Dùng các vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt ngẫu. Yêu cầu: Dải đo từ: t0C =00C ÷ tmax = 0(100+100n)0C.

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BÀI TẬP: VMTT&VMS
Số : 2
Họ và tên HS-SV : Nguyễn
Khoá : .10

Ngọc Phi

Nhóm : 2

Lớp : CĐ ĐH Điện 3

STT : 29

Khoa : Điện.
NỘI DUNG

Đề tài: Dùng các vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiệt độ sử dụng cặp
nhiệt ngẫu.
Yêu cầu: - Dải đo từ: t0C =00C ÷ tmax = 0-(100+100*n)0C.
-

-

Đầu ra: Chuẩn hóa đầu ra với các mức điện áp:
1. U=0 ÷ 10V

2. U= 0 ÷ -5V
3. I=0÷20mA.
4. I=4÷20mA
Dùng cơ cấu đo để chỉ thị hoặc LED 7 thanh hiển thị nhiệt độ
Khi nhiệt độ trong giới hạn bình thường : t0C=0÷tmax/2. Thiết kế mạch nhấp nháy
cho LED với thời gian sáng và tối bằng nhau và bằng: T0=(1+0,5*a) giây.
Đưa ra tín hiệu cảnh báo bằng còi khi nhiệt độ vượt giá trị : t0C= tmax/2
Trong đó:
a: chữ số hàng đơn vị của danh sách (ví dụ: STT=3→a=3; STT=10→a=0)
n: Số thứ tự sinh viên trong danh sách.
PHẦN THUYẾT MINH

Yêu cầu về bố cục nội dung:
Chương 1: Tổng quan về mạch đo
Chương 2: Giới thiệu về các thiết bị chính
Chương 3: Tính toán, thiết kế mạch đo
- Tính toán, lựa chọn cảm biến
- Tính toán, thiết kế mạch đo
- Lựa chọn nguồn cung cấp.
- Tính toán, thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa
- Tính toán mạch nhấp nháy cho LED
- Tính toán, thiết kế mạch cảnh báo.
- ...
Kết luận và hướng phát triển.

Yêu cầu về thời gian :
Ngày giao đề 16 /12/2015

Ngày hoàn thành : 16/01

1


Mục lục
Chương 1 : Tổng quan về mạch đo ..............................................................3
1.1 Khái niệm về nhiệt độ.............................................................................3
1.1.1 Khái niệm:............................................................................................3
1. 1. 2 Thang đo nhiệt độ:..............................................................................3
1.2 Đo nhiệt độ bằng phương pháp tiếp xúc................................................4
1.3 Đo nhiệt độ bằng phương pháp không tiếp xúc:....................................4
1.4 Tổng quan về phương pháp đo nhiệt độ..................................................4
1.4.1: Sơđồ khối............................................................................................4
1.4.2: Vai trò tác dụng của các khối..............................................................5
Chương 2 : Giới thiệu về các thiết bị chính.................................................6
2.1 Giới thiệu về IC cảm biến nhiệt LM35...................................................6
2.2 Giới thiệu về IC 7805 ( IC ổn áp 5V).....................................................8
2.3 Giới thiệu về IC 555................................................................................9
2.3.1 Sơđồ chân và chức năng các chân........................................................10
2.3.2: Nguyên lý hoạt động...........................................................................11
2.4 Giới thiệu về một số khuếch đại thuật toán (KĐTT)...............................12
2.4.1.Khái niệm.............................................................................................12
2.4.2.Khuếch đại thuật toán lý tưởng............................................................13
2.4.3.Các mạch khuếch đại cơ bản dùng KĐTT...........................................15
Chương 3 : Tính toán, thiết kế mạch đo........................................................17
3.1 Tính toán, lựa chọn cảm biến..................................................................17
3.2Tính toán, thiết kế mạch nguồn cung cấp.................................................18
3.3 Tính toán, thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa.....................................18
3.3.1 : Chuẩn hóa đầu ra với mức điện áp U = 0 ÷ 10V................................18
3.3.2 Chuẩn hóa đầu ra với mức điện áp 0 ÷ - 5V.........................................19
3.3.3 Chuẩn hóa đầu ra có dòng điện 0 ÷ 20mA...........................................20

3.3.4 Chuẩn hóa đầu ra có dòng 4 ÷20 mA...................................................20
3.4 Tính toán, thiết kế mạch cảnh báo...........................................................22
3.5 Mạch hiển thị ..........................................................................................23
3.6 Dùng phần mềm mô phỏng mạch............................................................24
KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN...................................25

2


Chương 1 : Tổng quan về mạch đo
1.1 Khái niệm về nhiệt độ
1.1.1 Khái niệm:
Nhiệt độ là đại lượng vật lý đặc trưng cho cường độ chuyển động của các nguyên
tử, phân tử của một hệ vật chất.Tuỳ theo từng trạng thái của vật chất (rắn, lỏng,
khí) mà chuyển động này có khác nhau. Ở trạng thái lỏng, các phân tử dao động
quanh vị trí cân bằng nhưng vị trí cân bằng của nó luôn dịch chuyển làm cho chất
lỏng không có hình dạng nhất định.Còn ở trạng thái rắn,các phần tử,nguyên tử chỉ
dao động xung quanh vị trí cân bằng.Các dạng vận động này của các phân
tử,nguyên tử được gọi chung là chuyển động nhiệt. Khi tương tác với bên ngoài có
trao đổi năng lượng nhưng không sinh công, thì quá trình trao đổi năng lượng nói
trên gọi là sự truyền nhiệt.Quá trình truyền nhiệt trên tuân theo 2 nguyên lý:
Bảo toàn năng lượng :
Nhiệt chỉ có thể tự truyền từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp. Ở
trạng thái rắn, sự truyền nhiệt xảy ra chủ yếu bằng dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt.
Đối với các chất lỏng và khí ngoài dẫn nhiệt và bức xạ nhiệt còn có truyền
nhiệt bằng đối lưu. Đó là hiện tượng vận chuyển năng lượng nhiệt bằng cách vận
chuyển các phần của khối vật chất giữa các vùng khác nhau của hệ do chênh lệch
về tỉ trọng.
1. 1. 2 Thang đo nhiệt độ:
Từ xa xưa con người đã nhận thức được hiện tượng nhiệt và đánh giá cường độ của

nó bằng cách đo và đánh giá nhiệt độ theo mét đơn vị đo của mỗi thời kỳ.Có nhiều

3


đơn vị đo nhiệt độ, chúng được định nghĩa theo từng vùng,từng thời kỳ phát triển
của khoa học kỹ thuật và xã hội. Hiện nay chúng ta có 3 thang đo nhiệt độ chính là:
1- Thang nhiệt độ tuyệt đối ( K ).
2- Thang Celsius ( C ):

T( 0C ) = T( 0K ) – 273,15.

3- Thang Farhrenheit: T( 0F ) = T( 0K ) – 459,67.
Đây là 3 thang đo nhiệt độ được dùng phổ biến nhất hiện nay.Trong đó thang đo
nhiệt độ tuyệt đối (K) được quy định là mét trong 7 đơn vị đo cơ bản của hệ đơn vị
quốc tế (SI).Dựa trên 3 thang đo này chúng ta có thể đánh giá được nhiệt độ.
1.2 Đo nhiệt độ bằng phương pháp tiếp xúc
Phương pháp đo nhiệt độ trong công nghiệp thường là các nhiệt kế tiếpxúc. Có hai
loại là: nhiệt kế nhiệt điện trở và nhiệt kế nhiệt ngẫu. Cấu tạo của nhiệt kế nhiệt
điện trở và cặp nhiệt ngẫu cũng như cách lắp ghép chúng phải đảm bảo tính chất
trao đổi nhiệt tốt giữa chuyển đổi với môi trường đo. Đối với môi trường khí hoặc
nước, chuyển đổi được đặt theo hướng ngược lại với dòng chảy.Với vật rắn khi đặt
nhiệt kế sát vào vật, nhiệt lượng sẽ truyền từ vật sang chuyển đổi và sẽ gây tổn hao
nhiệt, nhất là với vật dẫn nhiệt kém. Do vậy diện tích tiếp xúc giữa vật đo và nhiệt
kế càng lớn càng tốt. Khi đo nhiệtđộ của các chất hạt (cát, đất…), cần phải cắm sâu
nhiệt kế vào môi trường cần đo và thường dùng nhiệt kế nhiệt điện trở có cáp nối
ra ngoài.
1.3 Đo nhiệt độ bằng phương pháp không tiếp xúc:
Đây là phương pháp dựa trên định luật bức xạ của vật đen tuyệt đối, tức là
vật hấp thụ năng lượng theo mọi hướng với khẳ năng lớn nhất. Bức xạ nhiệt của

mọi vật thể đặc trưng nghĩa là số năng lượng bức xạ trong một đơn vị thời gian với
một đơn vị diện tích của vật xảy ra trên một đơn vị của độ dài sóng.
1.4 Tổng quan về phương pháp đo nhiệt độ
1.4.1: Sơ đồ khối
4


Để thực hiện phép đo của một đại lượng nào đó thì phụ thuộc vào đặc tính
của đại lượng cần đo,điều kiện đo, cũng như độ chính xác yêu cầu của một phép đo
mà ta có thể thực hiện bằng nhiều cách khác nhau trên cơ sở của hệ thống đo lường
khác nhau trên cơ sở của các hệ thống đo lường khác nhau.

Sơ đồ khối đo :
Mạch
khuếch
đại,
chuẩn
hóa

Mạch
nguồn

Chỉ
thị

Cảm
Biến
Mạch nhấp nháy
cho LED
Mạch

so sánh

Còi báo

1.4.2: Vai trò tác dụng của các khối
• Khối nguồn : làm nhiệm vụ đảm bảo nguồn cấp cho cảm biến luôn là
5V theo yêu cầu đầu vào của cảm biến.
5


• Cảm biến : đo nhiệt độ, đưa điện áp đầu ra cho các mạch so sánh,
khuếch đại.
• Mạch khuếch đại : khuếch đại và chuẩn hóa các điện áp, dòng điện
theo yêu cầu bài toán.
• Chỉ thị : là các ammeter hoặc vonmeter hiển thị dòng hoặc áp sau
chuẩn hóa.
• Mạch so sánh : so sánh điện áp đầu ra của cảm biến với điện áp đặt,
để đưa ra cảnh báo hoặc để LED nhấp nháy bình thường.
• Còi báo : báo động khi nhiệt độ vượt quá giá trị cho phép.
• Mạch nhấp nháy : đèn LED nhấp nháy khi vượt quá nhiệt độ cho
phép theo yêu cầu bài tâp

Chương 2 : Giới thiệu về các thiết bị chính
2.1 Giới thiệu về IC cảm biến nhiệt LM35
Hình ảnh IC LM35 :

6


SƠ đồ chân ICLM35 :

Chân1:Chân nguồn Vcc
Chân 2: Đầu ra Vout
Chân 3: GND
Cảm biến LM 35 là bộ cảm biến nhiệt mạch tích hợp chính xác cao mà điện áp
đầu ra của nó tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius.Chúng cũng
không yêu cầu cân chỉnh ngoài vì vốn chúng đã được cân chỉnh.
Đặc điểm chính của cảm biến LM35 :
+ Điện áp đầu vào từ 0V đến 10V
+ Độ chính xác cao ở 25

là 0.5

+ Trở kháng đầu ra thấp 0.1 cho 1mA tải
Dải nhiệt độ đo được của LM35 là từ 0

- 150

với các mức điện áp ra khác

nhau. Xét một số mức điện áp sau .
Tùy theo cách mắc của LM35 để ta đo các giải nhiệt độ phù hợp. Đối với hệ thống
này thì đo từ 0

đến +90
7


LM35 có 3 chân : 2 chân cấp nguồn và 1 chân xuất điện áp ra tùy theo nhiệt độ
Nhiệt độ tăng 1C thì điện áp xuất ra ở chân out của LM35 tăng 10mV

2.2 Giới thiệu về IC 7805 ( IC ổn áp 5V)
Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử
dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản. Các
loại ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx,với xx là điện áp cần ổn áp.Ví dụ 7805
ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V. Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau, dưới
đây là minh họa cho IC ổn áp 7805 :

Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân:
1- Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên)
2- Chân số 2 là chân GND (hình vẽ trên)
3- Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ trên)
8


Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi.Mạch này
dùng để bảo vệ những mạch điện chỉ hoạt động ở điện áp 5V(các loại IC thường
hoạt động ở điện áp này). Nếu nguồn điện có sự cố đột ngột: điện áp tăng cao thì
mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ có IC 7805 vẫn giữ được điện áp ở ngõ ra
OUT 5V không đổi.
Mạch trên lấy nguồn một chiều từ một máy biến áp với điện áp từ 7V đến 9V để
đưa vào ngõ IN. Khi kết nối mạch điện, do nhiều nguyên nhân, người dùng dễ
nhầm lẫn cực tính của nguồn cung cấp khi đấu nối vào mạch, trong trường hợp này
rất dễ ảnh hưởng đến các linh kiện trên board mạch.Vì lí do đó một diode cầu được
lắp thêm vào mạch, diode cầu đảm bảo cực tính của nguồn cấp cho mạch theo một
chiều duy nhất, và nguời dùng cũng không cần quan tâm đến cực tính của nguồn
khi nối vào ngõ IN nữa.
2.3 Giới thiệu về IC 555
Đây là IC loại 8 chân được sử dụng rất phổ biến để làm: mạch đơn ổn, mạch
dao động đa hài, bộ chia tần, mạch trễ,… Nhưng trong mạch này, IC 555 được sử
dụng làm bộ phát xung.

Thời gian được xác lập theo mạch định thời R, C bên ngoài. Dãy thời gian
tác động hữu hiệu từ vài micrô giây đến vài giờ.
IC này có thể nối trực tiếp với các loại IC: TTL/ CMOS/ DTL.

9


2.3.1 Sơ đồ chân và chức năng các chân.
INCLUDEPICTURE
" \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
" \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
" \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
" \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
" \*
MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE
" \*

MERGEFORMATINET
Hình 1.1: Sơ đồ chân IC 555

Hình 1.2: Cấu trúc IC 555

10


Chức năng các chân:

+ Chân 1 : ( GND ) Nối mass.
+ Chân 2 : ( TRIGGER ) Nhận xung kích để đổi trạng thái.
+ Chân 3 : ( OUT ) Ngõ ra.
+ Chân 4 : ( RESET ) Trả về trạng thái đầu.
+ Chân 5 : ( CONTROL VOLTAGE ) Lấy điện áp điều khiển tần số dao động.
+ Chân 6 : ( THRESHOLD ) Lập mức ngưỡng cho tầng so sánh.
+ Chân 7 : ( DISCHARGE ) Đường xả điện cho tụ trong mạch định thời
+ Chân 8 : ( Vcc ) Nối với nguồn dương.
2.3.2: Nguyên lý hoạt động.

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý tạo dao động
Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC. Mạch FF là
loại RS Flip-flop.
Khi S = [1] thì Q = [1] và

= [0].

Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và = [0].

11


Khi R = [1] thì = [1] và Q = [0].

Tóm lại: khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0], = [1], transistor
mở dẫn, cực C nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở chân 6
không vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset.
- Giai đoạn ngõ ra ở mức 1:
Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0 Vì điện áp ở chân 2(V-) nhỏ

hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S = [1], Q = [1] và = [0]. Ngõ ra
của IC ở mức 1.
Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng.
Khi nhả công tắc, Op-amp 1 có V- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp 1 ở

mức 0, S = [0], Q và vẫn không đổi. Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn
giữ nguyên trạng thái đó.
- Giai đoạn ngõ ra ở mức 0:
Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- (= 2/3 VCC), R = [1] nên Q

= [0] và = [1]. Ngõ ra của IC ở mức 0.

12


Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của

Op-amp 2 ở mức 0. Vì vậy Q và

không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua

transistor.Kết quả cuối cùng: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông,
có chu kỳ ổn định.
2.4 Giới thiệu về một số khuếch đại thuật toán (KĐTT)
2.4.1.Khái niệm
Khuếch đại có nghĩa là dùng năng lượng nhỏ làm thay đổi một năng lượng lớn
khác. Năng lượng nhỏ gọi là năng lượng điều khiển.Năng lượng lớn gọi là năng
lượng bị điều khiển.
Bộ KĐTT cũng như các bộ khuếch đại thông thường khác đều dùng để khuếch
đại điện áp,dòng điện và công suất.Tính ưu việt của bộ KĐTT là tác dụng của

mạch điện có bộ KĐTT có thể thay đổi được dễ dàng bằng việc thay đổi các phần
tử mạch ngoài (coi bộ KĐTT như hộp đen).Để thực hiện được điều đó, bộ KĐTT
phải có các đặc tính co bản là:hệ số khuếch đại lớn, trở kháng cửa vào rất lớn và
trở kháng ra của nó rất nhỏ.
Trước đây, bộ KĐTT thường được sử dụng trong việc thực hiện các phép toán
giải tích ở các máy tính tương tự,nên được gọi là KĐTT.Ngày nay, KĐTT được sử
dụng rộng rãi, đặc biệt là trong kỹ thuật đo lường và điều khiển.
Do công nghệ chế tạo linh kiện vi điện tử ngày càng phát triển, nên đã chế tạo
được các mạch tích hợp(các vi mạch- IC) của KĐTT gần lý tưởng. Và các vi mạch
KĐTT trong các mạch điện tử đơn giản cũng được coi là lý tưởng. Tuy nhiên, các
vi mạch KĐTT luôn có các thông số thực là hữu hạn.
2.4.2.Khuếch đại thuật toán lý tưởng

13


KĐTT được dùng để khuếch đại điện áp, dòng điện hay công suất,để thiết kế
các mạch điện tử chức năng. Một KĐTT được ký hiệu như trên sơ đồ 1.1.2.

Hình 1.1.2. Ký hiệu các chân ra của KĐTT
: Ngõ vào âm
: Ngõ vào dương
+Ecc: Ngõ cấp điện áp dương
-Ecc: Ngõ cấp điện áp âm
: Tín hiệu cửa ra
KĐTT lý tưởng có trở kháng vào vô cùng lớn (

∞), trở kháng ra bằng 0

(ZO =0) hệ số khuếch đại vòng hở vô cùng lớn (K O =∞) và điện áp cửa ra bằng 0V,

khi điện áp các ngõ vi sai bằng nhau (UO=0V, khi

).

Trong thực tế kỹ thuật không có bộ KĐTT lý tưởng. Để đánh giá được các bộ
KĐTT thực so với KĐTT lý tưởng ta căn cứ vào các thông số của mạch tích hợp
KĐTT thực với thông số ly tưởng trên. Nhưng trong thiết kế các mạch điện tử đơn
giản ta vẫn có thể coi các IC KĐTT thực được sử dụng như một KĐTT lý tưởng.
Mạch điên tương đương KĐTT lý tưởng

14


Trong đó,

là trở kháng vào của KĐTT,

điện áp vào đến của vào đảo,

là trở kháng ra của KĐTT,

là điện áp vào đến cảu vào không đảo,

là điện

áp vào vi sai. Từ sơ đồ, ta có biểu thức cho điên áp ra:

Trong đó , điện áp vi sai ở cửa vào:

15

2.4.3.Các mạch khuếch đại cơ bản dùng KĐTT
Mạch khuếch đại đảo

: điện áp vào cần khuếch đại
: điện trở mạch phản hồi âm
: điện trở mạch vào
: điện trở nói đất với của vào không đảo
Tại nút N ta có:

=0

Vậy
Mặt khác, do dòng điện chảy qua

bằng 0, nên điện áp tại nút N bằng 0, hay

=0.Vậy ta có kết quả:

Hệ số khuếch đại điện áp của mạch :

16


Vậy biểu thức của tín hiệu ra:
Mạch khuếch đại không đảo

Mạch khuếch đại không đảo

Mạch lặp lại điện áp

Vì điện trở của vào của KĐTT ô cùng lớn, nên dòng điện chảy qua

bằng 0.Từ

đó ta có:

=

Trong khi đó ta có:

Vậy hệ số khuếch đại điện áp của mạch khuếch đại không đảo :

được viết như sau:

=

sẽ

=

Vậy tín hiệu ra xác định bằng biểu thức:

17


Chương 3 : Tính toán, thiết kế mạch đo
3.1 Tính toán, lựa chọn cảm biến

Cảm biếnđược lựa chọn là IC LM35 .Việc đo nhiệt độ sử dụng LM35 thông
thường chúng ta sử dụng bằngcách :
LM35 - > ADC - > Vi điều khiển
Dùng ADC 10 bit. Giá trị của ADC này từ [-1024 đến 1024] nên ta chỉ lấy giá trị
dương giá trị ADC của nó là 0 đến 2048.

18


LM 35 có nhiệt độ tối đa là 150 . Mà bài yêu cầu nằm trong khoảng là t= (0

-90

)
Cứ 10mV tương ứng với 1
+ Tại 0

nên :

thì giá trị đầu ra của LM35 thì điện áp 0V

Mà với LM35 nhiệt độ Max là 150˚C thì điện áp đầu ra là 1,5V.
+Theo bài tại 90

thì giá trị đầu ra của LM35 là : 90*0,01=0,9V

Ta thấy giá trị đầu ra rất nhỏ so với giá trị max là 10V.Điện áp tương ứng là 0,9V
mà LM35 thay đổi trong 10mV.
3.2Tính toán, thiết kế mạch nguồn cung cấp

Dùng IC ổn áp 7805 cấp nguồn vào luôn ổn định là 5V cho IC LM35
3.3 Tính toán, thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa.
19


3.3.1: Chuẩn hóa đầu ra với mức điện áp U= 0

10V

Dùng bộ khuếch đại không đảo

Mạch này có điện áp ra :

Ur = (1 +

Với Uv = 0

10V

1,1V để Ur = 0

).Uv

UImin = 0mV → Uomin = 0V
UImax = 1,1V→ Uomax = 10V
Chọn R13 = 1 kΩ => R14 = 8.0909 kΩ. Chọn R2 = 10kΩ

3.3.2 Chuẩn hóa đầu ra với mức điện áp 0

-5V

Dùng bộ khuếch đại đảo

20


Dùng bộ khuếch đại không đảo

Mạch này có điện áp ra :

Ur = (1 +

Với Uv = 0

5V

1,1V để Ur = 0

).Uv

UImin = 0mV → Uomin = 0V
UImax = 1,1V→ Uomax = 5V
Chọn R10 = 1 kΩ => R11 = 8.0909 kΩ. Chọn R9= 10kΩ
3.3.3 Chuẩn hóa đầu ra có dòng điện 0

20mA

Dùng bộ biến đổi U-I với sơ đồ không đảo

21

Dòng điện đầu ra IF =
Với Uv= 0

= và Ur = (1+

và IF = 0

).Uv

,

UImin = 0V → IFmin = 0mA
UImax = 1,1V → IFmax = 20mV
R6= 55

=> . Chọn R7 = 695 Ω& R8= 20kΩ

3.3.4 Chuẩn hóa đầu ra có dòng 4

mA

Dùng mạch biến đổi U-I với phụ tải nối đất chung

22


Thường chọn điều kiện mạch : R1 (R4+R5) = R2R3

(*)

Ta có IL= (U2-U1)
Ta chọn R1= R2 = R3 = 4kΩ
Khi IL= 4mA ta có U12 = 0 V
IL = 20 mA ta có U12 = 1,1 V
Ta có hệ:
4.10-3 = - U11.A

(1)

20.10-3= (1,1 – U11).A

(A =
(2)

Từ (1) và (2) U1 1 = - 0,275 V => A =

(3)

Từ (*) và (3) ta có R4 = 68,75 Ω , R5 = 3.931k Ω

23


3.4 Tính toán,thiết kế mạch cảnh báo.

Theo bài ra: tín hiệu cảnh báo bằng còi khi nhiệt độ vượt quá giá trị
t C =( tmax/2)=1150 °C ta chọn mức cảnh báo khi nhiệt độ vượt quá 1150°C
suy ra điện áp so sánh là +11.5 V

Thời gian sáng và thời gian tối của LED bằng nhau và bằng
= (1+0,5.2) = 2 (s )
Ta có R10 = R11 =10 kΩ
24


Từ công thức R11.C2.0,69 = suy ra C2 = 289,8550725 uF
Chọn R = 10 Ω
3.5 Tính toán thiết kế mạch hiển thị
Đối với mạch hiển thị nhiệt độ với đầu vào là nhiệt độ của IC LM35. Ta sủ dụng vi
điều khiển PIC16f877 , LED 7 thanh hiện được 4 chữ số và 1 số linh kiện khác.
Để hiển thị nhiệt độ ra LED 7 thanh ta sẽ lấy tín hiệu đầu vào từ IC LM35, vi điều
khiển sẽ điều khiển và hiển thị nhiệt độ tương ứng ra LED 7 thanh.
Vi điều khiển cần sử dụng code để hoạt động được, ta có thể dùng ngôn ngữ lập
trình C để tạo code cho vi điều khiển.

25