TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

45
P
R1,R2
=P
R1
+P
R2
=0,870003.10
-3
(w) . Vậy chỉ số công suất của trở đã
chọn là phù hợp.
Dòng điện trên nhánh R
3
và R
t
(xét ở 0
0
C thì R
t
=R
1
=R
0
)
Và chọn R
3
=28 kΩ điện trở là dây măng Ganin 1/4w
I
R3,Rt

cầu
=5.2.P
R1,R2
=10.0,87.10
-3
≈ 8,7.10
-3
(W)
⇒ chọn P
cầu
=0,009 (W)
2.3.2 Khối khuếch đại trung gian.
Tính U cầu ở 100
0
C
U
càu
=
007,0≈100.
10.28+100
004,0.100.5
=
+

3
21
0
1
RR
tαRE

5
6
2
31
R
RR
R
RR

Chọn R
1
theo điện trở tiêu chuẩn R
1
=R
3
=28 KΩ, chọn R
2
=4R
1
=4.28
= 112( KΩ) ⇒ nếu R
2
giảm thì hệ số khuếch đại K
1
sẽ lớn dần.
Lúc này ta chọn K
min
có nghĩa R
2max
=112 (KΩ)

+R =9,3.R
5
=9,3.2,2 =20,46 (kΩ)
Ta chọn R
6
=20 (kΩ)
Biến trở R có R
max
=5 (kΩ)
Công suất nguồn nuôi phải cấp cho khối khuếch đại là :
P
kđ
=0,68.5 =3,4 (W) ⇒ I
kđ
=0,141 (A) (dòng của cả 5 bộ khuếch đại)
2.3.3 Khối xung điều khiển
U
v

5
6
2
1
555
x¶
I
n¹p
B
R
D
C
1
+ Vcc
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

47
- Khi t =T
1
là thời gian nạp của tụ C từ U
DD
/3 tới 2U
DD
/3 là :
o T
1
=0,693 C.R

B

- Để đảm bảo thời gian đọc tự động 10 giây cho mỗi kênh như nhiệm vụ,
tức là:
- T = T
1
+T
2
=10 (s)
⇔ 0,693.C(R
A
+R
B
)=10
Ta chọn tụ C có trị số là: C=10 (μF)
⇒ R
A
=R
B
= =
−6
10.10.693,0.2
10
720 (KΩ)
X
t
4
t
cc
2

A
=R
B
=720 (KΩ), Sẽ
đảm bảo được thời gian tự động là
10 giây.
Tiêu thụ dòng điện của IC 555 là : 0,7 mA/1V vậy 5 V thì dòng điện tiêu thụ là
: IXđk =0,7.5 =3,5 (mA)
P
555
=U.I =5.3,5.10
-3
=0,0175 (W)
2.3.4 Khối chỉ thị (đèn LED, tính chọn R,P
LED
)
Ta có U
ng
= U
R
+ ΔU
cm
7107 + ΔU
LED

Trong đó: U
ng
là nguồn nối vào anod của LED 7 thanh = 5 (V)
Δ


I
U
=
3-
10.15
4,2
= 160Ω
•Tính chọn P
LED
= U
R
.I
LED
= 2,4.15.10
-3
= 0,036 (W)
2.3.5 Khâu so sánh:
Ta chọn IC TL081 cũng có thông số giống IC TL084
P
SS
= 0,68.5 = 3,4 (W) ⇒ I
SS
=
U
P
SS
=
24
4,3
= 0,141(A)


3.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:
3.2.1 Sơ đồ

TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

50 Bộ tạo xung 555 tạo ra xung và được đưa đến bộ đếm HEF 4017B để đếm
t
t
t
t
t
t
t
t

0
cp )
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

51
- ở chu kỳ đầu T
1
+ T
2
là 10s thì A
0
, A
1
,A
2
ở mức thấp. Nên lúc đó phát
lệnh đọc kênh 1
- Chu kỳ tiếp theo thì A
0
, ở mức cao, A
1
, A
2
ở mức thấp. Nên lúc đó phát
lệnh đọc kênh 2
- Chu kỳ tiếp theo A
1
ở mức cao, A
0
, A

Khi đó ta nhấn nút M2 cấp 1 xung điện áp cho chân (14) CP
0
của IC HEF 4017
dẫn tới MP
0
ở mức cao (theo giản đồ xung), đồng thời ta nhấn nút M1 thì chân
(15) MR (reset lại) cũng ở mức cao ,theo bảng hoạt động của 4017 B thì O
0
=
H, (O
1
- O
9
) = L dẫn tới đầu vào CMOS 2HEF 4051 (A
0
-A
2
) = L, khi đó chân
Y
0
nối với Z tương ứng với việc đặt nhiệt độ cho kênh 1 nhờ R
đc19
để đạt
được nhiệt độ quy định. Khi chân O
0
của 4017 B ở mức cao được đưa tới ma
trận Diod được bố trí như trong sơ đồ nguyên lý để hiển thị số kênh đang đọc là
kênh 1 (b,c).
Nếu ta nhấn tiếp nút M2 (khoảng cách nhấn nút M2 tuỳ thuộc vào thời gian quy
định và người vận hành ), theo giản đồ xung của HEF 4017 lúc này

khoá, còn E của 1 HEF 4051 B ở mức thấp nên các chân vào ra được nối theo
trang thái của các chân A
0
-A
1
.
Khi CT2 đưa về vị trí 1 là đầu ra của IC 555 .
Khi cấp nguồn cho IC 555, ở chu kỳ đầu trong khoảng thời gian nạp tụ T
1
thì
chân ra (3) ở mức cao tương ứng với đầu vào CP
0
của 4017 ở mức cao, theo
giản đồ xung của 4017 thì MR = O
0
=H ; O
1
-O
9
=L , dẫn tới đầu vào của
CMOS 1 HEF 4051 B có A
0
-A
2
= L theo bảng chân lý thì chân Y
0
nối Z mà Y
0

là tín hiệu được đưa tới từ Sensor 1 qua khối khuếch đại và so sánh , từ chân ra

=H ; O
1
-O
9
=L hay nói cách khác là MR có tác dụng reset lại các chân
và quá trình được lặp lại từ Sensor 1 .Quá trình reset này diễn ra rất nhanh (thời
gian này không đáng kể gì so với 10 giây ).
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

53
ở bộ KĐ so sánh A
4
có tác dụng so sánh tín hiệu đo được đưa tới từ U
cầu
so với
tín hiệu đặt. Khi U
c
< U
đ
thì đầu ra ở mức cao dẫn tới hệ thống đèn hay chuông
không hoạt động và quá trình đo được thực hiện bình thường,
khi U
c
>U
đ
thì đầu ra ở mức thấp lúc này hệ thống cảnh báo sẽ làm việc và báo
hiệu nhiệt độ đo vượt quá mức đặt .

nối đất.
Dương điện áp ra , điện áp sụt trên IC tối đa là 3/2V
Giả sử điện áp vào tăng lên một lượng nào đó, dẫn tới cực gố
c T
3
có điện
thế so với đất giảm xuống(điều này do tinh chất của diod D
2
) T
2
thông, điện áp
phản hồi âm R
7
giảm xuống, điện thế giữa cực phát ra và cực góp T
4
mở thông
hơn làm điện thế tại cực gốc của T
1
bớt thông làm điện áp ra là U
ổn
= const.
Trường hợp điện áp đầu vào giảm xuống, hiện tượng xảy ra ngược lại dẫn
tới T
1
mở thông hơn làm U
ổn
= const.
Bây giờ ta xét trường hợp đột biến phụ tải, giả sử tải tăng lên làm điện thế
của cực gốc T
2

R
4
Đ
2
Đ
1
R
5
T’
1
T
2
T
3
T
4
R
6
U
ổn
U
vào
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

55
Qua sự trình bày nguyên lý làm việc của vi mạch ổn áp điện một chiều ta
thấy rằng T
1
’
và T

led
+ I
ss
+ 2I
IC4051B
+I
IC4017
+I
IC7107

= 0,00177+0,141+0,0035 + 5.0,015 + 0,141+2I
IC4051B
+ I
IC4017
+ I
IC7107

= 0,32 + 2I
IC4051B
+I
IC4017
+I
IC7107

Do dòng của các IC không lớn nên ta chọn I
tổng
= I
d
=0,4(A)
Ta chọn U

C
S =
2575
2,1.1200
−
= 28,8 cm
2
⇒ lấy tròn 30 cm
2

Vậy ta cũng coi 7912 như 7812 với: S = 30cm
2

P = 1,2W
b.Tính chọn vi mạch ổn áp cho nguồn E
2
:
Sử dụng cặp IC 7805 và 7905 có trị số dòng điện đi qua định mức là 1A và
T
cp
= 75
0
C
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

56
Qua tính toán ở phần trên ta thấy dòng qua 7805 và 7905 là như nhau nên
việc tính chọn 7805 phù hợp thì 7905 cũng phù hợp.
- Dòng qua 7805 và 7905 là
I

= 33,6(cm
2
)
Lấy tròn S = 35(cm
2
)

3.2.3.3 Tính toán chỉnh lưu Diod:
Điện áp của chỉnh lưu cầu : U
d
= U
d1
+ 2ΔU
D

U
d1
=
2,1
)15(15 −−
= 25(V) (Điện áp U
d1
thông thường tăng lên 1,1
÷ 1,3 lần)
ΔU
D
là điện áp sụt trên diod silic = 0,6(V)
vậy U
d
= 25 + 2.0,6 = 26,2(V)

= 1,8.41 = 74(V)
(Đây là điện áp ngắn mạch của Diod)
Dòng I
hd
= k
hd
.I
d
= 0,71.0,4 = 0,284(A) = I
lv

I
dmv
: dòng định mức Diod khi có đủ cánh tản nhiệt và diện tích tản nhiệt
(I
dm
> 2,5I
lv
). Ta chọn I
dmv
= 3.0,284 = 0,852(A)
Chọn Diod silic loại BYP 401 – 100
I
dmv
= 1(A)
I
ipk
= 30(A) P
D
= ΔU

cầu
= 0,009 W
2P
7812
= 2.0,77 = 1,54 W
2P
7805
= 2.1,442 = 2,884 W
P
D
= 0,3408 W
P
IC
= 0,7293 W
P
tổng
= 13,36 W
- Công suất biểu kiến của máy biến áp là:
S =
ϕ
Cos
P
tæng

ở đây hệ số cosϕ không lớn nên ta lấy cosϕ = 0,7
S =
7,0
36,13
= 20 (VA)
- Dòng điện thứ cấp I

hệ số làm mát lấy k
Θ
= 6)
= 6.
50.3
20
= 2,14 (cm
2
)
Với Q
Fe
nhỏ ta chọn trụ hình chữ nhật với Q
Fe
= a.b
Theo kinh nghiệm ta có : b/a = (1 ÷ 1,5)

TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

58
h/a = 3 Là tốt
Vậy ta có a.b =2,14
b/a = 1,2 nên ⇒ a = 1,4 cm
b = 1,7 cm
Q
Fe
thực tế = 1,4 × 1,7 = 2,4 cm
2

- Chiều cao cửa sổ mạch từ : h = 1,4.3 = 4,2 (cm)
- Chọn loại thép ∃330, lá thép dày 0,5mm.

220
29
4129 = 544,2 (vòng)
Lấy W
2
= 544 vòng.
• Chọn mật độ dòng điện (J = 2 ÷ 2,75 (A/mm
2
)
• Chọn sơ bộ J
1
= J
2
= 2 (A/mm
2
)
• Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp:
s
1
=
1
1
J
I
=
2
089,0
= 0,0445 (mm
2
).

089,0
= 1,93 (A/mm
2
).
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

59
• Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp:
s
2
=
2
2
J
I
=
2
68,0
= 0,34 (mm
2
)
- Ta chọn dây dẫn tròn, cách điện cấp B có các thông số sau:
d
2
= 0,67(mm)
s
2
’ = 0,353(mm
2
)

1n
g
d
hh
−
k
C
(lấy h
g
= 1mm; k
C
là hệ số ép chặt= 0,95)
W
11
=
95,0
10.22,0
1.2
-
10.22,0
2,4
1_1
_
= 100 (vòng)
- Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp:
n
11
=
11
1


o Cách điện giữa các lớp dây sơ cấp: cđ
1
= 0,1(mm)
o Bề dày cuộn sơ cấp:
B
d1
= (cđ
1
+ d
n1
).n
11
+ a
01
= (0,1 + 0,24).41 + 1
= 14,94 (mm) ≈1,5 (cm)
o Chiều dài dây quấn cuộn trong cùng (l’
1
)
l’
1
= (a + 0,2 + b).2 = (1,4 + 0,2 + 1,7).2 = 4 (cm)
o Chiều dài dây sơ cấp quấn ở lớp ngoài cùng là (l’’

1
= h
2
= 4 (cm)
Số vòng dây trên một lớp:
W
12
=
2n
2
d
h
.k
C
=
1_
10.73,0
4
.0,95 = 52 (vòng)

o Tính sơ bộ số lớp ở cuộn thứ cấp:
n
2
=
12
2
W
W
=
52

= 7 (cm)
o Chiều dài dây thứ cấp cuộn ngoài cùng là
l’’
2
= l’
2
+ 2B
d2
= 7+ 2.0,913 = 8,826 (cm)
o Chiều dài dây thứ cấp trung bình:
l’’’
2
=
2
'l'l'
22 +
=
2
826,8+7
= 8 (cm)
o Chiều dài dây quấn thứ cấp là:
l
2
= W
2
.l’’’
2
= 544.8 = 4352 (cm) = 43,52 (m)
• Kích thước mạch từ máy biến áp
Khoảng cách điện giữa thứ cấp với trụ không đặt dây: a

3
)
- Thể tích của gông:
V
γ
= a.b.L = 2,4.8,22 = 19,72 (cm
3
) = 0,0197 (dm
3
)
- Khối lượng gông:
M
g
=V
g
.m
Fe
=0,0197.7,75=0,155 (kg)
- Khối lượng của trụ:
M
T
= V
T
.m
Fe
= 0,188.7,85 = 1,475 (kg)
- Khối lượng của Fe:
TRƯỜNG ĐHKB HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

62

)
- Khối lượng của đồng:
M
Cu
= V
cu
.m
cu
= 0,164.8,9
= 1,44 (kg)
• Tính các thông số của máy biến áp:
- Điện trở cuộn sơ cấp MBA:
R
1
= ρ.
1
1
S
l
= 0,02133.
046,0
71,22
= 10,5 (Ω)
Trong đó ρ
75
= 0,02133 (Ω)
- Điện trở cuộn thứ cấp MBA
R2= ρ.
2
2

=2,8 (Ω)
- Sụt áp trên điện trở MBA:
ΔU
r
= R
BA
.I
d
= 2,8.0,4 = 1,12 (V)
- Điện kháng qui đổi về thứ cấp:
X
BA
= 8.π
2
.(W
2
)
2
. )
++
(
2021
h
BaB
dd
(cd
1
+
3
+.

UU Δ+Δ =
22
12,1+45,0
= 1,2 (V)
- Hiệu suất của MBA là:
η =
S
IU
dd
.
.100% =
20
4,0.29
.100% ≈ 60% KẾT LUẬN

Trên đây là toàn bộ các phần thiết kế, tính toán cho “HỆ THỐNG ĐO
NHIỆT ĐỘ HIỂN THỊ SỐ 5 KÊNH’’ với kiến thức còn giới hạn và tìm hiểu
chưa rộng về lĩnh vực chuyên ngành nên đồ án chưa được tối ưu và còn có

1.2 Đặc điểm về đo nhiệt độ 8
1.2.1 Khái niệm về nhiệ
t độ 8
1.2.2 Thang đo nhiệt độ 9
1.2.3 Phân loại hệ thống đo nhiệt độ 11
PHẦN 2 : SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
CỦA CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ KHỐI 29
2.1 Sơ đồ khối – chức năng của từng khối 29
2.1.1 Sơ đồ khối
2.1.2 Chức năng của từng khối 30
2.2 Giới thi
ệu từng phần tử trong sơ đồ khối 31
2.2.1 Khối cảm biến 31
2.2.2 Khối khuếch đại trung gian 32
2.2.3 Khối tạo xung điều khiển 34
2.2.4 Khối nguồn 38
2.2.5 Khối chỉ thị 38
2.2.6 Khối so sánh tín hiệu 39
2.2.7 Khối tương tự số 40
2.2.8 Khối chuyển và nhớ kênh 42
2.3 Tính chọn các phần tử trong hệ thố
ng đo nhiệt đ 45
2.3.1 Tính chọn khối nguồn 45
2.3.2 Khối khuếch đại trung gian 47
2.3.3 Khối xung điều khiển 48
2.3.4 Khối chỉ thị 49
2.3.5 Khối so sánh 50
PHẦN 3 : SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
TÍNH TOÁN KHỐI NGUỒN 51
3.1 Sơ đồ nguyên lý 51