Bài giảng Hệ thống cơ điện tử: Chương 2 Thành phần đầu vào của hệ thống cơ điện tử cung cấp cho người học những kiến thức như: Môđun môi trường; Môđun đo lường; Bộ cảm biến và bộ chuyển đổi; Cảm biến đo chuyển vị; Cảm biến đo lực; Cảm biến nhiệt; Cảm biến tiếp xúc;...Mời các bạn cùng tham khảo!
Thành Phần Đầu Vào Của Hệ Thống Cơ Điện Tử GV: TS Ngô Hà Quang Thịnh Khoa: Cơ-Điện Mô Đun Mơi Trường Mơ Đun Mơi Trường Mơđun mơi trường hình thành từ điều kiện biên tiêu chuẩn, quy tắc thực tế chức thực hệ thống Mơđun mơi trường vừa đóng vai trị đầu vào vừa đóng vai trị đầu hệ thống sản phẩm Ví dụ: xe tải có giảm xóc thơng minh, giảm xóc chỉnh cho xe chạy đường xóc, quẹo chuyển động đường khập khễnh v…v y chạy đường phẳng Trường hợp độ nhấp nhô mặt đường điều kiện biên Mô Đun Môi Trường ► Liên quan đến thông số bên ngồi ► Vừa đóng vai trị đầu vào, đầu ► Không diện sản phẩm điện tử ► Đặc biệt hệ thống điều khiển công nghiệp ý môi trường điện từ trường nhiễu tín hiệu đột biến áp kích hoạt động ba pha nối tam giác Mô Đun Đo Lường Mô Đun Đo Lường Cảm biến: cảm nhận đại lượng đo cách sinh đầu tín hiệu tương ứng Xử lý tín hiệu: chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến thành trạng thái phù hợp để hiển thị vào mơ đun xử lí Hệ thống hiển thị: nơi tín hiệu từ xử lý tín hiệu thể dạng số so với đơn vị đo( hiển thị số) dạng biểu đồ ( hiển thị tương tự) Mô Đun Đo Lường Khi thiết kế hệ thống đo, lưu ý yêu cầu sau: Nhận dạng chất yêu cầu phép đo: vùng giá trị, độ xác, tốc độ phép đo,độ tin cậy môi trường đo Nhận dạng đầu ra: dạng hiển thị yêu cầu, thông số đo phần hệ thống điều khiển ( ví dụ: ứng dụng điều khiển u cầu dịng điện từ 4-20mA) Nhận dạng sai lệch cảm biến: tồn thang đo, độ xác, tính tuyến tính, tốc độ đáp ứng, độ tin cậy, khả trì, tuổi thọ, nguồn cấp Chọn giải pháp xử lý tín hiệu phù hợp Mô Đun Đo Lường Bộ Cảm Biến & Bộ Chuyển Đổi Bộ Cảm Biến Mạch Bảo Vệ Tại đường vào mạch bảo vệ sử dụng loạt điện trở giới hạn dòng đến mức chấp nhận cầu chì ngắt dịng vượt q Trường hợp muốn cách li mạch hoàn toàn loại bỏ mối nối điện chúng sử dụng cách li quang (opto isolator) Cách ly transitor quang Mạch Lọc Lọc trình thực loại bỏ số dải tần số định cho phép số giải truyền qua lọc Ranh giới hai dãy gọi tần số cắt đứt (cut offfrequence) Thông thấp Thông dải Thông cao Chặn dải Cầu Watson Cầu Watson Một số cảm biến sơ cấp chuyển đổi giá trị tín hiệu đo thành giá trị điện trở Mạch cầu Watson phương pháp phổ biến để xác định thay đổi nhỏ điện trở phần tử Cầu Watson Ứng dụng để thực mạch bù nhiệt độ (Temperature compensation) bù nhiệt ngẫu (Thermocuple compensation) Mạch cầu cân bằng: Thí dụ: Một mạch cầu Watson dùng để đo giá trị điện trở chưa biết (Rs hình trên) Biến trở R3 cân chỉnh mạch cầu cân Khi mạch cầu cân bằng, R2 = 500 , R3 = 226 , R4 =1000 Xác định giá trị Rs Giải: Tín Hiệu Số Tín Hiệu Số Chuyển đổi tương tự số (analog to digital converter): Một nhóm bit gọi từ, chiều dài từ có n bit tồn thang đầu tương tự VFS chia thành 2n mẫu VD: Một chuyển đổi tương tự số có chiều dài 10 bit tín hiệu tương tự tồn thang 10V, độ phân dải 10/210 =9, 8mV Tín Hiệu Số Chuyển đổi số tương tự (digital to analog converter): Tín Hiệu Số Bộ dồn kênh (multiplexer): thực chất thiết bị đảo mạch, cho phép tín hiệu đầu vào lấy mẫu Tín Hiệu Số Bộ đệm (buffer): nhớ ngoài, gọi đệm, để lưu trữ tạm thời tín hiệu Đối với phần đệm đầu vào, liệu truyền khỏi với tốc độ định vi xử lí Với phần đệm đầu ra, tốc độ truyền định thiết bị cấp Khả đệm phụ thuộc vào dung tích nhớ chênh lệch tốc độ truyền đầu vào đầu Điều Biến Điều Biến Điều Biến (modulation): truyền tín hiệu (khơng truyền trực tiếp) Khi truyền tín hiệu DC mức thấp từ sensor xử lí khuếch đại thuật tốn xảy tượng trơi (drift) tín hiệu Sau truyền, tín hiệu điều biến giải biến để trả trạng thái tín hiệu ban đầu Hệ Thống Hiển Thị Hệ Thống Hiển Thị Hệ Thống Hiển Thị Hệ Thống Hiển Thị Tương Tự Hệ Thống Hiển Thị Số Cơ Cấu Hiển Thị Cơ Cấu Chỉ Thị Tự Ghi Cơ Cấu Hiển Thị Cơ Cấu Chỉ Thị Tự Ghi Chỉ thị từ điện( dụng cụ dây di độngmoving coil meter), điện động tĩnh điện( thiết bị điện kế - gavanometric phân kếpotentionetric Loại tốc độ thấp, loại tốc độ cao( máy sóng- tia điện tử (cathode-ray oscilloscope)) Bộ hiển thị số LED vạch, hình số quang học, hình tinh thể lỏng, máy in Thiết bị ghi từ (magnet media), thiết bị ghi liệu (data logger) gồm: đồn tín hiệu (multiplexer), phân nhỏ giữ (sample & hold) biến đổi tương tự- số (analog to digital converter CÂU HỎI ƠN TẬP BÀI Cảm biến ? Phân loại loại cảm biến thường dùng Mơ đun đo lường có chức ? Vẽ sơ đồ khối mô đun đo lường Xử lý tín hiệu ? Nêu phương pháp xử lý tín hiệu thường dùng điện tử ... thuộc vào tín hiệu vào tín hiệu ra, có loại sau: điện áp ra/ điện áp vào, dòng điện ra/ dòng điện vào, điện áp ra/ dòng điện vào, dòng điện ra/ điện áp vào Bộ Khuếch Đại Thuật Toán LM741 khuếch... = v2) Đặc tính làm việc mạch Op-amp ứng dụng (hệ số khuếch đại, trở kháng, đáp ứng tần số) xác định linh kiện (điện trở, tụ điện) nối mạch Các Mạch Op-amp Cơ Bản • Mạch so sánh Các Mạch Op-amp... cảm biến độ ẩm V Điện áp ngưỡng để kích hoạt hệ thống điều hịa V Thiết kế mạch giao tiếp để kết nối tín hiệu hai cảm biến với hệ thống điều hòa Các Mạch Op-amp Cơ Bản Giải: Hệ số khuếch đại: