Khi mạch cầu chỉ có một nhánh hoạt động( tức là chỉ một chuyển đổi hoạt động) vấn đề bù nhiệt độ phải đ−ợc thực hiện, do vậy ng−ời ta dùng một chuyển đổi cùng loại dán lên chi tiết không làm việc cùng vật liệu với đối t−ợng đo và đặt trong cùng một nhiệt độ.
Khi cầu không làm việc ở trạng thái cân bằng: RT/R2=R3/R4=K.
Khi đối t−ợng đo làm việc Rt thay đổi thành εR.RT cầu mất cân bằng và diện áp ra là:
Ur=U.
Tín hiệu ra từ bộ chuyển đổi biến trở là rất nhỏ do đó ta cần phải khuếch đại tín hiệu đó lên. Có rất nhiều bộ khuếch đại. Giữa bộ khuếch đại thuật toán và bộ khuếch đại thông th−ờng về cơ bản không có gì khác nhau. Cả hai loại này dùng để khuếch đại điện áp , dòng điện hoặc công suất. Trong khi tính chất của bộ khuếch đại thông th−ờng phụ thuộc vào kết cấu bên trong của mạch thì tác dụng của bộ khuếch đại thuật toán có thể thay
[(l+εR)RT+R4](R2+R3) p R3 R2 Ura(mv) 9ữ12v RT R4 (l+εR).RT.R3-R2R4
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Đức Quyền Trang 92 đổi đ−ợc và chỉ phụ thuộc vào các linh kiện mắc ở mạch ngoài. Để thực hiện điều đó, bộ khuếch đại thuật toán phải có hệ số khuếch đại rất lớn, trở kháng vào rất lớn và trở kháng ra rất nhỏ.
Bộ khuếch đại thuật toán đ−ợc biểu diễn nh− hình I-3:
Trong hệ thống có sử dụng một số sơ đồ khuếch đại, ví dụ nh− sơ đồ khuếch đại đảo, sơ đồ biến đổi điện áp - điện áp, sơ đồ khuếch đại thuận.
*Khối 3,5,8: bộ chuyển đổi A/D
Các đại l−ợng điều khiển th−ờng là tín hiệu t−ơng tự, trong hệ điều khiển số cần phải biến đổi đại l−ợng đó thành tín hiệu số. Nh− vậy cần phải biến đổi t−ơng tự-số ( A/D). có ba ph−ơng pháp thực hiện khác nhau về nguyên tắc:
1. ph−ơng pháp song song: điện áp vào đồng thời so sánh với điện áp chuẩn và xác định chính xác xem nó đang nằm ở giữa hai mức nào, kết quả ta có một bậc của tín hiệu xấp xỉ, ph−ơng pháp này có giá thành cao bởi vì mỗi số ta cần phải có một bộ so sánh, ph−ơng pháp này có −u điểm là nhanh.
2. Ph−ơng pháp trọng số : Việc so sánh diễn ra cho từng bít của số nhị phân, cách so sánh nh− sau: đầu tiên ta xác định xem điện áp vào có v−ợt điện áp chuẩn của bít ra hay không. Nếu nó v−ợt thì kết quả có giá trị “1” và lấy điện áp vào trừ đi điện áp chuẩn, phần d− đem so với các bít trẻ lân cận. Rõ ràng là có bao nhiêu bít trong một số nhị phân thì cần lấy bao nhiêu b−ớc so sánh và lấy bao nhiêu điện áp chuẩn.
3. Ph−ơng pháp số :Ph−ơng pháp đơn giản nhất là ph−ơng pháp số, tr−ờng hợp này ta kể đến số l−ợng các tổng số điện áp chuẩn của các bít trẻ dùng để diễn đạt các điện áp vào. Nếu số l−ợng cực đại mô tả bằng n thì do đó cũng cần tối đa n b−ớc dể nhận đ−ợc kết quả. Ph−ơng pháp này đơn giản, rẻ tiền nh−ng chậm.
Hiện nay có rất nhiều bộ biến đổi A/D nh−ng có một vài nguyên tắc UR URmax -vài mv +vài mv 0 Uv URmin Ur UV R1 RN N Ud - + Hình I.4.Đặc tính của bộ khuếch đại thuật toán. UV R1 RN - + Ur
Hình I.3. a) sơ đồ khuếch đại đảo, b) thuận b
cơ bản để xây dựng mạch:
Mạch biến đổi A/D theo nguyên tắc bù, theo nguyên tắc servo, bộ biến đổi A/D song song so sánh,bộ biến đổi A/D với hai lần tích phân, bộ biến đổi A/ theo biến tần số.
Ví dụ bộ biến đổi A/D theo nguyên tắc bù:
Hình I-5. Bộ biến đổi A/D theo nguyên tắc bù.
Mạch biến đổi A/D này mạch đếm nhị phân, mạch so sánh và bộ biến đổi A/D. Tại thời điểm đầu bộ dếm đặt ở trang thái “0” bởi xung chỉnh l−u, nh− vậy đầu ra cũng có tín hiệu “0”. Mạch so sánh thiết lập giá trị “1” tín hiệu nhịp H qua cổng AND đ−ợc đ−a vào mạch đếm. Mạch dếm làm việc cho ra tín hiệu só từ Q0...Qm-1 , đồng thời qua bộ biến đổi D/A sẽ có điện áp U0 cho đến khi điện áp U0/UV thì bộ so sánh lật giá trị đầu ra của nó có giá trị ở cổng AND sẽ khoá bộ đếm sẽ dừng. Trên đầu ra bộ đếm Q0...Qm-1 ở dạng số tỷ lệ với điện áp vào UV số này đ−ợc viết vào bộ ghi. Tiếp theo bộ đếm đ−ợc xoá về không và chuẩn bị cho chu kỳ biến đổi tiếp theo. Sau mỗi chu kỳ nội dung bộ ghi sẽ ghi số liệu mới của bộ đếm.
Bộ biến đổi A/D song song với mạch so sánh trên hìng I-6:
Bộbiến đổi A/D với tốc độ nhanh nhất. điện áp vào UV đ−ợc so sánh với từng giá trị URi t−ơng ứng với từng bít của số đầu ra. Nh− vậy thời gian biến đổi chỉ bằng thời gian tác động của mạch so sánh. Tuy vậy cần số l−ợng lớn bộ so sánh và mạch điện trở chính xác.
Hình I-6 bộ biến đổi A/D song song với mạch so sánh T1 T1 T2 Aj UR 2j U0 S Q R Q 1 R1 R2 - + Ux - + điều khiển A/D Ghi So sánh N
Sinh viên thiết kế: Nguyễn Đức Quyền Trang 94
Khối 4,9:
Màn hình hiển thị số. Khối 4 hiển thị số kg/m. Khối 9: Hiển thị số m/ph.