạng dịng điện hay điện áp. Dựa vào đặc tính rất nhạy của các bán dẫn với nhiệt độ, tạo ra điện áp hoặc dòng điện, tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. Đo tín hiệu điện ta biết đ−ợc giá trị của nhiệt độ cần đo. Sự tác động của nhiệt độ tạo ra điện tích tự do và các lỗ trống trong chất bán dẫn. Bằng sự phá vỡ các phân tử, bức xạ các electron thành dạng tự do di chuyển qua vùng cấu trúc mạng tinh thể tạo sự xuất hiện các lỗ trống. Làm cho tỉ lệ điện tử tự do và lỗ trống tăng lên theo qui luật hàm mũ với nhiệt độ. ở đây để đo nhiệt độ khí sấy chúng tơi chọn đầu đo LM35.
LM35 là họ cảm biến nhiệt, mạch tích hợp, chính xác cao có điện áp đầu ra tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius. Họ cảm biến này khơng u cấu căn chỉnh ngồi vì vốn nó đã đ−ợc căn chỉnh rồi. Họ này cho điện áp ra thay đổi 10mV ứng với thay đổi nhiệt độ là 10C . Hình 3.6 là bảng giới thiệu một số thơng số kỹ thuật chính của họ LM35.
Mã sản phẩm Dải nhiệt độ Độ chính xác Đầu ra LM35A -550C to +1500C +1.00C 10mV/0C
LM35 -550C to +1500C +1.50C 10mV/0C LM35CA -440C to +1100C +1.00C 10mV/0C LM35C -440C to +1100C +1.50C 10mV/0C
LM35D 00C to +1000C +2.00C 10mV/0C
Hình 3.6 - Bảng giới thiệu một số thơng số kỹ thuật chính của họ LM35. Và sau đây là một số tính chất riêng của LM35:
• LM35 có độ biến thiên theo nhiệt độ: 10mV / 1oC.
• Độ chính xác cao, tính năng cảm biến nhiệt độ rất nhạy, ở nhiệt độ 250C nó
có sai số khơng q 1%. Với tầm đo 00C-1280C, tín hiệu ngõ ra tuyến tính liên tục với những thay đổi của tín hiệu ngõ vào.
• Thơng số kỹ thuật:
+ Tiêu tán công suất thấp.
+ Dòng làm việc từ 400μA đến 5mA. + Dòng ng−ợc 15mA.
+ Dịng thuận 10mA.
• Độ chính xác: Khi làm việc ở nhiệt độ 250C với dòng làm việc 1mA thì điện áp ngõ ra từ 2,94V - 3,04V.
• Đặc tính điện:
Theo thơng số của nhà sản xuất LM35, quan hệ giữa nhiệt độ và điện áp ngõ ra là nh− sau:
Vout = 0,01ìToK = 2,73 + 0,01ToC.
Vậy ứng với tầm hoạt động từ 0oC - 100oC ta có sự biến thiên điện áp ngõ ra là:
ở 50C thì điện áp ngõ ra Vout = 2,78 (V). .................
ở 1000C thì điện áp ngõ ra Vout = 3,73 (V).
Tầm biến thiên điện áp t−ơng ứng với nhiệt độ từ 0oC - 100oC là 1V (nghĩa là khi nhiệt độ thay đổi 10C thì điện áp thay đổi 10 mV).
Hình 3.7 là sơ đồ thiết kế với LM35. Trong đó Vin là chân nối với đầu vào của ADC, điện trở 75Ω và tụ 1μF đ−ợc tra trong datasheet của nó.
Vin 1uf GND LM35 1 2 3 Vcc VOUT GN D +5V 75
Hình 3.7 - Sơ đồ mạch ngồi của LM35.