bài giảng điện tử công nghiệp, chương 3 potx

1 Chương 3: CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ ĐIỂN HÌNH Hệ thống điện tử là một tập hợp các thiết b ị điện tử nhằm thực hiện một nhiệm v ụ kỹ thuật nhất đ ị nh như gia công xử lý tin tức, truyền thông tin dữ liệu, đo lường thông số điều khiển tự ch ỉ nh Về cấu trúc một hệ thống điện tử có hai dạng cơ bản: dạng hệ kín, ở đó thông tin được gia công xử lý theo cả hai chiều nhằm đạt tới một điều kiện tối ưu đ ị nh t r ướ c hay hệ hở ở đó thông tin được truyền ch ỉ theo một hướng từ nguồn tin tới nơi nh ậ n tin. 1.3.2. Hệ thống thông tin thu - phát Có nhiệm vụ truyền một tin tức dữ liệu theo không gian (trên một khoảng cách nh ấ t đ ị nh) từ nguồn tin tới nơi nhận tin. 1.Cấu trúc sơ đồ khối: Hình 1.7 2. Các đặc điểm chủ y ế u a) Là dạng hệ thống h ở . b) Bao gồm 2 quá trình cơ b ả n . 2 Hình 1.7. Sơ đồ khối hệ thống thông tin dân d ụ ng Quá trình gắn tin tức cần gửi đi vào một tải tin tần số cao bằng cách bắt dao động tải tin có một thông số biến thiên theo quy luật của tin tức gọi là quá trình đ i ề u chế tại thiết b ị phát. Quá trình tách tin tức khỏi tải tin để lấy lại nội dung tin tức tần s ố thấp tại thiết b ị thu gọi là quá trình dải điều chế . c) Chất lượng và hiệu quả cũng như các đặc điểm của hệ do 3 yếu tố quy đ ị nh : Đ ặ c điểm của thiết b ị phát, đặc điểm của thiết b ị thu và môi trường thực hiện quá trình truyền tin ( đ ị a hình, thời tiết, nhi ễ u ) Ba yếu tố này được đảm bảo nâng cao chất lượng một cách riêng rẽ để đạt hi ệ u quả thông tin cao, trong đó tại nguồn tin là các điều kiện chủ động, hai yếu tố còn lại là yếu tố b ị độ ng . d) Các ch ỉ tiêu quan trọng nhất của h ệ : Dạng điều chế (AM, FM, analog, digital), công suất bức xạ của thiết b ị phát, khoảng cách và điều kiện môi trường truyền, độ nhạy và độ chọn lọc của thiết b ị thu. 1.3.3. Hệ đo l ườ ng điện t ử Hệ loại này có nhiệm vụ thu thập tin tức dữ liệu về một đối tượng hay quá trình nào đó để đánh giá thông số hoặc trạng thái của chúng. 1. Cấu trúc khối: Hình 1.8 3 Hình 1.8. Hệ thống đo l ư ờ ng 2. Các đặc điểm cơ b ả n : a) Là hệ cấu trúc dạng h ở 4 b) Có hai phương pháp cơ bản thực hiện quá trình đo: phương pháp tiếp xúc (thiết b ị đầu vào tiếp xúc trực tiếp với đối tượng đo là nguồn tin) và phương pháp không t i ế p xúc. Bộ biến đổi đầu vào là quan trọng nhất, có nhiệm vụ biến đổi thông số đại l ượ ng cần đo (thường ở dạng một đại lượng vật lý) về dạng tín hiệu điện tử có tham số tỷ l ệ với đại lượng cần đo. (Ví dụ: áp suất biến đổi thành điện áp, nhiệt độ hoặc độ ẩm hay vận tốc biến đổi thành điện áp hoặc dòng đ i ệ n ) . c) Sự can thiệp của bất kỳ thiết b ị đo nào vào đối tượng đo dẫn tới hệ quả là đố i tượng đo không còn đứng độc lập và do đó xảy ra quá trình mất thông tin tự nhiên dẫn đến sai số đ o . d) Mọi cố gắng nhằm nâng cao độ chính xác của phép đo đều làm tăng tính phức t ạ p ; tăng chi phí kỹ thuật và làm xuất hiện các nguyên nhân gây sai số mới và đôi khi làm giảm độ tin cậy của phép đ o . e) Về nguyên tắc có thể thực hiện gia công tin tức đo liên tục theo thời gian (ph ươ ng pháp analog) hay gia công rời rạc theo thời gian (phương pháp digital). Yếu tố này quy đ ị nh các đặc điểm kỹ thuật và cấu trúc. Cụ thể là ở phương pháp analog, đ ạ i lượng đo được theo dõi liên tục theo thời gian còn ở phương pháp digital đại lượng đ o được lấy mẫu giá tr ị ở những thời điểm xác đ ị nh và so với các mức cường độ chu ẩ n xác đ ị nh . Phương pháp digital cho phép tiết kiệm năng lượng, nâng cao độ chính xác và khả năng phối ghép với các thiết b ị xử lý tin tự độ ng . f) Có khả năng đo nhiều thông số (nhiều kênh) hay đo xa nhờ kết hợp thiết b ị đo v ớ i một hệ thống thông tin truyền dữ liệu, đo tự động nhờ một chương trình vạch sẵn ( đ o điều khiển bằng µp) 1.3.4. Hệ t ự điều chỉnh Hệ có nhiệm vụ theo dõi khống chế một hoặc vài thông số của một quá trình sao cho thông số này phải có giá tr ị nằm trong một giới hạn đã đ ị nh trước (hoặc ngoài gi ớ i hạn này) tức là có nhiệm vụ ổn đ ị nh thông số (tự động) ở một tr ị số hay một dải tr ị s ố cho t r ướ c . 1. Sơ đồ cấu trúc như Hình 1.9. 2. Các đặc điểm chủ y ế u a) Là hệ dạng cấu trúc kín: thông tin truyền theo hai hướng nhờ các mạch phản h ồ i . b) Thông số cần đo và khống chế được theo dõi liên tục và duy 5 trì ở mức hoặc gi ớ i hạn đ ị nh s ẵ n . Ví dụ : T o (cần theo dõi khống chế) được biến đổi trước tiên thành U x sau đó, so sánh U x với U ch để phát hiện ra dấu và độ lớn của sai lệch (U ch tương ứng với mức chu ẩ n T ch được đ ị nh sẵn mà đối tượng cần được khống chế ở đó). Sau khi được khuếch đ ạ i lượng sai lệch ∆U = U x - U ch được đưa tới khối chấp hành để điều khiển tăng ho ặ c giảm T x theo yêu cầu tùy dấu và độ lớn của ∆U. Sẽ có 3 khà n ă ng : 6 Hình 1.9. Hệ tự động điều ch ỉ nh • Khi ∆U = 0, ta có T x = T ch . (U x = U ch ) đối tượng đang ở trạng thái mong mu ố n , nhánh thông tin ngược không hoạt độ ng . • Khi ∆U > 0 (U x > U ch ) T x > T ch hệ điều ch ỉ nh làm giảm T x . • Khi ∆U < 0 T x < T ch hệ điều ch ỉ nh làm tăng T x . quá trình điều ch ỉ nh T x ch ỉ ngừng khi ∆U = 0. c) Độ m ị n (chính xác) khi điều ch ỉ nh phụ thuộc vào: • Độ chính xác của quá trình biến đổi từ T ch thành U ch • Độ phân dải của phần tử so sánh (độ nhỏ của ∆ U) • Độ chính xác của quá trình biến đổi T x thành U x • Tính chất quán tính của h ệ . d) Có thề điêu ch ỉ nh liên tục theo thời gian (analog) hay gián đoạn theo thời gian mi ễ n sao đạt được giá tr ị trung bình mong đ ợ i . Phương pháp digital cho phép, tiết kiệm năng lượng của hệ và ghép nối với h ệ thống tự động tính toán. e) Chú ý rằng, thông thường nếu chọn một ngưỡng U ch ta nhận được kết quả là h ệ điều khiển có hành động hay không tùy theo U x đang lớn hơn hay nhỏ hơn U ch (và do đó tham số vật lý 7 cần theo dõi đang lớn hơn hay nhỏ hơn giá tr ị ngưỡng đ ị nh sẵn t ừ trước). Khi chọn được hai mức ngưỡng U chl vă U ch2 hệ sẽ hành động mỗi khi U x n ằ m lọt vào trong khoảng hai giá tr ị ngưỡng hoặc ngược lại, điều này mang ý nghĩa thực t ế hơn của một hệ tự động điều ch ỉ nh . Trường hợp với một mức ngưỡng, hệ mang ý nghĩa dùng để điều khiển trạng thái (hành vi) của đối t ượ ng . 8 . 1 Chương 3: CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ ĐIỂN HÌNH Hệ thống điện tử là một tập hợp các thiết b ị điện tử nhằm thực hiện một nhiệm v ụ kỹ thuật nhất đ ị nh như gia công xử lý tin tức, truyền. FM, analog, digital), công suất bức xạ của thiết b ị phát, khoảng cách và điều kiện môi trường truyền, độ nhạy và độ chọn lọc của thiết b ị thu. 1 .3. 3. Hệ đo l ườ ng điện t ử Hệ loại này có. lượng vật lý) về dạng tín hiệu điện tử có tham số tỷ l ệ với đại lượng cần đo. (Ví dụ: áp suất biến đổi thành điện áp, nhiệt độ hoặc độ ẩm hay vận tốc biến đổi thành điện áp hoặc dòng đ i ệ n ) . c)