B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
78
H×nh 4.6: CÊu tróc bªn trong cña LM335
- TÝnh chÊt c¬ b¶n cña LM335:
+ LM335 cã ®é biÕn thiªn theo nhiÖt ®é lµ: 10mV / 10C
+ §é chÝnh x¸c cao, tÝnh n¨ng c¶m biÕn nhiÖt ®é rÊt nh¹y, ë nhiÖt ®é 250C nã
cã sai sè kh«ng qu¸ 1%. Víi tÇm ®o tõ 00C – 1280C, tÝn hiÖu ngâ ra tuyÕn tÝnh liªn
tôc víi nh÷ng thay ®æi cña tÝn hiÖu ngâ vµo.
+ Tiªu t¸n c«ng suÊt thÊp
+ Dßng lµm viÖc tõ 450m A – 5mA
+ Dßng ®iÖn ng−îc 15mA
+Dßng ®iÖn thuËn 10mA
+ §é chÝnh x¸c : khi lµm viÖc ë nhiÖt ®é 250C víi dßng lµm viÖc 1mA th×
®iÖn ¸p ngâ ra tõ 2,94V – 3,04V.
Víi th«ng sè kü thuËt trªn mµ nhµ s¶n xuÊt ®−a ra LM335 cã ®Æc tÝnh ®iÖn:
Theo th«ng sè cña nhµ s¶n xuÊt LM335, quan hÖ gi÷a nhiÖt ®é vµ ®iÖn ¸p ngâ
ra nh− sau:
V
out = 0,01xT0K
B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
79
= 2,73 + 0,01xT0C
VËy øng víi tÇm ho¹t ®éng tõ 00C – 1000C ta cã sù biÕn thiªn ®iÖn ¸p ngâ ra
nh− sau:
ë 00C th× ®iÖn ¸p ngâ ra Vout = 2,73 (V)
ë 50C th× ®iÖn ¸p ngâ ra lµ Vout = 2,78 (V)
...........................
ë 1000C th× ®iÖn ¸p ngâ ra Vout =3,73 (V)
TÇm biÕn thiªn ®iÖn ¸p t−¬ng øng lµ 1V víi kho¶ng nhiÖt ®é tõ 00C -1000C
§Ó t¹o kho¶ng so s¸nh tÝn hiÖu lÊy ra øng víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña m«i tr−êng
ta cÇn mét m¹ch khuÕch ®¹i kho¶ng biÕn thiªn cña tÝn hiÖu ra. §©y lµ m¹ch so s¸nh
tÝn hiÖu ra cña c¶m biÕn víi tÝn hiÖu ®Æt ®iÖn ¸p øng víi ®iÖu kiÖn lµm viÖc nhiÖt ®é
m«i tr−êng ngoµi. V× kho¶ng biÕn thiªn ®iÖn ¸p cña bé c¶m biÕn lµ 1V víi kho¶ng
biÕn thiªn nhiÖt ®é tõ 00C – 1000C. Trong khi ®ã, yªu cÇu m¹ch ®Çu vµo cña PLC cã
møc ®iÖn ¸p tõ 0V – 10V, v× vËy ta sö dông m¹ch khuÕch ®¹i tÝn hiÖu ®iÖn ¸p, víi
hÖ sè khuÕch ®¹i 2 lÇn gióp cho viÖc lËp tr×nh ®−îc ®¬n gi¶n h¬n.
- M¹ch khuyÕch ®¹i
Sö dông IC b¸n dÉn LM335 cã ®é nh¹y lµ 10mV/0K ta cã m¹ch khuyÕch ®¹i
®iÖn ¸p ra vµ chuÈn ho¸ ®iªn ¸p ®Çu ra. Ta cã s¬ ®å m¹ch nh− sau:
-5V
+5V
-5V
+5V
+5V
-5V
+5V
JH1
Analog Output
11
+
-
U2
OP07CP
3
2
1
8
6
74
R1
2.2K
+
-
U1
OP07CP
3
2
1
8
6
74
C1
10u
R4
10k
13
2
R3
2.2K R7
RESISTOR R8
RESISTOR
C4
10u
JP1
Nguon
1
2
3
C3
10u
C2
10u
R2
10k
13
2
+
-
U3
OP07CP
3
2
1
8
6
74
R6
RESISTOR
D1
LM335
1
3
2
R5
RESISTOR
B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
80
H×nh 4.6: S¬ ®å m¹ch ®iÖn khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu cña LM335
M¹ch gia c«ng thùc hiÖn hai chøc n¨ng lµ khuyÕch ®¹i vµ hiÖu chØnh ®Ó t¹o
ra ®iÖn ¸p lµ 0V khi ®o ë 00C.
XÐt m¹ch ta thÊy:
C¸c khuyÕch ®¹i thuËt to¸n ta sö dông lo¹i OP07 lµ lo¹i OA cã phÇn bï thÊp.
U1 vµ U2 ®ãng vai trß lµ c¸c bé c¸c bé ®Öm ®iÖn ¸p lý t−ëng: cã trë kh¸ng vµo rÊt
lín vµ trë kh¸ng ra rÊt nhá, kh«ng ®Ó c¸c ®Çu vµo ¶nh h−ëng lÉn nhau.
C¸c tô C1, C2, C3 vµ C4 cã t¸c dông chèng nhiÔu vµ æn ®Þmh nguån nu«i cho
m¹ch.
Ta cã ¸p t¹i ch©n 2 cña c¶m biÕn LM335 lµ:
Vs = K*Ta[oK] = K*(273 + ta[oC]) víi K = 10mV/0K
T¹i 00K, Vs = 0V, nªn t¹i 00C => Vs = 2,73V.
Ö Vs = 2,73 + K*ta[oC].
®Ó cã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra cña LM335 t¹i 00C lµ 2,73V, trong thùc tÕ ta nhóng c¶m
biÕn vµo n−íc ®¸ vµ hiÖ chØnh R4 cho ®Õn khi ®iÖn ¸p ra cña LM335 lµ 2,73V th×
dõng. Do ®ã nh»m t¹o ra ®iÖn ¸p ®Çu ra lµ 0V t¹i 0oC ta cÇn cã khèi trõ phÇn ®iÖn
¸p 2,73V t¹i 00C mµ LM335 t¹o ra. BiÕn trë R2 chÝnh lµ phÇn bï trõ ®iÖn ¸p mµ ta
nãi ë trªn. U3 ®ãng vai trß lµ bé céng cã khuyÕch ®¹i. XÐt tr−êng hîp nã tuyÕn
tÝnh, ¸p dông ph−¬ng ph¸p xÕp chång cho tõng ngâ vµo, ng¾n m¹ch ngâ vµo cßn
l¹i. Gäi Vout1 lµ ngâ ra cña U3 øng víi ngâ vµo ®¶o, Vout2 lµ ¸p ngâ ra cña U3 øng
víi ngâ vµo kh«ng ®¶o. Hai th«ng sè nµy ®−îc tÝnh nh− sau:
21 *
5
6
Uout V
R
R
V−=
12 *
)87(*5
)65(*8
Uout V
RRR
RRR
V
+
+
=
B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
81
Nh− vËy ®iÖn ¸p ®Çu ra cña U3 lµ:
Vout = Vout1 + Vout2 = 21 *
5
6
*
)87(*5
)65(*8
UU V
R
R
V
RRR
RRR −
+
+
Chän R5 = R7, R6 = R8 ta ®−îc:
Vout = )(*)(*
5
6
2121 UUVUU VVAVV
R
R−=−
Suy ra ®iÖn ¸p t¹i ®Çu ra cña m¹ch (JH1) sÏ thay ®æi AV*10mV khi nhiÖt ®é
thay ®æi 10C .
Ta chon R6 = 22Kvµ R5 = 10 K. §Ó tÝnh chän R3, ta xÐt ®iÒu kiÖn ho¹t
®éng cña cña LM335 ë nhiÖt ®é ta = 250C, IR = 1mA th× ®iÖn ¸p ngâ ra cña LM335
lµ 2,98V.
Ö R3 = Ω=
−K
mA
VV 02,2
1
98,25
Chän R3 = 2,2 K. ta còng chän R1 = 2,2K.
4.7.kÕt nèi vµ ch¹y thö m« h×nh
.4.7.1 S¬ ®å kÕt nèi chøc n¨ng cña m« h×nh.
H×nh4.7: S¬ ®å kÕt nèi chøc n¨ng cña m« h×nh
C¶m biÕn
nhiÖt
PL
C
M¹ch ®iÒu khiÓn
b»ng R¬le
PhÇn tö
chÊp hµnh
B¸o c¸o tèt nghiÖp Lª M¹nh Hïng
Líp tù ®éng ho¸ 46 Khoa c¬ ®iÖn – Tr−êng DHNNI - HN
82