[block id=”bo-sung-1″]

Nhiệt độ là một trong những thành phần vật lý rất quan trọng.
Việc thay đổi nhiệt độ của một vật chất ảnh hưởng rất nhiều đến cấu tạo,
tính chất, và các đại lượng vật lý khác của vật chất.
Trong các lò nhiệt, máy điều hoà, máy lạnh hay cả trong lò viba,
điều khiển nhiệt độ là tính chất quyết định cho sản phẩ m ấy. Trong
ngành luyện kim, cần phải đạt đến một nhiệt độ nào đó để kim loại nóng
chảy, và cũng cần đạt một nhiệt độ nào đó để ủ kim loại nhằm đạt được
tốt các đặc tính cơ học như độ bền, độ dẻo, độ chống gỉ sét, . Trong
ngành thực phẩm, cần duy trì một nhiệt độ nào đó để nướng bánh, để
nấu, để bảo quản, . Việc thay đổi thất thường nhiệt độ, không chỉ gây
hư hại đến chính thiết bị đang hoạt động, còn ảnh hưởng đến quá trình
sản xuất, ngay cả trên chính sản phẩm ấy.
Có nhiều phương pháp để điều khiển lò nhiệt độ. Mỗi phương
pháp đều mang đến 1 kết quả khác nhau thông qua những phương pháp
điều khiển khác nhau đó. Trong nội dung Đồ án này, em sẽ nghiên cứu,
trình bày phương pháp điều khiển On-Off , PI và điều khiển PID thông
qua Card AD giao tiếp với máy tính PCL818. Mọi dữ liệu trong quá
trình điều khiển sẽ được hiển thị lên máy tính dựa trên ngôn ngữ lập
trình Delphi.
Đề tài : “ Nghiên cứu, Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ bằng
máy tính qua card ghép nối mở rộng ” của em do thầy Nguyễn Trọng
Thắng hướng dẫn có 3 nội dung chính sau :
Chương 1: Tổng quan hệ thống điều khiển nhiệt độ.
Chương 2: Nghiên cứu, Thiết kế phần cứng hệ thống điều khiển
nhiệt độ bằng máy tính qua Card PCL-818 của ADVANTECH.
Chương 3: Thiết kế phần mềm.

de_tai_nghien_cuu_thiet_ke_he_thong_dieu_khien_nhiet_do_bang
pdf62 trang | Chia sẻ: thuychi21 | Ngày: 12/12/2015 | Lượt xem: 1401 | Lượt tải: 2download

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Nghiên cứu, Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ bằng máy tính qua card ghép nối mở rộng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

1
LỜI NÓI ĐẦU
Nhiệt độ là một trong những thành phần vật lý rất quan trọng.
Việc thay đổi nhiệt độ của một vật chất ảnh hưởng rất nhiều đến cấu tạo,
tính chất, và các đại lượng vật lý khác của vật chất.
Trong các lò nhiệt, máy điều hoà, máy lạnh hay cả trong lò viba,
điều khiển nhiệt độ là tính chất quyết định cho sản phẩm ấy. Trong
ngành luyện kim, cần phải đạt đến một nhiệt độ nào đó để kim loại nóng
chảy, và cũng cần đạt một nhiệt độ nào đó để ủ kim loại nhằm đạt được
tốt các đặc tính cơ học như độ bền, độ dẻo, độ chống gỉ sét, . Trong
ngành thực phẩm, cần duy trì một nhiệt độ nào đó để nướng bánh, để
nấu, để bảo quản, . Việc thay đổi thất thường nhiệt độ, không chỉ gây
hư hại đến chính thiết bị đang hoạt động, còn ảnh hưởng đến quá trình
sản xuất, ngay cả trên chính sản phẩm ấy.
Có nhiều phương pháp để điều khiển lò nhiệt độ. Mỗi phương
pháp đều mang đến 1 kết quả khác nhau thông qua những phương pháp
điều khiển khác nhau đó. Trong nội dung Đồ án này, em sẽ nghiên cứu,
trình bày phương pháp điều khiển On-Off , PI và điều khiển PID thông
qua Card AD giao tiếp với máy tính PCL818. Mọi dữ liệu trong quá
trình điều khiển sẽ được hiển thị lên máy tính dựa trên ngôn ngữ lập
trình Delphi.
Đề tài : “ Nghiên cứu, Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ bằng
máy tính qua card ghép nối mở rộng ” của em do thầy Nguyễn Trọng
Thắng hướng dẫn có 3 nội dung chính sau :
Chương 1: Tổng quan hệ thống điều khiển nhiệt độ.
Chương 2: Nghiên cứu, Thiết kế phần cứng hệ thống điều khiển
nhiệt độ bằng máy tính qua Card PCL-818 của ADVANTECH.
Chương 3: Thiết kế phần mềm.
2
CHƢƠNG 1.
TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ
1.1. CÁC KHỐI CƠ BẢN TRONG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ.
Hệ thống điều khiển nhiệt độ thông dụng trong công nghiệp được
thể hiện ở hình 1.1:
Hình 1.1 : Hệ thống điều khiển nhiệt độ.
Cụ thể hệ thống điều khiển nhiệt độ do em thiết kế gồm những
khối cơ bản như sau :
– Khối cảm biến và gia công : sử dụng cảm biến nhiệt độ là
Thermocouple, lấy tín hiệu thông qua Op-Amp OP-07, đưa nhiệt độ cần
xử lý về ngõ vào Analog của bộ biến đổi AD.
– Bộ biến đổi AD : đây là mạch lấy tín hiệu AD để xử lý thông
qua Card AD PCL-818 của hãng Advantech. Thông qua đó, Card AD
này sẽ đưa giá trị nhiệt độ và các thông số khác cho máy tính xử lý.
Ngoài ra PCL-818 còn là Card DA với nhiệm vụ điều khiển mạch công
suất cho mạch nhiệt độ.
– Mạch công suất : mạch này sẽ bị tác động trực tiếp bới PCL-818,
với nhiệm vụ kích ngắt lò trong quá trình điều khiển. Linh kiện sử dụng
trong mạch này là Solid State Relay(SSR).
Cảm biến và
mạch gia công
Mạch kích và
lò nhiệt
Màn hình
hiển thị
Máy tính và
Chƣơng trình điều khiển
Card AD/DA
PCL-818L
3
– Khối xử lý chính và Màn hình hiển thị : Máy tính là khối xử lý
chính. Với ngôn ngữ lập trình Delphi, máy tính sẽ điều khiển quá trình
đóng, ngắt lò. Màn hình hiển thị là màn hình giao diện của Delphi. Các
giá trị, cũng nhu các thông số, những tác động kỹ thuật sẽ tác động trực
tiếp trên màn hình này.
Các hãng kỹ thuật ngày nay đã tích hợp các thành phần trên thành
sản phẩm chuyên dùng và bán trên thị trường. Có những chương
trình giao diện ( như Visual Basic ) và có những nút điều khiển,
thuận lợi cho người sử dụng. Có thể chọn khâu khuếch đại P, PI, PD
hay PID của các hãng.
Hình 1.2 : Bộ điều chỉnh kĩ thuật số
Để tìm hiểu rõ hơn về các chi tiết khác cũng như phương pháp và
các thiết bị kỹ thuật được sử dụng, ta sẽ xem xét thông qua các phần tiếp
theo.
1.2. NHIỆT ĐỘ – CÁC LOẠI CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ.
Nhiệt độ là thành phần chủ yếu trong hệ thống thu thập dữ liệu.
Do vậy, nếu chọn lựa thiết bị đo lường nhiệt độ chính xác ta có thể tiết
4
kiệm chi phí , tăng độ an toàn và giảm thời gian kiểm tra thiết bị đo
lường nhiệt độ thường dùng là cặp nhiệt điện, điện trở nhiệt. Việc chọn
lựa thiết bị để hoạt động chính xác tuỳ thuộc vào nhiệt độ tối đa, tối thiểu
cần đo, độ chính xác và những điều kiện về môi trường. Trước hết,
chúng ta tìm hiểu các khái niệm về nhiệt độ.
1.2.1. Nhiệt độ và các thang đo nhiệt độ.
Galileo được cho là người đầu tiên phát minh ra thiết bị đo nhiệt
độ, vào khoảng năm 1592. Ông ta làm thí nghiệm như sau : trên một bồn
hở chứa đầy cồn, ông cho treo một ống thủy tinh dài có cổ hẹp, đầu trên
của nó có bầu hình cầu chứa đầy không khí. Khi gia tăng nhiệt, không
khí trong bầu nở ra và sôi sùng sục trong cồn. Còn khi lạnh thì không khí
co lại và cồn dâng lên trong lòng ống thủy tinh. Do đó, sự thay đổi của
nhiệt trong bầu có thể biết được bằng cách quan sát vị trí của cồn trong
lòng ống thủy tinh. Tuy nhiên, người ta chỉ biết sự thay đổi của nhiệt độ
chứ không biết nó là bao nhiêu vì chưa có một tầm đo cho nhiệt độ.
Đầu những năm 1700, Gabriel Fahrenheit, nhà chế tạo thiết bị đo
người Hà Lan, đã tạo ra một thiết bị đo chính xác và cho phép lặp lại
nhiều lần. Đầu dưới của thiết bị được gán là 0 độ, đánh dấu vị trí nhiệt
của nước đá trộn với muối (hay ammonium chloride) vì đây là nhiệt độ
thấp nhất thời đó. Đầu trên của thiết bị được gán là 96 độ, đánh dấu nhiệt
độ của máu người. Tại sao là 96 độ mà không phải là 100 độ?. Câu trả
lời là bởi vì người ta chia tỷ lệ theo 12 phần như các tỷ lệ khác thời đó.
Khoảng năm 1742, Anders Celsius đề xuất ý kiến lấy điểm tan của
nước đá gán 0 độ và điểm sôi của nước gán 100 độ, chia làm 100 phần.
Đầu những năm 1800, William Thomson (Lord Kelvin) phát triển
một tầm đo phổ quát dựa trên hệ số giãn nở của khí lý tưởng. Kelvin
thiết lập khái niệm về độ 0 tuyệt đối và tầm đo này được chọn là tiêu
chuẩn cho đo nhiệt hiện đại.
5
Thang Kelvin : đơn vị là K. Trong thang Kelvin này, người ta gán
cho nhiệt độ cho điểm cân bằng của ba trạng thái: nước – nước đá – hơi
mp65t giá trị số bằng 273.15K
Từ thang nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối( Thang Kelvin), người
ta đã xác định thang mới là thang Celsius và thang Fahrenheit( bằng cách
dịch chuyển các giá trị nhiệt độ)
Thang Celsius : Trong thang đo này, đơn vị nhiệt độ là ( C ), một
độ Celsius bằng một độ Kelvin. Quan hệ giữa nhiệt độ Celsius và nhiệt
độ Kelvin được xác định bằng biểu thức :
T( C) = T( K) – 273,15 (1.1)
Thang Fahrenheit :
T( C) =5/9 {T( F) – 32} (1.2)
T( F) =9/5 T( C) + 32 (1.3)
1.2.2. Các loại cảm biến nhiệt độ hiện tại
Tùy theo lĩnh vực đo và điều kiện thực tế mà có thể chọn một
trong bốn loại cảm biến : thermocouple, RTD, thermistor, và IC bán dẫn.
Mỗi loại có ưu điểm và khuyết điểm riêng của nó.
1.2.2.1. Thermocouple
a. Ƣu điểm
– Là thành phần tích cực, tự cung cấp công suất.
– Đơn giản.
– Rẻ tiền.
– Tầm thay đổi rộng.
– Tầm đo nhiệt rộng.
b. Khuyết điểm
– Phi tuyến.
– Điện áp cung cấp thấp.
– Đòi hỏi điện áp tham chiếu.
6
– Kém ổn định nhất.
– Kém nhạy nhất.
1.2.2.2. RTD (resistance temperature detector)
a. Ƣu điểm
– Ổn định nhất.
– Chính xác nhất.
– Tuyến tính hơn thermocouple.
b. Khuyết điểm
– Mắc tiền.
– Cần phải cung cấp nguồn dòng.
– Lượng thay đổi R nhỏ.
– Điện trở tuyệt đối thấp.
– Tự gia tăng nhiệt.
1.2.2.3. Thermistor
a. Ƣu điểm
– Ngõ ra có giá trị lớn.
– Nhanh.
– Đo hai dây.
b. Khuyết điểm
– Phi tuyến.
– Giới hạn tầm đo nhiệt.
– Dễ vỡ.
– Cần phải cung cấp nguồn dòng.
– Tự gia tăng nhiệt.
1.2.2.4. IC cảm biến
a. Ƣu điểm
– Tuyến tính nhất.
– Ngõ ra có giá trị cao nhất.
7
– Rẻ tiền.
b. Khuyết điểm
– Nhiệt độ đo dưới 200 C.
– Cần cung cấp nguồn cho cảm biến.
Trong nội dung của luận văn này, chúng ta sử dụng Thermocouple để
đo nhiệt độ.
1.2.3. Thermocouple và hiệu ứng seebeck.
1.2.3.1. Hiệu ứng Seebeck.
Năm 1821, Thomas Seebeck đã khám phá ra rằng nếu nối hai dây
kim loại khác nhau ở hai đầu và gia nhiệt một đầu nối thì sẽ có dòng điện
chạy trong mạch đó.
Hình 1.3 : Mô hình tổng quát thermocouple.
Nếu mạch bị hở một đầu thì thì hiệu điện thế mạch hở (hiệu điện thế
Seebeck) là một hàm của nhiệt độ mối nối và thành phần cấu thành nên
hai kim loại. Khi nhiệt độ thay đổi một lượng nhỏ thì hiệu điện thế
Seebeck cũng thay đổi tuyến tính theo :
eAB = T với là hệ số Seebeck (1.4)
1.2.3.2. Quá trình dẫn điện trong Thermocouple
Hình 1.4 : Cặp nhiệt điện.
Cặp nhiệt điện là thiết bị chủ yếu để đo nhiệt độ. Nó dựa trên cơ sở
kết quả tìm kiếm của Seebeck(1821), cho rằng một dòng điện nhỏ sẽ
chạy trong mạch bao gồm hai dây dẫn khác nhau khi mối nối của chúng
Kim loại B
Kim loại A Kim loại A
Kim loại B
Kim loại A
eAB
+

8
được giữ ở nhiệt độ khác nhau. Suất điện động Emf sinh ra trong điều
kiện này được gọi là suất điện động Seebeck. Cặp nhiệt điện sinh ra
trong mạch nhiệt điện này được gọi là Thermocouple.
Hình 1.5 : Mối nối nhiệt điện.
Để hiểu hiệu quả dẩn điện của cặp nhiệt điện Seebeck, trước
hết ta nghiên cứu cấu trúc vi mô của kim loại và những nguyên tử
trong thành phần mạng tinh thể.
Theo cấu trúc nguyên tử của Bohn và hiệu chỉnh của
Schrodinger và Heisenberg, điện tử xoay quanh hạt nhân. Nguyên tử
này cân bằng bởi lực ly tâm của các nguyên tử trên quỹ đạo của
chúng với sự hấp dẩn điện tĩnh từ hạt nhân. Sự phân bố năng lượng
điện tích âm theo mức độ tăng dần khi càng tiến gần đến hạt nhân.
Hình 1.6 : Biểu thị năm mức năng lượng của nguyên tử natri.
9
Hình 1.6 biểu thị năm mức năng lượng đầu tiên cho một
nguyên tử Natri với 11 điện tử với cấu trúc quỹ đạo. Những điện tử
trong 3 mức dầu tiên, ở gần hạt nhân, có năng lượng tĩnh lớn, là kết
quả của sự hấp dẫn điện tĩnh lớn của hạt nhân. Điện tử đơn trong mức
thứ tư , ở cách xa hạt nhân và vì thế có ít năng lượng để giữ chặt, có
năng lượng cao nhất và dễ dàng tách ra khỏi nguyên tử. Điện tử đơn
này trong mức năng lượng cao được xem như điện tử hoá trị. Một
điện tử hóa trị có thể dễ dàng để lại nguyên tử và trở thành điện tích
tự do trong mạng tinh thể.
Các nguyên tử có các điện tích âm thoát ra khỏi nguyên tử ấy
được gọi là lỗ trống dương. Có thể cho rằng một điện tử ở mức năng
lượng thấp chuyển lên mức năng lượng cao hơn nhưng quá trình này
yêu cầu sự hấp thu năng lượng bằng điện tử tương đương để có sự
khác nhau giữa 2 mức năng lượng. Sự hấp thụ năng lương này được
lấy từ sự kích thích nhiệt. Ứng dụng năng lượng nhiệt có thể kích
thích những điện tử trong băng hoá trị nhảy tới băng ngoài kế tiếp, lỗ
trống dương sẽ trở thành điện tử dẫn điện trong quá trình truyền điện.
1.2.3.3. Cách đo hiệu điện thế
Hình 1.7 : Sơ đồ khi mắc vôn kế với cặp nhiệt điện
Constantan
Cu
v1
+

Cu
Cu
+

v
Volt kế
J3
J1
J2
10
Hình 1.8 : Sơ đồ tương đương
Không thể đo trực tiếp hiệu điện thế Seebeck bởi vì khi nối volt kế
với thermocouple thì vô tình chúng ta lại tạo thêm một mạch mới. Ví dụ
như ta nối thermocouple loại T (đồng-constantan). Khi đó , ta có mạch
tương đương như sau :
Cái mà chúng ta muốn đo là hiệu điện thế v1 nhưng khi nối volt kế
vào thermocouple thì chúng ta lại tạo ra hai mối nối kim loại nữa : J2 và
J3. Do J3 là mối nối của đồng với đồng nên không phát sinh ra hiệu điện
thế, còn J2 là mối nối giữa đồng với constantan nên tạo ra hiệu điện thế
v2. Vì vậy kết quả đo được là hiệu của v1 và v2. Điều này nói lên rằng
chúng ta không thể biết nhiệt độ tại J1 nếu chúng ta không biết nhiệt độ
tại J2, tức là để biết được nhiệt độ tại đầu đo thì chúng ta cũng cần phải
biết nhiệt độ môi trường nữa.
Một trong những cách để xác định nhiệt độ tại J2 là ta tạo ra một mối nối
vật lý rồi nhúng nó vào nước đá, tức là ép nhiệt độ của nó về 0 C và thiết
lập tại J2 như là một mối nối tham chiếu.
Hình 1.9 : Cặp nhiệt điện tạo mối nối vật lý
Constantan
Cu
v1
+
– Cu
J3 J1
J2
Cu

– +
+
v3
v2 Constantan
Cu
v1
+
– Cu
J1
J2
– + v2
J1
Constan
tan
Cu
v1
+

J1
T
J2
T =
0 C
+

v
Constan
tan
Cu
v1
+

Cu
Cu
+

v
Volt kế
Cu
J2
+ – v2 + – v2
11
Lúc này cả hai mối nối tại volt kế đều là đồng – đồng nên không
xuất hiện hiệu điện thế Seebeck. Số đọc v trên volt kế là hiệu của v1 và
v2 :
v = (v1 – v2) (tJ1 – tJ2) (1.5)
nếu ta dùng ký hiệu TJ1 để chỉ nhiệt độ theo độ Celsius thì :
TJ1 ( C) + 273,15 = tJ1 (1.6)
do đó v trở thành :
v = v1 – v2 = [(TJ1 + 273,15) – (TJ2 + 273,15)] (1.7)
= (TJ1 – TJ2) = (TJ1 – 0) (1.8)
v = TJ1 (1.9)
Bằng cách thêm hiệu điện thế của mối nối tại 0 C, giá trị hiệu điện
thế đọc được lúc này là so với mốc 0 C.
Phương pháp này rất chính xác nên điểm 0 C được xem như điểm
tham chiếu chuẩn trong rất nhiều bảng tra giá trị điện áp ra của
thermocouple.
Ví dụ xét trên là một trường hợp đặc biệt, khi mà một dây kim loại
của thermocouple trùng với kim loại làm nên volt kế (đồng). Nhưng nếu
ta dùng loại thermocouple khác không có đồng (như loại J : sắt –
constantan) thì sao? Đơn giản là chúng ta thêm một dây kim loại bằng
sắt nữa thì khi đó cả hai đầu volt kế đều là đồng – sắt nên hiệu điện thế
sinh ra triệt tiêu lẫn nhau.
Hình 1.10 : Thay đổi cặp nhiệt điện khác
J1
Constantan
Fe
v1
+

Cu
Cu
+

v
Volt kế
Fe
J2
+ – v2
J3
J4
12
Nếu hai đầu nối của volt kế không cùng nhiệt độ thì hai hiệu điện
thế sinh ra không triệt tiêu lẫn nhau, và do đó xuất hiện sai lệch. Trong
các phép đo lường cần chính xác, người ta gắn chúng trên một khối đẳng
nhiệt. Khối này cách điện nhưng dẫn nhiệt rất tốt nên xem như J3 và J4 có
cùng nhiệt độ (bằng bao nhiêu thì không quan trọng bởi vì hai hiệu điện
thế sinh ra luôn đối nhau nên luôn triệt tiêu nhau không phụ thuộc giá trị
của nhiệt độ).
1.2.3.4. Bù nhiệt của môi trƣờng
Như trên đã phân tích, khi dùng thermocouple thì giá trị hiệu điện
thế thu được bị ảnh hưởng bởi hai loại nhiệt độ : nhiệt độ cần đo và nhiệt
độ tham chiếu. Cách gán 0 C cho nhiệt độ tham chiếu thường chỉ làm
trong thí nghiệm để rút ra các giá trị của thermocouple và đưa vào bảng
tra. Thực tế sử dụng thì nhiệt độ tham chiếu thường là nhiệt độ của môi
trường tại nơi mạch hoạt động nên không thể biết nhiệt độ này là bao
nhiêu và do đó vấn đề bù trừ nhiệt độ được đặt ra để sao cho ta thu được
hiệu điện thế chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ cần đo mà thôi.
Bù trừ nhiệt độ không có nghĩa là ta ước lượng trước nhiệt độ môi
trường rồi khi đọc giá trị hiệu điện thế thì trừ đi giá trị mà ta đã ước
lượng. Cách làm này hoàn toàn không thu được kết quả gì bởi hai lý do :
– Nhiệt độ môi trường không phải là đại lượng cố định mà thay đổi
theo thời gian theo một qui luật không biết trước.
– Nhiệt độ môi trường tại những nơi khác nhau có giá trị khác nhau.
Bù nhiệt môi trường là một vấn đề thực tế và phải xét đến một cách
nghiêm túc. Có nhiều cách khác nhau, về phần cứng lẫn phần mềm,
nhưng
nhìn chung đều phải có một thành phần cho phép xác định nhiệt độ
môi trường rồi từ đó tạo ra một giá trị để bù lại giá trị tạo ra bởi
thermocouple.
13
1.2.3.5. Các loại thermocouple
Về nguyên tắc thì người ta hoàn toàn có thể tạo ra một thermocouple
cho giá trị ra bất kỳ bởi vì có rất nhiều tổ hợp của hai trong số các kim
loại và hợp kim hiện có.
Tuy nhiên để có một thermocouple dùng được cho đo lường thì
người ta phải xét đến các vấn đề như : độ tuyến tính, tầm đo, độ nhạy,
và do đó chỉ có một số loại dùng trong thực tế như sau :
– Loại J : kết hợp giữa sắt với constantan, trong đó sắt là cực dương
và constantan là cực âm. Hệ số Seebeck là 51 V/ C ở 20 C.
– Loại T : kết hợp giữa đồng với constantan, trong đó đồng là cực
dương và constantan là cực âm. Hệ số Seebeck là 40 V/ C ở 20 C.
– Loại K : kết hợp giữa chromel với alumel, trong đó chromel là cực
dương và alumel là cực âm. Hệ số Seebeck là 40 V/ C ở 20 C.
– Loại E : kết hợp giữa chromel với constantan, trong đó chromel là
cực dương và constantan là cực âm. Hệ số Seebeck là 62 V/ C ở 20 C.
– Loại S, R, B : dùng hợp kim giữa platinum và rhodium, có 3 loại :
S) cực dương dùng dây 90% platinum và 10% rhodium, cực âm là dây
thuần platinum. R) cực dương dùng dây 87% platinum và 13% rhodium,
cực âm dùng dây thuần platinum. B) cực dương dùng dây 70% platinum
và 30% rhodium, cực âm dùng dây 94% platinum và 6% rhodium. Hệ số
Seebeck là 7 V/ C ở 20 C.
1.2.3.6. Một số nhiệt độ chuẩn
Sau khi đã thiết kế mạch xong thì người ta cần một số nhiệt độ
chuẩn dùng cho cân chỉnh. Bảng sau đây đưa ra một số loại nhiệt độ
chuẩn :
14
Bảng 1.1 : Bảng thống kê một số nhiệt độ chuẩn
Loại Nhiệt độ
Điểm sôi của oxygen -183,0 C -297,3 F
Điểm thăng hoa của CO2 – 78,5 C -109,2 F
Điểm đông đá 0 C 32 F
Điểm tan của nước 0,01 C 32 F
Điểm sôi của nước 100,0 C 212 F
Điểm tan của axit benzoic 122,4 C 252,3 F
Điểm sôi của naphthalene 218 C 424,4 F
Điểm đông đặc của thiếc 231,9 C 449,4 F
Điểm sôi của benzophenone 305,9 C 582,6 F
Điểm đông đặc của cadmium 321,1 C 610 F
Điểm đông đặc của chì 327,5 C 621,5 F
Điểm đông đặc của kẽm 419,6 C 787,2 F
Điểm sôi của sulfur 444,7 C 832,4 F
Điểm đông đặc của antimony 630,7 C 1167,3 F
Điểm đông đặc của nhôm 660,4 C 1220,7 F
Điểm đông đặc của bạc 961,9 C 1763,5 F
Điểm đông đặc của vàng 1064,4 C 1948 F
Điểm đông đặc của đồng 1084,5 C 1984,1 F
Điểm đông đặc của palladium 1554 C 2829 F
Điểm đông đặc của platinum 1772 C 3222 F
1.3. CÁC PHƢƠNG PHÁP BIẾN ĐỔI AD.
1.3.1. Sơ lƣợc các phƣơng pháp biến đổi AD.
Tín hiệu trong thế giới thực thường ở dạng tương tự (analog), nên
mạch điều khiển thu thập dữ liệu từ đối tượng điều khiển về (thông qua
15
các cảm biến) cũng ở dạng tương tự. Trong khi đó, bộ điều khiển ngày
nay thường là các vi xử lý, vi điều khiển xử lý dữ liệu ở dạng số (digital).
Vì vậy, cần phải chuyển đổi tín hiệu ở dạng tương tự thành tín hiệu ở
dạng số thông qua bộ biến đổi AD.
Có nhiều phương pháp biến đổi AD khác nhau, ở đây chỉ giới thiệu một
số phương pháp điển hình.
1.3.1.1. Biến đổi AD dùng bộ biến đổi DA
Trong phương pháp này, bộ biến đổi DA được dùng như một
thành phần trong mạch.
Hình 1.11 : Các khối cơ bản trong phương pháp biến đổi AD
Khoảng thời gian biến đổi được chia bởi nguồn xung clock bên ngoài.
Đơn vị điều khiển là một mạch logic cho phép đáp ứng với tín hiệu Start
để bắt đầu biến đổi. Khi đó, OPAMP so sánh hai tín hiệu vào angalog để
tạo ra tín hiệu digital biến đổi trạng thái của đơn vị điều khiển phụ thuộc
vào tín hiệu analog nào có giá trị lớn hơn. Bộ biến đổi hoạt động theo
các bước :
– Tín hiệu Start để bắt đầu biến đổi.
+

vA
đầu vào analog
Đơn vị điều
khiển
1
0
Thanh
ghi
Bộ biến
đổi DA
.
.
.
vAX
Kết quả digital
So sánh
OPAMP
EOC
(kết thúc chuyển đổi)
Start
Clock
16
– Cứ mỗi xung clock, đơn vị điều khiển sửa đổi số nhị phân đầu ra và
đưa vào lưu trữ trong thanh ghi.
– Số nhị phân trong thanh ghi được chuyển đổi thành áp analog vAX
qua bộ biến đổi DA.
– OPAMP so sánh vAX với áp đầu vào vA. Nếu vAX < vA thì đầu ra ở
mức cao, còn ngược lại, nếu vAX vượt qua vA một lượng vT (áp
ngưỡng) thì đầu ra ở mức thấp và kết thúc quá trình biến đổi. Ơ thời
điểm này, vAX đã xấp xỉ bằng vA và số nhị phân chứa trong thanh ghi
chính là giá trị digital xấp xỉ của vA (theo một độ phân giải và chính
xác nhất định của từng hệ thống).
– Đơn vị điều khiển kích hoạt tín hiệu EOC, báo rằng đã kết thúc quá
trình biến đổi.
Dựa theo phương pháp này, có nhiều bộ biến đổi như sau :
a. Bộ biến đổi AD theo hàm dốc
Hình 1.12 : Bộ biến đổi AD làm theo hàm dốc
Đây là bộ biến đổi đơn giản nhất theo mô hình bộ biến đổi tổng
quát trên. Nó dùng một counter làm thanh ghi và cứ mỗi xung clock thì
gia tăng giá trị nhị phân cho đến khi vAX vA. Bộ biến đổi này được gọi
+

vA
đầu vào analog
Counter
Bộ biến
đổi DA
.
.
.
vAX
Kết quả digital
So sánh
OPAMP
EOC
S
ta
rt
Clock
Reset
Clock
vAX
Start
vA
EOC
tC
Khi chuyển
đổi hoàn
tất, counter
ngừng đếm
17
là biến đổi

[block id=”bo-sung”]

Từ khóa: Đề tài Nghiên cứu, Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ bằng máy tính qua card ghép nối mở rộng

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *