B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
61
• Khèi so s¸nh: cã nhiÖm vô so s¸nh tÝn hiÖu ®o ®−îc víi tÝn hiÖu
chuÈn råi ®−a ra tÝn hiÖu ®iÒn khiÓn.
• Khèi tÝn hiÖu chuÈn: nh»m t¹o ra tÝn hiÖu chuÈn ®Ó so s¸nh víi tÝn
hiÖu ®o.
• M¹ch ®iÒu khiÓn: t¹o ra tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn t−¬ng øng ®Ó ®−a ra ®iÒu
khiÓn kh¸ng ®èt.
• Kh¸ng ®èt cã nhiÖm vô t¹o ra nhiÖt ®é thÝch hîp cho tñ nu«i cÊy
vi khuÈn.
3.3. TÝnh to¸n thiÕt kÕ vµ ph©n tÝch nguyªn lý ho¹t ®éng cña tõng khèi
3.3.1. M¹ch ®iÒu khiÓn
3.3.1.1. M¹ch ®éng lùc
S¬ ®å nguyªn lý m¹ch lùc cña tñ nu«i cÊy vi khuÈn nh− h×nh 3.2 sau:
H×nh 3.2. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®éng lùc
Ho¹t ®éng cña s¬ ®å nh− sau: khi cã xung ®iÒu khiÓn t¸c ®éng vµo cùc
baz¬ cña Tranzitor (Q1) (lo¹i NPN), c¸c xung nµy lµ c¸c xung nhän d−¬ng.
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
62
Tranzitor nµy lµm viÖc nh− mét khãa ®iÖn tö, tr¹ng th¸i lµm viÖc phô thuéc vµo
xung ®iÒu khiÓn. Mçi khi cã xung nhän d−¬ng t¸c ®éng vµo cùc baz¬ cña
Tranzitor, lµm cho Q1 më. KÕt qu¶ lµ trªn cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p xung
(BAX) cã xung, c¶m øng sang cuén thø cÊp cña BAX t¸c ®éng tíi cùc ®iÒu
khiÓn cña Triac (GT) lµm cho Triac më víi nh÷ng gãc më cã gi¸ trÞ kh¸c nhau
®Ó cÊp dßng ®iÖn xoay chiÒu cho ®iÖn trë d©y ®èt (Rt). Khi tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn
U®k t¨ng lªn ( nhiÖt ®é trong tñ nu«i cÊy thÊp), m¹ch so s¸nh lËt tr¹ng th¸i sím
h¬n v× vËy c¸c xung nhän ®−îc ph¸t sím h¬n, c¸c xung nµy qua BAX ®Æt lªn
cùc ®iÒu khiÓn cña Triac lµm cho nã më sím, dßng ®iÖn nguån xoay chiÒu
220V/50Hz cung cÊp cho ®iÖn trë d©y ®èt t¨ng lín. Do ®ã nhiÖt ®é cña tñ nu«i
cÊy nãng dÇn lªn cho ®Õn khi b»ng nhiÖt ®é ®Æt vµ Triac sÏ dÉn dßng trong mét
kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh, v× Triac cã thÓ më cho dßng ®iÖn ch¶y qua khi cã
®iÖn ¸p d−¬ng ®Æt lªn anèt vµ xung ¸p d−¬ng ®Æt vµo cùc ®iÒu khiÓn, sau khi
Triac ®· më th× xung ®iÒu khiÓn cã t¸c ®éng còng kh«ng cã t¸c dông vµ ®Õn
lóc nµo ®ã nhiÖt ®é trong tñ t¨ng c¶m biÕn nhiÖt ®é sÏ t¸c ®éng lµm cho tÝn
hiÖu ®iÒu khiÓn gi¶m lµm cho xung nhän ph¸t ra muén h¬n, gãc kÝch cña Triac
lín, dßng ®iÖn cÊp cho ®iÖn trë d©y ®èt sÏ gi¶m khi ®ã nhiÖt ®é trong tñ gi¶m
xuèng cho ®Õn khi b»ng nhiÖt ®é ®Æt vµ ®−îc kÐo dµi trong mét kho¶ng thêi
gian nµo ®ã th× nhiÖt ®é trong tñ l¹i gi¶m nhá h¬n nhiÖt ®é ®Æt th× qu¸ tr×nh l¹i
ngù¬c l¹i vµ qu¸ tr×nh nµy cø lÆp ®i lÆp l¹i. Nh− vËy, nhiÖt ®é trong trong tñ
nu«i cÊy vi khuÈn sÏ lu«n lu«n ®−îc gi÷ æn ®Þnh ë gi¸ trÞ nhiÖt ®é ®Æt.
BAX ë ®©y cã t¸c dông võa lµm chøc n¨ng c¸ch ly m¹ch ®iÒu khiÓn víi
m¹ch ®éng lùc, võa lµm chøc n¨ng t¹o xung ®Ó më Triac.
Diode (D1) ®−îc m¾c ë ®©y cã chøc n¨ng triÖt tiªu c¸c xung ©m sinh ra
trong m¹ch s¬ cÊp cña BAX vµ lo¹i trõ hiÖn t−îng qu¸ ®iÖn ¸p trªn c¸c cùc C,
E cña Tranzitor do suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng sinh ra trªn cuén s¬ cÊp cña BAX.
Tô ®iÖn C1, R1 m¾c song song víi Triac cã t¸c dông tr¸nh hiÖn t−îng më
kh«ng mong muèn. Bëi v× khi x¶y ra tr−êng hîp ®iÖn ¸p ®Æt lªn Triac t¨ng víi
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
63
tèc ®é lín h¬n ®iÖn ¸p giíi h¹n cña Triac th× Triac còng cã thÓ chuyÓn tõ tr¹ng
th¸i kho¸ sang tr¹ng th¸i më mÆc dï dßng ®iÒu khiÓn b»ng 0V.
Chän
1
R=25Ω, 10, 47CF
μ
=
.
§iÖn trë RLP cã t¸c dông h¹n chÕ dßng cho ®Ìn b¸o LP.
Rt lµ ®iÖn trë d©y ®èt. Qua qu¸ tr×nh thùc tËp chóng t«i t×m hiÓu vµ
nghiªn cøu thùc tÕ trong c¸c tñ nu«i cÊy vi khuÈn trong bÖnh viÖn B¹ch Mai vµ
mét sè n¬i thÊy th«ng th−êng c¸c tñ cã c«ng suÊt 1,2KW, ®iÖn ¸p ®Þnh møc
qua tñ lµ 220V. Trªn c¬ së nµy t«i tiÕn hµnh tÝnh to¸n chän linh kiÖn cho m¹ch
®éng lùc.
TÝnh to¸n chän linh kiÖn cho m¹ch ®éng lùc:
+ Chän Triac lo¹i BTA08 ( TO220AB) tõ s¸ch “S¬ ®å ch©n linh kiÖn
b¸n dÉn”. Tg: D−¬ng Minh TrÝ , th«ng sè kü thuËt cña Triac gåm cã:
U
a®m = 600V
I
a®m = 8A
U
GT = 1,5V
I
GT = 100mA
AtG
μ
20=
+ Chän BAX cã hÖ sè biÕn ¸p lµ k = 1. V× BAX lµm nhiÖm vô c¸ch ly
gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn víi m¹ch ®éng lùc vµ t¹o xung ®Ó ®iÒu khiÓn gãc më
cho Triac.
Khi ®ã U1 = U2 = UGT = 1,5V vµ I1 = I 2= IGT = 100mA.
Trong ®ã I1, U1 lµ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p s¬ cÊp cña BAX. Cßn I2,
U2 lµ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p thø cÊp cña BAX.
+ Chän ®iÖn ¸p cung cÊp ECC = 9V. Tõ s¬ ®å m¹ch ®éng lùc thÊy khi Q1
më th× ECC = I1×R2 + U1 + UCE
=> Ω=
×
−
−
=
−
−
=−72
10100
3.05.19
3
1
1
2I
UUE
RCECC
Chän Ω= 100
2
R
V× I1 = IC = 100mA.
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
64
=> Chän Tranzitor (Q1) 2SC1815 (lo¹i NPN) víi c¸c th«ng sè nh− sau:
I
C =150mA; 130
β
=; PC = 400mW;T=1250C;
VËy dßng mA
I
IC
B77,0
130
100 ===
β
+ Chän Diode (D1): do hiÖu øng Lenx¬, nÕu kh«ng cã Diode D1 th× suÊt
®iÖn ®éng c¶m øng sÏ sinh ra qu¸ ®iÖn ¸p trªn c¸c cùc C, E cña Tranzitor (Q1)
cã thÓ ®¸nh thñng Tranzitor (Q1) nµy. Do ®ã chän Diode lo¹i 1N4001 cã c¸c
th«ng sè kü thuËt nh− sau: U®m = 50V; I®m = 1A.
+ Chän ®Ìn b¸o (LP) lµ LED víi dßng ®iÖn lµm viÖc tõ 5mA ®Õn 20mA
vµ ®iÖn ¸p lµm viÖc lµ 2V. Do ®ã ®Ó h¹n chÕ ®iÖn ¸p cho ®Ìn th× ph¶i dïng
®iÖn trë lµ: Ω== K
mA
V
RLED 22
10
220
3.3.1.2. M¹ch so s¸nh
Trong m¹ch tù ®éng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é, ®Ó nhiÖt ®é trong tñ cã thÓ tù
®éng ®iÒu chØnh ®−îc vÒ nhiÖt ®é chuÈn mµ ®· ®−îc ®Æt tr−íc th× ph¶i sö dông
bé so s¸nh ®Ó so s¸nh tÝn hiÖu ®o ®−îc nhê c¶m biÕn víi tÝn hiÖu chuÈn ®· ®Æt
tr−íc. Sai lÖch ë ®Çu ra cña bé so s¸nh sÏ ®−îc xö lý ë m¹ch hiÖu chØnh sai sè.
Ngoµi ra, ®Ó t¹o ra ®−îc tÝn hiÖu xung ®iÒu khiÓn gãc më cña Triac cÊp
nguån cho bé t¹o nhiÖt (ë ®©y lµ d©y ®èt) th× còng cÇn ph¶i cã bé so s¸nh ®Ó
cã thÓ so s¸nh tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn víi tÝn hiÖu ®iÖn ¸p cña bé t¹o xung
r¨ng c−a ®ång bé. §Ó cã thÓ so s¸nh nh÷ng khèi nµy cã thÓ dïng m¹ch khuÕch
®¹i thuËt to¸n hoÆc tranzitor. Trong ®Ò tµi nµy em sö dông m¹ch khuÕch ®¹i
thuËt to¸n TL082 víi c¸c th«ng sè kü thuËt cña TL082 (hoÆc TL084) nh− sau:
§iÖn ¸p vµo: 318
V
UV=± ÷± .
§iÖn ¸p vµo lín nhÊt: 30
V
U
=
±.
C«ng suÊt tiªu hao: P=680mW.
Nguån cung cÊp: 15
CC
V
=
±.
Dßng ®iÖn lµm viÖc Ilv=1mA
ë nhiÖt ®é lµm viÖc 250C th× TL082( hoÆc TL084) cã mét sè tÝnh chÊt sau:
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
65
HÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p: k=106dB.
Dßng ®iÖn dÞch: 30pA.
Tèc ®é ra t¨ng ®iÖn ¸p ®Çu ra 13 /Vs
.
§é tr«i ®iÖn ¸p thø nguyªn: 13
±
.
S¬ ®å m¹ch so s¸nh hai tÝn hiÖu cã d¹ng nh− h×nh 3.3 sau:
H×nh 3.3. S¬ ®å m¹ch so s¸nh
Ho¹t ®éng cña s¬ ®å nh− sau: khi cho hai tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Æt U®Æt, vµ
tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®o ®−îc tõ c¶m biÕn U®o vµo m¹ch so s¸nh th×:
NÕu U®Æt > U®o => tÝn hiÖu Ura cã gi¸ trÞ ©m. Khi ®ã nhiÖt ®é trong tñ
thÊp h¬n nhiÖt ®é ®¨t, bé so s¸nh sÏ ®−a ®Õn bé ®iÒu khiÓn tÝn hiÖu ®ãng më
Triac ®Ó ®−a nhiÖt ®é trong tñ vÒ gi¸ trÞ nhiÖt ®é ®Æt.
NÕu U®Æt < U®o th× tÝn hiÖu Ura cã gi¸ trÞ d−¬ng. Khi ®ã nhiÖt ®é trong tñ
lín h¬n nhiÖt ®é ®Æt, bé so s¸nh sÏ ®−a tÝn hiÖu ra ®Õn khèi t¹o tÝn hiÖu ®iÒu
khiÓn ®Ó kho¸ Triac c¾t nguån cÊp cho bé t¹o nhiÖt.
3.3.1.3. M¹ch t¹o xung ®iÒu khiÓn gãc më
S¬ ®å t¹o xung ®iÒu khiÓn cho nh− h×nh 3.4 sau: