4 .2.1 Các ph−ơng pháp đo khí
5.2.3.2 Thiết kế các khối chức năng trong AN221E04
Nh− đã giới thiệu ở các ch−ơng 1 vμ ch−ơng 3, các khối chức năng trong AN221E04 đ−ợc thiết kế thông qua phần mềm AnadigmDesignerđ2. Ng−ời sử dụng chọn các khối chức năng cần thiết trong th− viện CAM của phần mềm nμy, kết nối với nhau để tạo thμnh hệ thống mạch hoμn chỉnh.
Toμn bộ công việc cần thực hiện trong AN221E04 lμ
- Tạo những khối chức năng thực hiện đ−ợc vế phải của công thức (4.10)
- Tạo bảng tra từ
0
R
RS → điện áp UCO sao cho UCO tuyến tính với nồng độ
của khí CỌ Bảng tra nμy đ−ợc nạp vμo LUT. Công thức (4.10) : 0 0 R R K Vout Vout Vc R Rs L Temp ∗ ∗ − = Trong công thức (4.10) :
RL : lμ giá trị điện trở trong mạch đo khí CO, RL có giá trị không đổi R0 : lμ giá trị điện trở của sensor tại nồng độ khí CO bằng 100ppm, nhiệt độ 25oC. Nh− vậy R0 cũng có giá trị không đổi đối với
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển Để thực hiện phép tính (Vc−Vout) ta cần một mạch trừ Phép tính 0 1 R R K L Temp
∗ có thể dùng một bộ khuyếch đại để thay thế, hệ số khuyếch đại thay đổi tuỳ thuộc vμo KTemp, ở điều kiện chuẩn ( 25oC ) hệ số khuyếch đại bằng
0
R RL
Tiếp theo ta cần bộ chia để thực hiện phép chia :
Vout R K R Vout Vc Temp L 0 ) ( ∗ ∗ − (5.1)
Sau khi thực hiện phép chia, ta đ−ợc kết quả chính bằng
0
R RS
biến thiên trong
khoảng 0ữ 3 (V).
Trong th− viện CAM, CAM - Tranferfuntion lμ một mạch truyền đạt điện áp với đặc tính hμm truyền đạt đ−ợc quy định bởi nội dung của bảng tra LUT. CAM nμy cho phép điện áp đầu vμo từ -3 ữ 3(V), đầu ra từ -4 ữ 4. Nh− vậy để phép đo đ−ợc chính xác, ta chuẩn hoá tín hiệu vμo CAM Tranferfuntion (
0
R RS
) từ 0ữ
3(V) thμnh -3 ữ 3 (V). Để thực hiện điều nμy ta cần thực hiện phép tính (
0
R RS
-1)*2 (5.2)
Nh− vậy ta cần có thêm một khối SumDif ( CAM nμy cho phép thực hiện cả phép cộng vμ trừ. Mỗi nhánh vμo đều có thể lập trình để thay đổi hệ số khuyếch
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
đại). Kết quả của phép tính (5.2) sẽ lμ đầu vμo của CAM Tranferfuntion, đ−ợc sử dụng để tra bảng LUT.
Để thực hiện tuyến tính đ−ợc nồng độ CO theo điện áp UCO, ta sẽ thực hiện tuyến tính theo nh− hình 5.2
Do điện áp ra của các đoạn đều từ 0ữ 4(V) nên ta sử dụng thêm hai bộ so sánh, mục đích để báo cho vi điều khiển thời điểm thay đổi hệ số tuyến tính (Ktt)
Hình 5.3 thể hiện sơ đồ các khối chức năng trong AN221E04
= 25 tt K Ktt1 = 75 = 250 tt2 K CO U 4(V ) 100 300 1000 CO (ppm )
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
Sơ đồ các khối chức năng của AN221E04 đ−ợc thể hiện ở hình 5.2. Trong đó : Khối SumDif : lμ bộ cộng (trừ) điện áp có thể có tới bốn l−ợng vμọ Các lối vμo có thể đảo hoặc không đảo cho nên ta có thể thực hiện cả phép cộng vμ trừ thông qua phần tử CAM nμỵ Mỗi nhánh vμo đều có thể lập trình để thay đổi hệ số khuyếch đạị Mạch có bù
chỉnh điện áp offset vμo ở phase lấy mẫu tín hiệụ
Khối GainHalf : CAM nμy lμ tầng khuyếch đại ở một nửa chu kỳ ( φ1 hoặc φ2 của tín hiệu switching ). Ng−ời thiết kế có thể quy định bộ khuyếch đại lμ đảo hoặc không đảo, chọn phase lấy mẫu lμ φ1 hoặc φ2, vμ đặt hệ số khuyếch đại trong phạm vi đã chọ Điện áp offset của mạch đ−ợc bù chỉnh trong phase lấy mẫụ
Hoμng Tú Uyên Ngμnh Đo l−ờng vμ các Hệ thống Điều khiển
Khối Divider : CAM nμy thực hiện phép chia điện áp (X:Y:k). Điện áp vμo phía bên trái (X) chia cho điện áp vμo phía d−ới (Y) đã đ−ợc l−ợng tử hoá với 8 bit vμ một hệ số chia (k). Ng−ời thiết kế lập trình để quy định giá trị của k.
Khối Comparator : CAM nμy lμ một mạch so sánh điện áp. Có thể so sánh hai điện áp vμo với nhau, cũng có thể thực hiện so sánh điện áp vμo với điểm đất của mạch, hoặc so sánh điện áp vμo với một điện
áp chuẩn tuỳ chọn.
Khối Voltage : lμ một nguồn điện áp chuẩn đ−ợc dùng để nối tới các điểm trong mạch. Mức điện áp có thể lμ +3V hoặc -3V.
Khối TransferFuntion: Lμ một mạch truyền đạt điện áp với đặc tính hμm truyền đạt đ−ợc quy định bởi nội dung của bảng tra LUT. Với tính chất của bảng tra LUT, hμm truyền đạt nμy có thể đ−ợc mô tả bằng một tập hợp có 256 điểm gián đoạn.