- Viết phương trình Kirchhoff cho đầu vào V.
1. Mạch so sánh cửa sổ
Đây là mạch điện ứng dụng trong việc cảnh báo quá nhiệt hay thiếu nhiệt của môi trường cần theo dõi. Mạch làm việc theo nguyên lý so sánh cửa sổ, một nguyên lý rất thông dụng trong các thiết bị cơng nghiệp. Minh hoạ qua hình.
Khi muốn khống chế nhiệt độ lị ở 40oC, người ta tiến hành như sau: từ nhiệt độ môi trường đang là 27oC, bắt đầu cấp nhiệt cho lò (điểm A). Nhiệt độ lò tăng dần vượt qua 36oC (điểm B), rồi qua 40oC mạch vẫn tiếp tục cấp nhiệt cho đến khi nhiệt độ của lò đến 44oC (điểm C), lò mới cắt điện trở gia nhiệt. Nhiệt độ lò bắt đầu giảm dần từ 44oC (điểm D). Giảm qua 40oC vẫn tiếp tục giảm. Cho đến 36oC (điểm E) thì lại tiếp tục cấp nhiệt cho lị (điểm B) nhiệt độ lò tăng dần lên.
Sơ đồ nguyên lý mạch báo nhiệt
Rõ ràng để giữ nhiệt độ lò nằm trong khoảng 40oC, người ta cấp nhiệt cho lị theo chu trình B, C, D, E rồi trở lại B: hình dạng như một cửa sổ nên có tên là mạch so sánh cửa sổ (window comparator). Nguyên lý so sánh này được ứng dụng rất rộng rãi trong cơng nghiệp, dân dụng, qn sự, y tế... Tóm tắt nguyên lý làm việc như sau:
Điện trở nhiệt PTR phối hợp với R1 và R2 tạo ra Vs là một hàm biến thiên theo nhiệt độ mơi trường đặt PTR. Cụ thể có thể tính Vs:
Rõ ràng Vs = f(To) là một hàm của nhiệt độ. Do đó, đo Vs chính là đo nhiệt độ. Cụ thể các giá trị điện trở trong mạch được cân chỉnh để 2 OP- AMPS làm việc như sau :
* Khi thiếu nhiệt:
Lúc này VS < VA < VB, đầu vào v+ của op-amps II nhỏ hơn đầu vào v- nên ngõ ra op-amps II xuống thấp, LED 2 sáng. Trong khi đó đầu vào v+ của op-amps I lớn hơn đầu vào v- nên ngõ ra op-amps I lên cao, LED 1 tắt.
Lúc này VA < VS < VB, đầu vào v+ của op-amps II lớn hơn đầu vào v- nên ngõ ra op-amps II lên cao, LED 2 tắt. Trong khi đó đầu vào v+ của op- amps I lớn hơn đầu vào v- nên ngõ ra op-amps I lên cao, LED 1 tắt.
* Khi quá nhiệt:
Lúc này VA < VB < VS, đầu vào v+ của op-amps II lớn hơn đầu vào v- nên ngõ ra op-amps II lên cao, LED 2 tắt. Trong khi đó đầu vào v+ của op- amps I nhỏ hơn đầu vào v- nên ngõ ra op-amps I xuống thấp, LED 1 sáng.
Rõ ràng chỉ cần nhìn vào độ sáng tối của 2 LED, ta có thể nhận biết được nhiệt độ của môi trường cần cảnh báo nhiệt độ. Để mạch cảnh báo hiệu quả hơn có thể thêm vào một mạch dao động, mạch này giúp khi có sự cố các LED sẽ không sáng liên tục mà nhấp nháy.