Thông tin tài liệu
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
LUAÄN VAÊ
N TOÁT NGHIEÄP
B
KL
I
BOÄ GIAÙO DUÏC & ÑAØO TAÏO
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP. HOÀ CHÍ MINH
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT
KHOA ÑIEÄN
BOÄ MOÂN ÑIEÄN TÖÛ
Ñeà taøi:
THIEÁT KEÁ MOÂ HÌNH ÑO VAØ ÑIEÀU KHIEÅN
NHIEÄT ÑOÄ GIAO TIEÁP MODULE ANALOG
PLC S7 - 200
SVTH
: HUYØNH THIEÂN BAÛO
LÔÙP
: 95KÑÑ
GVHD : NGUYEÃN XUAÂN ÑOÂNG
TP. HOÀ CHÍ MINH THAÙNG 3 – 2000
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO
ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP.HOÀ CHÍ MINH
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT
COÄNG HOØA XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM
ÑOÄC LAÄP -TÖÏ DO- HAÏNH PHUÙC
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
KHOA ÑIEÄN
BOÄ MOÂN ÑIEÄN –ÑIEÄN TÖÛ
NHIEÄM VUÏ LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP
Hoï vaø teân sinh vieân : HUYØNH THIEÂN BAÛO
Lôùp
: 95KÑÑ
Ngaønh
: ÑIEÄN –ÑIEÄN TÖÛ
1.Teân ñeà taøi:
THIEÁT KEÁ MOÂ HÌNH ÑO VAØ ÑIEÀU KHIEÅN NHIEÄT ÑOÄ GIAO TIEÁP MODULE
ANALOG PLC S7 - 200
2. Caùc Soá Lieäu Ban Ñaàu:
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3. Noäi Dung Phaàn Thuyeát Minh:
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4.Giaùo vieân höôùng daãn: NGUYEÃN XUAÂN ÑOÂNG
5.Ngaøy giao nhieäm vuï: 13-12-1999
6.Ngaøy hoaøn thaønh nhieäm vuï: 28-2-2000
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Giaùo vieân höôùng daãn
Thoâng qua boä moân
Ngaøy…Thaùng ….Naêm 2000
Chuû nhieäm boä moân
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
BAÛN NHAÄN XEÙTLUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Hoï vaø teân sinh vieân : HUYØNH THIEÂN BAÛO
Lôùp
: 95KÑÑ
Ngaønh
: ÑIEÄN –ÑIEÄN TÖÛ
Teân ñeà taøi:
THIEÁT KEÁ MOÂ HÌNH ÑO VAØ ÑIEÀU KHIEÅN NHIEÄT ÑOÄ GIAO TIEÁP MODULE
ANALOG PLC S7 - 200
Noäi dung luaän vaên toát nghieäp:
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Nhaän xeùt cuûa giaùo vieân höôùng daãn :
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Giaùo vieân höôùng daãn
(kyù vaø ghi roõ hoï teân)
NGUYEÃN XUAÂN ÑOÂNG
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
BAÛN NHAÄN XEÙT LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Hoï vaø teân sinh vieân : HUYØNH THIEÂN BAÛO
Lôùp
: 95KÑÑ
Ngaønh
: ÑIEÄN –ÑIEÄN TÖÛ
Teân ñeà taøi:
THIEÁT KEÁ MOÂ HÌNH ÑO VAØ ÑIEÀU KHIEÅN NHIEÄT ÑOÄ GIAO TIEÁP MODULE
ANALOG PLC S7 - 200
Noäi dung luaän vaên toát nghieäp:
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Nhaän xeùt cuûa giaùo vieân phaûn bieän:
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Giaùo vieân phaûn bieän
(kyù vaø ghi roõ hoï teân)
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
MUÏC LUÏC
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Trang
Phaàn A : GIÔÙI
THIEÄU
Phaàn B : NOÄI DUNG
Phaàn I : LYÙ THUYEÁT LIEÂN QUAN
Chöông I :CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑO NHIEÄT ÑOÄ -------------------------------------------------1
I – Khaùi nieäm chung--1 --------------------------------------------------------------------------------II – Caùc phöông phaùp ño nhieät ñoä ---------------------------------------------------------------------2
III – Giôùi thieäu moät soá maïch ño nhieät ñoä -- 17
IV – Giôùi thieäu moät soá maïch khoáng cheá nhieät ñoä --- 20
Chöông II : GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAÙT VEÀ PLC ----- ------------------------------------------- 25
I – Sô löôïc veà lòch söû phaùt trieån--------------------------------------------------------------------- 25
II – Caáu truùc vaø nghieân cöùu hoaït ñoäng cuûa moät PLC-----25
III – So saùnh PLC vôùi caùc heä thoáng ñieàu khieån khaùc – Lôïi ích cuûa vieäc söû duïng PLC
IV – Moät vaøi lónh vöïc tieâu bieåu öùng duïng PLC---- ------------------------------------------------ 30
V – Giôùi thieäu veà Module Analog EM235 cuûa PLC S7 – 200, CPU 214 ------ 30
Chöông III : GIÔÙI THIEÄU VEÀ SCR VAØ CAÙC IC ÑÖÔÏC SÖÛ DUÏNG TRONG MAÏCH ------- 36
Phaàn II :
NOÄI DUNG
A – THIEÁT KEÁ PHAÀN CÖÙNG-------------- ----------------------------------------------------39
I – Yeâu caàu 39
II – Sô ñoà khoái – Nguyeân lyù hoaït ñoäng döïa theo sô ñoà khoái---- 39
III – Thieát keá chi tieát -- ------------------------------------------------------------------------------- 39
1 – Maïch caûm bieán nhieät ñoä vaø maïch khueách ñaïi----39
2 – Maïch ñieàu khieån - ----------------------------------------------------------------------------------- 43
3 – Maïch giaûi maõ – Hieån thò--- ------------------------------------------------------------------------ 48
4 – Thieát bò ----------------------------------------------------------------------------------------------- 51
5 – Nguoàn cung caáp 51
6 – Sô ñoà nguyeân lyù 54
B – PHAÀN MEÀM ------- ------------------------------------------------------------------------55
1 – Quan heä giöõa nhieät ñoä vaø döõ lieäu 12 bit ôû ñaàu ra cuûa boä chuyeån ñoåi ADC ------ 55
2 – Chöông trình ñieàu khieån - 57
Phaàn III : THI COÂNG MAÏCH
I – Sô ñoà boá trí linh kieän vaø maïch in ---- ------------------------------------------------------------ 66
II – Caân chænh maïch ñaàu ño --- ------------------------------------------------------------------------ 69
Phaàn C : KEÁT
LUAÄN – TAØI LIEÄU THAM KHAÛO ----------------70
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
LYÙ THUYEÁT
OO
B
LIEÂN QUAN
KL
I
PHAÀN I:
http://kilobooks.com
0
Kelvin( K)
0
273.15
273.16
373.15
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
0
Celcius( C)
-273.15
0
0.01
100
0
Rankin( R)
0
491.67
491.69
671.67
0
Fahrenheit( F)
-459.67
32
32.018
212
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
CHÖÔNG I :CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑO NHIEÄT ÑOÄ
I-Khaùi nieäm chung:
Trong nghieân cöùu khoa hoïc, trong saûn xuaát cuõng nhö trong ñôøi soáng sinh
hoaït haèng ngaøy, luoân luoân caàn xaùc ñònh nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng hay cuûa moät
vaät naøo ñoù. Vì vaäy vieäc ño nhieät ñoä ñaõ trôû thaønh moät vieäc laøm voâ cuøng caàn
thieát. Ño nhieät ñoä laø moät trong nhöõng phöông thöùc ño löôøng khoâng ñieän.
Nhieät ñoä caàn ño coù theå raát thaáp (moät vaøi ñoä Kelvin), cuõng coù theå raát cao (vaøi
ngaøn, vaøi chuïc ngaøn ñoä Kelvin). Ñoä chính xaùc cuûa nhieät ñoä coù khi caàn tôùi moät
vaøi phaàn ngaøn ñoä, nhöng coù khi vaøi chuïc ñoä cuõng coù theå chaáp nhaän ñöôïc.
Vieäc ño nhieät ñoä ñöôïc tieán haønh nhôø caùc duïng cuï hoã trôï chuyeân bieät nhö caëp
nhieät ñieän, nhieät ñieän trôû, diode vaø transistor, IC caûm bieán nhieät ñoä, caûm bieán
thaïch anh … Tuøy theo khoaûng nhieät ñoä caàn ño vaø sai soá cho pheùp maø ngöôøi ta
löïa choïn caùc loaïi caûm bieán vaø phöông phaùp ño cho phuø hôïp:
- Khoaûng nhieät ñoä ño baèng phöông phaùp tieáp xuùc vaø duøng caëp nhieät ñieän
0
0
laø töø 200 C ñeán 1000 C,ñoä chính xaùc coù theå ñaït tôùi +/-1% -> 0.1%.
- Khoaûng nhieät ñoä ño baèng phöông phaùp tieáp xuùc vaø duøng caëp nhieät ñieän
0
0
(caëp nhieät ngaãu) laø töø –270 C ñeán 2500 C vôùi ñoä chính xaùc coù theå ñaït tôùi +/1% -> 0.1%.
- Khoaûng nhieät ñoä ño baèng phöông phaùp tieáp xuùc vaø duøng caùc caûm bieán
0
0
tieáp giaùp P-N (diode, transistor, IC) laø töø –200 C ñeán 200 C,sai soá ñeán +/0.1%.
- Caùc phöông phaùp ño khoâng tieáp xuùc nhö böùc xaï,quang phoå… coù khoaûng
0
ño töø 1000 C ñeán vaøi chuïc ngaøn ñoä C vôùi sai soá +/-1% -> 10%.
0
0
Thang ño nhieät ñoä goàm: thang ño Celcius( C), thang ño Kelvin ( K),
0
0
thang ño Fahrenheit ( F), thang ño Rankin ( R).
0
0
T( C) = T( K) – 273.15
0
0
T( F) = T( R) - 459.67
0
0
T( C) = [ T( F) –32 ]*5/9
0
0
T( F) = T( C)*9/5 +32
*Söï lieân heä giöõa caùc thang ño ôû nhöõng nhieät ñoä quan troïng:
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
II-Caùc phöông phaùp ño nhieä t ñoä :
Ta coù theå chia quaù trình ño nhieät ñoä ra laøm ba khaâu chính:
a-Khaâu chuyeån ñoåi:
Khaâu chuyeån ñoåi nhieät ñoä thöôøng döïa vaøo nhöõng bieán ñoåi mang tính ñaëc
tröng cuûa vaät lieäu khi chòu söï taùc ñoäng cuûa nhieät ñoä. Coù caùc tính chaát ñaëc
tröng sau ñaây:
- Söï bieán ñoåi ñieän trôû.
- Söùc ñieän ñoäng sinh ra do söï cheânh leäch nhieät ñoä ôû caùc moái noái cuûa caùc
kim loaïi khaùc nhau.
- Söï bieán ñoåi theå tích, aùp suaát.
- Söï thay ñoåi cöôøng ñoä böùc xaï cuûa vaät theå khi bò ñoát noùng.
Ñoái vôùi chuyeån ñoåi nhieät ñieän, ngöôøi ta thöôøng döïa vaøo hai tính chaát ñaàu
tieân ñeå cheá taïo ra caùc caëp nhieät ñieän (Thermocouple), nhieät ñieän trôû kim loaïi
hay baùn daãn, caùc caûm bieán nhieät ñoä döôùi daïng caùc linh kieän baùn daãn nhö:
diode, transistor, caùc IC chuyeân duøng.
b-Khaâu xöû lyù:
Caùc thoâng soá veà ñieän sau khi ñöôïc chuyeån ñoåi töø nhieät ñoä seõ ñöôïc xöû lyù
tröôùc khi qua ñeán phaàn chæ thò. Caùc boä phaän ôû khaâu xöû lyù goàm coù: phaàn hieäu
chænh, khueách ñaïi, bieán ñoåi ADC (Analog-Digital-Converter)… Ngoaøi ra coøn
coù theå coù caùc maïch ñieän boå sung nhö: maïch buø sai soá, maïch phoái hôïp toång
trôû…
c-Khaâu chæ thò:
Khaâu chæ thò tröôùc ñaây thöôøng söû duïng caùc cô caáu cô ñieän, ôû ñoù keát quaû
ño ñöôïc theå hieän baèng goùc quay hoaëc söï di chuyeån thaúng cuûa kim chæ thò.
Ngaøy nay, vôùi söï phaùt trieån cuûa coâng ngheä ñieän töû, ñaõsaûn xuaát nhieàu loaïi IC
giaûi maõ, IC soá chuyeân duøng trong bieán ñoåi ADC, vì vaäy cho pheùp ta söû duïng
khaâu chæ thò soá deã daøng nhö duøng LED 7 ñoaïn hoaëc maøn hình tinh theå loûng
LCD. ÔÛ ñoù, keát quaû ño ñöôïc theå hieän baèng caùc con soá trong heä thaäp phaân.
1-Ño nhieät ñoä baè ng nhieät ñieä n trôû:
Nhieät ñieän trôû thöôøng duøng ñeå ño nhieät ñoä cuûa hôi nöôùc, khí than trong
caùc ñöôøng oáng, caùc loø phaûn öùng hoùa hoïc, caùc noài hôi, khoâng khí trong phoøng
…
Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa thieát bò naøy laø döïa vaøo söï thay ñoåi ñieän trôû theo
nhieät ñoä cuûa caùc vaät daãn ñieän, töùc laø ñieän trôû laø moät haøm theo nhieät ñoä: R =
f(T). Cuoän daây ñieän trôû thöôøng naèm trong oáng baûo veä, tuøy theo coâng duïng maø
voû ngoaøi coù theå laøm baèng thuûy tinh, kim loaïi hoaëc goám.
Ñoái vôùi haàu heát caùc vaät lieäu daãn ñieän thì giaù trò ñieän trôû R tuøy thuoäc vaøo
nhieät ñoä T theo moät haøm toång quaùt sau:
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
R(T) = Ro.F(T – To)
Vôùi : Ro :ñieän trôû ôû nhieät ñoä To
F : haøm phuï thuoäc vaøo ñaëc tính cuûa vaät lieäu
F = 1 khi T = To
-Ñoái vôùi ñieän trôû kim loaïi :
R(T) = Ro( 1 + AT + BT2 + CT3)
T : tính baèng 0C
To = 00C
-Ñoái vôùi nhieät ñieän trôû baèng oxyt baùn daãn :
R(T) = Ro.exp[ B(1/T –1/To)]
T : nhieät ñoä tuyeät ñoái (0K)
To = 273.150K
Nhöõng heä soá trong coâng thöùc tính ñieän trôû R thöôøng ñöôïc bieát tröôùc moät
caùch chính xaùc nhôø söï ño nhöõng nhieät ñoä ñaõ bieát.
a)Nhieät ñieän trôû kim loaïi (Thermetal):
Nhieät ñieän trôû kim loaïi ñöôïc cheá taïo döôùi daïng daây nhoû quaán quanh moät
ñeá caùch ñieän (thöôøng baèng söù troøn, deïp hay voøng xuyeán) vaø ñöôïc boïc baèng
moät lôùp voû baûo veä (thuyû tinh, söù, thaïch anh …). Vaät lieäu cheá taïo nhieät ñieän trôû
kim loaïi ñoøi hoûi caàn phaûi thoûa caùc yeâu caàu:
-Heä soá nhieät lôùn.
-Ñieän trôû suaát lôùn.
-Tính oån ñònh hoùa-lyù cao.
-Tính thuaàn khieát veà maët caáu taïo hoùa hoïc cao.
*Muoán ño ñieän trôû cuûa nhieät ñieän trôû kim loaïi,ta coù theå duøng maïch caàu
Wheatston nhö sau:
R1
R2
G
RN
E
RB
Rt
vôùi Rt : nhieät ñieän trôû
RN :ñieän trôû maãu
RB : ñieän trôû chænh doøng qua nhieät ñieän trôû
E : nguoàn moät chieàu
R1 ,R2 : ñieän trôû caàu ño
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
RV :ñieän trôû daây daãn nhieät ñieän trôû
Khi caàu caân baèng thì doøng qua ñieän keá G baèng 0 :
VR1 = VR2
VRT = VRN
Neáu doøng qua R1 vaø Rt laø I1 ,doøng qua R2 vaø RN laø I2 :
I1.R1 = I2.R2
I1.Rt = I2.RN
Rt
RN
R1
=> ----- = ---- => Rt = ------.RN
R1
R2
R2
R1
Neáu chuù yù caû ñieän trôû caùc daây daãn thì : Rt = ___ .RN – 2RV
R2
Vôùi trò soá R1,R2,RN ñaõ bieát chính xaùc,ñieän trôû Rt ñöôïc xaùc ñònh.
Keát quaû ño ,Rt khoâng phuï thuoäc vaøo nguoàn cung caáp E.Nguoàn E thay ñoåi
vaãn khoâng aûnh höôûng ñeán keát quaû ño Rt .Ñaây chính laø öu ñieåm cuûa phöông
phaùp ño.
Ñoä chính xaùc cuûa söï xaùc ñònh Rt phuï thuoäc vaøo ñoä nhaïy cuûa ñieän keá G.
Ñoä nhaïy cuûa ñieän keá caøng cao ,söï xaùc ñònh caân baèng caøng ñuùng.
Ngoaøi ra sai soá cuûa ñieän trôû R1, R2,RN cuõng aûnh höôûng ñeán sai soá cuûa
Rt.
Ñieän trôû ñaàu ra cuûa maïch ñaàu ño:
RRA = (R1 + R2)//(RN + Rt)
Trong thöïc teá, ngöôøi ta thöôøng giöõ cho doøng ñieän qua nhieät ñieän trôû
trong khoaûng I = (1 -> 4) mA ôû pheùp ño caàn ñoä chính xaùc cao vaø I=(4>10)mA
ôû pheùp ño caàn ñoä chính xaùc thaáp hôn (trong coâng nghieäp),vì neáu ñeå doøng
chaûy qua nhieät ñieän trôû lôùn thì hieän töôïng töï nung ôû nhieät ñieän trôû laø ñaùng keå,
seõ gaây ra moät sai soá lôùn, laøm maát ñaëc tính caûm bieán nhieät cuûa nhieät ñieän trôû.
*Löu yù khi söû duïng nhieät ñieän trôû :
-Khi mua nhieät trôû caàn caên cöù vaøo quy caùch ñeå choïn nhieät ñieän trôû phuø
hôïp vôùi ñieàu kieän ño.Ví duï neáu caàn ño trong moâi tröôøng deã aên moøn thì phaûi
duøng loaïi voû baèng theùp hôïp kim khoâng ræ coù tính choáng moøn. Nhieät ñoä vaø aùp
löïc moâi tröôøng ño khoâng vöôït quaù giôùi haïn quy ñònh cuûa töøng loaïi.
-Khoâng neân ñaët nhieät keá ôû nhöõng nôi coù chaán ñoäng, rung ñoäng, va chaïm.
0
Ñaàu daây noái vaøo daây ñoàng hoà chæ nhieät ñoä khoâng ñöôïc noùng quaù 100 C. Vò trí
ñaët can nhieät (loaïi nhieät ñieän trôû coù voû baûo veä) toát nhaát laø theo höôùng thaúng
ñöùng. Khi buoäc phaûi ñaët höôùng vò trí naèm ngang thì phaûi quay oå ñaáu daây ra
cuûa nhieät ñieän trôû theo höôùng xuoáng döôùi ñeå traùnh nöôùc loït vaøo. Neáu ño nhieät
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
ñoä ôû ñöôøng oáng coù doøng khí hoaëc nöôùc chaûy qua thì vò trí ñaàu ño caàn ñaët quaù
taâm oáng (ñaàu oáng ôû vò trí 2/3 ñöôøng kính oáng nöôùc hoaëc khí).
*Moät soá nhieä t ñieän trôû kim loaïi thoâng duïng:
-Nhieät ñieän trôû Platin:
Nhieät ñieän trôû Platin thöôøng ñöôïc cheá taïo döôùi daïng daây quaán
0
0
ñöôøng kính (0.05 -> 0.1)mm, ño nhieät ñoä töø –200 C -> 1000 C vôùi ñoä chính
xaùc töông ñoái cao,ngay caû trong nhöõng ñieàu kieän moâi tröôøng deã oxy hoùa (α =
-3 0
3,9.10 / C).
0
Tuy nhieân, ôû nhieät ñoä xaáp xæ 1000 C hoaëc cao hôn, Platin thöôøng keùm
beàn vaø chæ thò nhieät maát chính xaùc.
-Nhieät ñieän trôû Nickel:
-3 0
0
Coù öu ñieåm laø ñoä nhaïy nhieät raát cao (6,66.10 / C) töø 0 C ñeán
0
-8
-8
100 C, ñieän trôû suaát laø 1,617.10 (coøn cuûa Platin laø 1,385.10 ). Nickel choáng
0
laïi söï oxy hoùa, thöôøng ñöôïc duøng ôû nhieät ñoä nhoû hôn 250 C.
-Nhieät ñieän trôû ñoàng:
Ñöôïc söû duïng vì ñaëc tuyeán raát tuyeán tính cuûa söï thay ñoåi ñieän trôû theo
nhieät. Tuy nhieân vì phaûn öùng hoùa hoïc neân khoâng cho pheùp söû duïng ôû nhieät ñoä
0
lôùn hôn 180 C, vaø vì ñieän trôû suaát beù neân khi duøng, ñeå ñaûm baûo coù giaù trò
ñieän trôû nhaát ñònh, chieàu daøi daây phaûi lôùn gaây neân moät söï coàng keành baát tieän.
-Nhieät ñieän trôû Tungsteøne:
Coù ñoä nhaïy nhieät cuûa ñieän trôû lôùn hôn cuûa Platin trong tröôøng hôïp nhieät
ñoä cao vaø noù thöôøng ñöôïc söû duïng ôû nhieät ñoä cao hôn Platin vôùi moät ñoä tuyeán
tính hôn Platin.Tungsteøne coù theå ñöôïc caáu taïo döôùi daïng nhöõng sôïi raát maûnh
cho pheùp thöïc heän ñieän trôû coù giaù trò cao, nhö vaäy vôùi giaù trò ñieän trôû cho
tröôùc, chieàu daøi daây seõ giaûm thieåu.
b)Nhieät ñieän trôû baùn daãn (Thermistor):
Ñaây laø loaïi caûm bieán nhieät nhaïy caûm vôùi söï thay ñoåi nhieät ñoä, ñöôïc cheá
taïo baèng chaát baùn daãn, thöôøng goïi laø Thermistor. Ñaëc ñieåm cuûa Thermistor laø
ñieän trôû cuûa noù bieán ñoåi raát lôùn theo nhieät ñoä. Thaønh phaàn chính cuûa noù laø
boät cuûa oxyt kim loaïi nhö Mangan, Nickel, saét… hoaëc hoãn hôïp tinh theå
MnAl2O, Zn2TiO4.
Nhieät keá Thermistor ñöôïc cheá taïo baèng caùch eùp ñònh hình, sau ñoù nung
0
noùng ñeán 100 C trong moâi tröôøng oxy hoùa.Vieäc choïn tyû leä hoãn hôïp caùc oxyt
hoaëc hoãn hôïp tinh theå vaø moâi tröôøng nung giöõ vai troø quan troïng, quyeát ñònh
chaát löôïng cuûa Thermistor.
Trong nhöõng naêm gaàn ñaây, caùc nhieät keá Thermistor ñöôïc söû duïng nhieàu
vì noù coù öu ñieåm: ñoä nhaïy cao, ñaëc tính nhieät oån ñònh, kích thöôùc nhoû, hình
daùng thay ñoåi deã daøng khi cheá taïo.
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Nhieät ñieän trôû baùn daãn chia laøm hai loaïi:
+Nhieät ñieän trôû coù heä soá nhieät döông PT (Positive Thermistor) laøm
vieäc treân nguyeân taéc: khi nhieät ñoä taêng thì R taêng, loaïi naøy caáu taïo töø moät
trong nhöõng hôïp chaát sau: Ceramic, Saét, Titan, Bari…
+Nhieät ñieän trôû coù heä soá nhieät aâm NT (Negative Thermistor) laøm vieäc
treân nguyeân taéc khi nhieät ñoä taêng thì R giaûm. Thaønh phaàn chính cuûa loaïi naøy
laø boät oxyt kim loaïi Mn, Fe,Ni hoaëc caùc hoãn hôïp tinh theå Aluminate Mn
(MnAl2O) , Titanate keõm (Zn2TiO4).
*Nguyeân lyù laøm vieäc – Ñaëc tuyeán laøm vieäc:
-Ñaëc tuyeán nhieät ñoä cuûa nhieät ñieän trôû baùn daãn loaïi PT:
R
A
B
C
M
O
T
Vuøng A : heä soá nhieät aâm
Vuøng B : heä soá nhieät döông raát lôùn
Vuøng C : heä soá nhieät aâm saâu, vuøng naøy raát nguy hieåm vaø nhieät ñieän trôû
deã bò phaù huûy.
Ñieåm M: laø ñieåm ñieàu haønh nhieät ñieän trôû.Ñaùp öùng nhieät ñoä töùc thôøi khi
cöôøng ñoä doøng taêng voït, nhieät ñieän trôû hoaït ñoäng bình thöôøng trong khi chôø
ñeán nhieät ñoä taêng. Heä soá nhieät vaø ñieåm ñieàu haønh naøy thay ñoåi theo thaønh
phaàn caùc hôïp chaát caáu taïo Thermistor. Ñoä bieán thieân coù theå töø 10% ñeán 90%
treân ñoä baùch phaân.
-Ñaëc tuyeán nhieät ñoä cuûa nhieät ñieän trôû baùn daãn loaïi NT:
R
O
T
Ñaëc tuyeán cuûa NT coù daïng hyperbol do söï thay ñoåi cuûa chaát baùn daãn
theo nhieät ñoä.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Trò soá cuûa ñieän trôû giaûm raát nhanh khi nhieät ñoä taêng. Quan heä naøy ñöôïc
bieåu dieãn bôûi haøm:
B/T
R(T) = A.e
A : heä soá ñieän trôû phuï thuoäc ñieän trôû suaát cuûa baùn daãn.
B : heä soá nhieät phuï thuoäc vaøo tính chaát vaät lyù cuûa vaät lieäu laøm chaát baùn
daãn vaø loaïi Thermistor.
B = 3000 ->5000 : thermistor ño nhieät ñoä thaáp
B = 6000 ->13000 : thermistor ño nhieät ñoä cao.
Khi nhieät ñoä caøng giaûm thì ñoä nhaïy cuûa Thermistor caøng taêng.Ñoù laø moät
öu ñieåm cuûa nhieät keá naøy.
0
0
Phaïm vi söû duïng thermistor töø 100 C ñeán 400 C. Vì laø chaát baùn daãn neân
0
khi söû duïng ôû nhieät ñoä cao hôn 200 C thì Thermistor phaûi coù boïc chaát lieäu
nhieät.
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
2-Ño nhieät ñoä baè ng caë p nhieä t ñieän (Thermocouple) :
Nhieät ñoä caàn ño ñöôïc caëp nhieät chuyeån ñoåi thaønh söùc ñieän ñoäng ñeå ñöa
vaøo caùc voltmet chæ thò baèng kim,baèng vaïch saùng hoaëc baèng caùc con soá.
*Caáu taïo-Ñaëc tính toång quaùt :
Moät caëp nhieät ñöôïc caáu taïo bôûi hai daây daãn A vaø B vaø taïi hai ñieåm tieáp
xuùc cuûa chuùng coù nhieät ñoä T1 vaø T2 seõ taïo ra moät söùc ñieän ñoäng ET2T1A/B tuøy
thoäc moät maët vaøo vaät lieäu cuûa A vaø B, maët khaùc tuøy thuoäc vaøo T1 vaø T2.
Nhieät ñoä cuûa moät trong hai moái noái coá ñònh, ñöôïc bieát vaø duøng laøm
chuaån (T1 = Tref), trong khi T2 laø nhieät ñoä cuûa moái noái coøn laïi laø nhieät ñoä Tc
ñaït ñöôïc khi ñaët trong moâi tröôøng coù nhieät ñoä khoâng bieát Tx. Nhieät ñoä Tc phuï
thuoäc vaøo Tx vaø phuï thuoäc vaøo nhöõng söï thay ñoåi nhieät coù theå coù vôùi nhöõng
moâi tröôøng khaùc (haønh lang, moâi tröôøng beân ngoaøi).
Caëp nhieät ñieän ñöôïc caáu taïo vôùi kích thöôùc raát beù cho pheùp vieäc ño nhieät
ñoä vôùi moät caáp chính xaùc cao, ñoàng thôøi soá löôïng calo ñöôïc thu nhoû cho pheùp
moät vaän toác ñaùp öùng nhanh. Hai öu ñieåm naøy cho thaáy caëp nhieät ñieän ñöôïc söû
duïng coù öu ñieåm hôn ñieän trôû.
Ngoaøi ra, noù coøn coù moät öu ñieåm khaùc laø tín hieäu ñöôïc taïo ra chính laø
söùc ñieän ñoäng maø khoâng caàn taïo ra moät doøng ñieän chaïy qua caûm bieán, nhö
vaäy traùnh ñöôïc hieän töôïng ñoát noùng caûm bieán.
Tuy nhieân, nhöôïc ñieåm cuûa Thermocouple laø trong quaù trình ño nhieät ñoä
thì nhieät ñoä cuûa moái noái chuaån (Tref) phaûi bieát roõ, taát caû söï khoâng chính xaùc
cuûa Tref seõ daãn ñeán moät söï khoâng chính xaùc cuûa Tc.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
*Hình daïng vaø nguyeân lyù laøm vieäc:
Nhaèm traùnh nhöõng tieáp xuùc khaùc ngoaøi moái noái, hai daây daãn ñöôïc ñaët
beân trong voû caùch ñieän baèng söù,caëp nhieät ñieän vôùi voû caùch ñieän thöôøng ñöôïc
che chôû theâm baèng moät lôùp voû ñeå choáng söï xaâm phaïm cuûa caùc khí cuõng nhö
nhöõng ñoät bieán nhieät, lôùp voû thöôøng baèng söù hoaëc theùp; trong tröôøng hôïp
baèng theùp, moái noái coù theå ñöôïc caùch vôùi voû hay tieáp xuùc vôùi voû, ñieàu naøy coù
lôïi laø vaän toác ñaùp öùng nhanh nhöng nguy hieåm hôn.
-Hình daïng caùc ñaàu caëp nhieät:
Phöông phaùp haøn ñaàu moái noái caëp nhieät thoâng thöôøng laø haøn ñieän, haøn
hoà quang, haøn C2H2, haøn hoùa chaát.
Caëp nhieät loaïi 1,2,3 : ño ôû nhieät ñoä 1500 C
Ñöôøng kính daây : 0,51mm
Söùc ñieän ñoäng Seebeck : E = (-2,3 -> 16,7)mV
0
0
Loaïi 10% Platin : T = 0 C -> 600 C , caáp chính xaùc laø +/-2,5%
0
0
T = 600 C -> 1600 C , caáp chính xaùc laø +/-0,4%
0
0
Loaïi 13% Platin : T = 0 C -> 538 C , caáp chính xaùc laø +/-1,4%
0
0
T = 538 C -> 1500 C , caáp chính xaùc laø +/-0,25%
0
0
Loaïi 30% Platin : T = 0 C -> 1700 C , caáp chính xaùc laø +/-0,5%
-Thermocouple Wolfram-Rhenium:
Ñöôøng kính daây : 0,40mm
Söùc ñieän ñoäng Seebeck : E = (0 → 38,5)mV
0
0
Loaïi Wolfram_Rhenium 5% : T = 0 C → 2760 C
0
0
Loaïi Wolfram_Rhenium 26% : T = 0 C → 1950 C
Chuyeân duøng ñeå ño nhieät ñoä raát cao.
-Thermocouple Chromel_Alumel:
0
0
Nhieät ñoä söû duïng : T = -270 C → 1250 C
Ñöôøng kính daây : 3,25mm
Söùc ñieän ñoäng Seebeck : E = (-5,35 → 50)mV
0
0
Caáp chính xaùc :
T = 0 C → 400 C laø : +/-3%
0
0
T = 400 C → 1250 C laø +/-0,75%
-Thermocouple Chromel_Constantan:
0
0
Nhieät ñoä söû duïng : T = -270 C → 870 C
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Ñöôøng kính daây : 3,25mm
Söùc ñieän ñoäng Seebeck : E = (-9,8 → 66)mV
0
0
Caáp chính xaùc :
T = 0 C → 400 C laø +/-3%
0
0
T = 400 C → 870 C laø +/-0,75%
-Thermocouple Fer_Constantan :
0
0
Nhieät ñoä söû duïng : T = -210 C → 800 C
Ñöôøng kính daây : 3,25mm
Söùc ñieän ñoäng Seebeck : E = (-8 → 45)mV
0
0
Caáp chính xaùc :
T = 0 C → 400 C laø +/-3%
0
0
T = 400 C → 1250 C laø +/-0,75%
-Thermocouple Cu_Constantan :
0
0
Nhieät ñoä söû duïng : T = -270 C → 370 C
Ñöôøng kính daây : 1,63mm
Söùc ñieän ñoäng Seebeck : E = (-6,25 → 19)mV
0
0
Caáp chính xaùc :
T = -100 C → -40 C laø +/-2%
0
0
T = -40 C → 100 C laø +/-8%
0
0
T = 100 C → 350 C laø +/-0,75%
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
3-Ño nhieät ñoä baèng hoûa keá quang hoïc :
Hoaû keá quang hoïc laø teân goïi chung cuûa caùc duïng cuï ño nhieät ñoä baèng
caùch öùng duïng caùc tính chaát cuûa heä thoáng thaáu kính quang hoïc ñeå thu laáy caùc
böùc xaï cuûa vaät theå roài caên cöù theo ñoä böùc xaï cuûa vaät theå ñeå xaùc ñònh nhieät ñoä .
a-Nguyeân lyù cô baûn :
Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa hoûa keá quang hoïc laø döïa treân caùc hieän töôïng
böùc xaï cuûa caùc vaät theå ôû caùc nhieät ñoä cao, trong ñoù coù lieân quan ñeán vai troø
cuûa vaät ñen tuyeät ñoái. Ñoù laø moät thöïc theå vaät chaát coù khaû naêng haáp thu hoaøn
toaøn taát caû caùc böùc xaï nhaän ñöôïc maø khoâng phoùng xaï.
b-Moät soá daïng cuûa hoûa keá quang hoïc thoâng duïng :
Hieän nay, trong coâng nghieäp, ngöôøi ta duøng raát nhieàu loaïi hoûa keá quang
hoïc nhö hoûa keá böùc xaï, hoûa keá vi sai, hoûa keá ño maøu saéc, hoûa keá nhieät ngaãu…
Neáu hoûa keá tieâu thuï toaøn boä naêng löôïng cuûa böùc xaï toaøn phaàn cuûa vaät
theå, ñoù laø hoûa keá böùc xaï toaøn phaàn.
Hoaû keá quang ñieän duøng söï so saùnh giöõa söï phaùt saùng cuûa daây toùc ngoïn
ñeøn ñöôïc cheá taïo ñaëc bieät vôùi ñoä saùng cuûa vaät nung noùng vaø xaùc ñònh chính
xaùc daây toùc vaø nhieät ñoä.
Hoûa keá quang ñieän cho keát quaû ño khoâng phuï thuoäc vaøo ngöôøi quan saùt
vaø coù theå noái lieân maïch vôùi caùc thieát bò khoáng cheá nhieät ñoä töï ñoäng.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
c-Phaïm vi söû duïng:
Phaïm vi söû duïng laø nhieät ñoä cuûa vaät caàn ño khoâng döôùi 8000C. Taát caû
caùc loaïi hoûa keá quang hoïc ñeàu coù sai soá khoâng vöôït quaù 1%. Tuy nhieân, baûng
chæ nhieät treân caùc hoûa keá chæ hoaøn toaøn chính xaùc vôùi vaät ñen tuyeät ñoái (quy
öôùc coù böùc xaï baèng 1).Vì vaäy, vôùi giaù trò thaät cuûa nhieät ñoä caùc vaät caàn ño phuï
thuoäc vaøo möùc ñoä ñen cuûa töøng chaát phaùt saùng. Hoaû keá quang ñieän laø duïng cuï
ño nhieät ñoä giaùn tieáp neân coù nhieàu thuaän lôïi, coù theå ño töø xa maø khoâng caàn
tieáp xuùc vôùi vaät caàn ño.
4-Ño nhieät ñoä duøng diode vaø transistor :
Nhöõng thaønh phaàn ñöôïc söû duïng, diode hay transistor Silicium ñöôïc maéc
nhö diode (cöïc neàn vaø cöïc thu noái chung) ñöôïc cung caáp theo chieàu thuaän
doøng ñieän I khoâng ñoåi, ñieän aùp V ôû hai ñaàu cöïc cuûa chuùng, tuøy thuoäc vaøo nhieät
ñoä, ñieàu naøy coù theå xem nhö tín hieäu ñieän ñi ra töø caûm bieán tuøy thuoäc vaøo
nhieät ñoä.
V2
V
V
I
V1
Vd
I
a)
b)
I1
c)
I2
Caùc thaønh phaàn ñöôïc söû duïng laøm caûm bieán ño nhieät ñoä:
a)diode
b)Transistor maéc thaønh diode
c)Hai Transistor gioáng nhau ñöôïc maéc nhö diode
Ngöôøi ta lôïi duïng söï thay ñoåi tuyeán tính cuûa moái noái p-n ñoái vôùi nhieät ñoä
ñeå cheá taïo ra caùc diode vaø transistor chuyeân duøng, laøm caàu caûm bieán nhieät
trong ño löôøng vaø khoáng cheá nhieät ñoä.
*Sô ñoà maïch caûm bieán duøng transistor:
Trong ñoù:
T1 : transistor caûm bieán keát hôïp vôùi R1 laøm caàu phaân cöïc, nhieät
ñoä thay ñoåi aûnh höôûng ñeán moái noái BE cuûa T1.
IC1 : laøm maïch khueách ñaïi tín hieäu ñaàu vaøo.
IC2 : khueách ñaïi ñaûo.
R5, R6 :duøng ñeå hieäu chænh maïch.
ÔÛ nhieät ñoä khoaûng 00C ,doøng qua R4 baèng doøng qua R5 vaø R6. ÔÛ nhieät
ñoä cao, doøng qua R4 nhoû hôn doøng qua R5, R6. Luùc naøy ngoõ ra cuûa IC1 giaûm
xuoáng laøm doøng qua R4, R5 giaûm theo,laøm suït aùp taïi ngoõ vaøo cuûa IC2. IC2
maéc theo maïch khueách ñaïi ñaûo, heä soá khueách ñaïi baèng 1 neân taïi ngoõ ra cuûa
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
IC2 coù moät ñieän aùp ñuùng baèng ñieän aùp ñaàu vaøo nhöng ngöôïc daáu.Ñieän aùp naøy
ñöôïc hieån thò baèng ñoàng hoà chæ thò.
*Sô ñoà maïch caûm bieán duøng diode :
Trong ñoù:
R1 : phaân cöïc cho doøng chaïy qua diode.
IC1 : duøng khueách ñaïi ñaûo, heä soá khueách ñaïi baèng 1, buø tröø ñieän
aùp DC cuûa diode caûm bieán D.
IC2 : khueách ñaïi khoâng ñaûo, heä soá khueách ñaïi baèng 5.
Nguyeân lyù hoaït ñoäng ñöôïc duøng töông töï nhö maïch duøng transistor caûm
bieán.
4-Ño nhieät ñoä baèng IC:
*Giôùi thieäu:
Kyõ thuaät vi ñieän töû cho pheùp cheá taïo ñöôïc nhöõng maïch keát noái goàm
nhöõng transistor gioáng nhau ñöôïc söû duïng ñeå laøm caûm bieán hoaøn haûo ño nhieät
ñoä döïa vaøo vieäc ño söï khaùc bieät ñieän aùp VBE döôùi taùc ñoäng cuûa nhieät ñoä .Caùc
caûm bieán naøy taïo ra caùc doøng ñieän haëc ñieän aùp tyû leä vôùi nhieät ñoä tuyeät ñoái,vôùi
ñoä tuyeán tính cao; noù coù ñieàu lôïi laø vaän haønh ñôn giaûn, tuy nhieân phaïm vi hoaït
ñoäng giôùi haïn chæ trong khoaûng –500C ñeán 1500C.
*Nguyeân lyù chung cuûa IC ño nhieät ñoä:
Laø maïch tích hôïp nhaän tín hieäu nhieät ñoä chuyeån thaønh tín hieäu döôùi
daïng ñieän aùp hoaëc tín hieäu doøng ñieän. Döïa vaøo ñaëc tính raát nhaïy cuûa caùc baùn
daãn vôùi nhieät ñoä, taïo ra ñieän aùp hoaëc doøng ñieän tyû leä thuaän vôùi nhieät ñoä tuyeät
ñoái. Ño tín hieäu ñieän, ta bieát ñöôïc giaù trò cuûa nhieät ñoä caàn ño.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Söï tích cöïc cuûa nhieät ñoä taïo ra ñieän tích töï do vaø caùc loã troáng trong chaát
baùn daãn baèng söï phaù vôõ caùc phaân töû, böùt caùc electron thaønh daïng töï do di
chuyeån qua caùc vuøng caáu truùc maïng tinh theå, taïo söï xuaát hieän caùc loã troáng
nhieät laøm cho tyû leä ñieän töû töï do vaø caùc loã troáng taêng leân theo quy luaät haøm
muõ vôùi nhieät ñoä. Keát quaû cuûa hieän töôïng naøy laø döôùi möùc ñieän aùp thuaän, doøng
thuaän cuûa moái noái p-n (trong diode hay transistor) seõ taêng theo haøm muõ theo
nhieät ñoä.
Ví duï khaûo saùt caûm bieán IC AD590. Caûm bieán naøy taïo ra moät doøng ñieän
thay ñoåi tuyeán tính theo nhieät ñoä tuyeät ñoái, noù ñöôïc duøng ño nhieät ñoä trong
tröôøng hôïp duøng daây daãn vôùi khoaûng caùch xa.
+Sô ñoà nguyeân lyù IC AD590:
Caùc transistor Q3 vaø Q4 coù cuøng ñieän aùp VBE vaø coù doøng cöïc phaùt gioáng
nhau vaø baèng:
IE3 = IE4 =IT /2
Doøng ñieän naøy ñi qua Q4 cuõng chính laø doøng ñieän cöïc phaùt cuûa Q1 ,noù
xaùc ñònh ñieän aùp neàn-phaùt laø:
VBE1 = (KT/q).log(IT / 2Io)
Vôùi
K : haèng soá Boltzmann
T : 0K
q: ñieän tích
Io : doøng ñieän nghòch (thoâng thöôøng Io IT = (2/R).(KT/q).log8
*Sô ñoà maïch ño nhieät ñoä duøng IC AD590:
-
(VIN) ngoõ vaøo
Eref=2,5V
10k
IT
AD590
200
1k
IT
1k
0,1%
AD580
+
G=10
10k
R
Doøng ñieän IT taïo neân ôû hai ñaàu ñieän trôû R = 1KΩ moät ñieän aùp coù trò soá
baèng TmV(T laø nhieät ñoä tuyeät ñoái cuûa caûm bieán).
Nguoàn ñieän aùp chuaån do IC AD580L coù Eref = 2,5V vaø nhôø maïch phaân
aùp taïo ra ñieän aùp coù giaù trò khoaûng 273,15mV vôùi boä khueách ñaïi coù ñoä lôïi G
= 10, ôû ngoõ ra tín hieäu Vo tæ leä vôùi nhieät ñoä cuûa caûm bieán (theo 0C):
Vo = 10(T – 273,15)mV = 10(T0C)
*Ñaëc tính moät soá IC ño nhieät ñoä thoâng duïng:
-AD 590:
•
Ngoõ ra laø doøng ñieän.
•
Ñoä nhaïy 1A/0K
•
Ñoä chính xaùc : +4C
(mV)
•
Nguoàn cung caáp : Vcc = 4V → 30V
•
Phaïm vi söû duïng : -550C → 1500C
•
Ngoõ ra laø ñieän aùp
•
Ñoä nhaïy : -10mV/0C
•
Ñoä chính xaùc : 3,8K
•
Ñoä tuyeán tính :>= 1K
•
Phaïm vi söû duïng : -550C → 1500C
•
Loaïi naøy ít söû duïng vì ñoä chính xaùc thaáp.
-LX5700:
-LM135, LM235, LM335:
•
Ngoõ ra laø ñieän aùp.
•
Ñoä nhaïy : 10mV/0C
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
tính.
0
100 C.
•
Doøng laøm vieäc : 400µA → 500µA : khoâng thay ñoåi ñaëc
•
LM135 coù sai soá cöïc ñaïi laø 1,5 C khi nhieät ñoä lôùn hôn
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
0
Phaïm vi söû duïng:
0
0
LM335 : -10 C → 125 C
0
0
LM235 : -40 C → 140 C
0
0
LM135 : -55 C → 200 C
0
0
LM35 : -55 C → 150 C
- LM134, LM234, LM334:
• Ngoõ ra laø doøng ñieän.
• Laøm vieäc vôùi khoaûng ñieän aùp roäng : töø 1V → 40V
- LM134-3, LM134-6:
0
0
•
Taàm nhieät söû duïng : -50 C → 125 C.
•
Ñoä chính xaùc : +3C
- LM234-3, LM234-6:
0
0
•
Taàm nhieät söû duïng : -25 C → 100 C.
•
Ñoä chính xaùc cao : +6C.
•
III-GIÔÙI THIEÄU MOÄT SOÁ MAÏ CH ÑO NHIEÄ T ÑOÄ:
Veà maïch ñieän ño nhieät ñoä raát ña daïng phong phuù, töø maïch ño chæ thò
baèng ñoàng hoà microampe ñeán maïch ño chæ thò soá, cuõng nhö boä chuyeån ñoåi
maïch cuõng raát ña daïng.
Tuyø theo yeâu caàu söû duïng vaø yeâu caàu kyõ thuaät maø ta choïn caùc loaïi caûm
bieán ,caùc maïch chuyeån ñoåi, chæ thò cho phuø hôïp.
1-Maïch ño nhieä t ñoä duø ng nhieä t trôû :
Sô ñoà nguyeân lyù nhö sau:
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Maïch ñieän söû duïng moät nhieät ñieän trôû ñöa vaøo trong nhaùnh cuûa caàu
Wheatston keùo tröïc tieáp Ampe keá vaø khoâng thoâng qua transistor ñeå chæ thò
nhieät ñoä. Söï thay ñoåi nhieät ñoä seõ laøm cho ñieän trôû cuûa nhieät trôû thay ñoåi, laøm
thay ñoåi möùc ñieän aùp ngoõ ra do ñoù laøm thay ñoåi doøng daãn cuûa transistor.
Trong maïch naøy thì :
R1,R2,R3,R6 : taïo thaønh caàu Wheatston.
R4 : phaân cöïc oån ñònh doøng.
R5 : bieán trôû thay ñoåi taûi ,ñieàu chænh doøng qua mA keá.
R3 : bieán trôû chænh 0 (luùc caàu caân baèng)
Cuõng coù theå duøng maïch naøy ñeå ñieàu khieån nhieät ñoä neáu thay theá
microampe baèng maïch khueách ñaïi vaø boä phaän Relay.
2-Ño nhieät ñoä baèng söï buø tieáp giaùp cho caëp nhieät kieåu K:
Maïch naøy neâu ra AD590 ñöôïc keát noái ñeå buø nhieät cho caëp nhieät kieåu K.
Caùc tieáp giaùp quy chieáu phaûi coù tieáp xuùc nhieät saùt vôùi voû thieát bò AD590.
V+ phaûi ít nhaát 4V vaø doøng ñieän ICL8069 phaûi ñöôïc xaùc laäp ôû 1 ñeán
2mA, söï chuaån hoùa khoâng yeâu caàu noái ngaén maïch hoaëc thaùo caëp nhieät.
Ñieàu chænh R1 sao cho V2 = 10,98mV. Neáu caàn caùc ño ñaïc chính xaùc
cao, ñieàu chænh R2 ñeán heä soá Seebeck chính xaùc cho caëp nhieät ñöôïc söû duïng,
sau ñoù ghi laïi V1 vaø xaùc laäp R1 ñeå taêng ñieän aùp naøy (töùc laø xaùc laäp V2 =V1).
Ñoái vôùi caùc kieåu caëp nhieät khaùc thì ñieàu chænh caùc giaù trò töông öùng heä soá
Seebeck.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
3-Nhieä t keá döï a treâ n transistor :
Caùc transistor caûm bieán coù theå laø baát kyø loaïi NPN naøo : 2N2222, 3904.
Maïch naøy cung caáp ñieän aùp ra 0 → 10V töông öùng 00C → 1000C ôû
transistor caûm bieán Q2 .Ñoä chính xaùc laø +/-10C. Khoâng caàn phaûi chuaån hoùa,
loaïi NPN tín hieäu nhoû thoâng duïng baát kyø ñeàu coù theå ñöôïc duøng laøm boä caûm
bieán.Yeâu caàu chuaån hoaù bò loaïi boû do Q1 vaän haønh nhö moät nguoàn doøng ñieän
giaù trò-ñöôïc chuyeån maïch, thay ñoåi giöõa khoaûng 10 vaø 100µA khi LTC1043
chuyeån ñoåi giöõa caùc chaân 12 vaø 14. Hai giaù trò doøng ñeän naøy khoâng quan
troïng khi tyû suaát ñoù giöõ khoâng ñoåi.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
IV. GIÔÙ I THIEÄU MOÄ T SOÁ MAÏCH KHOÁNG CHEÁ NHIEÄ T ÑOÄ :
Muïc ñích cuûa maïch khoáng cheá nhieät ñoä laø giöõ nhieät ñoä ôû moâi tröôøng caàn
nung noùngôû moät nhieät ñoä nhaát ñònh.Vì vaäy ta caàn söû duïng moät soá maïch ñeå
khoáng cheá, thöïc hieän yeâu caàu cuûa ngöôøi söû duïng.
Nguyeân lyù cuûa maïch khoáng cheá laø duøng phöông phaùp so saùnh ñieän aùp, ta
söû duïng maïch khueách ñaïi thuaät toaùn. Maïch laøm vieäc theo nguyeân lyù sau:
Cho vaøo ñaàu khoâng ñaûo (+) cuûa OPAMP moät ñieän aùp chuaån, ñieän aùp
chuaån naøy ñöôïc tính toaùn tröôùc ñeå töông öùng vôùi moät tyû leä nhieät ñoä nhaát ñònh;
ñieän aùp töø boä caûm bieán ñöôïc ñöa ñeán ñaàu vaøo ñaûo (-) cuûa OPAMP:
Khi ñieän aùp töø boä khueách ñaïi caûm bieán lôùn hôn ñieän aùp chuaån, maïch seõ
taùc ñoäng caét nguoàn nhieät.
1-Maïch khoáng cheá ngöôõng nhieät döôùi vaø ngöôõng nhieä t treân :
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Qua sô ñoà maïch nguyeân lyù treân cho pheùp ta khoáng cheá nhieät giöõa hai
ngöôõng döôùi vaø treân trong maïch söû duïng caûm bieán Thermistor TH1.
Phaàn maïch beân traùi Thermistor laø maïch khoáng cheá nhieät döôùi, phaàn beân
phaûi laø maïch khoáng cheá nhieät treân.
Ñieän aùp phaân cöïc tónh cho hai OPAMP laáy töø maïch phaân aùp giöõa bieán
trôû R1 vaø Thermistor TH1 ñeå ñöa ñeán ñaàu vaøo ñaûo vaø khoâng ñaûo cuûa hai
OPAMP.
+Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maïch:
-Khi nhieät ñoä taêng cao laøm cho noäi trôû cuûa TH1 giaûm maïnh, vôùi söï thay
ñoåi ñieän aùp so saùnh giöõa hai ñaàu vaøo cuûa OPAMP vaø so saùnh vôùi moät ñieän aùp
chuaån töông öùng vôùi moät nhieät ñoä ñaõ ñònh tröôùc, ñieàu khieån ngoõ ra cuûa
OPAMP ñeå ñoùng môû Relay. Töø ñoù ñieàu khieån ñoùng hay môû nguoàn nhieät.
Giaû söû nhieät ñoä taêng quaù möùc ngöôõng treân, noäi trôû TH1 giaûm laøm cho
ngoõ ra cuûa OPAMP2 ôû möùc thaáp laøm Q2 daãn, Relay 2 huùt laøm ngaén maïch
taûi.Trong luùc ñoù OPAMP1 chuyeån qua baõo hoøa döông laøm Q1 ngaét, Relay1
nhaû, thoâng maïch taûi.
-Khi nhieät ñoä giaûm quaù möùc ngöôõng döôùi, noäi trôû TH1 taêng laøm cho ngoõ
ra cuûa OPAMP2 ôû möùc cao laøm Q2 ngaét, Relay2 nhaû, thoâng maïch taûi; coøn
ngoõ ra cuûa OPAMP1 ôû möùc thaáp laøm Q1 daãn, Relay1 huùt laøm ngaén maïch taûi .
Ñieåm caàn chuù yù trong maïch naøy laø caùc OPAMP chuyeån traïng thaùi vôùi ñoä
nhaïy raát cao cuûa aùp vi sai ôû ñaàu vaøo khoaûng vaøi traêm µV. Vôùi aùp phaân cöïc
tónh ôû ñaàu vaøo laø 6V neân aùp vi sai thay ñoåi khoaûng 200V töông öùng vôùi möùc
0,1%. Nhö vaäy ñoøi hoûi sai soá trong nhaùnh caàu cuõng ôû möùc 0,01%. Vôùi caùc sai
soá nhoû cuûa TH1 nhö vaäy neân ñoä nhaïy cuûa noù raát cao. Trong thöïc teá ñoä nhaïy
chính xaùc ñoùng ngaét maïch côõ 0,5% vôùi nhieät ñoä trong phoøng.
2-Maïch khoáng cheá quaù nhieät duøng diode Silic:
Trong moät soá tröôøng hôïp caàn khoáng cheá möùc nhieät ñoä quaù thaáp maø caùc
nhieät trôû thoâng thöôøng khoâng ñaùp öùng ñöôïc. Hôn nöõa ôû nhieät ñoä thaáp, do
coâng suaát tieâu taùn treân nhieät trôû laïi bieán thaønh nhieät neân giaûm ñi ñoä chính xaùc
cuûa maïch.
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Vì vaäy ñeå giaûi quyeát, ngöôøi ta duøng diode Si laøm phaàn töû caûm bieán:
Khi coù doøng baèng hay lôùn hôn 1mA chaïy qua diode D1 thì ñieän aùp thuaän
cuûa noù khoaûng 600mV. Giaù trò ñieän aùp thuaän laïi phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä, coù
trò soá nhieät aâm khoaûng –2mV/0C. Vôùi doøng thuaän 1mA, coâng suaát tieâu taùn chæ
baèng 600mW neân hieäu öùng toûa nhieät do nung noùng khoâng ñaùng keå.
Ñieän aùp phaân cöïc cho hai ñaàu OPAMP ñöôïc oån ñònh baèng diode Zener
5,6V. Diode D1 duøng laøm phaàn töû caûm bieán nhieät, bieán trôû R3 duøng ñeå chænh
caàu caân baèng cho aùp vi sai baèng 0.
Neáu nhieät ñoä moâi tröôøng taêng quaù ngöôõng, noäi trôû cuûa D1 giaûm,
OPAMP chuyeån sang traïng thaùi baõo hoøa aâm, laøm Q1 daãn, Relay coù ñieän. Neáu
nhieät ñoä giaûm döôùi möùc ngöôõng, noäi trôû D1 taêng, OPAMP chuyeån sang traïng
thaùi baõo hoøa döông, laøm Q1 ngöng daãn, ngaét Relay.
Nhö vaäy maïch chæ laøm vieäc ñeå Relay ngaét nguoàn khi nhieät ñoä moâi
tröôøng quaù ngöôõng treân.
3-Coâng taéc quaù nhieät chính xaùc:
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Khi ñieän aùp ôû ngoõ vaøo (2) coù giaù trò lôùn hôn ñieän aùp ôû ngoõ vaøo (3) thì
ngoõ ra (6) ôû möùc thaáp laøm Q1 daãn vaø Relay huùt, ñoùng maïch. Nhö vaäy Relay
coù ñieän chæ khi naøo nhieät ñoä chöa vöôït quaù nhieät ñoä xaùc ñònh.
TH1 laø nhieät ñieän trôû aâm, coù giaù trò ñieän trôû giaûm khi nhieät ñoä taêng vaø
ngöôïc laïi.
0
Chænh bieán trôû R1, cho caàu caân baèng ôû nhieät ñoä gaàn 270 C, cuõng taïi
nhieät ñoä naøy thì giaù trò ñieän aùp ôû ñaàu vaøo (2) vaø (3) baèng nhau neân OPAMP
coù aùp vi sai baèng 0.Khi nhieät ñoä thay ñoåi thì RTH1 thay ñoåi laøm cho caàu R1,
R2, R3, RTH1 maát caân baèng. Luùc naøy ñieän aùp ngoõ ra (6) cuûa OPAMP seõ aâm
hôn laøm Q1 daãn vaø Relay coù ñieän.
-Ñieän aùp ngoõ vaøo (3) laø ñieän aùp chuaån (vì R2, R3 coá ñònh)
-Ñieän aùp ngoõ vaøo (2) laø ñieän aùp duøng ñeå so saùnh vaø thay ñoåi ñöôïc, phuï
thuoäc vaøo R1 vaø RTH1.
0
-Khi nhieät ñoä lôùn hôn 270 C, ñieän trôû RTH1 giaûm laøm aùp ra chaân (6) cuûa
OPAMP seõ döông hôn laøm Q1 ngaét, Relay khoâng coù ñieän.
4-Boä ñieàu khieån nhieät ñoä moät ñieåm xaùc laäp:
AD590 taïo ra ñieän aùp phuï thuoäc nhieät ñoä, qua R (tuï C ñeå loïc nhieãu), söï
xaùc laäp R2 taïo ra ñieän aùp tyû leä –zero. Ñoái vôùi thang ñoä C thì caàn coù R = 1KΩ
vaø Vzero = 0,273V.
Ñoái vôùi thang ñoä Fahrenheit thì R = 1,8KΩ vaø Vzero = 0,460V.
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
CHÖÔNG III : GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAÙT VEÀ PLC
I-Sô löôïc veà lòch söû phaùt trieån:
Thieát bò ñieàu khieån laäp trình ñaàu tieân (Programmable Controller) ñaõ
ñöôïc nhöõng nhaø thieát keá cho ra ñôøi naêm 1968 (coâng ty General Motor Myõ).
Tuy nhieân, heä thoáng naøy coøn khaù ñôn giaûn vaø coàng keành, ngöôøi söû duïng gaëp
nhieàu khoù khaên trong vieäc vaän haønh heä thoáng. Vì vaäy caùc nhaø thieát keá töøng
böôùc caûi tieán heä thoáng laøm cho heä thoáng ñôn giaûn, goïn nheï, deã vaän haønh,
nhöng vieäc laäp trình cho heä thoáng coøn khoù khaên, do luùc naøy khoâng coù caùc
thieát bò laäp trình ngoaïi vi hoå trôï cho coâng vieäc laäp trình.
Ñeå ñôn giaûn hoùa vieäc laäp trình, heä thoáng ñieàu khieån laäp trình caàm tay
(Programmable Controller Handle) ñaàu tieân ñöôïc ra ñôøi vaøo naêm 1969. Ñieàu
naøy ñaõ taïo ra ñöôïc moät söï phaùt trieån thöïc söï cho kyõ thuaät ñieàu khieån laäp
trình. Trong giai ñoaïn naøy caùc heä thoáng ñieàu khieån laäp trình (PLC) chæ ñôn
giaûn nhaèm thay theá heä thoáng Relay vaø daây noái trong heä thoáng ñieàu khieån coå
ñieån. Qua quaù trình vaän haønh, caùc nhaø thieát keá ñaõ töøng böôùc taïo ra ñöôïc moät
tieâu chuaån môùi cho heä thoáng, tieâu chuaån ñoù laø: Daïng laäp trình duøng giaûn ñoà
hình thang (The Diagram Format). Trong nhöõng naêm ñaàu thaäp nieân 1970,
nhöõng heä thoáng PLC coøn coù theâm khaû naêng vaän haønh vôùi nhöõng thuaät toaùn
hoã trôï (arithmetic), “vaän haønh vôùi caùc döõ lieäu caäp nhaät” (data manipulation).
Do söï phaùt trieån cuûa loaïi maøn hình duøng cho maùy tính (Cathode Ray Tube:
CRT), neân vieäc giao tieáp giöõa ngöôøi ñieàu khieån ñeå laäp trình cho heä thoáng
caøng trôû neân thuaän tieän hôn.
Söï phaùt trieån cuûa heä thoáng phaàn cöùng vaø phaàn meàm töø naêm 1975 cho
ñeán nay ñaõ laøm cho heä thoáng PLC phaùt trieån maïnh hôn vôùi caùc chöùc naêng môû
roäng: Heä thoáng ngoõ vaøo/ra coù theå taêng leân ñeán 8000 coång vaøo/ra, dung löôïng
boä nhôù chöông trình taêng leân hôn 128000 töø boä nhôù (word of memory). Ngoaøi
ra caùc nhaø thieát keá coøn taïo ra kyõ thaät keát noái vôùi caùc heä thoáng PLC rieâng leõ
thaønh moät heä thoáng PLC chung, taêng khaû naêng cuûa töøng heä thoáng rieâng leõ.
Toác ñoä xöû lyù cuûa heä thoáng ñöôïc caûi thieän, chu kyø queùt (scan) nhanh hôn laøm
cho heä thoáng PLC xöû lyù toát vôùi nhöõng chöùc naêng phöùc taïp, soá löôïng coång
ra/vaøo lôùn.
Trong töông lai heä thoáng PLC khoâng chæ giao tieáp vôùi caùc heä thoáng khaùc
thoâng qua CIM (Computer Integrated Manufacturing) ñeå ñieàu khieån caùc heä
thoáng: Robot, Cad/Cam, … Ngoaøi ra caùc nhaø thieát keá coøn ñang xaây döïng caùc
loaïi PLC vôùi caùc chöùc naêng ñieàu khieån “thoâng minh” (intelligence) coøn goïi
laø caùc sieâu PLC (super PLC) cho töông lai.
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
II- Caáu truùc vaø nghieân cöùu hoaït ñoä ng cuûa moä t PLC:
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
1-Caá u truù c :
Moät heä thoáng laäp trình cô baûn phaûi goàm coù hai phaàn: khoái xöû lyù trung
taâm (CPU: Central Processing Unit) vaø heä thoáng giao tieáp vaøo/ra (I/O)
I
N
P
U
T
S
CENTRAL
PROCESSING
UNIT
O
U
T
P
U
T
S
M
M
Hình : sô ñoà khoái cuûa heä thoáng ñieàu khieån laäp trình
- Khoái ñieàu khieån trung taâm (CPU) goàm ba phaàn: boä xöû lyù, heä thoáng boä
nhôù vaø heä thoáng nguoàn cung caáp.
Processor
Memory
Power
Supply
Hình : Sô ñoà khoái toång quaùt cuûa CPU
2-Hoaït ñoä ng cuûa moä t PLC:
Veà cô baûn hoaït ñoäng cuûa moät PLC cuõng khaù ñôn giaûn. Ñaàu tieân, heä
thoáng caùc coång vaøo/ra (Input/Output) (coøn goïi laø caùc Module xuaát/nhaäp)
duøng ñeå ñöa caùc tín hieäu töø caùc thieát bò ngoaïi vi vaøo CPU (nhö caùc sensor,
contact, tín hieäu töø ñoäng cô …). Sau khi nhaän ñöôïc tín hieäu ôû ngoõ vaøo thì CPU
seõ xöû lyù vaø ñöa caùc tín hieäu ñieàu khieån qua Module xuaát ra caùc thieát bò ñöôïc
ñieàu khieån.
Trong suoát quaù trình hoaït ñoäng, CPU ñoïc hoaëc queùt (scan) döõ lieäu hoaëc
traïng thaùi cuûa caùc thieát bò ngoaïi vi thoâng qua ngoõ vaøo, sau ñoù thöïc hieän caùc
chöông trình trong boä nhôù nhö sau: moät boä ñeám chöông trình seõ nhaët leänh töø
boä nhôù chöông trình ñöa ra thanh ghi leänh ñeå thi haønh. Chöông trình ôû daïng
STL (Statement List – Daïng leänh lieät keâ) hay ôû daïng LADDER (daïng hình
thang) seõ ñöôïc dòch ra ngoân ngöõ maùy caát trong boä nhôù chöông trình. Sau khi
thöïc hieän xong chöông trình, CPU seõ gôûi hoaëc caäp nhaät (update) tín hieäu tôùi
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
caùc thieát bò, ñöôïc ñieàu khieån thoâng qua Module xuaát. Moät chu kyø goàm ñoïc tín
hieäu ôû ngoõ vaøo, thöïc hieän chöông trình vaø gôûi caäp nhaät tín hieäu ôû ngoõ ra ñöôïc
goïi laø moät chu kyø queùt (Scanning).
Treân ñaây chæ laø moâ taû hoaït ñoäng ñôn giaûn cuûa moät PLC, vôùi hoaït ñoäng
naøy seõ giuùp cho ngöôøi thieát keá naém ñöôïc nguyeân taéc cuûa moät PLC. Nhaèm cuï
theå hoùa hoaït ñoäng cuûa moät PLC, sô ñoà hoaït ñoäng cuûa moät PLC laø moät voøng
queùt (scan) nhö sau:
Ñoïc ngoõ vaøo
Thöïc hieän chöông trình
Göûi ñeán
ngoõ ra
Xöû lyù caùc
yeâu caàu
giao tieáp
Töï chaån
ñoaùn
Hình :moät voøng queùt cuûa PLC
Thöïc teá khi PLC thöïc hieän chöông trình (Program Execution), PLC khi
caäp nhaät tín heä ngoõ vaøo (ON/OFF), caùc tín hieäu naøy khoâng ñöôïc truy xuaát töùc
thôøi ñeå ñöa ra (Update) ôû ngoõ ra maø quaù trình caäp nhaät tín hieäu ôû ngoõ ra
(ON/OFF) phaûi theo hai böôùc: khi xöû lyù thöïc hieän chöông trình, vi xöû lyù seõ
chuyeån ñoåi caùc möùc logic töông öùng ôû ngoõ ra trong “chöông trình noäi” (ñaõ
ñöôïc laäp trình), caùc möùc logic naøy seõ chuyeån ñoåi ON/OFF.Tuy nhieân luùc naøy
caùc tín hieäu ôû ngoõ ra “thaät” (töùc tín hieäu ñöôïc ñöa ra taïi Module out) vaãn
chöa ñöôïc ñöa ra. Khi xöû lyù keát thuùc chöông trình xöû lyù, vieäc chuyeån ñoåi caùc
möùc logic (cuûa caùc tieáp ñieåm) ñaõ hoaøn thaønh thì vieäc caäp nhaät caùc tín hieäu ôû
ngoõ ra môùi thöïc söï taùc ñoäng leân ngoõ ra ñeå ñieàu khieån caùc thieát bò ôû ngoõ ra.
Thöôøng vieäc thöïc thi moät voøng queùt xaûy ra vôùi thôøi gian raát ngaén, moät
voøng queùt ñôn (single scan) coù thôøi gian thöïc hieän moät voøng queùt töø 1ms tôùi
100ms. Vieäc thöïc hieän moät chu kyø queùt daøi hay ngaén coøn phuï thuoäc vaøo ñoä
daøi cuûa chöông trình vaø caû möùc ñoä giao tieáp giöõa PLC vôùi caùc thieát bò ngoaïi
vi (maøn hình hieån thò…). Vi xöû lyù chæ coù ñoïc ñöôïc tín hieäu ôû ngoõ vaøo chæ khi
naøo tín hieäu naøy taùc ñoäng vôùi khoaûng thôøi gian lôùn hôn moät chu kyø queùt. Neáu
thôøi gian taùc ñoäng ôû ngoõ vaøo nhoû hôn moät chu kyø queùt thì vi xöû lyù xem nhö
khoâng coù tín hieäu naøy. Tuy nhieân trong thöïc teá saûn xuaát, thöôøng caùc heä thoáng
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
chaáp haønh laø caùc heä thoáng cô khí neân toác ñoä queùt nhö treân coù theå ñaùp öùng
ñöôïc caùc chöùc naêng cuûa daây chuyeàn saûn xuaát. Ñeå khaéc phuïc khoaûng thôøi gian
queùt daøi, aûnh höôûng ñeán chu trình saûn xuaát, caùc nhaø thieát keá coøn thieát keá heä
thoáng PLC caäp nhaät töùc thôøi, caùc heä thoáng naøy thöôøng ñöôïc aùp duïng cho caùc
PLC lôùn coù soá löôïng I/O nhieàu, truy caäp vaø xöû lyù löôïng thoâng tin lôùn.
III-So saùnh PLC vôùi caùc heä thoáng ñieàu khieån khaùc _ Lôï i ích cuûa vieä c
söû duïng PLC:
1-So saùnh PLC vôùi caùc heä thoáng ñieàu khieån khaùc:
a-PLC vôùi heä thoáng ñieàu khieån baèng Relay:
Vieäc phaùt trieån heä thoáng ñieàu khieån baèng laäp trình ñaõ daàn daàn thay theá
töøng böôùc heä thoáng ñieàu khieån baèng Relay trong caùc quaù trình saûn xuaát. Khi
thieát keá moät heä thoáng ñieàu khieån hieän ñaïi, ngöôøi kyõ sö phaûi caân nhaéc, löïa
choïn caùc heä thoáng, heä thoáng ñieàu khieån laäp trình thöôøng ñöôïc söû duïng thay
cho heä thoáng ñieàu khieån baèng Relay do caùc nguyeân nhaân sau:
- Thay ñoåi trình töï ñieàu khieån moät caùch linh ñoäng.
- Coù ñoä tin caäy cao.
- Khoaûng khoâng laép ñaët thieát bò nhoû, khoâng chieám dieän tích.
- Coù khaû naêng ñöa tín hieäu ñieàu khieån ôû ngoõ ra cao.
- Söï choïn löïa döõ lieäu moät caùch thuaän lôïi, deã daøng.
- Deã daøng thay ñoåi caáu hình (heä thoáng maùy moùc saûn xuaát) trong töông
lai khi coù nhu caàu môû roäng saûn xuaát.
Ñaëc tröng cho heä thoáng ñieàu khieån chöông trình laø phuø hôïp vôùi nhöõng
nhu caàu ñaõ neâu treân, ñoàng thôøi veà maët kinh teá vaø thôøi gian thì heä thoáng ñieàu
khieån laäp trình cuõng vöôït troäi hôn heä thoáng ñieàu khieån coå ñieån (Relay,
Contactor,…). Heä thoáng ñieàu khieån naøy cuõng phuø hôïp vôùi söï môû roäng heä
thoáng trong töông lai do khoâng phaûi ñoåi, boû heä thoáng daây noái giöõa heä thoáng
ñieàu khieån vaø caùc thieát bò, maø chæ ñôn giaûn laø thay ñoåi chöông trình cho phuø
hôïp vôùi ñieàu kieän saûn xuaát môùi.
b-PLC vôùi maùy tính:
Caáu truùc giöõa maùy tính vôùi PLC ñeàu döïa treân boä vi xöû lyù (CPU) ñeå xöû lyù
döõ lieäu. Tuy nhieân coù moät vaøi caáu truùc quan troïng caàn phaân bieät ñeå thaáy roõ söï
khaùc bieät giöõa moät PLC vaø moät maùy tính :
-Khoâng nhö maùy tính, PLC ñöôïc thieát keá ñaëc bieät ñeå hoaït ñoäng trong
moâi tröôøng coâng nghieäp. Moät PLC coù theå ñöôïc laép ñaët ôû nhöõng nôi coù ñoä
nhieãu dieän cao (Electrical Noise), vuøng coù töø truôøng maïnh, coù caùc chaán ñoäng
cô khí, nhieät ñoä moâi tröôøng cao …
-Ñieàu quan troïng thöù hai ñoù laø: moät PLC ñöôïc thieát keá vôùi phaàn cöùng vaø
phaàn meàm sao cho deã laép ñaët (ñoái vôùi phaàn cöùng) ñoàng thôøi veà maët chöông
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
trình cuõng phaûi deã daøng ñeå ngöôøi söû duïng (kyõ sö, kyõ thuaät vieân) thao taùc laäp
trình moät caùch nhanh choùng, thuaän lôïi (ví duï: laäp trình baèng ngoân ngöõ hình
thang… ).
c-PLC vôùi maùy tính caù nhaân PC (Personal Computer):
Ñoái vôùi moät PC, ngöôøi laäp trình deã nhaän thaáy ñöôïc söï khaùc bieät giöõa PC
vôùi PLC, söï khaùc bieät coù theå bieát ñöôïc nhö sau:
- Maùy tính khoâng coù caùc coång giao tieáp tröïc tieáp vôùi caùc thieát bò ñieàu
khieån, ñoàng thôøi maùy tính cuõng hoaït ñoäng khoâng toát trong moâi tröôøng coâng
nghieäp.
- Ngoân ngöõ laäp trình treân maùy tính khoâng phaûi laø daïng hình thang, maùy
tính ngoaøi vieäc söû duïng caùc phaàn meàm chuyeân bieät cho PLC, coøn phaûi thoâng
qua vieäc söû duïng caùc phaàn meàm khaùc, laøm "chaäm" ñi quaù trình giao tieáp vôùi
caùc thieát bò ñöôïc ñieàu khieån.
Tuy nhieân qua maùy tính, PLC coù theå deã daøng keát noái vôùi caùc heä thoáng
khaùc, cuõng nhö PLC coù theå söû duïng boä nhôù (coù dung löôïng raát lôùn) cuûa maùy
tính laøm boä nhôù cuûa PLC.
2-Lôïi ích cuûa vieäc söû duïng PLC:
Cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa phaàn cöùng vaø phaàn meàm, PLC ngaøy caøng
taêng ñöôïc caùc tính naêng cuõng nhö lôïi ích cuûa PLC trong hoaït ñoäng coâng
nghieäp. Kích thöôùc cuûa PLC hieän nay ñöôïc thu nhoû laïi ñeå boä nhôù vaø soá löôïng
I/O caøng nhieàu hôn, caùc öùng duïng cuûa PLC caøng maïnh hôn giuùp ngöôøi söû
duïng giaûi quyeát ñöôïc nhieàu vaán ñeà phöùc taïp trong ñieàu khieån heä thoáng.
Lôïi ích ñaàu tieân cuûa PLC laø heä thoáng dieàu khieån chæ caàn laép daët moät laàn
(ñoái vôùi sô ñoà heä thoáng, caùc ñöôøng noái daây, caùc tín hieäu ôû ngoõ vaøo/ra …), maø
khoâng phaûi thay ñoåi keát caáu cuûa heä thoáng sau naøy, giaûm ñöôïc söï toán keùm khi
phaûi thay ñoåi laép ñaët khi ñoåi thöù töï ñieàu khieån (ñoái vôùi heä thoáng ñieàu khieån
Relay), khaû naêng chuyeån ñoåi heä ñieàu khieån cao hôn (nhö giao tieáp giöõa caùc
PLC ñeå truyeàn döõ lieäu ñieàu khieån laãn nhau), heä thoáng ñöôïc ñieàu khieån linh
hoaït hôn.
Khoâng nhö caùc heä thoáng cuõ, PLC coù theå deã daøng laép ñaët do chieám moät
khoaûng khoâng gian nhoû hôn nhöng ñieàu khieån nhanh, nhieàu hôn caùc heä thoáng
khaùc. Ñieàu naøy caøng toû ra thuaän lôïi hôn ñoái vôùi caùc heä thoáng ñieàu khieån lôùn,
phöùc taïp, vaø quaù trình laép ñaët heä thoáng PLC ít toán thôøi gian hôn caùc heä thoáng
khaùc.
Cuoái cuøng laø ngöôøi söû duïng coù theå nhaän bieát caùc truïc traëc heä thoáng cuûa
PLC nhôø giao dieän qua maøn hình maùy tính (moät soá PLC theá heä sau coù khaû
naêng nhaän bieát caùc hoûng hoùc (trouble shoding) cuûa heä thoáng vaø baùo cho
ngöôøi söû duïng), ñieàu naøy laøm cho vieäc söûa chöõa thuaän lôïi hôn.
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
IV. Moät vaøi lónh vöïc tieâu bieåu öùng duïng PLC :
Hieän nay PLC ñaõ ñöôïc öùng duïng thaønh coâng trong nhieàu lónh vöïc saûn
xuaát caû trong coâng nghieäp vaø daân duïng. Töø nhöõng öùng duïng ñeå ñieàu khieån
caùc heä thoáng ñôn giaûn, chæ coù chöùc naêng ñoùng/môû (ON/OFF) thoâng thöôøng
ñeán caùc uùng duïng cho caùc lónh vöïc phöùc taïp,
ñoøi hoûi tính chính xaùc cao, öùng duïng caùc thuaät toaùn trong quaù trình saûn xuaát.
Caùc lónh vöïc tieâu bieåu öùng duïng PLC hieän nay bao goàm :
-Hoùa hoïc vaø daàu khí: Ñònh aùp suaát (daàu), bôm daàu, ñieàu khieån heä thoáng
oáng daãn, caân ñong trong ngaønh hoùa …
-Cheá taïo maùy vaø saûn xuaát: Töï ñoäng hoùa trong cheá taïo maùy, caân ñong,
quaù trình laép ñaët maùy, ñieàu khieån nhieät ñoä loø kim loaïi,… -Boät giaáy, giaáy, xöû lyù
giaáy : ñieàu khieån maùy baêm, quaù trình uû boät, quaù trình caùn, gia nhieät, …
-Thuûy tinh vaø phim aûnh: quaù trình ñoùng goùi, thöû nghieäm vaät lieäu, caân
ñong, caùc khaâu hoaøn taát saûn phaåm, ño caét giaáy, …
-Thöïc phaåm, röôïu bia, thuoác laù: ñeám saûn phaåm, kieåm tra saûn phaåm, kieåm
soaùt quaù trình saûn xuaát, bôm (bia, nöôùc traùi caây, …), caân ñong, ñoùng goùi, hoøa
troän, …
-Kim loaïi: ñieàu khieån quaù trình caùn, cuoán (theùp), quy trình saûn xuaát,
kieåm tra chaát löôïng.
-Naêng löôïng: ñieàu khieån nguyeân lieäu (cho quaù trình ñoát, xöû lyù trong caùc
turbin, …), caùc traïm caàn hoaït ñoäng tuaàn töï khai thaùc vaät lieäu moät caùch töï ñoäng
(than, goã, daàu moû, …).
V. Giôùi thieäu veà Module Analog EM235 cuûa PLC S7_200, CPU 214 :
- Goàm ba ngoõ vaøo analog vaø moät ngoõ ra analog.
- Trôû khaùng vaøo >= 10MΩ.
VDC
- Ñieän aùp cöïc ñaïi ngoõ vaøo : 30 .
- Doøng ñieän cöïc ñaïi ngoõ vaøo : 32mA.
- Coù caùc boä chuyeån ñoåi ADC, DAC (12 bit).
- Thôøi gian chuyeån ñoåi analog sang digital : 20mA.
- Coâng suaát tieâu taùn : 2W.
- Coù LED baùo traïng thaùi.
- Coù nuùm chænh OFFSET vaø chænh GAIN.
- Coù caùc contact ñeå löïa choïn phaïm vi aùp ngoõ vaøo (contact ôû moät trong
hai vò trí ON vaø OFF): contact 1 löïa choïn cöïc tính aùp ngoõ vaøo: ON ñoái vôùi aùp
ñôn cöïc, OFF vôùi aùp löôõng cöïc; contact 3, 5, 7, 9, 11 choïn phaïm vi ñieän aùp:
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
Contact ñònh caáu hình EM235
SW11 SW9 SW7 SW5 SW3
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
OFF
OFF
ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
SW1
ON
OFF
Löôõng cöïc
OFF
ON
OFF
ON
X1
X10
X100
Caám
OFF
OFF
ON
1
ON
ON
ON
ON
ON
ON
ON
Contact ñònh caáu hình
3
5
7
9
ON OFF ON OFF
ON OFF OFF ON
OFF ON
ON OFF
OFF ON OFF ON
OFF OFF ON OFF
OFF OFF ON OFF
OFF OFF OFF ON
11
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
0 ->50mV
0 ->100mV
0 ->500mV
0 ->1V
0 ->5V
0 ->20mA
0 ->10V
12.5µV
25µV
125µV
250µV
1.25mV
5µA
2.5mV
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
+/- 25mV
+/-50mV
+/- 100mV
+/- 250mV
+/- 500mV
+/- 1V
+/- 2.5V
+/- 5V
+/- 10V
12.5µV
25µV
50µV
125µV
250µV
500µV
1.25mV
2.5mV
5mV
OFF
OFF
OFF
ON
ON
ON
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
OFF
ON
OFF
0.8
0.4
0.2
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
*Caùc contact ñònh caáu hình vaø caùc chieát aùp chænh trong Module EM235:
*Caùch keát noái caùc ngoõ vaøo/ra cuûa Module môû roäng EM235:
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
*Sô ñoà khoái caùc ngoõ vaøo cuûa EM235:
*Tín hieäu töông töï ñöôïc ñöa vaøo caùc ñaàu vaøo A+, A-, B+, B-, C+, C-, sau
ñoù qua caùc boä loïc nhieãu, qua boä ñeäm, boä suy giaûm, boä khueách ñaïi roài ñöa ñeán
khoái chuyeån ñoåi ADC, chuyeån ñoåi tín hieäu töông töï sang tín hieäu soá 12 bit. 12
bit döõ lieäu naøy ñöôïc ñaët beân trong töø ngoõ vaøo analog cuûa CPU nhö sau:
MSB
15
AIWxx 0
LSB
14
3
Döõ lieäu 12 bit
2
1
0
0
0
0
Ñôn cöïc
MSB
15
LSB
4
3
2
1
0
AIWxx Döõ lieäu 12 bit
0
0
0
0
Löôõng cöïc
12 bit döõ lieäu ra töø boä chuyeån ñoåi ADC ñöôïc canh traùi trong töø döõ lieäu.
Bit MSB laø bit daáu: 0 duøng ñeå dieãn taû giaù trò töø döõ lieäu döông, 1 duøng ñeå dieãn
taû giaù trò töø döõ lieäu aâm.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
*Sô ñoà khoái ngoõ ra cuûa EM235:
*12 bit döõ lieäu ñöôïc ñaët beân trong töø ngoõ ra analog cuûa CPU nhö sau:
MSB
15
AQWxx
0
LSB
14
4
3
Döõ lieäu 11 bit
0
2
1
0
0
0
0
Döõ lieäu ngoõ ra laø doøng
MSB
15
AQWxx
Döõ lieäu 12 bit
LSB
4
3
0
2
1
0
0
0
0
Döõ lieäu ngoõ ra laø aùp
12 bit döõ lieäu tröôùc khi ñöa vaøo boä chuyeån ñoåi DAC ñöôïc canh traùi trong
töø döõ lieäu ngoõ ra. Bit MSB laø bit daáu: 0 ñeå dieãn taû giaù trò töø döõ lieäu döông. 4
bit thaáp coù giaù trò 0 ñöôïc loaïi boû tröôùc khi töø döõ lieäu naøy ñöôïc ñöa vaøo boä
chuyeån ñoåi DAC. Caùc bit naøy khoâng aûnh höôûng ñeán giaù trò ôû ngoõ ra.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
CHÖÔNG III : GIÔÙI THIEÄU VEÀ SCR VAØ CAÙC IC SÖÛ DUÏNG
TRONG MAÏCH
I-SCR:
SCRlaø moät tinh theå baùn daãn goàm boán lôùp baùn daãn loaïi P vaø N xen keõ
nhau. Giöõa caùc lôùp naøy laø caùc maët gheùp P-N ñöôïc kyù hieäu JA, JC, vaø JK.
Lôùp P1 ñöôïc goïi laø lôùp anode, noù coù chieàu daøy vaø noàng ñoä taïp chaát
(noàng ñoä haït mang ñieän ña soá) trung bình. Lôùp N1 goïi laø lôùp khoùa. Noù coù
chieàu daøy lôùn vaø noàng ñoä taïp chaát beù nhaát. Ñieàu naøy cho pheùp caùc maët gheùp
JA vaø JK chòu ñöôïc ñieän aùp ngöôïc lôùn. Lôùp P2 ñöôïc goïi laø lôùp ñieàu khieån. Noù
coù chieàu daøy beù vaø noàng ñoä taïp chaát trung bình. Cuoái cuøng lôùp N2 ñöôïc goïi
laø lôùp catode. Noù raát moûng (vaøi µm) vaø coù noàng ñoä taïp chaát lôùn nhaát. Ñieàu
naøy cho pheùp catode khueách taùn vaøo lôùp ñieàu khieån P2 qua JK moät soá löôïng
lôùn ñieän töû töï do.
Töø ba lôùp P1, P2, vaø N2, ngöôøi ta ñöa ra caùc ñieän cöïc anode A, ñieàu
khieån G, vaø catode K cuûa SCR ñöôïc kyù hieäu nhö hình b).
Maïch töông ñöông cuûa SCR goàm hai transistor nhö sau:
A
G
K
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
*Ñaëc tuyeán V-A cuûa SCR:
IA
Ithmax
III
Idt
Uct
Ung
Io
I
0
IV
Uch
Iñk = 0
II
Ith
VAK
Ñaëc tuyeán V-A cuûa SCR coù theå chia ra laøm 4 ñoaïn:
-Ñoaïn I öùng vôùi traïng thaùi khoùa cuûa SCR. Trong ñoaïn naøy coù doøng ñieän
roø chaûy qua SCR I = Io; Io goïi laø doøng ñieän duy trì cuûa SCR, laø giaù trò doøng
ñieän caàn thieát ñeå SCR daãn, döôùi giaù trò naøy SCR seõ taét. Vieäc taêng ñieän aùp U ít
aûnh höôûng ñeán giaù trò doøng ñieän I. Khi taêng U ñeán giaù trò Uch (ñieän aùp chuyeån
traïng thaùi), baét ñaàu quaù trình taêng tröôûng nhanh choùng cuûa doøng ñieän, SCR
chuyeån sang traïng thaùi môû.
-Ñoaïn II cuûa ñöôøng ñaëc tính öùng vôùi giai ñoaïn chuyeån dòch thuaän cuûa
maët tieáp giaùp JC. Trong ñoaïn naøy, moãi moät löôïng taêng nhoû cuûa doøng ñieän öùng
vôùi moät löôïng giaûm lôùn cuûa ñieän aùp. Ñoaïn naøy coøn ñöôïc goïi laø ñoaïn ñieän trôû
aâm.
-Ñoaïn III cuûa ñöôøng ñaëc tính öùng vôùi traïng thaùi môû cuûa SCR.Trong ñoaïn
naøy, caû ba maët tieáp giaùp JA, JC, JK ñeàu ñaõ chuyeån dòch thuaän, moät giaù trò ñieän
aùp nhoû coù theå taïo ra moät doøng ñieän lôùn. Luùc naøy doøng ñieän thuaän chæ coøn bò
haïn cheá bôûi ñieän trôû maïch ngoaøi. Ñieän aùp rôi treân SCR raát nhoû, SCR ñöôïc
giöõ ôû traïng thaùi môû chöøng naøo doøng Ith coøn lôùn hôn doøng duy trì Idt.
-Ñoaïn IV cuûa ñöôøng ñaëc tính öùng vôùi traïng thaùi cuûa SCR khi ta ñaët moät
ñieän aùp ngöôïc leân noù (cöïc döông ñaët leân catode, cöïc aâm ñaët leân anode). Luùc
naøy JA, JK chuyeån dòch ngöôïc, JC chuyeån dòch thuaän. Vì khaû naêng khoùa cuûa JK
raát yeáu neân nhaùnh ngöôïc cuûa ñaëc tuyeán V-A chuû yeáu ñöôïc quyeát ñònh baèng
khaû naêng khoùa cuûa maët tieáp giaùp JA, do ñoù coù daïng nhaùnh ngöôïc cuûa ñaëc
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
tuyeán diode thoâng thöôøng.Doøng ñieän ngöôïc Ing raát nhoû, Ing ≅Io. Khi taêng
ñieän aùp ngöôïc ñeán Uct (ñieän aùp choïc thuûng) thì JA bò choïc thuûng, SCR bò
hoûng. Vì vaäy khoâng cho pheùp ñaët ñieän aùp ngöôïc vôùi giaù trò ≅ Uct leân SCR.
Taêng daàn giaù trò Iñk, ñoaïn I cuûa ñöôøng ñaëc tuyeán V-A seõ ruùt ngaén laïi vaø
ñieän aùp Uch cuõng nhoû ñi. Khi doøng ñieàu khieån töông ñoái lôùn thì ñöôøng ñaëc
tuyeán gaàn nhö thaúng gioáng nhö nhaùnh thuaän cuûa ñaëc tuyeán diode.
Neáu taêng ñieän aùp ñaët leân SCR ñeán Uch thì SCR seõ chuyeån töø traïng thaùi
khoùa sang traïng thaùi môû.
Neáu SCR ñaõ daãn, khi khoâng coøn doøng ñieàu khieån thì SCR vaãn coøn daãn,
muoán taét SCR thì ta phaûi cöôõng böùc taét baèng caùch : ngaét doøng anode; ñaët moät
ñieän aùp ngöôïc leân hai ñaàu A-K (VAK < 0).
II- Caùc IC söû duï ng trong maï c h :
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
NOÄIBDUNG
KL
I
PHAÀN II :
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
A_THIEÁT KEÁ PHAÀN CÖÙNG
I-Yeâu caàu:
- Coù thieát bò caàn ño nhieät ñoä (ôû ñaây laø boùng ñeøn troøn 75W).
- Coù caûm bieán nhieät ñoä (ôû ñaây duøng caûm bieán loïai LM335Z).
- Ñieàu khieån nhieät ñoä cuûa thieát bò baèng chöông trình ñieàu khieån trong PLC
vaø baèng SCR.
- Giao tieáp giöõa PLC vaø maïch ñaàu ño thoâng qua module analog EM235
cuûa PLC S7-200.
- Coù khoái hieån thò nhieät ñoä thaät cuûa thieát bò (treân LED 7 ñoïan).
II-Sô ñoà khoái - Nguyeân lyù hoaït ñoäng döïa theo sô ñoà khoái:
KHOÁI KHUEÁCH ÑAÏI
KHOÁI CAÛM BIEÁN
NHIEÄT ÑOÄ
PLC
KHOÁI ÑIEÀU KHIEÅN
KHOÁI GIAÛI
MAÕ-HIEÅN THÒ
THIEÁT BÒ
Nhieät ñoä cuûa thieát bò ñöôïc caûm bieán nhieät caûm bieán vaø bieán ñoåi thaønh
ñieän aùp.Vì ñieän aùp naøy thay ñoåi moät löôïng raát nhoû khi nhieät ñoä thieát bò thay
ñoåi töø 00C ñeán 1000C neân noù seõ ñöôïc ñöa qua moät maïch khueách ñaïi tröôùc khi
ñöa vaøo ngoõ vaøo analog cuûa PLC. Trong PLC, döõ lieäu seõ ñöôïc bieán ñoåi, xöû lyù
tröôùc khi ñöa ra ngoøai qua hai ngoõ: ngoõ ra digital töø Q0.0 ñeán Q0.4 ñeå ñöa
ñeán khoái giaûi maõ-hieån thò ñeå hieån thò nhieät ñoä thaät cuûa thieát bò; ngoõ ra analog
Vo ñöa ñeán khoái ñieàu khieån. Khoái ñieàu khieån laáy döõ lieäu töø ngoõ ra cuûa PLC
ñeå ñieàu khieån, thay ñoåi doøng qua thieát bò ñeå khoáng cheá cho nhieät ñoä cuûa thieát
bò luoân nhoû hoaëc baèng nhieät ñoä ñaët tröôùc (ôû ñaây laø 400C).Vaø quaù trình ño vaø
ñieàu khieån cuûa thieát bò cöù theá ñöôïc laëp ñi laëp laïi.
III-Thieát keá chi tieát:
1-Maïch caûm bieán nhieät ñoä vaø maïch khueách ñaïi:
*Yeâu caàu:
- Ño nhieät ñoä trong khoûang töø 00C ñeán 1000C vôùi ñoä chính xaùc +/- 10C.
- Ñieän aùp ñaàu ra thay ñoåi tuyeán tính theo nhieät ñoä trong khoûang töø 0Vdc
ñeán 5Vdc töùc laø 0,05V/0C.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
*Thieát keá cuï theå:
0
0
Ñeå ño daõy nhieät ñoä trong khoaûng töø 0 C ñeán 100 C, ta coù theå duøng nhieät
trôû hay Thermocouple ñeå ño vì chuùng ñeàu coù öu ñieåm trong vieäc ño caùc nhieät
ñoä cao, nhöng ñeàu maéc phaûi nhöôïc ñieåm laø coù hieän töôïng troâi nhieät.
Do ñoù döïa vaøo lyù thuyeát vaø thöïc teá cuûa maïch caàn thieát keá, ôû ñaây ngöôøi
vieát duøng phöông phaùp ño baèng IC caûm bieán nhieät ñoä. Caùc IC caûm bieán nhieät
ñoä coù ñoä chính xaùc cao, deã tìm vaø giaù thaønh töông ñoái reû. Moät trong soá ñoù laø
IC LM335Z laø loaïi thoâng duïng treân thò tröôøng hieän nay, ñoàng thôøi noù coù
nhöõng ñaëc tính laøm vieäc phuø hôïp vôùi yeâu caàu thieát keá cuûa maïch.
a-Tính chaát cô baûn cuûa LM335Z:
0
-Chia thang ño theo K (ñoä Kelvin).
0
-Ñieän aùp ñaàu ra thay ñoåi tuyeán tính theo nhieät ñoä (0,01V/ K).
-Ñoä chính xaùc cao,tính naêng caûm bieán nhieät ñoä raát nhaïy.
-Trôû khaùng ñoäng 0,6Ω (khi Ingöôïc =1mA).
-Tieâu taùn coâng suaát thaáp.
-Doøng laøm vieäc töø 400µA -> 5mA.
0
0
0
0
-Sai soá chöa chænh laø 4 C (vôùi –40 C < T C < 100 C).
0
0
0
0
0
-Sai soá ñaõ chænh taïi 25 C laø 1 C (vôùi –40 C < T C < 100 C).
-Doøng ngöôïc 15mA.
-doøng thuaän 10mA.
0
-Ñieän aùp hoïat ñoäng ngoõ ra ôû ñieàu kieän Tc = 25 C,Ir = 1mA laø töø 2,94V ->
3,04V (thöôøng laø 2,98V).
0
0
-Ñoä khoâng tuyeán tính laø 0,3 C (Max:1,5 C) khi Ir = 1mA.
-Voû loïai Plastic kieåu TO92.
-Theo thoâng soá cuûa nhaø saûn xuaát LM335Z,ta coù quan heä giöõa nhieät ñoä vaø
ñieän aùp ngoõ ra cuûa LM335Z laø:
0
Vout = 0,01(V)*T( K)
0
= 0,01*(273 + T C)
0
= 2,73 + 0,01*T C
0
0
Vaäy öùng vôùi taàm ño töø 0 C ñeán 100 C ,ta coù söï bieán thieân ñieän aùp ôû ngoõ
ra laø:
0
0
0 C (273 K) -> Vout = 2,73V
0
0
10 C (283 K) -> Vout = 2,83V
0
0
100 C (373 K) -> Vout = 3,73V
0
0
Nhö vaäy taàm bieán thieân ñieän aùp töông öùng vôùi nhieät ñoä töø 0 C ñeán 100 C
laø 1V, quaù nhoû, neáu ñöa vaøo khoái chuyeån ñoåi A/D thì döõ lieäu ra seõ coù luùc bò
truøng laép khi nhieät ñoä thay ñoåi moät khoaûng nhoû.
Töø caùc yeâu caàu treân, ta coù theå xaùc ñònh daïng maïch:
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
-Laø maïch khueách ñaïi DC (lieân heä tröïc tieáp).
-Coù theå chænh offset.
-Trôû khaùng vaøo lôùn ñeå khoûi aûnh höôûng ñeán phaân cöïc cuûa caûm bieán.
-Do yeâu caàu ñaët ra laø phaûi laøm cho ñieän aùp tröôùc khi ñöa vaøo boä
chuyeån ñoåi A/D laø khoaûng töø 0V -> 5C, trong khi ñieän aùp ra töø caûm bieán thay
ñoåi theo quy luaät:
Vo = 2,73 + 0,01*T0C (V) neân ôû ñaây ta phaûi duøng maïch tröø coù tính khueách
ñaïi (Av = +5).
Ta coù theå choïn maïch sau:
Choïn OP-AMP loïai µA741C coù caùc thoâng soá sau:
+Nguoàn cung caáp max : +/- 18Vdc
+Daõy nhieät ñoä hoïat ñoäng : 00C -> 700C
+Khi Vcc = +/- 15Vdc vaø ToC = 250C :
Coâng suaát tieâu taùn (max) : 85mW
Doøng cung caáp (max)
: 2,8mA
Trôû khaùng ra
: 75Ω
Trôû khaùng vaøo
: 2MΩ
AÙp OFFSET ngoõ vaøo
:2mV (max :6mV)
Doøng OFFSET ngoõ vaøo :20nA (max :400nA)
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Doøng phaân cöïc ngoõ vaøo : 80nA (max : 500nA)
Daõy chænh ñieän aùp OFFSET : +/- 15mV
Doøng ngaén maïch ngoõ ra : 25mA
-Do OPAMP1 ñöôïc maéc nhö maïch laëp ñieän aùp neân trôû khaùng vaøo
khoûang400MΩ neân boû qua doøng vaøo cuûa OPAMP1.
Choïn VR4 = 5KΩ , IR = 1mA.
0
Ñieän aùp ra töø caûm bieán : Vo = 2,73 + 0,01*T C
0
ÔÛ 25 C : Vo = 2,73 + 0,01*25 = 2,98V = VA
Ta coù :
VA
2,98V
IR28 = Ir + IVR4 = IR + ------- = 1mA +-------- = 1,596mA
VR4
5KΩ
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
5 - VA
5V - 2,98V
=> R28 = -------- = --------------- = 1,265KΩ
IR28
1,596mA
Choïn R28 = 1.2KΩ ; keát hôïp chænh VR4 vaø VR3 sao cho ñieän aùp taïi A
vaø taïi C laø :
0
0
0
VA = VC =2,73 + 0,01*T C. Ví duï khi T C = 25 C thì VA = VC = 2,98V.
Ñeå ñaûm baûo ñieän aùp ra taïi D laø töø 0V -> 5V khi nhieät ñoä taïi ñaàu ño
0
0
thay ñoåi töø 0 C ñeán 100 C thì ñieän aùp taïi B phaûi laø 2,73V vaø :
VR2 + R32
R33 + VR1 + R31
R33 + VR1
VD = ---------------------* ----------------------- *Vc ---------------- *VB
VR2 + R32 + R30
R31
R31
R33 + VR1 VR2 + R32
Choïn ------------------ = ------------- = 5
R31
R30
0
vaø VB = 2,73V ;VC = 2,73 + 0,01*T C
0
0
Thì VD = 5/6 * 6/1 (2,73 + 0,01*T C) - 5*2,73 = 0,05*T C
Choïn R30 = R31 = 1KΩ ; R32 = R33 = 4,7KΩ ; VR2 = VR1 = 1KΩ
Choïn nguoàn cung caáp cho OPAMP laø +/- 7,5V, vì khoaûng thay ñoåi cuûa
ñieän aùp thöôøng nhoû hôn ñieän aùp nguoàn khoaûng 1V ->2V. Ví duï OPAMP
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
µA741C khi ñöôïc caáp nguoàn +/- 15V thì ñieän aùp ra chæ thay ñoåi töø -13V ->
+13V (khi taûi >= 2KΩ)
Choïn VR9 = 5KΩ ; zener laø loïai coù Vz = 3,9V vaø Iz = 10mA
Boû qua trôû khaùng vaøo cuûa ñaàu vaøo OPAMP , ta coù:
Vcc - Vz
5V -3,9V
R29 =------------- = -------------------- = 102Ω
Iz + IVR9
10mA+ 3,9V
5KΩ
Choïn R29 = 100Ω
-Tín hieäu töông töï töø ngoõ ra cuûa maïch ñaàu ño seõ ñöôïc ñöa ñeán ngoõ vaøo
A+ cuûa PLC, sau khi qua maïch loïc nhieãu, seõ qua caùc maïch choïn ñoä suy giaûm,
chænh ñoä lôïi,roài ñöa ñeán ngoõ vaøo cuûa boä chuyeån ñoåi ADC , tín hieäu ngoõ ra
ñöôïïc ñöa vaøo AIW0. Döõ lieäu naøy seõ ñöôïc phaàn meàm PLC xöû lyù vaø sau ñoù
ñöa ra ngoøai qua caùc ngoõ: ngoõ ra töông töï Vo ñöôïc ñöa ñeán khoái ñieàu khieån
ñeå ñieàu khieån thay ñoåi goùc kích cho SCR, töø ñoù thay ñoåi doøng qua taûi; caùc
ngoõ ra soá Q0.0, Q0.1, Q0.2, Q0.3, Q0.4 ñöôïc ñöa ñeán khoái giaûi maõ - hieån thò
ñeå hieån thò nhieät ñoä thaät cuûa thieát bò.
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
2-Maïch ñieàu khieån:
Coù nhieàu caùch ñeå ñieàu khieån vaø khoáng cheá nhieät ñoä cuûa thieát bò.Ta coù theå
ñieàu khieån baèng caùch duøng relay: ta noái thieát bò qua tieáp ñieåm thöôøng ñoùng
cuûa relay, khi nhieät ñoä cuûa thieát bò thaáp hôn nhieät ñoä yeâu caàu thì khoâng taùc
ñoäng vaøo relay vaø relay khoâng hoïat ñoäng, do vaäy vaãn coù doøng qua thieát bò (vì
tieáp ñieåm thöôøng ñoùng cuûa relay vaãn coøn ñoùng ). Khi nhieät ñoä cuûa thieát bò
cao hôn nhieät ñoä yeâu caàu thì seõ taùc ñoäng vaøo relay vaø relay seõ hoïat ñoäng,
tieáp ñieåm thöôøng ñoùng cuûa relay hôû ra vaø do vaäy seõ maát doøng qua thieát bò vaø
laøm giaûm nhieät ñoä cuûa thieát bò. Khi nhieät ñoä cuûa thieát bò giaûm ñeán möùc nhoû
hôn nhieät ñoä yeâu caàu thì laïi khoâng taùc ñoäng vaøo relay vaø relay khoâng hoïat
ñoäng, luùc naøy seõ coù doøng qua thieát bò vaø quaù trình ñieàu khieån cöù nhö vaäy
ñöôïc laëp ñi laëp laïi. Ñaây laø phöông caùch ñieàu khieån giaùn ñoaïn (khoâng lieân
tuïc).
Ta cuõng coù theå ñieàu khieån nhieät ñoä cuûa thieát bò theo phöông caùch ñieàu
khieån lieân tuïc baèng caùch duøng SCR. Ñeå khoáng cheá nhieät ñoä cuûa thieát bò thì ta
seõ thay ñoåi doøng qua thieát bò. Khi nhieät ñoä cuûa thieát bò thaáp hôn nhieät ñoä yeâu
caàu thì ta seõ cho doøng coù giaù trò lôùn qua thieát bò baèng caùch kích SCR vôùi goùc
kích ϕ beù; vaø khi nhieät ñoä cuûa thieát bò cao hôn nhieät ñoä yeâu caàu thì ta seõ giaûm
doøng qua thieát bò baèng caùch kích SCR vôùi goùc kích ϕ lôùn. Trong phaàn luaän
vaên naøy, em seõ duøng phöông phaùp ñieàu khieån lieân tuïc baèng caùch duøng SCR.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Sô ñoà maïch nhö sau:
Ñieän aùp laáy töø ngoõ ra Vo cuûa PLC chính laø ñieän aùp ñieàu khieån uñk .AÙp
naøy duøng ñeå ñieàu khieån laøm thay ñoåi goùc kích cho SCR, töø ñoù thay ñoåi doøng
qua thieát bò vaø luùc ñoù seõ ñieàu chænh ñöôïc nhieät ñoä cuûa thieát bò cho phuø hôïp
vôùi yeâu caàu.
Trong sô ñoà treân:
T4,T7,T8 :A1015
T9 : C1815
R34 = 10KΩ/10W duøng ñeå giaûm aùp cung caáp cho maïch ñieàu khieån.
Diode Zener Dz duøng ñeå ghim aùp 15V cung caáp cho phaàn sau.
R39,R40 taïo thaønh caàu phaân aùp taïo ra aùp oån ñònh VB' ñöa vaøo cöïc neàn
cuûa T8.
Tuøy theo ñieän aùp ñieàu khieån uñk laáy töø ngoõ ra Vo cuûa PLC coù giaù trò ñieän
aùp cao hay thaáp maø laøm cho T4 daãn maïnh hay ngaét.
-Neáu uñk nhoû thì T4 daãn , laøm cho T7 daãn. Luùc naøy tuï ñieän C11 naïp ñieän
vôùi thôøi haèng τ1 = (R37 // R38)C11. Khi tuï C11 naïp ñeán giaù trò Vp naøo ñoù lôùn
hôn VB' thì luùc naøy laøm cho T8 daãn vaø T9 cuõng daãn theo, vaø luùc ñoù tuï C11 seõ
xaû ñieän qua T8,T9 vaø qua R41, taïo ra moät xung kích cho SCR hoaït ñoäng, luùc
naøy seõ coù doøng qua taûi RL(ñeøn) laøm cho ñeøn saùng.
-Neáu uñk lôùn (töùc laø luùc naøy nhieät ñoä cuûa thieát bò (ñeøn) cao hôn nhieät ñoä
ñaët tröôùc) thì luùc naøy T4 seõ ngaét, laøm T7 ngaét, luùc naøy tuï ñieän C11 naïp ñieän
vôùi thôøi haèng τ2 = R38*C111 >>τ, do vaäy thôøi gian ñeå tuï ñieän C11 naïp ñeán
giaù trò Vp > VB’ seõ laâu hôn, do vaäy thôøi ñieåm kích cho SCR seõ thay ñoåi (treã
hôn), do ñoù aùp qua taûi seõ bò thay ñoåi (nhoû hôn), laøm cho doøng qua taûi cuõng seõ
nhoû hôn vaø töø ñoù laøm giaûm nhieät ñoä cuûa boùng ñeøn.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
-Khi nhieät ñoä cuûa boùng ñeøn giaûm ñeán giaù trò thaáp hôn nhieät ñoä ñaët tröôùc
thì uñk seõ giaûm nhoû laøm cho T4 daãn vaø quaù trìng cöù nhö vaäy ñöôïc laëp ñi laëp
laïi, ta seõ ñieàu khieån ñöôïc nhieät ñoä cho thieát bò (boùng ñeøn).
Ta coù :
τ1 = (R37 // R38).C11
τ2 = R38.C11
Choïn τ1 = 0,2ms ; τ2 = 2ms ; C11 = 0,22uF
-3
τ2
2.10
3
=> R38 = ------- = ----------- = 9,09.10 Ω = 9,09KΩ
-6
C11
0,22.10
Choïn R38 = 10KΩ
R37.R38
τ1 = --------------*C
R37 + R38
-6
1
1
C
0,22.10
-3
-------+ ------ = ------ = --------------= 1,1.10
-3
R38 R37
τ1
0,2.10
1
1
1
-3
-3
-3
-3
-3
=> ------ = 1,1.10 - ------= 1,1.10 -----------= 1,1.10 - 0,1.10 = 10
3
R37
R38
10.10
3
=>R37 = 10 Ω = 1KΩ
choïn ICT4 = 10mA
Khi aùp ñieàu khieån baèng 0 thì luùc ñoù T4 daãn maïnh.
Ta coù : 15 = R35*ICT4 + VEBT4
-3
3
R35 = (15 - VBET4) / ICT4 = (15 - 0,7) / 10.10 = 1,4.10 .
Choïn R35 = 1KΩ.
Ta laïi coù :
15 = R35*ICT4 + VECT4 + R36*IET4
3
-3
-3
=>R36 = (15 - R35*ICT4 - VECT4) / IET4 = (15 - 10 *10.10 - 0,2) / 10.10
3
= 0,48.10
choïn R36 = 100Ω
R39,R40 taïo thaønh caàu phaân aùp, taïo aùp taïi B' (VB') so saùnh vôùi aùp taïi E'
ñeå ñònh thôøi ñieåm xaû cuûa tuï C11.
Choïn R39 = R40 = 10KΩ
R41 duøng ñeå ñònh thôøi haèng xaû cuûa tuï C11.
τ = R41*C11
Do τ raát nhoû neân ta choïn τ = 0,01ms
τ
0,01.10-3
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
=> R41 = ------ = --------------- = 45,45Ω
0,22.10-6
C11
Choïn R41 = 47Ω
Daïng soùng taïi caùc ñieåm treân maïch nhö sau:
Uv
Um
0
-Um
UC'D'
UDz
0
Uñk
0
UE'D'
Vp
0
UE'D'
0
UA'D'
0
π
2π
3π
4π
5π
π
2π
3π
4π
5π
UD'G'
0
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Giaù trò trung bình cuûa ñieän aùp ra treân taûi :
UD'G'tb =
Π
2 ∫
2Π wtwtdUm
ϕ
)(sin
Um
Π
= --------( -cosωt
)
Π
ϕ
Um
= --------- ( 1 + cosϕ )
vôùi ϕ : goùc kích treã cho SCR
Π
Giaù trò trung bình cuûa doøng ñieän qua phuï taûi :
UD'G'tb
Um
IRL =------------ = ---------(1+ cosϕ )
RL
ΠR
0≤ϕ ≤Π
Vaäy khi ñieän aùp ñieàu khieån uñk thay ñoåi thì seõ laøm thay ñoåi goùc kích ϕ vaø
do ñoù seõ laøm thay ñoåi doøng IRL qua phuï taûi vaø töø ñoù nhieät ñoä cuûa taûi (boùng
ñeøn) seõ thay ñoåi phuø hôïp vôùi yeâu caàu ñaët ra; vaø khi nhieät ñoä cuûa boùng ñeøn
thay ñoåi thì seõ taùc ñoäng trôû laïi laøm uñk thay ñoåi ... Cöù nhö theá tieán trình ñieàu
khieån seõ ñöôïc laëp ñi laëp laïi.
3-Maïch giaûi maõ-Hieån thò :
Caùc döõ lieäu sau khi ñöôïc chöông trình trong PLC xöû lyù seõ ñöôïc ñöa ra
ngoøai qua caùc ngoõ soá töø Q0.0 ñeán Q0.4 ; trong ñoù caùc ngoõ töø Q0.0 ñeán Q0.3
laø caùc ngoõ ra döõ lieäu , coøn Q0.4 laø ngoõ ra ñieàu khieån.
Sô ñoà nguyeân lyù cuûa maïch seõ nhö sau:
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa maïch nhö sau:
-Luùc ñaàu nhôø maïch AutoReset neân IC 4017 ñöôïc Reset, laøm cho ngoõ ra
Oo(chaân 3) ôû möùc cao, coøn caùc chaân khaùc ñeàu ôû möùc thaáp.
-Keá tieáp ôû ngoõ ra Q0.4 coù moät xung leân laøm cho ôû ngoõ vaøo chaân 14 cuûa
IC 4017 cuõng coù moät xung leân taùc ñoäng vaøo IC 4017 laøm ngoõ ra O1 (chaân 2)
cuûa IC 4017 leân möùc cao, coøn caùc ngoõ khaùc ñeàu ôû möùc thaáp neân caùc döõ lieäu
ra töø PLC ôû caùc ngoõ Q0.0 ñeán Q0.3 (thöïc chaát ñaây laø caùc döõ lieäu ôû haøng ñôn
vò) seõ chæ ñöôïc ñöa qua caùc flipflop FF1 -> FF4 trong IC1 (74175), sau ñoù caùc
döõ lieäu naøy seõ ñöôïc choát laïi; coøn caùc flipflop töø FF5 -> FF8 trong IC2
(74175)ñeàu ngaên khoâng cho caùc döõ lieäu treân qua ñöôïc vì khoâng coù xung
Clock taùc ñoäng vaøo caùc flipflop naøy.
-Keá tieáp ôû ngoõ ra Q0.4 laïi coù moät xung leân vaø luùc naøy ôû ngoõ vaøo chaân 14
cuûa IC 4017 cuõng coù moät xung leân taùc ñoäng vaøo IC 4017 laøm ngoõ ra O2 (chaân
4) cuûa IC 4017 leân möùc cao, coøn caùc ngoõ khaùc ñeàu ôû möùc thaáp neân caùc döõ
lieäu ra töø PLC ôû caùc ngoõ Q0.0 ñeán Q0.3 (thöïc chaát ñaây laø caùc döõ lieäu ôû haøng
chuïc) seõ chæ ñöôïc ñöa qua caùc flipflop FF5 -> FF8 trong IC2, sau ñoù döõ lieäu
seõ ñöôïc choát laïi; coøn caùc flipflop FF1 -> FF4 trong IC1 ñeàu ngaên khoâng cho
caùc döõ lieäu naøy qua ñöôïc vì khoâng coù xung Clock taùc ñoäng vaøo caùc flipflop
naøy.
-Sau ñoù ngoõ ra Q0.4 laïi coù moät xung leân, chaân 14 cuûa IC 4017 coù xung taùc
ñoäng laøm ngoõ ra O3 ( chaân 7) cuûa Ic 4017 töø möùc thaáp leân möùc cao, coøn caùc
ngoõ ra khaùc ñeàu ôû möùc thaáp, neân luùc naøy caùc döõ lieäu ra töø PLC ôû caùc ngoõ
Q0.0 ñeán Q0.3 khoâng coøn ñöôïc ñöa qua caùc flipflop töø FF1 -> FF8 trong 2
IC1 vaø IC2 nöõa maø luùc naøy ,caùc döõ lieäu ñaõ ñöôïc choát ôû treân (caû haøng ñôn vò,
haøng chuïc) seõ ñoàng thôøi ñöôïc ñöa qua caùc flipflop FF9 ->FF16 trong IC3
(74374) vaø ñöa ñeán caùc IC giaûi maõ sang LED 7 ñoïan 7447 vaø caùc IC naøy seõ
giaûi maõ vaø cho hieän leân nhieät ñoä ñang coù cuûa thieát bò treân LED 7 ñoïan.
-Keá tieáp ngoõ ra Q0.4 laïi coù moät xung leân, chaân 14 cuûa IC 4017 coù xung
taùc ñoäng laøm ngoõ ra O4 (chaân 10) cuûa IC 4017 töø möùc thaáp leân möùc cao, taùc
ñoäng vaøo chaân MR ( chaân 15) cuûa IC 4017 vaø Reset laïi maïch, laøm cho ngoõ ra
Oo leân möùc cao, coøn taát caû caùc ngoõ ra khaùc cuûa IC 4017 ñeàu xuoáng möùc thaáp;
vaø quaù trình töông töï nhö treân ñöôïc laëp laïi vaø ta seõ xem ñöôïc nhieät ñoä thaät
hieän coù cuûa thieát bò.
Choïn T1, T2, T3, T5, T6 laø caùc Transistor C1815
Choïn β = 100, VBE = 0.7V, IE = 20mA
DC
AÙp töø caùc ngoõ ra töø Q0.0 ñeán Q0.4 laø 24V
Ta coù :
24 = R26*IBT6 + VBET6 + R25*IET6 (1)
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
Vcc = VCesat + IET6*R25
(2)
Vcc – VCesat
5V – 0.2V
(2) => R25 = -----------------= -------------------- = 0.24kΩ
IET6
20mA
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Choïn R25 = 1kΩ
24 – VBET6 – R25*IET6
24 – 0.7 – 1*20
(1) => R26= ----------------------------- = ----------------------- = 16.5kΩ
IET6
20/100
Choïn R26 = 10kΩ
Vaäy ta choïn R21 = R22 =R18 = R1 = R26 = 10kΩ
R20 = R19 = R23 = R6 = R25 = 1kΩ
*Maïch Auto Reset:
Ta coù : τ = R5*C4
-3
3
-6
Choïn τ = 1ms ; R5 = 1kΩ => C4 = 10 / 10 = 10
=>C4 = 1µF
Choïn D5 # D6 : IN4148
4-Thieát bò :
ÔÛ ñaây ta seõ moâ phoûng thieát bò caàn ño vaø khoáng cheá nhieät ñoä laø moät boùng
ñeøn troøn 75W. Neáu nhieät ñoä cuûa boùng ñeøn thaáp hôn nhieät ñoä yeâu caàu thì ta seõ
taêng doøng qua boùng ñeøn baèng caùch kích SCR vôùi goùc kích ϕ beù; neáu nhieät ñoä
cuûa boùng ñeøn taêng leân cao hôn nhieät ñoä yeâu caàu thì ta seõ giaûm doøng qua boùng
ñeøn baèng caùch kích SCR vôùi goùc kích ϕ lôùn.
0
Yeâu caàu : nhieät ñoä cuûa boùng ñeøn phaûi luoân nhoû hôn hoaëc baèng 50 C.
5-Nguoàn cung caáp:
Vì trong maïch coù söû duïng caùc IC hoï TTL neân caàn phaûi coù nguoàn aùp oån
ñònh +5V cung caáp cho noù, ñoàng thôøi caùc OPAMP 741 caàn coù nguoàn caáp +/7,5V neân ta coù theå söû duïng maïch nhö sau:
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Do trong maïch ñaàu ño coù 3 OPAMP, doøng tieâu thuï cuûa moãi OPAMP 741
laø 1,7mA; choïn Zener laø loaïi coù VZ = 7,5V; IZ =10mA.
Ta coù :
9V - 7,5V
R26 = --------------------- = 99,33Ω
10mA + 1,7mA*3
Choïn R26 =R27 = 100Ω
*Tính giaù trò cuûa tuï loïc nguoàn C7,C8 :
Tìm giaù trò cuûa caùc tuï C7,C8 döïa vaøo caùc coâng thöùc sau :
∆T
C = IT . ---------∆VT
Vôùi ∆VT : ñoä nhaáp nhoâ cuûa ñieän aùp treân taûi(V)
IT : doøng taûi (A)
∆T: ñöôïc tính theo coâng thöùc sau :
1
Vmax - ∆VT
1
∆T = ----.arcsin ---------------+ -----ω
Vmax
4f
Vôùi ω = 2Πf
f : laø taàn soá nhaáp nhoâ cuûa ñieän aùp sau khi chænh löu (Hz)
Vmax : laø giaù trò ñænh cuûa ñieän aùp vaøo (V)
+Nguoàn döông :
Choïn ∆VT = 0,5V
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
1
9 - 0,5
1
∆T = ------ .arcsin -----------+ --------314
9
4*50
ms
ms
ms
= 3,1847 .arcsin (0,944) + 5 = 8,932
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
*Tính doøng taûi toång coäng:
-Caùc IC :
4017
P = 17,5µW
74175
P = 10mW x2
74374
P = 10mW
7447
P = 2mW x2
PΣ = 34,0175 mW
V
doøng tieâu thuï töông öùng : 34,0175mW : 5 = 6,8mA
-74LS05 coù doøng tieâu thuï max : 6,6mA
-Doøng tieâu thuï max ôû caùc LED 7 ñoaïn : 140mA
-Maïch caûm bieán : 1,596mA
-Maïch taïo ñieän aùp so saùnh : 10,78mA
-Doøng tieâu thuï ôû 3 OPAMP vaø caùc Zener : 15,1mA
Vaäy doøng tieâu thuï toång coäng seõ laø : IT = 180,9mA
∆T
8,932ms
mA
=> C7 = IT . ------ =180,9 . ------------ = 3231,6µF
∆VT
0,5V
Choïn C7 = 3300µF
+Nguoàn aâm :
Choïn ∆VT = 0,1V
1
9 - 0,1
1
∆T = ------.arcsin --------- + ------314
9
4.50
= 3,1847ms . arcsin (0,99) + 5
ms
= 9 ,552 ms
∆T
9,552
=> C8 = IT .------- = 15,1.-------- = 1442,3µF
∆VT
0,1
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Choïn C8 = 1000µF
6-Sô ñoà nguyeân lyù:
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
B-PHAÀN MEÀM
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
Tín hieäu töông töï töø maïch ñaàu ño ñöôïc ñöa ñeán ngoõ vaøo A+ cuûa PLC.
Ñieän aùp ôû ngoõ ra cuûa maïch ñaàu ño thay doåi töø 0V -> 5V (töông öùng vôùi nhieät
0
0
ñoä thay ñoåi töø 0 C -> 100 C). Neáu ta cho:
-SW1 : ôû vò trí ON
-SW3 : ôû vò trí OFF
-SW5 : ôû vò trí OFF
-SW7 : ôû vò trí ON
-SW9 : ôû vò trí OFF
-SW11:ôû vò trí OFF
Töùc laø khi ñoù ta choïn ñoä suy giaûm laø 0,2; vaø choïn ñoä lôïi laø x1. Do tín
hieäu töông töï VD töø maïch ñaàu ño thay ñoåi töø 0V -> 5V neân tín hieäu VIN ñöa
vaøo boä chuyeån ñoåi ADC seõ thay ñoåi töø 0V -> 4V.
1- Quan heä giöõa nhieät ñoä vaø döõ lieäu 12 bit ôû ñaàu ra cuûa boä chuyeån ñoåi
ADC:
Maõ ra N ñoái vôùi moät ngoõ vaøo laø moät soá nguyeân trong khoaûng :
VIN - Vref(-)
n
N = 2 . ----------------------Vref(+) - Vref(-)
Vôùi n: soá bit döõ lieäu ôû ñaàu ra : n = 12
VIN : ñieän aùp ôû ngoõ vaøo
Vref(+) : ñieän aùp taïi chaân ref(+)
Vref(-) : ñieän aùp taïi chaân ref(-)
Do Vref(-) = 0V ; Vref(+) = 5V
12
N = 2 *VIN/5 = 819,2VIN
VIN thay ñoåi töø 0V -> 4V => döõ lieäu 12 bit ôû ñaàu ra cuûa ADC seõ thay
ñoåi töø 000h ñeán CCCh.
0
+VIN = 0V (0 C)
=> N = 0 = 000h
0
+VIN = 4V (100 C) => N = 3276 = CCCh
0
0
0
Ta coù : VD = 0,05.T C => VIN = 4/5.1.VD = 4/5.1.0,05.T C = 0,04.T C
0
0
N = 819,2.VIN = 819,2.0,04.T C = 32,768.T C
0
0
TC
VD
VIN
N
Hex
TC
VD
VIN
N
Hex
0
0
0
0
000
11
0.55 0.44 360
168
1
0.05 0.04
32
020
12
0.6
0.48 393
189
2
0.1
0.08
65
041
13
0.65 0.52 425 1A9
3
0.15 0.12
98
062
14
0.7
0.56 458 1CA
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
4
5
6
7
8
9
10
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
1.1
1.15
1.2
1.25
1.3
1.35
1.4
1.45
1.5
1.55
1.6
1.65
1.7
1.75
1.8
1.85
1.9
1.95
2.0
2.05
2.1
2.15
2.2
2.25
2.3
2.35
2.4
2.45
2.5
2.55
2.6
0.16
0.20
0.24
0.28
0.32
0.36
0.4
0.88
0.92
0.96
1.0
1.04
1.08
1.12
1.16
1.2
1.24
1.28
1.32
1.36
1.4
1.44
1.48
1.52
1.56
1.6
1.64
1.68
1.72
1.76
1.8
1.84
1.88
1.92
1.96
2.0
2.04
2.08
131
163
196
229
262
294
327
720
753
786
819
851
884
917
950
983
1015
1048
1081
1114
1146
1179
1212
1245
1277
1310
1343
1376
1409
1441
1474
1507
1540
1572
1605
1638
1671
1703
083
0A0
0C4
0E5
106
126
147
2D0
2F1
312
333
353
374
395
3B6
3D7
3F7
418
439
45A
47A
49B
4BC
4DD
4FD
51E
53F
560
581
5A1
5C2
5E3
604
624
645
666
687
6A7
15
16
17
18
19
20
21
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
1.0
1.05
3.1
3.15
3.2
3.25
3.3
3.35
3.4
3.45
3.5
3.55
3.6
3.65
3.7
3.75
3.8
3.85
3.9
3.95
4.0
4.05
4.1
4.15
4.2
4.25
4.3
4.35
4.4
4.45
4.5
4.55
4.6
0.6
0.64
0.68
0.72
0.76
0.8
0.84
2.48
2.52
2.56
2.6
2.64
2.68
2.72
2.76
2.8
2.84
2.88
2.92
2.96
3.0
3.04
3.08
3.12
3.16
3.2
3.24
3.28
3.32
3.36
3.4
3.44
3.48
3.52
3.56
3.6
3.64
3.68
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
491
524
557
589
622
655
688
2031
2064
2097
2129
2162
2195
2228
2260
2293
2326
2359
2392
2424
2457
2490
2523
2555
2588
2621
2654
2686
2719
2752
2785
2818
2850
2883
2916
2949
2981
3014
1EB
20C
22D
24D
26E
28F
2B0
7EF
810
831
851
872
893
8B4
8D4
8F5
916
937
958
978
999
9BA
9DB
9FB
A1C
A3D
AE5
A7E
A9F
AC0
AE1
B02
B22
B43
B64
B85
BA5
BC6
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
53
54
55
56
57
58
59
60
61
2.65
2.7
2.75
2.8
2.85
2.9
2.95
3.0
3.05
2.12
2.16
2.2
2.24
2.28
2.32
2.36
2.4
2.44
1736
1769
1802
1835
1867
1900
1933
1966
1998
6C8
6E9
70A
72B
74B
76C
78D
7AE
7CE
93
94
95
96
97
98
99
100
4.65
4.7
4.75
4.8
4.85
4.9
4.95
5.0
3.72
3.76
3.8
3.84
3.88
3.92
3.96
4.0
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
3047
3080
3112
3145
3178
3211
3244
3276
BE7
C08
C28
C49
C6A
C8B
CAC
CCC
2- Chöông trình ñieà u khieå n :
Chöông trình ñieàu khieån trong PLC coù theå ñöôïc vieát theo hai phöông
phaùp cô baûn: phöông phaùp hình thang (Ladder Logic: LAD) vaø phöông phaùp
lieät keâ leänh (Statement List: STL). Trong taäp ñoà aùn naøy, em chæ trình baøy
chöông trình ñieàu khieån theo phöông phaùp hình thang LAD:
Löu ñoà ñieàu khieån nhö sau:
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
BEGIN
Nhaän tín hieäu töø
maïch ñaàu ño
Taïo 1 xung ñeå ñöa 4 bit
döõ lieäu ôû haøng ñôn vò ra
Dòch döõ lieäu sang
phaûi 3 laàn
Taùch 4 bit döõ lieäu ôû
haøng chuïc
Nhaân döõ lieäu vôùi
1000
Taïo 1 xung ñeå ñöa 4 bit
döõ lieäu ôû haøng chuïc ra
Chia giaù trò döõ lieäu cho
32768 ñeå laáy giaù trò
nhieät ñoä thaät
So saùnh giaù
trò nhieät ñoä
thaät >500
Taïo ra xung ñeå xuaát
giaù trò nhieät ñoä thaät
leân LED 7 ñoaïn
Ñ
M4.1
(R)
1
( )
S
Xuaát giaù trò ñieän
aùp cao ra ngoõ Vo
Xuaát giaù trò ñieän aùp
thaáp ra ngoõ Vo
M5.1
( RR )
11
Chuyeån giaù trò
nhieät thaät sang maõ
BCD
Taùch 4 bit döõ lieäu
ôû haøng ñôn vò
END
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
NETWORK1
SM0.1
M4.1
(R)
1
M4.1
(R)
1
M5.1
(R)
1
M5.3
(R)
1
M5.2
(R)
1
M5.7
(S)
1
NETWORK2
M4.1
SHR-W
EN
AIW0
IN OUT
MW0
3 N
M4.0
(S)
1
NETWORK3
M4.0
MUL
(S)
EN
MW0
IN1
16#3E8
IN2
OUT
M4.1
(S)
1
M4.2
1
VD4
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
NETWORK4
M4.4
MOVW
EN
IN OUT
16#8000
MW2
M4.3
(S)
1
NETWORK5
M4.3
WANDDW
EN
MD0
VD0
IN1
OUT
16#FFFF IN2
M4.4
(S)
1
M4.5
(S)
1
NETWORK6
M4.2
M4.0
(R)
1
NETWORK7
M4.5
M4.3
(R)
1
NETWORK8
M4.2
M4.5
DIVR
EN
VD4
IN1
VD0
IN2
OUT
M4.6
(S)
1
VD8
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
NETWORK9
M4.3
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
M4.6
MOVDW
EN
IN OUT
VD 8
VD0
M4.2
(R)
1
M4.5
(R)
1
NETWORK10
M4.2
M4.5
M4.6
VB3
M5.4
( )
10mV (coù trôû khaùng vaøo
ñuû lôùn).
-Ñoàng hoà ño ñieän trôû.
0
0
-Nhieät keá coù thang ño töø 0 C -> 100 C.
Caû ba loaïi treân ñeàu caàn phaûi coù ñoä chính xaùc cao.
*Caùc böôùc thöïc hieän :
+Böôùc 1 :
-Duøng ñoàng hoà ño Ohm, choïn R30 vaø R31 sao cho coù trò soá thaät gaàn
gioáng nhau (baèng nhau caøng toát).
-Chænh caùc caëp ñieän trôû (VR2, R32) vaø (VR1, R33) sao cho coù cuøng trò
soá vaø cuøng baèng 5R30 hoaëc 5R31.
+Böôùc 2:
-Chænh VR3 sao cho ñieän aùp taïi C luoân baèng ñieän aùp taïi A taïi moïi vò trí
cuûa bieán trôû VR4 (thang ño mV).
-Chænh VR9 sao cho aùp taïi B baèng 2,73V.
+Böôùc 3:
0
-Ñaët caûm bieán vaø nhieät keá trong moâi tröôøng khoâng khí (T phoøng).
-Xaùc ñònh nhieät ñoä phoøng khi möïc thuûy ngaân ñaõ oån ñònh.
0
Chæng VR4 sao cho ñieän aùp taïi C laø VC = 2,73 + 0,01.T phoøng (V)
0
Neáu coù theå, cho nhieät ñoä phoøng baèng 25 C thì chænh VC = 2,98V.
0
-Khi ñoù, ñieän aùp taïi D laø : VD = 0,05.T phoøng (V). Neáu chöa ñuùng phaûi
tieán haønh laïi caùc böôùc 1,2,3.
+Böôùc 4:
-Ñaët nhieät keá vaø caûm bieán vaøo nöôùc ñaù ñang tan, chôø cho möïc thuûy ngaân
0
oån ñònh, xaùc ñònh nhieät ñoä cuûa nöôùc ñaù (T ñaù). Khi ñoù ñieän aùp taïi C vaø taïi D
laø:
0
VC = 0,01.T ñaù + 2,73 (V)
0
VD = 0,05.T ñaù
(V)
-Neáu chöa thaät ñuùng phaûi tieán haønh laïi caùc böôùc 1, 2, 3.
+Böôùc 5:
-Ñaët nhieät keá vaø caûm bieán vaøo nöôùc ñang soâi, chôø cho möïc thuûy ngaân oån
0
ñònh, xaùc ñònh nhieät ñoä cuûa nöôùc ñang soâi (T soâi). Khi ñoù ñieän aùp taïi C vaø taïi
D laø :
0
VC = 0,01.T soâi + 2,73 (V)
0
VD = 0,05.T soâi
(V)
-Neáu chöa thaät ñuùng phaûi tieán haønh laïi caùc böôùc 1,2,3.
Böôùc 4 vaø böôùc 5 ñöôïc tieán haønh xen keõ vaøi laàn ñeå chænh cho chính xaùc.
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
KEÁT LUAÄN – TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
I-Toùm taét ñeà taøi
Sau 8 tuaàn nghieân cöùu vaø thi coâng,taäp luaän vaên naøy ñaõ ñöôïc hoaøn
thaønh ñuùng thôøi haïn vaø ñaït ñöôïc muïc tieâu ñaõ ñeà ra, ñoù laø thieát keá moâ hình ño
vaø ñieàu khieån nhieät ñoä giao teá vôùi module analog EM235 cuûa PLC S7-200.
Veà maët lyù thuyeát, ñeà taøi ñaõ neâu leân ñöôïc caùc vaán ñeà cô baûn veà caùc
phöông phaùp ño nhieät ñoä, caùc thieát bò ño, moät soá maïch ño vaø khoáng cheá nhieät
ñoä ñöôïc söû duïng trong thöïc teá.
Beân caïnh ñoù, ñeà taøi cuõng ñaõ neâu leân ñöôïc caùc ích lôïi cuûa vieäc ñieàu
khieån baèng PLC trong thôøi ñaïi ngaøy nay vaø caùc lónh vöïc öùng duïng cuûa PLC,
ñoàng thôøi cuõng giôùi thieäu cho chuùng ta bieát veà module analog EM235 cuûa
PLC S7-200.
Veà maët thöïc haønh, ñeà taøi cuõng ñaõ trình baøy ñöôïc caùc böôùc tính toaùn
trong vieäc thieát keá moät maïch ñaàu ño nhieät ñoä, maïch ñieàu khieån baèng SCR,
ñoàng thôøi vieát ñöôïc chöông trình ñieàu khieån trong PLC giao tieáp vôùi theá giôùi
thöïc qua caùc ngoõ analog. Nhöng do caùc ngoõ vaøo ra analog khoâng oån ñònh,
ñoàng thôøi do bò haïn cheá veà thôøi gian neân chöông trình chöa hoaøn chænh vaø
maïch thi coâng khoâng chaïy.
II-Töï ñaùnh giaù
Vieäc thöïc hieän ñoà aùn naøy ñaõ giuùp cho em coù cô hoäi öùng duïng vaø kieåm
tra nhöõng keán thöùc ñaõ hoïc vaøo trong thöïc teá nhö caùc kieán thöùc veà ño löôøng
nhieät ñoä, caùch thöùc tính toaùn thieát keá maïch, vieát chöông trình ñieàu khieån
trong PLC. Nhöng quan troïng hôn caû,vieäc thöïc hieän luaän vaên ñaõ giuùp em tieán
haønh ñöôïc coâng taùc töï nghieân cöùu khoa hoïc ôû moät caáp ñoä phuø hôïp vôùi khaû
naêng vaø trình ñoä.
Tuy nhieân do taøi lieäu tham khaûo coøn quaù ít, nhaát laø taøi lieäu veà module
analog EM235 cuûa PLC S7-200, neân taäp luaän vaên naøy khoâng theå naøo traùnh
khoûi caùc sai soùt. Mong thaày coâ vaø caùc baïn thoâng caûm vaø ñoùng goùp theâm yù
kieán ñeå noù ñöôïc hoaøn thieän hôn.
III-Höôù ng phaùt trieå n ñeà taø i:
Töø taäp luaän vaên, coù theå phaùt trieån theâm theo nhieàu höôùng khaùc nhau:
-Coù theå môû roäng ño vaø ñieàu khieån nhieät ñoä cuûa nhieàu thieát bò khaùc
nhau.
-Coù theå khaéc phuïc söï coá neáu nhö xaûy ra tröôøng hôïp PLC bò hö, luùc naøy
nhieät ñoä cuûa thieát bò seõ taêng leân lieân tuïc, khoâng ñieàu khieån ñöôïc.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
ÑIEÄN TÖÛ COÂNG SUAÁT –Nguyeãn Xuaân Khai – ÑHSPKT TPHCM
ÑIEÄN TÖÛ COÂNG SUAÁT –Nguyeãn Bính - NXBGD
ÑIEÄN TÖÛ COÂNG SUAÁT- ÖÙNG DUÏNG TYRISTOR –Nguyeãn Bính –
NXBGD -1993
KYÕ THUAÄT ÑO – Nguyeãn Ngoïc Taân – ÑHKT TPHCM 1995
S7-200 DATA SHEETS
SÔ ÑOÀ CHAÂN LINH KIEÄN BAÙN DAÃN –Döông Minh Trí – NXB
KH vaø KT NXB Noâng Nghieäp Haø Noäi – 1997
TRA CÖÙU IC NHAÄT BAÛN –Taäp 1, 2, 3 – National Semiconductor, NXB
KHKT 1993
TÖÏ ÑOÄNG HOÙA VÔÙI SIMATIC S7-200 –Nguyeãn Doaõn Phöôùc, Phan
Xuaân Minh.
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
http://kilobooks.com
THÖ VIEÄN ÑIEÄN TÖÛ TRÖÏC TUYEÁN
M
.O
C
OS
K
OO
B
KL
I
[...]... luôn cần xác đònh nhiệt độ của môi trường hay của một vật nào đó Vì vậy việc đo nhiệt độ đã trở thành một việc làm vô cùng cần thiết Đo nhiệt độ là một trong những phương thức đo lường không điện Nhiệt độ cần đo có thể rất thấp (một vài độ Kelvin), cũng có thể rất cao (vài ngàn, vài chục ngàn độ Kelvin) Độ chính xác của nhiệt độ có khi cần tới một vài phần ngàn độ, nhưng có khi vài chục độ cũng có thể... được Việc đo nhiệt độ được tiến hành nhờ các dụng cụ hỗ trợ chuyên biệt như cặp nhiệt điện, nhiệt điện trở, diode và transistor, IC cảm biến nhiệt độ, cảm biến thạch anh … Tùy theo khoảng nhiệt độ cần đo và sai số cho phép mà người ta lựa chọn các loại cảm biến và phương pháp đo cho phù hợp: - Khoảng nhiệt độ đo bằng phương pháp tiếp xúc và dùng cặp nhiệt điện 0 0 là từ 200 C đến 1000 C ,độ chính xác... Khoảng nhiệt độ đo bằng phương pháp tiếp xúc và dùng cặp nhiệt điện 0 0 (cặp nhiệt ngẫu) là từ –270 C đến 2500 C với độ chính xác có thể đạt tới +/1% -> 0.1% - Khoảng nhiệt độ đo bằng phương pháp tiếp xúc và dùng các cảm biến 0 0 tiếp giáp P-N (diode, transistor, IC) là từ 200 C đến 200 C,sai số đến +/0.1% - Các phương pháp đo không tiếp xúc như bức xạ,quang phổ… có khoảng 0 đo từ 1000 C đến vài chục... (Thermocouple) : Nhiệt độ cần đo được cặp nhiệt chuyển đổi thành sức điện động để đưa vào các voltmet chỉ thò bằng kim,bằng vạch sáng hoặc bằng các con số *Cấu tạo-Đặc tính tổng quát : Một cặp nhiệt được cấu tạo bởi hai dây dẫn A và B và tại hai điểm tiếp xúc của chúng có nhiệt độ T1 và T2 sẽ tạo ra một sức điện động ET2T1A/B tùy thộc một mặt vào vật liệu của A và B, mặt khác tùy thuộc vào T1 và T2 Nhiệt độ của... cố đònh, được biết và dùng làm chuẩn (T1 = Tref), trong khi T2 là nhiệt độ của mối nối còn lại là nhiệt độ Tc đạt được khi đặt trong môi trường có nhiệt độ không biết Tx Nhiệt độ Tc phụ thuộc vào Tx và phụ thuộc vào những sự thay đổi nhiệt có thể có với những môi trường khác (hành lang, môi trường bên ngoài) Cặp nhiệt điện được cấu tạo với kích thước rất bé cho phép việc đo nhiệt độ với một cấp chính... dẫn và loại Thermistor B = 3000 ->5000 : thermistor đo nhiệt độ thấp B = 6000 ->13000 : thermistor đo nhiệt độ cao Khi nhiệt độ càng giảm thì độ nhạy của Thermistor càng tăng.Đó là một ưu điểm của nhiệt kế này 0 0 Phạm vi sử dụng thermistor từ 100 C đến 400 C Vì là chất bán dẫn nên 0 khi sử dụng ở nhiệt độ cao hơn 200 C thì Thermistor phải có bọc chất liệu nhiệt M O C OS K OO B KL I 2 -Đo nhiệt độ bằ... chọn nhiệt điện trở phù hợp với điều kiện đo. Ví dụ nếu cần đo trong môi trường dễ ăn mòn thì phải dùng loại vỏ bằng thép hợp kim không rỉ có tính chống mòn Nhiệt độ và áp lực môi trường đo không vượt quá giới hạn quy đònh của từng loại -Không nên đặt nhiệt kế ở những nơi có chấn động, rung động, va chạm 0 Đầu dây nối vào dây đồng hồ chỉ nhiệt độ không được nóng quá 100 C Vò trí đặt can nhiệt (loại nhiệt. .. số nhiệt âm sâu, vùng này rất nguy hiểm và nhiệt điện trở dễ bò phá hủy Điểm M: là điểm điều hành nhiệt điện trở.Đáp ứng nhiệt độ tức thời khi cường độ dòng tăng vọt, nhiệt điện trở hoạt động bình thường trong khi chờ đến nhiệt độ tăng Hệ số nhiệt và điểm điều hành này thay đổi theo thành phần các hợp chất cấu tạo Thermistor Độ biến thiên có thể từ 10% đến 90% trên độ bách phân -Đặc tuyến nhiệt độ. .. loại hỏa kế quang học như hỏa kế bức xạ, hỏa kế vi sai, hỏa kế đo màu sắc, hỏa kế nhiệt ngẫu… Nếu hỏa kế tiêu thụ toàn bộ năng lượng của bức xạ toàn phần của vật thể, đó là hỏa kế bức xạ toàn phần Hoả kế quang điện dùng sự so sánh giữa sự phát sáng của dây tóc ngọn đèn được chế tạo đặc biệt với độ sáng của vật nung nóng và xác đònh chính xác dây tóc và nhiệt độ Hỏa kế quang điện cho kết quả đo không... bằng 1).Vì vậy, với giá trò thật của nhiệt độ các vật cần đo phụ thuộc vào mức độ đen của từng chất phát sáng Hoả kế quang điện là dụng cụ đo nhiệt độ gián tiếp nên có nhiều thuận lợi, có thể đo từ xa mà không cần tiếp xúc với vật cần đo 4 -Đo nhiệt độ dùng diode và transistor : Những thành phần được sử dụng, diode hay transistor Silicium được mắc như diode (cực nền và cực thu nối chung) được cung cấp ... thiết Đo nhiệt độ phương thức đo lường không điện Nhiệt độ cần đo thấp (một vài độ Kelvin), cao (vài ngàn, vài chục ngàn độ Kelvin) Độ xác nhiệt độ có cần tới vài phần ngàn độ, có vài chục độ chấp... HUỲNH THIÊN BẢO Lớp : 95KĐĐ Ngành : ĐIỆN –ĐIỆN TỬ Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ GIAO TIẾP MODULE ANALOG PLC S7 - 200 Nội dung luận văn tốt nghiệp: ... HUỲNH THIÊN BẢO Lớp : 95KĐĐ Ngành : ĐIỆN –ĐIỆN TỬ Tên đề tài: THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ GIAO TIẾP MODULE ANALOG PLC S7 - 200 Nội dung luận văn tốt nghiệp:
Ngày đăng: 02/10/2015, 10:24
Xem thêm: Thiết kế mô hình đo và điều khiển nhiệt độ giao tiếp module analog PLC s7 200 , Thiết kế mô hình đo và điều khiển nhiệt độ giao tiếp module analog PLC s7 200