Chương 2: XỬ LÝ TÍN HIỆU CẢM BIẾN

So với tín hiệu đơn thì tín hiệu vi sai loại được nhiễu cách chung(common-mode noise), không có sai số do vòng đất ( ground loop)chênh lệch điện áp giữa các ground.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 2: XỬ LÝ TÍN HIỆU CẢM BIẾN Chương 2: XỬ LÝ TÍN HIỆU CẢM BIẾN Các phương pháp xử lý tín hiệu liên tục2.1 Tín hiệu đơn (single-ended signal ) 2.1.1 Tín hiệu có một cực có điện thế không đổi (L) Tín hiệu vi sai (differential signal ) 2.1.2 Tín hiệu có hai cực điện thế thay đổi đồng thời cùng biên độ nhưng trái dấu. Vd = VH − VL Vc = V / 2 1  So với tín hiệu đơn thì tín hiệu vi sai loại được nhiễu cách chung (common-mode noise), không có sai số do vòng đất ( ground loop) chênh lệch điện áp giữa các ground. Khuếch đại tín hiệu đơn và vi sai2.1.3 Trở kháng của nguồn tín hiệu 2 nguồn áp nguồn dòng Zd Vd = Vs Zd + Zs Điều kiện Vd ≈ Vs : trở kháng tải(thiết bị đo) Z d ? Z s nếu không sẽ gây nhiễu làm sai số, có thể hư cảm biến Zs id = is Zd + Zs Điều kiện id ≈ is : trở kháng tải(thiết bị đo) Z d = Z s nếu không sẽ gây nhiễu làm sai số, có thể hư cảm biến Tín hiệu ngõ ra của cảm biến2.2 2.2.1 Ngõ ra logic:  Switches: ngõ ra đơn giản nhất của sensor là các tiếp điểm NO và NC của relay:  Ngõ ra cực thu hở – open collector: 3• NPN/Sinking Sensor:• PNP/Sourcing Sensor• Kết nối: 4 • Ký hiệu:  Ngõ ra push - pull  Ngõ ra 3 trạng thái 2.2.2 Ngõ ra liên tục  Ngõ ra là điện áp: 0 - 5V, 0 – 10V, -5V – 5V, -10V – 10V  Ngõ ra là dòng điện: 0 – 20mA, 4 – 20mA (2-wire sensnor, 4-wire sensnor), -10mA – 10mA, -20mA – 20mAGiới thiệu vòng dòng điện 4 – 20mA: Số hóa tín hiệu liên tục ADC (Analog Digital Converter) 2.3 52.3.1 Tần số lấy mẫu: các điểm lấy mẫu điện áp 1 Tần số lấy mẫu: f = T Định lý lấy mẫu Shannon: f AD > 2 f signal f AD : tần số lấy mẫu f signal : tần số max của tín hiệu vào Thực tế tần số lấy mẫu lớn hơn 4 lần f signal , nếu tần số lấy mẫu nhỏ sẽ gây sai số giá trị thực của tín hiệu (aliasing). 9 mẫu được lấy trong 7 chu kỳ tín hiệu 6 2.3.2 Các phương pháp biến đổi AD Phương pháp Tốc độ Độ phân Chống Chi phí giải nhiễu Xấu ThấpSuccessive approximation Trung 10-16bits bình Chậm TốtRamp/counting 14-24bits Trung bìnhFlash/parallel Nhanh 4-8bits Không Cao Chậm Tốt ThấpIntegrating 12-18bits 2.3.3 Bộ biến đổi AD xấp xỉ liên tiếp (Successive approximation) Đây là bộ biến đổi được dùng rộng rãi nhất trong các bộ biến đổi AD. Đơn vị điều khiển sửa đổi từng bit của thanh ghi bắt đầu từ bit MSB, đầu tiên so sánh áp vào có vượt điện áp chuẩn của bit MSB, nếu 7 vượt thì MSB có giá trị 1 và lấy điện áp vào trừ đi điện áp chuẩn, phần dư đem so sánh với các bit trẻ lân cận. Rõ ràng có bao nhiêu bit trong một số nhị phân thì cần bấy nhiêu bước so sánh và bấy nhiêu điện áp chuẩn.2.3.4 Bộ biến đổi AD theo hàm dốc (Ramp/counting) Đây là bộ biến đổi đơn giản nhất. Ở trường hợp này ta tính đến số lượng các tổng số điện áp chuẩn (dùng bộ couter) của các bit trẻ dùng để diễn đạt điện áp vào. Nếu tổng số bit mô tả bằng n thì cũng cần n bước để nhận được kết quả. Phương pháp này rẻ nhưng chậm.2.3.5 Bộ biến đổi Flash AD (Flash/parallel) 8 Điện áp vào đồng thời so sánh với n điện áp chuẩn và xác định chính xác nó đang nằm ở mức nào, kết quả có một bậc của tín hiệu xấp xỉ, giá thành cao, tốc độ nhanh. 2.3.6 Bộ biến đổi AD theo tích phân (Integrating) Bộ biến đổi loại này là một trong những bộ có thời gian biến đổichậm nhất, rẻ. Ưu điểm chống nhiễu và sự trôi nhiệt. Nguyên tắc chính là dựa vào quá trình nạp và xả tuyến tính của tụvới dòng hằng. Đầu tiên, tụ được nạp trong một khoảng thời gian xácđịnh từ dòng hằng rút ra từ điện áp vào. Vì vậy, ở cuối thời điểm nạp, tụsẽ có một điện áp tỷ lệ với điện áp vào. Cũng vào lúc này, tụ đ ược xảtuyến tính với một dòng hằng rút ra từ điện áp tham chiếu chính xác V ref.Khi điện áp trên tụ giảm về 0 thì quá trình xả kết thúc. Trong suốt khoảngthời gian xả này, một tần số tham chiếu được dẫn đến một counter và bắtđầu đếm. Do khoảng thời gian xả tỷ lệ với điện áp trên tụ lúc trước khixả nên ở cuối thời điểm xả, counter sẽ chứa một giá trị tỷ lệ với điện áptrên tụ trước khi xả, tức là tỷ lệ với điện áp vào. 9 Truyền tín hiệu đi xa, lọc nhiễu2.4 Truyền dữ liệu cảm biến đi xa 2.4.1 a. Tín hiệu tương tự: Truyền dữ liệu bằng đường truyền 2 dây chuẩn công nghiệp 4- 20mA. Sử dụng nguồn dòng có ưu điểm so với nguồn áp là điện trở của đường ...