Đồ án thiết kế Hệ thống đo nhiệt độ chỉ thị số 5 kênh (ĐHBK Hà Nội) - 2 potx

TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

23
1.2.5.3.Sơ đồ nối cảm biến nhiệt độ điện trở:


R
1
R
2
R
1
R
2


R
d1
R
3
R
t
R
3
R
t
R
d2


Hình 1- 11

Trên hình 1-11 các điện trở R
1
, R
2
, R
3
là các điện trở có trị số thay đổi theo
nhiệt độ là rất nhỏ, R
t
là cảm biến điện trở đặt trong vùng cần đo nhiệt độ. Sơ
đồ cầu được cấp điện bởi nguồn điện một chiều E có độ ổn định cao.
Giả sử thang chia nhiệt độ của mV được chia từ 0
0
C thì muốn kim milivon -
mV chỉ 0
0
C thì điện thế ở điểm 1 và điện thế ở điểm 2 trên sơ đồ phải bằng
nhau. Có nghĩa :

31
3
R
R
R.E
+
=
to2
to
R
R

R.E
+

và
U
1-2

=
to2
to
R
R
R.E
+
-
31
3
R
R
R.E
+
= 0
Nếu chọn R
1
= R
2
và R
3
= R
to

; với R
to
là trị số của cảm biến điện trở ở nhiệt độ
0
0
C.
Vậy có thể viết theo :
U
1-2
= E
to2
3to
R
R
RR
+
−
= E
to2
toto
R
R
RR
+
−
= 0
Khi nhiệt độ khác 0
0
C thì có biểu thức tính điện áp theo điện trở của cảm
biến là:

U
1-2
= E
t2
tot
R
R
RR
+
−

TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

24
Khi dẫn tín hiệu đi xa và tránh ảnh hưởng của điện trở dây dẫn theo nhiệt độ
tới phép đo, thì nối dây như sơ đồ hình 1-11b ; do nhánh cầu đều được thêm
vào điện trở dây dẫn R
d1
,R
d2
nên điện thế tại điểm 2 trên sơ đồ phản ánh đúng
điện thế gây ra do nhiệt độ của cảm biến R
t
.
1.2.5 Hoả kế:
Tất cả các vật thể là nguồn nhiệt đều phát ra các bức xạ nhiệt. Ví dụ vật thể
có nhiệt độ 600
0
C thì phát ra tia hồng ngoại có bước sóng
λ = (0,75÷400)μm. Mắt con người chỉ nhìn được sóng ánh sáng

λ = (0,40÷0,75)μm. Các bức xạ có λ < 0,4 μm ta cũng không nhìn thấy chngs
là tia tử ngoại, đó là tia ronghen và tia Gâm.
1.2.5.1 Hoả kế quang học
Trên hình 1-12 là sơ đồ nguyên tắc của hoả kế quang học. Nguyên tắc làm
việc của hoả kế quang học là dựa trên sự so sánh mức độ sáng chói của vật
nóng và dây tóc bóng đèn nung đỏ giữa mắ
t người quan sát và vật đo; Khi so
sánh mức độ sáng của dây tóc bóng đèn với nguồn nhiệt cần đo bằng nhau thì
đọc chỉ số của milivôn kế, Milivôn kế đã được khắc theo thang nhiệt độ, điện
áp rơi trên đèn tương ứng với nhiệt độ của vật cần đo.


1 8 2 3 4 9



7

- +
Hình 1- 12 – Sơ đồ nguyên lý hoả kế quang học
1- Th
ấu kính đo (vật kính)
2- Đèn nung đỏ và dây tóc
3- Thấu kính mắt (thị kính)
4- Kính lọc
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

25
5- Nguồn điện 1 chiều
6- Điện trở điều chỉnh độ sáng của bóng đèn

7- Mini vôn kế
8- Kính lọc.
Ưu điểm của hoả kế quang học là đo gián tiếp, dải đo rộng, dễ điều chỉnh và
sử dụng. Nhược điểm là phụ thuộc vào kinh nghiệm người quan sát. Hiện nay
hoả kế quang họ
c dùng đo nhiệt độ từ 800
0
C ÷ 6000
0
C, có nhiều loại với phạm
vi dải đo khác nhau. Cấp chính xác của hoả kế quang học là từ 1,5÷4,0
1.2.5.2 Hoả kế bức xạ:
Hoả kế bức xạ làm việc trên cơ sở năng lượng của tia phát ra của nguồn
nhiệt. Đây là dụng cụ đo nhiệt không tiếp xúc. Hoả kế bức xạ gồm có hệ thống
quang học như gương, thấu kính, dùng để
thu các tia do vật phát ra và hội tụ lại
trên vật đen. Để đo nhiệt độ của vật đen người ta sử dụng các bộ cặp nhiệt điện
mắc nối tiếp với nhau. Cặp nhiệt điện có thể là crom-copen.
Để đo sức điện động của các cặp nhiệt độ có thể dùng milivon kế hoặc điện thế
kế đã đượ
c chia thang đo theo nhiệt độ.
1 3 4 5
2
2




0
C

Hình – 13 Sơ đồ nguyên lý hoả kế bức xạ kiểu Pπ
1- Vật kính (thấu kính đo)
2- Thị kính
3- Lá tiết lưu
4- Bộ cặp nhiệt điện
5- Kính màu bảo vệ mắt
Trên hình 1-13 là sơ đồ nguyên lý hoả kế bức xạ kiểu PM, bộ cặp nhiệt điện
có 4 cặp nhiệt điện mắc nối tiếp. D
ải nhiệt độ làm việc là


TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

26
900
0
C ÷1800
0
C. Sai số không vượt quá 4 ÷8%.Nhược điểm của loại hoả kế này
là khó kiểm tra. Độ chính xác không cao.

TRNG HKB H NI N TT NGHIP

27
PHN 2
S KHI V NGUYấN TC LM VIC
CA CC PHN T TRONG S KHI

2.1. S KHI - CHC NNG CA TNG KHI
2.1.1 S khi : T nhim v ca ti thit k, cú s khi ca h
thng o v iu khin nhit 5 kờnh nh hỡnh v:


Hỡnh 2-1 S khi h thng o nhit
2.1.2 Chc nng ca tng khi

:
tơng tự - số
khối
nguồn cấp
cảm biến
khối
chấp hnh
khuếch đại
khối
khối
khối
chuyển v
khối
so sánh
tạo xung nhịp
khối
khối khối
chỉ thị
220 v
nhớ kênh
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

28
2.1.2.1 Khối Cảm biến:
Đây là bộ phận cảm biến nhiệt (biến tín hiệu không điện thành tín hiệu điện).
2.1.2.2 Khối khuyếch đại trung gian
Bộ phận này có nhiệm vụ khuyếch đại tín hiệu từ Sensor.
2.1.2.3 Khối so sánh.
Khối này có nhiệm vụ so sánh tín hiệu vào (tín hiệu đo) với tín hiệu cố định
(tín hiệu đặt) để cho ra khối chấp hành.

2.1.2.4 Khối chuyển kênh:
Khối này có nhi
ệm vụ cho phép từng kênh đọc một. Khi xong chuyển kênh
khác và báo kênh nào đang đọc.
2.1.2.5 Khối xung nhịp
Khối này có nhiệm vụ tạo ra tín hiệu điều khiển khối chuyển kênh .
2.1.2.6 Khối tương tự số : A/D
Khối Analog(tín hiệu liên tục) sang Digital (tín hiệu số) có nhiệm vụ là phân
tín hiệu tương tự cần đo mã hoá tín hiệu này và đưa sang chỉ thị số.
2.1.2.7 Khối chỉ thị
Khối này có nhiệm vụ
đọc tín hiệu và hiển thị số liệu đo, khối kênh nào đo.
2.1.2.8 Khối nguồn
Khối này có nhiệm vụ cung cấp điện áp (nguồn nuôi) cho tất cả các khối trên
và tạo ra nguồn luôn ổn định.
2.1.2.9 Khối chấp hành
Khối này có nhiệm vụ báo hiệu, cảnh báo khi nhiệt độ đo vượt quá nhiệt độ đặt
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

29
2.2. GIỚI THIỆU TỪNG PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ KHỐI
2.2.1 Khối cảm biến
2.2.1.1 Chọn khối cảm biến
Qua một vài phương pháp đo nhiệt độ ta thấy đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở
là hiệu quả bởi vì:
- Dải đo không lớn (0
0
C ÷ 100
0
C)

- Sai số nhỏ
- Đơn giản, gọn nhẹ, dễ hiểu
- Độ nhạy cao
- Tính lặp lại cao.
2.2.1.2 Thiết kế cảm biến:
• Nhiệm vụ thiết kế:
- Tạo điện áp biến thiên tuyến tính với nhiệt độ
- 5 khối cảm biến này có chỉ số giống nhau
- Thông tin (tín hiệu) phản ánh nhiệt độ đượ
c truyền tuần tự, liên tục
(chính xác) theo thời gian.
Thiết kế:
Với yêu cầu trên ta chọn sơ đồ cầu như hình vẽ:




R
1
R
t

U
ng
U
C



R

2
R
3

Hình 2-2
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

30
- Chọn R
1
, R
2
, R
3
ít thay đổi theo nhiệt độ (không thay đổi theo nhiệt
độ).Thông thường trong kỹ thuật dùng điện trở bằng đồng có hệ số điện trở
thay đổi là:
α = 0,004/0
0
C
R
t
= R
0
[1 + α(t
0
− t
0
0
)](1)

Với R
0
là điện trở cảm biến nhiệt điện ở nhiệt độ t
0

R
t
là điện trở cảm biến nhiệt điện ở nhiệt độ t
Ta có :
Υ
cầu
=
t3 RR
E
+
R
t
−
21 RR
E
+
R
1
(2)
Thay phương trình (1) vào (2) ta có :
Υ
cầu
=
]−+[++
]−+[

)tt.(α1RRR
)tt.(α1R.E
0
00
0
00
003
0
−
21 RR
E
+
R
1
(3)
ở (3) ta thấy tuyến tính khi :

21 RR
E
+
R
1
, E, R
0
, R
2
, R
3
là hằng số
Và nếu ta chọn R

1
= R
0
với R
0
là điện trở của biến ở t
0
0
= 0
0
C
R
2
= R
3
và R
2
,R
3
>> R
1
,R
0
⇒ thì ta bỏ qua được R
0
α(t
0
− t
0
0

)
Lúc này ta có được phương trình (3) mới
Υ
cầu
= E.R
0
02
R
R
)tt.(α1
0
00
+
−+
−
20 RR
1
+

=
02
.0
R
R
)tt.(αR.E
0
00
+
+
=

02
R
R
t.α.R.E
0
+

=
21
.1
R
R
t.αR.E
0
+
=
31
.1
R
R
t.αR.E
0
+

Khi xét (t
0
0
=0
0
C)

Với cách chọn này Υ
cầu
= 0 khi nhiệt độ là 0
0
C. Khi tăng nhiệt độ trong dải (0
0
C
÷100
0
C) là tuyến tính và tạo ra tín hiệu liên tục.
2.2.2 Khối khuyếch đại trung gian
Khối khuyếch đại trung gian gồm năm bộ khuyếch đại thuật toán đo lường
tuyến tính. ở đây ta sử dụng IC tuyến tính TL084 là loại IC dùng trong công
nghiệp, có nguồn nuôi là (+12V) và (−12V). IC này có khả năng chống nhiễm
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

31
cao, có mạch chống trôi điểm 0 do nhiệt độ công suất tiêu tán định mức
680mV, tốc độ tăng áp 13C/1μ, nhiệt độ làm việc −250
0
C ÷85
0
C. Như vậy
dùng 5 IC TL084.

Hình 2.3 Sơ đồ chân IC TL084

ở sơ đồ này chống nhiễm đồng pha:
U
r
= k.U
cầu
(5)
với k = k
1
.k
2

k
1
= 1 +
2
31
R
RR +

k
2
= −
4
5

R
R

ở công thức (5) ta muốn thay đổi hệ số khuyếch đại phù hợp thì ta điều chỉnh
điện trở R
2
sao cho phù hợp.



-12V





TL084



1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10 9 8
0A
0A
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

32


Hình 2.4 Sơ đồ nối thành khuyếch đại đo lường IC TL084

2.2.3 Khối tạo xung điều khiển

Hình 2.5 Cấu tạo IC 555
2.2.3.1 Cấu tạo khối xung điều khiển (555)
1- Cấu phân áp gồm 3 điện trở 5 kΩ nối từ nguồn xuống mass cho ra 2 điện
áp chuẩn là 1/3V
cc
và 2/3 V
cc

2- OA1 –AMP là mạch khuếch đại so sánh có ngõ vào không đảo nhận
điện áp chuẩn 2/3V
cc
, còn ngõ vào đảo thì nối ra ngoài chân 6. Tuỳ
thuộc điện áp chân 6 so với điện áp chuẩn 2/3V
cc
mà OA1 có điện áp ra
ở mức cao hay thấp để làm tín hiệu R
2
, điều khiển bộ và đảo
r3
r2
r1
A2
A1
r5 r7
r4
r8
A3

r6
U
ng
c
U
T
7
4
&
S
R
&
3
cc
v
8
cc
v
2
5 k
5 k
6
5
3
v
cc
3
1
1
5 k

2
OA2
OA1
S
S
1
2
R
R
R
1
2
3
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

33
3- OA2 – AMP là mạch khuếch đại so sánh có ngõ vào đảo nhận điện áp
chuẩn 1/3 V
cc
, còn ngõ vào không đảo thì nối ra ngoài chân 2.
4- Hai bộ Và- Đảo của R và S có biểu thức logíc như sau :
R = R
1
.R
2
.R
3
S =S
1
.S

2
5- Tranzitor T là tranzitor có cực để hở, nối ra chân 7
2.2.3.1 Nguyên lý làm việc của TIMER 555 :
- Khi mới đóng điện (chân 4, 8) tụ C bắt đầu nạp điện từ 0V.
OA
1
có V
i
+
> V
i
-
nên ngõ ra V
01
ở mức cao (H), (P
2
= H)
OA
2
có V
i
+
< V
i
-
nên ngõ ra V
02
ở mức thấp (L), (S
1
= L)

Do S = S
1
.S
2
⇒ S = H (mức cao) → chân ra (3) ở mức cao, hay
S
2
= L U
ra
≈ U
nguồn

Mặt khác cùng thời điểm này do S = H (mức cao) → R
3
= S = H (mức cao)

R = R
1
.R
2
.R
3



R
3
= H
R
2

= H → R = L (mức thấp)
R
1
= H (chân 4 nối với nguồn)
Cực B của Tranzitor T ở mức thấp hay T bị khoá
Tụ nạp điện theo mạch “ V
cc
– R
A
– D – C – V
cc
’’ , có hằng số :
t
n
= 0,693R
A
.C
(khi xả Diod phân cực thuận nên dòng điện không qua R
B
và hằng số thời gian
nạp và xả của tụ không tính đến điện trở của Diod là do điện trở này rất nhỏ so
với R
A
, R
B
và được cân bằng với điện trở thuận của tranzitor T khi tụ xả)
Khi điện áp trên tụ : U
6;2
≥ 1/3 U
N

(điện áp chân 2; 6) khi đó OA
2
lật trạng thái.
OA
2
có V
i
+
> V
i
-
→ V
0
= H (mức cao)
Nhưng mức này do OA
1
chưa thay đổi do điện áp trên tụ vẫn nhỏ hơn 2/3 U
N

→ R = L (mức thấp)
S vẫn ở mức cao, tức là tụ vẫn nạp bình thường.
Khi điện áp trên tụ bằng 2/3 U
N
thì OA
1
lật trạng thái, tức là V
i
+
< V
i

-

R
2
= L




TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

34
→ V
0
= L
Do biểu thức logic ở trên nên ta có R = H (mức cao)
Lúc này do R = H = S
2

S
1
= H → S = L chân ra 3 có điện áp = 0 (mức thấp)
đồng thời do R= B = H (mức cao), nên tranzito T được mở thông. Tụ không
được nạp điện và chuyển sang xả điện vào chân 7 qua T ra chân 1 nối đất, tụ xả
theo hằng số thời gian : t
X
= 0,693R
B
C.
Tụ xả đến khi điện áp trên tụ nhỏ hơn 2/3 U

N
tìh OA
1
đổi lại trạng thái cứtc là
có V
0
= H (mức cao).
R
2
= H nhưng do lúc này OA
2
chưa đổi trạng thái nên chân 3 vẫn ở mức thấp
và T vẫn mở thông nên tụ vẫn xả. Tụ xả đến khi điện áp trên tụ nhỏ hơn 1/3 U
N

thì OA
2
đổi lại trạng thái ban đầu, có V
0
= 0
S
1
= 0 theo biểu thức logic (2) có S = H (mức cao), nên chân ra 3 của 555 ở
mức cao tức là U
r
≈ U
n
Đồng thời : R = 0 do R
1
= 1 = S

R
2
= 1
R
3
= 1
T khoá và tụ lại bắt đầu nạp và quá trình nạp được lặp lại như trên
Có một điều khác từ chu kỳ thứ 2 trở đi là tụ được nạp điện từ
1/3 → 2/3 U
N
mà không nạp từ 0 như ban đầu.



U
R
8
7
I
A
R
4
3
2
C
5
6
2
1
555

x¶
I
n¹p
B
R
D
C
1
+ Vcc
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

35







2.2.4 Khối nguồn:
- Một máy biến áp: với sơ cấp lấy điện 220V, f = 50Hz. Thứ cấp chia làm
hai cuộn có một điểm chung. Đây là biến áp trung tính.
- 4 diod tạo thành chỉnh lưu
- Dùng IC ổn áp 7812, 7912 tạo ra nguồn E
1
= ± 12Vvà dùng IC ổn áp 7805,
7905 tạo ra nguồn E
2
= ± 5V.
- Dùng 4 tụ hoá để lọc

X
t
4
t
cc
2
3
v
C
N
T
3
2
T
X
T
CK
t
t
3
v
1
cc
T
k®
U
t
1
T
t

Gi¶n ®å xung
U
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

36











2.2.5 Khối chỉ thị:
Khối chỉ thị gồm hai bộ phận:
- bộ phận thứ nhất chỉ nhiệt độ
- bộ phận thứ hai chỉ kênh đang đọc số liệu đo.
Bộ phận thứ nhất dùng 4 LED 7 thanh HD113 để chỉ: phần thập phân, hàng
đơn vị, hàng chục, hàng trăm.
Bộ phận thứ hai : sử dụ
ng 1 LED 7 thanh HD113 để cho biết kênh nào đang
hoạt động(kênh phát tín hiệu).
Hệ cơ số đếm thập phân của tín hiệu đo đã được số hoá qua khối biến đổi tương
tự số (ICL7107)


LA 7912

1
3
2
+12V
- 12V

LA 7812
1
3
2
+12 - + 35V
-12 - 35V
A
3
1
B
c4c2
d4
d3
2
7812
ap
A
1
d2
d1
c1
c3
7912
2

3
7805
7905
- E1 (-12v)
- E2 (-5v)
E2 (5v)
E1 (12v)
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

37









2.2.6 Khối so sánh tín hiệu
Khâu so sánh tín hiệu thường dùng khuyếch đại thuật toán k
y hiệu OA
- OA có hai cổng vào (+) U
+
là cổng vào không đảo dấu
(+) U
-
là cổng vào đảo dấu
- S cổng ra
- M là điểm nối đất của sơ đồ, là điểm chuẩn để đo điện thế của các điểm

khác nhau trong sơ đồ
- Vp
+
, Vp
-
là nguồn nuôi OA









a

A
Vp
+


M
V
p
-
S
U
-
U

+
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

38
1
d(x1)
2
c(x1 )
3
b(x1)
4
a(x1 )
5
f(x1)
6
g(x1)
7
e(x1 )
8
e(x1 )
9
c(x10)
10
b( x 10 )
11
a(x10)
12
f(x10)
13
e(x10)

14
d(100)
15
b(100)
16
f(100)
17
e(100)
18
POLARITY(-)
a/ b(1 00 )
20
19
a(x100)
Digital_GND
21
22
g(x100)
c(x100)
g(x100)
-5(V)
23
24
25
In t e g r a t or
Buffer
26
27
28
Outozero

29
-Input
30
+Input
31
Common
32
Ca pa ct or
33
Ref
34
Re f l ow
35
Ref High
36
OSC2
OSC 3
Test
37
38
39
40
OSC1
ICL 7107
Hình 4.7. Sơ đồ chân vi mạch 7107
2.2.7 Khối tương tự – số (A/D )
Để hiển thị nhiệt độ làm việc ta đưa điện áp đến một khâu hiển thị số và chuyển
đổi tương tự sang số, kết hợp với bộ giải mã để cho ra ở đầu ra là mã 7 thanh
1
3

2
digital tương thích với hiển thị LED. Có thể sử dụng trực tiếp vi mạch
7107 như một milivonmet với giá trị tối đa đo được là ±199,9 (mv). Nguồn cấp
cho vi mạch là ±5 (V)
a. Cấu tạo của IC 7107
Chân 2 đến 25 là các chân ra điều khiển bộ chỉ thị số 7 thanh
1
3
2

digital. Trong đó chân 20 là chân
Polarty (phân cực tính âm, dương)
của bộ chỉ thị, chân 21 là chân nối
đất, chân số 1 nối với nguồn +5(V)
Chân 26: nối với nguồn - 5(V)
Chân 27: có tác dụng là mạch
tích phân
Chân 28: có tác dụng như bộ
đệm
Chân 29: tự động điều chỉnh
về o
Chân 30, 31: điện áp so sánh
(điện áp đo: chân 30 là cực (-), chan
31 là cực (+)
Chân 32: là chân chung
(comon) của nguồn điện và xung.
Chân 33: bộ tích luỹ điệ
n dung
tụ điện
Chân 34: lấy lại chuẩn (Ref: Reference)

Chân 35: Ireflow: lấy lại chuẩn mức thấp
Chân 36: Refhigh: lấy lại chuẩn mức cao
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

39
Chân 37: Test : kiểm tra đèn tín hiệu hiển thị
Chân 38: OSC3
Chân 39: OSC2 các chân của bộ dao động: Oscicator
Chân 40: OSC1
* Sơ đồ hoạt động

Hình 4.8. Sơ đồ hoạt động của ICL7107
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
20
19
18
17
16

15
14
13
12
11
19
9
8
7
6
5
4
3
2
1
-5V
0,22μF
0,47μF
47kΩ
1M Ω
0,01μF
0,1 μF
1k Ω
10 0k Ω
100 pF
1k Ω
+5 ( V)
C¸c ®Ç u ra cñ a I C
ICL 7107
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

40
2.2.8 Khối chuyển và nhớ kênh
2.2.8.1 khối chuyển kênh
Nhiệm vụ của khối chuyển kênh là nhận tín hiệu từ 5 kênh tới. Sau đó sẽ chỉ
thị đo lần lượt từng kênh một (từ sensor 1, sensor 2, sensor3, sensor4, sensor 5)
và chỉ thị cho biết kênh nào đang đọc và đo nhiệt độ sensor của kênh đó. Việc
chuyển kênh có thể được thực hiện theo nhiều cách, nhưng tổng quát có thể
chia ra làm 2 cách là dùng mạch có tiếp điển (điều khiển bằng cơ) và dùng
mạch không tiếp điển, hiện nay với dùng phổ biến là mạch không tiếp điểm với
lý do là mạch có tiếp điểm có
+ tuổi thọ không cao do sự đóng mở các tiếp điểm nên có sự hao mòn về điện
hồ quang và về cơ khí.
+ Không đáp ứng được yêu cầu cầu các hệ tác độ
ng nhanh.
+ Kích thước và không gian chiếm chỗ khá lớn, hệ thống điều khiển phức tạp,
cồng kềnh và kém tin cậy
Bên cạnh đó thì dùng mạch không tiếp điểm có rất nhiều ưu điểm là
+ Có thể tác động nhanh
+ Kích thước nhỏ, dễ điều khiển
+ Độ tin cậy cao
Với những lý do đó ta chọn cách dùng mạch không tiếp điểm
Dùng IC 4051B là (loại HEF4051B của Nhật)
- IC HEF4051B bao gồm mạch đa hợp/ giải đa hợp với 3 ngõ vào cho
phép (A
0
÷A
2
),một ngõ vào cho phép hoạt động mức thấp (E), tám ngõ
vào/ra độc lập và một ngõ vào/ra chung (Z).

- IC gồm tám khoá hai chiều, một phía được nối với các ngõ vào/ra độc
lập(Y
0
÷Y
7
), phía còn lại được nối với ngõ chung (Z)
- Khi chân (E) = L, khoá chọn các trạng thái bởi các chân từ A
0
÷A
2
.
Khi chân E = H, khoá ở trạng thái trở kháng cao, độc lập với A
0
÷A
2
.
- V
DD
và V
SS
là chân cấp nguồn, dải điện áp giữa V
DD
và V
SS
từ 3 ÷ 15V
Tín hiệu Analog vào/ra (Y
0
÷Y
7
và Z) có thể dao động giữa V

DD
và V
SS
.
Giá trị V
DD
−V
SS
không vượt quá 15V
- Trong trường hợp hoạt động như một bộ đa hợp/giải đa hợp dạng số
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

41
( Digital Multiplexer/Demultiplexer), V
EE
được nối với V
SS
(thường là nối
Mass)
+ Ta cần 2 IC HEF4051B
• 1- HEF4051B có nhiệm vụ đọc số liệu đo của các kênh
• 2- HEF4051B có nhiệm vụ đọc kênh đang đọc số liệu đo nhiệt độ
ở kênh đó

Ta có bảng trạng thái


Đầu Vào

Đầu Ra
3y
12
16
15
dd
v
y
2
14
13
0
y
1
y
2
a

9
11
10
a
0
a
1
hef 4051 b
y
5
y
4
6
y
7
y
z
5
1
2
4
3
ssv
e
v
ee
8
6
7
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

42

E

A
2

A
1


A
0
Nối
L
L
L
L
L

H

L
L
L
L
H

X

L
L
H
H
L

X
L
H
L
H
L

X

Y
0
– Z
Y
1
– Z
Y
2
– Z
Y
3
– Z
Y
4
- Z

Không nối

¾ Nhiệm vụ các chân:
- Y
0
– Y
9
: Các ngõ vào / ra
- A
0
– A
2
: Các ngõ vào địa chỉ
- E : Ngõ vào cho phép, tác động mức thấp
- Z : Chân chung vào / ra
2.2.8.2 Khối Điều khiển tuần tự (Khối nhớ kênh)
Ta sử dụng loại IC số HEF 4017B
- Giới thiệu chung :
IC HEF 4017 B là IC đếm thập phân. Bộ đếm sẽ hoạt động đếm lên hoặc
khi chân CP
0
chuyển mức thấp lên cao trong khi chân CP
1
ở mức thấp hoặc
ngược lại.
Khi chân MR = L, bộ đếm được reset về 0, lúc này bộ đếm không lệ thuộc
vào trạng thái của xung clock đưa vào.
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

43
Sơ đồ chân IC HEF 4017 B



¾ Nhiệm vụ các chân :
- CP
0
: Clock input (kích khởi đếm lên)
- CP
1
: Clock input (kích khởi đếm xuống)
- MR : Reset lại ngõ vào
- (0
0
– 0
9
) : Các ngõ ra đã giải mã


2.3 TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ
5 KÊNH
2.3.1 Tính chọn các phần tử cảm biến (sensor)

Dùng nguồn ổn áp cung cấp đo (khối sensor) nên ta phải lựa chọn các điện
trở phù hợp tính năng kỹ thuật như ( R
1
, R
2
, R
3
không bị thay đổi theo nhiệt độ,
R
t
biến thiên tuyến tính theo nhiệt độ ).
Tính đến các thông số:
R
1
R
2
R
3
R
T
U
cÇu
16v
0
1
7
0
6
v

8
ss
07
3
03
0
5
6
0
4
2
0
1
2
0
5
9
11
0
hef 4017b
8
4
0
0
10
9
0
1
cp
cp

5-9
0
r
m
dd
12
13
15
14
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

44
- Ta chọn U
cầu
= 7 (mv) ở 100
0
C
- R
1
= R
0
=100 Ω và lúc ở 0
0
C thì R
1
= R
0

- Theo thiết kế sensor ở công thức 3 có:
- Ucầu =

21
1
+

RR
tαRE
do chọn R
2
= R
3

- R
2
=
3_
10.7
100.004,0.100.5
- 100
⇔ R
2
=28571,4 (Ω) =28,571 (KΩ)
Chọn R
2
= R
3
=28 (KΩ)
- Tính R
T
ở 100
0

C
- R
T
=R
0
[1+α(t
0
- T
0
0
)]
= 100[1+ 0,004(100
0
- 0
0
0
)]
= 140 (Ω)
U’
cẫu
=
21
1
-
3
+
E.R

+
.

RRRR
RE
T
T

U’
cẫu
=
mv1,7≈0071,0=
10.28+100
5.100

140+10.28
140.5
3
-
3

- Tính sai số = 100.
%14,0=100.
7
7,01_7
=100.
_
=
Δ
'
cau
caucau
cau

cau
U
UU
U
U

- Với sai số 0,14 % thì việc tính chọn các trị số của các điện trở cầu đo là
phù hợp
- với cách tính chọn trên ta có R
1
=100(Ω) ; R
t
=100 ÷ 140 (Ω).
E
1
= 5 V ; R
2
= R
3
=28 KΩ
- Dòng điện qua nhánh R
1
, R
2
là :
I
R1,R2
=
000177,0=
10.28+100

5
=
+
3
21
RR
E
(A)
Chọn điện trở R
1
, R
2
là dây măng Ganin 1/4w loại này có hệ số nhiệt điện trở
γ =0,000015 (1/
0
C)
Kiểm tra công suất trở đã chọn
P
R1
=I
2
R1,R2
.R
1
=(0,000177)
2
.100 =3,132.10
-6
(w)
P

R2
= I
2
R1,R2
.R
2
=( 0,000177)
2
.28.10
3
= 0,87.10
-3
(w)