Chương III: Mạch đo lường và gia công thông tin pdf

Chương III Mạch đo lường và gia công thông tin Mạch đo lường và gia công thông tin 3.1. Khái niệm chung 3.2. Mạch tỷ lệ 3.3. Mạch khuếch đại đo lường 3.4. Mạch gia công tính toán 3.5. Mạch so sánh 3.6. Mạch tạo hàm 3.7. Các bộ biến đổi tương tự số (ADC) 3.8. Các bộ biến đổi số tương tự (DAC) 3.1. Khái niệm chung Mạch đo lường là thiết bị kỹ thuật làm nhiệm vụ biến đổi, gia công thông tin tính toán, phối hợp các tin tức với nhau trong một hệ vật lí thống nhất Mạch đo là một khâu tính toán, thực hiện các phép tính đại số trên sơ đồ mạch nhờ vào kĩ thuật điện tử Thực hiện một phép nhân (hoặc chia) với một hệ số k . Đại lượng vào là x thì đại lượng ra là k.x Ví dụ: shunt, phân áp, biến dòng, biến áp… - Mạch tỉ lệ về dòng - Mạch tỉ lệ về áp 3.2. Mạch tỉ lệ 3.2.1. Mạch tỉ lệ về dòng a. Điện trở Shunt là một điện trở mắc song song với cơ cấu chỉ thị. Trong công nghiệp shunt được làm bằng vật liệu có điện trở không phụ thuộc nhiệt độ như manganin. Thường shunt được chế tạo với dòng từ vài mA đến 10 4 A; điện áp shunt cỡ 60, 75, 100, 150 và 300mV. Các dòng điện chạy trong mạch gồm: - Dòng chạy trong mạch chính là I - Dòng chạy trong mạch chỉ thị là ICT - Dòng chạy qua shunt là Is I CT S I I I= + I CT I K I = CT s CT s CT s CT s I R R I I I R R = ⇒ = 1 CT CT S CT CT I s R I I I I I K R   = + = + =  ÷   ; 1 1 CT CT I s s I R R K R R K = + ⇒ = − Tính điện trở Shunt cho mạch đo dòng trong 1 bể điện phân có dòng I = 10kA. Biết: + dòng định mức qua cơ cấu là ICT =20mA + điện trở cơ cấu là RCT = 1 Ω Cấu tạo của shunt: có cấu tạo như điện trở 4 đầu, bao gồm 2 đầu dòng và 2 đầu áp: - 2 đầu dòng: để đưa dòng IS vào. - 2 đầu áp: lấy điện áp ra để đưa vào cơ cấu chỉ thị. Trên shunt thường có ghi: - Cấp chính xác - Dòng IS có thể đi qua - Điện áp ở đầu ra: US = IS.RS = (I - ICT).RS Để điều chỉnh điện trở shunt có thể xẻ rãnh khác nhau. Một shunt thường chỉ làm việc với một chỉ thị nhất định và phải có dây nối đã xác định trước điện trở. [...]... áp đo lường thường chỉ rõ: công suất định mức, U1, U2, Ku - Đặc điểm: + Điện áp định mức của cuộn thứ cấp thường là 100V, điện áp định mức của cuộn sơ cấp chính là điện áp cần đo hay kiểm tra + Biến điện áp đo lường sử dụng ở chế độ hở mạch cuộn thứ cấp + Cấp chính xác của biến áp đo lường là: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 3.3 Mạch khuếch đại đo lường Đại lượng vào là x thì đại lượng ra là k.x Đặc điểm: - Công. .. lại như đầu vào hoặc suy giảm chút ít KU ≤ 1 Cấu tạo: dùng tranzitor, KĐTT, FET ∆I C KI = = 1+ β ∆I B β : hệ số khuếch đại dòng của tranzitor 3.3.2 Mạch khuếch đại đo lường Đây là mạch kết hợp cả khuếch đại dòng và khuếch đại áp để có công suất lớn K1 K2 Các hệ số khuếch đại: 3.4 Mạch gia công tính toán Bao gồm các mạch cộng, trừ, nhân, chia , tích phân, vi phân, logarit … Thông thường các mạch này sử... : hệ số biến dòng KI = = : dòng điện sơ cấp và I 2 W1 KI I1, I2 thứ cấp; W1, W2: số vòng dây quấn Dòng sơ cấp định mức từ 0,1÷25000A Dòng thứ cấp định mức là 1A hoặc 5A Cấp chính xác của biến dòng thường là: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 3.2.2 Mạch tỉ lệ về áp 1 Mạch phân áp là mạch phân điện áp, thường có U2 nhỏ hơn U1 tức là công suất ra nhỏ hơn công suất vào a Mạch phân áp điện trở Hệ số phân áp: U1 m= U2... lượng ra là k.x Đặc điểm: - Công suất đầu ra lớn hơn công suất đầu vào - Tăng độ nhạy của thiết bị đo - Giảm công sất tiêu thụ của thiết bị đo lấy từ đối tượng đo Rht R1 Rv → ∞; I 0 → 0 U v − U 0 U 0 − U Ra = R1 Rht K → ∞;U 0 = U v −U Ra = R1 Rht Uv U0 U Ra K + →0 Ura Rht U v = U Ra R1 R1 + Rht U0 Uv U Ra R1 + Rht Rht K= = = 1+ Uv R1 R1 + R1 Ura 3.3.1 Mạch khuếch đại lặp lại Nhiệm vụ: khuếch đại dòng... Rs1 , Rs 2 , Rs 3 = Ví dụ Cơ cấu đo: RCT =1kΩ; Imax = 50μA Xác định 4 tầm đo: A (1mA) B (10mA) C(100mA) D(1000mA) Ứng dụng: Shunt được dùng chủ yếu trong mạch một chiều, có thể dùng trong mạch xoay chiều nếu tải thuần trở b Biến dòng điện (BI) Biến dòng điện là một biến áp mà thứ cấp ngắn mạch, sơ cấp nối tiếp với mạch có dòng điện chạy qua BI được sử dụng trong mạch xoay chiều để biến đổi dòng điện... thập phân b Mạch phân áp điện dung Hệ số phân áp là: U1 Z1 + Z 2 m= = U2 Z2 1 1 R1 R2 jωC1 jωC2 + 1 1 R1 + R2 + jωC1 jωC2 = 1 R2 jωC2 1 R2 + jωC2 1 C2 (1 + ) jωC2 R2 = 1+ 1 C1 (1 + ) jωC1 R1 1 C2 (1 + ) jωC2 R2 m = 1+ 1 C1 (1 + ) jωC1 R1 C2 ⇒ m = 1+ C1 không phụ thuộc tần số nên được sử dụng trong mạch có tần số cao c Mạch phân áp điện cảm Đầu vào và đầu ra được liên hệ với nhau bằng điện và bằng từ... mạch này sử dụng các bộ KĐTT để làm phần tử tích cực 3.4.1 Mạch cộng U A − U1 U A − U 2 + + R R U ra − U A = R2 U Ra A R2 R2 R2  R2  = −  U1 + U 2 + U 3 + + U n ÷ R R R  R  U Ra R + R2 = ( U1 + U 2 + + U n ) n.R 3.4.2 Mạch trừ U A − U1 U ra − U A = R1 R4 U2 UB = R3 R2 + R3 A B 3.4.3 Mạch nhân 3.4.4 Mạch chia 3.4.5 Mạch tích phân 3.4.6 Mạch vi phân Sinh viên tự học ... độ chính xác cao thì biến áp phải gần điều kiện lý tưởng: lõi thép phải chế tạo đảm bảo tổn hao từ thông nhỏ, từ thông móc vòng đều trên toàn cuộn dây phân áp, từ thông tản vừa nhỏ và đều U1 W1 KU = = ≥1 U 2 W2 W1, W2 : ứng U1, U2 số vòng dây để lấy các điện áp tương Cuộn dây được chia thành nhiều phân đo n ứng với số cấp của phân áp Ưu điểm: hệ số phân áp Ku ít thay đổi lúc tải đầu Nhược điểm: có sai... phụ) : RP = RCT (m−1) Tỉ số giữa điện áp cần đo và điện áp trên cơ cấu chỉ thị: UX m= U CT Nếu một vônmét có nhiều thang đo: U3 m3 = U CT RP3 = RCT (m3−1) = R1+ R2+R3 ⇒ m1 , m2 , R p1 , R p 2 ⇒ R1 , R2 , R3 Phân áp có hệ số phân áp thay đổi tùy ý: thường là một biến trở trượt có gắn thêm một thang chia độ trên có khắc hệ số phân áp tương ứng với vị trí của nó, mạch này có độ chính xác không cao (thường . Chương III Mạch đo lường và gia công thông tin Mạch đo lường và gia công thông tin 3.1. Khái niệm chung 3.2. Mạch tỷ lệ 3.3. Mạch khuếch đại đo lường 3.4. Mạch gia công tính toán 3.5. Mạch. sánh 3.6. Mạch tạo hàm 3.7. Các bộ biến đổi tương tự số (ADC) 3.8. Các bộ biến đổi số tương tự (DAC) 3.1. Khái niệm chung Mạch đo lường là thiết bị kỹ thuật làm nhiệm vụ biến đổi, gia công thông tin. 0,1; 0,2; 0,5. 3.2.2. Mạch tỉ lệ về áp 1. Mạch phân áp là mạch phân điện áp, thường có U2 nhỏ hơn U1 tức là công suất ra nhỏ hơn công suất vào. a. Mạch phân áp điện trở Hệ số phân áp: 1 2 U m U =