intTypePromotion=1

Nghiên cứu thiết kế và lắp ráp thiết bị đo nhiệt độ chỉ thị số

Chia sẻ: Leon Leon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

0
59
lượt xem
9
download

Nghiên cứu thiết kế và lắp ráp thiết bị đo nhiệt độ chỉ thị số

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tự động hóa và điều khiển tự động trên PLC và máy tính được áp dụng rộng rãi trong nhiều quá trình sản xuất nông nghiệp như trong sản xuất, hạt lưu trữ, chế biến sau thu hoạch hạt giống của sản phẩm nông nghiệp và chăn nuôi. Do đó, một thiết bị đo nhiệt độ kỹ thuật số (CTS-2) đã được nghiên cứu, thiết kế và lắp ráp dựa trên nguyên tắc chuyển đổi tín hiệu tương tự thành những kỹ thuật số và kết quả đã được hiển thị bằng một đoạn bảy màn hình hiển thị. Đó...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu thiết kế và lắp ráp thiết bị đo nhiệt độ chỉ thị số

  1. Nghiªn cøu thiÕt kÕ vµ l¾p r¸p thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é chØ thÞ sè A study on designing and assembling a digital tempeture measuring equipment Phan V¨n Th¾ng1 Summary Automation and automatic control on PLC and computers are applied widely in many processes of agricultural production such as in seed production, seed-storage, post-harvesting processing of agro-products, and animal production. Therefore, a digital temperature measuring equipment (CTS-2) was studied, designed and assembled based on the principle of converting analog signals into digital ones and the results were displayed by a seven-display segment. It was a small equipment which had the ability for measuring temperature in research and production installations. Keywords: Analog, digital, computer, signal, amplifier 1. §Æt vÊn ®Ò1 Cïng víi sù tiÕn bé cña khoa häc vµ c«ng nghÖ, c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö ®·, ®ang vµ sÏ tiÕp tôc ®−îc øng dông ngµy cµng réng r·i vµ mang l¹i hiÖu qu¶ cao trong hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc kinh tÕ, kü thuËt còng nh− ®êi sèng x· héi. §o l−êng lµ mét trong nh÷ng lÜnh vùc ¸p dông nh÷ng thµnh tùu cña khoa häc kü thuËt hiÖn ®¹i ®¹t ®−îc nhiÒu thµnh c«ng. Kü thuËt ®o l−êng khi ®−îc ¸p dông kü thuËt ®iÖn tö sè nh»m chuyÓn ®æi c¸c ®¹i l−îng cÇn ®o d¹ng t−¬ng tù thµnh ®¹i l−îng ®o d¹ng sè ®· gãp phÇn n©ng ®é chÝnh x¸c cña phÐp ®o, ®é tin cËy cao, kÝch th−íc ®−îc thu nhá thuËn tiÖn cho ng−êi sö dông, tiªu tèn n¨ng l−îng tiÕt kiÖm h¬n. Trong n«ng nghiÖp, nhiÖt ®é, ®é Èm lµ nh÷ng yÕu tè quan träng ®èi víi c¸c giai ®o¹n sinh tr−ëng, ph¸t triÓn cña c©y trång còng nh− thu ho¹ch vµ b¶o qu¶n n«ng s¶n. C¸c thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é, ®é Èm kh«ng chØ sö dông trong n«ng nghiÖp mµ cßn ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c lÜnh vùc kh¸c nh−: c«ng nghiÖp nhiÖt luyÖn, kü thuËt lµm m¸t vµ ®iÒu hoµ kh«ng khÝ, trong y häc... Trong thêi gian võa qua, chóng t«i ®· tiÕn hµnh nghiªn cøu, thiÕt kÕ vµ l¾p r¸p thµnh c«ng mét sè thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é chØ thÞ sè, trong ®ã cã thiÕt bÞ ®o CTS-2. 2. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 2.1. TÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ lùa chän c¸c linh kiÖn, s¬ ®å ViÖc thiÕt kÕ, tÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña linh kiÖn vµ l¾p r¸p thiÕt bÞ ®−îc dùa trªn c¸c tµi liÖu tham kh¶o ®· ®−îc c«ng bè (Ng« Diªn tËp, 1997; Huúnh §¾c Th¾ng, 1994; §Æng V¨n ChuyÕt, 1998; §ç Thanh H¶i, 2002). Tõ c¸c tÝnh to¸n th«ng sè, lùa chän c¸c s¬ ®å, chóng t«i ®· ®−a ra s¬ ®å l¾p r¸p thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é chØ thÞ sè CTS-2. 2.2. TÝnh to¸n sai sè cña thiÕt bÞ 1 Khoa C¬ ®iÖn, tr−êng §HNNI
  2. ThiÕt bÞ ®o CTS-2 sau khi l¾p r¸p hoµn chØnh ®· ®−îc kh¶o nghiÖm vµ so s¸nh víi c¸c thiÕt bÞ mÉu hiÖn cã. §Ó t¹o ra chÕ ®é nhiÖt theo chiÒu t¨ng vµ gi¶m trong kho¶ng tõ 00C - 650C, chóng t«i sö dông n−íc ®¸ lµm nguån nhiÖt ®Ó thay ®æi nhiÖt ®é khi kh¶o nghiÖm. Sau khi cã c¸c sè liÖu kh¶o nghiÖm, viÖc tÝnh to¸n sai sè cña thiÕt bÞ CTS-2 so víi c¸c thiÕt bÞ mÉu ®−îc xö lý b»ng ph−¬ng ph¸p x¸c suÊt thèng kª (Lª V¨n Doanh, 2001; Ph¹m Th−îng Hµn, 1996) cã sö dông ch−¬ng tr×nh Microsoft Excel. - Gi¸ trÞ trung b×nh cña thiÕt bÞ mÉu vµ CTS-2 x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 1 n 1 n x = ∑ xk ; y = ∑ yk n k =1 n k =1 - X¸c ®Þnh ph−¬ng sai: 1 n 1 n σ x = ∑ x k2 − x 2 ; σ y = ∑ y k2 − y 2 2 2 n k =1 n k −1 - X¸c ®Þnh sai sè cña thiÕt bÞ ®o: xy − x. y R= σ x .σ y 3. Néi dung nghiªn cøu 3.1. S¬ ®å khèi cña thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é chØ thÞ sè ThiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é chØ thÞ sè CTS-2 ®−îc l¾p r¸p dùa vµo s¬ ®å khèi nh− sau: Nguån nu«i T¹o nguån ©m C¶m biÕn KhuÕch ®¹i ADC HiÓn thÞ H×nh 1. S¬ ®å khèi thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é chØ thÞ sè CTS - 2 3.2. C¸c khèi chøc n¨ng cña thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é chØ thÞ sè CTS-2 3.2.1. C¶m biÕn nhiÖt ®é C¶m biÕn nhÞªt ®é mµ chóng t«i lùa chän lµ vi m¹ch c¶m biÕn LM 335. §©y lµ vi m¹ch cã 3 ch©n, ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é, ®é Èm... Vi m¹ch LM 335 cã ®é æn ®Þnh vµ tÝnh chÝnh x¸c cao, tèc ®é ph¶n øng víi tÝn hiÖu vµo nhanh. Tuy nhiªn nã còng cßn h¹n chÕ ë d¶i ®o. 3.2.2. Bé nguån mét chiÒu chuyÓn ®æi tõ ®iÖn ¸p xoay chiÒu
  3. ë thiÕt bÞ nµy cã sö dông IC t¹o nguån ©m, cho nªn thiÕt bÞ chØ sö dông nguån mét chiÒu ®¬n cùc, v× vËy bé nguån chóng t«i sö dông lµ bé nguån th«ng th−êng. 3.2.3. M¹ch t¹o nguån ©m Trong thiÕt bÞ cã m¹ch khuÕch ®¹i vµ m¹ch chuyÓn ®æi ADC cÇn dïng ®iÖn ¸p ®èi xøng, mµ bé nguån l¹i cÊp ®iÖn ¸p mét chiÒu +9V. Do ®ã, chóng t«i dïng m¹ch t¹o nguån ©m tõ nguån mét chiÒu +9V. M¹ch t¹o nguån ©m sö dông vi m¹ch tÝch hîp lo¹i CMOS 4049. §Ó thiÕt bÞ cã khèi l−îng vµ kÝch th−íc nhá, gän, th× thiÕt bÞ ph¶i ®−îc cÊp nguån tõ pin. ViÖc dïng nguån pin còng t¹o ®iÒu kiÖn cho viÖc sö dông thiÕt bÞ ®o ë nh÷ng n¬i ch−a cã ®iÖn l−íi. Tõ cÊu tróc vµ chøc n¨ng cña 4049 kÕt hîp víi ICL 7107 ta cã m¹ch t¹o ®iÖn ¸p ©m tõ ®iÖn ¸p d−¬ng. 3.2.4. M¹ch khuÕch ®¹i tÝn hiÖu TÝn hiÖu tõ c¶m biÕn nhiÖt ®é tr−íc khi ®−a vµo bé chuyÓn ®æi tÝn hiÖu ADC ®−îc ®−a qua bé khuÕch ®¹i tÝn hiÖu. Chóng t«i sö dông vi m¹ch khuÕch ®¹i thuËt to¸n (K§TT) 741 ®Ó l¾p r¸p bé khuÕch ®¹i tÝn hiÖu. 3.2.5. M¹ch chuyÓn ®æi AD Trong ®Ò tµi nghiªn cøu nµy chóng t«i sö dông vi m¹ch ICL 7107 cho bé chuyÓn ®æi ADC. Vi m¹ch ICL 7107 lµ mét m¹ch tÝch hîp chuyÓn ®æi tÝn hiÖu tõ d¹ng t−¬ng tù sang d¹ng sè ®−îc kÕt hîp víi bé gi¶i m· hiÓn thÞ b»ng LED 7 thanh. §©y lµ mét vi m¹ch chuyÓn ®æi AD vµ gi¶i m· hiÓn thÞ sè lµm viÖc rÊt æn ®Þnh vµ chÝnh x¸c. Vi m¹ch cã d¶i ®iÖn ¸p ®Çu vµo biÕn ®æi tõ 0 - 20 V, nhê cÇu ph©n ¸p cã møc chuyÓn ®æi tuyÕn tÝnh toµn phÇn. ViÖc chän vi m¹ch ICL 7107 lµm bé chuyÓn ®æi AD vµ hiÓn thÞ sè ®o nhiÖt ®é b»ng LED 7 thanh lµ rÊt phï hîp. 3.3. L¾p r¸p thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é chØ thÞ sè CTS – 2 Sau khi thiÕt kÕ xong c¸c s¬ ®å m¹ch cña bé c¶m biÕn, bé khuÕch ®¹i tÝn hiÖu, s¬ ®å m¹ch chØ thÞ LED 7 thanh, chóng t«i tiÕn hµnh l¾p r¸p thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é. ThiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é chØ thÞ sè CTS- 2 ®−îc l¾p r¸p theo s¬ ®å cho trªn h×nh 2. Th«ng sè kü thuËt cña thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é CTS-2: M· hiÖu CTS-2 ; Giíi h¹n ®o 0 - 500C ; Nguån 220 V AC ; 9V DC KÝch th−íc 160 x 60 x 25 mm Träng l−îng 0,21 kg 3.4. Thö nghiÖm thiÕt bÞ ®o CTS-2 §Ó kiÓm tra møc ®é chÝnh x¸c cña thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é CTS-2, chóng t«i tiÕn hµnh lÊy c¸c chØ sè ®o cña thiÕt bÞ so víi chØ sè cña nhiÖt kÕ chØ thÞ sè Checktemp 1 vµ nhiÖt kÕ thuû ng©n theo chiÒu t¨ng vµ chiÒu gi¶m. Kho¶ng c¸ch mçi lÇn ®o lµ 30 gi©y, lÊy ®ång thêi chØ sè cña CTS-2 vµ chØ sè cña c¸c nhiÖt kÕ. KÕt qu¶ ®−îc tr×nh bµy ë b¶ng 1. C¸c kÕt qu¶ thö nghiÖm cho thÊy trong kho¶ng tõ 0 ®Õn 500C, sù hiÓn thÞ nhiÖt ®é cña thiÕt bÞ CTS-2 còng cã ®é chÝnh x¸c t−¬ng tù nh− c¸c dông cô ®o nhiÖt ®é kh¸c. Khi nhiÖt ®é lín h¬n 500C, b¾t ®Çu cã sù sai kh¸c gi÷a CTS-2 vµ c¸c nhiÖt kÕ kh¸c.
  4. LED 1 LED 2 3 10K 10K 10K 3 LM335 2 10K 1 220 100K 100K 21 20 100K 150 22 19 1 8 150 150 23 18 100K 2 7 150 150 741 3 6 24 17 4 5 150 150 25 16 10K 150 26 15 0 .0 4 7 µ F 47K 150 27 14 1 8 470K 28 150 13 2 7 0 .2 2 µ F 150 741 29 12 3 6 4 5 150 -3,3V 0 .0 1 µ F 30 11 100µF ICL 7107 150 31 10 J1 150 32 9 10 µF 150 33 8 9 8 0.1µF 150 10 7 34 7 11 6 150 35 6 4049 12 5 150 13 4 1K 36 5 14 3 150 15 2 37 4 100 pF 150 16 1 38 3 150 39 2 100K 40 1 2 1 3 +5V LA 7805 330Ω x2 1 CT 1 3 LED 2 9V J1 H×nh 2. S¬ ®å l¾p r¸p thiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é chØ thÞ sè CTS - 2
  5. B¶ng 1. ChØ sè nhiÖt ®é cña thiÕt bÞ CTS - 2, nhiÖt kÕ Checktemp 1 vµ nhiÖt kÕ thuû ng©n theo chiÒu t¨ng nhiÖt ®é ThiÕt bÞ ThiÕt bÞ CTS-2 NhiÖt kÕ thuû ng©n NhiÖt kÕ Checktemp-1 LÇn ®o T¨ng Gi¶m T¨ng Gi¶m T¨ng Gi¶m 1 0,6 56,7 0,05 60,5 0,5 61 2 3,2 55,5 2,8 58 2,9 58,4 3 8,2 54,5 8,1 56 7,9 56,6 4 12,3 53,2 12,2 54 11,9 54,4 5 17 52,3 16,8 52,2 16,9 52,7 6 20,9 47,3 20,7 47,4 20,6 47,2 7 23 40,6 22,9 40,3 22,9 40,4 8 28,5 35,2 28,2 35,4 28,4 35,3 9 33,6 32 33,4 32,2 33,5 32,1 10 38,1 29,9 38,1 30,2 38,2 30,1 11 45,3 27,5 45 27,7 45,3 27,8 12 50,2 23,6 50 23,7 50,3 23,5 13 52,3 20,1 54,5 20,7 55,5 20 14 53,8 15,5 57 15,6 58 15,2 15 54,9 11,6 59 11,5 59,8 11,2 16 56,8 6,7 61,1 6,5 62,2 6,4 4. KÕt luËn ThiÕt bÞ ®o nhiÖt ®é chØ thÞ sè CTS-2 ®· ®−îc nghiªn cøu vµ l¾p r¸p thµnh c«ng. ThiÕt bÞ cã kÝch th−íc nhá, gän, sö dông ®−îc nguån xoay chiÒu vµ nguån mét chiÒu. Qua thö nghiÖm cho thÊy, thiÕt bÞ ®¶m b¶o ®−îc gi¸ trÞ ®o nhiÖt ®é chÝnh x¸c cao trong kho¶ng nhiÖt ®é tõ 00C ®Õn 500C. ThiÕt bÞ cã thÓ ®−îc chÕ t¹o hµng lo¹t, phôc vô cho c«ng t¸c ®o l−êng nhiÖt ®é trong c¸c lÜnh vùc b¶o qu¶n, chÕ biÕn n«ng s¶n, trong c¸c phßng thÝ nghiÖm, phßng nu«i cÊy m«, trong s¶n xuÊt vµ ch¨n nu«i... Tµi liÖu tham kh¶o §Æng V¨n ChuyÕt (1998), Kü thuËt ®iÖn tö sè, Nxb Gi¸o dôc, Hµ Néi, tr. 22-35. Lª V¨n Doanh, Ph¹m Th−îng Hµn, NguyÔn V¨n Hoµ, Vâ Th¹ch S¬n, §µo V¨n T©n (2001), C¸c bé c¶m biÕn trong kü thuËt ®o l−êng vµ ®iÒu khiÓn, Nxb Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi, 503 tr. Ph¹m Th−îng Hµn, NguyÔn Träng QuÕ, NguyÔn V¨n Hßa (1996), Kü thuËt ®o l−êng c¸c ®¹i l−îng vËt lý (2 tËp), Nxb Gi¸o dôc, Hµ Néi, tr. 6-120. §ç Thanh H¶i, Tr−¬ng Träng TuÊn (2002), Kü thuËt ®iÖn tö sè, Nxb Thanh niªn, Hµ Néi, 429 tr. Huúnh §¾c Th¾ng (1994), CÈm nang thùc hµnh vi m¹ch tuyÕn tÝnh, Nxb Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi, tr. 6-15; 56-59. Ng« Diªn TËp (1997), §o l−êng vµ ®iÒu khiÓn b»ng m¸y tÝnh, Nxb Khoa häc vµ kü thuËt, Hµ Néi, 363 tr.
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2