Slides đo lường điện

ĐO ĐẠI LƯỢNG KHÔNG ĐIỆN
Hà nội - 2013
1- CHUYỂN ĐỔI ADC/DAC

Chuyển đổi tín hiệu tương tự (thường là điện áp) thành tín hiệu số.
Có thể là chip chuyển đổi hoặc được tích hợp trong vi điều khiển

Các thông số cần chú ý:
- Điện áp so sánh: Vref+, Vref-
- Số bits đầu ra (độ phân giải)
- Số kênh đầu vào
- Thời gian chuyển đổi
Ví dụ: ADC 0808
1- CHUYỂN ĐỔI ADC/DAC
Chuyển đổi ADC – Analog Digital Converter
ADC0808
- Nguồn cấp 4.5V đến 6V
- 8 bits đầu ra
- 8 cửa vào
- Thường Vref+ = Vcc, Vref- = 0
Chọn đầu ra
0 1 2 3 4 5 6 7
        
        
        
1- CHUYỂN ĐỔI ADC
Chuyển đổi ADC – Analog Digital Converter
Quan hệ vào ra:
1- CHUYỂN ĐỔI ADC/DAC
Chuyển đổi ADC của PIC16F877A
-

10 bits đầu ra (ADRESH, ADRESL)
-
Đầu vào điện áp so sánh chọn được
-
Thời gian chuyển đổi chọn được
-
Số kênh đầu vào: 8
(ADCON0, ADCON1)
1- CHUYỂN ĐỔI ADC
1.1. Chuyển đổi ADC – Analog Digital Converter
Chuyển đổi ADC của PIC16F877A
2- ĐO TỐC ĐỘ
2.1. Đo tốc độ sử dụng phát tốc
2- ĐO TỐC ĐỘ
2.1. Đo tốc độ sử dụng phát tốc
Máy phát tốc Model SA 740A-7:
- Tốc độ đo max: 12000 vòng/phút
- Điện áp chuẩn đầu ra tại 1000 vòng/phút là 2.6V
Như vậy
RPM = 0 vòng/phút  U = 0V
RPM = 1000 vòng/phút  U = 2.6V
RPM = 120000 vòng/phút  U=31.2V
Dải đầu ra: 0V – 31.2 V > Cần đưa về mức điện áp chuẩn
0V – 5V hoặc 0V-10V (Thường dùng mạch 0-50V 0 -10 V
2- ĐO TỐC ĐỘ
2.1. Đo tốc độ sử dụng phát tốc
Bài toán: Tính toán vận tốc thực động cơ thế nào?

 ạ


Đ ng cộ ơ
10 bits
x
c
b
a
2- ĐO TỐC ĐỘ
2.1. Đo tốc độ sử dụng phát tốc
Giả sử ta dùng bộ khuếch đại (0-50)(0-10), đầu ra ADC 10 bits, Vref+=10V, Vref- = 0V

Controller đọc được giá trị số x (dạng số)
0V  x = 0
10V  x = 0x3FF = 1023
c V  x

Khuếch đại (0-50)  (0-10): hệ số khuếch đại 1/5
b V  c V
*10
1023
x
c =
5*b c=
2- ĐO TỐC ĐỘ
2.1. Đo tốc độ sử dụng phát tốc
Giả sử ta dùng bộ khuếch đại (0-50)(0-10), đầu ra ADC 10 bits, Vref+=10V, Vref- = 0V

Quan hệ đầu vào/ra của phát tốc:
0 RPM  b = 0V
12000 RPM  b = 31.2V
a RPM  b V

12000*
31.2
b
a =
2- ĐO TỐC ĐỘ
2.1. Đo tốc độ sử dụng Encoder
2- ĐO TỐC ĐỘ
2.1. Đo tốc độ sử dụng Encoder
2- ĐO TỐC ĐỘ
2.1. Đo tốc độ sử dụng Encoder
2- ĐO TỐC ĐỘ
2.1. Đo tốc độ sử dụng Encoder
Đầu ra của encoder là tín hiệu xung
Tần số:
- N là số vòng quay mỗi giây
- p là số dấu hiệu (khe) trên vòng tròn
Lưu đồ thuật toán đo:
Bài toán: Đo tốc độ dùng encoder 500 xung.
Trong 0.5s, bộ đếm tốc độ cao thu nhận
38000 xung. Tính tốc độ động cơ n (vòng/phút).
f Np=
Bắt đầu
Có ngắt đo tốc độ?
S
Đếm số xung
Tính ra tốc độ
Kết húc
Đ
3 – ĐO NHIỆT ĐỘ
3.1. Đo nhiệt độ sử dụng Pt100


Nhiệt điện trở giá trị 100 Ohm ở

Dải đo

Điện trở ở nhiệt độ t được xác định:
Ở đó: - là điện trở ở
-
-
- với t >=0 và bằng 0 nếu t < 0
0
0 C
0 0
200 850C C− →
2 3
0
1 ( 100)
t
R R at bt c t t
 
= + + + −
 
0
R
0
0 C
3
3.9083*10a
−
=

7
5.775*10b
−
= −
12
5.183*10c
−
= −
3 – ĐO NHIỆT ĐỘ
3.1. Đo nhiệt độ sử dụng Pt100
°C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
-100 60.26
-90 64.3 63.89 63.49 63.08 62.68 62.28 61.87 61.46 61.06 60.66
-80 68.32 67.92 67.52 67.12 66.72 66.31 65.91 65.51 65.1 64.7
-70 72.33 71.93 71.53 71.13 70.73 70.33 69.93 69.53 69.13 68.73
-60 76.33 75.93 75.53 75.13 74.73 74.33 73.93 73.53 73.13 72.73
-50 80.31 79.91 79.51 79.12 78.72 78.32 77.92 77.52 77.12 76.73
3 – ĐO NHIỆT ĐỘ
3.1. Đo nhiệt độ sử dụng Pt100
°C 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0 100 100.39 100.78 101.17 101.56 101.95 102.34 102.73 103.12 103.51
10 103.9 104.29 104.68 105.07 105.46 105.85 106.24 106.63 107.02 107.4
20 107.79 108.18 108.57 108.96 109.34 109.73 110.12 110.51 110.9 111.28
30 111.67 112.06 112.45 112.83 113.22 113.61 113.99 114.38 114.77 115.15
40 115.54 115.92 116.31 116.7 117.08 117.47 117.85 118.24 118.62 119.01
3 – ĐO NHIỆT ĐỘ
3.1. Đo nhiệt độ sử dụng Pt100

Khi tăng 1 độ thì điện trở thường tăng 0.39 Ohm


Sơ đồ cầu đo nhiệt độ sử
dụng Pt100
Nhược điểm của sơ đồ??
3 – ĐO NHIỆT ĐỘ
3.1. Đo nhiệt độ sử dụng Pt100

Bù sai số bằng dây thứ 3 hoặc dây thứ 3 và thứ 4
3 – ĐO NHIỆT ĐỘ
3.1. Đo nhiệt độ sử dụng Pt100

Mạch đo nhiệt độ sử dụng op-amp
Bài toán: Tính đầu ra ở
Và
Biết
V
+
V
−
0
0 C
0
200 C
0
100
0
100
(0 ) 100
(200 ) 175.84
PT
PT

R C
R C
= Ω
= Ω
3 – ĐO NHIỆT ĐỘ
3.1. Đo nhiệt độ sử dụng Pt100

Điện áp ở cực đảo Op-amp:

Điện áp ở cực thuận do hai nguồn
sinh ra. Áp dụng nguyên lý xếp
chồng:
- Do nguồn (coi )

4
4 3
out
R
V V
R R
−
=
+
1
,
out
V V
1
V
0

out
V =
2
, 1
5 2
100//
100//
PT R
V V
R PT R
+
=
+
3 – ĐO NHIỆT ĐỘ
3.1. Đo nhiệt độ sử dụng Pt100

Do nguồn (coi )


Tổng điện áp tại đầu vào thuận:

Phương trình cân bằng điện áp:

out
V
1
0V =
5
,,
2 5

100//
100//
out
PT R
V V
R PT R
+
=
+
2 5
, ,, 1
5 2 2 5
100// 100//
100// 100//
out
PT R PT R
V V V V V
R PT R R PT R
+ + +
= + = +
+ +
V V
+ −
=
3 – ĐO NHIỆT ĐỘ
3.1. Đo nhiệt độ sử dụng Pt100

     ệ ữ ệ ộ ệ
3 – ĐO NHIỆT ĐỘ
3.2. Đo nhiệt độ sử dụng LM35


Chuẩn hóa theo độ C

Tuyến tính +10mV/C, điện áp ra ở 0
0
C là 0V

Đảm bảo độ chính xác 0.5
0
C ở 25 độ C

Dải đo 0
0
C đến 150
0
C

Nguồn nuôi từ 4 đến 30V

Dòng tiêu thụ không quá 60uA
 Cần mạch khuếch đại trước khi đưa vào vi điều khiển.