CamBien 9

Đo lường - cảm biến Các mạch điện thông dụng Đo lường Xử lý kết đo lường Nội dung • • • • Mạch khuếch đại số mạch thông dụng Chuyển đổi tương tự - số Ghép nối với máy tính Xử lý kết đo lường Đo lường – Cảm biến Mạch khuếch đại • Chức – Khuyếch đại – Bộ lọc, xử lý tín hiệu, hiệu chỉnh phi tuyến Temperature Pressure Flow Motion … Sensor Signal Conditioning Circuitry Đo lường – Cảm biến Digital Computer Mạch khuếch đại đảo  Khuếch đại đảo Gain = - Rf / Ri • Tầm tuyến tính: phụ thuộc vào nguồn cung cấp • Trở kháng ngõ vào: Ri Bão hòa Đo lường – Cảm biến Mạch khuyếch đại không đảo • Khuyếch đại không đảo – Gain = (Rf + Ri) / Rf • Trở kháng ngõ vào: lớn (infinite) Đo lường – Cảm biến Một số mạch khuếch đại khác • • Vo = Vi Ứng dụng – Mạch đệm: cách ly ngõ ngõ vào – Biến đổi trở kháng: dùng mạch thu thập liệu (ADC hay DAC) cần trở kháng cao Đo lường – Cảm biến Mạch khuếch đại vi sai V6 = (V2 – V1) * R2 / R1 - Trở kháng ngõ vào không cao Một số mạch khuếch đại khác DG = (V1-V2) / (V3-V4) = (2*R4 + R3) / R3 V6 = (V3-V4)*DG*R2 / R1 - Kết hợp mạch khuếch đại không đảo khuếch đại vi sai - Trở kháng đầu vào cao - Thay đổi R3 để điều chỉnh độ khuếch đại Đo lường – Cảm biến Mạch VCO (Voltage Controlled Oscillator) VCO = VFC Voltage to Frequency Converter Mạch VCO biến đổi điện áp đầu vào thành chuỗi xung có tần số tỉ lệ với độ lớn điện áp Đo lường – Cảm biến Một số mạch điện thông dụng khác • Mạch chia áp • Cầu Wheatstone Vs R1 R1 Vo E R2 a R2 Eo R3 b R4 Eo = {(R2R3 – R1R4) / (R1+R3)(R2+R4) } E Vo = {R2 / (R1 + R2)} Vs Đo lường – Cảm biến Chuyển đổi tương tự - số • Tương tự  số: ADC • Số  tương tự: DAC Đo lường – Cảm biến Xử lý kết đo lường • Đảo chiều thay đổi tầm điện áp - Mạch đảo chiều (Rf/Ri = 1) Rf/Ri thích hợp để thay đổi tầm điện áp - Ứng dụng: ví dụ điều chỉnh ngõ DAC • Mạch cộng Vo = -Rf(V1/R1 + V2/R2 +… + Vn/Rn) - Rf định độ khuếch đại - Ri định trọng số trở kháng đầu vào Đo lường – Cảm biến Xử lý kết đo lường • Mạch tích phân 1 t1 v0  vi dt  vic  RC - Vo bão hòa ngõ vào Vi hở mạch - Reset: S1 đóng, S0 mở - Tích phân: S1 mở, S0 đóng - Mạch chốt: S1 mở, S0 mở (V0 giữ không đổi) Đo lường – Cảm biến Xử lý kết đo lường • Mạch vi phân - Không ổn định tần số cao - Để ổn định, Ri  dvi v0   RC dt Đo lường – Cảm biến R A0 C Xử lý kết đo lường • Mạch so sánh Vi > Vr Vo = -Vs Vi < Vr Nếu Vi = Vr + small noise ngõ chuyển đổi nhanh  Vs Vo = Vs Đo lường – Cảm biến Xử lý kết đo lường • Mạch so sánh với khâu trễ - Vòng trễ - Loại bỏ ảnh hưởng nhiễu nhỏ (small noise) Đo lường – Cảm biến Xử lý kết đo lường • Mạch chỉnh lưu • Chỉnh lưu nửa sóng xác • Chỉnh lưu toàn sóng xác • Mạch giới hạn Đo lường – Cảm biến Xử lý kết đo lường • Mạch lọc thông thấp thụ động bậc Vo  ,   RC Vi  j Lọc thành phần tần số cao Bậc lọc số lượng tụ C cuộn L Đo lường – Cảm biến Xử lý kết đo lường • Mạch lọc thông cao thụ động bậc Vo j  ,   RC Vi  j Lọc thành phần tần số thấp Đo lường – Cảm biến Xử lý kết đo lường • Mạch lọc thông thấp thụ động bậc hai  1  1  1 Vo  Vi ( j /  c )2  (2 j /  c )  c  R C ,  LC L Dùng để tăng độ suy giảm hàm truyền Đo lường – Cảm biến Xử lý kết đo lường • Mạch lọc thông cao thụ động bậc hai  1  1 Vo 2  Vi ( j /  c )2  (2 j /  c )  c  R C ,  LC L Dùng để tăng độ suy giảm hàm truyền Đo lường – Cảm biến  1 Xử lý kết đo lường • Mạch lọc thông thấp tích cực bậc Dùng khuếch đại đảo hồi tiếp tụ điện Đáp ứng tần số giống lọc thụ động Trở kháng đầu thấp Đo lường – Cảm biến Xử lý kết đo lường • Mạch lọc thông cao tích cực bậc Dùng khuếch đại đảo hồi tiếp tụ điện Đáp ứng tần số giống lọc thụ động Trở kháng đầu thấp Đo lường – Cảm biến Xử lý kết đo lường • Mạch lọc thông thấp tích cực bậc cao • Mạch lọc thông cao tích cực bậc cao Đo lường – Cảm biến