Đo lực và áp suất đo biến dạng STRAIN GAGE

Đo lực và ứng suất Trang 1
L I GI I THI UỜ Ớ Ệ
Ngày nay vi c đo l ng và đi u khi n đ c ng d ng trong s n xu tệ ườ ề ể ượ ứ ụ ả ấ
công nghi p c ng nh trong phòng thí nghi m r t h u d ng. L i d ng vi cệ ũ ư ệ ấ ữ ụ ợ ụ ệ
đo ng su t bi n d ng t đó mà ta có th xác đ nh đ c nh ng thông s v t lý cứ ấ ế ạ ừ ể ị ượ ữ ố ậ ơ
h c khác nh : đ võng t nh, moment, l c tác d ng, …ọ ư ộ ĩ ự ụ
Hi n nay đã có nh ng máy đo nh lo i dùng đ ng h ch th s P3500 đ cệ ữ ư ạ ồ ồ ỉ ị ố ượ
th c hi n t i phòng thí nghi m. Khi khoa h c công ngh thông tin đã và đangự ệ ạ ệ ọ ệ
phát tri n thì máy vi tính b t đ u thay th các thi t b đo l ng thông th ng màể ắ ầ ế ế ị ườ ườ
cho ta k t qu nhanh và chính xác. Các thi t b , h th ng đo l ng và đi u khi nế ả ế ị ệ ố ườ ề ể
ghép n i v i máy tính có đ chính xác cao, th i gian thu th p s li u ng nố ớ ộ ờ ậ ố ệ ắ
nh ng đi u đáng quan tâm h n là m c đ t đ ng hóa trong vi c thu th p và x lýư ề ơ ứ ộ ự ộ ệ ậ ử
các k t qu đó.ế ả
Tuy nhiên đ h th ng đo l ng và đi u khi n ghép n i v i máy tính ho tể ệ ố ườ ề ể ố ớ ạ
đ ng đ c thì ngoài ph n m ch đi n khu ch đ i và chuy n đ i AD thì c n cóộ ượ ầ ạ ệ ế ạ ể ổ ầ
ch ng trình đ c n p vào máy tính đ x lý k t qu .ươ ượ ạ ể ử ế ả
Bài lu n v n này c ng là m t đ tài x lý tín hi n đi n t b c m bi n choậ ă ũ ộ ề ử ệ ệ ử ộ ả ế
phép máy tính có th giao ti p thông qua c ng máy in.ể ế ổ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
Đo lực và ứng suất Trang 2
PH N AẦ
D N NH PẪ Ậ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
Đo lực và ứng suất Trang 3
I. T V N :ĐẶ Ấ ĐỀ
hi u đ c và làm ch đ c các hi n t ng v t lý hóa h c, y, sinhĐể ể ượ ủ ượ ệ ượ ậ ọ
h c trong đ i s ng chúng ta, đòi h i chúng ta ph i có ph ng pháp đo và thi t bọ ờ ố ỏ ả ươ ế ị
đo l ng s giúp chúng ta đ t đ c m c đích này.ườ ẽ ạ ượ ụ
Cùng v i s ti n b v t b c c a công ngh đi n t và công ngh thôngớ ự ế ộ ượ ậ ủ ệ ệ ử ệ
tin chúng ta có thêm các thi t b đo l ng đi n t ngày càng chính xác h n, s d ngế ị ườ ệ ử ơ ử ụ
thu n l i h n, ho t đ ng ch đ t đ ng hóa hoàn toàn. ph c v cho vi cậ ợ ơ ạ ộ ở ế ộ ự ộ Để ụ ụ ệ

t đ ng hóa trong công nghi p, chúng ta ph i đ c p đ n các ph ng pháp vàự ộ ệ ả ề ậ ế ươ
c m bi n đo các đ i l ng không đi n.ả ế ạ ượ ệ
Ví d nh : l c, áp su t, nhi t đ v.v T nh ng đ i l ng không đi nụ ư ự ấ ệ ộ ừ ữ ạ ượ ệ
này đ c c m bi n chuy n đ i thành đ i l ng đi n r i x lý tín hi u b ngượ ả ế ể ổ ạ ượ ệ ồ ử ệ ằ
nh ng m ch đi n t .ữ ạ ệ ử
V i m c đích là xác đ nh đ bi n d ng, ng su t khi tác d ng m t l c vàoớ ụ ị ộ ế ạ ứ ấ ụ ộ ự
m t đ u c a m t d m ngang. T c là đ t m t v t có kh i l ng vào đ u d m,ộ ầ ủ ộ ầ ứ ặ ộ ậ ố ượ ầ ầ
trên d m có g n Strain Gage (mi ng đo bi n d ng) mà t đó ta có th xác đ nhầ ắ ế ế ạ ừ ể ị
đ c kh i l ng mà v t đ t vào. Thông qua đ i l ng trung gian này mà ta có thượ ố ượ ậ ặ ạ ượ ể
xác đ nh đ c: đ bi n d ng ng su t, đ võng và đ tài này s đ c tìm hi u kị ượ ộ ế ạ ứ ấ ộ ề ẽ ượ ể ỹ
v cách th c xác đ nh đ c các đ i l ng này.ề ứ ị ượ ạ ượ
V i đ tài “ớ ề O L C VÀ NG SU TĐ Ự Ứ Ấ ” này có th dùng làm thi t b đo l ngể ế ị ườ
phòng thí nghi m. Do đó nhi m v ch y u là ph i hi n th đ c k t quở ệ ệ ụ ủ ế ả ể ị ượ ế ả
v i sai s càng nh càng t t.ớ ố ỏ ố
II. GI I H N TÀI:Ớ Ạ ĐỀ
o l c và ng su t b ng máy tính. Nh s tr giúp c a máy tính c ng v iĐ ự ứ ấ ằ ờ ự ợ ủ ộ ớ
ph n m m Pascal cho phép ng i l p trình có th hi n th k t qu d iầ ề ườ ậ ể ể ị ế ả ướ
nhi u hình th c khác nhau (hi n th ch đ v n b n, ch đ đ th ).ề ứ ể ị ế ộ ă ả ở ế ộ ồ ị
V i th i gian ng n ch có 10 tu n mà có nhi u v n đ c n gi i quy t,ớ ờ ắ ỉ ầ ề ấ ề ầ ả ế
h n n a ki n th c v l p trình có gi i h n. Do đó trong kho ng th i gian đó,ơ ữ ế ứ ề ậ ớ ạ ả ờ
nhóm sinh viên th c hi n t p trung vào gi i quy t nh ng v n đ sau:ự ệ ậ ả ế ữ ấ ề
- Thi t k ph n c ng.ế ế ầ ứ
- Vi t ch ng trình x lý tín hi u t b c m bi n đ hi n th k tế ươ ử ệ ừ ộ ả ế ể ể ị ế
qu trên màn hình.ả
III. CÁC PH NG PHÁP TH C THI TÀI:ƯƠ Ự ĐỀ
V i nh ng yêu c u đó ta có th đ a ra ph ng pháp đ th c thi đ tài nhớ ữ ầ ể ư ươ ể ự ề ư
sau:
• S d ng k thu t vi x lý và vi đi u khi n.ử ụ ỹ ậ ử ề ể
• Dùng máy tính đ x lý.ể ử
V i k thu t vi x lý và vi đi u khi n n u dùng led 7 đo n đ hi n th 1ớ ỹ ậ ử ề ể ế ạ ể ể ị

lo t các thông s : l c, ng su t, bi n d ng thì s tr nên g p khó kh n vàạ ố ự ứ ấ ế ạ ẽ ở ặ ă
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
Đo lực và ứng suất Trang 4
hi n th d i đ th s không th c hi n đ c. Do đó đây nhóm sinh viên th cể ị ướ ồ ị ẽ ự ệ ượ ở ự
hi n ch n máy tính đ x lý thông qua c ng máy in. S d ch n ph ng phápệ ọ ể ử ổ ở ĩ ọ ươ
này có u đi m là:ư ể
- Có th hi n th cùng m t lúc các thông s và đ th .ể ệ ị ộ ố ồ ị
- Tính toán và l p trình trên ph n m m Pascal so v i x lý và vi đi uậ ầ ề ớ ử ề
khi n.ể
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
Đo lực và ứng suất Trang 5
CHƯƠNG I
CÁC PH NG PHÁP O BI N D NGƯƠ Đ Ế Ạ
I. KHÁI NI M V BI N D NG:Ệ Ề Ế Ạ
Khi đ t m t l c vào v t th , v t th b thay đ i hình d ng. Trong tr ngặ ộ ự ậ ể ậ ể ị ổ ạ ườ
h p t ng quát, s thay đ i này g i là bi n d ng. đây chúng ta hi u bi n d ngợ ổ ự ổ ọ ế ạ Ở ể ế ạ
nh là s thay đ i hình d ng trên 1 đ n v dài hay là đ thay đ i chi u dài t ngư ự ổ ạ ơ ị ộ ổ ề ươ
đ i.ố
II. CÁC PH NG PHÁP O BI N D NG:ƯƠ Đ Ế Ạ
Cùng v i s phát tri n c a k thu t đi n t , k thu t đ u dò, đ c bi t tớ ự ể ủ ỹ ậ ệ ử ỹ ậ ầ ặ ệ ừ
nh ng n m 1970, ng i ta đã ch t o ra r t nhi u d ng c đo bi n d ng d aữ ă ườ ế ạ ấ ề ụ ụ ế ạ ự
trên các nguyên lý c khí, quang, đi n âm thanh và nguyên lý khí nén Tuy nhiênơ ệ
không có m t nguyên lý nào có th th a mãn m i yêu c u k thu t đ t ra. Do đó cóộ ể ỏ ọ ầ ỹ ậ ặ
r t nhi u h th ng đo khác nhau đ đáp ng m i yêu c u đo trong ph m vi gi iấ ề ệ ố ể ứ ọ ầ ạ ả
quy t nh ng v n đ khác nhau, sau đây là các ph ng pháp đo:ế ữ ấ ề ươ
1. Ph ng pháp c khí:ươ ơ
Ph ng pháp c khí đo bi n d ng ngày nay ít đ c s d ng, b i vì đoươ ơ ế ạ ượ ử ụ ở
bi n d ng b ng đi n tr chính xác h n và d s d ng. Tuy nhiên, d ng c đoế ạ ằ ệ ở ơ ễ ử ụ ụ ụ
c khí đ c g i là Extensometer v n còn đ c s d ng r ng rãi trong h th ngơ ượ ọ ẫ ượ ử ụ ộ ệ ố
ki m tra v t li u.ể ậ ệ

2. Ph ng pháp âm thanh:ươ
Ph ng pháp âm thanh đo bi n d ng hi n nay h u h t đ c thay đ iươ ế ạ ệ ầ ế ượ ổ
b ng ph ng pháp đo đi n. Ph ng pháp đo bi n d ng b ng âm thanh có nét đ cằ ươ ệ ươ ế ạ ằ ộ
đáo riêng, n đ nh không m t đ chính xác theo th i gian. Ph ng pháp đo bi nổ ị ấ ộ ờ ươ ế
d ng b ng âm thanh v n đ c s d ng d a trên nguyên lý do ông R.S.Jerrettạ ằ ẫ ượ ử ụ ự
sáng ch vào n m 1944.ế ă
3. Ph ng pháp bi n d ng b ng i n tr :ươ ế ạ ằ đ ệ ở
Ph ng pháp đo bi n d ng b ng đi n tr này đ c xem là hoàn h o nh t,ươ ế ạ ằ ệ ở ượ ả ấ
ch tr m t s tr ng h p đ c bi t ph ng pháp này không s d ng đ c.ỉ ừ ộ ố ườ ợ ạ ệ ươ ử ụ ượ
Ph ng pháp này đ c xem là ph bi n nh t hi n nay d a trên nguyên lý do ôngươ ượ ổ ế ấ ệ ự
Kelvin phát hi n n m 1856.ệ ă
4. Ph ng pháp o bi n d ng b ng ch t bán d n:ươ đ ế ạ ằ ấ ẫ
u đi m có đ nh y cao nh ng giá thành l i cao. Ph m vi đo ch u nhƯ ể ộ ạ ư ạ ạ ị ả
h ng nhi u v y u t nhi t đ . Ph ng pháp này dùng đ đo bi n d ng r tưở ề ề ế ố ệ ộ ươ ể ế ạ ấ
nh vì nó c c nh y (v i đi u ki n nhi t đ n đ nh) song r t ít s d ng. ỏ ự ạ ớ ề ệ ệ ộ ổ ị ấ ử ụ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
Đo lực và ứng suất Trang 6
5. Ph ng pháp o bi n d ng b ng ph ng pháp l i:ươ đ ế ạ ằ ươ ướ
Ph ng pháp này có t lâu đ i, đ t l i lên m u th ch p hình tr c và sauươ ừ ờ ặ ướ ẫ ử ụ ướ
khi đ t t i tr ng, l i s b bi n d ng. Ph ng pháp này có đi m khó kh n là cácạ ả ọ ướ ẽ ị ế ạ ươ ể ă
bi n d ng th ng nh do đó h u h t các tr ng h p s d ch chuy n các m tế ạ ườ ỏ ầ ế ườ ợ ự ị ể ắ
l i không b o đ m tính chính xác. s d ng ph ng pháp bi n d ng đướ ả ả Để ử ụ ươ ế ạ ủ
l n (cho ch t d o cao su) r t hi u qu .ớ ấ ẻ ấ ệ ả
6. Ph ng pháp t o m u Hickson (ph ng pháp l i):ươ ạ ẫ ươ ướ
t t gi y nhám lên v t m u kéo theo 2 ph ng đ t o v t tr y. đoĐặ ờ ấ ậ ẫ ươ ể ạ ế ầ Để
bi n d ng trên m u th r t khó nên ng i ta l y t m h p kim m ng dán lên chế ạ ẫ ử ấ ườ ấ ấ ợ ỏ ỗ
tr y, đ in lên t m phim đó, thay vì đo v t m u ng i ta đo v t tr y lên t mầ ể ấ ậ ẫ ườ ế ầ ấ
phim.
Trong su t 50 n m qua ph ng pháp đo bi n d ng b ng đi n tr đã đ cố ă ươ ế ạ ằ ệ ở ượ
s d ng r ng rãi vì s đ n gi n c ng nh k t qu đáng tin c y c a chúng.ử ụ ộ ự ơ ả ũ ư ế ả ậ ủ

Do đó trong đ tài này nhóm sinh viên th c hi n đo bi n d ng b ng đi n tr .ề ự ệ ế ạ ằ ệ ở
III. O BI N D NG B NG STRAIN GAGE:Đ Ế Ạ Ằ
Mi ng đo bi n d ng (strain - gage) là m t c u ki n đi n tr đ c dùng đế ế ạ ộ ấ ệ ệ ở ượ ể
dán lên m t b ph n bi n d ng. M c bi n d ng c a b ph n thông qua l pộ ộ ậ ế ạ ứ ế ạ ủ ộ ậ ớ
keo đ c truy n sang mi ng đo. Mi ng đo nh v y ph i ch u m t s bi nượ ề ế ế ư ậ ả ị ộ ự ế
đ ng t l v i đi n tr c a nó.ộ ỷ ệ ớ ệ ở ủ
Strain Gage (SG-mi ng đo bi n d ng) là m t trong nh ng công c quanế ế ạ ộ ữ ụ
tr ng c a k thu t đo l ng đi n t đ c áp d ng đo các đ i l ng c h c.ọ ủ ỹ ậ ườ ệ ử ượ ụ ạ ượ ơ ọ
úng nh tên g i, nó đ c s d ng đ đo bi n d ng. Bi n d ng c a m t v tĐ ư ọ ượ ử ụ ể ế ạ ế ạ ủ ộ ậ
th đ c gây ra b i tác nhân bên ngoài ho c bên trong, làm sinh ra ng su t. Doể ượ ở ặ ứ ấ
v y trong phân tích ng su t th c nghi m ng i ta s d ng r ng rãi ph ngậ ứ ấ ự ệ ườ ử ụ ộ ươ
pháp xác đ nh bi n d ng.ị ế ạ
Các thi t b bi n d ng cho đ n nay đã đ c nhi u hãng ch t o nh : ế ị ế ạ ế ượ ề ế ạ ư
Hottinger Baldwin, Messttechnik, Micromesures Vishay
Strain Gage đ c t o ra v i 2 k t c u là l i ph ng và d ng ng tr .ượ ạ ớ ế ấ ướ ẳ ạ ố ụ
a. D ng l i ph ng b. D ng ng trạ ướ ẳ ạ ố ụ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
W i n d i n g C o r d
Đo lực và ứng suất Trang 7
1. H s mi ng o (Gage factor):ệ ố ế đ
S thay đ i đi n tr c a m t c u ki n có đi n tr bi n đ i đ c tùy thu cự ổ ệ ở ủ ộ ấ ệ ệ ở ế ổ ượ ộ
vào quan h sau:ệ
V i R: là đi n tr ban đ u c a c u ki n.ớ ệ ở ầ ủ ấ ệ

L: chi u dài ban đ u c a c u ki n.ề ầ ủ ấ ệ
F : h s mi ng đo.ệ ố ế
M t mi ng đo lý t ng ph i có m t đi n tr r t l n, m t h s đo c cộ ế ưở ả ộ ệ ở ấ ớ ộ ệ ố ự
đ i và m t m c gi i h n đàn h i cao, đ ng th i l i khơng b nh h ng nhi tạ ộ ứ ớ ạ ồ ồ ờ ạ ị ả ưở ệ
đ cao tác đ ng. Thêm vào đó, h s mi ng đo ln ln b t bi n cho dù m c bi nộ ộ ệ ố ế ấ ế ứ ế
d ng có l n đ n đâu đi ch ng n a.ạ ớ ế ă ữ

mi ng đo có th ho t đ ng m t cách thích h p theo s c c ng c ngĐể ế ể ạ ộ ộ ợ ứ ă ũ
nh s c nén, s i đi n tr ph i càng m ng đ cho l p keo có th truy n hồn tồnư ứ ợ ệ ở ả ỏ ể ớ ể ề
m c bi n d ng c a b ph n sang mi ng đo.ứ ế ạ ủ ộ ậ ế
2. Ch t keo dán:ấ
a) Keo cyanoacrylate: R t th c d ng cho vi c áp d ng bìnhấ ự ụ ệ ụ
th ng trong th i gian ng n, nhi t đ áp d ng d i 100ườ ờ ắ ệ ộ ụ ướ
0
C. S khơ c ngẽ ứ
trong vài giây d i tác d ng c a s c ép.ướ ụ ủ ứ
b) Keo epoxy: R t có hi u qu , n đ nh trong th i gian lâu v iấ ệ ả ổ ị ờ ớ
nhi t đ đ n 300ệ ộ ế
o
c.
c) Keo g m:ố Khó áp d ng h n vì c n thi t b đ t bi t có v mongụ ơ ầ ế ị ặ ệ ẻ
manh y u t, khơng cho phép dùng v i nh ng bi n d ng l n.,s d ngế ớ ớ ữ ế ạ ớ ử ụ
đ c đ n 600ượ ế
o
c.
d) Hàn: ây là cách th c th c t nh t đ dùng nhi t đ cao cho các Đ ứ ự ế ấ ể ở ệ ộ
mi ng đo trong v b c kim lo i r t đ c.ế ỏ ọ ạ ấ ặ
C n chú ý là b m t đ dán ph i đ c t y s ch d u m và sau đó đ c trungầ ề ặ ể ả ượ ẩ ạ ầ ỡ ượ
hòa b ng hóa ch t. t o ra b m t có tính ch t lý t ng đ i v i lo i keoằ ấ Để ạ ề ặ ấ ưở ố ớ ạ
này, b m t ph i đ c làm s ch v t r đ t o ra b m t nh n nh ng khơng qề ặ ả ượ ạ ế ỉ ể ạ ề ặ ẵ ư
bóng.
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
E.F
L
L
F
R

R
=
∆
=
∆
trở điện đổi biếnđộ:
R
R∆
o lc v ng sut Trang 8
IV. M CH C U WHEATSTONE:
C u Wheatstone l m ch c u c ch n nhi u nh t trong vi c o
nh ng bi n d ng i n tr nh (t i a 10%) nh trong vi c dựng cỏc mi ng o
bi n d ng.
1. Nguyờn lý:
i c u Wheatstone c a hỡnh 1:
Tớn hi u u ra E
m
qua thi t b o v i tr khỏng Z
m
:
R: i n tr danh ngh a ban u c a cỏc i n tr R
1
, R
2
, R
3
& R
4
(th ng l
120 nh ng l 350 cho cỏc b bi n c m).

V: i n ỏp cung c p cho c u.
i n ỏp cung c p cho c u l m t ngu n n ng l ng cung c p th t n
nh.
Ph n l n Z
m
l n h n R r t nhi u (vớ d nh :Vụn k , b khu ch i v i liờn
k t tr c ti p) do ú thỡ ph ng trỡnh (1) tr thnh:
T (2) cú nh n xột l: s thay i n v i n tr c a 2 i n tr ngh ch
nhau. c tớnh ny c a c u Wheatstone th ng c dựng b o m tớnh n
nh nhi t c a m ch o v c ng dựng cho cỏc thi t k c bi t.
SVTH :H THANH LM - PH M TR NG QU NH
trụỷ. ủieọn cuỷa vũ ủụn ủoồi Bieỏn:
(1)
4
4
3
3
2
2
1
1
14
R
R
R
R
R
R
R
R

R
R
Zm
R
V
Em










+









+
=
( )
2

4
4
3
3
2
2
1
1
4









+



=
R
R
R
R
R
R
R

RV
Em
m
E
Z m
m
H ỡ n h 1 : M a ùc h c a u W h e a t s t o n e
R 1
R 2
R 4
R 3
V
Đo lực và ứng suất Trang 9
2. Cân b ng ban u:ằ đầ
Tr c khi b t đ u vi c th nghi m, đi u quan tr ng là nên nh đem t tướ ắ ầ ệ ử ệ ề ọ ớ ấ
c các s ghi trên thi t b tr l i s không. i u này s làm đ n gi n cho vi cả ố ế ị ở ạ ố Đ ề ẽ ơ ả ệ
th hi n đo đ c và cho phép dùng thi t b t t h n. Hình trên cho th y m tể ệ ạ ế ị ố ơ ấ ộ
ph ng pháp th ng dùng đ đ m b o cho vi c cân b ng ban đ u. Rươ ườ ể ả ả ệ ằ ầ
a
là đi n trệ ở
c đ nh, Rố ị
b
là m t th k nhi u vòng. Trong ph n l n th ng s d ngộ ế ế ề ầ ớ ườ ử ụ
R
a
=20kΩ, R
b
=40kΩ đ thích h p cho vi c cân b ng.ủ ợ ệ ằ
Trong tr ng h p c a các b bi n c m, vi c cân b ng có th th c hi nườ ợ ủ ộ ế ả ệ ằ ể ự ệ
tr c ti p lên b c m bi n b ng cách thêm nh ng đi n tr vào m ch các mi ngự ế ộ ả ế ằ ữ ệ ở ạ ế

đo.
3. Các c tính c a c u:đặ ủ ầ
a) Bù nhi t:ệ
Ph n l n các mi ng đo bi n d ng hi n nay đ u có kh n ng t đ ng cânầ ớ ế ế ạ ệ ề ả ă ự ộ
b ng. Thí d , m t mi ng đo đ c cân b ng cho phép v lý thuy t s không choằ ụ ộ ế ượ ằ ề ế ẽ
th y s thay đ i đi n tr nào khi mi ng thép mà mi ng đo đ c dán lên s giãn nấ ự ổ ệ ở ế ế ượ ẽ ở
khi nhi t đ thay đ i. c tính t cân b ng này có đ c là nh vi c x lý nhi t ápệ ộ ổ Đặ ự ằ ượ ờ ệ ử ệ
d ng cho kim lo i dùng đ ch t o ra mi ng đo. Cách x lý nhi t này ch có hi uụ ạ ể ế ạ ế ử ệ ỉ ệ
qu trong m t t m nhi t đ gi i h n nào đó.ả ộ ầ ệ ộ ớ ạ
B ng cách dùng c u Wheatstone ta c ng có th ch t o m ch cân b ngằ ầ ũ ể ế ạ ạ ằ
nhi t đ . Nh đã bi t, s thay đ i nhi t đ c a 2 nhánh c u k nhau s t tri tệ ộ ư ế ự ổ ệ ộ ủ ầ ề ẽ ự ệ
tiêu nên mi ng đo cân b ng D đ c n i vào m ch c u Wheatstone v i mi ng đoế ằ ượ ố ạ ầ ớ ế
h u công A.ữ
(xem hình v ).ẽ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
M a ïc h c a àu c a ân b a èn g b a n ñ a àu
E m
R 1
R 2
R 3
R 4
V
R a
R b
Đo lực và ứng suất Trang 10

M ch cân b ng nhi t đ .ạ ằ ệ ộ
Mi ng đo D c ng có cùng tính ch t nh mi ng đo A và c ng đ c dán lênế ũ ấ ư ế ũ ượ
kh i v t li u; trong khi dán các mi ng đo, kh i v t li u th nghi m này khôngố ậ ệ ế ố ậ ệ ử ệ
b ch u m t l c tác đ ng nào. Ngoài ra 2 mi ng đo A&D nên đ c đ t g n v iị ị ộ ự ộ ế ượ ặ ầ ớ

nhau càng t t; t t c s thay đ i nhi t đ chung c hai mi ng đo này s đ cố ấ ả ự ổ ệ ộ ả ế ẽ ượ
tri t tiêu và nó s t cân b ng nhi t đ .ệ ẽ ự ằ ệ ộ
b) S k t h p các mi ng o:ự ế ợ ế đ
C u Wheatstone cho phép k t h p nhi u mi ng đo h u công. Hình trênầ ế ợ ề ế ữ
cho th y b n mi ng đo đ c dán lên thanh m u. Khi thanh m u b kéo ra kh iấ ố ế ượ ẫ ẫ ị ỏ
b i l c P, nh ng bi n d ng t ng t s là:ở ự ữ ế ạ ươ ự ẽ
ν: h s Poisson.ệ ố
A: ti t di n ngang.ế ệ
E: Modun đàn h i.ồ
B n mi ng đo nh v y t o thành c u Wheatstone nên đi n áp đ u ra s là:ố ế ư ậ ạ ầ ệ ở ầ ẽ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
ευεε
εεε
. Vaø
.
42
21
−==
===
EA
P


R 3
R 4
R 2
R 1
E
V
D

A
Active
Dumm
R3
R4
R2
R1
V
Đo lực và ứng suất Trang 11
u n c a thanh m u s đ c c u Wheatstone c m nh n vì cácĐộ ố ủ ẫ ẽ ượ ầ ả ậ
mi ng đo 1 và 3 ( c ng nh 2&4) s c ng các bi n d ng có d u ngh ch v iế ũ ư ẽ ộ ế ạ ấ ị ớ
nhau và nh th s t tri t tiêu theo nhi t đ . ây là nguyên lý đ c dùng th ngư ế ẽ ự ệ ệ ộ Đ ượ ườ
xuyên trong vi c thi t k các b c m bi n.ệ ế ế ộ ả ế
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
( )
[ ]
.12
εν
+==∆
KEmE
2)&1 thöùc bieåucaùc laïi(xem
4
VF
K
=
Đo lực và ứng suất Trang 12
CH NG IIƯƠ
KH O SÁT C NG MÁY INẢ Ổ
B ADC 12 BIT & VÀ CÁC LINH KI N CÓ LIÊN QUANỘ Ệ
Giao ti p v i máy tính là vi c trao đ i d li u gi a máy tính v i m t hayế ớ ệ ổ ữ ệ ữ ớ ộ

nhi u thi t b ngo i vi. Hai thi t b ngo i vi quen thu c c a máy tính là bànề ế ị ạ ế ị ạ ộ ủ
phím và màn hình. Ngoài ra máy tính còn đ c b trí thêm các đ ng giao ti p đaượ ố ườ ế
n ng khác nhau: giao ti p n i ti p (thông qua c ng COM), giao ti p songă ế ố ế ổ ế
song (c ng LPT) giao ti p qua khe c m (SLOT).ổ ế ắ
Ghép n i n i ti p cho phép trao đ i thông tin gi a các thi t b v i nhauố ố ế ổ ữ ế ị ớ
theo t ng bit m t. S li u th ng đ c g i theo t ng nhóm bit SDU (Serialừ ộ ố ệ ườ ượ ở ừ
Data Unit) mà nó t o thành m t byte hay m t t Các thi t b ngo i vi nhạ ộ ộ ừ ế ị ạ ư
Plotter, modem, mouse và printer có th đ c ghép n i v i PC qua c ng n iể ượ ố ớ ổ ố
ti p COM. Các ghép n i c a PC cho trao đ i n i ti p đ u theo tiêu chu nế ố ủ ổ ố ế ề ẩ
RS232C c a EIA ho c CCITT châu Au. V m t kinh t vi c trao đ i thôngủ ặ ở ề ặ ế ệ ổ
tin qua c ng n i ti p là ít t n kém nh ng v m t k thu t thì khá ph c t p.ổ ố ế ố ư ề ặ ỹ ậ ứ ạ
Giao ti p qua khe c m SLOT c ng ph c t p không kém đòi h i vi c giaế ắ ũ ứ ạ ỏ ệ
công thi t b ph i chính xác, h n n a vi c tháo v máy đ g n SLOT Card sauế ị ả ơ ữ ệ ỏ ể ắ
m i l n đo là v n đ khó ch p nh n.ỗ ầ ấ ề ấ ậ
Giao ti p qua c ng song song, d li u truy n song song vì v y t c đế ổ ữ ệ ề ậ ố ộ
truy n song song th ng cao h n truy n n i ti p (kho ng t 40kB/s đ nề ườ ơ ề ố ế ả ừ ế
1MB/s). H u h t các máy tính đ u trang b c ng này. Vi c trao đ i thông tinầ ế ề ị ổ ệ ổ
m t cách d dàng.ộ ễ
I. KH O SÁT C NG MÁY IN:Ả Ổ
C ng này đ dùng giao ti p v i máy in. u c m có 25 chân và còn g i làổ ể ế ớ Đầ ắ ọ
DB25. Bên trong có 3 thanh ghi có th truy n s li u và đi u khi n máy in, m iể ề ố ệ ề ể ỗ
thanh ghi 8 bit. Ba thanh ghi g m:ồ
• Thanh ghi d li u (Data register):ữ ệ
Có đ a ch b ng đ a ch c b n c a máy in=378H.ị ỉ ằ ị ỉ ơ ả ủ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
D 7 D 6
D 5 D 4
D 3
D 2 D 1 D 0
D 0

D 1
D 2
D 3
D 4
D 5
D 6
D 7
( P I N 2 )
( P I N 3 )
( P I N 4 )
( P I N 5 )
( P I N 6 )
( P I N 7 )
( P I N 8 )
( P I N 9 )
Đo lực và ứng suất Trang 13
• Thanh ghi tr ng thái (Status register).(ch đ c):ạ ỉ ọ
D
0
,D
1
,D
2
: không s d ng (th ng đ m c [ 1])ử ụ ườ ể ở ứ
Có đ a ch b ng đ a ch c b n +1=379H.ị ỉ ằ ị ỉ ơ ả
• Thanh ghi đi u khi n :ề ể
D
5
,D
6

,D
7
: không s d ng(th ng đ m c [ 1]).ử ụ ườ ể ở ứ
a ch b ng đ a ch c b n + 2=37AH.Đị ỉ ằ ị ỉ ơ ả
Vi c n i máy in v i máy tính đ c th c hi n qua l c m DB25 phíaệ ố ớ ượ ự ệ ỗ ắ ở
sau máy tính. Nh ng đây không ch la ch n i v i máy in mà khi s d ng máyư ỉ ỗ ố ớ ử ụ
tính vào m c đích đo l ng và đi u khi n thì vi c ghép n i c ng th c hi n quaụ ườ ề ể ệ ố ũ ự ệ
c m này. Qua c ng này d li u đ c truy n đi song song nên đôi khi còn đ cổ ắ ổ ữ ệ ượ ề ượ
g i là c ng ghép n i song song và t c đ truy n d li u c ng đ t đ n m c là đángọ ổ ố ố ộ ề ữ ệ ũ ạ ế ứ
k . T t c các đ ng d n c a c ng này đ u t ng thích TTL, ngh a là chúng đ uể ấ ả ườ ẫ ủ ổ ề ươ ĩ ề
cung c p m t m c đi n áp n m gi a 0V và 5V.ấ ộ ứ ệ ằ ữ
Bên c nh 8 bit d li u còn có nh ng đ ng d n tín hi u khác, t ng c ngạ ữ ệ ữ ườ ẫ ệ ổ ộ
ng i s d ng có th trao đ i 1 cách riêng bi t v i 17 đ ng d n, bao g m 12ườ ử ụ ể ổ ệ ớ ườ ẫ ồ
đ ng d n ra và 5 đ ng d n vào. B i vì 8 đ ng d n d li u. Dườ ẫ ườ ẫ ở ườ ẫ ữ ệ
0
-D
7
không
ph i là đ ng d n 2 chi u trong t t c các lo i máy tính, nên sau đây ta s th y làả ườ ẫ ề ấ ả ạ ẽ ấ
D
0
-D
7
ch s d ng nh là l i ra, các l i ra khác n a là STROBE, AUTOFEEDỉ ử ụ ư ố ố ữ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
D 5
A C K
( P I N 1 1 )
( P I N 1 5 )
B U S Y

D 7
( P I N 1 2 )
D 2
D 3
D 1
( P I N 1 0 )
( P I N 1 3 )
D 4
D 0D 6
P E
E R R O R
S L C T
12
D 5
D 7 D 2
D 3
D 1
D 4
D 0D 6
S T R O B E ( P I N 1 )
A F ( P I N 4 )
I N I T ( P I N 1 6 )
S L C T I N ( P I N 1 7 )
I R Q
Đo lực và ứng suất Trang 14
(AF), INIT và SELECTIN (SLCTIN). Khi trao đ i thông tin v i máy in cácổ ớ
đ ng này đ u có ch c n ng xác đ nh.ườ ề ứ ă ị
• Các tín hi u c a đ u c m DB25:ệ ủ ầ ắ
Chân Tín hi u ệ Môtả
1 STR M c tín hi u th p truy n d li u t i máy in.ứ ệ ấ ề ữ ệ ớ

2 D
0
Bit d li u Dữ ệ
0
.
3 D
1
Bit d li u Dữ ệ
1
4 D
2
Bit d li u Dữ ệ
2
.
5 D
3
Bit d li u Dữ ệ
3
.
6 D
4
Bit d li u Dữ ệ
4
.
7 D
5
Bit d li u Dữ ệ
5
.
8 D

6
Bit d li u Dữ ệ
6
.
9 D
7
Bit d li u Dữ ệ
7
.
10 ACK M c th p ch r ng máy in đã nh n 1 ký t .ứ ấ ỉ ằ ậ ự
11 BUSY
12 PE Báo h t gi y.ế ấ
13 SLCT Báo l a ch n máy in.ự ọ
14 AF T n p gi y.ự ạ ấ
15 ERROR Báo l i máy in.ỗ
16 INIT Reset máy in.
17 SCLTIN Ch n máy in.ọ
18 18-25 GND t.Đấ
II. K THU T BI N I ADC – KH O SÁT ADC ICL 7109:Ỹ Ậ Ế ĐỔ Ả
A. K thu t bi n i ADC:ỹ ậ ế đổ
Bi n đ i Analog – Digital là thành ph n c n thi t trong vi c x lý thôngế ổ ầ ầ ế ệ ử
tin và các ch c n ng đi u khi n s d ng ph ng pháp s , tín hi u th c t thì ứ ă ể ể ử ụ ươ ố ệ ự ế ở
d ng Analog. M t h th ng ti p nh n d li u giao ti p A/D đ chuy n đ iạ ộ ệ ố ế ậ ữ ệ ế ể ể ổ
tín hi u t ng t sang tín hi u s đ x lý.ệ ươ ự ệ ố ể ử
1. c tính k thu t c a m ch ADC:Đặ ỹ ậ ủ ạ
a. chính xác b t đ nh do l ng t hóa:Độ ấ ị ượ ử
i n áp t ng t liên t c đ c chia thành 2Đ ệ ươ ự ụ ượ
n
kho ng gián đo n m iả ạ ở ỗ
m ch đ i n bit. Các giá tr t ng t cùng m t kho ng đ c bi u th cùng nh phân.ạ ổ ị ươ ự ộ ả ượ ể ị ị

Do có m t đ chính xác b t đ nh ộ ộ ấ ị ± ½ LSB (Least significant bit).
b. chính xác:Độ
chính xác tuy t đ i là s sai bi t gi a lý thuy t và tr th c t c a đi nĐộ ệ ố ự ệ ữ ế ị ự ế ủ ệ
áp t ng t vào cho 1 mã nh phân ra. Vì m t mã s ra t ng t ng v i 1 kho ngươ ự ị ộ ố ươ ứ ớ ả
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
C O N N E C T O R D B 2 5
1
1 3
1 4
2 5
Đo lực và ứng suất Trang 15
h p c a đi n áp t ng t vào đ nh ngh a trên đ c xem nh là đi m gi aẹ ủ ệ ươ ự ở ị ĩ ượ ư ể ữ
kho ng.ả
chính xác t ng đ i gi ng nh đ chính xác tuy t đ i nh đ nh ngh aĐộ ươ ố ố ư ộ ệ ố ư ị ĩ
trong đi u ki n tràn khung đã đ c l y chu n, vì các đi m r i trên đ c tínhề ệ ượ ấ ẩ ể ờ ặ
chuy n lý thuy t n m trên m t đ ng th ng nên đ chính xác t ng đ i c ng làể ế ằ ộ ườ ẳ ộ ươ ố ũ
đ phi tuy n.ộ ế
c. Th i gian và t c đ chuy n đ iờ ố ộ ể ổ :
Th i gian chuy n đ i: Th i gian chuy n đ i c n cho 1 l n chuy n đ iờ ể ổ ờ ể ổ ầ ầ ể ổ
hoàn toàn. i v i ph n l n m ch đ i, th i gian này g i là ngh ch đ o c a t cĐố ớ ầ ớ ạ ổ ờ ọ ị ả ủ ố
đ đ i, n u không có thêm các trì hoãn c a h th ng. Tuy nhiên trong m ch đ i cóộ ổ ế ủ ệ ố ạ ổ
t c đ cao, l n đ i m i đ c l ch b t đ u tr c khi l n đ i tr c k t thúc nênố ộ ầ ổ ớ ượ ệ ắ ầ ướ ầ ổ ướ ế
th i gian đ i và t c đ đ i khác nhau.ờ ổ ố ộ ổ
2. M ch chuy n i t ng t sang s (ADC):ạ ể đổ ươ ự ố
a. Nguyên t c m ch ADC:ắ ạ
M ch bi n đ i ADC (Analog Digital Converter) có b ph n chính làạ ế ổ ộ ậ
m ch so sánh:ạ
Do đó nhi m v c a m ch t o ra mã s và m ch đi u khi n logic là thệ ụ ủ ạ ạ ố ạ ề ể ử
m t b h s nh phân aộ ộ ệ ố ị
i

sao cho hi u s đi n áp vào ch a bi t Vệ ố ệ ư ế
a
và tr nguyênị
l ng t hóa sau cùng nh h n 1 LSB.ượ ử ỏ ơ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
M a ïc h
t a ïo m a õ
s o á
M a õ s o á r a
Ñ i e än a ùp v a øo V
R
Ñ i e än a ùp
t ö ô n g t ö ï v a øo
V
a
1 2 3
4
5 6 7
T ö ô n g t ö ï v a øo
V
F S
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
1 / 2 L S B

Đo lực và ứng suất Trang 16
Chuy n đ i đi n áp t ng t liên t c sang mã nh phân r i r c:ể ổ ệ ươ ự ụ ị ờ ạ

S khác nhau gi a các m ch đ i là cách th c thay đ i đi n áp m u Vự ữ ạ ổ ứ ổ ệ ẫ
R
đ xácể
đ nh h s nh phân aị ệ ố ị
i
.
i n áp t ng t ch a bi t là VĐ ệ ươ ự ư ế
a
và đi n áp chu n là Vệ ẩ
R
đ c n i hai ngõ ượ ố ở
vào c a m ch so sánh. Khi Vủ ạ
R
t ng t 0 đ n đi n áp t ng t vào v i sai s ă ừ ế ệ ươ ự ớ ố
b ng sai s l ng t hóa, lúc đó m ch t o mã s ra có giá tr t ng ng v i đi n ằ ố ượ ử ạ ạ ố ị ươ ứ ớ ệ
áp vào ch a bi t.ư ế
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
+ 1 / 2 L S B
- 1 / 2 L S B
M a ïc h
t a ïo m a õ
s o á
M a õ s o á r a
Ñ i e än a ùp m a ãu V
R
Ñ i e än a ùp
t ö ô n g t ö ï v a øo

V
a
s o s a ùn h
LSB
n
i
i
i
a
FS
V
a
V
2
1
1
)2 (
<
∑
=
−
−
Đo lực và ứng suất Trang 17
b. M ch ADC dùng đi n áp m u Vạ ệ ẫ
R
hình n c thang:ấ
• D ng m ch c b n:ạ ạ ơ ả
t o đi n áp m u n c thang so sánh v i đi n áp vào dùng m ch ADC màĐể ạ ệ ẫ ấ ớ ệ ạ
s nh phân vào đ c l y t m t m ch đ m lên nh hình v .ố ị ượ ấ ừ ộ ạ ế ư ẽ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ

+
-
D A C n b i t
M a ïc h ñ e ám
n b i t
S
R
Q
Q
F F
E O C
C K x u n g ñ o àn g h o à
t a àn s o á f c
S T A R T
d o ác l e ân
V = V
R D A C
V
a
( + )
M a õ
s o á r a
T c
T h ô øi g i a n c h u y e ån ñ o åi
K e át t h u ùc
c h u y e ån ñ o åi
V
V ( t )
= V
R

D A C
R
t
t
t
t
Đo lực và ứng suất Trang 18
• M ch ADC dùng m ch đ m lên xu ng:ạ ạ ế ố
N u ngã ra c a m ch so sánh cho th y Vế ủ ạ ấ
R
<V
a
m ch logic s đi u khi nạ ẽ ề ể
m ch đ m lên, còn ng c l i s đ c đi u khi n đ m xu ng. N u đi n áp Vạ ế ượ ạ ẽ ượ ề ể ế ố ế ệ
a
không đ i, Vổ
R
s t dao đ ng xung quanh Vẽ ự ộ
a
v i 2 tr s khác nhau 1 LSB. Khiớ ị ố
V
a
thay đ i ch m, Vổ ậ
R
theo k p Vị
a
khi đó s đ m c a m ch là mã nh phân t ngố ế ủ ạ ị ươ
ng v i tr t c th i c a đi n áp vào. Nh ng n u Vứ ớ ị ứ ờ ủ ệ ư ế
a
bi n đ i nhanh, Vế ổ

R
sẽ
không theo k p Vị
a
thì s đ m c a m ch đ m không ph i là mã nh phân mongố ế ủ ạ ế ả ị
mu n.ố
c. M ch ADC l y g n đúng k ti p SARạ ấ ầ ế ế :
Các m ch đ m trên đ u không đ c dùng trong th c t . đây xét m ch đ iạ ế ở ề ượ ự ế Ở ạ ổ
l y g n đúng k ti p dùng cách đ i đi n áp m u m t cách hi u qu h n khi n sấ ầ ế ế ổ ệ ẫ ộ ệ ả ơ ế ố
l n chuy n đ i ra mã s n bit ch m t n chu k xung CK. M ch đ i g mầ ể ổ ố ỉ ấ ỳ ạ ổ ồ
m ch so sánh, m ch ghi chuy n đ c bi t và m ch ADC.ạ ạ ể ặ ệ ạ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
+
-
D A C n b i t
C o u n t e r
U p / D o w n
C K
C o n t r o l L i g i c
V = V
R D A C
V
a
( + )
M a õ s o á
r a
R
R
V
K h o ân g t h a ây ñ o åi k ò p s o

v ô ùi V a ( t )
V
V a ( t )
Đo lực và ứng suất Trang 19
M ch ghi chuy n đ c bi t đ c g i là m ch ghi l y g n đúng k ti pạ ể ặ ệ ượ ọ ạ ấ ầ ế ế
(Successive Approximation Register: SAR) là m ch có h p luôn ph n đi uạ ợ ầ ề
khi n logic.ể
Khi có xung b t đ u m ch SAR đ c đ t l ch v 0. Ngã ra c a DACắ ầ ạ ượ ặ ệ ề ủ
đ c làm l ch ½ LSB đ t o đ c tính chuy n đ i, k đ n SAR đ a bit có ngh aượ ệ ể ạ ặ ể ổ ế ế ư ĩ
l n nh t (MSB) lên 1, các bit khác b ng 0. S nh phân ra SAR đ c đ a vàoớ ấ ằ ố ị ở ượ ư
m ch DAC.ạ
N u Vế
R
>V
a
(đi n áp t ng t vào) ngã ra Vệ ươ ự
c
c a m ch so sánh m c [0]ủ ạ ứ
khi n SAR b đi MSB (làm cho nó b ng 0).ế ỏ ằ
N u Vế
R
<V
a
thì V
c
m c cao khi n SAR gi l i bitở ứ ế ữ ạ

MSB (làm cho nó
v n b ng 1). Ti p theo, SAR đ a bit có ngh a k ti pẫ ằ ế ư ĩ ế ế

lên 1 và đ c quy t đ nhượ ế ị
b i cách th c nh bit MSB trên. Ti p t c nh v y cho đ n bit cu i cùng c aở ứ ư ở ế ụ ư ậ ế ố ủ
SAR, lúc đó V
a
g n Vầ
R
nh t.ấ
d. M ch ADC dùng tín hi u d c đ n. (Single ramp converter) :ạ ệ ố ơ
Tín hi u chu n t ng n c đ c t o b i m ch ADC có th đ c thay thệ ẩ ừ ấ ượ ạ ở ạ ể ượ ế
b i đi n áp chu n d c liên t c do m ch t o tín hi u d c lên liên t c t o ra.ở ệ ẩ ố ụ ạ ạ ệ ố ụ ạ
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
C K
R D A C
+
S A R
-
V = V
D A C n b i t
M a õ s o á
r a
V c
V a ( t )
S T A R T
F F
M a ïc h t a ïo
t í n h i e äu
d o ác l e ân
M a õ s o á
r a
Q

S
+
S T A R T
E O C
Q
M a ïc h ñ e ám
n b i t
-
R
-
+
V c ( t )
V c ( t )
V a ( t )
V
R
2
1
CK
Đo lực và ứng suất Trang 20
Ban đ u:ầ
M ch so sánh SSạ
1
có V
(-)
=V
a
>V
(+)
=V

offset
 ngã ra c a SSủ
1
là V
C1
=[0].
M ch so sánh SSạ
1
có V
(+)
=V
offset
< V
(-)
=0  ngã ra c a SSủ
1
là V
C2
=[0].
• Khi cho xung START đ t vào m ch đ m n bit v 0 và kh i đ ng m ch t oặ ạ ế ề ở ộ ạ ạ
tín hi u d c lên, Vệ ố
R
t giá tr h i âm t ng đ n khi đ ng d c c t tr c 0V.ừ ị ơ ă ế ườ ố ắ ụ
Trong kho ng th i gian tả ờ
1
– t
2
.
M ch SSạ
2

: V
(+)
=V
R
> V
(-)
=0  V
C2
=[1].
M ch SSạ
1
: V
(+)
=V
R
< V
(-)
=V
a
 V
C1
=[0].
T i FF S=0ạ Q=0

R=START =1 Q=1.
T i c ng ANDạ ổ
Q =1
 a xung CK vào b đ m.Đư ộ ế
V
C2

SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
h i g h
h i g h
t
t
t
t
t
t
E O C
C K
V c
V c
V a , V
S T A R T
V o f f s e t
1
2
R
T c
H ì n h a .
-
+
V
R O Ån ñ ò n h v a øo
V r ( t )
H ì n h b .
R
R
C

Đo lực và ứng suất Trang 21
• Khi V
R
>V
a
:
M ch SSạ
1
: V
R
=V
(+)
> V
(-)
=V
a
 V
C1
=[1].
T i FF:ạ S=V
C1
=[1]. Q=1=EOC
R= h t xung START =[0]ế Q=0 óng c ng AND l i không Đ ổ ạ
cho xung CK vào m ch đ m, t o tín hi u EOC.ạ ế ạ ệ
Tín hi u d c lên th ng đ c t o b i m ch tích phân n i đ n đi n áp m u Vệ ố ườ ượ ạ ở ạ ố ế ệ ẫ
R
(hình b).
e. M ch ADC dùng tín hi u d c đôi:ạ ệ ố
M ch đ i này dùng cách l y tích phân đ gi i quy t khuy t đi m c a m chạ ổ ấ ể ả ế ế ể ủ ạ
đ i dùng tín hi u d c đ n. M ch này g m m ch l y tích phân, m ch so sánh,ổ ệ ố ơ ạ ồ ạ ấ ạ

m ch logic đi u khi n và m ch đ m n bit.ạ ề ể ạ ế
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
-
E O C
+
M a ïc h
ñ e ám n b i t
+
-
M a ïc h l o g i c
ñ i e àu k h i e ån
Ñ e äm n g o õ r a
M a ïc h s o s a ùn h
M a ïc h t í c h
p h a ân
M a õ s o á r a
V a < 0
V
R
S T A R T
V i
C K
V c
S I
C
R
S 1
S 2
o lc v ng sut Trang 22
M ch i u khi n logic sau khi nh n xung START s m S

I
, úng S
1
v
m S
2
. Khi chuy n m ch S
1
úng a tớn hi u V
a
(gi s õm) vo m ch tớch
phõn l y tớch phõn theo V
a
. Khi ú ngó ra m ch tớch phõn s l:
V
I
(t) =V
(-)SS
>0. Vỡ th ngó ra c a m ch so sỏnh cú V
C
=1.
Do ú m c ng AND cho xung CK vo m ch m.
Khi m ch m trn (h t c r i t ng quay v 0).
M ch logic i u khi n m S
1
, úng S
2
. Chuy n m ch S
2
úng a V

R
vo m ch
tớnh phõn l y tớch phõn theo V
R
(V
R
>0). Vỡ th ngó ra V
I
gi m t V
Imax
v 0.
- Giỏ tr V
Imax
khụng i trong su t 2 giai o n l y tớch phõn t
1
,t
2
.
Gi s R,C khụng i trong su t th i gian chuy n i.
3. c tớnh k thu t c a m ch ADC:
SVTH :H THANH LM - PH M TR NG QU NH
)0(V .)(V
chaọm. ủoồi thay )(V sửỷ Giaỷ
0
).(.
1
)(
<=
=
=

a
t
RC
a
V
t
I
a
Vt
a
t
dtt
a
V
RC
t
I
V

+
=
1 21
0 0
.

1

1
t tt

Ra
dtV
RC
dtV
RC
E O C
V c
V m a x
I
t
t
t
t
d o ỏc l e õn l a ỏy t ớ c h p h a õn V a
d o ỏc x u o ỏn g l a ỏy t ớ c h p h a õn V a
t 1
t 2
T c
S T A R T
Đo lực và ứng suất Trang 23
a. chính xác b t đ nh do l ng t hóa:Độ ấ ị ượ ử
- i n áp t ng t liên t c đ c chia thành 2Đ ệ ươ ự ụ ượ
n
kho ng gián đo n. m ch đ iả ạ Ở ạ ổ
n bit. Các tr t ng t cùng m t kho ng đ c bi u th cùng m t mã s nh phân.ị ươ ự ộ ả ượ ể ị ộ ố ị
Do đó có m t đ chính xác b t đ nh ộ ộ ấ ị ± ½ LSB bên c nh các sai s chuy n đ i khác.ạ ố ể ổ
Trong m ch tín hi u d c đ n sai s này th ng đ c phát bi u nh ạ ệ ố ơ ố ườ ượ ể ư ± m t sộ ố
đ m.ế
b. chính xácĐộ :
chính xác tuy t đ i là s sai bi t gi a lý thuy t và tr th c t c a đi nĐộ ệ ố ự ệ ữ ế ị ự ế ủ ệ

áp t ng t vào cho m t mã nh phân ra. Vì 1 mã s ra t ng ng v i m tươ ự ộ ị ố ươ ứ ớ ộ
kho ng h p c a đi n áp t ng t vào nên đi n áp t ng t vào đ nh ngh a trênả ẹ ủ ệ ươ ự ệ ươ ự ở ị ĩ
đ c xem nh là đi m gi a kho ng.ượ ư ể ữ ả
Sai s tuy t đ i g m :sai s v đ l i, v khơng, đ phi tuy n và doố ệ ố ồ ố ề ộ ợ ề ộ ế
nhi u.ễ
chính xác t ng đ i gi ng nh đ chính xác tut đ i nh đ nh ngh aĐộ ươ ố ố ư ộ ố ư ị ĩ
trong đi u ki n tr tràn khung đã đ c l y chu n vì các đi m r i trên đ c tínhề ệ ị ượ ấ ẩ ể ờ ặ
chuy n lý thuy t n m trên m t đ ng th ng nên đ chính xác t ng đ i c ngể ế ằ ộ ườ ẳ ộ ươ ố ũ
chính xác là đ phi tuy n.ộ ế
c. Ch nh khơng và ch nh đ l i:ỉ ỉ ộ ợ
i m khơng c a m ch đ i ADC đ c ch nh sao cho s chuy n ti p tĐ ể ủ ạ ổ ượ ỉ ự ể ế ừ
các bit đ u b ng 0 lên LSB x y ra ½.2ầ ằ ả ở
-n
tr tràn khung danh đ nh.ị ị
l i đ c ch nh cho chuy n ti p cu i cùng lên các bit đ u b ng 1 x y raĐộ ợ ượ ỉ ể ế ố ề ằ ả
tràn khung (1-3/2.2
-n
).
i m 0 c a m ch chuy n đ i ADC l ng c c đ c ch nh sao choĐ ể ủ ạ ể ổ ưỡ ự ượ ỉ
chuy n ti p đ u trên x y ra tồn khung (1-2ể ế ầ ả ở
-n
) và chuy n ti p cu i x y ra 0ể ế ố ả
_+
tràn khung (1-3.2
-n
).
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
khung)tràn trò giá đến 0 từđếm hmạc (trong

2

cùng); saếm số là N (với
2
.
2

n
12
1
2
21
cc
n
Ra
n
R
a
Ra
f
t
f
N
t
N
VV
N
t
t
V
V
tVtV

==
==>==
=
Đo lực và ứng suất Trang 24
B.Kh o sát ADC ICL 7109:ả
S đ chân:ơ ồ
Các thông s v nhi t đ :ố ề ệ ộ
H ICọ T M NHI T HO T NGẦ Ệ ĐỘ Ạ ĐỘ
ICL 7109MDL -55
0
C  +125
0
C
ICL 7109 IDL -25
0
C  +85
0
C
ICL 7109CPL 0 +70
0
C
ICL 7109
MDL/883
-55
0
C  +125
0
C
ICL 7109 IPL -25
0

C +85
0
C
SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ
G N D
S T A T U S
P O L
B 1 2
B 1 1
B 1 0
V +
R E F C A P +
R E F I N +
I N H I
O R
I N L O
1
2
4
5
6
7
3 7
3 6
3 3
3
I C L
7 1 0 9
8
B 9

4 0
3 5
3 9
3 4
C O M M O N
R E F I N -
R E F C A P -
1 6
9
2 4
2 3
2 2
2 5
2 6
2 7
2 9
3 0
3 1
1 7
1 0
1 1
1 2
1 3
1 4
1 5
2 1
1 8
1 9
2 0
3 2

2 8
3 8
B 8
B 7
B 6
B 5
B 4
B 3
B 2
B 1
T E S T
L . B E N
H . B E N
C E / L O A D
I N T
A Z
B U F
R E F O U T
V -
S E N D
R U N / H O L D
B U F O S C O U T
O S C S E L
O S C O U T
O S C I N
M O D E
I C L 7 1 0 9
( P D I P )
T O P V I E W
P I N O U T S

Đo lực và ứng suất Trang 25
c i mĐặ đ ể :
+ ADC 12 bit nh phân (c ng v i bit c c tính và bit tràn) ho t đ ng theoị ộ ớ ự ạ ộ
ph ng pháp tích phân hai đ d c.ươ ộ ố
+Ngõ ra 3 tr ng thái t ng thích TTL và v i ki u giao ti p UART thì phùạ ươ ớ ể ế
h p v i giao ti p song song ho c giao ti p v i h th ng vi x lý. ợ ớ ế ặ ế ớ ệ ố ử
+Ngõ vào Run/Hold và Status đ c dùng đ theo dõi và ki m tra s chuy nượ ể ể ự ể
đ i .M c nhi u th p kho ng 15 ổ ứ ễ ấ ả µV
p-p
.
+ Dòng ngõ vào kho ng 1pA.ả
+Ho t đ ng có th lên đ n 30 l n bi n đ i trong 1 giây.ạ ộ ể ế ầ ế ổ
+Vi m ch bên trong s d ng dao đ ng th ch anh 3,58MHz s cho 7,5ạ ử ụ ộ ạ ẽ
l n chuy n đ i trong 1 giây. Ngoài ra nó có th s d ng dao đ ng RC ho c b tầ ể ổ ể ử ụ ộ ặ ấ
c t n s xung đ ng h khác đ t o dao đ ng.ứ ầ ố ồ ồ ể ạ ộ
MÔ TẢ:
ICL 7109 thu c h CMOS, chuy n đ i nhanh, ngu n nuôi th p và đ cộ ọ ể ổ ồ ấ ượ
thi t k d dàng giao ti p v i vi x lý.ế ế ễ ế ớ ử
Ngõ ra d li u(12 bit c ng 1 bit c c tính và 1 bit tràn) s n sàng giao ti pữ ệ ộ ự ẵ ế
song song thông qua s đi u khi n c a 2 ngõ vào ENABLE và CHIP SELECT,ự ề ể ủ
ki u giao di n UART s cho phép ICL7109 làm vi c v i tiêu chu n côngể ệ ẽ ệ ớ ẩ
nghi p mà đó UART s đóng vai trò truy n d li u.ệ ở ẽ ề ữ ệ
Vi m ch ICL7109 có nh ng u đi m nh : đ chính xác cao, nhi u khôngạ ữ ư ể ư ộ ễ
đáng k và trôi áp th p đ c bi t r t kinh t . Ngoài ra nó còn có nh ng thông sể ấ ặ ệ ấ ế ữ ố
khác nh : trôi áp th p h n 1ư ấ ơ µV/
o
c, dòng vào t i đa 10pA và công su t tiêu thố ấ ụ
20mW… làm cho vi m ch này càng tr nên h p d n.ạ ở ấ ẫ
CH C N NG CÁC CHÂN:Ứ Ă
CHÂN KÝ HI UỆ CH C N NGỨ Ă

1 GND Chân Mass
2 STATUS Ngõ ra lên m c cao trong su t quá trình bi n đ i cho đ n khi dứ ố ế ổ ế ữ
li u đ c ch t l i. Ngõ ra xu ng th p khi tín hi u đ c chuy nệ ượ ố ạ ố ấ ệ ượ ể
đ i xongổ
3 POL Báo c c tính – M c 1 khi tín hi u t ng t vào d ngự ứ ệ ươ ự ươ
4 OR Bit tràn - M c 1 n u tràn. ứ ế
5
6
7
8
9
10
B12
B11
B10
B9
B8
B7
Bit 12 Bit có tr ng s l n nh tọ ố ớ ấ
Bit 11
Bit 10
Bit 9
Bit 8
Bit 7
Bit d li u ngõ ra 3 tr ng tháiữ ệ ạ
Bit d li u ngõ ra 3 tr ng tháiữ ệ ạ
Bit d li u ngõ ra 3 tr ng tháiữ ệ ạ
Bit d li u ngõ ra 3 tr ng tháiữ ệ ạ
Bit d li u ngõ ra 3 tr ng tháiữ ệ ạ
Bit d li u ngõ ra 3 tr ng tháiữ ệ ạ

SVTH :HÀ THANH LÂM - PH M TR NG QU NHẠ Ọ Ỳ