Điều khiển, giám sát hệ thống mạng PLC điều khiển lò mở lò nhiệt và máy xếp hàng tự động, chương 19

Trong mạch gia công trên, ta sử dụng thermocouple loại K (Chromel-Alumel) có độ nhạy là 40 µV/oC, rất tuyến tính. Mạch này thực hiện 3 chức năng sau: bù nhiệt cho đầu tự do, khuếch đại và tạo điện áp ra là 0V khi đo ở 0oC. Xét hoạt động của mạch: ° U7, U8, U9 ( sử dụng OP07 cho offset thấp ) làm bộ đệm điện áp. ° Điện áp ra trên thermocouple: V3=S(Td-Ta)=STd-STa Với: Td là nhiệt độ cần đo Ta là nhiệt độ môi trường S là độ nhạy của thermocouple loại K (29,5 µV/oC)...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều khiển, giám sát hệ thống mạng PLC điều khiển lò mở lò nhiệt và máy xếp hàng tự động, chương 19Chương 19: Thieát keá ñieàu khieån vaø giaùm saùt heä thoáng loø nhieät 8.8.1- Maïch gia coâng tín hieäu Sô ñoà nguyeân lí maïch gia coâng Trong maïch gia coâng treân, ta söû duïng thermocouple loaïi K(Chromel-Alumel) coù ñoä nhaïy laø 40 µV/oC, raát tuyeán tính.Maïch naøy thöïc hieän 3 chöùc naêng sau: buø nhieät cho ñaàu töï do,khueách ñaïi vaø taïo ñieän aùp ra laø 0V khi ño ôû 0oC. Xeùt hoaït ñoängcuûa maïch:° U7, U8, U9 ( söû duïng OP07 cho offset thaáp ) laøm boä ñeämñieän aùp.° Ñieän aùp ra treân thermocouple: V3=S(Td-Ta)=STd-STaVôùi: Td laø nhieät ñoä caàn ño Ta laø nhieät ñoä moâi tröôøng S laø ñoä nhaïy cuûa thermocouple loaïi K (29,5 µV/oC)Ñeå loaïi tröø aûnh höôûng nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng, ta duøng khoái taïora ñieän aùp theo nhieät ñoä moâi tröôøng nhöng coù daáu ngöôïc laïi söûduïng IC LM335A.° IC LM335A laø loaïi caûm bieán nhieät ñoä baùn daãn, coù ñoä nhaïylaø 10mV/oK. AÙp taïo ra do LM335A caûm bieán ñöôïc laø: V2=K.Ta [oK]=K(273+ Ta) [oC] =K.273 + K.Ta =C+ K.Ta (C=K.273) (3.1)vôùi K=10mV/ oK; C=2,73VTöø (3.1) ta thaáy coù theå trieät tieâu aûnh höôûng cuûa Ta, nhöng laïi taïora 1 möùc ñieän aùp laø 2,73V ôû 0oC neân caàn phaûi coù 1 khoái tröø ñeåtröø ñi 2,73V nhaèm taïo ñieän aùp ñaàu ra laø oV ôû 0oC.° Bieán trôû R12 duøng ñeå buø tröø ñieän aùp 2,73V ôû treân° U4 (duøng OP07) ñoùng vai troø boä coäng coù khueách ñaïi, taïoaùp ra cuoái cuøng laø:Vout=(1+ R22  R 23 )[(R17+R24)//R16]( V2  V3 )- R22  R23 V 1 R15 R17  R 24 R16 R15 Vout =(1+ R22  R23 )[(R17+R24)//R16]( R15 C K .Ta S .Td S .Ta    )-R17  R 24 R17  R 24 R16 R16 - R22  R23 V 1 R15Ñeå khoâng bò aûnh höôûng nhieät ñoä moâi tröôøng: K .Ta S .Ta R17  R 24 K 10mV  0    338,893 R17  R 24 R16 R16 S 29,5VChoïn R16=100   R17+R24=25K   Choïn R17=27K  vaø R24laø bieán trôû 10K  . Ta chænh bieán trôû ñeå trieät tieâu Ta.Ñeå trieät tieâu ñieän aùp tónh (2,73V): (1+ R22  R 23 )[(R17+R24)//R16]( C )- R22  R23 V 1 =0 R15 R17  R 24 R15 vôùi (R17+R24)//R16=(338.893K  )//(100  )=99,97  R 22  R 23 (1+ )*99,97* 2,73 = R22  R23 V 1 R15 338893 R15 R 22  R 23 2,73 2,73hay (V 1  ) (3.2) R15 3389,947 3389,947khi ñoù, ñieän aùp ra laø: Vout=(1+ R 22  R 23 )[( R17  R 24) // R16] S .Td R15 R16Thay caùc giaù trò linh kieän vöøa tính toaùn, ta suy ra: Vout=260.Td° Caùc tuï C14,C15,C16 ñeàu coù giaù trò laø 10µF ñeå choáng nhieãuChuù yù:° Caùc bieán trôû neân duøng loaïi tinh chænh, khoâng neân duøngbieán trôû thoâng thöôøng raát khoù chænh vaø khoâng oån ñònh (khi vachaïm nheï deã bò thay ñoåi giaù trò).° Caùc OPAMP neân duøng loaïi OP07 coù möùc OFFSET thaáp ñeåphuø hôïp vôùi caùc ñaïi löôïng ño coù giaù trò nhoû, caùc chaân 1 vaø 8duøng ñeå chænh OFFSET khoâng söû duïng trong thieát keá naøy.