M Ðu
3.1.3.5.B bin di DAC sd ng trong khóa l un
Trong khóa lu n, em s d ng ki u bi n d i DAC m ng R/2R 4 bít ghép n i v i vi x lý.
So d c a b bi n d i du c trình bày trên Hình 3.10
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
4 bít du c ghép n i v i 4 d u ra RE0...RE3 c a vi di u khi n dsPic30F4011. Ð di u khi n b bi n d i DAC 4 bit này em vi t chuong trình cho VÐK d t o sóng sin, theo b ng du c thi t l p nhu sau:
sinTable[] = {5,6,7,8,9,9,10,10,10,10,10,9,9,8,7,6,5,4,3,2,1,1,0,0,0,0,0,1,1,2,3,4} Sau khi dã du c chuong trình hóa trên VÐK tín hi u ra có d ng (xem hình 3.11)
Hình 3.11. Tín hi u ra b bi n d i DAC 4 bít
Tín hi u ra s không m n nhu mong mu n, mu n du c m n hon ta c n cho tín hi u qua m t b l c thông th p (c th dây là b l c salenkey), Sau khi qua b l c salenkey tín hi u ra s có d ng nhu hình 3.12
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p 3.1.4. Kh i khuy ch d i tín hi u vào
3.1.4.1. Tìm hi u v m t s m ch khuy ch d i thu t toán và tính ch t c a nó
Khu ch d i thu t toán là m t trong s nh ng linh ki n di n t thu ng g p nh t trong k thu t tuong t , vì th trong k thu t do lu ng và di u khi n công nghi p, khu ch d i thu t toán cung có m t trong r t nhi u thi t b và h th ng. Kh nang s d ng c a các b khu ch d i thu t toán là r t v n nang, chúng du c áp d ng trong nhi u linh v c nhu các b khu ch d i m t chi u, các b khu ch d i xoay chi u, b l c tích c c, b dao d ng, b bi n d i tr kháng, b vi phân, b tích phân...
Ð làm n i b t tính ch t c a m t b khu ch d i thu t toán, hãy xét tính nang c a m t b khu ch d i thu t toán lý tu ng:
H s khu ch d i khi không có ph n h i âm l n vô cùng. Ði n tr l i vào l n vô cùng.
Ð r ng d i thông l n vô cùng.
H s nén d ng pha CMRR l n vô cùng. Ði n tr l i ra b ng không
Th i gian dáp ng b ng không.
Trên th c t , không có b khu ch d i thu t toán lý tu ng mà ch t n t i nh ng khu ch d i thu t toán th c có tính ch t g n v i nh ng tiêu chu n dã nêu.
Các tham s và các m ch ng d ng c a b khu ch d i thu t toán r t nhi u, không th nêu h t trong b n khóa lu n này mà dây du i dây ch nêu lên nh ng tham s co b n, cách tính toán và các m ch dã du c áp d ng trong h th ng di u khi n.
3.1.4.1.1. Các tham s co b n c a m ch khu ch d i thu t toán
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
Hình 3.13. B khu ch d i thu t toán.
Trên hình 3.13 ta có các ký hi u sau:
Ud di n áp vào hi u
UP , IP di n áp vào và dòng di n vào c a thu n. UN , IN di n áp vào và dòng di n vào c a d o. Ur , Ir di n áp ra và dòng di n ra.
B khu ch d i thu t toán khu ch d i hi u di n áp Ud = UP - UN v i h s khu ch d i K0 > 0. Do dó di n áp ra:
Ur = K0. Ud = K0(UP - UN) (*)
i) H s khu ch d i hi u K0
Khi không t i h s khuy ch d i hi u Ko du c xác d nh theo bi u th c sau (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
n p r d r U U U U U K0 j) H s khu ch d i d ng pha KCM
N u d t vào c a thu n và c a d o c a b khu ch d i thu t toán các di n áp b ng nhau, nghia là:
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
UP = UN = UCM = 0
thì Ud = 0. G i UCM là di n áp vào d ng pha. Theo bi u th c (*) ta có Ur=0. Tuy nhiên, th c t không ph i nhu v y, gi a di n áp ra và di n áp vào d ng pha có quan h t l là h s khu ch d i d ng pha KCM : CM r CM U U K
KCM nói chung ph thu c vào m c di n áp vào d ng pha.
k) H s nén d ng pha CMRR
Dùng d dánh giá kh nang làm vi c c a b khu ch d i th c so v i b khu ch d i lý tu ng (KCM=0) CM K K CMRR 0 l) Dòng vào tinh
Là tr trung bình c a dòng vào c a thu n và dòng vào c a d o:
2 N P t I I I v i UP = UN = 0
Dòng vào l ch không là hi u các dòng vào tinh hai c a c a b khu ch d i thu t toán
I0 = IP - IN v i UP = UN = 0
Thông thu ng I0 = 0,1IP. Tr s c a dòng vào l ch không thay d i theo nhi t d .
Hi n tu ng này g i là hi n tu ng trôi dòng l ch không.
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p i) So d khu ch d i không d o Hình 3.14. So d khu ch d i không d o H s khu ch d i c a m ch là CMRR R R R K K 1 1 1 1 2 1 2 0 j) M ch d m
Ðây là tru ng h p d c bi t c a m ch khu ch d i không d o
Hình 3.15. So d m ch d m
M ch có h s khu ch d i b ng 1 và dùng d ph i h p tr kháng.
k) M ch khu ch d i d o
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p Hình 3.16. So d m ch khu ch d i d o H s khu ch d i c a m ch: 1 2 R R K
l) So d bi n d i dòng di n - di n áp: Ðu c trình bày trên hình 3.17
Hình 3.17. So d bi n d i dòng di n - di n áp
Ði n áp ra du c tính theo bi u th c:
UR = - R.IV
3.1.4.2. B khuy ch d i s d ng trong khóa lu n (AD620)
Trong khóa lu n này b khuy ch d i dã xây d ng có s d ng vi m ch AD620, so d c th du c trình bày nhu hình 3.18
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
Hình 3.18. B khuy ch d i thu t toán s d ng IC AD620
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
AD620 là lo i IC khuy ch d i thu t toán khá t t, nó có kh nang khuy ch d i tín hi u t i 1000 l n, tùy thu c vào di n tr ph i ghép. M t d n l i vào 9nV/ Hz , bang
thông c a b khuy ch d i là 120KHz
Ð khuy ch d i du c tính theo công th c:
1 4 , 49 1 4 , 49 G k R R k G G G Trong khóa lu n RG chính là R7. 3.1.5. Kh i LCD
Trong khóa lu n này em s d ng LCD hi n th 16 ký t 2 dòng. Giao ti p 8 bit. LCD có tác d ng hi n th k t qu cu i cùng c a bài toán. Các chân di u khi n c a LCD du c k t n i v i các chân I/O c a vi di u khi n dsPic30F4011. LCD du c ho t d ng thông qua s di u khi n c a vi di u khi n (VÐK) dsPic30F4011.
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
Hình 3.19. LCD 16 ký t 2 dòng 3.1.6. Kh i x lý trung tâm
Kh i x lý trung tâm trong khóa lu n s d ng vi di u khi n DsPic30F4011. Kh i x lý trung tâm có nhi m v bi n d i tín hi u vào thành tín hi u s sau dó nó s dùng b dsp d x lý tín hi u d cho ta k t qu cu i cùng dua ra LCD(g m có th c hi n các phép nhân và s d ng b l c s FIR )..
Th t thú v trong VÐK DsPic30F4011 có tích h p b chuy n d i AD nhu dã trình bày ph n 2.3.7 trong chuong 2. Công vi c c a ngu i s d ng là chuong trình hóa cho VÐK d th c hi n vi c chuy n d i AD.
B x lý s dsp du c tích h p s n trong VÐK DsPic30F4011 làm cho vi c thi t k cung don gi n hon, v i nh ng hàm thu vi n có s n do Microchip cung c p.
3.2. Ph n M m
Trong khóa lu n này em s d ng ph n m m MPLab c a công ty Microchip Technology d th c hi n vi t chuong trình cho kh i x lý trung tâm (c th dây là vi di u khi n dsPic30F4011). Và em dùng ngôn ng C (C30) d vi t chuong trình. Trong chuong trình có s d ng thu vi n chu n c a Microchip cung c p (nhu p30fxxx.h,
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p Modul chuong trình : Hình 3.20. So d kh i chuong trình Kh i t o LCD Kh i T o Timer Kh i T o ADC Kh i T o Reference signal ref_signal x input_signal = I ref_signal_90 x input_signal=Q FIR Filter I,Q Final 2 2 Q I Magnitude ) / ( tan 1 Q I Phase Display LCD MAIN
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
3.3. Các k t qu th c nghi m:
3.3.1. M ch khuy ch d i lock-in dã ch t o và tín hi u vào ra lock in:
M ch di n du c thi t k trên ph n m m portel (xem hình 3.21), so d m ch nguyên lý trình bày chi ti t ph n ph l c
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
Tín hi u reference thu du c sau khi s d ng b chuy n d i DA 4bit theo ki u m ng R/2R du c bi u di n các hình 3.22 và 3.23.
Tín hi u reference khi chua qua b l c sallen-key
Hình 3.22. Tín hi u reference khi chua qua b l c sallen-key
Tín hi u reference khi qua b l c sallen-key
Hình 3.23. Tín hi u reference khi qua b l c sallen-key
Tín hi u refrence này s cung c p cho c m bi n c n kh o sát. T n s c a tín hi u reference này có th thay d i du c b ng cách l p trình cho vi di u khi n.
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
Tích c a tín hi u vào và tín hi u reference du c trình bày trên các hình 3.24 và 3.25. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.24. Tích hai tín hi u cùng pha và d l ch trung bình DC c a tín hi u thu du c khi qua b l c thông th p
S mô ph ng trên hình 3.24(s d ng ph n m m Micro-Cap Evaluation) cho ta th y m t phép nhân gi a hai tín hi u cùng pha (tín hi u vào và tín hi u tham chi u(reference)).
Phép nhân này cho k t q a là m t tín hi u có t n s b ng hai l n t n s reference và có m c trung bình trên m c 0(duong).
Khi tín hi u này qua b l c thông th p chúng ta s thu du c 1 m c DC t l v i tín hi u vào.
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
Hình 3.25. Tích hai tín hi u l ch pha 900 và d l ch trung bình DC c a tín hi u thu du c khi qua b l c thông th p
Hình 3.25. cho th y tích gi a hai tín hi u (tín hi u vào và tín hi u tham chi u (reference)) khi chúng khác pha nhau 900.
V i phép nhân ta thu du c m t tín hi u có t n s b ng hai l n t n s reference nhung m c trung bình là b ng 0.
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
Hình 3.26 ch ra k t qu phép nhân c a tín hi u reference và tín hi u vào trong th c t khi tín hi u vào có pha t p n nhi u.
Hình 3.26.
a) Tín hi u d u vào và tín hi u tham chi u b)Tích c a chúng 3.3.2.Th nghi m b khuy ch d i lock-in v i c m bi n áp su t MPX2300D:
Ð dánh giá và kh nang do d c c a b khuy ch d i lock-in dã xây d ng em th c hi n thi t k m t h do cho sensor áp su t MPX2300D.
3.3.2.1. C m bi n áp su t MPX2300D:
- C m bi n áp su t MPX2300D là m t s n ph m thuong m i c a công ty Motorola. - MPX2300D ch u d ng du c áp l c t 0mmHg d n 300mmHg và v i m i áp l c1mmHg MPX2300D cho ta m t di n th ra 1uV (1uV/mmHg).
- So d chân c m bi n MPX2300D (xem b ng 3.1) cùng v i hình dáng bên ngoài
B ng 3.1. So d chân c m bi n MPX2300D So d chân c a c m bi n MPX2300D 1 2 3 4 Vs S+ S- GND a) b)
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
Hình dáng bên ngoài và bên trong c m bi n du c bi u di n trên hình 3.27a và 3.27b
a) b)
Hình 3.27. a)Hình dáng bên ngoài MPX2300D b)Hình dáng bên trong MPX2300D
3.3.2.2. K t qu thí nghi m:
So d h do th nghi m lock-in s s d ng c m bi n áp su t du c trình bày nhu hình 3.28. Hình 3.28. So d h do c m bi n MPX2300 Hình 3.29. ch ra cách m c cho h do Hình 3.29. Cách m c h do th nghi m B Khuy ch Ð i Lock-In Sensor MPX2300D Reference signal
Signal Input K t q a (hi n th trên LCD) Tác d ng áp su t Ð u vào b khuy ch d i lock-in Lock-in Amlifier
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p H do th c t du c trình bày trên hình 3.30 Hình 3.30. H do th c t K t q a do th c a b lock-in s dùng c m bi n áp su t MPX2300D d th nghi m du c trình bày trên b ng 3.2 Áp su t vào K t qu 10mmHg 9,8uV 15mmHg 14,6uV 20mmHg 21,3uV 25mmHg 24,3uV 30mmHg 32,1uV 40mmHg 40,3uV 50mmHg 53,8uV B ng 3.2. K t qu do
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
K t q a do du c bi u di n trên các hình 3.31 và 3.32 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.31. M i quan h gi a tín hi u ra theo th i gian
Hình 3.32. M i quan h gi a áp su t dua vào và tín hi u ra
V(uV)
ÐH Công Ngh - ÐHQG Hà N i Khóa Lu n T t Nghi p
K t Lu n K t qu thu du c sau khi khóa lu n du c th c hi n: K t qu thu du c sau khi khóa lu n du c th c hi n:
- Tìm hi u v c u t o và nguyên t c ho t d ng c a b khuy ch d i lock-in - N m v ng c u trúc và l p trình t t cho vi x lý dsPic30F4011.
- Bi t cách s d ng Matlab d thi t k m t b l c.
- S dùng thành th o ph n m m v m ch in protel và orcad - Hi u rõ v nh ng phuong pháp bi n d i ADC và DAC.
- Xây d ng du c cho b n thân cách làm vi c khoa h c, cách tu duy có h th ng khi th c hi n m t khóa lu n.
- Ch t o m t b khuy ch d i lock-in và dã th nghi m v i m t sensor áp su t.
Ðánh giá k t qu thu du c và hu ng phát tri n c a khóa lu n:
- Có th s d ng b khuy ch d i lock-in s dã ch t o cho nhi u thí nghi m v i nhi u