Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VI MẠCH TƯƠNG TỰ
TÊN ĐỀ TÀI:
Số 1: Dùng các vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo và
cảnh báo nhiệt độ sử dụng cảm biến nhiệt điện trở kim loại
GVHD: Thầy Nguyễn Vũ Linh
Sinh viên thực hiện:
Trần Công Hậu
Sinh viên lớp: ĐHCNKT Điện 1 K6
Khoa: Công nghệ Kỹ thuật Điện
BÀI TẬP LỚN: VMTT
Số : 1
Họ và tên HS-SV :…… Trần Công Hậu …………Nhóm : 3……Lớp : Điện 1
1
Mẫu: MC - 11)
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Khóa : 6…… Khoa : Điện………MSV: 0641040048
NỘI DUNG
Đề tài: Dùng các vi mạch tương tự tính toán, thiết kế mạch đo và cảnh báo nhiệt độ sử dụng cảm
biến nhiệt điện trở kim loại.
Yêu cầu: - Dải đo từ: t
0
C =t
min
– t
max
= 0-(100+10*n)C.
- Đầu ra: + Chuẩn hóa đầu ra: U=0-10V và I=0-20mA.

Giáo viên hướng dẫn:
Thầy: Nguyễn Vũ Linh
Sinh viên thực hiện :Trần Công Hậu
MSV: 0641040048
3
Lời mở đầu
Đất nước ta hiện nay đang trên đà phát triển thành một đất nước công nghiệp. Vì
vậy vấn đề điều khiển và vận hành các thiết bị công nghiệp nhằm nâng cao năng
xuất và chât lượng sản phẩm đồng thời giảm chi phí là vấn đề quan trọng đáng để
chú ý.Trong thực tế có rất nhiều bài toán liên quan đến vấn đề đo và điều khiển
nhiệt độ.Ví dụ như: lò sấy công nghệp,các lò luyện gang ,sắt, thép
Trong kì này sau khi học môn vi mạch tương và các môn liên quan nhóm chúng
em được giao đề tài: Thiết kế mạch đo nhiệt độ hiển thị số từTrong quá trình làm
đề tài được sự giúp đỡ hết sức tận tình của thầy giáo hướng dẫn cùng các thầy cô
trong bộ môn “Đo lường điều khiển” đã giúp đỡ em hoàn thành đúng thời hạn đề
tài này. Nhưng do lượng kiến thức còn hạn chế nên trong đề tài này không tránh
khỏi thiếu sót. Em mong được sự đóng góp của thầy cô để đề tài của em được hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
4
Chương 1: Tổng quan về mạch đo
1.1 Sơ đồ khối
-Sơ đồ cấu trúc mạch đo:
Hình 1: Sơ đồ cấu trúc mạch đo.
1.2 Thiết kế tổng quan
- Khối cảm biến RTD: Sử dụng cảm biến RTD- PT100.
- Khối mạch đo: Sử dụng phương pháp nguồn dòng 2mA.
- Khối cảnh báo: Sử dụng đèn, còi.
- Mạch khuếch đại, so sánh: LM 358
- Mạch ổn dòng: sử dụng LM358

3
)
Trong đó:
A= 3,9083.10
-3
B= 5,775.10
-7

C= - 4,183.10
-12
( t<0
o
C) ,
C=0 ( t > 0
o
C)
2.1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của RTD-PT100 (Resistance Temperature
Detector))
Điện trở này là một dây kim loại có bọc các đoạn sứ bao quanh toàn bộ dây kim
loại. Phần bao bọc này lại được đặt trong một ống bảo vệ (thermowell) thường có
dạng hình tròn,chỉ đưa 2 đầu dây kim loại ra để kết nối với thiết bị chuyển đổi.
Phần ống bảo vệ sẽ được đặt ở nơi cần đo nhiệt độ, thông thường can nhiệt
này chỉđo được nhiệt độ tối đa là 600
o
C.
7

Hình 2: Hình ảnh của RTD-PT100
Hai đầu dây kim loại để chừa ra ở phần ống bảo vệ được kết nối tới một thiết bị gọi
là bộ chuyển đổi tín hiệu nhiệt thành tín hiệu điện phục vụ cho việc truyền tới

R
0
=100Ω điện trở ở 0
o
C
α : Hệ số nhiệt độ ở T=0
o
C ( kiểu +0,00385 Ω/ Ω/
o
C)
δ=1,499(kiểu +0,00385 Ω/ Ω/
o
C)
+ Cảm biến RTD- PT100. hoạt động ở 0
o
C thì điện trở là 100Ω.
+ Trong khoảng nhiệt độ từ 0-100
o
C ta tính như sau:
- Cảm biến RTD- PT100. hoạt động ở 0
o
C thì điện trở là 100Ω.
- Trong khoảng nhiệt độ từ 0-100
o
C ta tính như sau:
R
t
= R
0
(1+0,385%T) với sai số nhiệt độ là ±0,5

Để đo được điện áp với cấp chính xác
10
−3
V ta tạo 1 nguồn dòng 1mA.

14
Ta có
Up=+5V
OA lý tưởng
 Up=Un=+5v

I
r 2
=
5 v
5 k
=1 mA
3.3 Mạch khuếch đại dùng LM358 với chuẩn hóa đầu ra 0-10v
15
5
6
7
84
U1:B
LM358
R3
1k
+12v
-12v
93%

SPEAKER
Q1
NPN
+5v
R4
10k
U2:A(OP)
R5
14k
R6
10k
+88.8
Volts
D1
LED-RED
Dải đo từ: t
o
C = t
min
÷ t
max =
0÷(100+10.n)
Với n=48 → t
o
C = 0 ÷ 580
o
C.
Từ trên sơ đồ trên ta có:
17
U

Ở 0
o
C điện trở R
o
=100Ω.
=3,94.10
-3
, =-5,8.10
-8
, =-4.10
-12
Khi nhiệt độ thay đổi từ 0÷580
o
C thì R
RTD
:
R
RTD 0
o
C
=100 Ω
R
RTD 580
o
C
= 100.(1+3,94.10
-3
.580 - 5,8.10
-8
.580

chuẩn hóa sẽ mắc vào ngõ N của OPAM.
Sơ đồ toàn mạch

Nguyên lí làm việc:
-Ban đầu nhiệt độ dưới mức cảnh báo thì điện trở của cảm biến nhỏ
và điện áp ở ngõ vào P sẽ nhỏ hơn điện áp ở ngõ vào N nên mức ra của IC sẽ là
LOW chưa đủ kích dẫn cho transistor nên mạch còi và đèn chưa thông.
-Khi nhiệt độ tăng lên thì điện trở của cảm biến PT100 cũng tăng lên
làm điện áp đầu ra tăng theo. Đến khi nhiệt độ vượt quá mức cho phép thi khi đó
19
điện áp tại ngõ vào bộ so sánh sẽ là Up>Un và ngõ ra là mức cao(HIGHT)
transistor được kích dẫn, dẫn nguồn cho còi kêu và đèn sáng.
20
LỜI KẾT

Trên đây là toàn bộ phần trình bày của nhóm em về thiết kế mạch đo, cảnh báo
nhiệt độ sử dụng cảm biến nhiệt trở kim loại. Trong thời gian thực hiện bài tập
chúng em đã đạt được những kết quả sau:
- Học hỏi được nhiều hơn và có thêm nhiều kiến thức.
- Có khả năng phân tích, thiết kế và lắp ráp một sản phẩm hoàn chỉnh.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Vũ Linh đã nhiệt tình hướng dẫn
và truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập và thực hiện bài tập này.
Nhóm sinh viên thực hiện
Nhóm 3 Lớp Điện 1 K6 HaUI
Hướng phát triển:
Từ đề tài này có thế phát triển lên, xây dựng nhiều ứng dụng có hiệu quả trong
thực tế. Em đề xuất một số hướng phát triển sau:
+ Thiết kế them mạch so sánh để có thể điều khiển thêm thiết bị.
+ Thiết kế mạch hiển thị trên LED 7 thanh.
+ Mạch có thể an toàn khi xảy ra sự cố.