V. So sánh và lựa chọn các kỹ thuật giao tiếp:
b. Sơ đồ mạch lấy mẫu và giữ:
Các tín hiệu ANALOG này thơng thường cĩ hai dạng DC và AC cĩ biên độ và thời gian liên tục, vì bộ chuyển đổi ADC lấy tín hiệu vào ứng với từng thời điểm, cho nên đối với các tín hiệu AC thì sẽ cĩ sai số và dẫn đến việc khơi phục tín hiệu sẽ khơng như lúc đầu nữa.
Để tránh trường hợp này ta cần phải lấy mẫu tín hiệu ANALOG trước khi đưa vào ADC, đầu vào của khối lấy mẫu là tín hiệu cĩ biên độ và thời gian liên tục, đầu ra tín hiệu cĩ biên độ liên tục và thời gian rời rạc.
Chẳng hạn, tín hiệu cần được lấy mẫu cĩ dạng sau: Xa (t) = A Sin (2.F.t + )
Thì tín hiệu sau khi ra khỏi bộ lấy mẫu sẽ cĩ dạng sau: Xn (t) = A Sin (2.F.n.Ts + )
= A Sin (2.(F/Fs).n + ) = Xa (nTs)
Với:
Ts : chu kỳ lấy mẫu. Fs = 1/Ts : Tần số lấy mẫu.
F : Tần số của tín hiệu ANALOG
Nếu đặt : f = F/Fs : Số chu kỳ tín hiệu ANALOG trong một mẫu.
Thì : X(n) = A.Sin (2.F.n + ) = A.Sin (w.n +) Trong đĩ : w = 2.F (rad/mẫu)
Việc chọn tần số lấy mẫu phải dựa vào định luật Nyquist để tránh hiện tượng Alias. Định luật này cĩ nội dung như sau :
“Một tín hiệu với tần số cao nhất Fmax nếu được lấy mẫu ở tần số Fs thì phải thỏa điều kiện sau đây:
Fs 2.Fmax
thì lúc đĩ tín hiệu sẽ được khơi phục gần đúng với dạng tín hiệu ban đầu”
Vì cụ thể đề tài là điều khiển điện áp cho nên các tín hiệu ANALOG này là tín hiệu DC do đĩ ta cĩ thể khơng cần lấy mẫu cũng được, tuy nhiên để khơng mất tính tổng quát em vẫn giới thiệu sơ lược một mạch cụ thể để lấy mẫu. Cịn phần thi cơng thì nếu cịn đủ thời gian nhĩm em sẽ tiến hành thi cơng.
Do ở thị trường Việt Nam rất khĩ kiếm các IC lấy mẫu chuyên dụng do đĩ ở phần này em thực hiện phương pháp lấy mẫu bằng các linh kiện rời.
Cơ chế lấy mẫu ở đây là giả lập một khĩa K đĩng mở một chốt dữ liệu liên tục theo một tần số cố định để lấy mẫu tín hiệu trước khi đưa vào là bit. Do được lấy trên Slot của mạch đệm và giải mã, đầu ra được cài sẽ được sử dụng như là một tín hiệu điều khiển để cho phép IC phân kênh 4051 đĩng mở liên tục. Nhờ vậy mà tín hiệu ở đầu vào 4051 sẽ được lấy mẫu liên tục. Để cĩ thể phát tín hiệu điều khiển cho việc đĩng ngắt thì ta sử dụng địa chỉ 303H (hay 30BH) kết hợp với chân IOW bằng cổng NOR để tạo xung kích cho IC cài 74LS373 hoạt động, đồng thời sau mỗi lần kích ta thay đổi giá trị của bit D0 từ [0] sang [1] và từ [1] sang [0] để đầu ra cĩ IC cài này cĩ dạng xung vuơng, tín hiệu này sẽ được làm tín hiệu điều khiển cho 4051 hoạt động.
Cần chú ý rằng, ứng với một tín hiệu ANALOG cần lấy mẫu thì ta chỉ được sử dụng cĩ 1 IC 4051 (IC này sẽ cố định kênh chọn, ở đây dùng kênh 1 do đĩ các chân A, B, C phải được nối xuống Mass) và 1 IC 74LS373 phát tín hiệu điều khiển qua 1 địa chỉ riêng biệt, do đĩ khi ta cĩ 8 tín hiệu ANALOG từ mạch chọn kênh đưa đến thì hoặc là ta sử dụng 8 mạch lấy mẫu giống như vậy hoặc là sử dụng chỉ một mạch như vậy và cĩ kết hợp cơng tắc từ 8 sang 1 đường (Khi chọn tín hiệu nào thì nối tín hiệu đĩ vào mạch lấy mẫu).
Với sơ đồ mạch như trên thì ta cĩ thể thay đổi tần số lấy mẫu bằng phần mềm, dễ dàng nhờ vào Int 8 của BIOS, đây là một ngắt mà cứ sau 18,2 giây thì nĩ sẽ được gọi một lần, việc lập trình cho ngắt này rất là khĩ khăn, với lại thời gian làm đề tài cĩ giới hạn cho nên để đơn giản việc lấy mẫu thì ta sẽ khơng sử dụng 74LS373 để phát tín hiệu xung lấy mẫu mà sử dụng một xung lấy mẫu cĩ tần số cố định, xung này được phát nhờ các IC phát xung bình thường hay dùng thạch anh, tần số xung phát này phải thỏa điều kiện Nyquist.
Do thiết bị đo của ta chỉ đo và điều khiển các đối tượng cơng nghiệp cĩ tần số 50Hz, do đĩ, tần số lấy mẫu của tín hiệu phải thỏa Fs >= 100 Hz (tuy nhiên phải lấy nhỏ hơn tần số của xung Clock cho ADC), do đĩ em chọn Fs=250 KHz.