Chương Xử lý tín hiệu (Signal conditioning) Cảm biến chuyển đổi: 1.1 Định nghĩa: Bộ chuyển đổi thiết bị chuyển dạng lượng hay đại lượng vật lý thành đại lượng khác theo mối quan hệ định nghĩa trước Trong hệ thống thu thập liệu, chuyển đổi cảm nhận tượng vật lý tạo tín hiệu điện • Ví dụ: – Cặp nhiệt ngẫu, Pt100, LM35 … – Cảm biến siêu âm, cảm biến quang, cảm biến áp suất, loadcell… – Cảm biến tiệm cận, công tắc hành trình, cảm biến … – Cảm biến gia tốc, cảm biến góc quay, cảm biến encoder, cảm biến từ trường … Cảm biến chuyển đổi: Phân loại: • Bộ chuyển đổi tích cực • Bộ chuyển đổi thu động Cảm biến chuyển đổi: 1.2 Các đặc trưng cảm biến chuyển đổi • Độ xác • Độ nhạy • Khả lặp lại (tần số lấy mẫu) • Tầm đo Ví dụ: LM35 Sonar Sensor E4A-3K Ngõ loại tín hiệu: Tín hiệu số - Ngõ tiếp điểm Ngõ loại tín hiệu: - Ngõ NPN PNP Ngõ loại tín hiệu: • Các cách kết nối: • Kết nối PLC: Ngõ loại tín hiệu: • Kết nối vi điều khiển: Ngõ loại tín hiệu: • Tín hiệu Analog: Ngưỡng giá trị ngõ ra: Dòng Áp - 20mA – 10Volt - 20mA – 5Volt 10 – 50mA 10Volt  5Volt  1Volt Ngõ loại tín hiệu: • Tín hiệu số chứa thơng tin – I2C Ví dụ: MPU6050 – PWM Ví dụ: CMPS03 – SCI… 5.2 Các phát dây nối trực tiếp • Bộ phát dây module xử lý liệu cửa: nhận tín hiệu cần xử lý đầu vào xuất tín hiệu xử lý đầu • Mỗi module cho loại sensor/actuator • Tín hiệu xử lý truyền phần cứng hệ DAQ PC dây, tín hiệu truyền điện áp dòng điện (4-20)mA 5.2 Các phát dây nối trực tiếp Sơ đồ khối phát dây trực tiếp 5.2 Các phát dây nối trực tiếp • Tín hiệu truyền điện áp (+-10V 0-10V) tương thích với hầu hết với đầu vào mạch DAQ cho phép giao tiếp dễ dàng với board DAQ đại • Tín hiệu dòng điện có khả chống nhiễu cao truyền với khoảng cách hàng trăm m (lên đến 1000m) 5.2 Các phát dây nối trực tiếp • Mỗi cặp cáp truyền cho sensor riêng lẻ nhiều cáp • Nguồn cung cấp (15-40V) đủ cơng suất cung cấp dòng cho modules • Một board có sẵn nguồn cấp cho nhiều xử lý tín hiệu 5.3 Vào/ra phân tán - phát số  Một phương pháp hữu hiệu đưa sử dụng I/O phân tán • Bộ phát số dạng đặc trưng cho phương pháp sử dụng I/O phân tán với chức giống phát dây • Bộ A/D vi xử lý kèm theo • Tín hiệu sau sử lý truyền qua RS232 RS485 PC Mạch xử lý tín hiệu vào phân tán có sẵn phát số Mạch vào/ra phân tán dùng riêng phát số Nhiễu ảnh hưởng nhiễu • Nhiễu: tín hiệu điện khơng mong muốn mạch • Khơng thể triệt nhiễu hồn tòan mà giảm biên độ nhiễu biên độ khơng gây ảnh hưởng lên tín hiệu đo 6.2 Nguồn nhiễu phân loại nhiễu  thành phần tham gia trình sinh nhiễu: Các hình thức gây nhiễu thường gặp hệ DAQ  Ghép nối điện trở (conductive coupling)  Ghép nối hỗ cảm (inductive coupling)  Ghép nối điện dung (capacitive coupling) Ghép nối điện trở  Ghép nối điện trở (conductive coupling): Xãy hai hay nhiều mạch chia sẻ chung đường tín hiệu nối mass • Tính sai số phép đo nhiệt độ điện trở nối đất 0.1Ohm? Ghép nối điện dung • Trường điện từ xảy xung quang nguồn khác • Ghép nối điện dung truyền nhiễu bên cho lấy khả dự trữ điện tích từ nguồn gây nhiễu mạch điện bị gây nhiễu • Ghép tương hỗ Ghép nối hỗ cảm • Ghép nối hỗ cảm xãy từ trường tạo từ nguồn nhiễu bị thay đổi theo thời gian 6.2 Chống nhiễu • Dùng cáp có vỏ bọc nối đất vỏ bọc : giảm nhiễu tương hổ điện dung gây 6.2 Chống nhiễu • Dùng cáp có vỏ bọc xoắn đơi • Dùng cáp xoắn đơi • Dùng cáp đồng trục Bài tập nhà • Dựa vào đặc trưng loại cảm biến Hãy giải thích chức khối xử lý tín hiệu cần có ứng với loại tín hiệu đầu vào • Nêu rõ tác dụng lọc thông thấp, thông cao dải ứng dụng hệ thống thu thập liệu • Thiết kế lọc thơng thấp có fc=10hz Độ khuếch đại 10 • Thiết kế lọc thơng cao có fc=1khz Độ khuếch đại 20 ... đổi: 1 .2 Các đặc trưng cảm biến chuyển đổi • Độ xác • Độ nhạy • Khả lặp lại (tần số lấy mẫu) • Tầm đo Ví dụ: LM35 Sonar Sensor E4A-3K 2 Ngõ loại tín hiệu: Tín hiệu số - Ngõ tiếp điểm 2 Ngõ loại... PNP 2 Ngõ loại tín hiệu: • Các cách kết nối: • Kết nối PLC: Ngõ loại tín hiệu: • Kết nối vi điều khiển: Ngõ loại tín hiệu: • Tín hiệu Analog: Ngưỡng giá trị ngõ ra: Dòng Áp - 20 mA – 10Volt - 20 mA... ảnh hưởng bề mặt, màu sắc vật 3 .2. 2 Cảm biến quang phản chiếu (Retro reflective)  Độ tin cậy cao  Giảm bớt dây dẫn  Có thể nhận biết vật suốt, mờ bóng lống 3 .2. 3 Cảm biến quang khuếch tán: