Thiết kế và đánh giá một số dụng cụ kỹ thuật đo lường dựa trên vi xử lý

Mô hình hệ thống thông tin đo lờng

Trong hệ thống đo vi xử lý làm nhiệm vụ thu thập số liệu và thực hiện hàng loạt các vấn đề nh: phân lớp, xác định các chế độ đo, các đại lợng cần đo, phạm vi đo, trình tự đo, tìm ra các hệ số hiệu chỉnh và tự động xử lý kết quả đo trên máy vi tính mà các phép đo trớc kia không thể thực hiện đợc. Trong hệ thống sử dụng vi sử lý (P) để thực hiện các nhiệm vụ nh: Xử lý thống kê, nén thông tin, thực hiện các phép biến đổi..vi xử lý kết hợp với các bộ nhớ cố định ROM và bộ nhớ thay đổi RAM các thông tin sau ADC đợc trao đổi với P thông qua kênh BUS, đồng thời qua BUS điều khiển P có thể điều khiển tất cả các khâu trong hệ thống.

Cấu trúc cơ bản của dụng cụ đo

Với ứng dụng của kỹ thuật vi tính, kỹ thuật điện tử và tự động hoá các hệ thống thông tin đo lờng dần dần đợc hoàn thiện, càng ngày càng chiếm u thế và đ- ợc ứng dụng rộng rãi trong mọi ngành kinh tế quốc dân, chất lợng của phép đo không ngừng đợc cải thiện. Để chọn đúng phơng tiện đo cho ứng dụng cụ thể hãy xây dựng hệ thống trang thiết bị đo cần có sự hiểu biết tốt về cấu trúc và các đặc tính của chúng cũng nh những căn cứ về kỹ thuật và công nghệ để đáp ứng yêu cầu và mục đích sử dụng. Công nghệ đo lờng hiện nay gồm các thiết bị chính: Chuyển đổi sơ cấp, chuyển đổi chuẩn hoá, hệ thống thu thập dữ liệu đa năng (loại kênh dẫn hoặc không dây), bộ vi xử lý với máy tính và phần mềm ứng dụng (thu thập số liệu, phân tích và tự động xử lý số liệu) thực hiện theo các mô hình đo l ờng đã nghiên cứu ở mục 1.6.

Chuyển đổi thống nhất hoá gồm phần tử nhạy (Sensor hay cảm biến) và khâu phối hợp đợc kết nối trong thiết bị đo, tại đó tín hiệu điện đợc xử lý và đa ra với đặc tính phù hợp cho các khâu biến đổi tiếp theo của quá trình đo (hình1.12). Chuyển đổi áp từ có độ chính xác thấp (từ 3% đến 5%) nhng có cấu trúc đơn giản, độ tin cậy cao thòng đợc sử dụng ở ngoài hiện trờng để đo áp suất, mômen xoắn trong các máy khoan đất, đo lực cắt trong quá trình gia công kim loại v.v. Dựa trên hiệu ứng áp điện ngời ta đã chế tạo các chuyển đổi áp điện làm việc theo nguyên tắc: dới tác dụng của đại lợng cơ học cần đo biến thiên tác dụng vào bề mặt của vật liệu thì trên bề mặt của chuyển đổi sẽ xuất hiện các điện tích gọi là hiệu ứng áp điện thuận.

Phơng pháp đo

Là phơng pháp thực hiện trình tự lôgic các thao tác theo một mạch vòng khép kín (có khâu phản hồi), quá trình so sánh có thể cân bằng hoặc không cân bằng, mô tả quá trình : hình 1.25 giới thiệu phơng pháp đo với các lôgic so sánh kiểu cân bằng. Trong quá trình đo chúng ta không thể biết trớc sai số ngẫu nhiên xảy ra ở những lần đo nào nhng nếu tiến hành phép đo lặp lại nhiều lần ta sẽ thấy chung xuất hiện theo một quy luật nào đó. Với quan niệm nh vậy sai số của kết quả quan trắc cũng đợc xem là đại lợng ngẫu nhiên nhận những giá trị i khác nhau ở những lần quan trắc khác nhau và chúng tuân theo qui luật phân bố chuẩn, đợc đặc trng bằng kỳ vọng toán M(x) và phơng sai D(x) [1] ; [8].

Phơng tiện dụng cụ đợc trang bị phản ánh trình độ khoa học kỹ thuật công nghệ tiên tiến hiện nay trên thế giới, tính năng kỹ thuật cao nh độ ổn định, độ tin cậy và thuận tiện trong sử dụng.

Tổ chức quản ký sử dụng trang thiết bị phòng kỹ thuật đo lờng

Để hoàn thành nhiệm vụ trên cần một kỹ s và một kỹ thuật viên chuyên trách các phòng thí nghiệm chuuyên môn đợc trang bị các phơng tiện dụng cụ có độ chính xác không cao, phục vụ chủ yếu công tác thí nghiệm thực hành của sinh viên theo chơng trình đào tạo của khoa và của trờng. Ngoài các nhóm trên có thể bổ xung tăng cờng một số các phơng tiện dụng cụ có đọ chính xác cao đáp ứng công tác đào tạo và nghiên cứu triển khai trong thời gian hẹp. Việc tổ chức quản lý sử dụng các thiết bị đo lờng có hiệu quả là công tác hết sức công phu và phức tạp có liên quan đến rất nhiều vấn đề, cần có sự quan tâm của lãnh đạo nhà trờng, các bộ ngành có liên quan và toàn thể cán bộ công nhân viên trong khoa.

Phòng thí nghiệm chịu sự quản lý điều hành trực tiếp của ban chủ nhiệm khoa Cơ Điện,tổ chức thực hiện các nhiệm vụ phòng là các kỷ s và các kỷ thuật viên chuyên trách.

Nội quy, quy định của phòng kỹ thuật đo lờng

Nhu cầu hiện nay của thực tiễn sản xuất và tiêu thụ sản phẩm cần từng bớc tiêu chuẩn hoá các hoạt đọng hỗ trợ và giám sát kỷ thuật trong nền kinh tế quốc dân. Nghiên cứu kỷ thuật và công nghệ đo lờng không những rất cần đối với tất cả cán bộ làm công tác đo lờng mà còn cho tất cả các ngành kỷ thuật nh: Điện,. Phát triển kỹ thuật và công nghệ đo lờng có ý nghĩa, vai trò đặc biệt quan trọng trong công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học của trờng Đại học Nông nghiệp I và khoa Cơ Điện, nhằm thực hiện tốt nhiệm vụ đổi mới trong đào tạo và nghiên cứu khoa học, góp phần vào quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đát nớc.

Điện Nông nghiệp, đo lờng thực nghiệm có vị trí vai trò quan trọng và thực hiện trong điều kiện phức tạp nh: Đại lợng cần đo thay đổi theo quy luật ngẫu nhiên, trong điều kiện không ổn định, chịu tác động của môi trờng v.v.

Đo các đại lợng điện

Phơng pháp chung đo điện áp trong mạch điện là sử dụng các vôn mét mắc song song với phụ tải cần đo, kết quả đo sẽ mắc phải sai số do sự tiêu hao năng lợng ở trong mạch của dụng cụ (hình 3-2). Dụng cụ dùng đo điện áp là nhữnh vôn mét kiểu từ điện để đo trong mạch một chiều hoặc điện từ, điện động và từ điện có trong chỉnh lu để đo trong mạch xoay chiều. Có nhiều thiết bị và dụng cụ đo sử dụng phơng pháp so sánh, đều có cùng một nguyên lý song chỉ khác nhau phơng pháp thiết lập điện áp mẫu của phép đo.

Đo năng lợng theo phơng pháp gián tiếp trong mạch một pha hay 3 pha đối xứng sử dụng vôn met, ampemet và đồng hồ đo thời gian để xác định theo sơ đồ hình 3.7.

Đo lờng ứng dụng thực nghiệm

Dụng cụ mẫu Dụng cụ đo Sai số tơng đối Sai số tuyệt đối T¨ng. Đề tài: Xây dựng và đánh giá một số dụng cụ kỹ thuật đo lờng. Phơng pháp đo trực tiếp ít gặp phải sai số lớn do dụng cụ do có độ chín xác cao(0.1%).

Phơng pháp đo gián tiếp thờng gặp phải sai số lớn hơn do sai số trong phép đo bằng tổng sai số của ác dụng cụ đo.

Hiệu chuẩn

Phát triển toàn diện các lĩnh vực khoa học kỹ thuật công nghệ làm cơ sơ thực hiện công nghiệp hoá hiện đại hoá nông nghiệp mang tính chiến lợc, đầu t phát triển và ứng dụng kỹ thuật công nghệ đo lờng tiên tiến là chủ chơng chung của nhà nớc, trong đó có bổ sung nâng cấp hệ thống trang thiết bị. Các nghiên cứu tổng quan và cơ sở kỹ thuật đo các đại lợng phục vụ đào tạo và nghiên cứu cơ điện nông nghiệp là tài liệu bổ ích giúp cho nhngx ngời cán bộ làm công tác dự án đa ra các tiêu chí chuẩn mực để lựa chọn trang thiết bị đo lừơng. Dự án hệ thống trang thiết bị đo lờng của khoa cơ điện đợc xây dựng trên cơ sở về nhu cầu và những thông tin về thành tựu khoa học kỹ thuật công nghệ đo l- ờng đang đợc ứng dụng rộng rãi ở các nớc tiên tiến, có thể dùng tham khảo để xây dựng danh mục trang thiết bị.

Trên cơ sở các trang thiết bị đợc trang bị phát triển xây dựng phòng đo lờng của khoa cơ điện trở thành phòng đo lờng chuyên nghành theo tiêu chuẩn đo l- ờng chất lợng quốc gia, tiến tới tham gia quản lý chất lợng các sản phẩm máy móc phục vụ sản xuất nông nghiệp và chế biến nông sản.