Đồ án tốt nghiệp Thiết kế chế tạo phương tiện đo đại lượng nhiệt độ ứng dụng phương pháp nội suy spline:

PHẦN MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, kỹ thuật đo lường đang được sử dụng rộng rãi trong các nhiệm vụ kiểm tra tự động, tự động hoá các quá trình sản xuất và công nghệ cũng như trong công tác nghiên cứu khoa học của tất cả các lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Để thực hiện đo các đại lượng không điện bằng phương pháp điện,trước tiên chúng được biến đổi thành các đại lượng điện thông qua các chuyển đổi sơ cấp và sau đó chúng được đo bằng các thiết bị đo điện. Các phương pháp đo điện ngày càng chiếm ưu thế vì nó còn có những ưu điểm tuyệt đối so với những phép đo không phải bằng điện như: Độ tác động nhanh, độ chính xác cao hơn, có thể đo ở những khoảng cách xa, thiết bị gọn nhẹ hơn và có thể đưa vào máy tính để xử lý và lưu kết quả. Được giao đề tài: “Thiết kế chế tạo phương tiện đo đại lượng nhiệt độ ứng dụng phương pháp nội suy spline” . Với sự quan tâm hướng dẫn của thầy Phạm Ngọc Thắng, đến nay về cơ bản đã giải quyết được nhiệm vụ đặt ra. Tuy nhiên do hạn chế về thời gian và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm hướng dẫn tận tình của thầy Phạm Ngọc Thắng,và các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật điện tử, Khoa Điện - điện tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài này. Hưng Yên, tháng 08 năm 2010 Nhóm sinh viên thực hiện: Nhận xét, đánh giá của giáo viên hướng dẫn ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Chữ ký của giáo viên Nhận xét, đánh giá của giáo viên phản biện ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Chữ ký của giáo viên MỤC LỤC CHƯƠNG 1 8 TỔNG QUAN VỀ ĐO LƯỜNG KHÔNG ĐIỆN 8 1.1 Khái niệm và phương pháp đo các đại lượng không điện 8 1.1.1 Khái niệm đo lường các đại lượng không điện 8 1.1.3. Các đặc trưng của kỹ thuật đo lường 9 1.1.5 Phân loại dụng cụ đo 11 1.1.6. Các đặc tính cơ bản của dụng cụ đo 12 1.2.Sai số đo…………………………………………................................................13 1.3. Nhiệt kế điện trở hay RTD 14 1.3.1. Giới thiệu chung 14 1.3.2. Cơ sở nguyên lý và cấu trúc 15 1.3.3. Các dạng mắc mạch cơ bản 15 1.3.4. Cảm biến nhiệt độ sử dụng trong đề tài 15 CHƯƠNG 2 16 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THÔNG TIN ĐO ĐỂ HẠN CHẾ SAI SỐ 16 2.1. Đặt vấn đề 16 2.2.Lựa chọn đa thức nội suy spline với hệ số biến đổi động theo khoảng giá trị đại lượng vào 19 2.3. Kết luận chương 2 30 CHƯƠNG3…………………………………………………………………….31 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU…………………………………...........31 3.1.2. Vi điều khiển PIC16F877A 33 3.1.2.2. Tổ chức bộ nhớ 35 3.1.2.3. Các Bộ Timer của chip 41 3.1.3. Trình biên dịch CCS cho PIC16F8877A 46 3.2. Giới thiệu chung về truyền thông RS 232 với máy tính 48 3.2.1. Cấu trúc cổng nối tiếp 48 3.2.2. Truyền thông giữa hai nút 51 3.2.3. Phần mềm truy nhập RS232 52 3.3. Các bộ biến đổi dữ liệu 56 3.3.1. Bộ chuyển đổi tương tự - số sử dụng MCP3204 56 3.3.2. Bộ chuyển đổi số - tương tự sử dụng DAC0808 57 CHƯƠNG 4 59 KẾT QUẢ THỰC TIỄN THẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ 59 4.1. Sơ đồ khối thiết kế hệ thống 59 4.2. Thuật toán chương trình 63 4.3. Tính toán và thiết kế 70 4.3.1. Sơ đồ nguyên lý tổng thể 70 4.3.2. Sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc làm việc các khối 71 4.4. Thi công 79 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ khối quá trình đo biến đổi thẳng. 8 Hình 1.2 : Sơ đồ khối quá trình đo kiểu so sánh. 9 Hình 1.3: Hình dạng cơ bản của nhiệt kế điện trở 15 Hình 1.4: Các dạng kết nối cơ bản 16 Hình 2.1: Lưu đồ thuật toán đo các đai lượng không điện 24 Hình 2.3: Lưu đồ thuật toán hiệu chuẩn phi tuyến trong phép đo đại lượng vô hướng ............. 28 Hình 3.1: Vi điều khiển PIC16F877A/PIC16F874A và các dạng sơ đồ chân. 33 Hình 3.2: Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A 34 Hình 3.3: Bộ nhớ chương trình PIC16F877A 35 Hình 3.4: Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A 36 Hình 3.5: Sơ đồ khối của Timer0 và WD 42 Hình 3.6: Sơ đồ khối Timer1 43 Hình 3.7: Sơ đồ khồi Timer 2 44 Hình 3.8: Trình biên dịch CCS 45 Hình 3.9: Code ASM trong CCS 46 Hình 3.10: Tín hiệu truyền của ký tự ‘A’ 48 Hình 3.11: Sơ đồ chân cổng nối tiếp 49 Hình 3.12: Sơ đồ kết nối đơn giản trong truyền thông nối tiếp 50 Hình 3.13: Kết nối trong truyền thông nối tiếp dùng tín hiệu bắt tay 51 Hình 3.14: Sơ đồ chân MCP3204 56 Hình 3.13: Sơ đồ khối MCP3204 56 Hình 3.14: Sơ đồ chân DAC0808 57 Hình 3.15: Sơ đồ khối DAC0808 58 Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống đo nhiệt độ, áp suất 59 Hình 4.2: Sơ đồ khối nguồn nuôi 59 Hình 4.3: Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ 60 Hình 4.4: Sơ đồ khối mạch đo áp suất 60 Hình 4.5: Sơ đồ khối DAC 61 Hình 4.6: Sơ đồ khối ADC 61 Hình 4.7: Sơ đồ khối xử lý 62 Hình 4.8: Sơ đồ khối cảnh báo 62 Hình 4.9: Sơ đồ khối hiển thị 63 Hình 4.10: Lưu đồ thuật toán chương trình chính 65 Hình 4.12: Lưu đồ thuật toán giải phương trình bậc nhất và bậc hai thứ cấp 66 Hình 4.13: Lưu đồ thuật toán tìm nút nội suy sơ cấp 67 Hình 4.14: Lưu đồ thuật toán chương trình hiển thị LCD 68 Hình 4.15: Lưu đồ thuật toán chương trình hiển thị nhiệt độ, áp suất 68 Hình 4.16: Lưu đồ thuật toán chương trình cảnh báo nhiệt độ 69 Hình 4.17: Lưu đồ thuật toán chương trình giao tiếp máy tính 69 Hình 4.18: Sơ đồ nguyên lý tổng thể 70 Hình 4.19: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn nuôi 71 Hình 4.20: Sơ đồ nguyên lý khối mạch đo 72 Hình 4.21: Sơ đồ nguyên lý khối ADC 74 Hình 4.22: Sơ đồ nguyên lý khối DAC 75 Hình 4.23: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp máy tính 76 Hình 4.24: Sơ đồ tham khảo khối giao tiếp máy tính 77 Hình 4.25: Giao diện máy tính 77 Hình 4.26: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý và hiển thị 78 Hình 4.27: Sơ đồ board mạch chính 79 Hình 4.28: Sơ đồ sắp xếp linh kiện 80 Hình 4.29: Sơ đồ chân trên board mạch 80 Hình 4.30: Sơ đồ board phím bấm 81 Hình 4.31: Sơ đồ board giao tiếp máy tính 81 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Một số giá trị nhiệt độ và điện trở cơ bản của PT100 17 Bảng 3.1: Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS232 49 Bảng 3.2: Ý nghĩa các chân của cổng COM 51 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐO LƯỜNG KHÔNG ĐIỆN 1.1. Khái niệm và phương pháp đo các đại lượng không điện 1.1.1. Khái niệm đo lường các đại lượng không điện Đo lường các đại lượng không điện là một quá trình đánh giá định lượng đại lượng không điện cần đo để có kết quả bằng số so với đơn vị đo: Ax = X = Ax  X0 Trong đó: Ax - Giá trị định lượng X - Đại lượng cần đo X0 - Giá trị mẫu Ta có thể sử dụng nhiều cách đo khác nhau và có thể được phân biệt thành các phép đo như sau: 1.1.2. Phương pháp đo các đại lượng không điện a) Phương pháp đo và đánh giá trực tiếp (hay còn gọi là phương pháp đo biến đổi thẳng). Là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duy nhất. Tập các đại lượng đo được so sánh với tập các đại lượng và giá trị đo được là X. Hình 1.1: Sơ đồ khối quá trình đo biến đổi thẳng. b) Phương pháp đo kiểu so sánh (kiểu bù). Là phương pháp so sánh tín hiệu đo X với tín hiệu chuẩn Xk. Sơ đồ có cấu trúc theo kiểu mạch vòng nghĩa là có khâu phản hồi.

PHẦN MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, kỹ thuật đo lường đang được sử dụng rộng rãi trong các nhiệm vụ kiểm tra tự động, tự động hoá các quá trình sản xuất và công nghệ cũng như trong công tác nghiên cứu khoa học của tất cả các lĩnh vực khoa học kỹ thuật. Để thực hiện đo các đại lượng không điện bằng phương pháp điện,trước tiên chúng được biến đổi thành các đại lượng điện thông qua các chuyển đổi sơ cấp và sau đó chúng được đo bằng các thiết bị đo điện. Các phương pháp đo điện ngày càng chiếm ưu thế vì nó còn có những ưu điểm tuyệt đối so với những phép đo không phải bằng điện như: Độ tác động nhanh, độ chính xác cao hơn, có thể đo ở những khoảng cách xa, thiết bị gọn nhẹ hơn và có thể đưa vào máy tính để xử lý và lưu kết quả. Được giao đề tài: “Thiết kế chế tạo phương tiện đo đại lượng nhiệt độ ứng dụng phương pháp nội suy spline” . Với sự quan tâm hướng dẫn của thầy Phạm Ngọc Thắng, đến nay về cơ bản đã giải quyết được nhiệm vụ đặt ra. Tuy nhiên do hạn chế về thời gian và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô và các bạn để đề tài hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm hướng dẫn tận tình của thầy Phạm Ngọc Thắng,và các thầy cô trong bộ môn Kỹ thuật điện tử, Khoa Điện - điện tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài này. Hưng Yên, tháng 08 năm 2010 Nhóm sinh viên thực hiện: 1 Nhận xét, đánh giá của giáo viên hướng dẫn ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Chữ ký của giáo viên 2 Nhận xét, đánh giá của giáo viên phản biện ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Chữ ký của giáo viên 3 MỤC LỤC CHƯƠNG 1 8 TỔNG QUAN VỀ ĐO LƯỜNG KHÔNG ĐIỆN 8 1.1. Khái niệm và phương pháp đo các đại lượng không điện 8 1.1.1. Khái niệm đo lường các đại lượng không điện 8 1.1.3. Các đặc trưng của kỹ thuật đo lường 10 a) Đại lượng đo (hay còn gọi là tín hiệu đo) 10 b) Điều kiện đo 10 c) Đơn vị đo không điện 10 d) Một số thuật ngữ trong kĩ thuật đo lường 11 1.1.5. Phân loại dụng cụ đo 12 1.1.6. Các đặc tính cơ bản của dụng cụ đo 12 b) Cấp chính xác của dụng cụ đo 12 c) Độ nhạy 13 e )Độ tác động nhanh 13 f) Cấu trúc chung của dụng cụ đo 13 1.3. Nhiệt kế điện trở hay RTD 15 1.3.1. Giới thiệu chung 15 1.3.2. Cơ sở nguyên lý và cấu trúc 15 1.3.3. Các dạng mắc mạch cơ bản 16 1.3.4. Cảm biến nhiệt độ sử dụng trong đề tài 16 CHƯƠNG 2 17 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ THÔNG TIN ĐO ĐỂ HẠN CHẾ SAI SỐ 17 2.1. Đặt vấn đề 17 2.2. Phương pháp nội suy Spline 20 2.3. Kết luận chương 2 24 b) Ưu nhược điểm của PIC so với các vi điều khiển khác 25 c) Các dòng PIC và cách lựa chọn vi điều khiển PIC 25 d) Cách lựa chọn một vi điều khiển PIC phù hợp 26 3.1.2. Vi điều khiển PIC16F877A 26 4 3.1.2.2. Tổ chức bộ nhớ 29 a) Bộ nhớ chương trình 29 b) Bộ nhớ dữ liệu 30 d) Các thanh ghi chức năng đặc biệt 30 e) Các cổng xuất nhập của PIC16F877A 33 3.1.2.3. Các Bộ Timer của chip 34 a) Bộ Timer 0 34 b) Bộ Timer 1 36 c) Bộ Timer 2 37 3.1.3. Trình biên dịch CCS cho PIC16F8877A 38 b) Giới thiệu về CCS 40 3.2. Giới thiệu chung về truyền thông RS 232 với máy tính 41 3.2.1. Cấu trúc cổng nối tiếp 41 3.2.2. Truyền thông giữa hai nút 44 3.2.3. Phần mềm truy nhập RS232 44 3.3. Các bộ biến đổi dữ liệu 48 3.3.1. Bộ chuyển đổi tương tự - số sử dụng MCP3204 48 3.3.2. Bộ chuyển đổi số - tương tự sử dụng DAC0808 50 CHƯƠNG 4 51 KẾT QUẢ THỰC TIỄN THẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO NHIỆT ĐỘ ÁP SUẤT 52 4.1. Sơ đồ khối thiết kế hệ thống 52 a)Sơ đồ khối hệ thống 52 52 b)Chức năng các khối 52 4.2. Thuật toán chương trình 56 b) Lưu đồ thuật toán chương trình con 57 4.3. Tính toán và thiết kế 62 4.3.1. Sơ đồ nguyên lý tổng thể 62 4.3.2. Sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc làm việc các khối 62 a)Khối nguồn nuôi 62 b)Khối biến đổi 63 c)Khối ADC 65 5 d)Khối DAC 66 e)Khối giao tiếp máy tính 67 f)Khối xử lý và hiển thị 70 4.4. Thi công 70 a)Sơ đồ board mạch chính 71 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Sơ đồ khối quá trình đo biến đổi thẳng 9 Hình 1.2: Sơ đồ khối quá trình đo kiểu so sánh 9 Hình 1.3: Hình dạng cơ bản của nhiệt kế điện trở 16 Hình 1.4: Các dạng kết nối cơ bản 16 Hình 3.1: Vi điều khiển PIC16F877A/PIC16F874A và các dạng sơ đồ chân 27 Hình 3.2: Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A 28 Hình 3.3 bộ nhớ chương trình PIC16F877A 29 Hình 3.4: Sơ đồ bộ nhớ dữ liệu PIC16F877A 30 Hình 3.5: Sơ đồ khối của Timer0 và WD 36 Hình 3.6: Sơ đồ khối Timer1 37 Hình 3.7: Sơ đồ khồi Timer 2 38 Hình 3.8: Trình biên dịch CCS 39 Hình 3.9: Code ASM trong CCS 40 Hình 3.10: Tín hiệu truyền của ký tự ‘A’ 42 Hình 3.11: Sơ đồ chân cổng nối tiếp 43 Hình 3.12: Sơ đồ kết nối đơn giản trong truyền thông nối tiếp 44 Hình 3.13: Kết nối trong truyền thông nối tiếp dùng tín hiệu bắt tay 44 Hình 3.14: Sơ đồ chân MCP3204 49 Hình 3.13: Sơ đồ khối MCP3204 50 Hình 3.14: Sơ đồ chân DAC0808 51 Hình 3.15: Sơ đồ khối DAC0808 51 Hình 4.1: Sơ đồ khối hệ thống đo nhiệt độ 52 Hình 4.2: Sơ đồ khối nguồn nuôi 52 Hình 4.3: Sơ đồ khối mạch đo nhiệt độ 53 Hình 4.5: Sơ đồ khối DAC 53 6 Hình 4.6: Sơ đồ khối ADC 54 Hình 4.7: Sơ đồ khối xử lý 55 Hình 4.8: Sơ đồ khối cảnh báo 55 Hình 4.9: Sơ đồ khối hiển thị 56 Hình 4.10: Lưu đồ thuật toán chương trình chính 57 Hình 4.11: Lưu đồ thuật toán đo nhiệt độ bằng phương pháp nội suy Spline 58 Hình 4.14: Lưu đồ thuật toán chương trình hiển thị LCD 59 Hình 4.15: Lưu đồ thuật toán chương trình hiển thị nhiệt độ 60 Hình 4.16: Lưu đồ thuật toán chương trình cảnh báo nhiệt độ 61 Hình 4.17: Lưu đồ thuật toán chương trình giao tiếp máy tính 61 Hình 4.18: Sơ đồ nguyên lý tổng thể 62 Hình 4.19: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn nuôi 62 Hình 4.20: Sơ đồ nguyên lý khối mạch đo 63 Hình 4.21: Sơ đồ nguyên lý khối ADC 66 Hình 4.22: Sơ đồ nguyên lý khối DAC 67 Hình 4.23: Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp máy tính 68 Hình 4.25: Giao diện máy tính 69 Hình 4.26: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý và hiển thị 70 Hình 4.27: Sơ đồ board mạch chính 71 DANH MỤC BẢNG BIỂU 1.2. Sai số đo 14 Bảng 1.1: Một số giá trị nhiệt độ và điện trở cơ bản của PT100 16 Bảng 3.1: Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS232 42 Bảng 3.2: Ý nghĩa các chân của cổng COM 44 7 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐO LƯỜNG KHÔNG ĐIỆN 1.1. Khái niệm và phương pháp đo các đại lượng không điện 1.1.1. Khái niệm đo lường các đại lượng không điện Đo lường các đại lượng không điện là một quá trình đánh giá định lượng đại lượng không điện cần đo để có kết quả bằng số so với đơn vị đo: A x = 0 X X ⇒ X = A x × X 0 Trong đó: A x - Giá trị định lượng X - Đại lượng cần đo X 0 - Giá trị mẫu Ta có thể sử dụng nhiều cách đo khác nhau và có thể được phân biệt thành các phép đo như sau: 1.1.2. Phương pháp đo các đại lượng không điện 8 a) Phương pháp đo và đánh giá trực tiếp (hay còn gọi là phương pháp đo biến đổi thẳng). Là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duy nhất. Tập các đại lượng đo được so sánh với tập các đại lượng và giá trị đo được là X. Hình 1.1: Sơ đồ khối quá trình đo biến đổi thẳng. b) Phương pháp đo kiểu so sánh (kiểu bù). Là phương pháp so sánh tín hiệu đo X với tín hiệu chuẩn X k . Sơ đồ có cấu trúc theo kiểu mạch vòng nghĩa là có khâu phản hồi. -Trước tiên đại lượng cần đo X và đại lượng mẫu X 0 được biến đổi thành một đại lượng vật lý nào đó. Quá trình so sánh được diễn ra trong suốt quá trình đo khi hai đại lượng bằng nhau sẽ suy ra giá trị đại lượng cần đo. So sánh cân bằng: Là phép so sánh mà đại lượng cần đo X và đại lượng mẫu X 0 sau khi được biến đổi thành X k sẽ được so sánh với nhau sao cho luôn có: Hình 1.2: Sơ đồ khối quá trình đo kiểu so sánh. ∆ X = 0 tức là: X - X k = 0, X = X k = N k × X 0 . - So sánh không cân bằng: Nếu X k là một đại lượng không đổi ⇒ X - X k = ∆ X. Kết quả của phép đo được đánh giá theo đại lượng hiệu ∆ X. Tức là biết trước ' K X từ phép đo ∆ X ta có thể suy ra được X = ∆ X’ × X k 9 -So sánh đồng thời: Là phép so sánh cùng lúc nhiều thời điểm của đại lượng đo X của mẫu X k . Căn cứ vào các thời điểm trùng nhau mà tìm ra các đại lượng cần đo. -So sánh không đồng thời: Đầu tiên dưới tác động của đại lượng đo X gây ra một trạng thái nào đó trong thiết bị đo. Sau đó thay X bằng đại lượng mẫu X K bằng cách thay đổi đại lượng mẫu X k sao cho trong thiết bị đo cũng gây ra đúng trạng thái đó như khi X tác động ⇒ X = X K . 1.1.3. Các đặc trưng của kỹ thuật đo lường a) Đại lượng đo (hay còn gọi là tín hiệu đo) • Theo tính chất thay đổi của đại lượng đo ta có thể chia chúng thành hai loại: - Đại lượng tiền đo tiền định: Là đại lượng đo đã biết trước quy luật thay đổi theo thời gian của chúng nhưng một hay nhiều thông số của chúng chưa biết phải cần đo. Ví dụ như tín hiệu hình sin. - Đại lượng đo ngẫu nhiên: Là đại lượng đo mà sự thay đổi theo thời gian không theo một quy luật nào cả nếu ta lấy bất kỳ giá trị nào của tín hiệu thì ta đều nhận được một đại lượng ngẫu nhiên. • Theo cách biến đổi tín hiệu đo ta có thể chia thành hai loại sau: - Tín hiệu đo liên tục hay tín hiệu đo tương tự. - Tín hiệu đo rời rạc hay tín hiệu đo số (Digital). • Theo bản chất của đại lượng đo ta có thể chia thành bốn loại sau: - Đại lượng đo năng lượng. - Đại lượng đo thông số. - Đại lượng đo phụ thuộc thời gian. - Các đại lượng đo không điện . b) Điều kiện đo Các thông tin đo lường bao giờ cũng gắn chặt với môi trường sinh ra đại lượng đo. Khi tiến hành đo ta phải tính đến những ảnh hưởng của môi trường đến kết quả đo. c) Đơn vị đo không điện Để nhiều quốc gia có thể sử dụng một hệ thống đơn vị duy nhất, người ta đã thành lập hệ thống đơn vị quốc tế SI-1960. Trong hệ đó các đơn vị đo nhiệt độ, áp suất và lưu lượng cụ thể quy định như sau: - Đơn vị nhiệt độ là: Kelvin (K), Celsius (C), Fahrenheit (F). 10 [...]... cần đo X • Theo phương pháp so sánh đại lượng đo chia thành: - Dụng cụ đo kiểu đánh giá trực tiếp là loại dụng cụ đã được khắc độ theo đơn vị của đại lượng đo từ trước, khi đo đại lượng đã được so sánh với nó để cho ra kết quả - Dụng cụ đo kiểu so sánh là loại dụng cụ đo mà việc so sánh được thực hiện qua mỗi lần đo • Theo loại đại lượng đo có thể chia thành các loại dụng cụ mang tên đại lượng đo đó... đổi 1% c) Độ nhạy Độ nhạy của dụng cụ đo được tính bằng: S = dY = F (x) dX - Y: Đại lượng đầu ra - X: Đại lượng đầu vào Nếu F(x) không đổi thì quan hệ vào ra của dụng cụ đo là tuyến tính như thế thang đo sẽ được khắc độ đều ⇒ Độ nhạy của dụng cụ đo là độ biến thiên tương đối giữa đại lượng ra và đại lượng vào d)Trở kháng thiết bị đo Trở kháng của dụng cụ đo là công suất tiêu thụ của dụng cụ đo có 2 loại:... ta có thể phân thành hai loại dụng cụ đo như sau: - Dụng cụ đo tương tự là dụng cụ đo mà giá trị của kết quả đo thu được là một hàm liên tục của quá trình thay đổi đại lượng đo (dụng cụ đo kim chỉ, dụng cụ đo tự ghi) - Dụng cụ đo chỉ thị số là dụng cụ đo mà kết quả đo được hiện ra bằng số • Chuyển đổi đo lường Là loại thiết bị để gia công tín hiệu thông tin đo lường để tiện cho việc truyền, biến đổi,... rất nhiều phương pháp nội suy đa thức như: nội suy Lagarnge,phướng pháp sai phân Newton ,nội suy spline ghép trơn bậc 3.Trong đề tài này chúng em chọn phương pháp nội suy Splien ghép trơn bậc 3 trên từng đo n [Xi,Xi+1].Tuy nhiên với sự lựa chọn hàm nội suy Spline thì việc tính toán la hơi phức tạp,vì nghiệm của phương trình bậc 3 phải tính toán bằng phương pháp tìm nghiệm gần đúng.Với hàm nội suy Spline... dụng cụ đo Dụng cụ đo lường điện có thể phân loại theo nhiều cách như sau: • Theo cách biến đổi chia thành các loại sau: - Dụng cụ đo biến đổi thẳng là dụng cụ đo mà đại lượng cần đo X được biến đổi thành đại lượng ra Y theo một đường thẳng, nghĩa là không có khâu phản hồi - Dụng cụ đo biến đổi kiểu bù là loại dụng cụ đo sử dụng khâu phản hồi với các chuyển đổi ngược, đại lượng đầu ra Y thành đại lượng. .. số tỷ lệ sau - Có 2 chế độ bắt giữ, so sánh, điều chế độ rộng xung(PWM) - Chế độ bắt giữ với 16 bít, với tốc độ 12.5 ns, chế độ so sánh với 16 bít, tốc độ giải quyết cực đại là 200 ns, chế độ điều chế độ rộng xung với 10 bít - Bộ chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự với 10 bít - Cổng truyền thông nối tiếp SSP với SPI phương thức chủ và I2C(chủ/phụ) 26 - Bộ truyền nhận thông tin đồng bộ, dị bộ(USART/SCL)... về một dạng để tiện cho việc điều khiển Có thể phân hệ thống thông tin đo lường thành nhiều nhóm: - Hệ thống đo lường: Đo và ghi lại đại lượng đo - Hệ thống kiểm tra tự động: Kiểm tra các đại lượng đo - Hệ thống chuẩn đo n kỹ thuật: Kiểm tra và chỉ ra chỗ hỏng - Hệ thống nhận dạng: Kiểm tra, phân loại đối tượng 11 - Tổ hợp đo lường tính toán: Kiểm tra, tính toán, nhận dạng, chuẩn đo n và điều khiển... tượng có tính chất tuần hoàn Khi đó đa thức lượng giác tỏ ra thích hợp hơn trong bài toán nội suy Và trong bài toán trên đa thức pm(x) được thay bằng đa thức lượng giác 2.2 Phương pháp nội suy Spline Trong phần trước ta đã xét bài toán nội suy dùng đa thức và như ta đã thấy, các đa thức nội suy thường có bậc là n, trong đó n+1 là số điểm quan sát Ta có thể nội suy bằng đa thức bậc m nhỏ hơn n, nhưng như... là một đại lượng nghịch đảo của modul sai số tương đối, sai số của phép đo bằng 10-5 thì độ chính xác bằng 105 ε = 1 X th = YX ∆X • Theo nguồn gây ra sai số có thể chia thành các loại sau: - Sai số phương pháp: Là sai số sinh ra do sự không hoàn thiện của phương pháp đo và sự không chính xác của biểu thức lý thuyết cho ta kết quả của đại lượng đo - Sai số thiết bị: Là sai số của thiết bị đo sử dụng trong... vị lưu lượng: L/min, L/sec, m3 / min d) Một số thuật ngữ trong kĩ thuật đo lường • Mẫu Là thiết bị đo để khôi phục một đại lượng vật lý nhất định Những dụng cụ mẫu phải có độ chính xác rất cao từ 0.001% ÷ 0.1% tuỳ theo từng cấp, từng loại • Dụng cụ đo lường điện Là dụng cụ đo lường bằng điện để gia công các thông tin đo lường, tức là tín hiệu điện có quan hệ hàm với các đại lượng vật lý cần đo Tuỳ