Hệ đo áp suất sử dụng cảm biến áp suất Motorola MPX2300D

Phần Cứng

Bộ biến đổi DAC có đặc điểm là đại lượng ra tương tự không liên tục, độ rời rạc của đầu ra phụ thuộc vào số bít của bộ biến đổi, những DAC có số bít đầu vào lớn thì tổng số nấc điện áp ra càng lớn và khoảng cách giữa các nấc càng nhỏ. Như vậy có thể thấy ngay rằng biên độ điện áp ra phụ thuộc vào các vị trí được đóng hay mở khoá nghĩa là được nối với điện áp chuẩn Uch hay nói cách khác phụ thuộc vào giá trị các bít tương ứng trong tín hiệu số đưa vào mạch chuyển đổi. Mạch có ưu điểm là đơn giản, nhưng nhược điểm là độ chính xác và tính ổn định của kết quả phụ thuộc nhiều vào trị số tuyệt đối của các điện trở và sự ổn định của chúng trong các môi trường khác nhau.

Sử dụng định lý Thevenin, khi đóng chuyển mạch vào Uch thì điện thế tương đương Thevenin tại nút 2i sẽ là Uch/2 và nguồn tương có nội trở là R, như vậy tại nút 2i+1 (tiến về phía mạch KÐTT) ta có nguồn tương đương Thevenin có trị số là U /4 và nội trở là R. Tín hiệu ra sẽ không mịn như mong muốn, muốn được mịn hơn ta cần cho tín hiệu qua một bộ lọc thông thấp (cụ thể ở đây là bộ lọc salenkey), Sau khi qua bộ lọc salenkey tín hiệu ra sẽ có dạng như hình 3.12. Khối khuyếch đại tín hiệu vào. Tìm hiểu về một số mạch khuyếch đại thuật toán và tính chất của nó. Khuếch đại thuật toán là một trong số những linh kiện điện tử thường gặp nhất trong kỹ thuật tương tự, vì thế trong kỹ thuật đo lường và điều khiển công nghiệp, khuếch đại thuật toán cũng có mặt trong rất nhiều thiết bị và hệ thống. Khả năng sử dụng của các bộ khuếch đại thuật toán là rất vạn năng, chúng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như các bộ khuếch đại một chiều, các bộ khuếch đại xoay chiều, bộ lọc tích cực, bộ dao động, bộ biến đổi trở kháng, bộ vi phân, bộ tích phân.. Ðể làm nổi bật tính chất của một bộ khuếch đại thuật toán, hãy xét tính năng của một bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng:.  Hệ số khuếch đại khi không có phản hồi âm lớn vô cùng.  Ðiện trở lối vào lớn vô cùng.  Ðộ rộng dải thông lớn vô cùng.  Hệ số nén đồng pha CMRR lớn vô cùng.  Ðiện trở lối ra bằng không.  Thời gian đáp ứng bằng không. Trên thực tế, không có bộ khuếch đại thuật toán lý tưởng mà chỉ tồn tại những khuếch đại thuật toán thực có tính chất gần với những tiêu chuẩn đã nêu. Các tham số và các mạch ứng dụng của bộ khuếch đại thuật toán rất nhiều, không thể nêu hết trong bản khóa luận này mà đây dưới đây chỉ nêu lên những tham số cơ bản, cách tính toán và các mạch đã được áp dụng trong hệ thống điều khiển. Các tham số cơ bản của mạch khuếch đại thuật toán Sơ đồ nguyên tắc của bộ KĐTT được trình bày trên hình 3.13. Bộ khuếch đại thuật toán.  Ud điện áp vào hiệu.  UP , IP điện áp vào và dòng điện vào cửa thuận. Do đó điện áp ra:. i) Hệ số khuếch đại hiệu K0. Khi không tải hệ số khuyếch đại hiệu Ko được xác định theo biểu thức sau. j) Hệ số khuếch đại đồng pha KCM. Nếu đặt vào cửa thuận và cửa đảo của bộ khuếch đại thuật toán các điện áp bằng. Gọi UCM là điện áp vào đồng pha. Tuy nhiên, thực tế không phải như vậy, giữa điện áp ra và điện áp vào đồng pha có quan hệ tỷ lệ là hệ số khuếch đại đồng pha KCM :. KCM nói chung phụ thuộc vào mức điện áp vào đồng pha. k) Hệ số nén đồng pha CMRR. Dùng để đánh giá khả năng làm việc của bộ khuếch đại thực so với bộ khuếch đại lý tưởng (KCM=0). Là trị trung bình của dòng vào cửa thuận và dòng vào cửa đảo:. Trị số của dòng vào lệch không thay đổi theo nhiệt độ. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trôi dòng lệch không. Các sơ đồ cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán i) Sơ đồ khuếch đại không đảo. Sơ đồ khuếch đại không đảo. Hệ số khuếch đại của mạch là. Ðây là trường hợp đặc biệt của mạch khuếch đại không đảo. Sơ đồ mạch đệm. Mạch có hệ số khuếch đại bằng 1 và dùng để phối hợp trở kháng. k) Mạch khuếch đại đảo.

Khối xử lý trung tâm có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu vào thành tín hiệu số sau đó nó sẽ dùng bộ dsp để xử lý tín hiệu để cho ta kết quả cuối cùng đưa ra LCD(gồm có thực hiện các phép nhân và sử dụng bộ lọc số FIR ).

Phần Mềm

Công việc của người sử dụng là chương trình hóa cho VĐK để thực hiện việc chuyển đổi AD. Bộ xử lý số dsp được tích hợp sẵn trong VĐK DsPic30F4011 làm cho việc thiết kế cũng đơn giản hơn, với những hàm thư viện có sẵn do Microchip cung cấp.

Các kết quả thực nghiệm

Tín hiệu reference thu được sau khi sử dụng bộ chuyển đổi DA 4bit theo kiểu mạng R/2R được biểu diễn các hình 3.22 và 3.23. Sự mô phỏng trên hình 3.24(sử dụng phần mềm Micro-Cap Evaluation) cho ta thấy một phép nhân giữa hai tín hiệu cùng pha (tín hiệu vào và tín hiệu tham chiếu(reference)). Phép nhân này cho kết qủa là một tín hiệu có tần số bằng hai lần tần số reference và có mức trung bình trên mức 0(dương).

Để đánh giá và khả năng đo đạc của bộ khuyếch đại lock-in đã xây dựng em thực hiện thiết kế một hệ đo cho sensor áp suất MPX2300D. Kết qủa đo thử của bộ lock-in số dùng cảm biến áp suất MPX2300D để thử nghiệm được trình bày trên bảng 3.2.