BÁO cáo CUỐI kỳ môn PBL 2 PHẦN KTS đề tài mạch đo nhiệt độ thay đổi tốc độ quạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
==================

BÁO CÁO CUỐI KỲ MÔN PBL 2 PHẦN KTS
Đề tài : “ mạch đo nhiệt độ thay đổi tốc độ quạt”
Sinh viên: Trần Đức Giảng
Trần Như Bảo Khánh
Người hướng dẫn: NGUYỄN VĂN PHÒNG

Đằ nẵng, ngày 23 tháng 12 năm 2021


Lời mở đầu
Trong xã hội hiện nay đời sống tinh thần, vật chất của con người khơng
ngừng nâng cao. Chính vì thế mà sự ra đời của các thiết bị điện tử nói
mới chung ngày càng nhiều với các hình thức đa dạng, xong việc bảo vệ
những thiết bị điện tử này hoạt động lâu dài vẫn còn gặp nhiều khó
khăn. Nhìn chung những thiết bị hoạt động q nhiệt độ sẽ làm giảm
tuổi thọ của thiết bị hoặc cháy linh kiện trong quá trình làm việc. Nhưng
những tai nạn này lại xảy ra chủ yếu do sự thay đổi nhiệt độ khi làm
việc kết hợp với nhiệt độ môi trường tăng cao. Vì vậy để đảm tính an
tồn cho các thiết bị khi hoạt động trong những khu vực khí hậu nóng
ẩm như Việt Nam thì cần phải có một thiết bị đo nhiệt độ của môi
trường xung quanh các linh kiện, thiết bị này có chức năng đo nhiệt độ
của môi trường xung quanh linh kiện, đồng thời có khả năng điều khiển
hệ thống quạt tản nhiệt khi nhiệt độ môi trường xung quanh linh kiện
đạt đến một ngưỡng nhiệt độ được ấn định trước. Với đề tài này,
chúng em sẽ có cơ hội tìm hiểu và vận dụng kiến thức đã học của mình
vào các ứng dụng cơ bản nhất trong đời sống. Cụ thể là sẽ tìm hiểu, đi
sâu vào thiết kế mạch đo nhiệt độ hiển thị lên 7 đoạn và điều khiển

quạt theo nhiệt độ.Do kiến thức cịn hạn chế và chưa có nhiều kinh
nghiệm nên trong q trình thực hiện đề tài khơng tránh khỏi những
thiếu sót. Rất mong được sự góp ý, nhận xét từ thầy cơ để bài báo cáo
hồn chỉnh và rõ ràng hơn. Em xin chân thành cảm ơn!.


Các linh kiện
- Cảm biến nhiệt LM35: Cảm biến nhiệt độ LM35 có điện áp
Analog đầu ra tuyến tính theo nhiệt độ thường được sử
dụng để đo nhiệt độ của môi trường hoặc theo dõi nhiệt độ
của thiết bị
Đặc trưng LM35
• Được hiệu chuẩn trực tiếp ở nhiệt độ C ( Centigrade)
• Hệ số thang đo tuyến tính +10,0 mV/ °C
• Có thể đảm bảo độ chính xác 0.5°C (ở +25°C)
• Hoạt động từ 4 - 30 vơn
• Thích hợp cho các ứng dụng từ xa
• Dịng tiêu thụ nhỏ hơn 60 pm
• Tự làm nóng thấp, 0,08°C trong khơng khí tính
• Đầu ra kháng trở thấp, 0,1Q cho tải 1 mA
• Chỉ có độ phi tuyến tính ± 1/4°C điển hình
• Khoảng nhiệt độ đo được: -55°C đến 150°C

Số chân

Tên chân

1

Vcc hay +Vs

2

Vout

Chức năng
Chân cấp nguồn với điện áp từ 4V đến
30V

Chân lấy điện áp ra, điện áp ở chân này
thay đổi 10mV/oC


3

GND

Đặc điểm hoạt động điển hình LM35:

Chân nối đất


- Vôn kế một chiều: Được sử dụng để đo điện áp một chiều
trên hai điểm bất kỳ của mạch điện

- Tụ điện: tích trữ năng lượng điện như một ắc qui nhỏ dưới
dạng năng lượng điện trường. Nó lưu trữ hiệu quả các
electron và phóng ra các điện tích này để tạo ra dòng điện

- Điện trờ: dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy trong

mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu

- ADC0804: chuyển đổi từ dạng tín hiệu tương tự sang tín
hiệu tín hiệu số và ngược lại


Số chân

Tên chân

Mô tả

1

CS (chip
select)

Chân này được sử dụng nếu sử dụng nhiều hơn 1 module
ADC. Theo mặc định là nốì đất

2

RD (read)

Chân này phải được nốì đất để đọc giá trị analog

3

WR (write)

Chân này phải ở mức cao để’ bắt đầu chuyể’n đổi dữ liệu

4

CLK IN

Đồng hồ bên ngoài có thể’ được kết nốì tại đây, RC khác có
thể’ được sử dụng để’ truy cập đồng hồ bên trong

5

INTR
(interrupt)

Lên mức cao cho yêu cầu ngắt.

6

Vin (+)

Đầu vào analog vi sai +. Kết nốì với đầu vào ADC

7

Vin (-)

Đầu vào tương tự vi sai -. Kết nốì với đất

8

Ground

Chân analog ground nốì đất của mạch


9

Vref/2

Điện áp tham chiếu để chuyển đổi ADC

10

Gound

Chân digital ground nối đất của mạch

11 đến
18

Bit dữ liệu
0
đến bit 7

Bảy chân bit dữ liệu đầu ra từ đó có được đầu ra

19

CLK R

Chân đầu vào điện trở định thời RC cho gen đồng hồ bên
trong

20

Vcc

Cấp nguồn cho module ADC, sử dụng + 5V

Đặc trưng ADC0804

•

• Tương thích với các dẫn xuất 8080 pP - không cần logic giao tiếp thời gian truy cập 135 ns
• Giao diện dễ dàng với tất cả các bộ vi xử lý hoặc hoạt động "độc lập"
• Thơng lượng điện áp khác nhau
• Đầu vào điện áp tương tự khác biệt
• Đầu vào và đầu ra logic đáp ứng cả thông số kỹ thuật mức điện áp
MOS và TTL
• Hoạt động với tham chiếu điện áp 2,5V (LM336)
• Bộ tạo xung nhịp trên chip
• Dải điện áp đầu vào tương tự 0V đến 5V với nguồn cung cấp 5V duy
nhất
• Khơng cần điều chỉnh 0
• Hoạt động theo tỷ lệ hoặc với tham chiếu điện áp điều chỉnh 5 VDC,
2,5 VDC hoặc nhịp tương tự

- LED 7 đoạn: Tất cả các chân cathode được nốì với nhau và
nối đất

- DAC0800: thực hiện chuyển đổi dữ liệu kỹ thuật số (thường
là nhị phân) thành tín hiệu tương tự

Đặc trưng của DAC0800
•
•
•
•
•
•

Đầu ra giải quyết nhanh hiện tại: 100 ns
Lỗi kích thước đầy đủ: 1 LSB
Độ phi tuyến tính trên nhiệt độ: ± 0,1%
Dòng chảy hiện tại mức độ đầy đủ:± 10 ppm / ° C
Tuân thủ đầu ra cao: -10V đến + 18V
Giao diện trực tiếp với TTL, CMOS, PMOS và trong những cái khác


Bảng miêu tả DAC0800

Sơ đồ kết nối


THRESHOLD 1

CONTROL.VL
C
■Ị-------------------------2

IQUT

•

u

V--

—VREF(-)

13
—-V

'OUT

16

REF(*)—
V
REF(")-

2

15

-67

3

14

-86

COMPENSATION —

4

13

-85

THRESHOLD CONTROL, VLC—

5

-84

'oUT“

6

12
1

V" —
*OUT”

7
8

10
9

-82
“0
1

— COMPENSATION

— VREFM

1

1

“
B
8

V*V

——
.5
MSB BI —

— 88 LSB

BỊÌ

— 87

83

—

—86
84

— B5

—

1

-83

- Biến trờ nhiệt : để tăng/giảm nhiệt độ một cách đơn giản
nhất

L
S
B

M
S
B


- LF351: LF351 là bộ khuếch đại hoạt động đầu vào JFET với
điện áp bù đầu vào liên tục Thiết bị đầu vào JFET cung cấp
băng thơng rộng, dịng phân cực đầu vào thấp và dịng bù.

•
•
•
•
•
•
•
•
•

Đặc trưng của LF351
Tổng bề mặt cắt ngang: 10 mV
Dòng đầu vào thấp: 50 pA
Điện áp tiếng ồn đầu vào thấp:25 nV/vHz
Tiếng ồn đầu vào thấp hiện tại:001 pA/ýHz
Băng thông khuếch đại rộng: 4 MHz
Tốc độ quay vòng cao: 13 V / ps
Dòng cung cấp thấp: 1,8 mA
Trở kháng đầu vào cao: 10A12Q
Góc nhiễu 1 / f thấp: 50 Hz


• Thời gian lắng nhanh đến 0,01%: 2 ps
Sơ đồ kết nối
BAIANCE

------ 8ALANCE
DSC05648-13

Sơ đồ khối


Quạt

Nguyên lí hoạt động
1. Khối đo nhiệt độ

— Nguồn cấp 5V đi vào chân trái của cảm biến nhiệt LM35 chân phải nối đất và
cho ra một giá trị điện áp nhất định tại Vout( Chân giữa ), mắc nối tiếp vs bộ
khuếch đại LF351 để khuếch đị điện áp . Chuyển tới IC ADC 0804 ( IC chuyển
đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số) qua chân Vin +
( chân số 6 đầu vào analog vi sai + kết đầu vào ADC)
— Chân 4,9 ( chân CLK IN và CLKR) sẽ nối tụ điện và điện trở bên ngồi tạo ra
mạch thời hằng của mạch dao động nó quyết định tần số
— Chân 1, 2, 8, 10, 7 nối chung với nhau để tiếp nhận dữ liệu ở mức thấp và nối
xuống đất
— Chân 3, 5 nối chung để ghi dữ liệu và thực hiện quá trình chuyển đổi thành tín
hiệu số và báo cho ta biết quá trình kết thúc hay chưa
— Chân 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 là các chân ra dạng số
— Chân 20 được cấp nguồn 5v

2. Khối hiển thị

— Các chân ra dạng số được kết nối với led 7 đoạn (cathode chung cc) để hiển
thị thông tin nhiệt độ đo được các chân cathode được nối chung với nhau và
nối đất ( logic là 0 ). Mỗi phân đoạn được chiếu sáng bằng cách sử dụng điện
trở đặt ( tín hiệu logic 1 ) để phân cực thuận từng cực anode ( từ a đến g)

3. Khối hiển thị nhiệt độ

— Các chân dạng số của IC ADC 0804 nối với chân 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ( bit đầu
vào kỹ thuật số từ 1 đến 8 ) của IC DAC0800 để chuyển đổi từ tín hiệu số sang
tin hiệu tương tự “ chân 5 kí hiệu là ( B1 ) là chân có trọng số lớn nhất và chân
12 ( B8 ) chân có trọng trọng số bé nhất
— Chân 13 ( V+) và chân 14 (VREF+) nhận điện áp đầu vào 5v cấp cho IC hoạt
động


— Chân lout ( dòng ra ) nối với chân trừ của LF351 và chân dương của LF351 nối
vào nguồn vào thông qua điện trở. Đầu ra của LF351 nối vào dây Iout tạo ra
một mặt phản hồi âm ( chuyển dòng điện Iout thành điện áp Vout ) và sử dụng
đồng hồ đo điện áp Vout
— Từ nguồn cấp Vout, LF351 mắc với cực dương của quạt, cực âm quạt mắc với
chân C của transistor, chân E nối xuống đất, chân B của transistor nối với điện
trở và nhiệt điện trở rồi nối về âm nguồn
— ( giải thích: Khi nhiệt độ tăng cao => Điện trở trong nhiệt điện trở sẽ giảm =>
Dòng điều khiển transistor sẽ tăng => Quạt chạy nhanh hơn