Bài tập lớn dùng cảm biến nhiệt ngẫu hiển thị led 7 thanh bằng ic TC7107 -9 Đ

1|Page


Lời nói đầu
Ngày nay ngành tự động hóa đang ngày càng phát triển chính vì vậy việc đo các
tín hiệu không điện đang ngày càng trở lên quan trọng. Nhiệt độ là tín hiệu vật lý
không điện mà ta thường gặp trong đời sống hằng ngày cũng như kỹ thuật và công
nghiệp. Việc đo nhiệt độ cũng chính vì thế là một yêu cầu thiết thực. Hiện nay cảm
biến đo nhiệt độ là loại cảm biến được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp cũng
như dân dụng .Bài tập lớn này nghiên cứu dùng các vi mạch tương tự vi mạch số
tinh toán,thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt ngẫu .
Nội dung bài làm có những phần chính sau :
Chương I: Tổng quan về mạch đo.
Chương II: Giới thiệu về các thiết bị chính.
Chương III: Tính toán, thiết kế mạch đo.
- Tính toán, thiết kế mạch nguồn cung cấp.
- Tính toán, thiết kế mạch khuếch đại, chuẩn hóa.
- Tính toán, thiết kế mạch cảnh báo.
- Kết luận và hướng phát triển .
Trong quá trình làm bài không thể tránh khỏi những sai sót nhất định,em mong
được sự đóng góp đánh giá của thầy để bài tập được hoàn thiện hơn .Em xin chân
thành cảm ơn .

2|Page


Chương 1: Tổng Quan Về Mạch Đo
1/ Tầm quan trọng của việc kiểm soát nhiệt độ trong công nghiệp
Có thể nói, nhiệt độ là một đại lượng vật lý được quan tâm nhiều không những
trong lĩnh vực đời sống sinh hoạt mà còn trong sản xuất công nghiệp. Trong công
nghiệp sản xuất nói chung, nhiệt độ là yếu tố quan trọng quết định đến chất lượng

của sản phẩm công nghiệp. Do đó, con người lun muốn kiểm tra và kiểm soát đại
lượng vật lý này. Để giải quyết điều này đã có nhiều phương pháp đo nhiệt độ khác
nhau được đưa ra như: phương pháp đo nhiệt độ sử dụng cặp nhiệt ngẫu, điện trở
kiêm loại, IC cảm biến nhiệt độ…
2. Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ sử dụng ic
Mạch đo gồm 6 khối cơ bản sau:
• Khối nguồn
• Khối cảm biến
• Khối chuẩn hóa
• Khối so sánh
• Khối cảnh báo
• Khối hiển thị

Hình 1.1: Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ
Chức năng chính của từng khối:
• Khối nguồn: cấp nguồn chuẩn cho các khối còn lại làm việc.
3|Page


•
•

•
•
•

Khối cảm biến: biến đổi tiến hiệu nhiệt độ thành tín hiệu điện áp.
Khối chuẩn hóa: điện áp vào lấy từ khối cảm biến được chuẩn hóa thành
chuẩn công nghiệp với: tín hiệu điện áp U: 0 ÷ -5V, 0 ÷ 5V, 0 ÷ 10V tín
hiệu dòng điện: 4÷20mA, 0÷20mA.

Khối so sánh: giám sát sự thay đổi của nhiệt độ, phát tín hiệu điều khiển
cho khôi cảnh báo.
Khối cảnh báo: cảnh báo bằng đèn led khi nhiệt độ ở trong giới hạn cho
phép, phát tín hiệu cảnh báo bằng còi khi nhiệt độ vượt ngưỡng giới hạn.
Khối hiển thi: hiển thị nhiệt độ…

Chương 2: Giới Thiệu Về Các Thiết Bị Chính
1.
a.

Thiết bị cảm biết nhiệt độ (nhiệt ngẫu)
Cấu tạo cặp nhiệt ngẫu còn gọi là can nhiệt

b.
-

Nguyên lý hoạt động- cấu tạo chi tiết
Cặp nhiệt ngẫu gồm có 2 thanh kim loại A và B khác nhau về bản chất hóa
học được đặt song song với nhau và hàn gắn 1 đầu chung với nhau, đầu này
được đưa vào môi trường cần đo.
2 đầu còn lại dùng để lấy điện áp ra (U) tương ứng với mỗi mức nhiệt khác
nhau cỡ mA.
Nguyên lý: Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính 1 đầu gọi là đầu
nóng ( hay đầu đo), hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh ( hay là đầu chuẩn ). Khi
có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh thì sẽ phát sinh 1 sức

-

4|Page

điện động V tại đầu lạnh. Một vấn đề đặt ra là phải ổn định và đo được nhiệt
độ ở đầu lạnh, điều này tùy thuộc rất lớn vào chất liệu. Do vậy mới cho ra
các chủng loại cặp nhiệt độ, mỗi loại cho ra 1 sức điện động khác nhau: E, J,
K, R, S, T.
Các loại cặp nhiệt ngẫu:
JIS C 1602
ANSI MC 96.1
DIN 43710
EN 60584-2
TY Temp.
Tolera Temp.
Tolera Temp. Tolera Temp.
Tolera
PE range Gra nce range Gra nce range nce range Gra nce
de
de
de
(°C)
(°C) (°C)
(°C) (°C) (°C) (°C)
(°C)
±
2 0.0025
*|t|
± 4°C
+200+1
+800+1 ST
+600+1
± 4°C

B
0.5 or
± 0.5%
700
700
D
700
or
± 0.5%
3
±
0.005*
|t|
± 1°C
or
±
±
1,5°C
ST
[1+0.0
or 0+600 ± 3°C
1
D
03 *
±
±
(T1.5°C
0,25%
1100)]
R 0+1600 0.25 or 0+1450

0-1600
°C
±
0.25%
±
±
1,5°C
0,6°C +600+1
SPC
± 5°C
2
or
or
600
± 0.00
± 0,1%
25* |t|
S 0+1600 0.25 ± 0+1450 ST
±
0-600 ± 3°C 0-1600 1 ± 1°C
1.5°C
D 1,5°C
or
or
or
±
±
±
[1+0.0
0.25%

0,25%
03 *
(T1100)]
5|Page


°C

±
0,6°C 600SPC
or
1600
± 0,1%

± 5°C

2

±
0+400 ± 3°C
2.2°C
ST
or
40+100 1
D
±
0
0.75%
0+1250
±

±
2.5°C
1.1°C
K 0+1200 0.75 or
SPC or 400+12 ± 40+120 2
±
±
0
00 0.75°C
0.75%
0.40%
±
1.5°C
0+1000 0.4
or
± 0.4%

±
±
2.5°C
ST 2.2°C
-200-0 1.5
-200-0
or
D
or
± 1.5%
± 2%
N

±
1.5°C
0+1000 0.25
or
± 0.4%

ST
D

0+1250
±
2.5°C
0+1200 0.75 or
SPC
±
0.75%
-200-0 1.5
±
-200-0 ST

±
2.2°C
or
±
0.75%
±
1.1°C
or
±
0.40%

±

3
200+40
-

40+100 1
0

40+120 2
0
-

3

±
1,5°C
or
± 0.00
25* |t|
±
1,5°C
or
± 0.00
4* |t|
±
2,5°C
or
± 0.00
75* |t|

±
2,5°C
or
± 0.01
5* |t|
±
1,5°C
or
± 0.00
4* |t|
±
2,5°C
or
± 0.00
75* |t|
±
6|Page


2.5°C
or
± 1.5%

D

±
1.5°C
0.4
or
± 0.4%

0+800
J

±
2.5°C
0.75 or
±
0.75%

2.2°C
or
± 2%

200+40

±
ST 1,7°C
D or ±
0.50%

-40-800 1

0+900
± 1°C
or
SPC
±
0.40%

-

-

±
±
2.5°C
ST 1.7°C
-200-0 1.5
-200-0
or
D
or
± 1.5%
± 1%
±
1.5°C
0.4
or
± 0.4%
E

T

0+750

0+350

±
2.5°C
0.75 or

±
0.75%
±
0.5°C
0.4
or
± 0.4%
0.75 ± 1°C
or
±
0.75%

0+750

±
2.2°C
ST
or
0.400 ± 3°C
D
±
0.75%
±
1.1°C 400+90
SPC
± 0.75°
or
0
± 0.4%

0+350

-40-900 2

-200-40 3

1
40+750
2

± 3°C
±
200+40
40+350
ST 0.5°C
0
1
D
or
± 0.4%
SPC ± 1°C
or
±
0.75%

2

2,5°C
or
± 0.01

5* |t|
±
1,5°C
or
± 0.00
4* |t|
±
2,5°C
or
± 0.00
75* |t|
±
2,5°C
or
± 0.01
5* |t|
±
1,5°C
or
± 0.00
4* |t|
±
2,5°C
or
± 0.00
75* |t|
±
0,5°C
or
± 0.00

4* |t|
± 1°C
or
± 0.00
75* |t|
7|Page


± 1°C
± 1°C
ST
-200-0 1.5 or
-200-0
or
D
± 1.5%
± 1.5%
-

3
200+40

± 1°C
or
± 0.01
5* |t|

Ở đây tôi chon cặp nhiệt ngẫu TCJ, do cặp nhiệt ngẫu TCJ đáp ứng đủ yêu
cầu của đề giao cho.

Hình 2.1 ảnh cặp nhiệt ngẫu TCJ

-

Thông số kỹ thuật:

Môi trường đo
Độ chính xác
Nhiệt độ đo tối đa
Nhiệt độ tối thiểu
Xuất xứ

• Không khí
• Nước
± 1 độ C
800 độ C
0
Trung Quốc

2 Bộ khuếch đại thuật toán µA741 :
Trong kỹ thuật đo lường và cảm biến KĐTT được sử dụng nhiều với các chức
năng chính: khuếch đại điện áp, dòng điện, khuếch đại công suất, … Trong phạm
vi đề tài này ta sử dụng KĐTT µA741 có hình ảnh thực tế như sau:

8|Page


Hình 2.2: Khuếch đại thuật toán µA741

Tên gọi và chức năng của các chân:

• – Offset null: bù tần số.
• Inverting Input: cửa vào đảo.
• Non Inverting Input: cửa vào không đảo.
• – Vee : chân cấp nguồn âm.
• + Offset null: bù tần số.
• Output: cửa ra.
• +Vcc: chân cấp nguồn dương.
• NC: không sử dụng.
Thông số kỹ thuật:
• Hệ số khuếch đại mạch hở (K0): 105 .
• Tổng trở cửa vào (ZI): 1MΩ.
• Tổng trở cưa ra (ZO): 150Ω.
• Dòng điện phân cực cửa vào: 0,2µA.
• Điện áp lệch ngõ vi sai: 2mV.
• Dải tần số cho phép: 1MHz.
• Tốc độ quét: 0,5V/µs.

3

IC ổn áp LM7812, LM7912 và LM7805
Tổng quan: Họ LM78XX ổn áp +XX(V)
9|Page


Họ LM79XX ổn áp –XX(V)
Chức năng: IC thuộc họ LM78xx và LM79xx mạch tích hợp có chức năng tạo
điện áp ra một chiều ổn định khi mức điện áp đầu vào thay đổi, với xx là điện áp ra
tương ứng. vd: LM7812 có Vout=+12V; LM7912 có Vout=-12V
Hình ảnh thực tế: về hình dạng cũng như kích thước, khoảng cách chân thì cả
3 IC kể trên gần giống nhau.

Hình 2.3: IC ổn áp LM7912
Thông số kỹ thuật:
Thông số
Điện áp đầu vào
Điện áp đầu ra
Dòng diện đầu ra (Max)
Nhiệt độ hoạt động

LM7812
14.5V ÷ 35V
+12V
1A

LM7912
-12V
1A
o
-40 C ÷ 125 o C

LM7805
8V÷30V
+5V
1A

IC tạo xung vuong NE555
Chức năng: IC 555 là một mạch tích hợp, được sử dụng khá phổ biến trong việc
tạo ra xung vuông điện áp không yêu cầu về độ chính xác cao cũng như tần số lớn.
Sơ đồ các khối, chân NE555:
4

10 | P a g e


Hình 2.4: Hình ảnh thực tế, sơ đồ chân và sơ đồ khối của NE555
•

Chân 1 (GND): cho nối GND để lấy nguồn cấp cho IC hay chân còn gọi là
chân chung.

•

Chân 2 (TRIGGER): đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được
dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp. Mạch so sanh ở đây dùng
các transitor PNP với mức điện áp chuẩn 2/3 Vcc.

•

Chân 3 (OUTPUT): chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái
của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cáo nó tương
ứng gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng
trong thực tế nó không được ở mức 0V mà nó trong khoảng (0.35- >0,75V).

•

Chân 4 (RESET): dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse
thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức cao thì trạng thái ngõ ra
phụ thuộc vào điện áp chân 2 và chân 6 Nhưng mà trong mạch để tạo được
dao động thường nối chân này lên Vcc.

•

Chân 5 (CANTROL VOLTAGE): dùng thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555
theo các mức biển áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài nối GND. Chân này
có thể không nối cũng được nhưng để giảm trừ nhiễu người ta thường nối
chân 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF này lọc nhiễu và giữ cho
điện áp chuẩn được ổn định.
Chân 6 (THRESHOLD): là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp
khác và cũng được dùng như 1 chân chốt dữ liệu.

•

•

Chân 7 (DISCHAGER): có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu
điều khiển bởi tầng logic của chân 3. Khi chân 3 ở mức điện áp thấp thì khóa
11 | P a g e


này đóng lại, ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho mạch RC lúc
IC 555 dùng như 1 tầng dao động.
•

Chân 8 (VCC): đây là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động.
Thông số kỹ thuật:
- Nguồn hỗ trợ: +18V.
- Công suất tiêu thụ: 600mW.
- Nhiệt độ hoạt động: 0 o C ÷70 o C.

5.Giới thiệu về TC7107

ICL7107 của hang Intersil là một bộ chuyển đổi AD 3 ½ digit công suất thấp ,hiển thị tốt.Bao
gồm trong IC này là bộ giải mã Led 7 đoạn,bộ điều khiển hiển thị,bộ tạo chuẩn và bộ tạo xung
đồng hồ.Các đặc tính của nó bao gồm: tự chỉnh ”0” nhỏ hơn 10uV ,điểm “0” trượt không quá
1uV/Oc,độ dốc dòng ngõ vào tối đa là 10Pa.

Hình sơ đồ chân của ICl7107.
IC này có các đặc điểm rất quan trọng sau:
+Độ chính xác rất cao.
+Không bị ảnh hưởng bởi nhiễu.
+Không cần mạch lấy mẫu và mạch giữ.
12 | P a g e


+Tích hợp đồng hồ.
+Không cần các thành phàn ngoại vi có độ chính xác cao.

Cấu tao:

Hình Vùng xử lí tín hiệu tương tự của ICL7107.
Hình thể hiện mạch xử lý tương tự của ICL7107. Mỗi chu kì đo được chia thành 3 pha (1) tự
chỉnh ”0”(A-Z), (2) Tích hợp tín hiệu (INT ) và (3) giải tích (DE) và một số thong số khác.
 (1) Pha tự chỉnh “0”

Trong pha này thực hiện 3 việc:
Ngõ vào cao và thấp bị ngắt kết nối khỏi các chân và ngắn mạch nội với chân COMMON
analog.
Tụ tạo chuẩn được nạp tới điện áp chuẩn.
Một vòng lặp hồi tiếp nối kín quanh hệ thống để nạp cho tụ tự chỉnh “0” CAZ để bù cho điện áp
offset (trôi) trong bộ khuếch đại đệm, bộ tích hợp và bộ so sánh. Vì bộ so sánh nằm trong vòng
lặp nên độ chính xác A-Z chỉ bị giới hạn bởi nhiễu của hệ thống. Trong bất cứ trường hợp nào,

điện áp offset do ngõ vào nhỏ hơn 10uV.
 (2) pha tích hợp tín hiệu

Trong quá trình tích hợp tín hiệu, vòng lặp tự chỉnh “0” được mở, ngắn mạch nội không còn, ngõ
vào cao và thấp được nối với các chân ngoại vi. Bộ chuyển đổi lúc này tíchhợp điện áp khác biệt
giữa chân IN HI và chân IN LO trong một khoảng thời gian cố định. Điện áp sai biệt này có thể
13 | P a g e


nằm trong phạm vi rộng: lên tới 1V từ cả hai nguồn. Mặt khác tín hiệu vào không hồi trở lại
nguồn cung cấp thì IN LO có thể bị nối với chân COMMON analog để thiết lập điện áp mode
chung chính xác. Cuối pha này các cực của tín hiệu tích hợp được xác định.
 (3) pha giải tích

Còn gọi là tích hợp tham chiếu. ngõ vào thấp luôn được kết nối với chân COMMON và ngõ vào
cao được kết nối qua tụ chuẩn đã đc nạp từ pha trước.Mạch trong IC đảm bảo rằng tụ điện sẽ đc
nối đúng cực để làm bộ tích hợp ngõ ra chuyển về “0” . Thời gian cần thiết đểngõ ra chuyển về
giá trị “0” tỷ lệ với tín hiệu vào.Đặc biệt số được hiển thị là :
DISPLAY COUNT=1000.VIN/VREF
 (4) ngõ vào chênh lệch
Ngõ vào có thể chấp nhận các điện áp chenh lệch trong phạm vi của bộ khuếch đại ngõ vào,hay
cụ thể là từ 0.5V dưới nguồn dương đến 1V trên nguồn âm.Trong phạm vi này hệ thống có
CMRR(commom mode rejection ratio) 86dB.Tuy nhiên cần bảo đảm ngõ ra bộ tích hợp không
bão hòa.Trường hợp xấu nhất là điện áp MODE chung tích cực lớn với một điện áp ngõ vào tích
cực âm toàn giai.Tín hiệu ngõ vào điều khiển bộ tích phân dương khi phần lớn độ lắc ngõ ra đã
được tận dụng bởi điện thế Mode chung tích cực dương .Dành cho những ứng dụng cao độ lắc
của tích hợp ngõ ra có thể đc giảm xuống nhở hơn độ lắc toàn giai 2V với ít sai số hơn.Bộ tích
phân ngõ ra có thể lắc trong khoảng 0.3V với cả 2 nguồn mà không mất sự tuyến tính.
 (5) Tham chiếu sai biệt:
Diện áp tham chiếu có thể đc tạo ra từ mọi nơi từ điện áp nguồn của bộ chuyển đổi. Nguồn chính

của lỗi Mode chung là điện áp vòng tạo bởi tụ tham chiếu nạp hay xả làm sai lệch giá trị điện
dung của nó.Nếu có điện áp Mode chung lớn, tụ tham chiếu có thể được nạp(tang điện áp)khi
được dung đến để giải tích một tín hiệu dương nhưng sẽ xả (giảm điện áp) khi được dùng để giải
tích một tín hiệu âm.Sự khác biệt trong tham chiếu điện áp vào dương à âm sẽ gây ra lỗi.Tuy
nhiên bằng cách chọn tụ tham chiếu chẳng hạn tụ có điện dung đủ lớn thì lỗi này có thể kiểm
soát hơn 0.5 lần đếm.
 (6) Vùng xử lý số của ICL7107

14 | P a g e


15 | P a g e


6. Led 7 thanh Anot chung

Chức năng: Led 7 thanh là một linh kiện được sử dụng khá là phổ biến trong các mạch
điện tử hiển thị số. Tùy vào nhu cầu hiển thị mà người ta chia thành các loại led khác
nhau: led đơn, led đôi, led ba,… theo cách kết nối: led 7 thanh kiểu Anot chung, led 7
thanh kiểu Catot chung.
Sơ đồ chân led 7 thanh đơn:

Hình 2.10: Sơ đồ chân led 7 thanh
7. Trong bài này còn sử dụng đến các linh kiện khác như: điện trở, biến trở, tụ không phân

cực, tụ phân cực, diode, cầu diode chỉnh lưu,rơle … do những linh kiện kể trên đã quá
quen thuộc với bất cứ ai đã tìm hiểu về điện tử nói riêng và điện nói chung nên trong
phạm vi nội dung bài tập lớn này tôi xin phép không đề cập lại để chánh mất thời gian
của quý thầy cô .

Chương 3 Tính toán mạch thiết kế mạch cần đo
3.1 Tính toán, thiết kế mạch nguồn
a) Tính toán, lựa chọn linh kiện
Do các bộ khuếch đại thuật toán dùng trong mạch sử dụng nguồn đối xứng DC ±12V và các IC
số sử dụng nguồn DC 5V nên mạch nguồn được thiết kế như sau:
•

Sử dụng 2 IC ổn áp LM7812 và LM7912 để tạo nguồn đối xứng DC ±12V; IC ổn
áp LM7805 để tạo nguồn áp 5V DC;

16 | P a g e


•

Do chủ yếu sử dụng nguồn điện xoay chiều 220V nên chọn điện áp đầu vào khối
nguồn là: 220V AC.

•

Để IC ổn áp có thể làm việc được ổn định cần tạo ra nguồn áp một chiều đầu vào
lớn hơn điện áp cần ổn định từ 3÷5V nên:
Chọn hệ số biến đổi của biến áp: 220V/20V;
Dùng bộ lọc nguồn có nhiệm vụ san bằng điện áp để dòng điện phẳng hơn, lọc
bằng tụ điện khá đơn giản và chất lượng học khá cao. Nên ta dùng tụ điện.
Sử dụng cầu diode 2W005G để tạo điện áp DC .Kết quả ta được các điện áp DC ở
cửa ra la: -12V DC, +12V DC, +5V DC.

b) Sơ đồ mạch nguyên lý

Hình 3.2: Sơ đồ mạch nguyên lý khối nguồn

3.2 Tính toán mạch chuẩn hóa U-I
a) Tính toán mạch chuẩn hóa ra U= 0 ÷ 10V

17 | P a g e


Điều kiện: R9×R12= R10×R11

(1)

Từ đó ta xác định dòng biểu thức ra:
Uo= Ucb

× ( + 1) ×

(2)

Từ (1) và (2) chọn R10 =R12=20k Ω
R9 =R11=10k Ω
Tại t=6200C thì Ucb=34,3 mV Để xuất điện áp Uo= 10v chọn R1=R8=7.5kΩ
 R?=103 Ω

Trong thực tế sẽ không có những con trở như vậy lên ta sẽ dùng biến trở .
b) Tính toán mạch chuẩn hóa ra U= 0 ÷ 5V

Điều kiện: R5×R6= R7×R4

(1)

Từ đó ta xác định dòng biểu thức ra:
Uo= Ucb

× ( + 1) ×

(2)

Từ (1) và (2) chọn R5 =R7=20k Ω
18 | P a g e


R4 =R6=10k Ω
Tại t=6200C thì Ucb=34,3 mV . Để xuất điện áp Uo= 5v chọn R2=R3=7.5K Ω
=>R39=208.5 Ω
Trong thực tế sẽ không có những con trở như vậy lên ta sẽ dùng biến trở .
c) Tính toán mạch chuẩn hóa ra U= 0 ÷ -5V

Ta sử mạch chuẩn hóa 5v như phần b rồi dùng mạch khuyech đại đảo với Ku=-1 ta
được Ura= -5V
d) Tính toán mạch chuyển đổi U  I với Ira= 0 – 20mA

Sử dung điện áp ra U= 10v
Ap dụng công thức I=U
Tại U=10v thì I=20Ma


R14= 500 Ω.

e) Tính toán mạch chuyển đổi U  I với Ira= 4 – 20mA

19 | P a g e


Mạch biến đổi U->I với phụ tải nối đất
Ap dụng công thức Ira= (U1-Ura) (1)
Với điều kiện R17.(R21+R20)=R18.R19 (2)
Chọn R17=R18=R19=1K Ω (3)
Sử dụng đầu ra Ura=-5V cấp cho đầu vao N của OP U9
Tại I=20mA thì Ura=-5V
Tại I=4mA thì Ura=0 V
Từ (1) (2) (3) ta sẽ tính được U1=1.25 V
R20=687.5 Ω, R21=312.5 Ω
3.3 Tính toán mạch so sánh cảnh báo còi ,đèn nhấp nháy .
Sử dụng đầu ra U=0 – 10 V
Theo bài thì nhiệt độ cảnh báo tcb=350oC .Tại nhiệt đọ này Ura=5,6 VỊ
a, Thiết kế mạch so sánh .
Do yêu cầu đề bài là trên nhiệt độ 350oC thì đèn
báo .Ở nhiệt độ cảnh báo tcb=350oC có Ura=5,6 V .
Vậy ta sẽ cấp cho OPso sánh một nguồn U=5.6V để so
sánh với Ura .
Nếu Ura<= U thì điện áp đưa ra là điện áp mức thấp .
Nếu Ura>U thì điện áp đưa ra là điện áp mức cao .

20 | P a g e


b,Tính toán thiết kế đèn nhấp nháy với còi cảnh báo
Sử IC 555 tạo xung vuông đối xứng với bài ra
Ts=Tt= 5.2 s .

Nối chân 4 (RESET) với đầu ra của mạch so sánh .DO
IC 555 khi chân 4 nối masse thì ngõ ra ở mức

thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức cao thì trạng
thái ngõ ra phụ thuộc vào điện áp chân 2 và
chân 6.
Thiết kế đèn nhấp nháy
Để Ts=Tt= 5.2 s ta sẽ áp dụng công thức
T=0.69.(R15+R16).C1
Chọn R15=R16=50K Ω
Khi đó ta tính được C=150 uF.
Do Uđm đèn =24V do vậy sẽ không dung được
điện áp ra của IC 555 do vậy ta sẽ dùng Transistor NPN và rơle để điều khiển bóng
đèn .Bóng đèn sẽ được nối dây như hình trên .
Thiết kế còi cảnh báo .
Sử dụng IC AND với một chân được đưa vào điện áp ở mức cao là 5V,chân còn lại được
nối vào chân ra của mạch so sánh.Đầu ra của AND được nối với còi cảnh báo .Khi nhiệt
đọ vượt qua tcb=350oC thì mạch so sanh sẽ cấp ra 1 điện áp mức cao kết hợp với chân
mức cao còn lại thì IC AND sec đưa ra điện áp cao và ngược lại .Khi có điện áp cao thì còi
tự đông kêu .
C,Thiết kế đóng điện một chiều cho quạt động khi nhiệt
độ vượt quá tcb=350oC và đóng điện xoay chiều cho đèn
hoạt động khi nhiệt độ <= tcb=350oC.
Sử dụng Transistor NPN điều khiển role qua đó điều
khiển được đèn , quạt .
Nối đầu ra của mạch so sánh vào chân Base của
Transistor NPN để điều khiển đóng mở Transistor .
21 | P a g e

Nguyên lý hoạt động của mạch : khi nhiệt độ nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ cho phép, trans sẽ
không hoạt động khi đó sẽ nối mạch cho dòng đi qua cuộn dây của Relay1, Relay 1 đóng khép
kín mạch cấp nguồn cho đèn, ngược lại khi nhiệt độ lớn hơn mức cho phép, trans sẽ nối mạch
cấp nguồn cho cuộn dây Relay 2, Relay 2 đóng khép kín mạch cấp nguồn cho quạt

d,Thiết kế hiển thị nhiệt độ ra led 7 thanh.

Mạch này sử dụng IC TC 7107 để chuyển đổi tín hiệu Analog và giải mã hiển thị lên Led
7 thanh.
Sử dụng đầu ra U= 0 —5V của mạch chuẩn hóa .

Từ đầu ra của mạch chuẩn hóa ta sẽ hạ điện áp xuống bằng nhiệt độ của cảm biến
bằng cách sử dụng mạch phân áp .Ta có Ura=
Do trong quá trình hoạt động mạch sẽ báo lệch 1-9 độ lên tôi sẽ thiết kế để hiện thị đúng
khoảng nhiệt độ cảnh báo là 350oC.Do đó tôi chon R49=350Ω , R50=2430Ω khi đó
Ura=350 mV .Vì
IC TC 7107 số được hiển thị là :
DISPLAY COUNT=1000.VIN/VREF
Chọn VREF=1 V  Số hiển thị là 350 .

22 | P a g e


Ảnh toàn mạch

4 KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Trong thời gian làm đề tài này em đã biết được thêm nhiều kiến thức thực tế
và ứng dụng được những kiến thức đã học. Qua đó chúng em luyện tập được khả
năng tư duy, cách thức nghiên cứu, giải quyết một vấn đề thực tế.
Mạch đo nhiệt độ được ứng dụng rất drộng rãi trong thực tế như đo nhiệt độ

phòng, đo nhiệt độ để cảnh báo cháy…Mạch đo nhiệt độ là thành phần quan trọng
trong một số mạch chức năng khác như hệ thống đo và điều chỉnh nhiệt độ ở lò
cao, bộ phân ngắt nhiệt, cung cấp nhiệt ở lò sưởi….



Những việc đã làm được:

Nghiên cứu các phương pháp đo nhiệt độ.
23 | P a g e




Thiết kế nguồn cung cấp.



Sơ đồ các khối chức năng và sơ đồ mạch đo.





Những việc chưa làm được:
Chưa chỉnh được sai số của mạch khuếch đại.
Mạch còn chưa tối ưu, và còn sử dụng một số thiết bị điện tử.
Thay vì sự dụng các loại IC số thường dùng, nhóm em sử dụng ICL7107.



Với loại IC này, mạch nhìn đơn giản, dễ hiểu, dễ làm, có khả năng phổ
biến cao.
Chưa khắc phục được sai số khi hiển thị ra led .



Hi vọng mạch còn nhiều ứng dụng rộng trong tương lai.

24 | P a g e


25 | P a g e