Tài liệu Chương VII: CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐO pptx

Hệ thống SI tránh được sự cần thiết phải nghiên cứu tỉ mỉ nhiều hệ thống đơn vị- Hệ thống đơn vị bao gồm hai nhóm: + Đơn vị cơ bản: được thể hiện bằng các đơn vị chuẩn với độ chính xác c

Chương VII CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐO

- Chất lượng sản phẩm là một yếu tố mang tính chất quyết định trong sự phát triển của

nền Cơ khí chế tạo máy Đảm bảo chất lượng sản phẩm trong sản xuất là đảm bảo hiệuquả kinh tế cho nền sản xuất

- Trong quá trình chế tạo các chi tiết máy, để kiểm tra chất lượng sản phẩm cần phải đo

để đảm bảo chi tiết làm ra đạt yêu cầu kỹ thuật Vì vậy, kỹ thuật đo là khâu không thểthiếu được trong quá trình sản xuất

- Việc đảm bảo chất lượng sản phẩm không đơn thuần là việc kiểm tra sản phẩm sau khichế tạo mà cái chính là vạch ra nguyên nhân sai hỏng ngay trong khi gia công, để có đượcquy trình công nghệ hợp lí, có thể điều chỉnh quá trình gia công nhằm tạo ra sản phẩm đạtchất lượng Mức độ đưa thiết bị và kỹ thuật đo vào công nghệ chế tạo thể hiện mức độtiên tiến của nền sản xuất

7.1 Các khái niệm cơ bản trong đo lường:

7.1.1 - Khái niệm chung

- Đo lường là việc định lượng độ lớn của đối tượng đo, dựa trên việc thiết lập quan hệgiữa đại lượng cần đo và một đại lượng có cùng tính chất vật lý được quy định dùng làmđơn vị đo

- Thực chất của việc đo lường là việc so sánh đại lượng cần đo với đơn vị đo để tìm ra tỉ

lệ giữa chúng Độ lớn của đối tượng cần đo được biểu diễn bằng trị số của tỉ lệ nhận đượckèm theo đơn vị đo dùng khi so sánh

Ví dụ:

+) Đại lượng cần đo là Xđ , đơn vị dùng để so sánh là W Khi đó tỉ lệ giữa chúng là:

q W

Xd



Kết quả đo sẽ biểu diễn là :Xđ = q.W

- Việc chọn độ lớn của đơn vị đo khác nhau khi so sánh sẽ có trị số q khác nhau Chọn

độ lớn của đơn vị đo sao cho việc biểu diễn kết quả đo gọn, đơn giản tránh nhầm lẫn trong ghi chép và tính toán Kết quả đo cuối cùng cần biểu diễn theo đơn vị đo hợp pháp

7.1.2 - Đơn vị đo - Hệ thống đo

- Đơn vị đo là yếu tố chuẩn dùng để so sánh Vì vậy, độ chính xác của đơn vị đo sẽ ảnh hưởng tới độ chính xác khi đo

- Độ lớn của đơn vị đo cần được quy định theo chuẩn mới đảm bảo được việc thống nhất trong giao dịch, mua bán, chế tạo sản phẩm để dễ thay thế và lắp lẫn

- Để đảm bảo tính thống nhất trong đo lường, các đơn vị đo cơ bản và các đơn vị đo dẫnxuất hợp thành hệ thống đơn vị đo : “ Đơn vị của các đại lượng vật lí ” ( SI : Standard International ) Hệ thống SI tránh được sự cần thiết phải nghiên cứu tỉ mỉ nhiều hệ thống đơn vị

- Hệ thống đơn vị bao gồm hai nhóm:

+) Đơn vị cơ bản: được thể hiện bằng các đơn vị chuẩn với độ chính xác cao nhất mà khoa

học kỹ thuật hiện đại có thể thực hiện được

- Ở nước ta hiện đang sử dụng các đơn vị đo lường của hệ thống SI gồm 7 đơn

vị cơ bản là:

a) Đơn vị chiều dài : “Mét (m) – là quãng đường ánh sáng đi được trong chân không

trong khoảng thời gian 1/29979258 giây (CGMP lần thứ 17 năm 1983)

+) Chuẩn chiều dài mét hiện nay có sai số = 0,002 mm ( = 2.10-9m)

b) Đơn vị đo nhiệt độ : Kelvin ( K)

+) 0K là nhiệt độ có giá trị bằng 1/273,16 phần nhiệt độ đông của điểm thứ 3 của nước (là điểm cân bằng của 3 trạng thái rắn, lỏng, hơi)

+) Sử dụng thang Kelvin là thang chuẩn và được sử dụng ưu tiên trong tính toán bởi vì thang này không có nhiệt độ âm mà chỉ có nhiệt độ dương Ngoài ra, sử dụng thang

Kelvin, sai số của phép đo chuẩn được giảm đi 50 lần

c) Đơn vị đo cường độ dòng điện: Ampe (A)

+) Ampe là cường độ dòng điện một chiều chạy qua 2 dây dẫn song song dài vô hạn,

có diện tích mặt cắt nhỏ không đáng kể, được đặt trong chân không cách nhau 1m và trên mỗi đoạn chiều dài 1m của dây dẫn xuất hiện lực tương tác bằng 2.10-7N

d) Đơn vị đo thời gian: giây (s)

+) Giây bằng 9192631770 chu kì bức xạ tương ứng với sự chuyển đổi giữa 2 mức siêu tĩnh của trạng thái cơ bản Xe-133

+) Giây gắn liền với sự giao dộng của nguyên tử Xe Sai số tương đối là 5.10-11

e) Đơn vị đo cường độ ánh sáng ( Candela ).

- Candela - là cường độ ánh sáng theo một phương xác định của một nguồn phát ra bức

xạ đơn sắc có tần số 540 x 1012 Hz và có cường độ bức xạ theo phương đó là 1/683 Oat trên Steradian(CGPM - lần thứ 16,1979)

f) Đơn vị đo khối lượng: (Kg)

- Kilogram - là đơn vị đo khối lượng bằng khối lượng của mẫu kilogram quốc tế đặt tại trung tâm mẫu và cân quốc tế tại Paris

g) Đơn vị đo số lượng vật chất: (Mol)

- Mol - là lượng vật chất có số phân tử (hay nguyên tử, các hạt ) bằng số nguyên tử chứa trong 12C với khối lượng là 0,012(kg)

- Các đơn vị này có thể dùng để đo tất cả các loại thông số : cơ học, nhiệt, điện, từ ánh sáng, âm, bức xạ ion và trong lĩnh vực hoá học

+) Đơn vị kéo theo: là các đơn vị có liên quan tới các đơn vị cơ bản thể hiện qua các

Ví dụ :

1 Để đo bán kính cung tròn, có thể dựa vào mối quan hệ giữa các yếu tố trong cung

h

s h R

82

trong đó : D - Tỷ trọng mẫu đo

G - Trọng lượng mẫu đo

V - Thể tích mẫu đo

Giả sử mẫu là hình trụ :

h d

* Cơ sở để phân loại phương pháp đo.

a Dựa vào quan hệ giữa đầu đo và chi tiết đo chia ra: đo tiếp xúc và đo không tiếp xúc

- Đo tiếp xúc: là phương pháp đo giữa đầu đo và chi tiết đo tồn tại một áp lực gọi là áp

lực đo Khi đo tiếp xúc, đầu đo sẽ tiếp xúc với mặt chi tiết theo đường, điểm hoặc mặt +) Ví dụ : khi đo bằng dụng cụ đo cơ khí quang, cơ, điện, tiếp xúc áp lực này làm cho vị trí đo ổn định, vì thế kết quả đo tiếp xúc rất ổn định

+) Tuy nhiên do tồn tại áp lực đo mà khi đo tiếp xúc không tránh khỏi sai số đo do các biến dạng có liên quan tới áp lực đo gây ra Đặc biệt khi đo các chi tiết là vật liệu mềm, dễ biến dạng hoặc hệ đo kém cứng vững

- Đo không tiếp xúc: là phương pháp đo không có áp lực đo giữa yếu tố đo và bề mặt đo

Ví dụ : máy đo biên dạng Project Profile, kính hiển vi, ốp ti mét

+) Do không tồn tại áp lực đo nên khi đo bề mặt chi tiết không bị biến dạng hoặc bị

cào xước Phương pháp này thích hợp với các chi tiết nhỏ, mềm, mỏng, dễ biến dạng hoặc các sản phẩm không cho phép có vết xước

b Dựa trên quan hệ về giá trị đo chia ra: đo tuyệt đối và đo so sánh.

- Trong phương pháp đo tuyệt đối giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo là giá trị đo được Phương pháp này đơn giản, ít nhầm lẫn nhưng vì hành trình đo dài nên độ chính xác kém

- Trong phương pháp đo so sánh giá trị chỉ thị trên dụng cụ đo chỉ cho ta sai lệch của giá trị đo so với giá trị của chuẩn ( mẫu) Khi đó, kết quả đo phải là tổng của giá trị chuẩn và giá trị chỉ thị:

c Dựa vào quan hệ giữa đại lượng cần đo và đại lượng được đo chia ra: đo trực tiếp

và đo gián tiếp

Từ phương trình biểu diễn phép đo :

Ví dụ: Đo đường kính chi tiết bằng Panme, thước cặp

+) Phương pháp đo trực tiếp cho độ chính xác cao nhưng hiệu quả thấp

- Phương pháp đo gián tiếp: là phương pháp mà giá trị của đại lượng cần đo không xác

định được trực tiếp từ chỉ số của dụng cụ đo mà nó có quan hệ với một hay nhiều đạilượng đo trực tiếp theo hàm có dạng: y = f(x1,x2 ,xn)

Trong đó: y là đại lượng cần tìm

x1,x2, ,xn: các đại lượng đo trực tiếp

Ví dụ: đo 2 cạnh của một tam giác vuông rồi sử dụng định lý Pitago để tính ra cạnh huyền,xác định góc

+) Phương pháp đo gián tiếp thông qua các mối quan hệ toán học hoặc vật lý giữa đạilượng được đo và đại lượng cần đo là phương pháp đo phong phú, đa dạng và hiệu quả.Tuy nhiên, nếu hàm quan hệ càng phức tạp thì độ chính xác đo càng thấp vì việc tính toán,

xử lý kết quả đo và độ chính xác đo phụ thuộc rất lớn vào việc lựa chọn mối quan hệ này

d Ngoài ra trong đánh giá và kiểm tra sản phẩm chia ra: đo từng phần và đo tổng hợp.

- Phương pháp đo từng phần: là phương pháp tiến hành đo riêng rẽ từng yếu tố, sau đó

phối hợp các yếu tố đó lại mới xác định được chi tiết đó có đạt được yêu cầu hay không

Ví dụ : đo đường kính trung bình, bước răng, góc của răng rồi kết hợp kết quả đó lạimới xác định được đường kính trung bình của răng có nằm trong phạm vi giới hạn điềuchỉnh hay không

+) Phương pháp đo từng phần sử dụng khi kiểm nghiệm sản phẩm và tìm nguyên nhângây ra phế phẩm

- Phương pháp đo tổng hợp: chọn một thông số nào đó mà qua đó đánh giá được chất

7.1.3 - Cấu trúc cơ bản của hệ thống đo

1/ Giá trị chia độ (độ phân giải)

- Hiệu số giữa các trị số tương ứng với 2 vạch lân cận nhau của thang đo (chia độ) gọi

là độ phân giải (hay còn gọi là giá trị chia độ)

Ví dụ : khi thước động của Panme dịch chuyển 1 vạch thì đầu đo dịch chuyển 1 khoảng

là 0,001mm.Như vậy, độ phân giải của Panme này là 0,001mm

- Độ phân giải càng nhỏ thì độ chính xác càng cao

- Tuy nhiên, với độ phân giải và độ chính xác của dụng cụ đo là khác nhau Độ chính xác của dụng cụ đo được xác định bằng sai số x và có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn độ phân giải.

2/Khoảng chia độ

- Khoảng chia độ là khoảng cách tâm giữa 2 vạch lân cận của thang đo

- Trong phần lớn các dụng cụ đo , khoảng chia độ 1  2,5mm Khoảng chia độ trênthang đo càng lớn thì việc đọc theo thang đo càng thuận tiện Tuy nhiên khi đó sẽ làm tăngkích thước của dụng cụ đo

3/ Tỷ số truyền và độ nhạy K

- Là tỷ số giữa sự thay đổi ở đầu ra tương ứng với sự thay đổi ở đầu vào của dụng cụ

đo Khi K càng lớn, độ chính xác đo càng cao Khi sự thay đổi ở đầu vào và đầu ra cùngtính chất vật lý thì K là đại lượng không thứ nguyên và gọi là tỷ số truyền Khi sự thay đổinày không cùng tính chất vật lý thì K sẽ có thứ nguyên của đại lượng ra trên đại lượng vào

K K

K K

1 2

- Sự khác nhau căn bản giữa kiểm tra và đo lường là kiểm tra không cần định lượng làbao nhiêu mà chỉ so sánh các đại lượng cần kiểm tra có nằm trong giới hạn cho phép đãđược quy định hay không, để khẳng định về chất lượng của sản phẩm là thành phẩm hayphế phẩm.

- Phân loại phương pháp kiểm tra:

a) Dựa vào tính chất sử dụng của kết quả kiểm tra, phân ra:

- Kiểm tra bị động: là hình thức kiểm tra sản phẩm sau chế tạo nhằm phân loại sản

phẩm là thành phẩm hay phế phẩm Hình thức này thường dùng khi kiểm tra thu nhận sản phẩm nên gọi là kiểm thu nhận

- Kiểm tra chủ động: là hình thức kiểm tra mà kết quả phản ánh thông qua thông số đo

trong quá trình gia công Nếu thông số đo vượt quá giới hạn giá trị cho phép, thông qua hệthống điều chỉnh tự động (hay còn gọi là hệ thống đo lại tích cực) sẽ tự động điều chỉnh lạiquá trình gia công để không tiếp tục tạo ra phế phẩm

Trong các quá trình công nghệ

hiện đại, đặc biệt là khi chế tạo các

chi tiết phức tạp, kiểm tra tích cực

không những hạn chế việc tạo ra phế

phẩm mà còn thực hiện được những

thao tác kiểm tra mà sau khi chế tạo

sẽ khó mà kiểm tra được

b) Dựa vào nội dung kiểm tra.

- Kiểm tra yếu tố: việc kiểm tra

thực hiện riêng đối với một thông số,

thường là thông số quan trọng ảnh hưởng chính tới chất lượng sản phẩm Ngoài ra, trongnghiên cứu độ chính xác khi gia công để hợp lí hóa quy trình công nghệ, vạch ra nguyênnhân sai hỏng thì cần kiểm tra yếu tố mà thông số kiểm tra chính là yếu tố của nguyêncông đang thực hiện

- Kiểm tra tổng hợp: là phương pháp kiểm tra đồng thời sự ảnh hưởng của các yếu tố

tới chất lượng chung của sản phẩm Phương pháp này thường được áp dụng khi thu nhậnsản phẩm

Ví dụ: với chi tiết ren, khi gia công có thể kiểm tra đường kính trung bình, đó là kiểmtra yếu tố Khi chi tiết đã gia công có thể kiểm tra ăn khớp bằng cách cho ăn khớp với đai

- Nguyên tắc ABBE phát biểu rằng: “ Khi kích thước đo và kích thước mẫu nằm trên một đường thẳng thì kết quả đo đạt độ chính xác cao nhất”.

- Khi đo khe hở khâu dẫn đầu đo di động dưới tác dụng của áp lực đo và các biến dạng

tế vi dưới tác dụng của áp lực đo chính là nguyên nhân gây ra sai số đo

+) Khi đo theo nguyên tắc ABBE, sai số đo là: 2 = l ( 1- cos  )  l

Ví dụ: Thước cặp là dụng cụ đo không theo ABBE

Panme là dụng cụ đo theo ABBE

2/ Nguyên tắc xích truyền ngắn nhất.

- Mỗi khâu, mỗi khớp tham gia trong xích truyền kích thước, từ kích thước đo lên tớikích thước mẫu để so sánh bản thân đều mang sai số công nghệ nhất định Do đó nếu sốkhâu tham gia vào xích truyền kích thước càng nhiều thì sai số tích lũy càng tăng làm sai

số phép đo càng lớn, độ chính xác của phép đo càng thấp

- Để đạt được độ chính xác cao, máy đo và dụng cụ đo cần được thiết kế đảm bảo tỷ sốtruyền với số khâu là ít nhất Đối với sơ đồ nguyên tắc đo, sao cho số khâu thành phầntham gia vào chuỗi kích thước để giải ra kích thước đo là ít nhất

Ví dụ: có 3 phương án để đo khoảng cách tâm L:

+) Độ chính xác phương tiện đo hợp lí.

+) Dễ điều chỉnh, gá đặt, thao tác, về cơ khí hóa, tự động hóa, đo hàng loạt với năng xuất cao

+) Yêu cầu bậc thợ điều chỉnh và thao tác trung bình

+) Chu kỳ điều chỉnh đo, sửa chữa dài

+) Thiết bị đo đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm, dễ chế tạo

* Trong thực tế, không phải bao giờ cũng thỏa mãn đồng thời cả 4 nguyên tắc trên Cầncăn cứ vào các điều kiện, các yêu cầu kỹ thuật riêng và chức năng cụ thể mà có thể đặcbiệt coi trọng nguyên tắc nào đó

sự biến thiên các biến trạng thái của các quá trình

* Sai số của mạch đo:

- Trong một hệ thống đo lường, cũng như các khâu khác thiết bị của mạch đo cũng gây

ra sai số Sai số của mạch đo có thể chia ra làm hai loại:

a/ Sai số bản thân mạch đo:

Gây ra bởi các biến động bởi quan hệ tương hỗ (hàm truyền đạt) Hàm truyền đạt của

mạch đo

X

Y

W 

- Giả sử trong trường hợp ở đầu vào không mắc sai số nhưng ở đầu ra Y mắc phải sai số

Y Nguyên nhân là do sai số của hàm truyền đạt W gây ra do sự biến động của các yếu

tố bên ngoài hay nội tại ảnh hưởng tới mạch đo i Sai số này được đánh giá:





//trong đó: - W: sai số tương đối của hàm truyền đạt

- : độ biến động của các yếu tố tác động tới mạch đo.

Khi đó sai số ở đầu ra là:

Y = W W X

b/ Sai số do sự kết hợp các đại lượng vào:

- Nếu một mạch đo có nhiều đại lượng vào thì có sự kết hợp với nhau do vậy sai số là tổng của các sai số:

( x1  x2 ) = x1  x2

- Sai số tương đối của tích hai đại lượng bằng tổng sai số tương đối của chúng:

2 1 2

1

2

2 1

1

x x x

x

x

x x

- Đặc tính động của mạch đo phải đảm bảo cho sai số của mạch đo không vượt quá sai

số cho phép của thiết bị Do đó khi xét các đặc tính động ta cần phải xét đến hàm truyềnđạt của mạch đo phụ thuộc vào tần số W(p)

* Công suất tiêu thụ của mạch đo:

- Ngoài chức năng thực hiện xử lý tính toán, mạch đo còn có nhiệm vụ nối các khâu vớinhau trong hệ thống đo lường hay chính là làm phù hợp điện trở và điện kháng đầu vào vàđầu ra của các khâu

- Trong đa số các trường hợp người ta cố gắng làm cho điện trở đầu vào của mạch đorất lớn so với điện trở ra của khâu trước ( công suất của mạch đo tiêu thụ nhỏ hơn côngsuất ra của khâu trước)

- Sai số do công suất tiêu thụ của mạch đo gây nên khi mắc vào khâu trước là:

trong đó - P: công suất tiêu thụ ở đầu vào của mạch đo

- Pmax: công suất cực đại của khâu trước

- Khi tính toán sai số này được cộng thêm sai số của khâu trước nó

- Ngược lại, ở đầu ra của mạch đo cần phải để cho công suất ra là lớn nhất: Pra = Pt ( Pt công suất của tải) Khi đó sai số xác định theo công thức:

-ra

t ra

3/ Các loại mạch đo:

- Theo chức năng của mạch đo mà ta có thể phân thành:

* Mạch tỉ lệ: là mạch thực hiện một phép nhân (hoặc chia) với hệ số tỉ lệ k Khi đó ứng

với đầu vào là x ta có đại lượng đầu ra: y = kx

Đại diện cho loại mạch này là: Sun, phân áp, biến áp, biến dòng

* Mạch khuyếch đại: cũng tương tự như mạch tỉ lệ, mạch khuyếch đại làm nhiệm vụ

nhân thêm một hệ số k gọi là hệ số khuyếch đại Tuy nhiên ứng với mạch khuyếch đại thìcông suất ở đầu ra lớn hơn công suất ở đầu vào (ngược với mạch tỉ lệ) có nghĩa là đạilượng vào điều khiển đại lượng ra

Sử dụng mạch khuyếch đại ta có thể tăng độ nhạy của các thiết bị đo lên rất nhiều chophép đo được những tín hiệu đầu vào rất nhỏ Ngoài ra nó còn mở rộng được đặc tính tầncủa thiết bị đo và đặc biệt là giảm rất nhiều công suất tiêu thụ của thiết bị lấy từ đối tượngđo

Mạch khuyếch đại được thực hiện bằng đèn điện tử, bán dẫn và ngày nay sử dụng chủyếu là các vi điện tử

* Mạch gia công và tính toán: bao gồm các mạch thực hiện các phép tính đại số như

cộng, trừ, nhân, chia, tích phân, vi phân

* Mạch so sánh (Comparator): là mạch thực hiện việc so sánh giữa hai điện áp Mạch

này thường được sử dụng trong các thiết bị đo dùng phương pháp so sánh để phát hiện độlệch khỏi điểm 0 của điện kế

Các mạch so sánh phổ biến: mạch so sánh sử dụng bộ khuyếch đại thuật toán, mạch sosánh 2 mức, mạch so sánh khuyếch đại, mạch cầu đo

* Mạch tạo hàm: là mạch tạo ra những hàm số theo yêu cầu của phép đo nhằm mục

đích tuyến tính hóa các đặc tính của tín hiệu đo ở đầu ra các bộ phận cảm biến Để tuyếntính hóa bằng cách tạo ra các hàm ngược dùng kĩ thuật mạch

Những mạch tạo hàm thông dụng: mạch tạo hàm bằng biến trở, điôt bán dẫn, mạch tạo hàm logarit `

* Mạch biến đổi A/D, D/A: là mạch biến đổi từ tín hiệu đo tương tự thành tín hiệu số và

ngược lại, sử dụng cho kỹ thuật đo số và chế tạo các mạch ghép nối với máy tính

* Mạch vi xử lí (Microprocessor): là mạch đo có cài đặt bộ vi xử lí để tạo ra các cảm

biến thông minh, thực hiện chức năng tính toán, ghi nhớ, trao đổi thông tin vào ra

Thiết bị đo càng hiện đại và chính xác thì mạch đo càng phức tạp Thường sử dụng các mạch đo để tăng độ nhạy, độ chính xác của thiết bị đo và hệ thống đo

7.3.3 - Các bộ biến đổi tương tự - số A/D, biến đổi số - tương tự D/A

7.3.2.1 - Các bộ chuyển đổi tương tự - số A/D(Analog - Digital Convertor)

1/ Nguyên lý của các bộ biến đổi A/D:

- Trong kỹ thuật đo lường khi sử dụng các dụng cụ đo chỉ thị số hay đưa tín hiệu đo vàomáy tính, phải có sự biến đổi của tín hiệu cần đo Analog thành các số tỉ lệ với nó Thiết bị thực hiện nhiệm vụ đó là mạch chuyển đổi tương tự - số (A/D)

Có 3 phương pháp thực hiện khác nhau về nguyên tắc:

a) Phương pháp song song: điện áp vào đồng thời so sánh với n điện áp chuẩn và xác

định chính xác xem nó đang nằm ở giữa hai mức nào Kết quả cho ra có một bậc của tínhiệu xấp xỉ Với phương pháp này có giá thành cao vì bởi vì mỗi một số cần phải có một

bộ so sánh Ưu điểm chính của phương pháp là cho kết quả nhanh

b) Phương pháp trọng số: việc so sánh diễn ra cho từng bit của số nhị phân Cách so

sánh thực hiện như sau: đầu tiên xác định điện áp vào có vượt điện áp chuẩn của bit giàhay không Nếu vượt thì kết quả cho giá trị "1" và lấy điện áp vào trừ đi điện áp chuẩn.Phần dư đem so sánh với các bit trẻ lân cận Vì vậy có bao nhiêu bit trong một số nhịphân thì cần bấy nhiêu bước so sánh và bấy nhiêu điện áp chuẩn

c) Phương pháp số: trong trường hợp này người ta kể đến số lượng các tổng số điện áp

chuẩn của các bit trẻ để diễn đạt điện áp vào Nếu số lượng cực đại dùng để mô tả bằng nthì do đó cũng cần tối đa là n bước để nhận được kết quả Đây là phương pháp đơn giản,kinh tế nhưng cho kết quả chậm

2/ Các bộ chuyển đổi A/D:

a/ Các bộ chuyển đổi A/D trong công nghiệp

Bộ biến đổi A/D 3

2

1

digit MC 14433 sản xuất theo công nghệ CMOS có đầu vào là điện áp một chiều (DC) còn đầu ra là số dưới dạng mã BCD với 3

- Với bộ chuyển đổi A/D này người ta không cần phải mắc bộ giải mã bên ngoài Với

bộ chuyển đổi A/D 7106 được sử dụng với chỉ thị số bằng điôt laze LCD còn 7101 sửdụng LED

b/ Chuyển đổi A/D sử dụng bộ vi xử lí.

- Sử dụng bộ vi xử lí (P) để chế tạo các bộ biến đổi A/D tạo cho ta thực hiện được những chức năng mới Khảo sát chuyển đổi A/D có sử dụng bộ vi xử lí 8 bit 8080



 3





C©n b»ng

- Thiết bị chương trình hóa 8255 điều khiển sự làm việc của P trung tâm 8080 Từ bộ

vi xử lí này qua bộ vào ra IC 8228 (bộ khuyếch đại 2 chiều) thông tin dưới dạng mã được

đưa đến bộ chuyển đổi ngược D/A loại AD 7520 Điện áp ra của bộ chuyển đổi D/A sẽ đưa đến bộ so sánh IC LM 119.

- Ở đầu vào thứ 2 của bộ so sánh, tín hiệu Analog cần biến đổi UV được đưa vào Ở đầu

ra của bộ so sánh có tín hiệu 1 (hay là 0) được đưa đến bộ chương trình hóa để tích lũycho đến khi đạt đến tập hợp mã 8 bit tương đương với điện áp vào UV

- Sau khi tạo ra được mã, P sẽ đưa nó vào thanh nhớ Một chu kỳ chiếm khoảng thời

gian 833 s/từ Hệ thống đồng bộ được thực hiện từ IC 8224 (clock) là máy phát xung ổn

định tần số bằng thạch anh

- Những chức năng mới mà bộ chuyển đổi A/D này có thể thực hiện: tìm các giá trị cựcđại hoặc cực tiểu của tín hiệu vào, rời rạc hóa theo thời gian, cộng các tín hiệu, so sánh cáctín hiệu với các mã chuẩn Các chức năng này được thực hiện do P đảm nhận.

7.3.2.2 - Các bộ chuyển đổi số - tương tự D/A (Digital - Analog Convertor)

1/ Nguyên lý chung:

- Trong kỹ thuật đo lường, với kỹ thuật số khi cần phải chỉ thị dụng cụ đo bằng Analog(các chỉ thị cơ điện) hoặc khi cần có các chuyển đổi ngược (trong phương pháp so sánh)thì cần phải biến đổi từ số thành tín hiệu tương tự Nhiệm vụ này được thực hiện bởi bộbiến đổi số - tương tự Có nhiều phương pháp tạo ra các bộ chuyển đổi D/A như:

a - Phương pháp lấy tổng các dòng trọng số:

- Để biến đổi số nhị phân thành điện áp tỉ lệ với nó người ta sử dụng sơ đồ đơn giản nhưhình vẽ.Trị số của các điện trở được chọn sao cho khi các khóa kín mạch khi có dòng điệnchạy qua chúng phù hợp với trọng số các bit Khóa phải kín mạch khi có các mức "1"logic đặt vào Nhờ bộ KĐ thuật toán với điện trở phản hồi RN thực hiện một mạch cộng.Khi các khóa z0, z1, z2, z3 đóng (mở) tùy thuộc trạng thái của số ở đầu vào ta có:

Nếu khóa nào mở (tương ứng với mức "0") thì zi tương ứng sẽ bằng 0

- Để tăng số bit của số nhị phân người ta sẽ đấu song song một số lượng tương ứng các điện trở

b - Phương pháp dùng khóa đổi chiều:

- Với bộ chuyển đổi D/A ở trên có nhược điểm lớn nhất là có điện áp biên độ lớn đặt vào các khóa Vì vậy việc sử dụng các khóa điện tử ở trường hợp này sẽ rất khó khăn