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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊNKHOA 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 Đ

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 côngnghệ 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 nămcuối thế kỷ 20, khi công nghệ bán dẫn và vi mạch phát triển mạnh, cùng với sự phát triểncủa 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 tínhiệu 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 cảmbiến 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 giốngnhau nhưng cách xử thì có thể khác nhau, tuỳ vào mục đích và yêu cầu kỹ thuật đối vớitừng công việc cụ thể nhưng mục đích cuối cùng của phép đo là thể hiện giá trị nhiệt độvới 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 :

+ 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 2 Bình chứa 3 Nắp két nước

4 Quạt làm mát 5.Bơm nước 6 Van hằng nhiệt

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 4: Trục bơm 2: Vỏ 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 vàothành 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 b: Van hằng nhiệt mở 1: Nước từ động cơ tới 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 - 8cm3) 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

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

Nhiệt độ động cơ quá

• 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 nhiệtBơm nước có tiếng kêu

• Các ổ bi quá dơ không có tiếng kêu

• Chác bơm quẹt với lòng thân bơm

• Mặt bích để lắp với puly bị mòn, trượt khi làm việc

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 kỹthuật

- Phớt cao su bị rách

C Hư hỏng của các chi tiết khác

+ 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

- 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

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.

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 củachương 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 chuyểnđổi 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 bộchuyển 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 dùngcác mạch chuyển đổi tương tự - số (viết tắt là A/D) nhằm biến đổi tín hiệu tương tự sangdạng số Hoặc dùng mạch chuyển đổi số - tương tự (viết tắt là D/A) trong trường hợp cầnbiến 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 chuyểnđổi fC Cũng có thể dùng tham số thời gian chuyển đổi TC để đặc trưng cho tốc độchuyển 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 hoặcngược lại, nghĩa là tộc độ chuyển đổi và độ chính xác mâu thuẫn với nhau Tuỳ theo yêucầu 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 sosánh cùng một lúc với nhiều giá trị chuẩn Do đó tất cả các bit được xác định đồng thời vàđưa đến đầu ra

- Biến đổi nối tiếp theo mã đếm: Ở đây quá trình so sánh được thực hiện lần lượt từngbước theo quy luật của mã đếm Kết quả chuyển đổi được xác định bằng cách đếm sốlượng 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 từngbước theo quy luật mã nhị phân Các đơn vị chuẩn dùng để so sánh lấy các giá trị giảmdần 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 sosánh 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 Tên Chức năng

P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp

P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho port nối tiếp

P3.2 INT0 Ngắt bên ngoài 0

P3.3 INT1 Ngắt bên ngoài 1

P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/counter 0

P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/ counter 1

P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài

P3.7 /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 nhớtrong 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 hiệunày 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 mọiđại 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 bộcảm 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

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 Saukhi 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

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

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 quyước 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 tiếptrên 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

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

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

• Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3)

• 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