Tải bản đầy đủ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH BIẾN ĐỔI AD CHO CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ
NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG
CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG

TÊN ĐỀ TÀI

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH BIẾN ĐỔI A/D CHO CẢM
BIẾN NHIỆT ĐỘ NƯỚC LÀM MÁT

Giáo viên hướng dẫn:

Phạm Văn Hải

Sinh viên thực hiện :

Nguyễn Xuân Thắng

Lớp


121151

:

Hưng Yên, năm 2017


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
…………….
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
…………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………


……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
…………………………………………

Hưng Yên, ngày … tháng … năm 2017
Chữ ký của giáo viên


Lời nói đầu
Đo nhiệt độ là một trong các phương pháp cơ bản và thường gặp trong đo lường, nó
đã có từ lâu, mỗi giai đoạn có những phương pháp đo khác nhau. Trước đây khi công
nghệ điên tử và bán dẫn chưa phát triển thì các mạch đo chủ yếu dùa trên kỹ thuật tương
tự, phương pháp xử lý chủ yếu dùa vào phần cứng cho nên giá trị đó có sai số lớn, thiết
bị cồng kềnh, lắp đặt không thuận tiện . Đến đầu những năm 80 và nhất là những năm
cuối thế kỷ 20, khi công nghệ bán dẫn và vi mạch phát triển mạnh, cùng với sự phát triển
của khoa học kỹ thuật đặc biệt là kỹ thuật số đã được ứng dụng rộng rãi trong các ngành
đo lường điều khiển làm thay đổi hẳn phương pháp xử lý tín hiệu đo. Trước đây xử lý tín
hiệu đo chủ yếu là đo bằng phần cứng thì ngày nay việc xử lý được mềm hoá cùng với sự
ra đời của những sensor thông minh đã làm cho các thiết bị đo ngày càng thông minh và
độ chính xác cao hơn. Ngày nay xuất hiên nhiều phương pháp đo nhiệt độ sử dụng cảm
biến loại cặp nhiệt, nhiệt điện trở hay bán dẫn hoặc sử dụng phương pháp phân tích phổ
để xác định nhiệt độ. Đối với những nơi không trực tiếp đặt được các đầu đo nhiệt độ
(nơi có nhiệt độ quá cao). Nhìn chung các phương pháp đo nhiệt độ có nhiều nét giống
nhau nhưng cách xử thì có thể khác nhau, tuỳ vào mục đích và yêu cầu kỹ thuật đối với
từng công việc cụ thể nhưng mục đích cuối cùng của phép đo là thể hiện giá trị nhiệt độ
với khoảng sai sè cho phép có thể chấp nhận được.


CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT
1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại

1.1.1. Công dụng
- Duy trì chế độ làm việc cho động cơ khi nhiệt độ ổn định.
- Giữ cho động cơ ở nhiệt độ thích hợp và ở tất cả các tốc độ, điều kiện vận hành.
- Làm cho động cơ đạt đến nhiệt độ vận hành bình thường một cách nhanh chóng.
1.1.2. Yêu cầu
- Tốc độ làm mát vừa đủ giữ cho nhiệt độ động cơ thích hợp.
- Nếu làm mát bằng gió thì cánh tản nhiệt phải đảm bảo cho các xylanh được làm
mát như nhau.
- Nếu làm mát bằng nước phải đảm bảo đưa nước có nhiệt độ thấp đến vị trí có
nhiệt độ cao, nước phải chứa ít iôn.
- Kết cấu của hệ thống làm mát phải có khả năng xả hết nước khi súc rửa để sử
dụng bảo quản dễ dàng.
1.1.3. Phân loại
Hệ thống làm mát động cơ được phân loại theo các đặc điểm sau:
- Theo môi chất làm mát được sử dụng gồm có 2 loại :
+ Hệ thống làm mát bằng nước, dung dịch làm mát.
+ Hệ thống làm mát bằng không khí.
- Theo mức độ tăng cường làm mát gồm có 2 loại.
+ Làm mát tự nhiên.
+ Làm mát cưỡng bức.
- Hệ thống làm mát cưỡng bức còn được phân theo đặc điểm của vòng tuần hoàn
nước gồm có.
+ Kiểu vòng tuần hoàn kín.
+ Kiểu vòng tuần hoàn hở.
+ Kiểu 2 vòng tuần hoàn.
- Hệ thống làm mát bằng nước tự nhiên gồm 2 loại:
+ Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi
+ Hệ thống làm mát kiểu đối lưu.


1.2. Kết cấu và hoạt động của hệ thống làm mát.

1.2.1. cấu tạo hệ thống làm mát

Hình 1.1 hệ thống làm mát động cơ
1 Két nước
4 Quạt làm mát


2 Bình chứa
5.Bơm nước

3 Nắp két nước
6 Van hằng nhiệt

Dòng chảy nước làm mát

Hình 1.2: dòng chảy dung dịch làm mát
b. Nguyên lý hoạt động
Lực đẩy của bơm nước làm cho nước làm mát tuần hoàn trong mạch nước làm
mát. Nước làm mát hấp thụ nhiệt từ động cơ và phân tán vào không khí qua két nước.
Nước làm mát đã được đã được hạ nhiệt ở két làm mát sau đó quay trở về động cơ.
a. Két nước


Két nước được lắp ở phía trước động cơ, két nước gồm 3 phần chính: Bình phía
trên, bình phía dưới, ruột két nước (thân két nước).

Hình 1.3: Két nước
1: Đường nước về

5: Ruột két nước

2: Nắp két nước

6: Bộ lọc

3: Cánh tản nhiệt

7: Ống nước đi làm mát

4: Chiều nước làm mát
*). Bình nước trên: Gồm nước từ thân động cơ, phía trên khoảng rỗng có nắp két nước.
Vật liệu là đồng tấm dày 0,5mm (hoặc nhựa tổng hợp). Ở miệng đổ nước có nắp đầu nối
cảm biến của bóng đèn kiểm tra nhiệt độ giới hạn của nước và ống nối. Ống thoát hơi
hàn ở miệng đổ nước vào két.
* Bình nước dưới: Gồm nước từ thân nước sau khi đã làm mát, dập từ đồng lá mỏng
(nhựa tổng hợp) có đường dẫn nước tới bơm nước và ở bình có van xả nước được điều
khiển khóa vặn.
* Ruột két nước (thân két nước): Làm mát nước gồm khoảng 200 - 300 ống dẫn nước
bằng đồng hoặc nhôm. Sắp xếp theo các hàng 2 đầu hàn với bình nước trên và bình nước
dưới. Hình dạng các ống có thể là tiết diện tròn ô van hay dẹt ... Được chế tạo bằng đồng
hay đồng thau với bề dày 0,15mm.
b. Bơm nước
Bơm nước thường dùng là bơm ly tâm: Thân bơm được đúc bằng gang hoặc hợp
kim nhôm. Trên thân có các đường nước vào, đường nước ra, guồng quạt nước được đúc
bằng gang hoặc kim đồng. Guồng quạt được lắp cố định trên trục bơm, quay trượt trên
thân bơm bằng các ổ bi. Để không cho nước dò rỉ theo trục bơm có nắp vòng chắn nước
gồm: Các đệm cao su, lò xo để chắn không cho nước dò rỉ ra bên ngoài.


Hình 1.4: Cấu tạo và nguyên lý làm việc bơm ly tâm
1: Đường nước vào
2: Vỏ bơm

4: Trục bơm
5: Guồng quạt nước

3: Đường nước ra
*). Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ làm việc thông qua bộ truyền đai, trục bơm quay làm guồng quạt
nước quay ở trong vỏ bơm. Do tác dụng của lực li tâm của cánh guồng mà quạt nước vào
thành trong vỏ bơm sinh ra một áp lực đẩy nước vào các đường nước làm mát vì guồng
quạt quay trong nước tạo ra khoảng chân không xung quanh tâm guồng nước ở trong két
nước không ngừng được bổ sung vào bơm nước lưu lượng bơm từ 68 – 320 lít/ kw.h (số
vòng quay từ 1800 - 3500 vòng/ phút) số vòng tuần hoàn từ 7 - 12 lần/ phút. Cột áp suất
do bơm tạo nên là 0,5 -1,5kG/cm2 công dẫn động bơm chiếm khoảng 0.005 đến 0,01Ne.
c. Van hằng nhiệt
*) Van đơn

a

b

Hình 1.5:. Kết cấu và các chế độ làm việc của van hằng nhiệt loại đơn
a: Van hằng nhiệt đóng
1: Nước từ động cơ tới

b: Van hằng nhiệt mở

2: Nước quay về động cơ

3: Nước ra két làm mát


Khi động cơ mới làm việc, nhiệt độ còn thấp. Van của bộ điều chỉnh nhiệt chưa
được nâng lên, lúc này cửa 1 (đường nước từ động cơ tới) và cửa 2 (đường nước quay về
động cơ) được thông nhau. Nước được bơm chuyển từ két qua bộ điều chỉnh nhiệt rồi
qua bơm nước, mà hoàn toàn không đi qua két làm mát.
Khi động cơ làm việc ổn định, nhiệt độ động cơ đã nóng lên. Nước được bơm đẩy
đi làm mát các chi tiết, cũng như các cơ cấu trong động cơ. Lúc này van của bộ điều
chỉnh nhiệt được nâng lên, làm cho cửa 1(đường nước từ động cơ tới) và cửa 3 (đường
nước tới két làm mát) được nối thông với nhau. Cửa 2 bị đóng kín.
*) Van kép

Hình1.6 :. Cấu tạo van hằng nhiệt loại kép
Cấu tạo: Gồm 2 cánh ván gắn trên 2 trụ van. Hộp xếp bên trong có chứa chất
bay hơi (gồm 1/ 3 là thể tích rượu êtilic và 2/ 3 là nước cất lượng chất lỏng này có
tổng thể tích khoảng 5 - 8cm 3) hộp xếp có thể bằng kim loại có hệ số giãn nở lớn .
Trên hộp xếp có gắn liền với trụ van, có đường nước về bơm, đường ra két 5 và
đường nước đến từ động cơ 6.
Nguyên lý làm việc :
Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý van hằng nhiệt kép
1: Hộp xếp.
2: Đường nước về bơm.
3: Van về

bơm.

4: Van ra

két nước.

5: Đường

ra két nước.

6: Đường

nước nóng từ động cơ.
7: Thân van


Khi nhiệt độ động cơ còn thấp các chất trong hộp xếp chưa bị giãn nở cánh van 4 đóng
kín đường nước ra két làm mát. Cánh van 3 mở cho nước từ động cơ vào bơm, nước từ động
cơ ra van hằng nhiệt theo đường dẫn 2 tạo thành một vòng tuần hoàn nhỏ.
Khi nhiệt độ động cơ đạt 60 - 700C do các chất lỏng trong hộp xếp bay hơi nên làm
cho hộp xếp giãn nở khoảng 0,2 - 0,3mm sẽ mở van 4 và đóng dần van. Từ sự phân chia
lưu lượng giữa hai dòng nước, ra két và về bơm phụ thuộc vào nhiệt độ của nước ra khỏi
động cơ và do đó có tác dụng nhiệt độ làm mát động cơ trong một phạm vi nhất định.
Khi nhiệt độ đạt định mức (800C) hộp xếp giãn nở hoàn toàn, chiều cao ống xếp khoảng 8
- 9 mm cánh van 3 đóng kín, cánh van 4 mở hoàn toàn, toàn bộ lưu lượng nước làm mát ra két
nước nên van hằng nhiệt không còn tác dụng điều chỉnh nhiệt độ nữa.
- Tốc độ làm mát vừa đủ giữ cho nhiệt độ động cơ thích hợp.
- Nếu làm mát bằng gió thì cánh tản nhiệt phải đảm bảo cho các xylanh được làm
mát như nhau.
- Nếu làm mát bằng nước phải đảm bảo đưa nước có nhiệt độ thấp đến vị trí có
nhiệt độ cao, nước phải chứa ít iôn.
- Kết cấu của hệ thống làm mát phải có khả năng xả hết nước khi súc rửa để sử
dụng bảo quản dễ dàng.
2.2.3. Những hư hỏng của hệ thống làm mát

a. Những hư hỏng của hệ thống
Hư hỏng

Nguyên nhân
• Thiếu nước hoặc không có nước trong két
• Bơm nước bị hỏng
• Quạt gió bị hỏng
Nhiệt độ động cơ quá • Dây đai bị trùng, puly dẫn động bị mòn, hỏng
cao
• Tắc đường ống làm mát
• Van hằng nhiệt bị hỏng không cho nước ra két làm mát
• Bụi bẩn bám quá nhiều vào két làm mát và thân động
cơ làm cho nước không tỏa được nhiệt
• Các ổ bi quá dơ không có tiếng kêu
Bơm nước có tiếng kêu • Chác bơm quẹt với lòng thân bơm
• Mặt bích để lắp với puly bị mòn, trượt khi làm việc
• Các đầu nối bắt không chặt
• Các nối cao su bị vỡ thủng
Rò chảy nước
• Phớt cao su, gioăng đệm bị hỏng, bu lông bắt không
chặt
B. Những vấn đề hư hỏng của bơm nước
- Đầu cánh bơm và lòng thân bơm bị mòn thân bơm do va quệt khi làm việc.
- Cánh bơm bi sứt gãy, rạn nứt, vỏ bơm bị vỡ do tháo không đúng kỹ thuật.
- Trục bơm bị hỏng ren ở đầu, hỏng rãnh then, trục bị cong do lắp ghép không đúng kỹ
thuật.
- Phớt cao su bị rách.


C. Hư hỏng của các chi tiết khác
- Quạt gió
+ Cánh quạt bị biến dạng, nứt gãy do va đập vào két nước, ổ đỡ bị mòn do làm việc lâu
ngày.
+ Những hư hỏng này làm cho động cơ khi chạy có tiếng kêu, vòng bi bơm nước bị mòn
nhanh.
- Két nước làm mát
+ Các cánh tản nhiệt sô lệch về 1 phía do quạt nước quệt vào, không khí không qua được
cánh tản nhiệt.
+ Các bầu chứa nước các đường dẫn nước bị thủng dẫn đến rò nước.
+ Bụi bẩn bám vào két nước làm cho tản nhiệt kém.
+ Van 1 chiều ở nắp két nước bị hỏng do làm việc lâu ngày.
- Van hằng nhiệt
+ Van bị kẹt ở vị trí mở, nước luôn luôn qua két nước, không hâm nóng được động cơ khi
khởi động.
+ Van bị kẹt ở vị trí van không cho ra két nước làm mát làm cho máy nóng lên.
1.2.2. Hệ thống làm mát bằng nước.
Ở hệ thống làm mát bằng nước, nước được dùng làm môi chất trung gian tản nhiệt
cho các chi tiết. Tuỳ thuộc vào tính lưu động của nước trong hệ thống làm mát, phân
thành 3 loại:
- Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi.
- Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên.
- Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức.
1.2.2.1. Các chu trình làm mát trên động cơ
a. Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi

Hình 1.8: Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi


1: Thân máy

5: Thùng nhiên liệu.

2: Piston

6: Bình bốc hơi.

3: Thanh truyền.

7: Nắp xylanh

4 : Hộp cácte trục khuỷu.
b. Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên

Hình 1.9: Hệ thống làm mát kiểu đối lưu tự nhiên
1: Thân máy.

6: Két nước

2: Xylanh.

7: Không khí làm mát

3: Nắp xylanh.

8: Quạt gió.

4: Đường nước ra két nước

9: Đường nước vào động cơ

5: Nắp để rót nước
c. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức
Để tăng tốc độ lưu động của nước làm mát động cơ, người ta dùng hệ thống tuần
hoàn cưỡng bức. Trong hệ thống này tốc độ lưu động của nước chủ yếu do bơm nước
quyết định
Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức gồm có các loại sau đây:
- Hệ thống làm mát một vòng hở
- Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng.
- Hệ thống làm mát cưỡng bức 2 vòng.
- Hệ thống làm mát kiểu cưỡng bức 2 vòng tuần hoàn kín.
+ Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng


Hình 1.10: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn kín một vòng
+ Hệ thống làm mát kiểu cưỡng bức 2 vòng tuần hoàn kín

Hình 1.11: Hệ thống làm mát cưỡng bức tuần hoàn 2 vòng kín.
1.2.2. Hệ thống làm mát bằng không khí
1: Các te
2: Thân máy
3: Cánh tản nhiệt
4: Bu lông
5: Xy lanh
Hình 1.12: Hệ thống làm mát bằng không khí

Hệ thống dùng không khí để đưa nhiệt lượng không cần thiết để ra ngoài môi
trường. Lợi dụng sự tương đối giữa dòng không khí chuyển động ngược chiều với chiều
chạy của động cơ để làm mát động cơ. Để tăng hiệu quả làm mát của động cơ người ta
lắp các cánh tản nhiệt để tăng diện tích tiếp xúc làm mát động cơ.


Ưu điểm: Ít chi tiết, dễ chăm sóc bảo dưỡng, nhanh đạt hiệu quả nhiệt độ làm việc
định mức. Không bị ảnh hưởng của nước tới dầu bôi trơn. Phù hợp với những nơi khan
hiếm nước như: sa mạc, rừng sâu…Dùng trên xe mô tô và quân sự.
Nhược điểm: Hiệu quả rất kém, động cơ thường bị nóng, nhất là khi cánh tản nhiệt
bị bẩn


CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Giới thiệu chung về mạch chuyển đổi A/D
2.1.1. Giới thiệu chung.
Chương này nêu lên nguyên tắc chung chuyển đổi tín hiệu tương tự (Analog)
thành tín hiệu số (Digital) A/D và chuyển đổi tín hiệu số (Digital) thành tín hiệu tương
tự (Analog) D/A. Nêu một số mạch điện để thực hiện các quá trình đó. Các vấn đề của
chương gồm:
- Cơ sở lý luận: Khái niệm chung về chuyển đổi A/D, D/A, các tham số cơ bản,
giải biến đổi của điện áp tín hiệu tương tự đầu vào, độ chính xác của qúa trình chuyển
đổi A/D, tốc độ chuyển đổi.
- Các bước chuyển đổi A/D: lấy mẫu và giữ mẫu, lượng tử hoá, mã hoá.
- Các phương pháp chuyển đổi A/D.
+ Chuyển đổi A/D theo phương pháp song song.
+ Chuyển đổi A/D theo phương pháp đếm đơn giản.
+ Chuyển đổi A/D theo phương pháp hai sườn dốc.
So sánh các phương pháp chuyển đổi A/D.
- Chuyển đổi A/D phi tuyến: đặc tính của chuyển đổi A/D phi tuyến, đặc tính của bộ
chuyển đổi D/A phi tuyến. Đặc tính của bộ chuyển đổi A/D, D/A phi tuyến thực tế.
- Các phương pháp chuyển đổi D/A.
+ Các bước chyuển đổi D/A.
+ Chuyển đổi D/A bằng phương pháp thang điện trở.
+ Chuyển đổi D/A bằng phương pháp mạng điện trở.
2.1.2. NỘI DUNG
2.1.2.1. Cơ sở lý luận
- Khái niệm chung
Để ghép nối giữa nguồn tín hiệu tương tự với các hệ thống xử lý số người ta dùng
các mạch chuyển đổi tương tự - số (viết tắt là A/D) nhằm biến đổi tín hiệu tương tự sang
dạng số. Hoặc dùng mạch chuyển đổi số - tương tự (viết tắt là D/A) trong trường hợp cần
biến đổi số sang dạng tương tự.
Chuyển đổi tương tự sang số -ADC ( Analog to Digital Converter ).
2.1.2.2 Các tham số cơ bản
- Giải biến đổi của điện áp tín hiệu tương tự ở đầu vào:
Là khoảng điện áp mà bộ chuyển đổi A/D thực hiện được. Khoảng điện áp đó có thể


lấy trị số từ 0 đến giá trị dương hoặc âm nào đó hoặc cũng có thể là điện áp hai cực tính từ
-UAm đến +UAm
- Độ chính xác của bộ chuyển đổi A/D.
Tham số đầu tiên đặc trưng cho độ chính xác của bộ A/D là độ phân biệt. Ta biết rằng
đầu ra của bộ A/D là các giá trị số sắp xếp theo quy luật của một loại mã nào đó. Số các số
hạng của mã số đầu ra tương ứng với dải biến đổi của điện áp vào, cho biết mức chính xác
của phép biến đổi.
- Tốc độ chuyển đổi:
Tốc độ chuyển đổi cho biết kết quả chuyển đổi trong một giây được gọi là tần số chuyển
đổi fC. Cũng có thể dùng tham số thời gian chuyển đổi T C để đặc trưng cho tốc độ
chuyển đổi. TC là thời gian cần thiết cho một kết quả chuyển đổi. Chú ý rằng f C ≠ 1.
Thường f C < 1. Khi bộ chuyển A/D có tốc độ cao thì độ chính xác giảm hoặc
ngược lại, nghĩa là tộc độ chuyển đổi và độ chính xác mâu thuẫn với nhau. Tuỳ theo yêu
cầu sử dụng mà dung hoà giữa các yêu cầu đó một cách hợp lí.
2.1.3. Các phương pháp chuyển đổi A/D.
Có nhiều phương pháp chuyển đổi A/D, người ta phân ra bốn phương pháp biến đổi sau:
- Biến đổi song song. Trong phương pháp chuyển đổi song song, tín hiệu được so
sánh cùng một lúc với nhiều giá trị chuẩn. Do đó tất cả các bit được xác định đồng thời và
đưa đến đầu ra.
- Biến đổi nối tiếp theo mã đếm: Ở đây quá trình so sánh được thực hiện lần lượt từng
bước theo quy luật của mã đếm. Kết quả chuyển đổi được xác định bằng cách đếm số
lượng giá trị chuẩn có thể chứa được trong giá trị tín hiệu tương tự cần chuyển đổi.
- Biến đổi nối tiếp theo mã nhị phân. Quá trình so sánh được thực hiện lần lượt từng
bước theo quy luật mã nhị phân. Các đơn vị chuẩn dùng để so sánh lấy các giá trị giảm
dần theo quy luật mã nhị phân, do đó các bit được xác định lần lượt từ bit có nghĩa lớn nhất
(MSB) đến bit có nghĩa nhỏ nhất (LSB).
- Biến đổi song song - nối tiếp kết hợp. Trong phương pháp này, qua mỗi bước so
sánh có thể xác định được tối thiểu là 2 bit đồng thời.


Hình 1.1: Đặc tuyến truyền đạt lý tưởng và thực của mạch chuyển đổi A/D

2.2.Vi điều khiển
2.2.1.Họ 8051
Sơ đồ chân và chức năng của họ 8051.
Họ vi điều khiển này có 128 byte RAM, 4kbyte ROM, hai bộ định thời, một cổng nối
tiếp và 4 cổng ra/vào song song và 1 bộ vi xử lý 8 bit.

Hình 2.1 : Sơ đồ chân IC AT89C51


Port 0 (P0.0 – P0.7) : Port 0 gồm 8 chân, ngoài các chức năng xuất nhập, Port 0
còn là bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ(AD0-AD7)






Port 1 ( P1.0- P1.7) :Port 1 có chức năng xuất nhập theo bit và byte. Ngoài ra, ba chân
P1.5, P1.6, P1.7 được dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP, hai chân P1.0 và P1.1 được
dùng cho bộ Timer 2.
Port 2 (P2.0-P2.7) : Là một port có công dụng kép, là đường xuất nhập hoặc là byte cao
của bus địa chỉ đối với các thiết bị đồng bộ nhớ mở rộng.

Hình 2.2 : Sơ đồ chân Port 2


Port 3 (P3.0- P3.7)
Mỗi chân trên Port 3 ngoai chớc năng xuất nhập còn có chớc năng riêng, cụ thể như sau :
Bit
P3.0
P3.1
P3.2
P3.3
P3.4
P3.5
P3.6
P3.7



Tên
Chức năng
RXD
Dữ liệu nhận cho port nối tiếp
TXD
Dữ liệu truyền cho port nối tiếp
INT0
Ngắt bên ngoài 0
INT1
Ngắt bên ngoài 1
T0
Ngõ vào của Timer/counter 0
T1
Ngõ vào của Timer/ counter 1
/WR
Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài
/RD
Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.
• Chân /PSEN ( Program store Enable) : /PSEN là chân điều khiển đọc chương trình
ở bộ nhớ ngoài, nó được nối với chân /OE để cho phép đọc các byte mã lệnh trên
ROM ngoài . /PSEN sẽ ở mức thấp trong thời gian đọc mã lệnh .Mã lệnh được
đọc từ bộ nhớ ngoài qua bus dữ liệu (Port 0) thanh ghi lệnh để được giải mã.Khi
thực hiện chương trình trong ROM nội thì /PSEN ở mức cao.
• Chân ALE (Address Latch Enable) : ALE là tín hiệu điều chỉnh chốt địa chỉ có tần
số bằng 1/6 tần số dao động của vi điều khiển. Tín hiệu ALE được dùng để cho
phép vi mạch chốt bên ngoài như 74373, 74573 chốt byte địa chỉ thấp ra khỏi bus
đa hợp địa chỉ / dữ liệu (Port 0).
Chân /EA (External Access) : Tín hiệu /EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ
trong hay ngoài vi điều khiển. Nếu EA ở mức cao (nối với vcc), thì vi điều khiển thi hành






chương trình trong ROM nội . Nếu /EA ở mức thấp (nối với GND), thì vi điều khiển thi
hành chương trình từ bộ nhớ ngoài .
RST (Reset), VCC, GND : Ngõ vào RST trên chân 9 là ngõ Reset của 8051. Khi tín hiệu
này được đưa lên mức cao, các thanh ghi trong bộ vi điều khiển được tải những giá trị
thích hợp để khởi động hệ thống .8051 dùng nguồn điện áp một chiều có dải điện áp từ
4V đến 5,5V được cấp qua chân 20 và 40.
XTAL1, XTAL2 : 8051 có một bộ dao động trên chíp, nó thường được nối với với bộ
dao động bằng thạch anh có tần số lớn nhất là 33MHZ, thông thường là 12MHZ.

Hình 2.3 : Bộ tạo dao động thạch anh
2.2.2.Họ ADC800

Các bộ chuyển đổi ADC thuộc những thiết bị được sử dụng rộng rãi nhất để thu
dữ liệu.Các máy tính số sử dụng các giá trị nhị phân, nhưng trong thế giới vật lý thì mọi
đại lượng ở dạng tương tự (liên tục). Nhiệt độ, áp suất (khí hoặc chất lỏng), độ ẩm và
vận tốc và một số ít những đại lượng vật lý của thế giới thực mà ta gặp hằng ngày. Một
đại lượng vật lý được chuyển về dòng điện hoặc điện áp qua một thiết bị được gọi là các
bộ biến đổi. Các bộ biến đổi cũng có thể coi như các bộ cảm biến. Mặc dù chỉ có các bộ
cảm biến nhiệt, tốc độ, áp suất, ánh sáng và nhiều đại lượng tự nhiên khác nhưng chúng
đều cho ra các tín hiệu dạng dòng điện hoặc điên áp ở dạng liên tục. Do vậy, ta cần một
bộ chuyển đổi tương tự số sao cho bộ vi điều khiển có thể đọc được chúng. Một chip
ADC được sử dụng rộng rãi là ADC0804.


Hình 2.2 : Sơ đồ chân IC ADC0804
Thông số kỹ thuật:
Độ phân giải 8bit
Nguồn cung cấp: +5V
Điện áp ngõ vào: 0-5V
Thời gian chuyển đổi không bé hơn 110µs.
Chip ADC0804 là bộ chuyển đổi tương tự số thuộc họ ADC800 của hãng National
Semiconductor. Chip này cũng được nhiều hãng khác sản xuất. Chip có điện áp nuôi +5V
và độ phân giải 8 bit. Ngoài độ phân giải thì thời gian chuyển đổi cũng là một tham số
quan trọng khi đánh giá bộ ADC. Thời gian chuyển đổi được định nghĩa là thời gian mà
bộ ADC cần để chuyển một đầu vào tương tự thành một số nhị phân. Đối với ADC0804
thì thời gian chuyển đổi phụ thuộc vào tần số đồng hồ được cấp tới chân CLK và CLK
IN và không bé hơn 110µs. Các chân khác của ADC0804 có chức năng như sau:






CS (Chip select): Chân số 1, là chân chọn chip, đầu vào tích cực mức thấp được
sử dụng để kích hoạt Chip ADC0804. Để truy cập tới ADC0804 thì chân này phải
được đặt ở mức thấp.
RD (Read): Chân số 2, là chân nhận tín hiệu vào tích cực ở mức thấp. Các bộ
chuyển đổi của 0804 sẽ chuyển đổi đầu vào tương tự thành số nhị phân và giữ nó
ở một thanh ghi trong. Chân RD được sử dụng để cho phép đưa dữ liệu đã được
chyển đổi tới đầu ra của ADC0804. Khi CS = 0 nếu có một xung cao xuống thấp
áp đến chân RD thì dữ liệu ra dạng số 8 bit được đưa tới các chân dữ liệu (DB0 –
DB7).
WR (Write): Chân số 3, đây là chân vào tích cực mức thấp được dùng báo cho
ADC biết để bắt đầu quá trình chuyển đổi. Nếu CS = 0 khi WR tạo ra xung cao
xuống thấp thì bộ ADC0804 bắt đầu quá trình chuyển đổi giá trị đầu vào tương tự
Vin thành số nhị phân 8 bit. Khi việc chuyển đổi hoàn tất thì chân INTR được
ADC hạ xuống thấp.













CLK IN và CLK R: CLK IN (chân số 4), là chân vào nối tới đồng hồ ngoài được
sử dụng để tạo thời gian. Tuy nhiên ADC0804 c ũng có một bộ tạo xung đồng hồ
riêng. Để dùng đồng hồ riêng thì các chân CLK IN và CLK R (chân số 19) được
nối với một tụ điện và một điện trở. Khi đó tần số được xác định bằng biểu thức:
Ngắt INTR (Interupt): Chân số 5, là chân ra tích cực mức thấp. Bình thường chân
này ở trạng thái cao và khi việc chuyển đổi tương tự số hoàn tất thì nó chuyển
xuống mức thấp để báo cho CPU biết là dữ liệu chuyển đổi sẵn sàng để lấy đi. Sau
khi INTR xuống thấp, cần đặt CS = 0 và gửi một xung cao xuống thấp tới chân
RD để đưa dữ liệu ra.
Vin (+) và Vin (-): Chân số 6 và chân số 7, đây là 2 đầu vào tương tự vi sai, trong
đó Vin = Vin(+) – Vin(-). Thông thường Vin(-) được nối tới đất và Vin(+) được
dùng làm đầu vào tương tự và sẽ được chuyển đổi về dạng số.
Vcc: Chân số 20, là chân nguồn nuôi +5V. Chân này còn được dùng làm điện áp
tham chiếu khi đầu vào Vref/2 để hở.
Vref/2: Chân số 9, là chân điện áp đầu vào được dùng làm điện áp tham chiếu.
Nếu chân này hở thì điện áp đầu vào tương tự cho ADC0804 nằm trong dải 0 đến
+5V. Tuy nhiên, có nhiều ứng dụng mà đầu vào tương tự áp đến Vin khác với dải
0 đến +5V. Chân Vref/2 được dùng để thực hiện các điện áp đầu ra khác 0 đến
+5V.

D0 – D7, chân số 18 – 11, là các chân ra dữ liệu số (D7 là bit cao nhất MSB và D0
là bit thấp nhất LSB). Các chân này được đệm ba trạng thái và dữ liệu đã được
chuyển đổi chỉ được truy cập khi chân CS = 0 và chân RD đưa xuống mức thấp.
Để tính điện áp đầu ra ta tính theo công thức sau:
Dout = Vin / Kích thước bước.

2.3.Điện trở
2.3.1.Cấu tạo chung

a. Hình dáng và ký hiệu
Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp chất
cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị
số khác nhau.


Hình 2.3: hình dáng và ký hiệu của điện trở
b. Đơn vị của điện trở



Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ.
1KΩ = 1000 Ω.
o 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω.
c. Cách ghi trị số của điện trở




Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch mầu theo một quy
ước chung của thế giới.( xem hình ở trên ).
Các điện trở có kích thước lớn hơn từ 2W trở lên thường được ghi trị số trực tiếp
trên thân. Ví dụ như các điện trở công xuất, điện trở sứ.

Hình 2.4: trị số ghi trên điện trở
2.3.2. Cách đọc trị số điện trở
Quy ước mầu Quốc tế

Mầu sắc

Giá trị

Mầu sắc

Giá trị

Đen

0

Xanh lá

5

Nâu

1

Xanh lơ

6

Đỏ

2

Tím

7

Cam

3

Xám

8

Vàng

4

Trắng

9

Nhũ vàng

-1

Nhũ bạc

-2


Hình 2.5: bảng quy đọc giá trị điện trở thông qua màu
Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5
vòng mầu.
Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu :

Hình 2.6:
điện trở
trở 4 vạch


cách đọc giá trị
qua mầu của điện
mầu
Vòng số 4 là vòng
cuối luôn luôn có
nhũ vàng hay nhũ
đây là vòng chỉ
số của điện trở,
đọc trị số ta bỏ
vòng này.
diện với vòng


mầu
bạc,
sai
khi
qua
• Đối
cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3.
• Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị.
• Vòng số 3 là bội số của cơ số 10.
( mũ vòng 3)
• Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10
.
• Có thể tính vòng số 3 là số con số không "0" thêm vào.
• Mầu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của
cơ số 10 là số âm.
Cách đọc trị số điện trở 5 vòng mầu : ( điện trở chính xác )


Hình 2.7: Cách đọc trị số điện trở 5 vòng mầu







Vòng số 5 là vòng cuối cùng , là vòng ghi sai số, trở 5 vòng mầu thì mầu sai số có
nhiều mầu, do đó gây khó khăn cho ta khi xác điịnh đâu là vòng cuối cùng, tuy
nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút.
Đối diện vòng cuối là vòng số 1.
Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng mầu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của
cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị.
Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vòng 4).
Có thể tính vòng số 4 là số con số không "0" thêm vào.

2.3.3. Thực hành đọc trị số điện trở



Khi các điện trở khác nhau ở vòng mầu thứ 3, thì ta thấy vòng mầu bội số này
thường thay đổi từ mầu nhũ bạc cho đến mầu xanh lá , tương đương với điện trở <
1 Ω đến hàng MΩ.




Ở hình trên là các giá trị điện trở ta thường gặp trong thực tế, khi vòng mầu số 3
thay đổi thì các giá trị điện trở trên tăng giảm 10 lần.

2.3.4. Các trị số điện trở thông dụng

Ta không thể kiếm được một điện trở có trị số bất kỳ, các nhà sản xuất chỉ đưa ra
khoảng 150 loại trị số điện trở thông dụng bảng dưới đây là mầu sắc và trị của các điện
trở thông dụng.

2.3.5. Phân loại điện trở




Điện trở thường : Điện trở thường là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W đến
0,5W.
Điện trở công xuất : Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.
Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở công xuất , điện trở
này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng toả nhiệt.

2.3.6. Công suất của điện trở

Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công xuất P
tính được theo công thức:
P = U . I = U2 / R = I2.R



Theo công thức trên ta thấy, công xuất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào dòng
điện đi qua điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở.
Công xuất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở vào
mạch.





Nếu đem một điện trở có công xuất danh định nhỏ hơn công xuất nó sẽ tiêu thụ thì
điện trở sẽ bị cháy.
Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công xuất danh định > = 2 lần
công xuất mà nó sẽ tiêu thụ.

Điện trở cháy do quá công xuất


Ở sơ đồ trên cho ta thấy : Nguồn Vcc là 12V, các điện trở đều có trị số là 120Ω
nhưng có công xuất khác nhau, khi các công tắc K1 và K2 đóng, các điện trở đều tiêu thụ
một công xuất là.
P = U2 / R = (12 x 12) / 120 = 1,2W
Khi K1 đóng, do điện trở có công xuất lớn hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở
không cháy.
Khi K2 đóng, điện trở có công xuất nhỏ hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở bị
cháy .
2.3.7 - Biến trở, triết áp :
-Biến trở : Là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR chúng có hình
dạng như sau :

Hình dạng biến trở Ký hiệu trên sơ đồ
Biến trở thường ráp trong máy phục vụ cho quá trình sửa chữa, cân chỉnh của kỹ thuật
viên, biến trở có cấu tạo như hình bên dưới.


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×