Bài giảng kỹ thuật đo lường: Chương 6 MẠCH ĐO VÀ XỬ LÝ KẾT QUẢ

CHƯƠNG 6

MẠCH ĐO VÀ XỬ
LÝ KẾT QUẢ


1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN
CẢM BIẾN

MẠCH ĐO

KẾT QUẢ

Các chức năng cơ bản của mạch đo :
 Khuếch đại tín hiệu từ cảm biến.

 Tạo hàm biến đổi đặc tính.
 Bù ảnh hưởng tác động của nhiễu.
 Chuyển đổi A/D , D/A.
 Gia công và tính toán ...


2. MẠCH TỈ LỆ DÒNG
 SUN
ICT

I

rCT

IS

RS

Ứng dụng:
 Dùng chủ yếu trong mạch một chiều.


3. MẠCH TỈ LỆ DÒNG
 BIẾN DÒNG
i1
W1

i2

W2

I1 W2
k

I 2 W1


4. MẠCH TỈ LỆ ÁP
 MẠCH PHÂN ÁP
 MẠCH PHÂN ÁP ĐIỆN
TRỞ.
 MẠCH PHÂN ÁP ĐIỆN
DUNG.
 MẠCH PHÂN ÁP ĐIỆN
CẢM

5. MẠCH TỈ LỆ ÁP
 BIẾN ĐIỆN ÁP ĐO LƯỜNG

U1 W1
k

U 2 W2


KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN - OA
Operational Amplifier
+Vc
i
Vi
Vi

V0

+
+
i
Vi

-Vc
Rv = ; Rr = 0; i- = i+ = 0; Kh = ;
IC – Integrated Circuit

V0 = KhVi

Đặc tính vào ra của OA
Vi-

Vo
+Vc

Vi

•
•
•
•

Vi+

Vi

-Vc
Khi Vi+>Vi-  Vo = +Vc
(Vi- = 0)
Khi Vi+(Vi- = 0)
Do OA thực tế không thể có Kh =  mà chỉ 104 -:-106 nên
tồn tại Vi cỡ vài mV được khuếch đại tuyến tính
Thực tế người ta không dùng vùng khuếch đại này


Các chế độ làm việc của OA

•
•
•
•
•
•
•

Chế độ tuyến tính (khuếch đại): cần có phản hồi
âm sâu để giảm hệ số khuếch đại. Nối mạch phản
hồi đầu ra về chân đảo
Luôn có:
Vi+ = Vii+ = i- = 0
B. Chế độ xung (on – off) (Không có phản hồi)
Vi+ > Vi-  Vo = +Vc
Vi+ < Vi-  Vo = -Vc
C. Chế độ tự dao động:sóng sin, tam giác, răng
cưa, chữ nhật… cần có phản hồi dương. Nối mạch
phản hồi từ đầu ra về chân không đảo.


6. MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐO LƯỜNG
X r  K .UV

Với công suất ra lớn hơn
công suất vào.

 Nhờ có mạch KĐ, độ nhạy của thiết bị đo được
tăng lên rất nhiều, cho phép đo những đại lượng đo
rất nhỏ.

 Mạch KĐ ĐL còn có khả năng mở rộng đặc tính
tần số của thiết bị đo và đặc biệt là giảm rất nhiều
công sất tiêu thụ của thiết bị đo lấy từ đối tượng đo.
 Mạch KĐ được thực hiện bằng đèn điện tử, đèn
bán dẫn và ngày nay chủ yếu sử dụng vi điện tử.


MẠCH KHUẾCH ĐẠI LẶP
Phối hợp tải giữa các
tầng với nhau
(impedance matching).

Rht
K
R1


MẠCH KHUẾCH ĐẠI ĐO LƯỜNG
Hệ số khuếch đại tầng 1:

R1  R3
K1  1 
R2
Hệ số khuếch đại tầng 2:

R5
K2 
R4
Hệ số khuếch đại cả mạch:

R5  R1  R3 
K  K1.K 2  . 1 

R4 
R2 


MẠCH KHUẾCH ĐẠI CÁCH LY
 Ghép biến áp: Điện áp một chiều phải được điều chế
thành điện áp xoay chiều với tần số mang đủ cao (trong
dải tần đến 100kHz - điều chế tần số hoặc biên độ).
 Ghép quang học: có thể truyền trực tiếp điện áp một
chiều.

Khuếch đại cách ly
dùng optron


7. MẠCH GCTT VÀ TẠO HÀM
 MẠCH CỘNG

Tín hiệu ra của mạch cộng đảo

Tín hiệu ra của mạch cộng không đảo


MẠCH TRỪ
1 N
U ra   N .U1 
. PU 2

1 P

Với:

Rf
RP
 P ;
 N
R2
R1

Trường hợp đặc biệt:
P  N  1



U ra  U 2  U1


MẠCH TÍCH PHÂN

Vi  Vi  0

1
Ur  
U1dt

RC

MẠCH VI PHÂN

Vi  Vi  0
dU1
dU1
U r   RC (
)  T .
dt
dt


MẠCH SO SÁNH

So sánh một ngưỡng


SO SÁNH HAI NGƯỠNG ĐỐI XỨNG


MẠCH TẠO HÀM LOGARIT


MẠCH TẠO HÀM MŨ


MẠCH NHÂN
 Phần tử điện động,
sắt điện động.
 Chuyển đổi Hall.
 Bộ nhân điện tử.

U1

U2

ln
ln
+
ln

exp

Ura


MẠCH CHIA
 CCCT lôgômét.
 Dựa trên cầu cân
bằng.
 Bộ chia điện tử.

U1

U2

ln
ln
ln

exp

Ura


8. MẠCH CẦU ĐƠN
C

Điều kiện cân bằng cầu

R2

R1

A

B

UCD = 0

R1 R4

R2 R3

R4

D

R3

U

Thường khi chế tạo, người ta cố gắng sao cho:
R10= R2=R3=R4=R0
Mạch cầu rất quan trọng trong kĩ thuật đo lường điện


9. MẠCH CHUYỂN ĐỔI A/D
• Chuyển từ tín hiệu tương tự thành tín hiệu số
• Ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật nay

U(t)

ADC

1001
1101
1011
1001
0101
0011
0101

Tín hiệu liên tục

Tín hiệu số
Un

T
T gọi là chu kì lấy mẫu hay chu kì chuyển đổi