Thiết kế và thi công mạch đo nhiệt độ, áp suất và áp lực

Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Thanh Tâm
Họ và tên sinh viên: 1. Nguyễn Đình Trung

MSSV: 16129079

2. Phạm Thiên Vương

MSSV: 16129085

Lớp:

161290B

Chuyên nghành: Kỹ thuật y sinh (Điện tử y sinh).
Tên đề tài: “Thiết kế và thi công mạch đo nhiệt độ, áp suất và áp lực”.
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

........................................................................
........................................................................
........................................................................
........................................................................
........................................................................
........................................................................
........................................................................
..... ...................................................................
........... .............................................................
........................................................................
........................................................................

........................................................................
........................................................................
........................................................................
. . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 12 năm 2018

GV hướng dẫn

Nguyễn Thanh Tâm
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Thanh Tâm – GV
hướng dẫn đồ án 1 đã giúp đỡ chúng em trong quá trình nghiên cứu, thiết kế đồ án.
Trang bị cho chúng em những kiến thức về thiết kế mạch để có thể nghiên cứu đề
tài 1 cách tốt nhất.
Tuy nhiên trong quá trình nghiên cứu đề tài, do kiến thức còn hạn chế nên
chúng em vẫn còn một số thiếu sót trong việc thiết kế cũng như tính toán mạch.
Rất mong nhận được sự quan tâm, góp ý của các thầy/cô giảng viên bộ môn để đề
tài của chúng em có thể đầy đủ và hoàn chỉnh hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP ĐỀ TÀI 1

1.1 Đặt vấn đề.........................................................................................................1
1.2 Mục tiêu:...........................................................................................................1
1.3 Giới hạn.............................................................................................................1
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2

2.1 Giới thiệu IC TL081..........................................................................................2
2.2 Dây cảm biến nhiệt độ NTC.............................................................................3
2.2.1 Nguyên lý hoạt động...................................................................................4
2.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của NTC..............................................................5
2.3Cảm biến áp lực Loadcell 1kg...........................................................................6
2.4 Cảm Biến Áp Suất-MPS20N0040D-D.............................................................7
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 10

3.1 Khảo sát sơ đồ khối.........................................................................................10
3.2 Tính toán thiết kế mạch cảm biến áp suất.......................................................10
3.3 Tính toán thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ.....................................................12
3.4 Tính toán thiết kế mạch cảm biến áp lực........................................................14
3.5 Thi công mạch.................................................................................................16
3.5.1 Kết quả cảm biến áp suất..........................................................................17
3.5.2 Kết quả mạch cảm biến nhiệt độ..............................................................17
3.5.3: Kết quả đo mạch cảm biến áp lực............................................................19
CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN

20

4.1 Đánh giá đồ án................................................................................................20
4.2. Kết luận..........................................................................................................21

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Sơ đồ chân IC TL081
Hình2.2: Hình ảnh thực tế IC TL081
Hình 2.3: Dây NTC 10K
Hình 2.4: Cấu tạo NTC
Hình 2.5: Sơ đồ hoạt động loadcell
Hình 2.6: Sơ đồ chân và hình thực tế của cảm biến MPS20N0040D-D
Hình 2.7: Cấu tạo bên trong của cảm biến áp suất MPS20N004D-D
Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ, áp suất, áp lực
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp suất
Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến nhiệt độ
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp lực
Hình 3.5: Mạch PCB các khối cảm biến (Mặt trên và Mặt dưới)
Hình 3.6: Mạch thực tế đã thi công
Hình 3.7: Kết qua khi áp suất bằng 0
Hình 3.8: Kết quả sau khi bơm áp suất
Hình 3.9: Kết quả đo khi ở nhiệt độ phòng
Hình 3.10: Kết quả đo ở nước nóng (Khoảng 70oC)
Hình 3.11: Kết quả đo ở nước lạnh (Khoảng 5 oC)
Hình 3.12: Kết quả đo khi cảm biến loadcell chưa được tác dụng lực
Hình 3.13: Kết quả đo khi tác động lực vào loadcell

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Một số thông số của IC TL081
Bảng 2.2: Một số thông số kỹ thuật của cảm biến nhiệt độ NTC 10K
Bảng 2.3: Một số thông số kỹ thuật của load cell
Bảng 2.4: Một số thông số kỹ thuật của cảm biến áp suất MPS20N0040D-D


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực
CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề
Với sự phát triển đa dạng của ngành điện tử công nghiệp y sinh nói chung
cũng như ngành điện tử y sinh nói riêng, thì các thiết bị điện đang ngày càng
được hiện đại hóa và ứng dụng nhiều trong trong lĩnh vực y học. Nhận thấy nhu
cầu sử dụng các thiết bị điện tử trong y tế ngày càng cao, trong đó các thiết bị
dùng để đo nhiệt độ, áp suất cơ thể, hay các thiết bị đo nồng độ Sp02, huyết áp
… đang được sử dụng rộng rãi nên chúng em đã lựa chọn đề tài “Thiết kế và thi
công mạch đo nhiệt độ, áp suất và áp lực”.
Với đề tài này chúng em có thể hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động, chức
năng của các linh kiện điện tử cũng như nắm rõ các loại mạch khuếch đại được
sử dụng rộng rãi trong các thiết bị y tế. Từ đó rút ra những kiến thức riêng cho
bản thân và đúc kết kinh nghiệm cho tương lai.
1.2 Mục tiêu:
Thiết kế mạch khuếch đại sử dụng cho các cảm biển nhiệt độ, áp suất và áp lực.
Tiến hành thi công các mạch trên cùng một board mạch.
Các cảm biến nhiệt độ, áp suất, áp lực có sự thay đổi về điện áp khi thay đổi các
giá trị về nhiệt độ, áp suất và áp lực.

Thiết kế vị trí các linh kiện giống với sơ đồ nguyên lý để người nhìn dễ hiểu rõ
về nguyên lý hoạt động của mạch.
1.3Giới hạn
Thiết kế board mạch có kích thước là 15x20cm.
Phạm vi đo được nhiệt độ của cảm biến NTC 10K từ 0℃ - 100℃.
Phạm vi đo được áp lực của cảm biến loadcell là 1Kg.
Mạch chỉ xuất được giá trị điện áp các thông số thay đổi của các cảm biến.

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

1


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu IC TL081
TL081 là IC có nhiều chức năng, khuếch đại hoạt động với hai điện thế
đầu vào. Mỗi bộ khuếch đại hoạt động đầu vào JFET kết hợp với các bóng bán
dẫn có điện áp cao và lưỡng cực được kết hợp trong một mạch tích hợp
nguyên khối. Phù hợp các thiết bị có độ quay cao, độ lệch đầu vào thấp và
dòng bù thấp, hệ số nhiệt độ điện áp bù thấp.

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

2


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

Hình 2.1: Sơ đồ chân IC TL081

Hình 2.2: Hình ảnh thực tế IC TL081

Chức năng của từng chân trong IC TL081:
1: Offset 1

5: Offset 2

2: Ngõ vào đảo

6: Ngõ ra

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

3


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực
3: Ngõ vào không đảo

7: Vcc+

4: Vcc -

8: N.C

Bảng 2.1: Một số thông số của IC TL081
Ký hiệu
VCC
VI

VID
Ptot

Toper

Tstg

Tham số
Hiệu điện thế cấp vào
Điện áp đầu vào
Chênh lệch điện áp đầu vào
Suy hao năng lượng
Thời lượng ngắn mạch đầu

Giá trị
±18
±15
±30
680
infinite

ra
Phạm vi hoạt động đối với

0 to 70

nhiệt độ không khí

–40 to 105

Phạm vi nhiệt độ lưu trữ

–55 to 125
–65 to 150

Đơn vị
V
V
V
mV

o

C

o

C

2.2Dây cảm biến nhiệt độ NTC
Trong số các loại điện trở nhiệt, NTC là loại điện trở được sử dụng phổ biến
và rộng rãi nhất. Loại điện trở này có thể thay đổi trở kháng dưới tác dụng của
nhiệt. Và cụ thể là điện trở sẽ giảm theo nhiệt độ.Đây là điểm khác biệt rõ nét
nhất giữa điện trở nhiệt NTC so với các loại điện trở thông thường. Chính vì thế,
điện trở nhiệt NTC hay còn được gọi là điện trở Thermistor. Trong đó,
Thermistor là sự kết hợp giữa thermal (nhiệt) và resistor (điện trở).
Cấu tạo của NTC:
Loại điện trở này thường được cấu tạo từ hỗn hợp các bột oxit kim loại
như man gan, nickel, cobalt, … Các bột này khi sản xuất sẽ được trộn theo một tỉ
lệ và khối lượng nhất định. Sau đó, hỗn hợp sẽ được nén chặt và nung ở nhiệt độ

cao trong một thời gian nhất định.
SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

4


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

Hình 2.3: Dây NTC 10K
Hình 2.4: Cấu tạo NTC
2.2.1 Nguyên lý hoạt động
Hiểu một cách đơn giản, điện trở nhiệt hoạt động để cản trở dòng điện.
Nếu vật dẫn điện tốt thì điện trở sẽ nhỏ và ngược lại, vật dẫn điện kém thì điện
trở sẽ lớn. Đặc biệt, nếu vật cách điện thì điện trở sẽ vô cùng lớn. Điện trở nhiệt
NTC hay thermistor nói chung sẽ cản trở dòng điện của một vật dẫn điện và sau
đó chuyển từ điện năng sang nhiệt năng.
Giả sử quan hệ giữa độ lớn của trở kháng và nhiệt độ tuyến tính với nhau, khi đó
ta có công thức:
ΔR=k.Δt
Trong đó:
 ΔR là lượng thay đổi của trở kháng
 Δt là sự thay đổi của nhiệt độ
 k là hệ số nhiệt của điện trở
Với điện trở NTC, điện trở sẽ giảm theo nhiệt độ, do đó hệ số k sẽ có giá trị
âm. Ta cần lưu ý điều này để phân biệt giữa điện trở nhiệt NTC và PTC. PTC
SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

5

Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực
cũng là một loại điện trở nhiệt nhưng nó sẽ tăng theo nhiệt độ, do đó hệ số k của
PTC có giá trị dương. Ngoài ra, ta cũng cần lưu ý, điện trở NTC chỉ tuyến tính
trong khoảng nhiệt độ nhất định 50-150D.
2.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của NTC
Ưu điểm: điện trở nhiệt nói chung và điện trở nhiệt NTC nói riêng có ưu điểm
nổi bật là bền, rẻ và dễ chế tạo. Chỉ từ những oxit đơn giản, qua quá trình nung
nóng là ta đã có thể tạo ra một chiếc đền trở nhiệt bền, chắc.
Tuy nhiên, loại điện trở này chỉ có khoảng nhiệt từ 50 – 150D. Vì thế, người ta ít
dùng chúng để làm cảm biến nhiệt độ. Đồng thời, dãy tuyến tính hẹp cũng là một
nhược điểm của điện trở NTC.
Bảng 2.2: Một số thông số kỹ thuật của cảm biến nhiệt độ NTC 10K
Đặc điểm
Độ chính xác
Nhiệt độ hoạt động
Chiều dài
Kích thước đầu dò
Trọng lượng
Sụt áp
Màu
Đầu dò cách nhiệt
Chất liệu:

Giá trị
10K ± 1%
-40 oC đến 105 oC
1m
30mm(Φ 5mm)
78g
75mV

Đen, bạc
Lớn hơn 100 MΩ
Kim loại

2.3 Cảm biến áp lực Loadcell 1kg

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

6


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

Hình 2.5: Sơ đồ hoạt động loadcell
Loadcell được cấu tạo bởi hai thành phần, thành phần thứ nhất là “Strain
gage” và thành phần còn lại là “Load”
 Strain gage là một điện trở đặc biệt chỉ nhỏ bằng móng tay, có điện trở
thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn điện ổn
định, được dán chết lên “Load”
 Load – một thanh kim loại chịu tải có tính đàn hồi
Nguyên lý hoạt động: hoạt động dựa trên nguyên lý cân bằng wheatstone. Giá
trị lực tác dụng tỉ lệ với sự thay đổi điện trở cảm ứng trong cầu điện trở và do
đó trả về tín hiệu điện áp

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

7


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

Bảng 2.3 :Một số thông số kỹ thuật của load cell
Tải trọng
Rated Output ( mV/V)
Độ lệch tuyến tính (%)
Trở kháng đầu vào (Ω )
Trở kháng ngõ ra (Ω )
Điện áp hoạt động
Nhiệt độ hoạt động
Chất liệu cảm biến
Độ dài dây
Dây đỏ
Dây đen
Dây xanh Lá
Dây trắng

1Kg
1.0 +- 0.15
0.05
1066 +- 20
1000 +- 20
5V
-20 ~ 65 độ C
Nhôm
180mm
Ngõ vào ( + )
Ngõ vào ( - )
Ngõ ra ( + )
Ngõ ra ( - )

2.4 Cảm Biến Áp Suất-MPS20N0040D-D

Hình 2.6: Sơ đồ chân và hình thực tế của cảm biến MPS20N0040D-D
Nguyên lý làm việc của cảm biến loại này dựa trên sự biến dạng của cấu
trúc màng của các phần tử áp điện trở. (khi có áp suất tác động đến) được chuyển
thành tín hiệu điện.
Khi lớp màng bị biến dạng uốn cong, các áp điện trở sẽ thay đổi giá trị. Độ
nhạy và tầm đo của cảm biến phụ thuộc kích thước, cấu trúc, vị trí các áp điện
trở trên màng.
SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

8


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực
Ta sẽ cấp điện áp VCC = 5 VDC và GND vào chân “Input + và Input -

Hình 2.7: Cấu tạo bên trong của cảm biến áp suất MPS20N004D-D.
Điện áp đầu ra ở chân Input sẽ được tính theo công thức:

Khi không có áp suất tác động các điện trở ở trạng thái cân bằng(đều bằng 5
KΩ), điện áp ngõ ra bằng 0. Khi có áp suất tác động màng mỏng bị biến dạng ,
các giá trị điện trở thay đổi, giá trị các áp điện trở song song với cạnh màng giảm
thì giá trị các áp điện trở vuông góc với cạnh màng tăng và ngược lại khi đó sẽ
tạo điện áp ngõ ra khác 0 (từ 0 - 25mV).
Bảng 2.4: Một số thông số kỹ thuật của cảm biến áp suất MPS20N0040D-D
Dải áp suất
Nguồn cấp
Trở kháng đâu vào
Trở kháng đầu ra
Nhiệt độ hoạt động

Điện áp phân cực
Dải điện áp đầu ra

0 - 40Kpa,
5 VDC,
4 - 6 KΩ
4 - 6 KΩ
-40 - 85 ° C -40 ° F - +185 ° F
± 25 mV
50 - 100 mV

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

9


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực
Cầu kháng
Độ tuyến tính

to 4 - 6 KΩ
± 0.3% F.S.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
3.1 Khảo sát sơ đồ khối

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

10

Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ, áp suất, áp lực
Trong đó:
- Khối cảm biến: có chức năng thu nhận tín hiệu tương tự (nhiệt độ, áp suất, áp
lực của môi trường hoặc của cơ thể con người…) rồi gửi đến khối tiếp theo.
- Khối khuếch đại và lọc tín hiệu: có chức năng khuếch đại tín hiệu thu được và
lọc bỏ các thành tần số của tín hiệu mà ta không cần thiết.
- Khối nguồn: có chức năng cung cấp nguồn điện cho toàn bộ mạch hoạt động
(bao gồm nguồn cấp cho các cảm biến và nguồn nuôi cho các op-amp khuếch đại
thuật toán
3.2 Tính toán thiết kế mạch cảm biến áp suất
Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch đo áp suất sử dụng cảm biến áp suất
MPS20N004D-D như hình dưới đây:

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

11


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp suất
Xét tầng 1:

V1 = Vin+( – Vin-

Xét tầng 2:

Vo = V1(1+)

Trong đó:
V1: Điện áp tại đầu ra 6 của khuếch đại thuật toán U1
Vo: Điện áp tại đầu ra 6 của khuếch đại thuật toán U2
Vin+: Điện áp tại đầu ra 1 của cảm biến áp suất
Vin-: Điện áp tại đầu ra 2 của cảm biến áp suất
Tín hiệu điện áp tại điểm (+) được đưa đến V in+, tín hiệu điện áp tại điểm (-)
được đưa đến Vin-. Sau đó, 2 tín hiệu này được qua mạch khuếch đại vi sai, hệ số
khuếch đại được tín như sau:

K1 = ( bởi bì = )

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

12


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực
Tầng khuếch đại thứ 2 sử dụng mạch khuếch đại không đảo với hệ số khuếch
đại như sau:

K2 = 1+
Điện áp Vo tại đầu ra là điện áp của biến sau khi được khuếch đại 2 lần với hệ số
khuếch đại như sau:
K = K1 K2
Tầng 1: Mạch lọc tích cực thông thấp bậc 1 với hệ số khuếch đại K1=10:
Chọn tần số cắt fc=16KHz (do độ chệnh lệch điện trở của cảm biến áp suất
lớn nên ta chọn tần số cắt lớn cỡ vài KHz), hệ số khuếch đại K=25,
R1=R2=10KΩ, R5 =10KΩ, C1=C2=10nF, C3=100pF, sử dụng cảm biến

MPS20N004D để đo áp suất, nguồn nuôi cho op-amp ± 12V và tỉ lệ: =
Ta có: fc = = = 16KHz
 R4 = 99.47KΩ chọn: R4 = 100KΩ
Mà: K1 = = = 10
 R1= 10KΩ chọn: R1 = 10KΩ
Tầng 2: Mạch khuếch đại không đảo với hệ số khuếch đại K 2=1.5 và nguồn nuôi
cho op-amp ± 12V:
Ta có: K2 = 1+ = 1+ = 2.5
 R6 = 15KΩ chọn: R5 = 10KΩ
Mạch có hệ số khuếch đại là K = K1 K2=10*1.5=15
3.3 Tính toán thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ
Sơ đồ nguyên lý hoạt động mạch đo nhiệt độ sử dụng cảm biến NTC như hình
dưới đây:

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

13


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

Hình 3.3 : Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến nhiệt độ
Từ mạch trên ta được:Vout = Vin+( – VinTín hiệu điện áp tại điểm (+) được đưa đến V in+, tín hiệu điện áp tại điểm (-)
được đưa đến Vin-. Sau đó, 2 tín hiệu này được qua mạch khuếch đại vi sai, hệ số
khuếch đại được tín như sau:

K = ( bởi vì = )
Vì giá trị điện trở nhiệt NTC là 10 KΩ nên ta chọn các giá trị điện trở của
RA, RB, RC đều là 10 KΩ.
 RA= RB= RC = 10 KΩ

Mạch lọc tích cực thông thấp bậc 1 với hệ số khuếch đại K=10:
Chọn hệ số khuếch đại K=25, R1=R2=1KΩ, C1=C2=10nF, C3=100pF, nguồn nuôi
cho op-amp là ± 12V và tỉ lệ: =

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

14


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực
Chọn: R4 = 10KΩ.
 fc = = = 15.9KHz
Mà: K = = = 10


R1= 1KΩ chọn: R1 = 1KΩ

Mạch có hệ số khuếch đại là K=10.
3.4 Tính toán thiết kế mạch cảm biến áp lực

Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến áp lực
Tầng 1: Mạch lọc tích cực thông thấp bậc 1 với hệ số khuếch đại K1=100:
Chọn tần số cắt fc=16KHz (do độ chệnh lệch điện trở của cảm biến áp lực lớn
nên ta chọn tần số cắt lớn cỡ vài KHz),
Chọn R1=R2=1KΩ, C1=C2=10nF, C3=100pF, sử dụng cảm biến loadcell để đo áp
lực.
Nguồn nuôi cho opamp ± 12V và tỉ lệ: =
Ta có: fc = = = 16KHz
 Chọn R4=100KΩ, R3=100 KΩ
SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

15


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực
Ta có: V1 = Vin+( – VinHệ số khuếc đại của tầng 1 là: K1==100
Tầng 2: Mạch khuếch đại không đảo với hệ số khuếch đại K 2=18 và nguồn nuôi
cho opam ± 12V:
Ta có: Vout = V1.(1+)
hệ sốc khuếch đại tầng 2 là : K2= 1+=18
 Chọn R5=5.6KΩ, R6=100 KΩ
vậy hệ số khuếch đại toàn mạch thực tế là
K=K1.K2=18.58x100=1858

3.5 Thi công mạch

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

16


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

Hình 3.5: Mạch PCB các khối cảm biến (Mặt trên và Mặt dưới)

Hình 3.6: Mạch thực tế đã thi công

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

17

Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực
3.5.1 Kết quả cảm biến áp suất

Hình 3.7: Kết qua khi áp suất bằng 0

Hình 3.8: Kết qua sau khi bơm áp suất
3.5.2 Kết quả mạch cảm biến nhiệt độ
SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

18


Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực

Hình 3.9: Kết quả đo khi ở nhiệt độ phòng

Hình 3.10: Kết quả đo ở nước nóng

Hình 3.11: Kết quả đo ở nước lạnh

(Khoảng 70oC)

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

(Khoảng 5oC)

19

Thiết kế mạch cảm biến nhiệt độ, áp suất và áp lực
3.5.3: Kết quả đo mạch cảm biến áp lực

Hình 3.12: Kết quả đo khi cảm biến loadcell chưa được tác dụng lực

Hình 3.13: Kết quả đo khi tác động lực vào loadcell

SVTH: Nguyễn Đình Trung – Phạm Thiên Vương

20