Microsoft Word BÁo cáO Ò ÁN 1
tải về 1.84 Mb. Chế độ xem pdf
|
| 1 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ- SEEE- SCHOOL OF ELECTRICAL & ELECTRONICS ENGINEERING ~~~~~~*~~~~~~ BÁO CÁO ĐỒ ÁN I Thiết kế mạch đo nhiệt độ sử dụng cảm biến LM35 Hoàng Anh Hùng hung.ha191866@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điều khiển – Tự động hóa Giảng viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Tuấn Ninh Bộ môn: Kỹ thuật đo và Tin học công nghiệp HÀ NỘI, NGÀY 8/2/2022 2 Lời cảm ơn Đầu tiên em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Tuấn Ninh đã hướng dẫn và giúp em hoàn thành nội dung yêu cầu học phần Đồ án I. Tuy đã cố gắng tìm hiểu và học hỏi để hoàn thành sản phẩm nhưng em thấy rằng mình vẫn không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình hoàn thiện ý tưởng, em mong rằng sẽ nhận được sự góp ý từ các thầy (cô) và các bạn sau khi đọc bài báo cáo này. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn! Tóm tắt nội dung đồ án Thiết kế mạch đo nhiệt độ dùng cảm biến LM35 (0 – 50 o C) hiển thị bằng 10 led - nhiệt độ tăng 5 o C thì sáng thêm 1 led Ý tưởng: Sử dụng một IC điều khiển đèn led để đọc tín hiệu đầu ra từ cảm biến, sau đó truyền tín hiệu điều khiển đến các đèn Led. Vấn đề đặt ra: Tín hiệu đầu ra của cảm biến LM35 là tín hiệu analog và tuyến tính theo từng mốc nhiệt độ. Do đó để thỏa mãn yêu cầu hiển thị led (nhiệt độ tăng 5 o C thì sáng thêm 1 led) cần một IC có bộ so sánh mức điện áp đầu vào một cách chính xác. Phương pháp thực hiện: Sau khi tìm hiểu về datasheet và giá thành, em đã quyết định sử dụng IC LM3914 để giải quyết vấn đề đặt ra trong bài toán. IC này có cho mình bộ so sánh điện áp với mức điện áp thấp và điện áp cao có thể tùy chỉnh, từ đó linh hoạt trong việc hiệu chỉnh thang đô nhiệt độ nếu cần. Công cụ sử dụng: Phần mềm mô phỏng Proteus 8.8 Professional Phần mềm thiết kế mạch in Altium Designer ver 21.8.1 Kết quả: Mạch thật được xây dựng đã đáp ứng được yêu cầu của bài toán. Ưu điểm của mạch là có thể thay đổi thang đo nhiệt độ phù hợp với nhu cầu thực tế (từ 0 - 125 o C ). Tuy nhiên có một số hạn chế như mức điện áp cao cần được sử dụng đồng hồ đo để cho ra kết quả chính xác từ đó gây bất tiện cho người sử dụng, độ nhiễu của mạch cũng là một vấn đề hạn chế khi có tác động đến từ bên ngoài. 3 MỤC LỤC Lời cảm ơn………………………………………………………………........2 Chương I: Tìm hiểu datasheet của các linh kiện…………………....…...........5 1. Cảm biến LM35……………………………...………………….. …5 2. IC LM3914...………………… ………… …………………………..7 Chương II : Thiết kế hệ thống mạch … … …… ………………… …….. .……10 Chương III : Mô phỏng và mạch thật xây dựng………… … ………… … . .… 11 Chương IV : Kết Luận… … ………………………………………………….13 Tài liệu tham khảo…………………… … ……… … ………………………...14 4 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. Các tính năng của LM35………………………………………...…...5 Hình 2. 2 cách mắc của cảm biến LM35………………………………...……5 Hình 3- Chức năng các chân của LM35………………….…...………… … …5 Hình 4. Các loại cảm biến LM35 hiện có ……….…………… … … …..…….6 Hình 5. Các tính năng của LM3914……………………………….……....… . 7 Hình 6. Sơ đồ chân của IC LM3914……… …… … …… …..……… …… …………………...7 Hình 7. Sơ đồ khối giản lược của IC LM3914………… ……………...… …..8 Hình 8. Công thức tính toán điện áp đầu ra chân 7 và I LED … ……….….… …9 Hình 9. Sơ đồ nguyên lý của mạch…………… …… ……… …… …..……...11 Hình 10. Kết quả mô phỏng…………………………………………..……..12 Hình 11. Mã QR File Mô phỏng Proteus……………………………...…….12 Hình 12. Mạch đo nhiệt độ được xây dựng… … …… …………… ……...….13 5 Chương I: Tìm hiểu datasheet của các linh kiện 1. Cảm biến LM35 Hình 1. Các tính năng của LM35 Hình 2. 2 cách mắc của cảm biến LM35 Hình 3. Chức năng các chân của LM35 6 Hình 4. Các loại cảm biến LM35 hiện có Một số điểm quan trọng rút ra: Điện áp hoạt động từ 4- 30 VDC Dải đo nhiệt độ đầy đủ từ -55 ° C đến 150 ° C Tín hiệu đầu ra dạng Analog và tuyến tính theo nhiệt độ: 10mV/°C Dòng tiêu thụ nhỏ (khoảng 60uA) – mức tăng nhiệt độ nhỏ(0.08 ° C trong không khí tĩnh) Sai số 0.25° C (nhiệt độ phòng) và 0.75° C (ngoài trời) Với yêu cầu bài toán ta hoàn toàn có thể áp dụng sơ đồ mắc cơ bản (Basic Centigrade Temperature Sensor) 7 2. IC LM3914 Hình 5. Các tính năng của LM3914 Hình 6. Sơ đồ chân của IC LM3914 8 Hình 7. Sơ đồ khối giản lược của IC LM3914 9 Những điểm quan trọng rút ra từ Datasheet của LM3914: Điện áp hoạt động từ 3- 18V Có thể hiển thị mở rộng lên đến 100 Led với 2 chế độ chấm(DOT) hoặc thanh(BAR) Tín hiệu đầu vào dạng Analog có thể chịu được đến ±35V mà không bị hư hỏng hoặc sai lệch tín hiệu đầu ra Điện áp tham chiếu nội bộ từ 1.2 – 12 V và được chia thành 10 mức Chức năng của các chân IC LM3914: Các chân 1, 10- 18 điều khiển các led tương ứng từ No1-No10 Các chân 2, 3 là các chân cấp nguồn Chân 5 là chân tín hiệu đầu vào dạng Analog Chân 4 là chân Low End (mức điện áp thấp) Chân 6 là chân High End (Mức điện áp cao) Tín hiệu từ chân 5 sẽ được dựa trên mức điện áp cao và điện áp thấp ở 2 chân 4, 6 để xử lý và cho tín hiệu đầu ra Giữa chân số 4 và chân số 6 là 10 con trở chia áp của bộ so sánh điện áp. Khi điện áp đầu vào tương ứng với từng mốc điện áp so sánh thì tín hiệu điều khiển tương ứng sẽ được truyền đến từng Led Chân 7 là chân REF OUT cho ra điện áp chuẩn (1.25V) đồng thời giữa chân này và chân masse là một điện trở cấp dòng cho Led ( hay còn gọi là Brightness ) Chân 8 là chân Adj của ổn áp Nếu chân 8 nối masse thì chân 7 sẽ là 1.25V Chân 9 là chân chọn chế độ hiển thị dạng DOT hoặc BAR Hình 8. Công thức tính toán điện áp đầu ra chân 7 và I LED 10 Chương II: Thiết kế hệ thống mạch 1. Sơ đồ khối tổng thể hệ thống mạch 2. Tính toán lựa chọn các phần tử mạch - xây dựng sơ đồ nguyên lý Hình 9. Sơ đồ nguyên lý của mạch Từ Datasheet của cảm biến LM35 và IC LM3914 ta lựa chọn nguồn cấp cho mạch là nguồn 5VDC và Led có mức điện áp từ 3.6-5V Mức điện áp cao trích từ chân số 7 bằng cách sử dụng một chiết áp Chiết áp này quyết định độ sáng của Led với I Led = 12.5/R chietap . Từ đây em quyết định lựa chọn R chietap =2kΩ => I Led =12.5/2000=0.00625A Khối nguồn IC LM 3914 Led Cảm biến LM35 11 Chương III: Mô phỏng và Mạch thật xây dựng 1. Kết quả mô phỏng Hình 10. Kết quả mô phỏng Kết quả mô phỏng thỏa mãn yêu cầu đặt ra của bài toán Hình 11. Mã QR File Mô phỏng Proteus 12 2. Mạch thật xây dựng H ình 12. Mạch đo nhiệt độ được xây dựng 13 Chương IV: Kết Luận Mạch thật được xây dựng đã đáp ứng được yêu cầu của bài toán. Ưu điểm của mạch là có thể thay đổi thang đo nhiệt độ phù hợp với nhu cầu thực tế (từ 0 - 125 o C ). Tuy nhiên có một số hạn chế như mức điện áp cao cần được sử dụng đồng hồ đo để cho ra kết quả chính xác từ đó gây bất tiện cho người sử dụng, độ nhiễu của mạch cũng là một vấn đề hạn chế khi có tác động đến từ bên ngoài. 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] LM3914 data sheet, product information and support | TI.com [2] LM35 data sheet, product information and support | TI.com tải về 1.84 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|