Bài giảng Kỹ thuật đo lường: Chương 6

Chương 6 Mạch đo và xử lý kết quả thuộc bài giảng "Kỹ thuật đo lường", trong chương này bày các nội dung sau: khái niệm cơ bản, mạch tỉ lệ dòng, mạch tỉ lệ áp, mạch khuếch đại đo lường, mạch GCTT và tạo hàm, mạch cầu đơn, mạch chuyển đổi A/D, mạch chuyển đổi D/A,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật đo lường: Chương 6 CHƯƠNG 6 MẠCH ĐO VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ 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 ... 2. MẠCH TỈ LỆ DÒNG  SUN ICT rCT I RS IS Rct I Rs = n= I ct n −1 Ứng dụng:  Dùng chủ yếu trong mạch một chiều.  Dùng trong mạch xoay chiều khi tải thuần trở. 3. MẠCH TỈ LỆ DÒNG  BIẾN DÒNG i1 i2 I1 W2 k= = W1 W2 I 2 W1 Lưu ý:  Chế độ làm việc bình thường là ngắn mạch thứ cấp. 4. MẠCH TỈ LỆ ÁP  MẠCH PHÂN ÁP  MẠCH PHÂN ÁP ĐIỆN TRỞ.  MẠCH PHÂN ÁP ĐIỆN DUNG.  MẠCH PHÂN ÁP ĐIỆN CẢM 5. MẠCH TỈ LỆ ÁP  BIẾN ĐIỆN ÁP ĐO LƯỜNG U1 W1 k= = U 2 W2 Lưu ý:  Chế độ làm việc bình thường là hở mạch thứ cấp. KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN - OA Operational Amplifier +Vc ­ i­ Vi Vi + V0 Vi+ i ­Vc Rv =  ; Rr = 0; i­ = i+ = 0; Kh =  ;    V0 = Kh Vi  IC – Integrated Circuit Đặc tính vào ra của OA Vo Vi­ +Vc Vi+ Vi Vi ­Vc • Khi Vi+>Vi-  Vo = +Vc (Vi- = 0) • Khi Vi+ 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. 6. MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐO LƯỜNG Với công suất ra lớn hơn X r = K .UV công 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. MẠCH KHUẾCH ĐẠI LẶP Phối hợp tải giữa các tầng với nhau (impedance matching). Rht K= R1 MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐO LƯỜNG Hệ số khuếch đại tầng 1: R1 + R3 K1 = 1 + R2 Hệ số khuếch đại tầng 2: R5 K2 = R4 Hệ số khuếch đại cả mạch: R5 � R1 + R3 � K = K1.K 2 = . � 1+ � R4 � R2 � 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. 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 7. MẠCH GCTT VÀ TẠO HÀM Tín hiệu ra của mạch cộng đảo  MẠCH CỘNG Tín hiệu ra của mạch cộng không đảo MẠCH TRỪ 1+ αN U ra = −α N .U1 + .α PU 2 1+ αP RP Rf Với: = αP;   = αN R2 R1 Trường hợp đặc biệt: αP = αN = 1 U ra = U 2 − U1 MẠCH TÍCH PHÂN Vi + = Vi− = 0 1 Ur = − U1dt RC MẠCH VI PHÂN Vi + = Vi− = 0 dU1 dU1 U r = − RC ( ) = −T . dt dt MẠCH SO SÁNH So sánh một ngưỡng SO SÁNH HAI NGƯỠNG ĐỐI XỨNG