e. Các đầu vào và đầu ra tín hiệu số:
4.2.2.5. Một số LoadCell thực tế :
Có nhiều loại loadcell do các hãng sản xuất khác nhau như KUBOTA (của Nhật), Global Weighing (Hàn Quốc), Transducer Techniques. Inc, Tedea – Huntleigh ... Mỗi loại loadcell được chế tạo cho một yêu cầu riêng biệt theo tải trọng chịu đựng, chịu lực kéo hay nén. Tùy hãng sản xuất mà các đầu dây ra của loadcell có màu sắc khác nhau. Có thể kể ra như sau:
Các màu sắc này đều được cho trong bảng thông số kỹ thuật khi mua từng loại loadcell .
Trong thực tế còn có loại load cell sử dụng kỹ thuật 6 dây cho ra 6 đầu dây .Sơ đồ nối dây của loại load cell này có thể có hai dạng như sau :
Exc+
Exc- Sig+
Sig-
Tên tín
hiệu Màu Hoặc Hoặc Hoặc
Exc+ Đỏ Vàng Xanh Đỏ
Exc- Đen Nâu Đen Trắng
Sig+ Xanh Xanh Trắn
g Xanh lá cây
Hình 4.26: Cầu đo thực tế
Như vậy ,thực chất load cell cho ra 6 dây nhưng bản chất vẫn là 4 dây vì ở cả hai cách nối ta tìm hiểu ở trên thì các dây +veInput (Exc+) và +veSense (Sense+) là nối tắt, các dây -veInput (Exc-) và -veSense (Sense-) là nối tắt .
Có nhiều kiểu hình dạng loadcell cho những ứng dụng khác nhau. Do đó cách kết nối loadcell vào hệ thống cũng khác nhau trong từng trường hợp.
Thông số kỹ thuật của từng loại loadcell được cho trong catalogue của mỗi loadcell và thường có các thông số như : tải trọng danh định, điện áp ra danh định (giá trị này có thể là từ 2mV/V đến 3 mV/V hoặc hơn tùy loại loadcell), tầm nhiệt độ hoạt động, điện áp cung cấp, điện trở ngõ ra, mức độ chịu được quá tải…
Tùy ứng dụng cụ thể mà cách chọn loại loadcell có thông số và hình dạng khác nhau . Hình dạng loadcell có thể đặt cho nhà sản xuất theo yêu cầu ứng dụng riêng. Sau đây là hình dạng của một số loại loadcell có trong thực tế.
4.3.Cảm biến đo vị trí
Mạch đo vị trí đơn giản nhất là dùng biến trở. Điện áp ra : U0 = Un.α
Để đảm bảo độ chính xác thì biến trở phải cuốn đều sao cho quan hệ giữa vị trí và điện áp tỷ lệ tuyến tính. Tuy vậy mạch đo vị trí này ít được áp dụng trong công nghiệp vì độ tin cậy kém
Ngày nay cũng như trong hệ thống, để đo vị trí người ta sử dụng bộ Resolver
Hình4.28 : Mạch đo vị trí dùng Resolver
Resolver có rôto một pha và stato có hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc 900. Điện áp cấp cho hai cuộn dây stato cũng lệch nhau 900 điện:
U1s = Umsinωt, U2s = Umcosωt (4-17)
Khi rôto quay góc α, đầu ra của nó cảm ứng điện áp lệch pha so với U1s một góc α
Ur = Um1sin(ωt – α) (4-18)
+ Máy đo góc tuyệt đối (Resolver): Sinωt Cosωt =1 Đ ĐK fH U1s = Umsinωt H M GF chia U2s = Umcosωt UD A B FD
UU0Sinωt UU0SinωtSinϑ
ϑ
UU0SinωtCosϑ
UU0SinωtSinϑ
Máy đo góc tuyệt đối có cấu tạo gồm 2 phần : Phần động gắn với trục quay động cơ chứa cuộn sơ cấp được kích thích bằng sóng mang tần số (2 - 10Khz) qua máy biến áp quay. Phần tĩnh có hai cuộn dây quấn thứ cấp ta thu được tín hiệu điều biên UU0SinCostSinθ và UU0SinCostCostθ
Đường bao của biên độ kênh tín hiệu ra chứa thông tin về vị trí tuyệt đối (góc θ) của roto máy đo, có nghĩa là vị trí tuyệt đối của roto động cơ . Có hai cách thu thập thông tin về θ. Cách thứ nhất là hiệu chỉnh sai góc thu được trên cơ sở so sánh góc được cài trong một vi mạch sẵn có. Các vi mạch này đo tín hiệu góc dạng số với độ phân giải 10 - 16bit/1 vòng và tín hiệu tốc độ quay dạng tương tự . Do cần sử dụng khâu điều chỉnh I hoặc PI để sửa sai lệch góc nên chiều rộng dải tần và độ phân giải cho phép phụ thuộc vào thông số của mạch điều chỉnh . Cách thứ hai có chất lượng cao hơn là dùng hai bộ biến đổi tương tự - số để lấy mẫu trực tiếp từ đỉnh tín hiệu điều chế . Trong trường hợp này cần đồng bộ chặt chẽ giữa thời điểm lấy mẫu và khâu tạo tín hiệu kích thích 2 - 10Khz .Sau đó dùng bộ lọc để chuyển xung chữ nhật thành tín hiệu kích thích hình sin. Ngoài ra phải có biện pháp giảm sai số truyền dẫn tín hiệu từ bộ cảm biến đặt ở động cơ đến bộ vi xử lý đặt ở bàn điều khiển. Độ phân giải của phép đo dùng máy đo góc tuyệt đối hoàn toàn phụ thuộc vào độ phân giải của bộ biến đổi tương tự số
Hình 4.29 :Sơ đồ nguyên lý máy đo góc Resolver
5.Màn hình LCD:
Trong những năm gần đây, màn hình tinh thể lỏng LCD (Liquid Crystal Display) ngày càng được sử dụng rộng rãi và đang dần thay thế các đèn LED (7 đoạn và nhiều đoạn). Đó là vì các nguyên nhân sau:
Màn hình LCD có giá thành hạ
Khả năng hiển thị số, ký tự và đồ hoạ tốt hơn nhiều so với đèn LED
Sử dụng thêm một bộ điều khiển làm tươi LCD
Dễ dàng lập trình các ký tự và đồ hoạ
LCD giới thiệu ở đây có 14 chân, chức năng của các chân được cho trong bảng :
Chân Ký hiệu I/O Mô tả
1 VSS - Đất
2 VCC - Dương nguồn +5V
3 VEE - Nguồn điều khiển tương phản
4 RS l RS=0 chọn thanh ghi lệnh
RS=1 chọn thanh ghidữ liệu
5 R/W L R/W=1 đọc dữ liệu.R/W=0 ghi
6 E I/O Cho phép
7 DB0 I/O Bus dữ liệu 8 bit
8 DB1 I/O Bus dữ liệu 8 bit
9 DB2 I/O Bus dữ liệu 8 bit
10 DB3 I/O Bus dữ liệu 8 bit
11 DB4 I/O Bus dữ liệu 8 bit
12 DB5 I/O Bus dữ liệu 8 bit
13 DB6 I/O Bus dữ liệu 8 bit
14 DB7 I/O Bus dữ liệu 8 bit
VCC và VSS là chân nguồn +5V và chân đất, còn VEE được dùng để điều khiển độ tương phản của LCD
RS (Register Select)-chọn thanh ghi: có hai thanh ghi rất quan trọng bên trong LCD. Chân RS được dùng để chọn các thanh ghi này. Nếu RS = 0 thì thanh ghi mã lệnh được chọn, cho phép người dùng gửi một lệnh chẳng hạn như xoá
màn hình, đưa con trỏ về đầu dòng.v.v. Nếu RS = 1 thì thanh ghi dữ liệu được chọn và cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị lên LCD
R/W (Read/Write)-Chân đọc/ghi: chân vào đọc/ghi cho phép người dùng đọc/ghi thông tin. R/W = 0 thì đọc còn R/W = 1 thì ghi
E (Enable)-Chân cho phép: chân cho phép E được LCD sử dụng để chốt thông tin hiện có trên chân dữ liệu. Khi dữ liệu được cấp đến chân dữ liệu thì một xung mức cao xuống thấp được áp đến chân E để LCD chốt dữ liệu trên chân dữ liệu. Xung này phải rộng tối thiểu là 450ns
DB0÷DB7: đây là 8 chân dữ liệu 8 bit, được dùng để gửi thông tin lên LCD hoặc đọc nội dung của các thanh ghi trong LCD
Để hiển thị chữ cái và con số, mã ASCII của các chữ cái từ A đến Z, a đến z và các con số từ 0 đến 9 được gửi đến các chân này khi bật RS = 1
Cũng có các mã lệnh được gửi đến LCD để xoá màn hình hoặc đưa con trỏ về đầu dòng hoặc nhấp nháy con trỏ. Các mã lệnh này được liệt kê trong bảng sau:
Bảng : Mã lệnh LCD
Mã (Hexa) Lệnh đến thanh ghi của LCD
1 Xoá màn hình hiển thị
2 Trỏ về đầu dòng
4 Dịch con trỏ sang trái
6 Dịch con trỏ sang phải
5 Dịch hiển thị sang phải
7 Dịch hiển thị sang trái
8 Tắt con trỏ, tắt hiển thị
A Tắt hiển thị, bật con trỏ
C Bật hiển thị, tắt con trỏ
E Bật hiển thị, nhấp nháy con trỏ
F Tắt con trỏ, nhấp nháy con trỏ
10 Dịch vị trí con trỏ sang trái
14 Dịch vị trí con trỏ sang phải
18 Dịch toàn bộ hiển thị sang trái
1C Dịch toàn bộ hiển thị sang phải
80 Đưa con trỏ về đầu dòng thứ nhất
C0 Đưa con trỏ về đầu dòng thứ hai
Để gửi một lệnh bất kỳ nêu trên đến LCD, cần đưa chân RS = 0, còn để gửi dữ liệu thì bật RS = 1. Sau đó, gửi một sườn xung cao xuống thấp đến chân E để cho phép chốt dữ liệu trong LCD.
6.Truyền tin:
Khi bộ vi xử lý truyền tin với thế giới bên ngoài thì nó cấp dữ liệu dưới dạng từng byte (8 bit) một. Trong một số trường hợp, chẳng hạn như máy in thì thông tin được lấy từ bus dữ liệu 8 bit của máy tính và gửi tới bus dữ liệu 8 bit của máy in. Phương pháp này chỉ thực hiện được khi đường cáp không quá dài vì nếu cáp quá dài sẽ làm suy giảm thậm chí làm méo tín hiệu.
Để truyền tin nối tiếp, người ta sử dụng một đường dữ liệu thay cho bus dữ liệu 8 bit của truyền tin song song, nhờ vậy không chỉ làm cho giá thành hạ hơn nhiều mà còn mở ra một khả năng để hai máy tính ở cách rất xa nhau vẫn có thể truyền thông với nhau qua đường điện thoại
Để tổ chức truyền tin nối tiếp, trước hết byte dữ liệu được chuyển thành các bit nối tiếp nhờ thanh ghi dịch vào-song song-ra-nối tiếp. Tiếp theo, dữ liệu được truyền qua một đường dữ liệu đơn. Như vậy ở đầu thu cũng phải có một thanh ghi dịch vào-nối tiếp-ra-song song để nhận dữ liệu nối tiếp và sau đó gói chúng thành từng byte một
Khi cự ly truyền ngắn thì tín hiệu số có thể được truyền. Đây cũng chính là phương pháp mà bàn phím IBM-PC vẫn sử dụng để truyền dữ liệu đến bảng mạch chính. Tuy nhiên để truyền dữ liệu đi xa qua các đường truyền chẳng hạn như đường điện thoại thì truyền dữ liệu nối tiếp yêu cầu một mođem để điều chế (chuyển các số 0 và 1 về tín hiệu âm thanh) và sau đó giải điều chế (chuyển các số 0 và 1 về tín hiệu âm thanh) và sau đó giải điều chế (chuyển tín hiệu âm thanh về các số 0 và1)
Các chế độ thu phát dữ liệu : Truyền tin có hai phương pháp; Đồng bộ và dị bộ. Phương pháp đồng bộ chuyển mỗi lần một khối dữ liệu (các ký tự), còn phương pháp dị bộ chỉ truyền từng byte một. Có thể viết phần mềm sử dụng một trong hai phương pháp này . Tuy nhiên, chương trình máy tính dạng này thường
rất dài và buồn tẻ. Vì lý do đó mà nhiều nhà sản xuất đã cho ra thị trường các loại IC chuyên dụng phục vụ cho truyền dữ liệu nối tiếp. Những IC này các bộ thu - phát dị bộ tổng hợp UART (Universal Asynchronous Synchronous Receiver Transmitter) và bộ thu - phát đồng - dị bộ tổng hợp USART (Universal Synchronous-Asynchronous Receiver Transmitter) .