›
›

Bài giảng Kỹ thuật đo lường - Chương 6: Mạch đo và xử lý kết quả

ppt 33 trang phuongnguyen 6031
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kỹ thuật đo lường - Chương 6: Mạch đo và xử lý kết quả", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_ky_thuat_do_luong_chuong_6_mach_do_va_xu_ly_ket_qu.ppt

Nội dung text: Bài giảng Kỹ thuật đo lường - Chương 6: Mạch đo và xử lý kết quả

  1. CHƯƠNG 6 MẠCH ĐO VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ
  2. 1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN CẢM BIẾN MẠCH ĐO KẾT QUẢ Các chức năng cơ bản của mạch đo : ➢ Khuếch đại tín hiệu từ cảm biến. ➢ Tạo hàm biến đổi đặc tính. ➢ Bù ảnh hưởng tác động của nhiễu. ➢ Chuyển đổi A/D , D/A. ➢ Gia công và tính toán
  3. 2. MẠCH TỈ LỆ DÒNG ❑ SUN ICT rCT I RS IS R I ct n = Rs = I n −1 ct Ứng dụng: ▪ Dùng chủ yếu trong mạch một chiều. ▪ Dùng trong mạch xoay chiều khi tải thuần trở.
  4. 3. MẠCH TỈ LỆ DÒNG ❑ BIẾN DÒNG i1 i2 IW k ==12 IW W1 W2 21 Lưu ý: ▪ Chế độ làm việc bình thường là ngắn mạch thứ cấp.
  5. 4. MẠCH TỈ LỆ ÁP ❑ MẠCH PHÂN ÁP ➢ MẠCH PHÂN ÁP ĐIỆN TRỞ. ➢ MẠCH PHÂN ÁP ĐIỆN DUNG. ➢ MẠCH PHÂN ÁP ĐIỆN CẢM
  6. 5. MẠCH TỈ LỆ ÁP ❑ BIẾN ĐIỆN ÁP ĐO LƯỜNG UW k ==11 UW22 Lưu ý: ▪ Chế độ làm việc bình thường là hở mạch thứ cấp.
  7. KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN - OA Operational Amplifier +Vc - - Vi i Vi + V Vi+ i 0 -Vc - + Rv = ; Rr = 0; i = i = 0; Kh = ; V0 = Kh Vi IC – Integrated Circuit
  8. Đặc tính vào ra của OA Vo Vi- +Vc Vi+ Vi Vi -Vc • Khi Vi+>Vi- ➔ Vo = +Vc (Vi- = 0) • Khi Vi+<Vi- ➔ Vo = -Vc (Vi- = 0) • Do OA thực tế không thể có Kh = mà chỉ 104 -:-106 nên tồn tại Vi cỡ vài mV được khuếch đại tuyến tính • Thực tế người ta không dùng vùng khuếch đại này
  9. Các chế độ làm việc của OA • Chế độ tuyến tính (khuếch đại): cần có phản hồi âm sâu để giảm hệ số khuếch đại. Nối mạch phản hồi đầu ra về chân đảo • Luôn có: Vi+ = Vi- • i+ = i- = 0 • B. Chế độ xung (on – off) (Không có phản hồi) • Vi+ > Vi- ➔ Vo = +Vc • Vi+ < Vi- ➔ Vo = -Vc • C. Chế độ tự dao động:sóng sin, tam giác, răng cưa, chữ nhật cần có phản hồi dương. Nối mạch phản hồi từ đầu ra về chân không đảo.
  10. 6. MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐO LƯỜNG XKU= . Với công suất ra lớn hơn rVcông suất vào. ❑ Nhờ có mạch KĐ, độ nhạy của thiết bị đo được tăng lên rất nhiều, cho phép đo những đại lượng đo rất nhỏ. ❑ Mạch KĐ ĐL còn có khả năng mở rộng đặc tính tần số của thiết bị đo và đặc biệt là giảm rất nhiều công sất tiêu thụ của thiết bị đo lấy từ đối tượng đo. ❑ Mạch KĐ được thực hiện bằng đèn điện tử, đèn bán dẫn và ngày nay chủ yếu sử dụng vi điện tử.
  11. MẠCH KHUẾCH ĐẠI LẶP Phối hợp tải giữa các tầng với nhau (impedance matching). R K = ht R1
  12. MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐO LƯỜNG Hệ số khuếch đại tầng 1: RR13+ K1 =+1 R2 Hệ số khuếch đại tầng 2: R5 K2 = R4 Hệ số khuếch đại cả mạch: RRR5 1+ 3 KKK=12. = . 1 + RR42
  13. KHUẾCH ĐẠI ĐIỀU CHẾ Để tránh hiện tượng trôi điểm không và sự lệch điện áp ra do sự tăng giảm của nguồn cung cấp ở KĐ một chiều Dùng mạch khuếch đại điều chế.
  14. MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÁCH LY ❑ Ghép biến áp: Điện áp một chiều phải được điều chế thành điện áp xoay chiều với tần số mang đủ cao (trong dải tần đến 100kHz - điều chế tần số hoặc biên độ). ❑ Ghép quang học: có thể truyền trực tiếp điện áp một chiều. Khuếch đại cách ly dùng optron
  15. 7. MẠCH GCTT VÀ TẠO HÀM Tín hiệu ra của mạch cộng đảo ❑ MẠCH CỘNG Tín hiệu ra của mạch cộng không đảo
  16. MẠCH TRỪ 1+ N UUUra= − N 12 + P 1+ P R RP f Với: == PN; RR21 Trường hợp đặc biệt: PN==1 UUUra =−21
  17. MẠCH TÍCH PHÂN VV==0 ii+− 1 U=− U dt r RC 1
  18. MẠCH VI PHÂN VV==0 ii+− dU dU U= − RC().11 = − T r dt dt
  19. MẠCH SO SÁNH So sánh một ngưỡng
  20. SO SÁNH HAI NGƯỠNG ĐỐI XỨNG
  21. MẠCH TẠO HÀM LOGARIT
  22. MẠCH TẠO HÀM MŨ
  23. MẠCH NHÂN ❑ Phần tử điện động, U1 ln sắt điện động. Ura ln+ exp ❑ Chuyển đổi Hall. U 2 ln ❑ Bộ nhân điện tử.
  24. MẠCH CHIA ❑ CCCT lôgômét. U1 ln Ura ❑ Dựa trên cầu cân ln- exp bằng. U 2 ln ❑ Bộ chia điện tử.
  25. 8. MẠCH CẦU ĐƠN C Điều kiện cân bằng cầu R1 R2 A B UCD = 0 R R R4 R3 1 = 4 D R2 R3 U Thường khi chế tạo, người ta cố gắng sao cho: R10= R2=R3=R4=R0 Mạch cầu rất quan trọng trong kĩ thuật đo lường điện
  26. 9. MẠCH CHUYỂN ĐỔI A/D • Chuyển từ tín hiệu tương tự thành tín hiệu số • Ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật nay Tín hiệu số Tín hiệu liên tục ADC Un 1101 U(t) 1011 1001 1001 0101 0101 0011 T T gọi là chu kì lấy mẫu hay chu kì chuyển đổi
  27. DAC- Digital to Analog Convertor: Chuyển đổi số-tương tự N U(t) DAC bit Un U(t)=Un U(t) U nT 0101 0000 0001 0010 0011 0100 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1001 0111 Mong muốn là U(t), nhưng thực tế chỉ có Un Un →U(t) khi U→0, nghĩa là số bit phải rất lớn
  28. 10. MẠCH CHUYỂN ĐỔI D/A • Chuyển từ tín hiệu số thành tín hiệu tương tự • Ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật nay • Nếu ta gọi trị toàn giai là VFS thì bit LSB và bit MSB có giá trị:
  29. HỆ THỐNG ĐK DÙNG VI XỬ LÝ
  30. BÀI TẬP • BÀI 1: Một ampe kế dùng cơ cấu đo từ điện có RCT=99 ohm, dòng điện làm lệch kim tối đa Imax = 100mA. Rsun = 1 ohm, Tính dòng điện đi qua ampe kế khi: – Kim lệch tối đa.( D= Imax) – D1= 0,5D I r – D2=0,25D CT CT I RS IS
  31. BÀI TẬP • BÀI 2: Một cơ cấu đo từ điện có RCT=1 KOhm, dòng điện làm lệch kim tối đa Imax = 100uA. Tính Rsun để cơ cấu tạo thành ampe kế đo được dòng điện đi qua ở: – 100mA = Tầm đo 1 – Tầm đo 2= 1A ICT rCT I RS IS
  32. BÀI TẬP • BÀI 3: Một cơ cấu đo từ điện có RCT=1 KOhm, dòng điện làm lệch kim tối đa Imax = 100uA. Tính Rsun để cơ cấu tạo thành ampe kế đo được dòng điện đi qua ở: – Tầm đo 1= 100A – Tầm đo 2= 1A ICT rCT – Tầm đo 3= 100mA I RS1 RS2 RS3 I1 I2 I3
  33. BÀI TẬP • BÀI 4: Một ADC 12 bit, điện áp tham chiếu Vref=4,095 V. – Độ phân giải của ADC =? – Nếu đầu ra thu được 0001 1001 1001 thì điện áp đầu vào UV= ? – Nếu điện áp đầu vào 3V thì đầu ra của bộ ADC thu được giá trị=? U REF D0 D1 ADC 12 BIT . UV D11