Thiết kế thiết bị đo ảo dùng phần mềm labview

Từ việc đo các đại lượng điện ta có thể đánh giá được chất lượngđiện, chất lượng thiết bị trong hệ thống điện qua đó đề ra được những phươngpháp nhằm nâng cao hiệu quả trong hệ thống điệ

Lời nói đầu

Ngày nay khi nền khoa học ngày càng phát triển thì sự cần thiết củaviệc đo lường các đại lượng để phục vụ cho những ngành khoa học khác nhaucàng cần thiết Ngành kĩ thuật đo lường được sử dụng rộng rãi trong cácnhiệm vụ kiểm tra tự động, tự động hoá các quá trình sản xuất và công nghệcũng như trong các công tác nghiên cứu khoa học của tất cả các lĩnh vực khoahọc kĩ thuật khác nhau Để thực hiện được nhiệm vụ đó nhất thiết phải tiếnhành đo các đại lượng vật lí khác nhau: đó là các đại lượng điện, các đại lượng

về kích thước, cơ học

Trong ngành điện nói riêng thì việc đo lường các đại lượng điện là thực

sự cần thiết Từ việc đo các đại lượng điện ta có thể đánh giá được chất lượngđiện, chất lượng thiết bị trong hệ thống điện qua đó đề ra được những phươngpháp nhằm nâng cao hiệu quả trong hệ thống điện Hiện nay, khi nền tin họcphát triển mạnh mẽ đem lại nhiều hiệu quả to lón với rất nhiều ngành khoahọc khác nhau thì việc ứng dụng những tiến bộ trong tin học vào ngành kĩthuật đo lường cũng mang lại những hiệu quả ưu việt

Riêng đổi với cỏc hệ thống đo lường, mỏy tớnh ngày càng chiếm vai trò

quan trọng và trở nờn không thể thiếu được, đặc biệt là mức độ tự động hoỏtrong việc thu thập và xử lý cỏc kết quả đo, kế cả việc lập bảng thống kờ hay

Phần mềm này giúp cho việc thiết kế cỏc thiết bị đo ảo cho cỏc phũng thớ

nghiệm dựa trờn co sở là cỏc thiết bị thật, người sử dụng hoàn toàn cú thếthao tỏc dễ dàng tròn cỏc thiết bị ảo này giống như đối với cỏc thiết bị thật

LabView có khả năng thớch ứng với cỏc phần cứng và cỏc phần mềmkhỏe nhau nờn nú rất hữu ớch trong việc thu thập phõn tớch và xử lý số liệu

Kết quả đo lường là giá trị bằng số của đại lượng cần đo Ax, nó bằng tỉ

số của đại lượng cần đo X và đon vị đo X0 Nghĩa là Ax chỉ rõ đại lượng đo lớn

hơn (hay nhỏ hon) bao nhiêu lần đơn vị của nó

Vậy quá trình đo có thể viết dưới dạng:

phương trình (1-1) gọi là phương trình cơ bản của phép đo

Ngành nghiên cứu về các phương pháp để đo các đại lượng khác nhau,nghiên cứu về mẫu và đơn vị đo được gọi là đo lường học

Ngành kĩ thuật chuyên nghiên cứu và áp dụng các thành quả đo lườnghọc vào phục vụ sản xuất và đời sống gọi là kĩ thuật đo lường

1.2. Các đặc trưng của kĩ thuật đo lường

các hệ thống đo lường, điều khiển, kiểm tra tự động của cả quá trình sản xuất

Các thông số của tín hiệu có thê thay đổi theo thời gian và nhiều đại

và vì thế ta chí xét những tín hiệu thay đổi theo thời gian và kí hiệu là x(t).

1.2.1.2. Phân loại

Tín hiệu đo thay đổi theo thời gian có thể chia thành hai loại: tín hiệukhông ngẫu nhiên và tín hiệu ngẫu nhiên

a-Tín hiệu không ngẫu nhiêm gồm tín hiệu tiền định và gần tiền định.

- Tín hiệu tiền định (THTĐ) là loại tín hiệu mà quy luật thay đổi của nó đã

biết và do đó ta biết trước giá trị của tất cả các thông số của nó THTĐ được

sử dụng như là tín hiệu chuẩn sử dụng khi khắc độ, kiểm tra hay dùng làm tínhiệu mang khi phải truyền tín hiệu đo đi xa

- Tín hiệu gần tiền định(THGTĐ): là loại tín hiệu đã biết trước quy luậtthay đổi theo thời gian nhưng không biết một hay vài thông số mà ta cần phải

đo nó ví dụ :như khi ta đo tín hiệu xoay chiều hình sin tần số 50Hz tức là phải

đo độ lớn của biên độ chưa biết

x(t) x(t)

t

Xri(t); —

c) HI-3: Tín hiệu đo rời rạc d) HI-4: Tín hiệu đo rời rạc lượng tử

Các thông số đo lường bao giờ cũng gắn chặt với môi trường sinh ra đại

lượng đo Khi tiến hành phép đo ta phải tính đến ảnh hưởng của môi trườngđến kết quả đo và ngược lại khi sử dụng dụng cụ đo phải không ảnh hưởngđến đối tượng đo

thế cần phải tĩnh đến các điều kiện đo khác nhau để chọn thiết bị đo và tổ

là những tính chất có ảnh hưỏng đến kết quả và sai số của phép đo

Thiết bị đo lường gồm nhiều loại: Thiết bị mẫu, các chuyển đổi đo lường,

các dụng cụ đo lường

* Phương pháp đo

Các phép đo được thực hiện bằng các phương pháp đo khác nhau phụthuộc vào các phương pháp nhận thông tin đo và nhiều yếu tố khác như: Đạilượng đo lớn hay nhỏ, điều kiện đo, sai số

1.2.5. Kết quả đo

Kết quả đo là những con số kèm theo đon vị đo hay đường cong tự ghi,ghi lại quá trình thay đổi của đại lượng đo theo thời gian Để đạt được kết quả

đo chính xác ta phải gia công kết quả đo

1.3. Sai sô của phép đo

(1-4)

* Theo quy luật xuất hiện của sai số

- Sai số hệ thống: Là thành phần sai số của phép đo luôn không đổi hay

là thay đổi có quy luật khi đo nhiều lần một đại lượng đo.Trong trường hợp sai

số hệ thống không đổi thì có thể loại đựơc bằng cách đưa vào một lượng hiệuchỉnh hay một hệ số hiệu chỉnh

+ Lượng hiệu chỉnh là giá trị cùng loại với đại lượng đo đựơc đưa thêmvào kết quả đo nhằm loại sai số hệ thống

+ Hệ số hiệu chỉnh là số được nhân với kết quả đo nhằm loại sai số

hệ thống

Trong thực tế không thể loại bỏ hoàn toàn sai số hệ thống Việc giảmảnh hưởng sai số hệ thống có thể thực hiện bằng cách chuyển thành sai sốngẫu nhiên

- Sai số ngẫu nhiên: Là thành phần sai số của phép đo thayđổi khôngtheo quy luật nào cả mà ngẫu nhiên khi nhắc lại phép đo nhiều lần một đạilượng duy nhất Giá trị và dấu của sai số ngẫu nhiên không thể xác định được

vì sai số ngẫu nhiên gây ra do những nguyên nhân mà tác động của chúngkhông giống nhau trong mỗi lần đo cũng như không thể xác định được Đểphát hiện sai số ngẫu nhiên người ta nhắc lại nhiều lần đo cùng một đại lượng

kỳ nào là luật phân bố xác suất của chúng, nó được xác định bởi các giá trị có

thể của sai số ngẫu nhiên và xác suất xuất hiện của chúng

Phần lớn các phép đo có sai số ngẫu nhiên tuân theo quy luật phân phốichuẩn - luật Gauxo Nó dựa trên giả thiết: các sai số có cùng giá trị thì cócùng xác suất; có giá trị nhỏ thì xác suất xuất hiện lớn và giá trị lớn thì xácsuất xuất hiện nhỏ

Sai số ngẫu nhiên À của lần đo thứ i có thể coi là hiệu giữa kết quả đo X

và kì vọng toán học mx của nó:

A-Sai số ngẫu nhiên tuyệt đối

ơ- độ lệch bình quân phương

Xác suất rơi của sai số ngẫu nhiên vào trong khoảng nào đó cho trước

.A/Ĩ~n

0,5(—

Việc tĩnh như trên sẽ gặp khó khăn.Vì vậy trong thực tế sử dụng luậtphân bố chuẩn nhưng đã được chuẩn hoá rồi.Ta đưa vào hệ số k=Aị sau đólập bảng các giá trị xác suất đáng tin cậy p (là xác suất của khoảng sai số, hệ

số tin cậy) là một hàm của hệ số p=0(k) tính theo biểu thức:

k

Bảng 1-1: Giá trị k phụ thuộc vào xác suất p

Để tính sai số ngẫu nhiên người ta thường chọn:

- A, 2=ơ nghĩa là k=l

- Đôi khi ta chọn Aị 2= 2/3ơ hay k=0,667 Khi đó sự xuất hiện của sai sốngẫu nhiên trong và ngoài khoảng ±(2/3)ơ sẽ đồng xác suất, tức là 50% xácsuất xuất hiện của sai số ngẫu nhiên sẽ có giá trị nhỏ hon (2/3)a còn 50% sẽlớn hơn (2/3 )ơ

- Sai số lớn nhất có thể mắc phải khi A,2=3.ơ tức là k=3 Khi đó số giá trị

số của chúng đó là kỳ vọng toán học và độ lệch bình quân phương Việc tính

các đặc tính số này là nội dung cơ bản của quá trình gia công kết quả đo

Để tính toán kỳ vọng toán học và độ lệch bình quân phương ta có sốlượng các phép đo rất lớn Vì trong thực tế các phép đo n có hạn nên ta chỉ tìm

được ước lượng của kỳ vọng toán học và độ lệch bình quân phương Thườngcác ước lượng này đối với các đại lượng đo vật lí có các tính chất cơ bản là các

ước lượng có căn cứ, không lệch và có hiệu quả

thì ước lượng ự được gọi là ước lượng không chệch.

- Nếu lấy trung bình bình phương phương sai của một ước lượng đã cho

(1­12)

Ta tiến hành đo cùng một giá trị X Giá trị đáng tin cậy nhất đại diện

X = 0> + x 2 + + xa)ỉn = y —

trong đó: x(,x2, xn- kết quả của các phép đo riêng

biệt

có sai số hệ thống thì X sẽ là giá trị thực của đại lượng đo.

Vj -sai số dư

Ước lượng này đặc trưng cho sai số kết quả đo Ước lượng này gọi là ước

lượng điểm bao gồm:X0=X, ơ\, n.

Ước lượng điểm chỉ cho phép làm một vài kết luận về độ chính xác củaphép đo, để xác định được khoảng giá trị mà ở đó ta tìm được giá trị thực X0 ta

xét đến ước lượng khoảng

* Khái niệm ước lượng khoảng:

Đó là khoảng đáng tin mà trong giới hạn của khoảng đó với một xác

Khi thực hiện gia công kết quả đo người ta còn xác định khái niệm sai

số bình quân phưong tuông đối theo biểu thức sau:

Quá trình gia công kết quả đo được biểu diễn theo sơ đồ một angôirit,chúng ta có thể thực hiện quá trình này trên máy tính một cách rất dễ dàng vớibất kỳ một ngôn ngữ lập trình nào ví dụ: như ngôn ngữ lập trình Pascal Kếtquả cho chúng ta giá trị thực X0= X và khoảng đáng tin A’, 2

Kết quả được gia công là: X ± À 1.2 (1-22)

Sơ đồ gia công kết quả

kỳ vọng toán học M[x]=X

cho xác suất p tìm hhs

Khoảng đáng tin À, 2 =hst.ơx*

± A12*

Ví dụ về gia công kết quả đo:

- Xét kết quả 25 lần đo của một giá trị điện áp ư với độ chính xác nhưnhau bằng điện thế kế một chiều Luật phân bố xác suất của sai số là chuẩn.Xác định khoảng đáng tin mà giá trị thực Uth của đại lượng đo u nằm trong

đó khi cho trước xác suất đáng tin là p=0,98

Giải:

-Trong đó: Vi=Uj- Ư

*Nếu ta chỉ xét trường họp đo n=3 theo bảng (1.2) ta có hst=6,69 sử dụng

cách tính theo hàm phân bố Student ta có kết quả như sau:

Nếu các kết quả đo trực tiếp Xị được xác định với sai số bình quân phương

Trong đó : ——ơx - sai số riêng của phép đo gián tiếp.

Bảng 1-2: Tính các sai sô tuyệt đối và tương đối của một sô

ƠI k

1.4.3 Cộng các sai sô ngẫu nhiên và sai sô hệ thông

và sai số ngẫu nhiên A Nếu hai thành phần sai số khác nhau nhiều thì ta có

thể bỏ qua một trong hai sai số tuy nhiên nếu chúng có độ lớn sần bằng nhauthì ta phải xử lý để cộng hai sai số đó Phương pháp phổ biến hiện nay là tính

Với tổng hình học của tất cả các ước lượng độ lệch bình quân phương\l k=l

Trong đó: n - số các nguồn sai số

Trong đó : p- hệ số tương quan

- Nếu hai yếu tố ngẫu nhiên đó phụ thuộc nhau hoàn toàn thì P=1 khi đó:

- Nếu hai yếu tố ngẫu nhiên đó hoàn toàn độc lập nghĩa là p =0 khi đó:

Giá trị điện trở: AƯỴ Í AI R = — = = 100Q

u) +

100 = ±0,018.100 = 1,8%

Giá trị sai số tương đối giới hạn sẽ là:u 100 = ±0,02.100 =2%

1.4.4. Xây dựng biểu thức giải tích của đường cong thực nghiệm

1.4.4.1 Hệ sô tương quan

Khi đo các giá trị ta thường xác định đường cong quan hệ giữa những giá Bảng 1-3: Bảng tương quan giữa giá trị X và Y

Để xét giữa X và Y có thể có mối tương quan hay không ta phải tính

n a + b ẳ x x - ẳ y * = 0 (!-34>

a-ẳxk b-ẳxk2 Ẻ x k - y

Trong kĩ thuật đo lường nhiều đường cong là tuyến tĩnh, tức là để xácđịnh giá trị của một đại lượng theo các giá trị của đại lượng kia ta sử dụngphương trình tuyến tính có dạng:

Nhân (1-34) trên với ^xk ta có:

k=la-ẳxi+b-ẳxi! “ẳx*-y> < = 0k-=l k-=l k=l 035)

Xxk _ £y*

—— = x,—— = y

k=l _|_ k=l _k=Ị _ Q

V ì D - ơ J - — -X n ên ta có:

(1-38)

cùng xác suất Gọi là mômen ban đầu của phân bố các đại lượng X,Y

pn- Gọi là mômen trung tâm đối với các đại lượng ngẫu nhiên

quy tâm ụu = M[X°, Y0]

số liệu thực nghiệm trên đây là một đường thẳng: y=a+bx gọi là đường hồi quy.

* Nếu kết quả tính toán hệ số p nhỏ tức là giữa hai đại lượng X và Y không

s = x[f(xl)-(a0+a,.xl + a 2 x t 2 + + am.xlm)J = min (1-54)

Xây dựng phương trình và biếu thức thực nghiệm từ kết quả đo

Có nhiều phương pháp xây dựng biểu thức thực nghiệm từ kết quả đođược Ta khảo sát một số phương pháp đo:

1. Khi đường cong thực nghiệm có dạng tuyến tính

Hình 1-2: Cấu trúc cơ bản của dụng cụ đo

1. Chuyển đổi sơ cấp: Là bộ phận làm nhiệm vụ biến đổi các đại lượng đothành tín hiệu điện Đây là khâu quan trọng nhất của một thiết bị đo Độ chínhxác cũng như độ nhạy của dụng cụ đo đều quyết định bởi khâu này.

2. Có nhiều loại chuyển đổi sơ cấp khác nhau tuỳ thuộc vào đại lượng đo

và đại lượng biến thiên ở đầu ra của bộ chuyển đổi

3. Mạch đo: Là khâu thu thập, gia công thông tin đo sau các chuyển đổi

sơ cấp Mạch đo là khâu tính toán, thực hiện các phép tính trên sơ đồ mạch.Tuỳ thuộc vào dụng cụ đo biến đổi thẳng hay so sánh mà mạch đo có cấutrúc khác nhau

4. Cơ cấu chỉ thị: Là khâu cuối cùng của dụng cụ đo, làm nhiệm vụ thểhiện kết quả đo lường dưới dạng con số so với đơn vị sau khi qua mạch đo Có

năng ưu việt hơn hẳn thiết bị đo thông thường giúp cho việc đo đạc, thu thập

và xử lý kết quả đo một cách chính xác, nhanh chóng và còn có khả năngtruyền số liệu đi xa và còn rất nhiều tiện ích khác

Ngoài ra sự phát triển của ngành tin học đã cho ra đời rất nhiều phần mềm

hữu ích để ứng dụng trong ngành kĩ thuật đo lường Các phần mềm này kếthợp với hệ thống vi xử lý đã tạo ra bước đột phá trong việc xây dựng các thiết

bị, dụng cụ đo lường m ớ i

Một trong những phần mềm đó chính là phần mềm Labview Đây là mộttrong những phần mềm mới nhất được sử dụng để thiết kế những thiết bị, dụng

cụ đo ảo trên hệ thống máy tính dựa trên những thiết bị, dụng cụ đo thật Cácthiết bị ảo này có những tính năng ưu việt hơn thiết bị, dụng cụ đo thật

1.6. Kết luận chương I

Chương ii: nghiên cứu card giao diện daq pci6024e và thiết kê

mạch mở rộng thang đo cho multimeter 2.1. Giới thiệu về Card thu thập sô liệu DAQ-PCI6024E

Card thu thập số liệu DAQ-PCI6024E (DAQ- Data AcQuisition) là mộttrong những họ Card DAQ của National Instrument đưa ra hỗ trợ trong việcthu thập dữ liệu từ ngoài vào mỏy tớnh Đặc biệt là trong việc kết hợp vớiphần mềm LabView trong thu thập dữ liệu từ ngoài vào

Những đặc điểm tổng quỏt của nú bao gồm:

- 16 kờnh vào tương tự

- 2 kờnh ra tương tự

Một kờnh thiết lập trong chế độ DIFF

sử dụng hai đường vào tưong tự

Mộtđường nối với đầu vào dương củachõn PGIA(the programmable gaininstmment - chôn cú thể lập trỡnhtăng hệ số khuyếch đại) của thiết bị

RSE

Một chõn được thiết lập ở chế độ

RSE sử dụng một kờnh tương tự đầuvào nối tới đầu vào dương của PGIA

Đầu vào õm của PGIA được nối bờn

NRSE

Một kờnh được thiết lập ở chế độ

NRSE sử dụng một đường vào tương

tự nối với đầu vào dương của PGIA

H 2.1 Sơ đồ khối Card PCI6024E

Card

- Đầu vào tương tựAnalog ỉnput

Thiết bị này cú ba chế độ vào khỏe nhau NRSE,RSE, và DIFF Hai chế

độ đầu cú thế cung cấp lờn tới 16 kờnh Chế độ đầu vào DIFF cung cấp tới 8

Bảng2-1: Bảng Chế độ hoạt động và thiết lập chê độ của Card DAQ

Hệ số khuếch đại Dải đo

-Với những thiết lập khác nhau bạn có thể sử dụng PGIA theo nhiềucách khác nhau, PGIA là thiết bị cung cấp hệ số khuyếch đại và loại bỏ

Programable

H2.2: Sơ đồ thiết bị PGIA

- Trong chế độ đơn kết thúc (RSE và NRSE), những tín hiệu được nốitới ACH<0 15> được định đường nối tới cực dương đầu vào của PGIA vànhững tín hiệu được nối tới ACH <8 > được nối với cực âm của PGIA

- Trong chế độ NRSE tín hiệu AISENSE nối trực tiếp bên trong tới đầu

vào cực âm của PGIA khi những kênh tín hiệu tương ứng đựơc chọn

ACHOAIGNDACH9ACH2AIGNDACH11

AI SEN SEACH12ACH5AIGNDACH14ACH7AIGNDAOGNDAOGNDDGNDDIOODIOSDGNDDI02DI07DI03SCANCLKEXTSTROBE'DGND

PFI2/CONVERT*

PFI3/GPCTR1 SOURCEPFI4/GPCTR1 GATE

GPCTR1 OUTDGND

p FI7/ST ART SCAN

PFI8/GPCTR0 SOURCE

H 2.3: Sơ đồ chõn nối của Card DAQ- PCI6024E

- Dải tớn hiệu đầu vào

Thiết bị cú dải cực tớnh đầu vào thay đối theo hệ số khuyếch đại đượcthiết lập Cú thể thiết lập riờng mỗi kờnh với một hệ số khuyếch đại là 0.5; 1.0;

10 hoặc 100 chi tới tối đa độ phõn giải 12 bit của bộ chuyển đối tương tự sốADC Đe thiết lập hệ số khuyếch đại phự hợp ta cú thể sử dụng hết độ phõngiải của ADC đế đo tớn hiệu vào

Bảng 2-2: Mô tả dải đầu vào và hệ sô chia thang

tuỳ theo hệ sô khuyếch đại

- Chế độ quật đa kờnh

Cú thế thực hiện quột đa kờnh tại cựng tần số lớn nhất như tần số đơnkờnh khụng phải đặt thờm thời gian giữa cỏc kờnh cú độ lớn của hệ sốkhuyếch đại khụng đối và nguồn trở khỏng ở mức thấp Khi quệt đa kờnh cúnhững hệ số khuyếch đại thay đổi, sự chỉnh định thời gian cú thế tăng KhiPGIA nối vào hệ số khuyếch đại cao hơn, tớn hiệu trờn kờnh trước cú thế tốthơn ở ngoài dải đo mới nhỏ hơn dải đo

Bảng 2-3: Bảng hệ sô khuyếch đại và dải đo

- Đầu ra tương tựAnalog Output

Cú hai kờnh đầu ra tương tự Dải cực tớnh đầu ra là ±10V Dữ liệu ghiđược đưa tới bộ chuyển đổi số - tương tự DAC

Analog Output Glitch: Trong chế độ hoạt động bỡnh thường, một đầu raDAC ngắt quóng bất cứ lỳc nào nú được cập nhật một giỏ trị mới Sự ngắtquóng năng lượng từ dữ liệu code và xuất hiện sụ mộo tại phố tần tớn hiệu

Phần cứng điều khiến lờn xuống cho bộ đếm 0 và 1 được nối trờn bảnmạch tới DI06 và DI07 riờng rẽ Vỡ vậy cú thể sử dụng DIOÓ và DI07 đểđiều khiển bộ đếm Những tớn hiệu điều khiển lờn xuống chỉ là đầu vào vàkhụng cú ảnh hưởng tới hoạt động của cỏc đường DIO.

- Ket noi tớn hiệu

Phần này mụ tả cỏch một tớn hiệu vào và một tớn hiệu ra nối với cỏcthiết bị 7qua cổng nối vào ra I/O

PCI-6024E cú 68 chõn chọn loại cable nối tới 100 chôn truy nhập là

muốn thu thập toàn bộ tớn hiệu thỡ chỳng ta dựng phần mềm điều khiến bộ mở

rộng thang đo chọn khoảng đo thớch họp đế thu thập được hoàn toàn tớn hiệu

Trong thiết kế bộ mở rộng thang đo thỡ trước tiờn ta phõn ỏp tớn hiệusao cho phự hợp với đặc tớnh của cỏc linh kiện được dựng đế thiết kế mạch,rồi sau đú cho tớn hiệu qua mạch khoỏ điờn tử đế chọn thang đo, cuối cụngcho qua bộ chuẩn hoỏ đế chuẩn hoỏ tớn hiệu cho phự hợp với giải đo của

2.2.1.2. Cấu trúc các vi mạch dùng trong thiết kê

+ Mạch phân áp tín hiệu

sX

H 2.5: Sơ đồ mạch phân áp

+ Vi mạch 4066

H 2.6: Sơ đồ cấu trúc vi mạch 4066

Đõy là một vi mạch CMOS rất đa năng, nú thực chất là một khoỏ điện

tử hai chiều với cỏc chõn điều khiến đúng mở khoỏ là 13, 5, 6 và 12 Nú cú 4đường tớn hiệu vào và 4 đường tớn hiệu ra cỏc đặc tớnh như sau :

- Điện ỏp cung cấp: Vcc = +3V ữ +18V ở chế độ số(digital)

- Giải nhiệt độ làm việc -65 ữ +150°c

+Vi mạch LM74Ỉ

—NC

0FFSET NULL —INVERTIHG INPUT —NON-

INVERTING

—

H 2.7: Sơ đồ cấu trúc vi mạch LM 741

Đõy là bộ khuyếch đại thuật toỏn thụng dụng và phố biến nhất đượcdựng trong cụng nghệ điện tử hiện nay, nú là vi mạch gồm 8 chõn như hỡnh

vẽ với cỏc đặc tớnh như sau :

- Giải nhiệt độ làm việc - 65 ữ +150°c

+ Bộ phõn ỏp

Bộ phõn ỏp gồm những điện trở mắc nối tiếp nhau như sau:1

R4

I H2.8: Sơ đồ mạch phân áp

-Trước tiờn ta chọn giỏ trị của tống trở R:

Sau đú tớnh cỏc điện ỏp UI , U2 , U3 và U4 theo cụng thức sau:

Đõy là vi mạch dựng đế so sỏnh điện ỏp, nú gồm 14 chõn trong đú cú

4 bộ so sỏnh, trong mỗi bộ so sỏnh nếu điện ỏp đầu (+) lớn hơn điện ỏpđầu(-) thỡ tại đầu ra của nú sẽ cú giỏ trị logic là H cũn nếu khụng thỡ đầu ra

là giỏ trị L và cú những đặc tớnh sau:

* Nguồn nuụi

- Vi mạch LM7815

Đõy là vi mạch dựng đế ổn định điện ỏp lớn hơn 15V thành điện ỏp 15V

ốn định, nú gồm 3 chõn trong đú chôn 1 là chõn điện ỏp vào, chôn 2 là chõnđất, chõn 3 là chõn điện ỏp ra

2.2.13 Nguyên lý hoạt động của mạch mở rộng thang đo điện áp.

Trong thực tế điện áp được sử dụng rộng rãi là: 220V, 110V đối vớiMultimeter thỡ yờu cầu đo được điện ỏp xoay chiều và một chiều tới 300V,với yờu cầu như vậy thỡ trong phần chức năng đo điện ỏp ta chia thành 4thang đo khỏe nhau đú là : 300V , 150V , 10V và 500mV.Việc chia thànhnhiều thang đo sẽ làm tăng độ chính xác khi tiến hành đo các giá trị điện áp.Nguyên lý hoạt động của mạch mở rộng khi đo điện áp như sau:

+ Tớn hiệu của cỏc thang đo sau khi phõn ỏp xuống 20 lần, vừa được đưaqua vi mạch 4066 đồng thời được đưa qua vi mạch LM339 để so sỏnh vớimột điện ỏp chuẩn

+ Tại vi mạch LM 339 nếu điện ỏp mà lớn hon giỏ trị điện ỏp chuấn thỡ tại

đầu ra của khõu so sỏnh đú cú giỏ trị H, với 4 thang đo được đưa vào 4 khõu

so sỏnh thỡ cho ra 4 giỏ trị logic, 4 giỏ trị logic này được đưa vào 4 cống vào

số của Card đế điều khiến phần mềm chọn thang đo thớch hợp Do đú việcchọn thang đo hoàn toàn thực hiện tự động

+VÌ đầu vào của Card DAQ là +5V nên tớn hiệu sau khi được chọn thang

đo thớch hợp thỡ phải được chuẩn hoỏ đế phự hợp với giới hạn của Card, đốivới mỗi thang đo ta cũng cần cú một hệ số khuyếch đại riờng, đế giữ nguyờn

về chiều cũng như về dấu của tớn hiệu thỡ ta dựng hai tầng khuyếch đại đảovới vi mạch LM741

u = U ™ / 2Q X ( R , + R,)-» R, = 19Rvao T-ylA - \ 1 2 / 1

Nếu chọn R2=10KQ thì ta tính được R,=190KQUvao I - - Uvao/20

X

H 2.11: Sơ đồ mạch phân áp

- Mạch Tạo điện ỏp chuẩn

+VÌ tín hiệu được phân áp xuống 20 lần nên ta cú cỏc giỏ trị là 15V;7,5V; 0,5V; 0,025V do vậy ta cũng phải tạo những điện ỏp chuẩn cú giỏ trịbằng với giỏ trị của những thang đo đế khi so sỏnh ta mới biết được tớn hiệuXi

7.5V

<

0,5V5Ơ0,025V

H 2.12: Sơ đồ mạch tạo điện áp chuẩn

Trong đú cỏc điện trở ta tớnh theo (2-2) ta

- Mạch Khuy ếch đại tớn hiệu

Tớn hiệu sau khi chọn được thang đo thớch hợp thỡ phải được chuẩnhoỏ đế phự hợp với giới hạn của Card là 5V, đối với mỗi thang đo ta cũng cần

cú một hệ số khuyếch đại riờng, để giữ nguyờn về chiều cũng như về dấu củatớn hiệu thỡ ta dựng hai tầng khuyếch đại đảo với vi mạch LM741 như sau

Khi đó hệ số K sẽ cú giỏ trị dương tức là đảm bảo về dấu của tớn hiệu