CẢM BIẾN VÀ MẠCH CHUYỂN ĐỔI 4.1 Cảm biến
4.2.2 Môi trường đo lý tưởng
Giá trị điện áp ra trên Thermocouple ngoài nhiệm vụ mang thông tin của nhiệt
độ cần đo còn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường, như vậy cần phải triệt tiêu ảnh hưởng nầy. Giải pháp cho vấn đề nầy là hồi tiếp âm giá trị điện áp theo môi trường và chọn IC Op-Amp thường là giải pháp tối ưu
*Hoạt động của OPAMP
Op_amp lý tưởng có 3 đặt tính cần thiết được xem như chuẩn để đánh giá hoạt
động của Op_Amp:
1.Độ lợi áp vòng hở A0L là xác định âm.
2.Điện trở vào Rđ giữa cổng 1 và 2 là rất lớn. Do đó dòng vào là zero. 3.Điện trở ra R0 là zero. Thông thường hiệu điện thế ra phụ thuộc vào tải.
Hình 4.8 sơđồ cấu tạo của Op-Amp
Khuếch đại OP_Amp chẳng qua là sự là sự khác biệt vd v1 v2 giữa hai
tín hiệu vào. Độ lợi vòng áp OL 0 L v A v . Cổng 1 là cổng vào đảo với hiệu điện thế v1. Cổng 2 là cổng vào không đảo với hiệu điện thế v2 4.2.3 Hiển thị nhiệt độ
Nhiệt độ là một tín hiệu dạng tương tự nó hiện hữu theo thời gian và liên tục.
Để dễ dàng đo được những tín hiệu không phải là điện ta thường chuyểnnó sang dạng tín hiệu điện để có thểđo dễ dàng hơn. Có nhiều phương pháp để chuyển từ
tín hiệu nhiệt độ sang tín hiệu điện, tuy nhiên có 2 phương pháp thông dụng nhất thường được sử dụng như sau:
Chuyển từ nhiệt độ sang dạng đo điện trở, cho nên ta tìm cách tạo ra một mối quan hệ giữa điện trở của một vật đến nhiệt độ cần đo. Ta dùng một vật liệu thay
đổi nhiệt độ sẽ gây ra thay đổi điện – còn gọi là nhiệt điện trở. Từ đó ta có thể
chuyển từ trở thành áp và dùng các mạch khuếch đại tương đương đo một cách dễ
dàng. Chuyển từ nhiệt độ sang trực tiếp điện áp: cách này chỉ có thể dùng các IC
nhiệt mà thôi, các IC này có đặc tính là áp ra sẽ thay đổi theo nhiệt độ môi trường. Ta dùng thêm các mạch gia công thích hợp để có thể ghi nhận được sự thay đổi điện áp hay cũng chính là sự thay đổi đầu vào.Tùy vào hệ số nhiệt của chất liệu cấu thành IC nhiệt là hệ số nhiệt dương ( áp ra tăng dần như tuyến tính theo nhiệt độ), hay hệ số nhiệt âm (áp ra tăng dần theo nhiệt độ ). Các hàm quan hệ giữa áp và nhiệt
độ thông thường là hàm mũ. Chonên khi nhiệt độ càng tăng thì nhiệt độ tuyến tính sẽ giảm đi và cũng không đo được nhiệt độ một cách chính xác ở phần phi tuyến đó.
Hình 4.9 Mạch đo nhiệt độ dùng IC LM335
IC này có thể hoạt động tốt đến nhiệt độ 150oC, áp ra tuyến tính với nhiệt độ
cho nên rất đơn giản cho quá trình tính toán.
Đặc tính của LM335 như sau
+ Ở 0oK thì áp ra sẽ là 0V+ Nhiệt độ tăng 1oC thì áp ra sẽ tăng 10 mV.Như
vậy, theo cách tính nhiệt độ theooC thì ở 0oC áp ra của LM335sẽ là 2.73V.
Để dễ dàng cho việc xử lý, ta phải thiết kế mạch gia công saocho khi ở 0oC thì áp ra của LM335 cũng là 0V.Ta thiết kế thêm mạch trừ cộng vào áp ra của LM335. Mạch trừ này cóvai trò tạo ra một áp-2.73V để triệt tiêu áp trên LM335 khi nhiệt độ môi trường là 0oC ( -278oK ).Hàm biểu diễn của áp theo nhiệt độ của LM335 có thể xem gần đúng như sau: Vout= 0.01*t (0oC).Tín hiệu này để có thể hiển thị lên LED ta phải dùng 1 IC chuyển từ áp ra dạng tín hiệu số: ADC 0809.
CHƯƠNG 5