CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN Ở đổ án này, phần lý thyết chủ yếu là máy tính, các lý thuyết khái quát về các thang do nhiệt độ và các loại cảm biến nhiệt. Sau đây là tổng quát sơ bộ của I máy tính.1 - Tổng quan về máy tính : Một cách bao quát nhất, một máy tính là một thiết bị điện tử sứ dụng các quy tắc của đại vế Boole ( các trạng thái logic 0/1, đúng sai, có không. ) để nhập và lưu trữ các thông tin nhị phân không có gì nhiều hơn. Mọi máy tính từ xưa đến nay được chế tạo đều có cơ sở dựa theo khái im cis hae way.
BE thoả mãn một định nghĩa rộng như vậy, một máy tính phải có ít nhất bốn thanh pide © đơn vì ) cơ bản : phần xử lý (CPU), phần lưu trữ hay còn gọi là bộ nhớ (Memory), các thiết 9ý naáp¢ Input deviees ) và các thiết bị xuất ( Output đevices ) thường thì hai thiết bị này nhập ân oh mot.1 - Lược để cơ bản của máy tính : “1 Data bus i Ï { > Input devices Output devices CPU RAM Và ROM < Address = < Control bus > 1.2 - Đặc điểm chung của các khối : 4) Phần xử lý (CPU) : CPU còn được gọi là đơn vị xử lý trung tâm ( Central Proccessing UniU. Nếu nhân cách hoá một máy tính thì CPU và bộ nhớ chính là bộ não của máy tính. CPU tạo cho máy tính khả năng xử lý các dữ liệu từ bên ngoài hay từ bộ nhớ. Một điều đáng ngạc nhiên là CPU chỉ có khả năng thực hiện ba thao tác : toán, logic, điểu khiển GVIID : Quách Thanh Hải SVTH : Hoàng Mạnh Long Trường dụi học Sự Phụm Kỹ Thuật 10 Các thao tác toán cho phép CPU tiến hành ” cộng , trừ, nhân , chỉa ".
Các thao tác logic cho phép CPU so sánh và quyết định trạng thái cho nhiều nhóm dữ liệu khá TT Các thao tác điều khiển cho phép CPU có thể xâm nhập bất kì đâu trong máy tính từ dữ liệu cho đết và di chuyển từ nơi này đến nơi khác. Các thao tác này được thực hiện dưới dạng các lệnh ( mà thực chất các lệnh là một chuỗi số nhị phân tương ứng với các mức áp 0V và 5V), tập hợp các lệnh thành chương trình. Các trương trình được lưu trong bộ nhớ vì CPU chỉ đơn thuần là một một công cụ xử lý; nó không có khẩ năng lưu trữ các chương trình được cung cấp để hoạt động. b Hộ nhá ( Memory) : vai loi BO Nhớ là ROM va RAM.
Bộ truy xuất ngẫu nhiên RAM (Ramdom Memory) tạm tbời lưu trữ các chương ứng dụng hiện hành. Bộ nhớ RAM mất toàn bộ dữ liệu (không nhớ được g) cố; kí không được cung cấp điện. Bộ nhớ chỉ đọc ROM (Read Only Memory) thì lưu trữ các thủ tục TƯ- KIỂM - TRA - MỞ - MÁY của máy tính và các thiết bị nhập / xuất bởi vì bộ nhớ ROM vẫn duy trí dỡ liệu (nhớ được) khi không có nguồn điện nuôi. e) Các thiết bị nhập / xuất ( Input / Outpidt Deviees) : Các thiết bị này giúp CPU và bộ nhớ tương tác với thế giới thực bên ngoài.
Ở đây ta hiểu thế giới thực bên ngoài là bất kì một linh kiện điện tử, một mạch điện, một hệ thống máy móc. Các thiết bị Nhập / Xuất, theo cách nói nhân cách hoá máy tính, được xem là tay - mắt - tai - miệng của máy tính. Thực tế các thiết bị Nhập / Xuất bao gồm vô số mạch điện tử - linh kiện kết nối hợp thành. Thiết bị Nhập của máy tính tiêu biểu là bàn phím còn thiết bị Xuất đặc trưng cho máy tính là màn hình.
Còn có nhiều thiết bị có khả năng hoạt động như cả hai thiết bị nhập / xuất. Các cổng truyền thông giao tiếp của thiết bị nhập / xuất thông dụng như LPT, COM. cho phép nhập / xuất dữ liệu vào - ra máy tính dưới sự điều khiển của CPU thông qua các chương trình. Ngoài ra còn có các thiết bị nhập / xuất khác như: ổ đĩa mềm , ổ đĩa cứng , các ổ CD- ROM, các ổ băng.
GVIID : Quách Thanh Hai SVTH : Hoàng Mạnh Long Trường dại học Sự Phạm Kỹ Thuật II d) BUS: Bốn thành phần cơ bắn của máy tính được liên kết hoạt đông với nhau thông qua các BUS (còn gọi là các đường dẫn ). Có 3 loại bus dùng trong máy tính : bus địa chỉ ( Address bus ), bus dữ liệu ( Data bus ) và bus điều khiển ( Control bus ). Bus địa chỉ được dành riêng cho CPU kiểm soát. Thông tỉn nhị phân được đặt lên bus địa chỉ sẽ xác định chính xác vị trí nào trong máy tính mà CPU có thể tiến hành đục ra hoặc ghi vào đó dữ liệu.
Thường bộ CPU có 20 đường địa chỉ ( từ A0. A19 ) để quẩn lý bus này nhưng với phương pháp cải ân đây thì phần lớn các CPU mới có thể truy xuất vào hơn I tỷ vị trí theo lý thuyết §£.Š dữ liêu dùng để các thông tin nhị phân vào các vị trí đo bus địa chí xác định. Các thông tụ nắp này có thể là 1 lệnh hay kết quả của một phép tính hay so sánh phép thậm chí là J dia wh! ach dé của | chương trình hoặc thao tác nhảy của chương trình. BLS khiển thì dùng để tải các tín hiệu dạng số đã được chọn nhằm điều khiển các thao tác hé thống.
Một điều khiển không thể thiếu đối với mọi loại máy tính là tín hiệu đọc/ghi ( read/write _ RWR) do CPU phát ra. Nếu tín hiệu R/ WR là đọc thì CPU sẽ đưa dữ liệu lên bus dữ liệu tại vị trí đã được xác định bởi bus địa chỉ. Nếu đường dây điều khiển R/ WR là ghi thì CPU sẽ đưa nội dung của bus dữ liệu đến vị trí ( địa chỉ ) mà bus địa chí đã xác định.2 - Sơ lược về các cảm biến nhiệt độ : 1~ Các loại thang đo : @) Thang Kelvin : Thang Kelvin có đơn vị là K (độ tuyệt đối). Trong thang Kelvin, người ta gần cho nhiệt độ của điểm cân bằng của 3 trạng thái nước = nước đá ~ hơi một giá trị số bằng 273,15K (thường là 273K).
Từ thang Kelvin, người ta xác định các thang mới là thang Celsius va thang Fahrenheit bằng cách dịch chuyển các giá trị nhiệt độ. GVHD : Quách Thanh Hai SVIH: Hoàng Mạnh Long 12. Trường đại học Sự Phạm Kỹ Thuật b) Thang Celsius : Thang Celsius có đơn vị là độ C (“C), một độ Celsius bằng một độ Kelvin. Quan hệ giữa nhiệt độ Celsius và nhiệt độ Kelvin được xác định bởi biểu thức : TCC) = TK) - 273 ©) Thang Fahrenheit : Thang Fahrenheit có đơn vị là 6 F ("F).
Quan hệ giữa nhiệt độ Farenheit và nhiệt độ Celsius được xác định bởi biểu thức : TC) = [ TCC)- 32 ] x 5/9 Hay TÚE) = 9/5TCC) + 32 f2» sau cho biết một vài giá trị tương ứng của một số nhiệt độ quan trong ở các thang do khác nhau: Kelvin (K) Celsius (“các) Farenheit (°F) 0 - 273,15 - 459,67 273,15 0 a2 273,16 0,01 32,018 Nước sôi 373,15 100 212 =] 1.2 - Nhiệt độ đo được và nhiệt độ cần đo : a)~ Nhiệt độ đo được : Nhiệt độ đo được (nhờ một điện trở hoặc một cặp nhiệt) chính bằng nhiệt độ của cắm biến và ký hiệu là Tc. Nó phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường Tx và vào sự trao. đổi nhiệt trong đó. Nhiệm vụ của người làm thực nghiệm là làm thế nào để giảm hiệu số Tx - 'Tc xuống nhỏ nhất.
Có hai biện pháp để giảm sự khác biệt giữa Tx và Tc : - Tăng trao đổi nhiệt giữa cảm biến và môi trường đo. - Giảm trao đổi nhiệt độ giữa cẩm biến và môi trường bên ngoài. GVHD : Quách Thanh Hải SVTH : Hoàng Mụnh Long Trường dụi học Sự Phạm Kỹ Thuật = B b) ~ Đo nhiệt độ trong lòng vật rắn : Để đo nhiệt độ của một vật rắn bằng cảm biến nhiệt độ, người ta khoan trên bề mặt của vật một lỗ nhỏ với đường kính bằng r và độ sâu bằng L. Lỗ này dùng để đưa cảm biến vào sâu trong vật rắn với mục đích cuối cùng là tăng độ chính xác của kết quả, phải đảm bảo hai điều kiện sau: - Chiều sâu của lỗ khoan phẩi bằng hoặc lớn hơn gấp mười lần đường kính của nó (L.
- Giảm trở kháng nhiệt giữa vật rắn và cầm biến bằng cách giám khoảng cách giữa vữ cám biến và thành lỗ khoan, Khoảng trống giữa vỏ cảm biến và thành lỗ khoan phải được lấp đầy bằng một vật liệu dẫn nhiệt tốt.3 - Bo nhiét dé bang điện trở : 1~ Độ nhạy nhiệt z “Trong tr ¿ húp tổng quát, giá tị của một điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ được xác định bởi biểu thức : R(T) = Ro.F(T— Tụ) Với Rụ là iên trở ở nhiệt độ Tụ và F là hàm đặc trưng cho vật liệu, F = 1 khi T= Tụ. Khi độ biến thiên nhiệt độ AT (xung quanh giá trị T) nhỏ, nhiệt độ có thể thay đổi theo hàm tuyến tính : RP +AT) = R(T)AL +, AT) 1 aR fe RO) aT Với cag 12 he sO nhiệt độ của điện trở hay độ nhạy nhiệt ở nhiệt độ T. Hệ số ơạ phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ GVHD: Quách Thanh Hải SVTH: Hoàng Mạnh Long 14 Trường đại học Sự Pham Kỹ Thuật 2~ Biện trở kim loại : Dựa vào dải nhiệt độ cần đo và các tích chất đặc biệt khác người ta thường làm diện trở bằng Platin (Pt) và Nikel (Ni). Đôi khi còn dùng đồng (Cu) và Wonfram (W) để chế tạo điện tớ.
Platin có thể được chế tạo với độ tỉnh khiết rất cao (99,999%). Điều này cho phép tăng độ chính xác của các tính chất điện của vật liệu. Ngoài ra tính trơ về hoá học và sự ổn định trong cấu trúc tỉnh thể của Plan đắm bảo sự ổn định của các đặc tính dẫn điện của điện trở được chế tạo từ loại vật liệu này, Dái đo nhiệt độ hoạt động của các điện trổ làm bằng Platin khá rộng T = -200 C + J000°C, Xikel có đô nhạy hơn nhiều so với Platin. Điện trớ của Nikel ở 100°C lớn gấp 1,617 lần so với giá trí ở 00C, Nhưng Nikel là chất có hoạt tính hóa học cao, dễ bị oxy hóa khi nhiệt độ làm việc Điều này làm giảm tính ổn định của nó và hạn chế dải nhiệt độ làm việc của điện trở làm tử Nike! “Thường là các điện trở này được chế tạo làm việc ở nhiệt độ dưới 250C.