thiết kế thiết bị đo và hiển thị nhiệt độ từ 00c đến 1000c sử dụng cảm biến LM335

Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn
Lời nói đầu

Kỹ thuật đo lờng ngày nay đang đợc sử dụng rộng rãi trong các nhiệm vụ
kiểm tra tự động, tự động hoá các quá trình sản xuất và công nghệ cũng nh trong
công tác nghiên cứu khoa học của các lĩnh vực khoa học và kỹ thuật khác nhau. Để
thực hiện đợc các nhiệm vụ đó cần phải tiến hành đo các đại lợng vật lý khác nhau,
đó là các đại lợng điện: điện áp, dòng điện, công suất, tần số, nhiệt độ...... và các
đại lợng không điện: tốc độ, độ di chuyển, kích thớc, cơ học, nhiệt học, hoá học, ....
Thiết bị đo và hệ thống đo có sử dụng kỹ thuật vi điện tử, vi xử lý và vi tính
ngày càng hiện đại và có hiệu quả. Ngời ta đã chế tạo ra các thiết bị đo thông minh
nhờ cài đặt vào chúng bộ vi xử lý có tính năng hơn hẳn thiết bị đo thông thờng đó
là: tự xử lý và lu giữ kết quả đo, làm việc theo chơng trình, tự động thu thập số liệu
đo và có khả năng truyền số liệu đi xa.
Với yêu cầu thiết kế thiết bị đo và hiển thị nhiệt độ từ 00C đến 1000C sử dụng
cảm biến LM335 trong bản đồ án này chúng em xin trình bày những vấn đề sau:


Về phần lý thuyết gồm có: Giới thiệu các phơng pháp đo nhiệt độ giới thiệu
về cảm biến LM335 , bộ chuyển đổi ADC ICL 7107

Về phần thiết kế gồm có: Lựa chọn các thiết bị sử dụng trong thiết kế, vẽ
mạch nguyên lý.
Sau quá trình học tập - thực tập và nghiên cứu tại Trung Tâm Đào Tạo Bồi Dỡng
Phát Triển Nguồn Nhân Lực , cùng với sự hớng dẫn và giúp đỡ tận tình của Thầy
Hoàng Ngọc Văn chúng em đã đợc tiếp cận với thực tiễn và hoàn thành bản đồ án
này theo đúng thời hạn. Tuy nhiên do thời gian làm đồ án có hạn, trình độ và kiến
thức còn hạn chế nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót. Chúng
em kính mong nhận đợc sự đóng góp, chỉ bảo của các thầy cô giáo trong và ngoài

bộ môn để bản đồ án vi mạch của chúng em đợc hoàn thiện hơn.
Qua đây chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và lời cảm ơn chân thành đến
Thầy Giáo Hoàng Ngọc Văn . Em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tập thể cán
bộ giáo viên Trung Tâm Đào Tạo Bồi Dỡng Phát Triển Nguồn Nhân Lực và các cán


bộ khác trong Khoa Điện - Điện Tử Trờng đại học s phạm kỹ thuật
thành phố hồ chí minh , đã truyền thụ cho chúng em những kiến thức quí
báu trong thời gian học tập và nghiên cứu thực tế .
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 6 tháng 8 năm 2007.
Nhóm sinh viên thực hiện:
Sv: tạ duy mẫn

-1-

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn
Tạ Duy Mẫn
Đặng Phùng Hng

Chơng I
Khối cảm biến đo lờng các đại lợng nhiệt độ
I. Cơ sở lý thuyết về đo nhiệt độ
1.Nguyên lý chung về đo nhiệt độ .
Đo nhiệt độ là phép đo phổ biến nhất trong các đại lợng không điện. Đặc biệt ở

những dây chuyền sản xuất. Việc lựa chọn các biện pháp đo phụ thuộc vào khoảng
đo và sai số yêu cầu.
2.Thang đo nhiệt độ.
Các tính chất vật lý của vật liệu phụ thuộc vào nhiệt độ của chúng. Từ sự thay đổi
nhiệt độ của một đặc trng vật lý của vật liệu cho trớc ngời ta luôn có thể xác định
mộ thang đo nhiệt độ cho phép đặc biệt là nhận biết sự cân bằng của nhiệt độ. Tuy
vậy, thang đo nhiệt độ nh thế là hoàn toàn tuỳ tiện bởi vì nó liên quan đến một tính
chất đặc biệt của một vật thể: Nó không cho phép gán cho giá trị nhiệt độ một giá
trị vật lý riêng, chỉ có xuất phát từ các định luật nhiệt động học mới có thể xác định
thang đo nhiệt độ có đăc trng tổng quát cho mọi trờng hợp. Các thang đo nhiệt độ
tuyệt đối đợc xác định tơng tự nhau và dựa trên các tính chất của khí lý tởng. Định
Sv: tạ duy mẫn

-2-

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

luật Carnot nêu rõ: hiệu suất của một động cơ nhiệt thuận nghịch hoạt động giữa
hai nguồn ( Với nhiệt độ 1 và 2 tơng ứng trong một thang đo bất kỳ, chỉ phụ thuộc
vào 1 và 2
=

F (1 )
F ( 2 )

(1)

Dạng của hàm F phụ thuộc vào thang đo nhiệt độ, ngợc lại việc lựa chọn hàm F sẽ
quyết định thang đo nhiệt độ. đặt F() = T chúng ta sẽ xác định T nh là nhiệt độ
nhiệt động học tuyệt đối và hiệu suất của động cơ nhiệt thuận nghịch đợc viết nh
sau:
= 1

T1
T2

(2)

Trong đó T1 và T2 là nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối của hai nguồn nh đã biết,
chất khí lý tởng đợc xác định bởi:
+ Nội năng U chỉ phụ thuộc và nhiệt độ của chất khí.
+ Phơng trình đặc trng liên hệ giữa áp suất P, thể tích V và nhiệt độ .
PV =GV

(3)

Có thể chứng minh đợc rằng.
G() = RT (4)
Trong đó R là hằng số của chất khí lý tởng. Giá trị R của một phần tử gam của
chất khí chỉ phụ thuộc vào đơn vị đo nhiệt độ. Để có thể gán một giá trị số cho T
cần phải xác định đơn vị cho nhiệt độ. Muốn vậy chỉ cần gán giá trị số nhiệt độ tơng ứng với một hiện tợng nào đó với điều kiện là hiện tợng này hoàn toàn xác
định và có tính lặp lại.
* Thang nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối.
- Thang Kelvin: đơn vị là oK.Trong thang Kelvin này ngời ta lấy điểm cân bằng của
ba trạng thái: nớc - nớc đá - hơi nớc có một trị số là 273,15oK. Từ đơn vị nhiệt độ

động học tuyệt đối ( thang Kelvin ), nguời ta xác định các đơn vị là Celsius và
Fahrenheiz (bằng cách dịch chuyển các giá trị nhiệt độ ).
- Thang Celsius : trong thang này đơn vị nhiệt độ là oC một độ Celsius bằng một độ
Kelvin. Quan hệ giữa nhiệt độ Celsius và nhiệt độ Kelvin đợc xác định bởi biểu
thức
Sv: tạ duy mẫn

-3-

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn
T (oC) = T(oK) - 273,15

- Thang Fahrenheit : Quan hệ giữa nhiệt độ Fahrenheit ( oF) và nhiệt độ Celsius
theo biểu thức:
T(oC) = { T ( oF ) - 32 }.5/9
T(oF) =9/5. T(oC) + 32
Trong các bảng dới ghi các giá trị tơng ứng của một số nhiệt độ quan trọng của
các thang khác nhau:
STT

Nhiệt độ

Kelvin (R)

1

Điểm 0 tuyệt đối.
2
Hỗn hợp nơc - đá.
3
Cân bằng nớc - đá - hơi.
4
Nớc sôi.
*Nhiệt độ đo đợc:

0
273,15
273,16
373,15

Celstus (0C)

Fahrentei (0F)

-243,15
0
0,01
1000

-459,67
32
23,018
212

Nhiệt độ đo đợc ( nhờ một điện trở hoặc một cặp nhiệt) tính bằng nhiệt độ của cảm
biến và kí hiệu là Tc nó phụ thuộc vào nhiệt độ môi trờng Tx và sự trao đổi nhiệt độ

trong đó. Nhiêm vụ của ngời làm là làm thế nào để giảm hiệu số Tx Tc xuống
nhỏ nhất có hai biện pháp để giảm sự khác biệt giữa Tx và Tc:
Tăng sự trao đổi nhiệt giữa sự cảm biến và môi trờng đo.
Giảm sự trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi trờng bên ngoài .
II. tổng quan về các loại cảm biến nhiệt độ
1. Cảm biến nhiệt điện trở.
Nhiệt điện trở là loại cảm biến đợc phát hiện do Humphry (năm 1821) ông ta nhận
thấy điện trở của một số kim loại thay đổi theo nhiệt độ và Wiliam Siemens là ngời
đầu tiên sử dụng nhiệt kế nhiệt điện trở (1871) từ đó nhiệt điện trở đợc sự dụng
rộng rãi để đo nhiệt độ và các đại lợng khác.
Tuỳ thuộc vào tác dụng của dòng điện cung cấp chảy qua, ngời ta phân thành
nhiệt điện trở không đốt nóng và nhiệt điên trở đốt nóng. Với nhiệt điện trở không
đốt nóng, dòng điện chạy qua rất nhỏ không làm tăng nhiệt độ của cảm biến do vậy
nhiệt độ bằng với nhiệt độ môi trờng xung quanh
Cảm biến đợc dùng đo nhiệt độ môi trờng.
- Trong cảm biến nhiệt điện trở đốt nóng, dòng điện qua cảm biến có trị số lớn làm
cho nhiệt độ của bản thân lớn hơn nhiệt độ môi trờng xung quanh. Sự trao đổi nhiệt
giữa điện trở và môi trờng xung quanh đợc thực hiện do đối lu nhiệt dẫn hoặc bức
Sv: tạ duy mẫn

-4-

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

xạ nhiệt. Sự trao đổi nhiệt phụ thuộc vào các yếu tố nh: kích thớc hình học, trạng

thái bề mặt, hình dáng, tính chất vật lý của cảm biến và môi trờng xung quanh.
- Nhiệt điện trở loại này đợc ứng dụng đo các đại lợng vật lý nh tốc độ của lu chất,
nồng độ và mật độ chất khí. Ngoài cách phân loại trên, cảm biến nhiệt điện trở còn
đợc phân loại theo cấu trúc của loại vật liệu nh nhiệt điện trở kim loại, nhiệt điện
trở bán dẫn.
2. Cặp nhiệt điện.
* Nguyên lý hoạt động : Cặp nhiệt điện là loại cảm biến nhiệt, nguyên lý hoạt động
dựa trên hiệu ứng Peltier, Thomson và Seecer.
* Hiệu ứng Peltier : Hai dây dẫn Avà B khac nhau, tiếp xúc với nhau và có
cùng một nhiệt độ ( nv0 )sẽ tạo nên một hiệu điện thế tiếp xúc. Hiệu điện thế phụ
thuộc vào bản chất vật dẫn và nhiệt độ ( hình 1.1a )
UA/B = VM - VN

A

B

M

N

Hình 1.1a
* Hiệu ứng Thomson : Trong một vật dẫn đồng nhất A nếu ở 2 điểm M và N có
nhiệt độ khác nhau ( hình 1.1b,c ) sẽ sinh ra một sức điện động. Sức điện động này
sẽ phụ thuộc vào bản chất vật dẫn và nhiệt độ tại 2 điểm.
Tm

EA = A.dT

A : Hệ số Thomson

Tn

A

Sv: tạ duy mẫn

B

-5-

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

M UA/B

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

N

M

A

N

EA
Hình 1.1b

Hình 1.1c

Hiệu ứng Seeber :Nếu có một mạch kín tạo thành từ 2 vật dẫn A, B và 2 đầu
chuyển tiếp có nhiệt độ khác nhau T1 và T2 ( hình 1.2 ). Chúng tạo thành một
cặp nhiệt điện và có sức điện động do kết quả của hai hiệu ứng Peltier và
Thomson gọi là sức điện động Seeber.
T2

EAB (T1,T2) = EAB (T1) + EBA (T2) + ( A B ).d T
T1

Sức điện động này chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ T1 và T2 và có biểu diễn dới dạng :
EAB (T1 , T2) = EAB ( T1) - EAB ( T2)
Khi một đầu tiếp xúc giữa nhiệt độ ổn định ( VD : T2 = C) và đầu kia T1 đặt ở môi
trờng có nhiệt độ thay đổi. Sức điện động sẽ là hàm số của nhiệt độ T1.
Khi một đầu tiếp xúc giữa nhiệt độ ổn định .
EAB (T1 , T2) = EAB ( T1) + C

Hình 1.2
Trong đó : C hằng số.
T1 nhiệt độ đầu làm việc.
T2 nhiệt độ đầu tự do ( Môi trờng ) .
3. Đo nhiệt bằng diot và tranzito
3.1 Đặc điểm chung và độ nhạy nhiệt

Sv: tạ duy mẫn

-6-

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

có thể đo nhiệt độ bằng cách sử dụng linh kiện nhạy cảm là diot hoăc tranzto mắc
theo kiểu diot ( nối cự Bazer và cực Colêcter ) phân cực thuận với dòng điện thông
qua không đổi thì điện áp giữa hai đầu của mạch là hàm của nhiệt độ

Hình 1.3 : Các linh kiện dùng làm cảm biến nhiệt độ
Độ nhạy nhiệt của diot hoặc tranzito mắc theo kiểu diot xácđịnh bởi biểu thức
S=

dv
dt

Giá trị độ nhạy nhiệt cỡ -2.5mV/oC, ngoài ra cũng giống nh điện áp V độ nhạy
nhiệt phụ thuộc vào dòng ngợc I0. Dòng này có thể thay đổi rất khác nhau đối với
các linh kiện khác nhau, do vậy nên chọn các linh kiện có đặc tính tơng tự ( đối với
một giá trị dòng cho trớc phải có cùng điện áp và dòng ngợc I0 nh nhau ).
Để tăng độ tuyến tính và khả năng thay thế ngời ta mắc theo sơ đồ nh hình 1.c khi
đó dùng 1 cặp Tranzito đấu theo kiểu diot mắc dối nhauvới hai dòng I1 và I2 không
đổi chạy qua và đo hiệu điện thểtên hai cực Bazer và cực Emiter. Bằng cách sẽ loại
trừ đợc ảnh hởng củadòng ngợc I0. Độ nhạy nhiệt trong trờng hợp này tính theo
công thức :
s=

d (V1 V2 )
dT

Hoặc tính bằng số:
s=86,56.log

I1
( àVK 1 )
I2

Độ nhạy nhiệt này lớn hơn nhiều so với trờng hợp dùng cặp nhiệt điện nhng nhỏ
hơn so vởi trờng hợp dùng nhiệt điện trở. điều đặc biệt ở đây là không dùng đến
nhiệt độ chuẩn.
Dải nhiệt độ làm việc hạn chế do sự thay đổi tính chất điện của cảm biến ở các
nhiệt đổtong khoảng T=-50oC đến 150oC. Trong khoảng nhiệt độ này thì bộ cảm
biến có độ ổn định cao.
3.2 Quan hệ điện áp - nhiệt độ.
Xét trờng hợp dùng cặp Trazito ở hình 1.c. Giả sử dòng Io giống nhau cho 2
tranzito, dòng điện chạy quâhi tranzito là I1 và I2điện thế trên hai cực B E của
hai bộ tranzito tớng là V1 và V2. Khi đó:

Sv: tạ duy mẫn

-7-

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn
I1 = I0exp

qV1
KT I1
V1 =
ln
KT
q
Io

I2 = I0exp

qV2
KT I 2
V1 =
ln
KT
q
Io

Việc đo hiệu điện thế Vd = V1-V2 cho phép loại trừ ảnh hởng của dòng ngợc Io:
Vd =

KT I1 KT
KT I1 KT
ln =
ln(n)
ln =
ln(n)

q
I2
q
q
I2
q

Tính toán bằng số:
Vd = 86,56.T.ln(n)
Trong đó Vd tính bằng à V và T là nhiệt độ tuyệt đối K
Độ nhạy nhệt có dạng:
S=

dVd K
= ln(n)
dT
q

S = 86,56.ln(n)
Độ nhạy nhiệt nhỏ hơn so với trờng hợp chỉ dùng 1 diot hoặc 1 tranzito,nhng về
nguyên tắc không phụ thuộc vào T. Độ tuyến tính trong trờng hợp này đợc cải thiện
một cách đáng kể.
4. Đo nhiệt độ bằng Hoả quang kế.
Đây là phơng pháp dựa trên định luật bức xạ của vật dẫn tuyệt đối. Bức xạ nhiệt
của mọi vật đợc đặc trng bằng mật phở E, đó là số năng lợng bức xạ trong một đơn
vị thời gian với một đơn vị diện tích của vật và xảy ra trên một độ dài sóng. Quan
hệ đó đợc biểu diễn bằng biểu thức :
E = C15 e

C2

T

: Độ dài sóng

Trong đó :

T : Nhiệt độ tuyệt đối
C1,C2 : Hằng số
Hoả kế quang học có độ chính xác khá cao ( sai số bản 1% ) Trong dải đo nhiệt
độ 900 2200oC

5. Hoả kế phát xạ.
Sv: tạ duy mẫn

-8-

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

Đối với vật đen tuyệt đối, năng lợng bức xạ toàn phần trên một đơn vị bề mặt.
ET = T4
Trong đó: : là hệ số ( = 4,96.10-2 J/m2 sgrad4 )
T : Nhiệt độ của vật
Nhợc điểm của hoả kế phát xạ là đối tợng đo khônng phải là vật đen tuyệt đối, khi
vật nóng có sự phát xạ nội tại và dòng phát xạ nhiệt đi qua bề mặt làm phép đo bị
sai lệch.

III . Mạch đo lờng
1. Khái niệm chung
1.1 Định nghĩa
mạch đo lờng là thiết bị kỹ thuật làm nhiệm vụ biến đổi, gia công thông tin,
tính toán, phối hợp các tin tức với nhau trong một hệ vật lý thống nhất.
Ta có thể coi mạch đo nh là một khâu tính toán, thực hiện các phép tính đại
số trên sơ đồ mạch nhờ vào kỹ thuật điện tử theo yêu cầu kỹ thuật của thiết bị đo.
1.2 Phân loại mạch đo
Theo chức năng của các mạch đo mà ta có thể phân thành nhiều loại nh sau:
- Mạch tỷ lệ : Là mạch thực hiện phép nhân hoặc chia với một hệ số k, nghĩa là
nếu đại lợng vào là x thì đại lợng ra là kx.
Đại diện cho các loại này là : Sun, phân áp, biến dòng .
- Mạch khuyếch đại : Cũng giống nh mạch tỷ lệ, mạch khuyếch đại là nhiệm vụ
nhân thêm một số k gọi là hệ số khuyếch đại. Tuy nhiên ở mạch khuyếch đại công
suất ra lớn hơn công suất vào điều này ngợc với mạch tỷ lệ, nghĩa là đại lợng vào
điều khiển đại lợng ra.
- Mạch gia công và tính toán: Bao gồm các mạch thực hiện các phép tính toán đại
số nh : Cộng trừ nhân chia tích phân .
- Mạch so sánh : Là mạch so sánh giữa hai điện áp mạch này thờng đợc sử dụng
trong các thiết bị đo dùng phơng pháp so sánh.
- Mạch tạo hàm : Là mạch tạo ra các hàm số theo yêu cầu của phép đo nhằm mục
đích tuyến tính hoá học các đặc tính đo của tín hiệu đầu ra các bộ phận cảm biến

Sv: tạ duy mẫn

-9-

đặmg phùng hmg

Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

- Mạch biến đổi AID, DIN là loại mạch biến đổi từ tín hiệu đo tơng tự thành phân
số rồi ngợc lại, sử dụng cho kỹ thuật đo số và chế tạo các mạch ghép nối với máy
tính
- Mạch đo sử dụng kỹ thuật vi sử lý : Là mạch đo có cài đặt vi sử lý để tạo ra các
cảm biến thông minh, khắc độ bằng máy tính, nhớ và gia công bộ số liệu đo .
Thiết bị đo càng hiện đại, càng chính xác thì mạch đo càng phức tạp. Ngời ta thờng dùng mạch đo để tăng cờng độ nhạy và độ chính xác của thiết bị đo và hệ
thống đo.
2. Các đặc tính của mạch đo.
Mỗi mạch đo đều có đặc tính kỹ thuật của nó. Tuy nhiên ở một mức độ nào đó ta
cũng có thể xét những đặc tính cơ bản chung cho các loại mạch do khác nhau. Dới
đây là số lần nhận xét chung.
2.1 Chức năng và phạm vi làm việc
Chức năng cơ bản của mạch đo là thực hiện các phép tính. Ta hãy phân tích quan
hệ đầu vào với đàu ra và khả năng thực hiện chúng. Trong trờng hợp đơn giản nhất
là hệ số W = Y/X. Trong đó X là tập hợp các đầu vào và Y là tập hợp các đầu ra.
Trong trờng hợp phức tạp hơn thì W(t) là một hàm của thời gian t .Gọi là hàm
truyền đạt tơng hỗ.
Hàm truyền đạt W đợc xác định trong một phạm vi nào đó của đại lợng vào và ra
gọi là phạm vi làm việc của mạch đo, vợt ra ngoài phạm vi đó thì W không còn
bảo đảm sai số cho phép nữa.
2.2 Đặc tính của mạch đo.
Lúc đo các đại lợng biến thiên theo thời gian mạch đo cũng phải đáp ứng các đặc
tính động yêu cầu.
Đặc tính động của mạch đo phải bảo đảm để cho sai số của mạch đo không vợt
qua sai số cho phép của thiết bị. Do đó khi xét đến đạc tính động ta phải xét đến
hàm truyền đạt của mạch đo phụ thuộc tần số W(p) nh khi ta xét một mạng 4 cửa

vậy.
2.3 Công suất tiêu thụ của mạch đo
Ngoài các ý nghĩa thực hiện các phép gia công, mạch đo còn có nhiệm vụ nối các
khâu với nhau nói cách khác là phù hợp với điện trở và điện kháng đầu vào và đầu
ra của các khâu.

Sv: tạ duy mẫn

- 10 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

Trong đa số các trờng hợp, ngời ta cố gắng làm cho điện trở đầu vào của mạch đo
rất lớn so với điện trở ra của khâu trớc, nói cách khác là công suất tiêu thụ mạch đo
bé hơn công xuất ra của khâu trớc.
Sai số do công suất tiêu thụ của mạch đo gây nên khi mắc vào khâu trớc sẽ là:
P=
Trong đó :

P
P max

P Công suất tiêu thụ ở đàu vào mạch đo.
PMAX Công suất cực đại mà khâu trớc cho ra .

Khi tính toán sai số này đợc cộng thêm vào sai số của khâu trớc đó
Ngợc lại ở đầu ra của mạch đo ta phải tính toán thế nào cho công suất ra lớn nhất
tức là Pra = Pt.
Trong đó : Pt Công suất của tải sai số đợc tính theo công thức :
ra =

Pr a Pt
Pr a

Trờng hợp nếu tải biến thiên thì Pz đợc thay bơi Pzn công suất tải định mức.
IV. Các chuyển đổi đo lờng sơ cấp
1. Các định nghĩa
1.1 Chuyển đổi đo lờng
Là thiết bị thực hiện một quan hệ hàm đơn vị giữa hai đại lợng vật lý này
sang đại lợng vật lý khác. Mối quan hệ hàm có thể là tuyến tính hay phi tuyến tính.
Tuy nhiên trong kỹ thuật đo lờng ngời ta cố gắng tạo các chuyển đổi tuyến tính để
nâng cao độ chính xác của phép đo.
1.2 Chuyển đổi đo lờng sơ cấp
Là các chuyển đổi đo lờng mà đại lợng vào là đại lợng không điện và đại lợng ra là đại lợng điện.
Phơng trình của chuyển đổi viết nh sau :
Y = f(x)
Trong đó : X là đại lợng không điện cần đo.
Y là đại lợng điện sau chuyển đổi.
1.3 Đầu đo
Sv: tạ duy mẫn

- 11 -

đặmg phùng hmg

Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

Đợc đặt trong một vỏ hộp có kích thớc và hình dáng rất khác nhau phù hợp
với chỗ đặt của điểm đo để tạo thành một dụng cụ đợc gọi là đầu đo, bộ cảm biến
hay còn đợc gọi là xenxơ.
Các đầu đo có thể chế tạo riêng rẽ thành thiết bị bán trên thị trờng hay đợc đi liền
với thiết bị đo hoặc hệ thống đo.
Ví dụ : Can nhiệt là loại đằu đo nhiệt độ bao gồm chuyển đổi cặp nhiệt bên trong
bao bọc bên ngoài là ống kim loại đợc cách điện với chuyển đổi bởi sự chịu nhiệt.
Để thực hiện các phép đo đại lợng không điện bằng phơng pháp điện ta phải có
những đầu đo ( cảm biến ) mà phần tử cơ bản bên trong nó là các chuyển đổi sơ
cấp.
Đa số các chuyển đổi sơ cấp đều dựa trên các hiệu ứng vật lý.
Ví dụ : Hiệu ứng nhiệt điện, quang điện hoá điện vì vậy mà độ chính xác, độ
nhạnh và độ tác động nhanh đều phụ thuộc vào các thành tựu khoa học mà vật lý
đã đem lại bên cạnh đó còn phụ thuộc vào công nghệ chế tạo chúng.
2. Các đặc tính của chuyển đổi sơ cấp
Phơng trình của chuyển đổi sơ cấp :
Y = f(x)
Thực tế để có đặc tính đó ngời ta thờng làm thực nghiệm để tìm ra mối quan hệ
giữa X và Y mối quan hệ này thờng là phi tuyến, nhng để nâng cao độ chính xác
của thiết bị đo ngời ta tìm cách tuyến tính hoá nó bằng các mạch điện tử hay dùng
các thuật toán thực hiện khi gia công bằng máy tính. Chúng ta cần lu ý rằng trong
thực tế tín hiệu ra y của chuyển đổi không những phụ thuộc vào X mà còn phụ
thuộc và điều kiện bên ngoài Z tc là :
Y = f(X,Z)
Nghĩa là để bảo đảm sự chính xác của chuyển đổi khi khắc độ ngời ta phải cố

định điều kiện Z.
Hay đánh giá một chuyển đổi hay phải so sánh chúng với nhau, ta cần phải chú ý
những đặc tính sau đây:
* Phải xét đến khả năng có thể thay thế các chuyển đổi. Tức là khi chế tạo một loại
chuyển đổi ta phải tính đến khả năng tạo nhiều chuyển đổi với các đạc tính nh đã
cho trớc. Nh vậy, mới có thể thay thế đợc khi bị hỏng mà không phải sai số
* Chuyển đổi phải có đặc tính đơn vị, nghĩa là vơi đờng cong hồi phục của chuyển
đổi đáp ứng với một giá trị X ta nhận đợc chỉ một giá trị Y mà thôi.
Sv: tạ duy mẫn

- 12 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

* Đờng cong của chuyển đổi phải ổn định, nghĩa là không đợc thay đổi theo thời
gian.
* Tín hiệu ra của chuyển đổi yêu cầu phải tiện cho việc ghép nối vào dụng cụ đo,
hệ thống đo và máy tính.
* Đặc tính quan trọng của chuyển đổi là sai số .
- Sai số cơ bản của chuyển đổi là sai số gây ra do nguyên tắc của chuyển đổi, sự
không hoàn thiện của cấu trúc, sự yếu kém của công nghệ chế tạo.
- Sai số phụ là sai số gây ra do sự biến động của điều kiện bên ngoài khác với điều
kiện chuẩn.
Để nâng cao độ chính xác của phép đo hay dụng cụ đo ngời ta cố gắng nâng cao
độ chính xác của các chuyển đổi sơ cấp vì đây chính là khâu cơ bản trong thiết bị

đo mà độ chính xác của nó phụ thuộc rất nhiều vào bản chất của chuyển đổi.
* Độ nhạy của chuyển đổi cũng là một tiêu chuẩn quan trọng. Nó có tác động
quyết định cấu trúc của mạch đo để đảm bảo cho phép đo có thể bắt nhạy với
những biến động nhỏ của đại lợng đo.
* Đặc tính của chuyển đổi : Khi cho tín hiệu đo vào chuyển đổi thờng xuất hiện
quá trình quá độ, quá trình này có thể nhanh hanh chậm tuỳ thuộc vào dạng chuyển
đổi. Đặc tính này đợc gọi là độ tác động nhanh. Nếu độ tác động nhanh chậm tức
là phản ứng của tín hiệu ra của chuyển đổi mở so với so với sự thay đổi của tín hiệu
vào.
* Sự tác động ngợc lại của chuyển đổi lên đại lợng đo làm thay đổi nó và tiếp đến
gây ra sự thay đổi của tín hiệu đầu ra của chuyển đổi.
VD : Khi đặt nhiệt điện trở vào bên trong ống để đo tốc độ của chất khí nh ng đồng
thời nhiệt điện mở.Có thể mở dòng khí và làm thay đổi tốc độ của dòng khí. Kết
quả là gây ra sai số, ảnh hởng đến độ chính xác của kết quả đo. Vì vậy thiết kế thiết
bị đo cần phải tính toán đến điều này.
* Về kích thớc của chuyển đổi mong muốn là phải nhỏ. Có nh vậy mới đa đầu đo
vào những nơi hẹp, nhỏ nâng cao độ chính xác của phép đo.
3. Phân loại chuyển đổi sơ cấp
Có nhiều cách phân loại các chuyển đối sơ cấp. Dới đây là một số phơng pháp
phân loại chính.
3.1 Dựa trên nguyên lý của chuyển đổi

Sv: tạ duy mẫn

- 13 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

+Chuyển đổi trở : Là chuyển đổi mà trong đó mà trong đó đại lợng không điện X
biến đổi làm thay đổi điện trở của nó.
+Chuyển đổi điện từ : Là các chuyển đổi làm việc dựa trên các quy luật về luật
điện từ. Đại lợng không điện X làm thay đổi các thông số của mạch từ nh điện
cảm : L, trợ cảm : m, độ từ thẩm : à và từ thông : .
+Các chuyển đổi tĩnh điện : Là các chuyển đổi làm việc dựa trên các hiện tợng
tĩnh điện. Đại lợng không đổi X làm thay đổi điện dung C hay điện tích của nó.
+ Chuyển đổi hoá điện : Là chuyển đổi làm việc dựa trên hiện tợng hoá điện, đại
lợng không điện X làm thay đổi điện dẫn Y, điện cảm sức điện động hoá điện vv
+ Chuyển đổi nhiệt điện : Là các chuyển đổi dựa trên hiện tợng nhiệt điện. Đại lơng không điện làm thay đổi sức điện động nhiệt điện hay điện trở của nó.
+Chuyển đổi điện tử và Jon : Là các chuyển đổi trong đó đại lợng không điện làm
thay đổi dòng điện tử hay dòng ion chạy qua nó.
+Chuyển đổi điện tử và Ion : Là các chuyển đổi trong đó đại lơng không điện làm
thay đổi dòng điện tử hay dòng ion chạy qua nó.
+Chuyển đổi lợng tử: Là các chuyển đổi dựa trên hiện tợng cộng hởng từ hạt nhân
và cộng hởng điện tử.
3.2 Theo tính chất của dòng điện
Chuyển đổi phát điện và chuyển đổi thông số.
+ Chuyển đổi phát điện : Là chuyển đổi trong đó có đại lợng ra là điện áp : V, sức
điện động : E, dòng điện : I, đại lợng vào là đại lợng không đổi cần đo.
+ Chuyển đổi thông số, trong đó các đại lợng ra là các thông số điện nh điện trở :
R, điện cảm : L , trở cảm : M nh các chuyển đổi điên cảm, điện dung, trở cảm.
3.3 Theo phơng pháp đo
Chuyển đổi biến đổi trực tiếp và chuyển đổi bù.
+ Chuyển đổi biến đổi trực tiếp : Là các chuyển đổi trong đó đại lợng không điện
đợc trực tiếp biến đổi thành đại lợng điện.
Hình1.4

Sv: tạ duy mẫn

- 14 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

+ Chuyển đổi bù :
Đại lợng không điện cần đo X đợc bù bởi đại lợng cùng loại XR do chuyển đổi ngợc tạo ra .
XR = Y

(1)

Độ sai lệch x giữa X và Xk đợc chuyển đổi thuần biến thành đại lợng Y.
Y = K ( X XR )
Thay 1 vào 2 ta có:

Y=

(2)

K
.X
1 + K

Nếu K rất lớn thì K >> 1 và ta có:
Y=

1
.X


Từ biểu thức trên cho thấy Y chỉ phụ thuộc vào độ chính xác của chuyển đổi ngợc.
Do đó chuyển đổi thuận có thể rất phức tạp qua nhiều lần biến đổi, sai số có thể lớn
hơn nhng nếu bảo đảm hệ số biến đổi K rất lớn thì độ chính xác của chuyển đổi bù
chỉ phụ thuộc vào độ chính xác của chuyển đổi ngợc. Chuyển đổi ngợc thờng là
chuyển đổi biến đổi trực tiếp, có độ chính xác cao và do vậy các chuyển đổi bù thờng có độ chính xác cao hơn.
Hình 1.5

Chơng ii
Sv: tạ duy mẫn

- 15 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

Mạch đo nhiệt độ sử dụng đầu đo LM 335
I. Sơ đồ khối
220V~

Khi Ngun

Khi cm
bin nhit
đô

Khi chun
hoỏ tớn hiu

Khi
hin th

1. Khối cảm biến
1.1 Đầu đo LM 335
Để đo nhiệt độ chính xác cần có các đầu đo đặc biệt. Vi mạch LM335 là một
loại sensor đo nhiệt độ của hãng National Semiconducter chế tạo. Đây là một loại
senser đợc tích hợp dạng vi mạch có độ chính xác 1 oC. Sự hoạt động của đầu đo
giống nh diot Zener hai cực. Điện áp đánh thủng có nhiệt độ tuyệt đối là +10mV/
oK. Trở kháng động khi đầu đo hoạt động trong vùng dòng 400 à A tới 5mA nhỏ
hơn 1 . Trở kháng nhỏ cùng với điện áp lối ra tuyến tính là u điểm của loại đầu đo
này.
Hình 2.1 là sơ đồ cấu tạo của LM335:

Sv: tạ duy mẫn

- 16 -

đặmg phùng hmg

Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

Hình 2.1 Cấu tạo của LM335
Các thông số quan tâm của vi mạch :
+ định thang trực tiếp theo độ Kelvin
+ tín hiệu lối ra bằng 10mV/ oK
+ độ chính xác 1oC+ dòng hoạt động trong vùng từ 400 à A tới 5mA
+ điện áp nguồn nuôi: 5V đến 18V
+ dải làm việc
+ hệ số Seeberk: 40,8( à V/ oC)
+ chế độ làm việc liên tục từ 100oC đến 125oC
LM335 đợc đóng trong vỏ IC dạng TO- 92 có 3 chân :
- Chân 1 là chân Anốt (chân âm ) thờng đợc nối với điện áp âm hoặc nối đất để vi
mạch khép kín vòng điện áp
- Chân 2 là chân katốt (chân dơng) đợc nối với điện áp dơng nguồnVcc.
- Chân 3 là chân ADJ chân này đợc nối với biến trở VR để hiệu chỉnh dải điện áp ra
theo yêu cầu trong giới hạn cho phép.
1.2 Mạch đo

Sv: tạ duy mẫn

- 17 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

Hình 2.2 : Mạch đo
Nếu vi mạch LM335 đợc cấp nguồn thoả mãn yêu cầu thì điện áp ra Vout sẽ thay
đổi tuyến tính theo nhiệt độ.Nguồn này đợc định thang nhiệt độ K theo hoạt động
của LM335 với độ nhạy =10mV 1K ,tức là nhiệt độ thay đổi một lợng T = 1K thì
điện áp cũng thay đổi một lợng U = 10mV .
Vì nhiệt độ cần đo và hiển thị là độ C khi đó ta có công thức :
ToK = ToC + 273
2. Khối chuẩn hóa tín hiệu
Để lấy đợc tín hiệu tơng tự thích hợp và ổn định vào bộ chuyển đổi ADC ta
sử dụng những bộ khuếch đại chuẩn hoá sử dụng vi mạch LM324 sau:

Hình 2.3a

Sv: tạ duy mẫn

Hình 2.3b

- 18 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

Hình 2.3c
Hình 2.3a : Bộ lặp điện áp

Hình 2.3b : Bộ khuếch đại đảo
Hình2.3c : Bộ trừ hai tín hiệu
Trong các bộ khuếch đại đã sử dụng ta dùng bộ vi mạch khuếch đại thuật toán
LM358.
3. Khối hiển thị
3.1 Bộ chuyển đổi ADC
Trong kĩ thuật đo lờng khi sử dụng các dụng cụ đo chỉ thị số hay đa tín hiệu
đo vào máy tính ta cần phải có sự biến đổi tín hiệu cần đo analog thành các số tỉ lệ
với nó. Thiết bị thực hiện nhiệm vụđó là mạch chuyển đổi tơng tự số (A/D). Có thể
kể ra 3 phơng pháp thực hiện khác nhau về nguyên tắc
*Phơng pháp song song: điện áp vào đồng thời so sánh với n điện áp chuẩn và xác
định chính xác xem nó đang nằm ở giữa 2 nức nào. Kết quả ta có một bậc tín hiệu
xấp xỉ. Phơng pháp này có giá thành cao bởi vì mỗi một số ta cần một bộ so sánh.
*Phơng pháp trọng số: việc so sánh diễn ra cho từng bit của số nhị phân. cách so
sánh nh sau: đầu tiên ta xác định xem điện áp vào có vợt điện áp chuẩn của bit giá
trị hay không. Nếu nó vợt thì kết quả có giá trị 1 và lấy điện áp vào trừ đi điện áp
chuẩn. PHần d đem so sánh với các bit lân cận . Rõ ràng là có bao nhiêu bit trong
một số nhị phân cần bấy nhiêu bớc so sánh và bấy nhiêu điên áp chuẩn.
* Phơng pháp số: đơn giản nhất là phơng pháp này, ở trờng hợp này ta kể đến số lợng các tổng số điện áp chuẩn của các bit dùng để diễn đạt điện áp vào.Nếu số lợng
cực đại dùng để mô tả bằng n thì cũng cần tối đa là n bớc để nhận đợc kết quả. Phơng pháp này đơn giản, rẻ tiền nhng chậm.
Sơ đồ cấu tạo chân:

Sv: tạ duy mẫn

- 19 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

Hình 2.4 Cấu tạo chân của 7107
Chân đầu ra với các đặc tính sau:
- OSC pin (38, 39, 40): Dùng để lắp mạch dao động tần số
- TEST pin (37): Chân kiểm tra
- REFHI pin (36): Là tham chiếu ở mức cao
- REFLO pin (35): Là tham chiếu ở mức thấp
- COMMON pin (32): Chân tơng tự chung
- IN- HI pin (31): Là điện áp đầu vào cao
- IN- LO pin (30): Là điện áp đầu vào thấp
- BUFF pin (28): Là bộ nhớ đệm
- INT pin (27): Chân cho phép mạch hoặc thiết bị dừng làm việc trong
khoảng thời gian đã đợc cài đặt sẵn để mạch thực hiện chế độ hiển thị bằng 7 đoạn
từ G2 C3 A3 G3 (chân 25, 24, 23, 22) là các thanh hiển thị 7 đoạn LED.
- GND pin (21): Mạch hay thiết bị đợc nối đất bằng GND.
IC 7107
* Tín hiệu cần hiển thị sẽ đợc khuyếch đại tạo ra điện áp lớn nhất 2V, rồi cho vào
đầu input của vimạch ICL 7107. Bộ chuyển đổi A/D. ICL 7107 có đặc trng cơ bản
sau:
+ nguồn cấp 5V
Sv: tạ duy mẫn

- 20 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

+ tín hiệu vào 2V
+ có chế độ làm việc với điện áp chuẩn đầu vào Vref = 1V/100mV
+ số hiển thị N = 1000 Vin/Vref
+ đối với ICL 7107 bộ chuyển đổi ADC không cần bộ giải mã bên ngoài và
sử dụng Led 7 thanh.

Hình 2.5 Vi mạch 7107
3.2 Nguyên lý hoạt động bên trong vi mạch:
ICL -7107 hoạt động theo nguyên lý tích phân hai sờn xung. Đợc chia làm 3
giai đoạn trong một chu kỳ thực hiện phép đo:
i. Tự động điều chỉnh 0 (Auto - Zero)
ii. Tích phân tín hiệu (INT)
iii. Tích phân đảo (De-Integrate) - Khử tích phân (ZI)
Giai đoạn tự động chỉnh 0 (A - Z)
Trong giai đoạn này, đầu vào cao (IN-HI) và đầu vào thấp (IN-LO) đã đợc
tách ra khỏi các chân và ngắn mạch từ bên trong với Analog COMON. Tụ điện
tham chiếu đợc nạp đến điện áp chuẩn. Tụ điện A-Z (CAZ)đợc nối vào mạch hồi tiếp
để bù điện áp cho bộ so sánh và bộ tích phân. Trong mọi trờng hợp mọi tín hiệ lệnh
đầu vào không vợt qua 10V.
Giai đoạn tích phân tín hiệu (INT)
Tại giai đoạn tích phân UX. Đầu vào cao và thấp đợc nối vào chân tín hiệu
UX, tín hiệu này đợc đa vào bộ tích phân, thời gian tích phân kéo dài 1000 xung
nhịp.
Sv: tạ duy mẫn

- 21 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

Giai đoạn tích phân đảo (DE-INT)
IN-LO đợc nối ở bên trong với analog COMMON và IN-HI đợc nối thông
qua tụ điện tham chiếu đợc nạp điện trớc đó. Hệ thống mạch điện nằm trong vi
mạch đảm bảo rằng tụ điện sẽ nối đúng cực để đầu ra của bộ tích phân trở về 0.
Giai đoạn khử tích phân (ZI)
IN-LO đợc ngắn mạch với Analog COMMON và tụ điện tham chiếu đợc nạp
điện đến điện áp chuẩn. Một vòng phản hồi đợc đóng xung quanh hệ thống đến
điểm IN-HI, làm cho đầu ra của bộ tích phân trở về 0 (khử tích phân).
Thời gian cần thiết cho tín hiệu ra trở về 0 là t2 = NX . to
NX là số xung nhịp đếm đợc khi khử tích phân.Ta có:
UX .1000 . to = URef . NX . to
NX đợc đa qua phần số để giải mã và hiển thị
NX = 1000 .

UX
U REF

3.3 Hiển thị bằng Led 7 thanh
LED . Light - Emitting Drad
Nguyên lý dựa trên hiện tợng phát quang của lớp chuyển tiếp p-n. Khi dòng điện
chạy qua, điện tử tự do chuyển từ mức năng lợng này sang mức năng lợng khác.
Khi chuyển về từ mức năng lợng khác, chuyển về từ mức năng lợng cao xuống mức
năng lợng thấp, phát ra ánh sáng phụ thuộc vào hiệu năng giữa các mức năng lợng.

Vidụ: GaAS ( Galium arsenide ) mức
năng lợng 1,37 ev ánh sáng vỏ.
GaP ( Galium PhosPhoride ) mức
năng lợng 2,25 ev ánh sáng xanh lá cây.
Cấu tạo của LED 7 thanh. (Hình 2.6)
Đặc tính kỹ thuật của đèn FND 357/376
Anod chung ký hiệu .
Ký hiệu

Đặc tính kỹ thuật

VF

Điện áp thuận

BVR

Điện áp tắt ngợc

Sv: tạ duy mẫn

MIN

TYP
1.7

3.0

- 22 -

12

MAX Trạng thái thử
nghiệm
2.0
IF= 20mA
IR=1.0mA

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch
Io

Io

Lo

1/2
pk

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

Cờng độ ánh sáng theo trục
mỗi một thanh
FND 350, 357

240

495

FND 360, 367

590
33

900

Cờng độ ánh sáng theo
chiều dọc, thanh đến thanh, 20
cờng độ ánh sáng dọc một
thanh

à cd

IF= 20mA

%

IF= 20mA

%

IF= 20mA cho mọi
thanh cùng một
lúc
IF= 20mA

Độ rọi của các thanh
FND 350, 357

26

ftL

FND 360, 367
Góc nhìn

52
27

độ

Bớc sóng cờng sáng cực
đại

665

nm

IF= 20mA

Hiển thị led 7 thanh dễ hiển thị để các số từ 0 đến 9 của các Diot trong hệ thập
phân ns gồm 7 thanh xếp thẳng hàng hình số 8 mỗi thanh có một Diot phát quang
(Led).
Diot phát quang thực chất là một Diot chỉnh lu bán dẫn. Khi gay thiên áp thuận,
dòng điện tử và lỗ qua miền tiếp giáp ( p-n ) sẽ gây ra sự tái hợp giữa chúng với
nhau. Sự tái hợp này phát ra năng lợng dới dạng nhiệt và ánh sáng. Chất bán dẫn là
trong suốt thì ta nhìn thấy ánh sáng phát từ miền tiếp giáp. Điện áp thuân rơi trên
Led khoảng 1,2 v và dòng điện qua LED ứng vơi độ chói thích hợp là khoảng 200

mv.
Bộ hiển thị kết quả đo của thiết bị với đơn vị là (Hg) dùng Led 7 đoạn Katot
chung, hiện thị kết quả theo 2 kênh. Kênh trái và kênh phải, mỗi kênh gồm 5 Led
kết quả đo tối đa là 199,9
Cấu tạo màn hình gồm 7 đoạn thanh Led độc lập với nhau đợc bố trí nh hình vẽ
với 2 laọi điển hình. Loại Anốt chung ( Khi tất cả Anốt của đèn Led đợc nối vào với
nhau ) loại Knốt chung
- Loại A chung : khi sử dụng loại này các A đợc nối chung với nguồn dơng 5v còn
mỗi K của mỗi đèn Led đợc nối với một điện trở để hạn chế dòng điện từ 5 m A ữ 40

Sv: tạ duy mẫn

- 23 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn

mA rồi nối với đầu ra tơng ứng của bộ giải mã có mức tích cực thấp và la loại có cấu
trúc hở Collector để chia đợc dòng tơng đối lớn.
Hình dáng đèn LED và kiểu nối Anôt chung

Hình 2.7a : hình dáng LED

Hình2.7b : Loại K chung

- Loại K chung : Các đầu K nối với nhau và nối với 0 qua điện trở hạ chế dòng

( vài trăm ) còn mỗi Anốt đợc nối với đầu ra của bộ giả mã ở mức tích cực cao.
Khi nối thờng qua một bộ đệm, thờng dùng Tronzistor BJT xen giữa JC giải mã và
các thanh Led vì các đầu ra của JC : TTL hay CMOS không đủ dòng cung cấp cho
Led.
II. sai số
Khi thiết kế tính toán một thiết bị đo bất kỳ việc quan trọng nhất là phải tính toán,
đánh giá đợc sai số của thiết bị đo. Bất kỳ một thiết bị đo nào cũng có sai số, nhng
sai số đó phải nhỏ hơn sai số cho phép, để không bị ảnh hởng tới công việc cụ thể
khi mà ta sử dụng thiết bị đo. Từ sơ đồ khối của mạch ta thấy sai số của hệ thống
bao gồm: sai số của Sensor sai số của mạch đo, sai số của mạch khuyếch đại, sai số
của ADC, sai số của nguồn. Vì vậy ta xét 3 loại sai số :
Sai số của Sesor 1
Sai số của bộ phận khuyếch đại 2
Sai số của ADC 3
Sv: tạ duy mẫn

- 24 -

đặmg phùng hmg


Đồ án vi mạch

Gv hớng dẫn: hoàng ngọc văn
Sai số của mạch là = 12 + 22 + 32

1. Sai số cảm biến
Sai số này chủ yếu do nhà sản xuất đa ra.
1 = 0,5%
2. Sai số của mạch đo

Cũng nh các khâu của thiết bị mạch đo cũng gây ra sai số. Sai số trong mạch đo
có thể chia làm 2 loại :
- Sai số chính của bản thân mạch đo gây ra bởi những biến động và quan hệ tơng
hỗ ( Hàm truyền đạt )
Hàm truyền đạt của mạch đo là : W = Y/X
Giả sử X ở đầu vào không mắc sai số nhng ở đầu ra mắc sai số Y nguyên nhân
gây ra là do sai số của hàm đạt W gây ra do ảnh hởng của sự biến động các yếu tố
ngoại vi hay nội tại đên mạch đo i. Sai số này đợc đánh giá bằng :
K=

ƯW /ƯW
/

=

ƯW


Trong đó : W - là sai số tơng đối của hàm truyền đạt.
: - là biến động tơng đối của của các yếu tố ngoại lai hay nội tại tác
động đến mạch đo.
Lúc đó sai số ở đầu ra mạch đo là :
y = W . W .X
- Sai số do kết hợp các đại lợng vào :
Nếu một mạch đo có nhiều đại lợng vào thì có sự kết hợp với nhau do vậy mà sai
số là tổng các sai số:
( x 1 x2 )

= x1 x2

Sai số tơng đối của tích 2 đại lợng bằng tổng sai số tuyệt đối của chúng:

Sv: tạ duy mẫn

- 25 -

đặmg phùng hmg