Đồ án thiết kế Hệ thống đo nhiệt độ chỉ thị số 5 kênh (ĐHBK Hà Nội) - 3 doc

TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

45
P
R1,R2
=P
R1
+P
R2
=0,870003.10
-3
(w) . Vậy chỉ số công suất của trở đã
chọn là phù hợp.
Dòng điện trên nhánh R
3
và R
t
(xét ở 0
0
C thì R
t
=R
1
=R
0
)
Và chọn R
3
=28 kΩ điện trở là dây măng Ganin 1/4w
I
R3,Rt

=
000177,0=
100+10.28
5
=
+
3
3 t
RR
E
(A)
Vậy dòng tổng của nguồn E =5 v cấp cho cả 5 khối ở 0
0
C là lớn nhất và (R
t

tăng lên theo nhiệt độ ⇒ I giảm ). Ta có trị số : I
CB
=5(I
R1+R2
+I
r3,Rt
)
=5.2.I
R1,R2
=10.0,000177 =0,00177 (A)
Công suất tổng ở 0
0
C là
P

cầu
=5.2.P
R1,R2
=10.0,87.10
-3
≈ 8,7.10
-3
(W)
⇒ chọn P
cầu
=0,009 (W)
2.3.2 Khối khuếch đại trung gian.
Tính U cầu ở 100
0
C
U
càu
=
007,0≈100.
10.28+100
004,0.100.5
=
+

3
21
0
1
RR
tαRE

(v)
Khi chỉ thị số 100
0
C thì ứng với đầu vào của IC 7107 là 1000 số mỗi số nhảy là
0,1 mV
U
vào
=1000.0,1 =100 (mV)
Hệ số khuếch đại là
K=
14≈
7
100
=
7107
cau
vao
U
U
(lần)
K = K
1
.K
2
=
14=
)+(
).
+
+1(

5
6
2
31
R
RR
R
RR

Chọn R
1
theo điện trở tiêu chuẩn R
1
=R
3
=28 KΩ, chọn R
2
=4R
1
=4.28
= 112( KΩ) ⇒ nếu R
2
giảm thì hệ số khuếch đại K
1
sẽ lớn dần.
Lúc này ta chọn K
min
có nghĩa R
2max
=112 (KΩ)

Vậy ta có:

5
6
)+(
).
112
28+28
+1(=14=
R
RR
K


TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

46
⇒
3,9=
+
5
6
R
RR

Chọn R
5
=2,2 (kΩ)
⇒ R
6

+R =9,3.R
5
=9,3.2,2 =20,46 (kΩ)
Ta chọn R
6
=20 (kΩ)
Biến trở R có R
max
=5 (kΩ)
Công suất nguồn nuôi phải cấp cho khối khuếch đại là :
P
kđ
=0,68.5 =3,4 (W) ⇒ I
kđ
=0,141 (A) (dòng của cả 5 bộ khuếch đại)









2.3.3 Khối xung điều khiển



U
v

R
2
R
1
R
3
R
4
R
5
R
6
R
7
R

U
r
0A1
0A2
0A3
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

47



- Khi t =T
1
là thời gian nạp của tụ C từ U
DD
/3 tới 2U
DD
/3 là :
o T
1
=0,693 C.R

A

- Khi t =T
2
là thời gian phóng điện của tụ từ 2U
DD
/3 tới U
DD
/3 là :
o T
2
= 0,693 C.R
B

- Chu kỳ của xung ra là :
o T

=T
1
+ T
2
=0,693.C.(R
A
+R
B
)
- Vậy ta điều chỉnh để xung ra đối xứng là khi thời gian nạp và thời gian
xả của tụ là bằng nhau, tức là : T1=T2 ⇔ R
A
=R

B

- Để đảm bảo thời gian đọc tự động 10 giây cho mỗi kênh như nhiệm vụ,
tức là:
- T = T
1
+T
2
=10 (s)
⇔ 0,693.C(R
A
+R
B
)=10
Ta chọn tụ C có trị số là: C=10 (μF)
⇒ R
A
=R
B
= =
−6
10.10.693,0.2
10
720 (KΩ)
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

48
Vậy với cách tính chọn các giá trị của tụ C =10(μF) và R

A
=R
B
=720 (KΩ), Sẽ
đảm bảo được thời gian tự động là
10 giây.
Tiêu thụ dòng điện của IC 555 là : 0,7 mA/1V vậy 5 V thì dòng điện tiêu thụ là
: IXđk =0,7.5 =3,5 (mA)
P
555
=U.I =5.3,5.10
-3
=0,0175 (W)
2.3.4 Khối chỉ thị (đèn LED, tính chọn R,P
LED
)
Ta có U
ng
= U
R
+ ΔU
cm
7107 + ΔU
LED

Trong đó: U
ng
là nguồn nối vào anod của LED 7 thanh = 5 (V)
Δ

U
cm
7107 : là điện áp sụt áp ở đầu ra của IC7107 = 1 (V)
ΔU
LED
: là điện áp sụt trên LED = 1,6 (V)
• Tính chọn R:
U
R
= U
ng
− ΔU
cm
7107 − ΔU
LED

= 5 -1 -1,6 = 2,4 (V)
Với I
LED
là dòng qua LED (10mA ÷ 20mA)
Chọn I
LED
= 15mA = 15.10
-3
A
R
LED
=
LED
R

I
U
=
3-
10.15
4,2
= 160Ω
•Tính chọn P
LED
= U
R
.I
LED
= 2,4.15.10
-3
= 0,036 (W)
2.3.5 Khâu so sánh:
Ta chọn IC TL081 cũng có thông số giống IC TL084
P
SS
= 0,68.5 = 3,4 (W) ⇒ I
SS
=
U
P
SS
=
24
4,3
= 0,141(A)

Tính chọn các R
đ
:
Với dải đo nhiệt độ theo thiết kế là : t=(0÷100)
0
C, tương ứng với mức điện áp
đầu vào của ICL 7107 là 100 (mv), nên ta tính chọn :
R
đn
=200 (KΩ) (với n=1÷5)
Để đảm bảo cân đối ở điện trở khi điều chỉnh điện áp trong dải đo nhiệt độ



TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

49
PHẦN 3
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ – NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC
TÍNH TOÁN KHỐI NGUỒN
3.1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:

3.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:
3.2.1 Sơ đồ

TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

50


Bộ tạo xung 555 tạo ra xung và được đưa đến bộ đếm HEF 4017B để đếm
t
t
t
t
t
t
t
t

t
t
0
5
gi¶n ®å xung ho¹t ®éng cña ic hef 4017b
cc
0
2
0
4
3
0
1
0
0
1
cp
mr
0
1/3v
0
cp
cc
t
n
t
x
t
2/3v
(®Çu ra 555

0
cp )
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

51
- ở chu kỳ đầu T
1
+ T
2
là 10s thì A
0
, A
1
,A
2
ở mức thấp. Nên lúc đó phát
lệnh đọc kênh 1
- Chu kỳ tiếp theo thì A
0
, ở mức cao, A
1
, A
2
ở mức thấp. Nên lúc đó phát
lệnh đọc kênh 2
- Chu kỳ tiếp theo A
1
ở mức cao, A
0
, A

2
ở mức thấp. Nên lúc đóphát lệnh
đọc kênh 3
- Đến chu kỳ tiếp theo A
0
, A
1
ở mức cao, A
2
ở mức thấp. Nên phát lệnh
đọc kênh 4
- Đến chu kỳ tiếp theo A
2
ở mức cao, nên phát lệnh đọc kênh 5
- ở chu kỳ sáu chân MR ở mức cao lên ,có tác dụng reset lại quá trình đọc
các kênh
3.2.2 Nguyên lý làm việc
3.2.2.1 Đặt giá trị nhiệt độ điều khiển (bằng tay)
- ở chế độ đặt nhiệt độ cho từng kênh ta dùng phương pháp điều khiển bằng
tay để đảm bảo thời gian đặt nhiệt độ.( công tắc CT2 đưa về vị trí 2 )
ở chế độ này CT1 đưa về vị trí 1 dẫn tới E của 1HEF 4051 B ở mức cao, nên
theo bảng chân lý thì IC này không hoạt động hay không đọc số liệu đo các
kênh.
Khi CT1 ở vị trí 1 thì E của 2 HEF 4051 B ở mức thấp, khi đó theo bả
ng chân
lý thì các ngõ vào ra được nối bởi trạng thái của các chân A
0
- A
2
.

Khi đó ta nhấn nút M2 cấp 1 xung điện áp cho chân (14) CP
0
của IC HEF 4017
dẫn tới MP
0
ở mức cao (theo giản đồ xung), đồng thời ta nhấn nút M1 thì chân
(15) MR (reset lại) cũng ở mức cao ,theo bảng hoạt động của 4017 B thì O
0
=
H, (O
1
- O
9
) = L dẫn tới đầu vào CMOS 2HEF 4051 (A
0
-A
2
) = L, khi đó chân
Y
0
nối với Z tương ứng với việc đặt nhiệt độ cho kênh 1 nhờ R
đc19
để đạt
được nhiệt độ quy định. Khi chân O
0
của 4017 B ở mức cao được đưa tới ma
trận Diod được bố trí như trong sơ đồ nguyên lý để hiển thị số kênh đang đọc là
kênh 1 (b,c).
Nếu ta nhấn tiếp nút M2 (khoảng cách nhấn nút M2 tuỳ thuộc vào thời gian quy
định và người vận hành ), theo giản đồ xung của HEF 4017 lúc này

TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

52
CP
0
= H, MR= L ,O
1
= H dẫn tới đầu vào của 4051 A
0
=H ; A
1
=A
2
=L ,theo
bảng chân lý thì Y
1
được nối với Z tương ứng với việc đặt nhiệt độ đo cho kênh
2 và khi O
1
=H thì ở ma trận Diod cho tín hiệu kênh số 2 .
Quá trình đặt nhiệt độ cho từng kênh được diễn nhờ việc nhấn nút M2 theo chu
kỳ như vậy cho tới hết kênh 5 . Nút M1 có tác dụng reset lại để có thể đặt lại
nhiệt độ cho các kênh hay khi chuyển sang chế độ đo nhiệt độ của các kênh thì
ta chuyển CT1 sang 2 và nhấn M1 .
Tuy vậy khi đo nhiệt độ làm việc của từng kênh ta chuyển sang chế độ điều
khi
ển tự động để đảm bảo đúng thời gian đọc từng kênh (lúc này CT2 đưa về vị
trí 1, CT1 đưa về vị trí 2).
Khi CT1 đưa về vị trí 2 thì ngược lại với quá trình đặt nhiệt độ là E của 2 HEF
4051 B ở mức cao nên theo bảng chân lý thì các chân vào ra của IC này bị

khoá, còn E của 1 HEF 4051 B ở mức thấp nên các chân vào ra được nối theo
trang thái của các chân A
0
-A
1
.
Khi CT2 đưa về vị trí 1 là đầu ra của IC 555 .
Khi cấp nguồn cho IC 555, ở chu kỳ đầu trong khoảng thời gian nạp tụ T
1
thì
chân ra (3) ở mức cao tương ứng với đầu vào CP
0
của 4017 ở mức cao, theo
giản đồ xung của 4017 thì MR = O
0
=H ; O
1
-O
9
=L , dẫn tới đầu vào của
CMOS 1 HEF 4051 B có A
0
-A
2
= L theo bảng chân lý thì chân Y
0
nối Z mà Y
0

là tín hiệu được đưa tới từ Sensor 1 qua khối khuếch đại và so sánh , từ chân ra

Z của 4051 B được đưa vào ICL 7107 để chuyển đổi tín hiệu và số hoá qua bộ
hiển thị LED trong khoảng thời gian từ T
1
–T
2
( T
2
là thời gian xả tụ ).
tới chu kỳ tiếp trong khoảng thời gian T
2
-T
3
là thời gian nạp tụ, thì tương tự ta
có đầu vào của 1HEF 4051 B có A
0
=H ; A
1
,A
2
,E =L , theo bảng chân lý thì
Y
1
nối với Z tương ứng với việc đo, đọc và hiển thị kênh 2 .
Quá trình diễn ra tương tự như vậy cho tới hết chu kỳ 5 để hiển thị kênh 5 .Khi
bắt đầu có tín hiệu ở chu kỳ 6 thì cho O
5
ở HEF 4017 ở mức cao theo cách nối
ở sơ đồ tín hiệu được đưa về chân (15) MR dẫn tới MR=H theo bảng chân lý
thì O
0

=H ; O
1
-O
9
=L hay nói cách khác là MR có tác dụng reset lại các chân
và quá trình được lặp lại từ Sensor 1 .Quá trình reset này diễn ra rất nhanh (thời
gian này không đáng kể gì so với 10 giây ).
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

53
ở bộ KĐ so sánh A
4
có tác dụng so sánh tín hiệu đo được đưa tới từ U
cầu
so với
tín hiệu đặt. Khi U
c
< U
đ
thì đầu ra ở mức cao dẫn tới hệ thống đèn hay chuông
không hoạt động và quá trình đo được thực hiện bình thường,
khi U
c
>U
đ
thì đầu ra ở mức thấp lúc này hệ thống cảnh báo sẽ làm việc và báo
hiệu nhiệt độ đo vượt quá mức đặt .

TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

54
3.2.3 Tính chọn nguồn
3.2.3.1 Nguyên lý làm việc của vi mạch ổn áp điện một chiều











Trên hình (3-2)
là sơ đồ cấu trúc của vi mạch ổn áp ra là dương nguồn, được chế tạo công
nghiệp(ví dụ như seri 78xx, 79xx)với các giá trị điện áp chuẩn từ 5V ÷24V.
Trong loại IC ổn áp này chỉ có 3 chân đó là chân dương, chân âm, và chân

nối đất.
Dương điện áp ra , điện áp sụt trên IC tối đa là 3/2V
Giả sử điện áp vào tăng lên một lượng nào đó, dẫn tới cực gố
c T
3
có điện
thế so với đất giảm xuống(điều này do tinh chất của diod D
2
) T
2
thông, điện áp
phản hồi âm R
7
giảm xuống, điện thế giữa cực phát ra và cực góp T
4
mở thông
hơn làm điện thế tại cực gốc của T
1
bớt thông làm điện áp ra là U
ổn
= const.
Trường hợp điện áp đầu vào giảm xuống, hiện tượng xảy ra ngược lại dẫn
tới T
1
mở thông hơn làm U
ổn
= const.
Bây giờ ta xét trường hợp đột biến phụ tải, giả sử tải tăng lên làm điện thế
của cực gốc T
2

và T
4
bớt thông làm điện thế của cực gốc T
1
tăng lên làm
U
ổn
= const.
Cấu trúc và nguyên lý làm việc của IC ổn áp có đầu ra là âm nguồn cũng
tương tự, nó đều xây dựng trên cơ sở mạch Tranzito và các linh kiện tạo mức
điện áp chuẩn.
T
1





R
9
R
8
R
7
R
1
R
2
R
3

R
4
Đ
2
Đ
1
R
5
T’
1
T
2
T
3
T
4
R
6
U
ổn
U
vào
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

55
Qua sự trình bày nguyên lý làm việc của vi mạch ổn áp điện một chiều ta
thấy rằng T
1
’
và T

1
ở hình (3-2) đóng vai trò như một điện trở động mắc nối
tiếp với phụ tải, thay đổi trị số nhờ việc mở nhiều hay ít của T
1
’
và T
1
theo sự
biến động của điện áp vào và cũng như sự biến động của phụ tải đầu ra.
3.2.3.2 Tính chọn vi mạch ổn áp
a.Tính chọn vi mạch ổn áp cho nguồn E
1
Nguồn E
1
ta sử dụng cặp IC ổn áp 7812 và 7912 có dòng định mức là 1A,
nhiệt độ cho phép lớn nhất là 75
0
C.
Qua tính toán ở phần trên ta thấy dòng qua 7812 và 7912 là như nhau nên
việc tính chọn 7812 phù hợp thì 7912 cũng phù hợp.
Dòng qua IC 7812 lớn nhất là :
I
tổng
= I
CB
+ I
kđ
+ I
xđk
+ 5I

led
+ I
ss
+ 2I
IC4051B
+I
IC4017
+I
IC7107

= 0,00177+0,141+0,0035 + 5.0,015 + 0,141+2I
IC4051B
+ I
IC4017
+ I
IC7107

= 0,32 + 2I
IC4051B
+I
IC4017
+I
IC7107

Do dòng của các IC không lớn nên ta chọn I
tổng
= I
d
=0,4(A)
Ta chọn U

vào
là điện áp sau chỉnh lưu và lọc lấy: U
vào
= 15(V)
Ta có: U
ổn áp
= 12(V)
Vậy điện áp sụt trên 7812 là: ΔU = U
vào
- U
ổn áp
= 15 − 12 = 3(V)
Công suất tiêu tán trên 7812 là : P
7812
= 3.0,4 = 1,2(W)
Diện tích tản nhiệt của 7812 :
S =
tT
P.1200
cp
7812
−

Với T
cp
= 75
0
C (nhiệt độ cho phép)
t nhiệt độ môi trường t = 25
0

C
S =
2575
2,1.1200
−
= 28,8 cm
2
⇒ lấy tròn 30 cm
2

Vậy ta cũng coi 7912 như 7812 với: S = 30cm
2

P = 1,2W
b.Tính chọn vi mạch ổn áp cho nguồn E
2
:
Sử dụng cặp IC 7805 và 7905 có trị số dòng điện đi qua định mức là 1A và
T
cp
= 75
0
C
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

56
Qua tính toán ở phần trên ta thấy dòng qua 7805 và 7905 là như nhau nên
việc tính chọn 7805 phù hợp thì 7905 cũng phù hợp.
- Dòng qua 7805 và 7905 là
I

7805
= I
7905
= I
d
− I
kd
− I
ss
= 0,4 − 0,141 − 0,141 = 0,11 (A)
- Điện áp sụt trên 7805 hoặc 7905 là :
ΔU = 12 − 5 = 7(V)
- Công suất tiêu tán trên 7805 hoặc 7905 là:
P
7805
= P
7905
= ΔU.I
7805
= 7.0,11 = 0,77 (W)
- Diện tích tản nhiệt cho 7805 hoặc 7905 là :
S =
tT
P.1200
cp
7805
−
=
2575
77,0.1200

= 33,6(cm
2
)
Lấy tròn S = 35(cm
2
)

3.2.3.3 Tính toán chỉnh lưu Diod:
Điện áp của chỉnh lưu cầu : U
d
= U
d1
+ 2ΔU
D

U
d1
=
2,1
)15(15 −−
= 25(V) (Điện áp U
d1
thông thường tăng lên 1,1
÷ 1,3 lần)
ΔU
D
là điện áp sụt trên diod silic = 0,6(V)
vậy U
d
= 25 + 2.0,6 = 26,2(V)

U
2
=
u
d
K
U
=
9,0
2,26
= 29(V)
U
lv
= k
nv
.U
2
=
2
.29 = 41(V)
U
nv
= k
du
.U
lv
(với k
du
> 1,6) ⇒ U
lv

= 1,8.41 = 74(V)
(Đây là điện áp ngắn mạch của Diod)
Dòng I
hd
= k
hd
.I
d
= 0,71.0,4 = 0,284(A) = I
lv

I
dmv
: dòng định mức Diod khi có đủ cánh tản nhiệt và diện tích tản nhiệt
(I
dm
> 2,5I
lv
). Ta chọn I
dmv
= 3.0,284 = 0,852(A)
Chọn Diod silic loại BYP 401 – 100
I
dmv
= 1(A)
I
ipk
= 30(A) P
D
= ΔU

D
.I
lv
.2 = 0,6.0,284.2 = 0,3408(W)
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

57
U
nv
= 100(V)
- Chọn tụ lọc của nguồn tạo ra ±E
1
là tụ hoá 470μF, 25(V).
- Chọn tụ lọc của nguồn tạo ra ±E
2
là tụ hoá 1000μ, 25(V).
3.2.4 Tính toán biến áp nguồn:
P
SS
= 3,4 W
P
kđ
= 3,4 W
5.P
led
= 5.0,036 = 0,18 W
P
555
= 0,0175 W
P

cầu
= 0,009 W
2P
7812
= 2.0,77 = 1,54 W
2P
7805
= 2.1,442 = 2,884 W
P
D
= 0,3408 W
P
IC
= 0,7293 W
P
tổng
= 13,36 W
- Công suất biểu kiến của máy biến áp là:
S =
ϕ
Cos
P
tæng

ở đây hệ số cosϕ không lớn nên ta lấy cosϕ = 0,7
S =
7,0
36,13
= 20 (VA)
- Dòng điện thứ cấp I

2
=
2U
S
=
29
20
= 0,68 (A)
- Dòng điện thứ cấp I
1
=
1
22
U
U.I
=
220
29.68,0
= 0,089 (A)
- Ta dùng MBA một pha, ba trụ có tần số f = 50 Hz
Diện tích trụ sơ bộ:
Q
Fe
= k
Θ
.
fm
S
(k
Θ

hệ số làm mát lấy k
Θ
= 6)
= 6.
50.3
20
= 2,14 (cm
2
)
Với Q
Fe
nhỏ ta chọn trụ hình chữ nhật với Q
Fe
= a.b
Theo kinh nghiệm ta có : b/a = (1 ÷ 1,5)

TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

58
h/a = 3 Là tốt
Vậy ta có a.b =2,14
b/a = 1,2 nên ⇒ a = 1,4 cm
b = 1,7 cm
Q
Fe
thực tế = 1,4 × 1,7 = 2,4 cm
2

- Chiều cao cửa sổ mạch từ : h = 1,4.3 = 4,2 (cm)
- Chọn loại thép ∃330, lá thép dày 0,5mm.

- Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trống trụ B
t
= 1(T).
• Tính toán sơ bộ dây ở cuộn sơ cấp máy biến áp:
W
1
=
tFe
1
B.Q.f.44,4
U
=
1.10.4,2.50.44,4
220
4_
= 4129,12 vòng
Lấy W
1
= 4129 vòng.
• Số vòng dây thứ cấp:
W
2
=
1
2
U
U
W
1
=

220
29
4129 = 544,2 (vòng)
Lấy W
2
= 544 vòng.
• Chọn mật độ dòng điện (J = 2 ÷ 2,75 (A/mm
2
)
• Chọn sơ bộ J
1
= J
2
= 2 (A/mm
2
)
• Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp:
s
1
=
1
1
J
I
=
2
089,0
= 0,0445 (mm
2
).

Chọn dây dẫn tròn, cách điện cấp B có các thông số sau:
• Đường kính thực của lõi đồng: d
1
= 0,22mm
• Tiết diện tính toán lõi đồng: s
1
’ = 0,046mm
2

• Trọng lượng riêng của 1 mét: m
Cu1
= 0,308(g/m)
• Điện trở 1 mét : R/m
1
= 0,52 (Ω/m).
• Đường kính ngoài kể cả cách điện: d
n1
= 0,24 (mm)

Tính lại:
J
1
=
'
1
1
s
I
=
046,0

089,0
= 1,93 (A/mm
2
).
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

59
• Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp:
s
2
=
2
2
J
I
=
2
68,0
= 0,34 (mm
2
)
- Ta chọn dây dẫn tròn, cách điện cấp B có các thông số sau:
d
2
= 0,67(mm)
s
2
’ = 0,353(mm
2
)

m
Cu2
= 2,5 (g/m)
R/m
2
= 0,07 (Ω/m)
d
n2
= 0,73(mm)
- Tính lại :
J
2
=
'
2
2
s
I
=
353,0
68,0
= 1,92 (A/mm
2
)
• Kết cấu dây quấn sơ cấp
+ Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục.
+ Tính sơ bộ số vòng dây trên 1 lớp.
W
11
=

1n
g
d
hh
−
k
C
(lấy h
g
= 1mm; k
C
là hệ số ép chặt= 0,95)
W
11
=
95,0
10.22,0
1.2
-
10.22,0
2,4
1_1
_
= 100 (vòng)
- Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp:
n
11
=
11
1

W
W
=
100
4129
≈ 41 lớp
- Cách điện giữa trụ và sơ cấp:
h
γ
= a
01
= 1(mm)
- Chiều cao dây quấn sơ cấp thực tế là:
h
1
= 4,2 − 0,2 = 4 (cm)
- Ta thiết kế cách điện dây quấn sơ cấp với trụ và khoảng cách cách điện với
gông hơi.



b
hH
c
a
c
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

60

o Cách điện giữa các lớp dây sơ cấp: cđ
1
= 0,1(mm)
o Bề dày cuộn sơ cấp:
B
d1
= (cđ
1
+ d
n1
).n
11
+ a
01
= (0,1 + 0,24).41 + 1
= 14,94 (mm) ≈1,5 (cm)
o Chiều dài dây quấn cuộn trong cùng (l’
1
)
l’
1
= (a + 0,2 + b).2 = (1,4 + 0,2 + 1,7).2 = 4 (cm)
o Chiều dài dây sơ cấp quấn ở lớp ngoài cùng là (l’’

1
)
l’’
1
= l’
1
+ 2.B
d1
= 4 + 2.1,5 = 7 (cm)
o Chiều dài dây sơ cấp trung bình khi quấn
l’’’
1
=
2
'l'l'
11 +
= 5,5 (cm)
o Chiều dài dây đồng quấn cho toàn bộ sơ cấp:
l
1
= W
1
.l’’’
1
= 4129.5,5 = 22709,5(mm)=22,71 (m)
o Cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp a
02
= 0,5(mm)
• Kết cấu dây quấn thứ cấp
Chiều cao h

1
= h
2
= 4 (cm)
Số vòng dây trên một lớp:
W
12
=
2n
2
d
h
.k
C
=
1_
10.73,0
4
.0,95 = 52 (vòng)

o Tính sơ bộ số lớp ở cuộn thứ cấp:
n
2
=
12
2
W
W
=
52

544
= 10,46 lớp
lấy n
2
= 11 lớp
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

61
o Cách điện giữa các lớp là : cđ
2
= 0,1(mm)
o Bề dày cuộn thứ cấp:
B
d2
= (cđ
2
+ d
n2
).n
2
= (0,1 + 0,73).11 = 9,13 (mm)
o Chiều dài dây thứ cấp cuộn trong cùng là
l’
2
= l’’
1
+ 2a
02
= 7+ 2.0,5.10
-1

= 7 (cm)
o Chiều dài dây thứ cấp cuộn ngoài cùng là
l’’
2
= l’
2
+ 2B
d2
= 7+ 2.0,913 = 8,826 (cm)
o Chiều dài dây thứ cấp trung bình:
l’’’
2
=
2
'l'l'
22 +
=
2
826,8+7
= 8 (cm)
o Chiều dài dây quấn thứ cấp là:
l
2
= W
2
.l’’’
2
= 544.8 = 4352 (cm) = 43,52 (m)
• Kích thước mạch từ máy biến áp
Khoảng cách điện giữa thứ cấp với trụ không đặt dây: a

03
= 5mm
Chiều rộng cửa sổ :
C = a
03
+ B
d1
+ a
02
+ B
d2

= 0,5.10
-1
+ 1,5 + 0,5.10
-1
+ 0.913 = 2,51(cm)
Chiều dài mạch từ:
L = 2C + 3a = 2.2,51 + 3.1,4 = 8,22 (cm)
Chiều cao mạch từ:
H = h + 2a = 4,2 + 2.1,5 = 7,2 (cm)
• Tính khối lượng của sắt và đồng
- Thể tích của trụ:
V
T
= 2.Q
Fe
.h = 2.2,24.4,2 = 18,8 (cm
3
)= 0,1880(dm

3
)
- Thể tích của gông:
V
γ
= a.b.L = 2,4.8,22 = 19,72 (cm
3
) = 0,0197 (dm
3
)
- Khối lượng gông:
M
g
=V
g
.m
Fe
=0,0197.7,75=0,155 (kg)
- Khối lượng của trụ:
M
T
= V
T
.m
Fe
= 0,188.7,85 = 1,475 (kg)
- Khối lượng của Fe:
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

62

M
Fe
= M
T
+ M
γ
= 0,155 + 1,475 = 1,63 (kg)
- Thể tích đồng :
V
cu
=S
1
.L
1
+S
2
.L
2

= 0,046.10
-4
.22,71. +0,353.10
-4
.43,52
=16,4.10
-6
(m
3
)=0,164 (dm
3

)
- Khối lượng của đồng:
M
Cu
= V
cu
.m
cu
= 0,164.8,9
= 1,44 (kg)
• Tính các thông số của máy biến áp:
- Điện trở cuộn sơ cấp MBA:
R
1
= ρ.
1
1
S
l
= 0,02133.
046,0
71,22
= 10,5 (Ω)
Trong đó ρ
75
= 0,02133 (Ω)
- Điện trở cuộn thứ cấp MBA
R2= ρ.
2
2

S
l
= 0,02133.
353,0
52,43
= 2,62 (Ω)
R
BA
= R
2
+ R
1
2
1
2
W
W
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
= 2,62+ 10,5
2
)
4129
544
(

=2,8 (Ω)
- Sụt áp trên điện trở MBA:
ΔU
r
= R
BA
.I
d
= 2,8.0,4 = 1,12 (V)
- Điện kháng qui đổi về thứ cấp:
X
BA
= 8.π
2
.(W
2
)
2
. )
++
(
2021
h
BaB
dd
(cd
1
+
3
+.

21 dd
BB
).ω.10
-7

= 3,6 (Ω)


- Sụt áp trên điện kháng MBA:
ΔU
x
=
π
dBA
I.X
=
π
4,0.6,3
= 0, 45 (V)
- Sụt áp trên MBA:
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

63
ΔU
BA
=
2
r
2
x

UU Δ+Δ =
22
12,1+45,0
= 1,2 (V)
- Hiệu suất của MBA là:
η =
S
IU
dd
.
.100% =
20
4,0.29
.100% ≈ 60%











KẾT LUẬN

Trên đây là toàn bộ các phần thiết kế, tính toán cho “HỆ THỐNG ĐO
NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ SỐ 5 KÊNH’’ với kiến thức còn giới hạn và tìm hiểu
chưa rộng về lĩnh vực chuyên ngành nên đồ án chưa được tối ưu và còn có

nhiều nhầm lẫn, thiếu sót. Kính mong các thầy cô chỉ bảo và xây dựng kiến
thức thêm để em hoàn thành khoá học một cách tốt nhất. Em xin chân thành
cảm ơn các th
ầy cô.










TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

64

TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

65
MỤC LỤC
trang
Lời mở đầu 1
PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ ĐO NHIỆT ĐỘ 2
1.1 Các vấn đề cơ bản về kỹ thuật đo lường 2
1.1.1 Khái niệm 2
1.1.2 Các đại lượng đặc trưng của kỹ thuật đo lường 3
1.1.3 Thiết bị đo và các phương pháp đo 4
1.1.4 Các đại lượng đặc trưng cơ bản 6

1.2 Đặc điểm về đo nhiệt độ 8
1.2.1 Khái niệm về nhiệ
t độ 8
1.2.2 Thang đo nhiệt độ 9
1.2.3 Phân loại hệ thống đo nhiệt độ 11
PHẦN 2 : SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ KHỐI 29
2.1 Sơ đồ khối – chức năng của từng khối 29
2.1.1 Sơ đồ khối
2.1.2 Chức năng của từng khối 30
2.2 Giới thi
ệu từng phần tử trong sơ đồ khối 31
2.2.1 Khối cảm biến 31
2.2.2 Khối khuếch đại trung gian 32
2.2.3 Khối tạo xung điều khiển 34
2.2.4 Khối nguồn 38
2.2.5 Khối chỉ thị 38
2.2.6 Khối so sánh tín hiệu 39
2.2.7 Khối tương tự số 40
2.2.8 Khối chuyển và nhớ kênh 42
2.3 Tính chọn các phần tử trong hệ thố
ng đo nhiệt đ 45
2.3.1 Tính chọn khối nguồn 45
2.3.2 Khối khuếch đại trung gian 47
2.3.3 Khối xung điều khiển 48
2.3.4 Khối chỉ thị 49
2.3.5 Khối so sánh 50
PHẦN 3 : SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
TÍNH TOÁN KHỐI NGUỒN 51
3.1 Sơ đồ nguyên lý 51

3.2 Nguyên lý làm việc 52
3.2.1 Sơ đồ 52
3.2.2 Nguyên lý làm việc 53
3.2.3 Tính toán khối nguồn 56
3.2.4
Tính toán máy biến áp nguồn 59
Kết luận 66
Tài liệu tham khảo 67