[Tự Động Hóa] Giáo Trình Điều Khiển Tự Động – Bùi Hồng Dương phần 8

Xử lý tín hiệu là các công việc mà ta tiến hành với tín hiệu nhằm biến đổi chúng về các dạng nhất định thích hợp với hoạt động của các phần tử khác trong hệ điều khiển. Nếu các tín hiệu này được chế biến theo luật tương tự, ta gọi công việc này là xử lý tín hiệu tương tự.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
[Tự Động Hóa] Giáo Trình Điều Khiển Tự Động – Bùi Hồng Dương phần 8 Điều khiển tự động (1) – Bùi Hồng Dương Chương 33 Các hoạt động điều khiển cơ bản và các bộ điều khiển cơ bản3.1 On-off3.2 P3.3 I Trang - 57 - Điều khiển tự động (1) – Bùi Hồng Dương Chương 4 4 _____________________________________________4 Xử lý tín hiệu tương tự ______________________________________________4.1 Khái niệm chung Xử lý tín hiệu là các công việc mà ta tiến hành với tín hiệu nhằm biến đổi chúng về cácdạng nhất định thích hợp với hoạt động của các phần tử khác trong hệ điều khiển. Nếu cáctín hiệu này được chế biến theo luật tương tự, ta gọi công việc này là xử lý tín hiệu tương tự.Nếu công việc chế biến tín hiệu tuân theo luật số hóa, ta gọi đó là xử lý tín hiệu số hóa. Chương này sẽ giới thiệu khái quát một số kỹ thuật xử lý tín hiệu tương tự dùng trongcác hệ thống điều khiển. Sau khi xem xét chương này, bạn sẽ có được một số kiến thức về: Mạch cầu Wheatstone và các ứng dụng của nó trong việc đo điện trở, điện dung. - Ứng dụng mạch cầu Wheatstone trong đo lường. - Phân tích nguyên lý cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán, ứng dụng bộ khếch đại - thuật toán trong việc xây dựng các mạch điều khiển, chế biến tín hiệu thông dụng...4.2 Các nguyên lý chế biến tín hiệu tương tự. Thiết bị cảm ứng đo lường một biến bằng c|h chuyển đổi thông tin về biến đó th{nhth{nh một tín hiệu phụ thuộc trong môi trường điện, khí nén, thuỷ lực v.v. Những bộ biếnđổi n{y lợi dụng những quy luật, hiện tượng có sẵn trong tự nhiên. Công việc chế biến tínhiệu còn biến đổi tín hiệu ra từ c|c phần tử cảm biến th{nh các tín hiệu thích hợp, cả về dảigi| trị lẫn môi chất truyền tin, để giao diện tốt với c|c phần tử còn lại trong hệ thống. Trong c|c phần trước ta cũng đ~ xem xét một số phần tử chế biến tín hiệu gió nén,thuỷ lực... Trong phần n{y ta sẽ tập trung v{o c|c hình thức chuyển đổi tín hiệu điện. Ngo{ira mỗi thiết bị xử lý tín hiệu n{y chính l{ một phần tử cũng có h{m truyền đạt thể hiện sựliên hệ giữa tín hiệu ra với tín hiệu v{o của nó. Thông thường c|c qu| trình n{y cũng sẽ Trang - 58 - Điều khiển tự động (1) – Bùi Hồng Dươngđược tuyến tính ho|, hoặc ngay trong qu| trình thiết lập chúng, người ta cũng đ~ chú trọnglựa chọn c|c qu| trình có c|c quan hệ v{o – ra gần tuyến tính rồi. Ta có thể ph}n nhóm c|c thiết bị chế biến tín hiệu th{nh một số nhóm chung như sau. 4.2.1 Thay đổi cường độ tín hiệu Ví dụ phổ biến nhất l{ khuếch đại hay giảm khuếch đại cường độ tín hiệu. Ngo{i ra,việc phối hợp trở kh|ng, đặc tính thay đổi tín hiệu theo tải, đ|p ứng tần số của thiết bị cũngl{ những yếu tố cần xem xét trong qu| trình chuyển đổi n{y. 4.2.2 Tuyến tính hoá Nh{ thiết kế c|c mạch điều khiển có rất ít c|c lựa chọn tuyến tính giữa đầu v{o – racủa c|c biến. Hầu hết c|c qu| trình chuyển đổi tín hiệu đều không tuyến tính. Ngay cả khi tađ~ tuyến tính ho| chúng, chúng cũng chỉ tuyến tính trong một giải gi| trị nhất định. Cáchthức tuyến tính ho| hiệu quả nhất l{ chuyển tín hiệu đo được v{o m|y tính rồi sử dụng c|cphần mềm để chuyển đổi tín hiệu. 4.2.3 Chuyển đổi dạng tín hiệu Do nhu cầu, ta có thể phải chuyển đổi tín hiệu từ dạng điện sang khí nén, thuỷ lực, lực,chuyển vị v{ ngược lại. Ngo{i ra ngay trong cùng một môi trường truyền dẫn, ta vcũng còncần phải chuyển đổi dạng tín hiệu. Ví dụ, ta cần chuyển đổi điện |p th{nh dòng điện đểtruyền tín hiệu đi xa, rồi ở đầu nhận ta lại chuyển đổi tín hiệu dòng trở về điện |p để điềukhiển. Lý do l{ điện |p phụ thuộc nhiều v{o tải, còn dòng điện thì không, tuy nhiên dòngđiện dễ bị khử đi do c|c hiện tượng đấu tắt (chạm m|t). Việc chuyển đổi tín hiệu số-tươngtự v{ tương tự-số cũng rất cần thiết trong c|c giao diện với m|y tính trong điều khiển hiệnđại. 4.2.4 Lọc và phối hợp trở kháng C|c tín hiệu nhiễu như tần số lưới, c|c qu| trình đóng ngắt c|c thiết bị ... cũng có t|cđộng không mong muốn đ|ng kể đến c|c qu| trình điều khiển. Do vậy cần đến c|c bộ lọcthông thấp hay thông cao để khử nhiễu. Ngo{i ra, việc phối hợp trở kh|ng giúp cho c|c tínhiệu v{o, ra c|c thiết bị được chuyển đổi chính x|c hơn. 4.2.5 Khái niệm nạp tải Có một điểm cần đặc biệt lưu ý khi ph}n tích c|c mạch tương tự l{ hiện tượng nạp tảicủa một mạch điện bởi một mạch kh|c, khi đó nó tạo ra c|c lượng không chắc trong phépđo v{ xử lý tín hiệu. Ví dụ cụ thể l{ nếu ta có một mạch hở là một nguồn điện áp, khi đó nócó một điện |p, chẳng hạn l{ Vx. Mạch hở l{ một mạch m{ không có gì nối v{o giữa hai đầucực ra của mạch. Khi ta đấu một điện trở RL vào hai đầu ra ...