bài giảng điện tử công nghiệp, chương 3 potx

1
Chương 3: CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ ĐIỂN
HÌNH
Hệ thống điện tử là một tập hợp các thiết
b
ị
điện tử nhằm thực
hiện một nhiệm
v
ụ
kỹ thuật nhất
đ
ị
nh
như gia công xử lý tin tức,
truyền thông tin dữ liệu, đo lường thông số điều khiển tự
ch
ỉ
nh

Về cấu trúc một hệ thống điện tử có hai dạng cơ bản: dạng hệ
kín, ở đó thông tin được gia công xử lý theo cả hai chiều nhằm
đạt tới một điều kiện tối ưu
đ
ị
nh
t
r
ướ
c
hay hệ hở ở đó thông tin

được truyền
ch
ỉ
theo một hướng từ nguồn tin tới nơi
nh
ậ
n
tin.
1.3.2. Hệ thống thông tin thu - phát
Có nhiệm vụ truyền một tin tức dữ liệu theo không gian (trên một
khoảng cách
nh
ấ
t
đ
ị
nh)
từ nguồn tin tới nơi nhận tin.
1.Cấu trúc sơ đồ khối: Hình 1.7
2. Các đặc điểm
chủ
y
ế
u
a) Là dạng
hệ thống
h
ở
.
b) Bao gồm 2 quá trình cơ

b
ả
n
.
2
Hình 1.7. Sơ đồ khối hệ thống thông
tin dân
d
ụ
ng
Quá trình gắn tin tức cần gửi đi vào một tải tin tần số cao
bằng cách bắt dao động tải tin có một thông số biến thiên theo
quy luật của tin tức gọi là quá trình
đ
i
ề
u
chế tại thiết
b
ị
phát.
Quá trình tách tin tức khỏi tải tin để lấy lại nội dung tin tức tần
s
ố
thấp tại thiết
b
ị
thu gọi là quá trình dải điều chế .
c) Chất lượng và hiệu quả cũng như các đặc điểm của hệ do 3
yếu tố quy

đ
ị
nh
:
Đ
ặ
c
điểm của thiết
b
ị
phát, đặc điểm của thiết
b
ị
thu và môi trường thực hiện quá trình truyền tin
(
đ
ị
a
hình,
thời tiết,
nhi
ễ
u

)
Ba yếu tố này được đảm bảo nâng cao chất lượng một cách
riêng rẽ để đạt
hi
ệ
u

quả thông tin cao, trong đó tại nguồn tin là
các điều kiện chủ động, hai yếu tố còn lại là yếu tố
b
ị
độ
ng
.
d) Các
ch
ỉ
tiêu quan trọng
nhất của
h
ệ
:
Dạng điều chế (AM, FM, analog, digital), công suất bức xạ
của thiết
b
ị
phát, khoảng cách và điều kiện môi trường truyền, độ
nhạy và độ chọn lọc của thiết
b
ị
thu.
1.3.3. Hệ đo
l
ườ
ng
điện
t

ử
Hệ loại này có nhiệm vụ thu thập tin tức dữ liệu về một đối
tượng hay quá trình nào đó để đánh giá thông số hoặc trạng thái
của chúng.
1. Cấu trúc khối:
Hình 1.8
3
Hình 1.8. Hệ thống đo
l
ư
ờ
ng
2. Các đặc điểm
cơ
b
ả
n
:
a) Là hệ cấu trúc
dạng
h
ở
4
b) Có hai phương pháp cơ bản thực hiện quá trình đo: phương
pháp tiếp xúc (thiết
b
ị
đầu vào tiếp xúc trực tiếp với đối tượng đo
là nguồn tin) và phương pháp không t
i

ế
p
xúc.
Bộ biến đổi đầu vào là quan trọng nhất, có nhiệm vụ biến đổi
thông số đại
l
ượ
ng
cần đo (thường ở dạng một đại lượng vật lý)
về dạng tín hiệu điện tử có tham số tỷ
l
ệ
với đại lượng cần đo. (Ví
dụ: áp suất biến đổi thành điện áp, nhiệt độ hoặc độ ẩm hay vận
tốc biến đổi thành điện áp hoặc dòng
đ
i
ệ
n

)
.
c) Sự can thiệp của bất kỳ thiết
b
ị
đo nào vào đối tượng đo
dẫn tới hệ quả là
đố
i
tượng đo không còn đứng độc lập và do

đó xảy ra quá trình mất thông tin tự nhiên dẫn đến sai số
đ
o
.
d) Mọi cố gắng nhằm nâng cao độ chính xác của phép đo đều
làm tăng tính phức t
ạ
p
; tăng chi phí kỹ thuật và làm xuất hiện các
nguyên nhân gây sai số mới và đôi khi làm giảm độ tin cậy của
phép
đ
o
.
e) Về nguyên tắc có thể thực hiện gia công tin tức đo liên tục
theo thời gian
(ph
ươ
ng
pháp analog) hay gia công rời rạc theo
thời gian (phương pháp digital). Yếu tố này quy
đ
ị
nh
các đặc
điểm kỹ thuật và cấu trúc. Cụ thể là ở phương pháp analog,
đ
ạ
i
lượng đo được theo dõi liên tục theo thời gian còn ở phương

pháp digital đại lượng
đ
o
được lấy mẫu giá
tr
ị
ở những thời điểm
xác
đ
ị
nh
và so với các mức cường độ
chu
ẩ
n
xác
đ
ị
nh
. Phương
pháp digital cho phép tiết kiệm năng lượng, nâng cao độ chính
xác và khả năng phối ghép với các thiết
b
ị
xử lý tin tự
độ
ng
.
f) Có khả năng đo nhiều thông số (nhiều kênh) hay đo xa nhờ
kết hợp thiết

b
ị
đo
v
ớ
i
một hệ thống thông tin truyền dữ liệu, đo
tự động nhờ một chương trình vạch sẵn
(
đ
o
điều khiển bằng
µp)
1.3.4. Hệ
t
ự
điều
chỉnh
Hệ có nhiệm vụ theo dõi khống chế một hoặc vài thông số
của một quá trình sao cho thông số này phải có giá
tr
ị
nằm trong
một giới hạn đã
đ
ị
nh
trước (hoặc ngoài
gi
ớ

i
hạn này) tức là có
nhiệm vụ ổn
đ
ị
nh
thông số (tự động) ở một
tr
ị
số hay một dải
tr
ị
s
ố
cho t
r
ướ
c
.
1. Sơ đồ cấu trúc như
Hình 1.9.
2. Các đặc điểm
chủ
y
ế
u
a) Là hệ dạng cấu trúc kín: thông tin truyền theo hai hướng nhờ
các mạch phản
h
ồ

i
.
b) Thông số cần đo và khống chế được theo dõi liên tục và duy
5
trì ở mức hoặc
gi
ớ
i
hạn
đ
ị
nh s
ẵ
n
.
Ví dụ : T
o
(cần theo dõi khống chế) được biến đổi trước tiên
thành U
x
sau đó, so sánh U
x
với U
ch
để phát hiện ra dấu và độ
lớn của sai lệch (U
ch
tương ứng với mức
chu
ẩ

n
T
ch
được
đ
ị
nh
sẵn mà đối tượng cần được khống chế ở đó). Sau khi được
khuếch
đ
ạ
i
lượng sai lệch ∆U = U
x
- U
ch
được đưa tới khối
chấp hành để điều khiển tăng
ho
ặ
c
giảm T
x
theo yêu cầu tùy
dấu và độ lớn của ∆U. Sẽ có 3 khà
n
ă
ng
:
6

Hình 1.9. Hệ tự động điều
ch
ỉ
nh
•
Khi ∆U = 0, ta có T
x
= T
ch
. (U
x
= U
ch
) đối tượng đang ở
trạng thái mong
mu
ố
n
, nhánh thông tin ngược không hoạt
độ
ng
.
•
Khi ∆U > 0 (U
x
> U
ch
) T
x
> T

ch
hệ điều
ch
ỉ
nh
làm giảm T
x
.
•
Khi ∆U < 0 T
x
< T
ch
hệ điều
ch
ỉ
nh
làm tăng T
x
. quá trình
điều
ch
ỉ
nh
T
x
ch
ỉ
ngừng khi ∆U
= 0.

c) Độ
m
ị
n
(chính xác) khi điều
ch
ỉ
nh
phụ thuộc vào:
•
Độ chính xác của quá trình biến đổi từ T
ch
thành U
ch
•
Độ phân dải của phần tử so sánh (độ nhỏ của
∆
U)
•
Độ chính xác của quá trình biến đổi T
x
thành U
x
•
Tính chất quán tính của
h
ệ
.
d) Có thề điêu
ch

ỉ
nh
liên tục theo thời gian (analog) hay gián
đoạn theo thời gian
mi
ễ
n
sao đạt được giá
tr
ị
trung bình mong
đ
ợ
i
.
Phương pháp digital cho phép, tiết kiệm năng lượng của hệ
và ghép nối với
h
ệ
thống tự động tính
toán.
e) Chú ý rằng, thông thường nếu chọn một ngưỡng U
ch
ta
nhận được kết quả là
h
ệ
điều khiển có hành động hay không tùy
theo U
x

đang lớn hơn hay nhỏ hơn U
ch
(và do đó tham số vật lý
7
cần theo dõi đang lớn hơn hay nhỏ hơn giá
tr
ị
ngưỡng
đ
ị
nh
sẵn
t
ừ
trước). Khi chọn được hai mức ngưỡng U
chl
vă U
ch2
hệ sẽ
hành động mỗi khi U
x
n
ằ
m
lọt vào trong khoảng hai giá
tr
ị
ngưỡng hoặc ngược lại, điều này mang ý nghĩa thực t
ế
hơn của

một hệ tự động điều
ch
ỉ
nh
. Trường hợp với một mức ngưỡng,
hệ mang ý nghĩa dùng để điều khiển trạng thái (hành vi) của đối
t
ượ
ng
.
8