Nguyên lý làm việc
Sơ đồ khối của Vônmét như hình dưới đây:
Bộ vào của vônmét có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu vào Ux(t) như suy giảm hay khuyếch đại, biến áp xoay chiều thành biến áp một chiều…
Điện áp cần đo được đưa đến đầu vào 2 của bộ MUX(bộ đổi nối). Còn đầu vào 1 được nối với đất, đầu vào 3 được nối với một nguồn điện áp mẫu U0, bằng Uxmax(điện áp cần đo cực đại).
Đầu ra của MUX sẽ được nối với đầu vào 1 của một bộ so sánh. Việc đổi nối được thực hiện bởi hệ thống vi xử lý thông qua bộ ghép nối với thiết bị ngoài. Tín hiệu ra của bộ tích phân được đưa đến đầu vào 2 của bộ so sánh.
Bộ vào MUX Bộ tích Time r Bộ ghép nối thiết bị ra Điện áp mẫu U0 Máy phát tần số chuẩn μP RAM Bộ so sánh Bộ điều kiện bàn phím và chỉ thị Ux φ1 φ2 Bàn phím và chỉ thị Bus dữ liệu Bus địa chỉ Bus điều khiển
Hình 5.4. Vônmét chỉ thị số sử dụng μP 1
3 2
Bộ tích phân có nhiệm vụ tạo tín hiệu răng cưa. Nó được liên hệ với bộ vi xử lý để cho phép trong bất cứ thời điểm nào cũng có thể cho ra các xung khởi đầu tạo xung răng cưa
Xung răng cưa được so sánh với 1 trong 3 điện áp: điện áp “không”, điện áp cần đo Ux và điện áp chuẩn cực đại Umax( tùy thuộc vào trạng thái đấu nối MUX đưa tín hiệu vào bộ so sánh ).
Khi có sự cân bằng điện áp giữa hai đầu vào của bộ so sánh thì ở đầu ra xuất hiện xung. Xung này sẽ đưa đến mở khóa timer cho phép xung ở máy chuẩn phát đi qua. Bộ vi xử lý sẽ điều khiển đếm số xung chuẩn đó.
Hình dưới đây mô tả quá trình đo
Khi có xung từ bộ vi xử lý phát lệnh “bắt đầu đo” (Thời điểm t*)
Trong trường hợp này bộ vi xử lý cho ra tín hiệu thông qua bộ tích phân. MUX sẽ nối đầu vào 1 của bộ so sánh với cửa vào 1 của nó(nối đất). Như vậy khi đo điện thế của đầu vào 1 của hệ so sánh bằng “không”. Bộ vi xử lý đợi khi bắt đầu xung răng cưa. Khi xung răng cưa bằng điện áp “không” sẽ có tín hiệu ở đầu ra bộ so sánh nhờ có khóa timer tạo khoảng thời gian t1và bộ vi xử lý đo nó bằng cách đếm số xung chuẩn N1. Kết quả được ghi vào bộ nhớ của hệ thống vi xử lý sau đó theo lệnh của vi xử lý, đầu vào 2 của đổi nối đưa tín hiệu cần đo Ux vào so sánh với tín hiệu răng cưa.
Tại thời điểm bằng nhau hệ so sánh cho ra tín hiệu tạo khoảng thời gian t2 và bộ vi xử lý đếm số xung N2 mà xung chuẩn đi qua timer trong khoảng thời gian t2. Kết quả cũng được nhớ lại. Sau đó vi xử lý nối đầu vào 1 của bộ so sánh với đầu vào 3 của bộ đổi nối, tức là điện áp mẫu U0, nó xác định giá trị lớn nhất của toàn thang đo. Tại thời điểm bằng nhau với tín hiệu răng cưa của đầu ra của bộ so sánh
xuất hiện xung và tạo ra khoảng thời gian t1 và tương ứng bộ vi xử lý sẽ đếm số xung N3. Kết quả sẽ được nhớ vào bộ nhớ.
Bộ vi xử lý sẽ tính giá trị của điện áp cần đo là:
1 3 ) 1 2 ( N N C N N UX (*)
Ở đây C là hệ số phụ thuộc vào tính chất của dụng cụ đo và đơn vị đo điện áp.
Angôrít chức năng của Vônmét dùng vi xử lý
Sau khi bật máy cho ra tín hiệu xóa (ấn nút xóa), bộ vi xử lý cho ra chương
trình khởi động. Chương trình này ra lệnh các khâu như khóa Timer, bộ ghép nối
thiết bị ngoại vi, bộ kiểm tra bàn phím và chỉ thị làm việc theo các lệnh đặc biệt của μP điều khiển khóa Timer và đếm số xung N1, N2, N3 từ máy phát chuẩn f0. Bộ ghép nối thiết bị ngoại vi phụ thuộc vào thông tin từ Timer mà điều khiển MUX. Bộ điều khiển bàn phím và chỉ thị sẽ cho ra chương trình điều khiển bàn phím và đưa thông tin ra chỉ thị. Bàn phím gồm 3 phím “1”, “10”, “100” để thay đổi giới hạn đo.
Sau khi đã hoàn thành chương trình khởi động (ô 1), chương trình điều khiển bàn phím sẽ được thực hiện. Đầu tiên ra câu hỏi phải bấm phím nào (ô 2, 3) người thao tác sẽ bấm phím cần thiết (một trong ba phím). Khi ấn phím xong thì bắt đầu quá trình đo (dưới phím được ấn đèn sáng). Mã của phím này sẽ được đưa vào bộ nhớ (ô 4). Sau đó μP chọn chu trình đếm cho bộ đếm (ô 5) và đưa về 0 (xóa) các ô nhớ để ghi nhớ kết quả đo (ô 6). Ở ô 7 đầu vào của bộ MUX được đưa đến đầu vào 1 của bộ so sánh, tạo ra tín hiệu cho phép đếm ở cả 3 kênh và ở bộ tích phân tạo tín hiệu mẫu. Tất cả các kênh của Timer sẽ tính số xung từ máy phát chuẩn cho đến khi ở đầu ra bộ so sánh cho ra tín hiệu ngừng đếm lần lượt đếm số xung N1 tương ứng với Δt1, N2 tương ứng với Δt2, N3 tương ứng với Δt3, ở cả 3 kênh (ô 9 ÷ 16). Kết quả là ở kênh 0 nhớ N1, kênh 1 nhớ N2, kênh 2 nhớ N3 (ô 17, 18)
Các số này được cất giữ để tính. Nếu chu trình đo không đạt, thì quá trình đo sẽ được nhắc lại. Còn nếu đạt, thì với các số N1, N2, N3 kết quả đo sẽ được tính theo công thức (*) và điều khiển chương trình con để kết quả đo được đưa ra (ô 21). Chương trình con này sẽ biến đổi kết quả đo này thành dạng tiện cho việc chỉ thị số, xác định đơn vị đo (V, mV hay μV). Sau khi thực hiện chương trình con này lệnh sẽ được đưa đến chương trình con chọn phím bấm và Vônmét lại sẵn sàng lần đo tiếp theo sau. Nhờ có μP đã nâng cao được tính năng của Vônmét, quá trình đo được tự
5.Tạo chu trình theo số lần lấy trung bình 2.Hỏi bàn phím 3.Phím ấn 4.Nhớ mã phím 6.Xóa các ô nhớ để ghi kết quả đo
7.Đưa tín hiệu 1 ở MUX vào đầu
bộ so sánh 8.Cho ra tín hiệu
mẫu ở bộ tích phân 9.Tính số xung ở kênh 0 của Timer
16.Ngừng đếm từ bộ so sánh
10.Ngừng đếm từ bộ so sánh
11.Đưa tín hiệu 2 ở MUX vào đầu vào
bộ so sánh 1.Chương trình khởi động 21. Đưa kết quả ra bộ chỉ thị 20. Tính kết quả đo 19. Chu trình đo đạt yêu cầu
18.Lưu giữ kết quả đo 17.Tính các số từ 3 kênh của Timer 15.Tính số xung ở kênh 2 của Timer 14.Đưa tín hiệu 3 ở
MUX vào đầu vào bộ so sánh 13.Ngừng đếm
từ bộ so sánh 12.Tính các số từ 3 kênh của Timer
No Yes No No Yes Yes No Yes No Yes