intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Giáo trinh : KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ part 5

Chia sẻ: Ouiour Isihf | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST
Báo xấu
106
lượt xem 20
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cả 2 sóng được đồng bộ hóa và được dịch mức DC. Điện áp đưa vào kênh A là VA được dịch lên trên mức đất, còn điện áp VB dịch xuống dưới mức đất (hình 3-10,a). Bộ chuyển mạch cho thế VA từ kênh A vào khuếch đại đứng trong khoảng thời gian từ 0 ÷ t1, và cho thế VB từ kênh B vào khuếch đại đứng

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trinh : KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ part 5

  1. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 65 - vn = Vn cos 2πfn t Nhö vaäy ñieän aùp ñöa vaøo maïch ño seõ coù daïng: Vi = V0 + Vncos 2πfn t Sau khi qua maïch bieán ñoåi V/F, soá ñeám ôû boä ñeám laø: Nx = fx T = α Vi Soá ñeám trung bình trong moät chu kyø laø: α T T 1 n = ∫ N x dt = ∫ Vi dt T0 T0 α ⎡T ⎤ αV T ⎢∫ V0 dt + ∫ Vn cos 2πf n tdt ⎥ = αV0 + n sin 2πf n ⋅ T n= (2-45) T ⎣0 T ⎦ 0 Töø bieåu thöùc (2-45) ta coù: S = αV0 – Tín hieäu caàn ño; αVn sin 2πf n ⋅ T – Can nhieãu N= T Ñoä choáng nhieãu cuûa sô ñoà; αV0 S Q= = (2-46) N αVn sin 2πf n T T Muoán Q → ∞ thì sin 2πfn.T → 0, töùc laø ta coù 2πfn.T = 2kπ; (k nguyeân) T = k/fn = k Tn (2-47) Nhö vaäy, neáu choïn thôøi gian môû cöûa choïn xung, töùc chu kyø ñeám xung baèng moät soá nguyeân laàn chu kyø nhieãu ta coù theå loaïi boû ñöôïc hoaøn toaøn nhieãu coù chu kyø. 4.2.5. Ño ñieän aùp 2 daáu nhôø boä ñeám leân xuoáng. Sô ñoà nguyeân lyù maïch ño chæ ra treân hình 2-42. + Vo - chuaån 1 Vi V/F 2 Ñeám leân xuoáng Ghi K Faùt giaùc 0 G. maõ, chæ thò ÑIEÀU KHIEÅN Hình 2-42. Ño ñieän aùp 2 daáu nhôø boä ñeám leân xuoáng. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  2. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 66 - Maïch treân cho pheùp ño ñieän aùp coù daáu (+) hoaëc daáu (-). Giaû söû ban ñaàu boä ñieàu khieån ñoùng khoùa K ôû vò trí 1. Theá vaøo maïch bieán ñoåi V/F laø V0, taàn soá loái ra töông öùng laø f0. Xung vaøo boä ñeám trong khoaûng thôøi gian môû cöûa τ. Boä ñeám thöïc hieän ñeám leân trong khoaûng thôøi gian τ. Keát quaû ñeám ñöa qua maïch ghi trong thôøi gian τ laø N = f0 τ. Heát thôøi gian τ, boä ñieàu khieån ñaûo maïch khoùa K sang vò trí 2. Luùc naøy theá vaøo maïch bieán ñoåi V/F seõ laø: Vi + V0 > V0 neáu Vi > 0 Vi + V0 < V0 neáu Vi < 0. Neáu Vi > 0, taàn soá loái ra cuûa maïch bieán ñoåi V/F laø: f = f0 + ∆f Neáu Vi < 0, taàn soá loái ra cuûa maïch bieán ñoåi V/F laø: f = f0 – ∆f, Trong ñoù ∆f = α⏐Vi⏐. Boä ñeám thöïc hieän ñeám xuoáng. Neáu Vi < 0, soá chöùa trong boä ñeám seõ qua 0 vaø maïch phaùt giaùc 0 seõ phaùt hieän ñeå cho chæ thò daáu (–). Heát thôøi gian ñeám xuoáng keát quaû trong boä nhôù seõ laø ∆f. 4.3. Phöông phaùp bieán ñoåi ñieän aùp sang khoaûng thôøi gian (V-T). 4.3.1. Phöông phaùp taïo haøm doác. a.Nguyeân taéc. Ñieän aùp caàn ño ñöôïc bieán ñoåi thaønh khoaûng thôøi gian töông ñöông. Ño khoaûng thôøi gian naøy baèng caùch ñeám soá xung ñoàng hoà ñaõ bieát chính xaùc taàn soá. b.Sô ñoà caáu truùc.. Sô ñoà caáu truùc cuûa moät voân keá soá söû duïng phöông phaùp bieán ñoåi ñieän aùp sang khoaûng thôøi gian chæ ra treân hình 2-43. Maïch vaøo - FF SS1 Vi Ñeám Choát + G. maõ - SS2 Clock + Chæ thò OSC raêng cöa ÑIEÀU KHIEÅN Hình 2-43. Voân keá duøng phöông phaùp bieán ñoåi V-T c) Hoaït ñoäng. Boä so saùnh 1 (SS1) duøng ñeå so saùnh ñieän aùp vaøo Vi vôùi ñieän aùp raêng cöa töø boä taïo aùp raêng cöa ñöa tôùi. So saùnh 2 (SS2) duøng ñeå so saùnh ñieän aùp raêng cöa vôùi möùc 0. Pheùp ño ñöôïc thöïc hieän theo chu trình. Ñaàu moãi chu trình loái ra cuûa 2 boä so saùnh ñeàu ôû möùc “0”. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  3. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 67 - Giaû söû ñieän aùp vaøo Vi > 0 vaø ñieän aùp raêng cöa ñi töø (-) sang (+) (hình 2-44, a). Khi ñieän aùp raêng cöa ñi qua 0, maïch SS2 phaùt hieän ñaûo traïng thaùi loái ra leân “1”, (hình 2-44, b) kích Flip-Flop FF ñaûo traïng thaùi loái ra töø “0” leân “1” (hình 2-44, d) môû cöûa AND ñeå xung ñeám töø boä taïo xung clock ñi vaøo boä ñeám. Theá raêng cöa tieáp tuïc ñi leân. Khi theá raêng cöa baèng Vi maïch SS1 laät traïng thaùi loái ra leân “1” (hình 2-44, c) vaø taùc ñoäng vaøo FF ñaûo traïng thaùi loái ra töø “1” veà “0” (hình 2-44, d) keát thuùc xung ñieàu khieån ñoùng cöûa choïn xung ñi vaøo boä ñeám. Nhö vaäy sau 2 laàn ñoåi traïng thaùi cuûa FF coù moät xung döông ñoä roäng τ môû cöûa AND. V Vi a) t SS2 b) t SS1 c) t FF d) t Xung clock e) t m Xung ñeám f) t Hình 2-44. Giaûn ñoà thôøi gian minh hoïa hoaït ñoäng cuûa voân keá duøng bieán ñoåi V-T Ta coù: Vi = τ tg β = τ.c Trong ñoù c = tg β laø toác ñoä bieán thieân cuûa ñieän aùp raêng cöa. Goïi m laø soá xung ñeám ñöôïc, Tc laø chu kyø cuûa xung ñoàng hoà thì: τ = m. Tc = m / Fc Töø ñoù: F mc Vi = ⇒ m = C ⋅ Vi = kVi (2-48) FC c FC = const. Thöôøng thieát keá vôùi k = 10n (n = 0,1,2,3,…) ñeå thay Trong ñoù k = c ñoåi taàm ño cuûa maùy. 4.3..2. Phöông phaùp tích phaân 2 söôøn doác (dual slope intergrator) . Ñeå ño ñieän aùp 2 daáu thöôøng söû duïng maïch taïo haøm 2 söôøn ñoä doác treân cô sôû maïch tích phaân Miller (hình 2-45) Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  4. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 68 - Maïch tích phaân Miller ñöôïc thöïc hieän treân cô sôû khueách ñaïi thuaät toaùn A1, ñieän trôû R1 vaø tuï C1. Ñieän aùp loái cuûa maïch tích phaân bieán ñoåi theo heä thöùc: 1 R1С1 ∫ Vo = − Vi dt (2-49) 0 Hình daïng cuûa soùng ra vaø soùng vaøo nhö treân hình 2-45. C1 +V R1 - A1 Vi + Vo -V R2 Hình 2-45. Maïch tích phaân Miller Maïch tích phaân Miller laø cô sôû cuûa maïch tích phaân 2 söôøn doác (dual slope intergrator), maø sô ñoà nguyeân lyù trình baøy treân hình 2-46. Maïch laëp aùp R6 +V + A1 Vi V1 - Q2 -V C1 R1 Q1 VÑK +V R5 +V - A2 + V2 A3 Ii + Loái vaøo ÑK V3 -V - R4 -V IR -V R3 Zero crossing detector Tích phaân Miller R2 Dz Nguoàn doøng Hình 2-46. Maïch tích phaân 2 söôøn doác treân cô sôû tích phaân Miller Ñieän aùp caàn ño Vi qua maïch laëp aùp treân A1 ñeå taïo trôû khaùng vaøo lôùn, qua chuyeån maïch FET Q1 tôùi ñaàu vaøo maïch tích phaân Miller. Theá loái ra cuûa maïch tích phaân ñöôïc giaùm saùt bôûi maïch doø 0 (zero crossing detector) treân A3. Theá loái ra maïch Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  5. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 69 - doø 0 ñieàu khieån FET Q2 cuûa maïch tích phaân. Khi ñaàu ra cuûa boä doø 0 ôû möùc cao, Q2 ñoùng ngaén maïch tuï C1. Khi ñaàu ra boä doø 0 ôû möùc thaáp Q2 ngaét, tuï C1 ñöôïc naïp. FET Q1 ñöôïc ñieàu khieån töø xung nhòp beân ngoaøi laáy töø boä taïo goác thôøi gian. Khi xung ñieàu khieån aâm, Q1 ngaét, caùch ly theá loái vaøo vôùi maïch ño. Trong thôøi gian naøy nguoàn doøng oån IR ñoå qua R5 : Vz IR = − (2-50) R3 + R 4 + R5 Doøng naøy coù xu höôùng naïp cho tuï C1 vôùi ñieän tích döông ôû baûn beân phaûi, ñieän tích aâm beân traùi. Theá loái ra maïch tích phaân taêng tôùi möùc ñaát, boä doø 0 phaùt hieän ñöa theá loái ra leân cao ñoùng khoùa Q2 ngaén maïch tuï C1. Khi ñoù theá loái ra maïch tích phaân giöõ ôû möùc ñaát (0V). Khi coù xung ñieàu khieån döông, Q1 daãn thoâng baõo hoøa noái maïch ño vôùi theá loái vaøo Vi. Doøng ñoå qua R5 luùc naøy laø: Vi Ii = (2-51) R5 Theá loái ra maïch tích phaân baây giôø giaûm theo chieàu aâm, theá ra maïch doø 0 aâm ngaét khoùa Q2 cho pheùp tuï C1 naïp. Khi coù xung ñieàu khieån aâm, Q1 ngaét, vaø doøng chuaån IR laïi naïp ngöôïc cho tuï C1 (C1 phoùng vôùi doøng IR). Theá loái ra maïch tích phaân laïi taêng theo chieàu döông cho tôùi khi ñaït möùc ñaát. Khi tôùi 0, boä doø 0 phaùt hieän taïo xung ñoùng Q2 vaø ngaén maïch tuï C1. Thôøi gian t2 ñeå xung raêng cöa ñaït tôùi möùc ñaát tyû leä vôùi Vi. Khoaûng thôøi gian naøy ñöôïc ño baèng caùch khôûi ñoäng maïch deám. Giaûn ñoà xung minh hoïa nguyeân taéc laøm vieäc cuûa maïch nhö hình 2-47. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  6. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 70 - V cl oc k V ÑK t1 t2 V2 Q 1 o n, Q 2 of f Q 1 o ff, Q 2 on V3 X u n g m ô û c ö ûa b o ä ñ e ám Hình 2-47 Moät trong nhöõng öu ñieåm quan troïng nhaát cuûa maïch tích phaân 2 söôøn doác laø ñoä troâi nhoû cuûa taàn soá chuaån haàu nhö khoâng aûnh höôûng tôùi ñoä chính xaùc cuûa pheùp ño. Treân hình 2-48 laø sô ñoà khoái cuûa moät voân keá soá theo nguyeân lyù tích phaân 2 söôøn doác. Hoaït ñoäng cuûa maïch nhö sau: ÔÛ traïng thaùi ban ñaàu boä ñieàu khieån xoùa keát quaû ôû boä ñeám vaø traïng thaùi caùc Flip flop, khoùa K2 baät sang vò trí noái vôùi Vx, khoùa K3 hôû. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  7. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 71 - Caùc maïch so saùnh SS1 vaø SS2 ñeå phaân bieät daáu cuûa ñieän aùp ño Vx vaø ñöa tôùi boä chæ thæ thò daáu. K3 Vx + + SS1 R R1 - - VR K2 -VR R R - C - K1 + - VR SS2 V1 + + Vi phaân FF2 FF1 ÑEÁM Ghi Giaûi maõ, Clock Chæ thò Ñ. KHIEÅN Hình 2-48. Voân keá soá vôùi maïch tích phaân hai söôøn doác. Ta coù, theá loái ra maïch tích phaân: t V x t1 11 ∫ Vx dt = − RC V1 = − (2-52) RC 0 Neáu Vx > 0, V1 < 0, theá loái ra maïch tích phaân ñi xuoáng (hình 2-49, a), boä ñeám seõ ñeám xuoáng trong khoaûng thôøi gian t1, khi heát thôøi gian t1 boä ñieàu khieån taïo xung kích FF1 ñoåi traïng thaùi chuyeån khoùa K2 xuoáng döôùi noái vôùi K1 luùc ñoù ñang ôû vò trí noái vôùi -VR. Theá –VR ñöa vaøo maïch tích phaân trong khoaûng thôøi gian t2. Theá ra maïch tích phaân luùc naøy laø: t VR t 2 12 ∫ − VR dt = RC V =− ' (2-53) 1 RC 0 V’1 >0, theá ra maïch tích phaân taêng veà phía döông trong khoaûng thôøi gian t2. Boä ñeám thöïc hieän ñeám leân. Khi theá loái ra maïch tích phaân qua zero, FF2 laät traïng thaùi, ñoùng cöûa AND caám xung ñeám vaøo boä ñeám, keát thuùc moät chu trình ño. Cuoái thôøi gian t2 khoùa K3 ñoùng, tuï C xaû ñeå chuaån bò cho laàn ño keá tieáp. Ta coù, thôøi gian t1 ñeå boä ñeám ñeám xuoáng laø: t1 = kN1, trong ñoù N1 laø soá ñeám trong boä ñeám. Khi heát thôøi gian t1, theá loái ra maïch tích phaân laø: Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  8. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 72 - V x t1 V1 = − (2-54) RC V x t1 Trong thôøi gian t2, theá loái ra maïch tích phaân ñi töø − veà 0 (hình 2-49). RC Do ñoù ta coù: Vt V V kN VR t 2 = − x 1 ⇒ t 2 = − x t1 = − x 1 ; Vôùi t2 = kN2 RC RC VR VR V N 2 = − x N1 . Töø ñoù: (2-55) VR Nhö vaäy, keát quaû chöùa trong boä ñeám cuoái thôøi gian t2 tæ leä vôùi Vx. Giaù trò naøy chæ phuï thuoäc vaøo ñieän aùp chuaån VR maø khoâng phuï thuoäc vaøo taàn soá cuûa xung nhòp, ñoä chính xaùc cuûa maïch tích phaân vaø maïch so saùnh. V1 Vx > 0 a) 0 t1 t2 t VR t 2 Vt − x1 RC RC V1 Vx t1 − RC VR t2 Vx < 0 RC 0 b) t1 t2 t Hình 2-49. Neáu Vx < 0, quaù trình xaûy ra töông töï, nhöng theo chieàu ngöôïc laïi. Giaûn ñoà thôøi gian minh hoïa treân hình 2-49, b. – Nhaän xeùt. – Phöông phaùp tích phaân 2 ñoä doác cuõng laø phöông phaùp laáy trò trung bình theo chu kyø, do ñoù loaïi tröø ñöôïc nhieãu coù chu kyø. – Coù theå söû duïng phöông phaùp treân ñeå ño tyû soá 2 ñieän aùp Vx vaø Vy (hai ñieän aùp phaûi khaùc daáu) theo heä thöùc: Vx N2 = − N1 Vy 4.3.3. Phöông phaùp taïo haøm baäc thang. Sô ñoà caáu truùc theå hieän nguyeân lyù cuûa phöông phaùp treân hình 2-50, a vaø giaûn ñoà thôøi gian chæ ra treân hình 2-50, b. Hoaït ñoäng cuûa maïch nhö sau: Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  9. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 73 - Vi > 0 + SS Clock Vi - xoùa DAC ÑEÁM Ñ. khieån Ghi Ghi Giaûi maõ, a) b) Chæ thò Hình 2-50. Phöông phaùp taïo haøm baäc thang ÔÛ traïng thaùi ban ñaàu theá loái ra cuûa maïch DAC laø 0V. Khi coù ñieän aùp loái vaøo Vi > 0, maïch so saùnh SS ñaûo traïng thaùi ñöa ngoõ ra leân “1” môû cöûa AND cho xung nhòp ñi vaøo boä ñeám. Moãi xung nhòp vaøo laøm theá loái ra DAC taêng leân moät baäc. Khi theá loái ra DAC baèng theá Vi maïch so saùnh SS ñaûo traïng thaùi ñöa loái ra veà “0”, ñoùng cöûa AND, keát thuùc thôøi gian ñeám. Xung ñeám trong thôøi gian môû cöûa τ ñöôïc ghi vaø ñöa sang giaûi maõ, chæ thò. Ñeán chu kyø sau, boä ñieàu khieån phaùt xung xoùa keát quaû ôû boä ñeám, noäi dung chuyeån qua DAC ñeå reset loái ra veà 0V. Maïch chuaån bò ñeå ño tieáp. § 5. BOÄ ÑEÁM ÑIEÄN TÖÛ. 5.1. Heä ñeám nhò phaân. Trong caùc duïng cuï ño chæ thò soá, ñaïi löôïng ño töông töï ôû loái vaøo sau khi ñöôïc bieán ñoåi thaønh daïng maõ soá nhôø khoái bieán ñoåi ADC seõ ñöôïc ñöa tôùi boä ñeám ñieän töû. Chöùc naêng cuûa boä ñeám laø thöïc hieän vieäc ñeám maõ soá ñöa tôùi sau ñoù truyeàn döõ lieäu qua khoái giaûi maõ vaø ñöa ra chæ thò. Trong caùc thieát bò soá thöôøng söû duïng heä ñeâùm nhò phaân (binary) vì cô soá 2 tieän duïng cho vieäc bieåu dieãn caùc traïng thaùi logic cuûa maïch. Moät soá trong moät heä ñeám baát kyø coù theå bieåu dieãn döôùi daïng: +n ∑ ai Z i N ( z) = (2-56) i =−m Trong ñoù: Z – laø cô soá ñeám; ai – heä soá : 0 ÷ Z–1. Hay vieát ôû daïng khai trieån sau: N = an, an-1, ... , a0 ; a-1 , a-2 , ... , a-m . Trong heä ñeám thaäp phaân (decimal) ta coù Z = 10, töông öùng vôùi caùc cô soá: a = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,. 8, 9. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  10. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 74 - Nhö vaäy moät soá trong heä ñeám thaäp phaân, chaúng haïn 1997,53 neáu bieåu dieãn theo coâng thöùc (2-56) seõ laø: 1997,53 = 1. 103 + 9. 102 + 9.101 + 7.100 + 5.10-5 + 3. 10-2 Trong heä ñeám nhò phaân (binary), Z = 2, töông öùng vôùi cô soá a = 0, 1. Bieåu dieãn soá trong heä nhò phaân chæ vôùi 2 cô soá 0 hoaëc 1. Ví duï: soá ñeám nhò phaân 1001.10 khi bieåu dieãn theo (2-56) seõ cho keát quaû: 1001.10 = 1. 23 + 0. 22 + 0. 21 + 1. 20 + 1. 2–1 + 0. 2–2 = 8 + 0 + 0 + 1 + 0,5 + 0,25 = 9,75 Ngoaøi ra coøn coù caùc heä ñeám baùt phaân (Octal - cô soá 8), heä thaäp luïc phaân (Hecxa decimal - cô soá 16). So vôùi caùc heä ñeám khaùc, heä nhò phaân coù öu ñieåm laø cô soá cuûa heä ñeám ñaëc bieät tieän lôïi ñeå bieåu dieãn caùc traïng thaùi logic trong ñieàu khieån. Hai giaù trò 0 vaø 1 öùng vôùi 2 traïng thaùi oån ñònh cuûa moät triger, öùng vôùi 2 traïng thaùi ñoái khaùng döùt khoaùt trong kyõ thuaät ñieàu khieån ñoù laø: ñoùng - môû; coù – khoâng; ñuùng – sai; trong – ngoaøi; treân – döôùi; phaûi – traùi; cao – thaáp; xuoâi – ngöôïc; noùng – laïnh; vv.... Söï thay ñoåi traïng thaùi töø 0 leân 1 hay töø 1 veà 0 thöïc hieän raát nhanh laøm cho vieäc tính toaùn trong heä nhò phaân nhanh hôn trong caùc heä ñeám khaùc. Maët khaùc caùc phaàn töû ñeå xaây döïng caùc chöõ soá khoâng phöùc taïp (chæ duøng 2 traïng thaùi). Ñieàu ñoù laøm cho thieát bò coù ñoä tin caäy cao. Soá caùc phaàn töû ñeå caáu truùc caùc con soá ôû heä nhò phaân ít hôn so vôùi heä thaäp phaân. Ví duï, trong heä thaäp phaân ñeå bieåu dieãn 2 oâ theå hieän soá 99 caàn ñeán 2x10=20 phaàn töû. Trong heä nhò phaân ñeå bieåu dieãn 7 oâ theå hieän soá 1111111(2) = 127 chæ caàn 7x2=14 duïng cuï. 5.2. Maõ hoùa caùc soá thaäp phaân. Ñeå tieän duïng cho vieäc tính toaùn vaø löu tröõ trong caùc thieát bò soá ngöôøi ta bieåu dieãn soá qua caùc töø maõ. Moãi töø maõ töông öùng vôùi soá kyù soá nhaát ñònh, moãi kyù soá bieåu dieãn moät troïng soá. Vieäc chuyeån soá töø maõ naøy sang maõ khaùc thöïc hieän nhôø caùc maïch maõ hoùa vaø giaûi maõ. Ñoái vôùi caùc soá thaäp phaân coù raát nhieàu caùch ñeå maõ hoùa khaùc nhau: maõ BCD - 8421); maõ 2421 (Aiken), Gray, maõ dö 3, v.v... Maõ BCD-8421 laø maõ coù troïng soá töï nhieân. Trong maõ naøy, moãi soá thaäp phaân baát kyø ñöôïc bieåu dieãn baèng moät soá nhò phaân 4 bít, bít coù nghóa lôùn nhaát coù troïng soá 23=8, bít coù nghóa beù nhaát coù troïng soá 20=1. Phaàn 8421 trong teân maõ chæ troïng soá töông öùng cuûa moãi vò trí trong maõ 4 bít. 8 (10) = 1000(2) = 1.23 + 0.22 + 0.21 + 1.20 Ví duï: Caùc troïng soá: 8 4 2 1 4 Vôùi 4 bít ta coù 2 =16 toå hôïp, nhöng trong maõ BCD chæ duøng heát 10 toå hôïp. Ñoù laø caùc toå hôïp töø 0000 ñeán 1001. Coøn laïi 6 toå hôïp khoâng duøng laø: 1010, 1011, 1100, 1110 vaø 1111. Neáu 1 trong 6 toå hôïp naøy xuaát hieän trong quaù trình tính toaùn thì pheùp tính seõ phaïm sai laàm. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  11. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 75 - Treân hình 2-51 minh hoïa vieäc chuyeån ñoåi giöõa maõ soá thaäp phaân vaø maõ soá BCD-8421. 1 5 0(10) 1001 0110 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 0001 0101 0000 9 6 a) b) 3 2 ,8 4 0111 0001 . 1000 1000 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 0011 0010 . 1000 0100 7 1, 0 8 c) d) Hình 2-51. Chuyeån ñoåi giöõa soá thaäp phaân vaø BCD-8421 a) Töø thaäp phaân ra BCD; b) Töø BCD ra thaäp phaân; c) Thaäp phaân coù leû ra BCD; d) BCD coù leû ra thaäp phaân Ngoaøi maõ BCD-8421 coøn nhieàu loaïi maõ 4 bít khaùc nhö 5421, 4221, 2421, , v.v... Treân baûng 2-1 laø söï töông öùng giöõa caùc maõ 8421, 5421, 2421 vaø maõ thaäp phaân. Baûng 2-1 Maõ 2421 Maõ BCD - 8421 Maõ 5421 Maõ (maõ Aiken) TP 8 4 2 1 5 4 2 1 2 4 2 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 3 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 5 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 6 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 7 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 8 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 9 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 Trong kyõ thuaät ño löôøng vaø ñieàu khieån, ngoaøi caùc maõ BCD caân baèng ngöôøi ta coøn söû duïng phoå bieán maõ Gray. Khaùc vôùi maõ BCD, maõ Gray laø maõ nhò phaân khoâng caân baèng. Ñieåm ñaëc bieät cuûa maõ Gray laø khi ñeám (taêng hoaëc giaûm1 ñôn vò) thì trong töø maõ chæ coù 1 bít thay ñoåi giaù trò. Ñieàu naøy laøm cho heä thoáng coù ñoä tin caäy cao. Maõ Gray ñöôïc duøng nhieàu trong caùc heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän ñieàu chænh toác ñoä quay, trong caùc heä thoáng ño löôøng. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  12. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 76 - 5.3. Boä ñeám. Boä ñeám trong caùc duïng cuï ño chæ thò soá laø khoái ñieän töû chöùc naêng thöïc hieän vieäc ñeám soá xung ñoàng hoà trong thôøi gian môû cöûa ñeám, sau ñoù ñöa qua maïch giaûi maõ vaø chæ thò. Caùc tham soá cô baûn cuûa boä ñeám laø: – Dung löôïng ñeám cöïc ñaïi; – Caùch ñeám tieán hay ñeám luøi; – Ñeám ñoàng boä hay khoâng ñoàng boä. Tuøy thuoäc vaøo daïng maõ maø thieát keá caùc maïch ñeám töông öùng. Treân hình 2-52 laø ví duï minh hoïa sô ñoà maïch ñeám thaäp phaân khoâng ñoàng boä 4 bít thöïc hieän treân 4 triger JK. 4 8 2 1 1 J Q J Q J Q J Q Xung ñeám C C C C CLR CLR CLR CLR K Q K Q Q K Q K Hình 2-52. Boä ñeám thaäp phaân khoâng ñoàng boä 4 bít. Ñaây laø boä ñeám ñöôïc söû duïng roäng raõi nhaát. Toå hôïp 4 triger cho ta 16 traïng thaùi, nhöng ta chæ laáy 10 traïng thaùi. Boä ñeám hoaït ñoäng bình thöôøng cho ñeán xung thöù 9 laø dung löôïng toái ña. Ñeán xung thöù 10 thì do toå hôïp 1010 cuûa boä ñeám, loái ra cuûa triger 2 vaø 4 seõ ñaët toå hôïp 1-1 leân coång NAND laøm loái ra cuûa noù xuaát hieän xung reset boä ñeám veà 0000 vaø boä ñeám laïi tieáp tuïc chu kyø môùi. Trong thöïc teá, caùc boä ñeám ñöôïc cheá taïo döôùi daïng maïch tích hôïp. Chaúng haïn vi maïch 7490, 74LS90 laø vi maïch ñeám thaäp phaân 14 chaân raát thoâng duïng ñeå taïo ra caùc boä ñeám chia 5, chia 6, chia 7, chia 8, chia 9, chia 10 chæ ñôn giaûn baèng caùch noái toå hôïp caùc chaân loái ra. IC 74192 – vi maïch ñeám thaäp phaân leân xuoáng, v.v... 5.4. Boä giaûi maõ. Boä giaûi maõ coù nhieäm vuï bieán ñoåi tín hieäu töø boä ñeám tôùi döôùi daïng toå hôïp caùc ñieän aùp ñaàu vaøo thaønh moät ñieän aùp ñaàu ra töông öùng. Moät boä giaûi maõ thöôøng coù n ñaàu vaøo vaø m ñaàu ra duøng ñeå truyeàn tín hieäu leänh ñeán moät maïch naøo ñoù ñeå ñieàu khieån. 0 Ví duï maïch giaûi maõ BCD sang thaäp A 1 B 2 phaân goàm coù 4 loái vaøo ABCD vaø 10 loái ra BCD - THAÄP PHAÂN 3 C . töông öùng vôùi caùc toå hôïp ñeå ñieàu khieån . D 9 hieän caùc soá töø 0 ñeán 9 (Hình 2-53). Hình 2-53 Sô ñoà nguyeân lyù cuûa noù chæ ra treân hình 2-54. Trong maïch gaén caùc LED ñeå minh hoïa nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa maïch. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  13. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 77 - A B C D D0 0000 N0 D1 N1 0001 D2 0010 N2 0011 0100 . . . . 0101 . . 0110 0111 D9 1000 N9 1001 Hình 2-54. Maïch giaûi maõ BCD sang thaäp phaân Hoaït ñoäng cuûa maïch nhö sau: Maõ ñeám BCD töø boä ñeám thaäp phaân ñöôïc ñöa tôùi caùc ñaàu vaøo ABCD cuûa boä giaûi maõ. Giaû söû maõ ñeám laø 0000 , caùc loái vaøo A=B=C=D=0, qua cöûa NOT ta coù A = B = C = D = 1 . Ngoõ ra N0 xuoáng “0” neân LED D0 phaùt saùng. Caùc LED khaùc taét. Khi tín hieäu vaøo laø 0001, A = B = C = 1; D = 0 . Ngoõ ra N1 xuoáng thaáp, D1 saùng, caùc LED khaùc taét. v.v... Cho ñeán khi tín hieäu vaøo laø 1001, A = 0; B = C = 1; D = 0 . Ngoõ ra N9 xuoáng thaáp, D9 saùng, caùc LED khaùc taét. Caùc maïch giaûi maõ ñöôïc tích hôïp trong caùc IC chuyeân duïng. Chaúng haïn moät soá maïch giaûi maõ thaäp phaân nhö sau: – 7441, IC giaûi maõ BCD sang thaäp phaân, ngoõ ra chòu theá cao (60V); – 7442, 74LS42: IC giaûi maõ BCD sang thaäp phaân; – 7443: IC giaûi maõ dö 3 sang thaäp phaân; – 7444: IC giaûi maõ Gray dö 3 sang thaäp phaân; – 7445: IC giaûi maõ BCD sang thaäp phaân doøng lôùn ( 80mA). Caùc IC giaûi maõ BCD sang 7 ñoaïn (BCD to Seven segment decoder) ñeå ñieàu khieån tröïc tieáp caùc ñeøn LED 7 ñoaïn nhö 7447, 74LS47(loaïi maéc Anode chung) 7448, 74LS48 (loaïi maéc cathode chung). Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  14. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 78 - § 6. ÑO COÂNG SUAÁT VAØ ÑIEÄN NAÊNG. 6.1. Ño coâng suaát ñieän moät chieàu. Trong maïch ñieän moät chieàu, coâng suaát tieâu thuï treân phuï taûi ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc: (2-57) P = UI Coâng thöùc (2-57) cho thaáy ñeå xaùc ñònh P ta coù theå ño U vaø ño I nhôø voân keá vaø ampe keá nhö hình 2-55. A A + + RL RL U V U V - - a) rA > RL Hình 2-55 6.2. Ño coâng suaát ñieän moät pha. Woaùt meùt ñieän ñoäng. Watt keá ñieän ñoäng ñöôïc thieát keá treân cô sôû cuûa cô caáu ñieän ñoäng goàm 2 cuoän daây: cuoän doøng ñieän (coá ñònh) vaø cuoän theá (cuoän di ñoäng). Sô ñoà nguyeân lyù, kyù hieäu cuõng nhö caùch maéc chæ ra treân hình 2-56. Daáu (* ) chæ cöïc tính noái ñieåm chung cuûa cuoän theá vaø cuoän doøng. * I1 * Cuoän doøng I2 RL Rp Cuoän theá b) a) Hình 2-56. Watt keá ñieän ñoäng Rp – ñieän trôû phuï maéc noái tieáp vôùi cuoän theá ñeå môû roäng côõ ño. Ta coù goùc quay phaàn ñoäng tæ leä vôùi doøng chaïy qua 2 cuoän daây: (2-58) α = k1 I1 I2 = k1k2ULILcosϕ = k P Watt keá ñieän ñoäng coù öu ñieåm laø coù ñoä chính xaùc cao (caáp chính xaùc 0,5; 0,2; 0,1%), raát tieän duïng ñeå ño coâng suaát ñieän moät chieàu vaø xoay chieàu ôû taàn soá 50-60Hz. Nhöôïc ñieåm laø töø tröôøng yeáu, moâ men quay nhoû deã bò aûnh höôûng bôûi töø tröôøng nhieãu vaø khoâng chòu ñöôïc söï quaù taûi. Ñeå taêng moâ men quay vaø giaûm töø tröôøng nhieãu coù theå duøng cô caáu saét ñieän ñoäng, khi ñoù ta coù cô caáu watt keá saét ñieän ñoäng. Tuy nhieân cô caáu saét ñieän ñoäng taïo neân nhöõng sai soá phuï do ñaëc tính phi tuyeán cuûa ñöôøng cong töø hoùa, hieäu öùng töø treã. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  15. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 79 - 6.3. Ño coâng suaát ñieän 3 pha. 6.3.1. Maïch 3 pha 4 daây. Vôùi heä thoáng 3 pha 4 daây thì coâng suaát tieâu thuï treân phuï taûi ñöôïc xaùc ñònh: (2-59) P = PA + PB + PC = UAIAcosϕA + UBIBcosϕB + UCICcosϕC Ñeå ño coâng suaát cuûa maïch 3 pha ta duøng 3 watt keá 1 pha maéc theo sô ñoà chæ ra treân hình (2-57). * * A * B * * C * ZA ZB ZC O Hình 2-57. Ño coâng suaát taûi 3 pha 4 daây. Trong thöïc teá ngöôøi ta cheá taïo watt keá 3 pha, goàm 3 cuoän daây tónh töông öùng coù 3 cuoän daây ñoäng gaén treân cuøng moät truïc quay. Moâ men laøm quay phaàn ñoäng laø moâ men toång cuûa caû 3 phaàn töû, töùc tyû leä vôùi coâng suaát 3 pha. 6.3.2. Maïch 3 pha 3 daây. Trong maïch 3 pha 3 daây ta coù : iA + iB + iC = 0 iC = –(iA + iB) Coâng suaát töùc thôøi cuûa maïch 3 pha: p = uAiA + uBiB + uCiC = uAiA + uBiB – uC(iA + iB) = iA(uA – uC) + iB (uB – uC) = iAuAC + iBuBC (2-60) * * A * B * C ZA ZB ZC Hình 2-58. Ño coâng suaát taûi 3 pha 3 daây. Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
  16. Kyõ Thuaät Ño Löôøng Ñieän –Ñieän töû - 80 - Coâng thöùc (2-60) cho thaáy raèng chæ caàn 2 Watt keá 1 pha vaø maéc theo sô ñoà hình 2-58. Soá chæ cuûa 2 watt keá seõ cho ta bieát coâng suaát tieâu thuï trong maïch 3 pha. Moät caùch töông töï ta cheá taïo watt meùt 3 pha 2 phaàn töû goàm 2 cuoän tónh vaø 2 cuoän ñoäng töông öùng gaén treân cuøng moät truïc quay. 6.4. Ño ñieän naêng. 6.4.1. Cô caáu ño caûm öùng. Cô caáu ño caûm öùng ñöôïc duøng trong maïch ñieän xoay chieàu. Coù 2 loaïi sau: – Cô caáu caûm öùng 1 töø thoâng; – Cô caáu caûm öùng nhieàu töø thoâng. Loaïi moät töø thoâng chæ coù moät töø thoâng bieán ñoåi taùc ñoäng vôùi doøng caûm öùng treân phaàn ñoäng. Ñöôïc söû duïng chuû yeáu ñeå cheá taïo caùc ampemet, voânmet hoaëc loâgoâmet. Loaïi nhieàu töø thoâng coù nhieàu töø thoâng taùc ñoäng vôùi caùc doøng caûm öùng do chuùng sinh ra treân phaàn ñoäng vaø sinh ra moâ men quay. Cô caáu nhieàu töø thoâng coù theå ñöôïc duøng ñeå cheá taïo caùc ampemet, voânmet, wattmet vaø coâng tô ñieän. a) Cô caáu caûm öùng moät töø thoâng. Sô ñoà nguyeân lyù cuûa cô caáu ño caûm öùng moät töø thoâng nhö treân hình 2-59. Phaàn tónh goàm cuoän daây vôùi maïch töø 1. Phaàn ñoäng goàm ñóa quay 2 coù daïng khoâng ñoái xöùng gaén vôùi truïc quay vaø kim chæ thò. Khi coù doøng ñieän chaïy qua cuoän daây 1 seõ taïo neân töø thoâng bieán thieân Φ xuyeân qua ñóa 2, keát quaû treân ñóa seõ xuaát hieän doøng caûm öùng iC. Taùc duïng töông hoã giöõa doøng caûm öùng iC vaø töø thoâng Φ taïo neân töø löïc F . Chieàu cuûa F khoâng ñi qua taâm quay O cuûa ñóa (hình 2-59). Ta haõy phaân tích F ra 2 thaønh phaàn F1 vaø F2. Hình 2-59 F = F1 + F2 Thaønh phaàn F1 höôùng veà taâm quay O neân khoâng taïo moâ men quay, coøn F2 vuoâng goùc vôùi baùn kính quay OA seõ taïo ra moâ men quay: M = F2 .OA (2-61) b) Cô caáu caûm öùng loaïi nhieàu töø thoâng. Treân hình 2-60 trình baøy sô ñoà cô caáu ño caûm öùng 2 töø thoâng coù ñóa quay. Caùc phaàn töû cô baûn goàm: 2 cuoän daây tónh 1 vaø 2 ñeå cho doøng caàn ño chaïy qua; ñóa quay 3; truïc quay 4 vaø loø xo phaûn 5. Khi coù caùc doøng i1 vaø i2 chaïy qua trong caùc cuoän daây 1 vaø 2 seõ sinh ra caùc töø thoâng bieán thieân Ф1 vaø Ф2 xuyeân qua ñóa caûm öùng. Treân ñóa seõ phaùt sinh caùc doøng Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2428 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2