Trao đổi trực tuyến tại: http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html MÔN HỌC Giảng viên: Nguyễn Đức Hoàng Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại Học.
Download ReportTranscript Trao đổi trực tuyến tại: http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html MÔN HỌC Giảng viên: Nguyễn Đức Hoàng Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại Học.
Trao đổi trực tuyến tại: http://www.mientayvn.com/chat_box_li.html MÔN HỌC Giảng viên: Nguyễn Đức Hoàng Bộ môn Điều Khiển Tự Động Khoa Điện – Điện Tử Đại Học Bách Khoa Tp.HCM Email: [email protected] CHƯƠNG 2 ĐẶC TRƯNG CỦA CẢM BIẾN Nội dung chương 2 2.1 Transfer Function 2.2 Span (Full-Scale Input) 2.3 Full-Scale Output 2.4 Accuracy 2.5 Calibration 2.6 Calibration Error 2.7 Hysteresis 2.8 Nonlinearity 2.9 Saturation 2.10 Repeatability 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 Dead Band Resolution Special Properties Output Impedance Excitation Dynamic Characteristics Environmental Factors Realiability Application Characteristics Uncertainty Transfer Function Transfer Function (Hàm truyền ): biểu diễn mối quan hệ giữa ngõ ra với ngõ vào (kích thích). Hàm này thiết lập sự phụ thuộc giữa tín hiệu điện y tạo ra bởi cảm biến với kích thích x: y = f(x). Hàm tuyến tính : y = a + b.x Hàm logaric : y = a + b.ln(x) Hàm e-mũ : y = a.ekx Hàm mũ : y = a + b.xk Độ nhạy : S xa dy dx x xa Span (Full-Scale Input) Span (FS): tầm ngõ vào mà cảm biến có thể biến đổi. Nó biểu diễn giá trị vào cao nhất có thể mà khi đưa vào cảm biến không gây ra sai số lớn. Full-Scale Output Full-Scale Output (FSO): sai lệch giữa các tín hiệu ra khi kích thích lớn nhất và kích thích nhỏ nhất. Accuracy Accuracy (Độ đúng): sai lệch lớn nhất của giá trị biểu diễn bởi cảm biến với giá trị đúng (ngõ vào). Ví dụ: Một cảm biến dịch chuyển có độ nhạy b = 1mV/mm TN: s = 10mm S = 10.5mV Sai số ? Accuracy Phân biệt Accuracy (Độ đúng) với Precision (Độ chính xác) Độ chính xác cao Độ đúng thấp Sai số hệ thống Độ chính xác thấp Độ đúng cao Sai số ngẫu nhiên Độ chính xác cao Độ đúng cao Calibration Nếu dung sai của cảm biến và dung sai của mạch giao tiếp lớn hơn độ chính xác yêu cầu calib (chuẩn định). Ví dụ: sử dụng cảm biến có độ chính xác ±1oC để đo nhiệt độ có độ chính xác ±0.5oC ? Được nếu cảm biến được calib. Calib: xác định các tham số mô tả hàm truyền. Hàm tuyến tính: cần ít nhất 2 điểm để xác định các hệ số a, b Hàm phi tuyến: cần nhiều hơn 2 điểm hoặc dùng pp tuyến tính hóa từng đoạn. Calibration Error Calibration error: độ chính xác cho phép khi calib cảm biến trong nhà máy. Ví dụ: Calib cảm biến tuyến tính. a a1 a s 2 s1 b b1 b s 2 s1 Hysteresis Hysteresis (độ trễ): sai lệch ngõ vào của cảm biến tại một tín hiệu ngõ ra khi tiến từ các hướng ngược nhau. Nonlinearity Nonlinearity (độ phi tuyến): sai lệch lớn nhất của hàm truyền thực so với đường thẳng xấp xỉ. PP xác định độ phi tuyến: + Điểm kết thúc. + Bình phương cực tiểu. Saturation Mỗi cảm biến có các giới hạn hoạt động. Khi tăng kích thích tới một mức nào đó thì ngõ ra không đáp ứng nữa bão hòa Dead Band Dead Band (dải chết): độ không nhạy của cảm biến trong một khoảng ngõ vào nào đó. Resolution Resolution (độ phân giải): khoảng tăng nhỏ nhất của kích thích mà có thể cảm ứng được. VD: Độ phân giải của chiết áp 100 vòng bằng 1/100 = 1%. Output Impedance Output Impedance (trở kháng ngõ ra). Mạch giao tiếp phải có trở kháng vào cao đối với CB có ngõ ra áp, trở kháng vào thấp đối với CB có ngõ ra dòng. (?) Dynamic Characteristics Dynamic Characteristics (đặc trưng động): mô tả hành vi của cảm biến khi ngõ vào thay đổi. Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 0. yt k * x t VD: x y Vr xm Vr k xm Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 1. a1 dy t a0y t x t dt Hàm truyền tương ứng: Trong đó: k 1 a0 a1 a 0 c 1 Y s k X s s 1 Độ nhạy tĩnh Thời hằng của hệ thống Tần số cắt Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 1. VD: Nhiệt kế Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 2. a2 d 2 y t dt 2 a1 dy t a0 y t x t dt 2 Y s k Hàm truyền tương ứng: n 2 X s s 2n n2 Trong đó: k 1 n a1 Độ nhạy tĩnh a0 a0 a2 2 a0 a2 Tần số dao động tự nhiên Hệ số tắt dần Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 2. Các thông số đặc trưng cho hệ bậc 2 Độ vọt lố: Mp e 1 2 Thời gian xác lập: 4 n ts 3 n 2% 5% Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 2. Các thông số đặc trưng cho hệ bậc 2 Thời gian lên: 1 2 arctan tr n 1 2 Thời gian tại đỉnh tr n 1 2 Dynamic Characteristics Các hệ thống đo bậc 2. VD: Cảm biến đo gia tốc Mạch giao tiếp Đầu ra của cảm biến nói chung không phù hợp với tải (phía sau nó) về điện áp, công suất,…(tín hiệu ra nhỏ, thay đổi theo đầu vào) cần mạch giao tiếp hay mạch gia công tín hiệu. Ví dụ MỘT SỐ MẠCH XỬ LÍ TÍN HIỆU Mạch cầu Wheatstone Mạch cầu Wheatstone thường được dùng trong các mạch đo nhiệt độ, lực, ứng suất, áp suất, từ trường,… Mạch lặp điện áp Mạch khử điện áp lệch Bộ khuếch đại đo lường IA Nguồn điện áp áp chính xác Pin Weston tạo áp chuẩn 1.018V nhưng do có nội trở 1-2K nên sẽ không chính xác khi dòng cở A khắc phục bằng mạch như trên với khả năng tải dòng 5mA.