Giáo trình Đo lường cảm biến - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

Chia sẻ: Mucnang222 Mucnang222 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:223

Thêm vào BST

Báo xấu

61
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Mô đun Đo lường cảm biến được biên soạn bao gồm phần lý thuyết trình bày cấu tạo, nguyên lý các cảm biến thông dụng đo các đại lượng không điện; phần thực hành hướng dẫn chi tiết thao tác thực hành rèn luyện kỹ năng cho sinh viên lắp mạch, thu thập dữ liệu, tính toán và phân tích đặc tính các cảm biến.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Đo lường cảm biến - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

LỜI NÓI ĐẦU Mô đun Đo lường cảm biến là một trong những mô đun rất quan trọng đối với sinh viên ngành điện, nó trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về các đại lượng không điện, nguyên lý đo các đại lượng không điện phổ biến. Giáo trình Mô đun Đo lường cảm biến được biên soạn bao gồm phần lý thuyết trình bày cấu tạo, nguyên lý các cảm biến thông dụng đo các đại lượng không điện; phần thực hành hướng dẫn chi tiết thao tác thực hành rèn luyện kỹ năng cho sinh viên lắp mạch, thu thập dữ liệu, tính toán và phân tích đặc tính các cảm biến. Giáo trình Mô đun Đo lường cảm biến bao gồm 7 bài: Bài 1: Khái niệm chung về cảm biến Bài 2: Đo nhiệt độ Bài 3: Đo vị trí và dịch chuyển Bài 4: Đo vận tốc, gia tốc và độ rung Bài 5: Đo lực và trọng lượng Bài 6: Đo áp suất Bài 7: Đo mức, lưu lượng và các đại lượng khác Nhóm tác giả biên soạn giáo trình đã tham khảo nhiều tài liệu liên quan, tham khảo ý kiến của đồng nghiệp. Tuy nhiên vẫn còn nhiều thiếu sót, chúng tôi mong nhận được ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và các em sinh viên để chúng tôi hoàn thiện hơn nữa giáo trình này! Chân thành cảm ơn! 1
Mục lục LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................. 1 BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẢM BIẾN.............................................................. 4 I. MỤC TIÊU BÀI HỌC ................................................................................................. 4 II. NỘI DUNG ................................................................................................................. 4 1.1. Khái niệm ............................................................................................................. 4 1.2. Phân loại cảm biến ............................................................................................... 7 1.3. Các thông số kỹ thuật của cảm biến ..................................................................... 9 1.4. Nhiễu và cách khắc phục .................................................................................... 12 CÂU HỎI LUYỆN TẬP ............................................................................................... 13 1.5. Giới thiệu phần mềm Labsoft dùng trong đo lường cảm biến ........................... 13 BÀI 2: ĐO NHIỆT ĐỘ ................................................................................................. 32 I. MỤC TIÊU BÀI HỌC ............................................................................................... 32 II. NỘI DUNG ............................................................................................................... 32 2.1. Khái niệm chung về đo nhiệt độ......................................................................... 32 2.2. Cảm biến nhiệt điện trở ...................................................................................... 33 CÂU HỎI LUYỆN TẬP ............................................................................................... 36 2.3. Cặp nhiệt điện ..................................................................................................... 51 CÂU HỎI LUYỆN TẬP ............................................................................................... 53 2.4. Cảm biến nhiệt có cấu trúc tiếp giáp P-N .......................................................... 62 CÂU HỎI LUYỆN TẬP ............................................................................................... 68 BÀI 3: ĐO VỊ TRÍ VÀ DỊCH CHUYỂN ..................................................................... 69 I. MỤC TIÊU BÀI HỌC ............................................................................................... 69 II. NỘI DUNG ............................................................................................................... 69 3.1. Cảm biến vị trí, dịch chuyển kiểu điện trở ......................................................... 69 3.2. Cảm biến vị trí và dịch chuyển kiểu điện cảm ................................................... 71 CÂU HỎI LUYỆN TẬP ............................................................................................... 73 3.3. Cảm biến vị trí và dịch chuyển kiểu điện dung .................................................. 82 3.4. Cảm biến siêu âm đo vị trí và dịch chuyển ........................................................ 89 2
3.5. Thước đo tuyến tính (Encoder tăng) đo vị trí và dịch chuyển ............................ 95 3.6. Cảm biến tiệm cận .............................................................................................. 96 CÂU HỎI LUYỆN TẬP .............................................................................................123 BÀI 4: ĐO VẬN TỐC, GIA TỐC VÀ ĐỘ RUNG ....................................................124 I. MỤC TIÊU BÀI HỌC .............................................................................................124 II. NỘI DUNG .............................................................................................................124 4.1. Đo vận tốc .........................................................................................................124 CÂU HỎI LUYỆN TẬP .............................................................................................128 4.2. Đo gia tốc..........................................................................................................151 4.3. Đo độ rung ........................................................................................................152 BÀI 5: ĐO LỰC VÀ TRỌNG LƯỢNG ....................................................................154 I. MỤC TIÊU BÀI HỌC .............................................................................................154 II. NỘI DUNG .............................................................................................................154 5.1. Đo lực ...............................................................................................................154 CÂU HỎI LUYỆN TẬP .............................................................................................160 5.2. Đo trọng lượng .................................................................................................170 BÀI 6: ĐO ÁP SUẤT .................................................................................................175 I. MỤC TIÊU BÀI HỌC .............................................................................................175 II. NỘI DUNG .........................................................................................................175 6.1. Khái niệm chung ...............................................................................................175 6.2. Cảm biến áp suất kiểu áp trở ............................................................................177 BÀI 7: ĐO MỨC, LƯU LƯỢNG VÀ CÁC ĐẠI LƯỢNG KHÁC ..........................195 I. MỤC TIÊU BÀI HỌC .............................................................................................195 II. NỘI DUNG .............................................................................................................195 7.1. Đo mức .............................................................................................................195 7.2. Đo lưu lượng .....................................................................................................214 7.3. Đo các đại lượng khác ......................................................................................215 Phụ Lục ........................................................................................................................221 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................223 3
BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẢM BIẾN I. MỤC TIÊU BÀI HỌC Sau học xong bài học sinh viên có khả năng: Kiến thức: - Trình bày được khái niệm về cảm biến và đo lường cảm biến. - Trình bày được cách thức cài đặt phần mềm Labsoft. Kỹ năng: - Nhận biết, tra cứu các thông số kỹ thuật của các cảm biến từ catalogue, từ Internet... - Sử dụng các công cụ và các thiết bị ảo của phần mềm Labsoft. - Bảo quản được dụng cụ đo, các cảm biến theo đúng quy trình kỹ thuật. Thái độ: - Nghiêm túc học tập, tích cực luyện tập - Tổ chức nơi thực hành gọn gàng, ngăn nắp - Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. II. NỘI DUNG 1.1. Khái niệm 1.1.1. Các khái niệm cơ bản Đo lường cảm biến (đo lường không điện) Là dùng các cảm biến để biến đổi các đại lượng đo (thường là không điện: nhiệt độ, khoảng cách, tốc độ...), về các đại lượng điện và đo chúng dựa trên các phép đo điện. Sơ đồ cấu trúc của một dụng cụ đo không điện Máy đo dù đơn giản hay phức tạp đều có cấu tạo gồm 3 khâu (hình 1.1) X Y Cảm biến Mạch đo Bộ chỉ thị Hình 1.1. Cấu tạo của một dụng cụ đo không điện Cảm biến: Là bộ phận thu nhận và biến đổi sự thay đổi của đối tượng cần nghiên cứu thành sự thay đổi của đại lượng điện đầu ra. Trong dụng cụ đo không điện, cảm biến là khâu quan trọng nhất của máy đo, nó quyết định độ nhạy và độ chính xác của máy đo, cảm biến biến đổi đại lượng không điện thành đại lượng điện. Mạch đo: Gia công tín hiệu từ cảm biến tới cho phù hợp với bộ chỉ thị gồm: khuếch đại, dịch mức, lọc, phối hợp trở kháng Bộ chỉ thị: Chỉ thị kết quả đo (số, điện tử, kim...) 1.1.2. Định nghĩa cảm biến Cảm biến (chuyển đổi) là bộ phận thu nhận và biến đổi sự thay đổi của đại lượng không điện (nhiệt độ, khoảng cách, tốc độ...) đặc trưng cho đối tượng cần nghiên cứu thành sự thay đổi của đại lượng điện (điện áp, dòng điện, điện trở...) đầu ra 4
theo quan hệ hàm đơn trị. Hay, cảm biến là thiết bị cảm nhận và đáp ứng với các tín hiệu kích thích. 1.1.3. Vị trí vai trò và ứng dụng của cảm biến Cảm biến có vai trò quan trọng trong hệ thống công nghiệp, nó là một thiết bị trong nhóm các thiết bị cấp trường cùng với các thiết bị chấp hành. Cảm biến thu thập dữ liệu, tín hiệu từ các thiết bị chấp hành (Actuators) và truyền lên các thiết bị thu thập và xử lý tín hiệu, các bộ điều khiển (controllers). Mô hình mạng công nghiệp được mô tả trong hình 1.2. Hình 1. 2. Mạng công nghiệp Cảm biến đo lường rất phong phú, đa dạng, chúng đo tất cả các đại lượng không điện do đó có ứng dụng to lớn và rộng rãi. Ví dụ như cảm biến quang trong đếm sản phẩm (hình 1.3) 5
Hình 1. 3. Ứng dụng cảm biến quang Cảm biến áp suất trong đo áp suất hệ thống khí nén (hình 1.4) Hình 1. 4. Ứng dụng cảm biến áp suất Cảm biến siêu âm trong báo mức (hình 1.5) Hình 1. 5. Ứng dụng cảm biến siêu âm báo mức 6
Cảm biến Encoder trong đo tốc độ trục động cơ (hình 1.6) Hình 1. 6. Ứng dụng cảm biến Encoder đo tốc độ động cơ Và còn vô vàn những ứng dụng hữu ích khác. 1.2. Phân loại cảm biến Cảm biến có thể được phân loại theo các tiêu chí sau: 1.2.1. Theo nguyên lý chuyển đổi giữa kích thích và đáp ứng - Nhiệt điện - Quang đàn hồi - Quang điện - Từ điện - Quang từ - Nhiệt từ... - Điện từ Hiện tượng hoá học: - Biến đổi hoá học - Phân tích phổ ... - Biến đổi điện hoá - Biến đổi sinh hoá Hiện tượng sinh học : - Biến đổi vật lý - Hiệu ứng trên cơ thể sống ... - Cường độ ... 1.2.2. Theo tính năng của bộ cảm biến - Độ nhạy - Độ trễ - Độ chính xác - Khả năng quá tải - Độ phân giải - Tốc độ đáp ứng - Độ chọn lọc - Độ ổn định - Độ tuyến tính - Tuổi thọ - Công suất tiêu thụ - Điều kiện môi trường - Dải tần - Kích thước, trọng lượng 1.2.3. Phân loại theo phạm vi sử dụng - Công nghiệp - Dân dụng - Nghiên cứu khoa học - Giao thông - Môi trường, khí tượng - Vũ trụ 7
- Thông tin, viễn thông - Quân sự - Nông nghiệp 1.2.4. Phân loại theo thông số của mô hình mạch điện thay thế + Cảm biến tích cực có đầu ra là nguồn áp hoặc nguồn dòng. + Cảm biến thụ động được đặc trưng bằng các thông số R, L, C, M .... tuyến tính hoặc phi tuyến. 1.2.5. Phân loại theo yêu cầu về nguồn cung cấp - Cảm biến thụ động Cảm biến thụ động thường được chế tạo từ những trở kháng có một trong các thông số chủ yếu phụ thuộc vào đối tượng đo. Một mặt giá trị của trở kháng phụ thuộc vào kích thước hình học của mẫu, nhưng mặt khác nó còn phụ thuộc vào tính chất điện của vật liệu như điện trở suất  , độ từ thẩm  , hằng số điện môi  . Vì vậy, giá trị của trở kháng bị thay đổi khi đại lượng đo tác động gây ảnh hưởng đến kích thước hình học, tính chất điện của cảm biến hoặc đồng thời làm thay đổi cả kích thước hình học và tính chất điện của vật liệu làm cảm biến. Thông số hình học hoặc kích thước của trở kháng có thể thay đổi nếu cảm biến có phần tử chuyển động hoặc phần tử biến dạng. Trong trường hợp cảm biến chứa phần tử chuyển động, mỗi vị trí của chuyển động tương ứng với một giá trị của trở kháng vì vậy nếu đo trở kháng sẽ xác định được vị trí của đối tượng. Đây là nguyên lý của nhiều loại cảm biến đo vị trí hoặc dịch chuyển mà ta sẽ nghiên cứu ở chương 2. Trong trường hợp thứ hai, cảm biến có phần tử biến dạng. Sự biến dạng được gây nên bởi lực hoặc các đại lượng dẫn đến lực tác dụng trực tiếp hoặc gián tiếp lên cảm biến, loại này thường được ứng dụng để chế tạo các cảm biến đo biến dạng, gia tốc, độ rung, lực, trọng lượng, áp suất... Phụ thuộc vào bản chất của các vật liệu khác nhau, tính chất điện của chúng có thể nhạy với nhiều đại lượng vật lý như nhiệt độ, độ chiếu sáng, áp suất, độ ẩm... Nếu chỉ có một trong các đại lượng đó có thể thay đổi còn các đại lượng khác được giữ không đổi, chúng ta sẽ thiết lập được sự quan hệ đơn trị giữa đại lượng đó với trở kháng ra của cảm biến. Hầu hết các cảm biến này đòi hỏi có sự cung cấp năng lượng từ bên ngoài hay tín hiệu kích thích để hoạt động. Nguồn tín hiệu ra có được nhờ năng lượng cung cấp. Ví dụ: Thermistors, RTD... Trở kháng của cảm biến thụ động và sự thay đổi của trở kháng dưới tác dụng của đại lượng cần đo chỉ có thể xác định được khi cảm biến là một thành phần trong một mạch điện. Trên thực tế, tùy từng trường hợp cụ thể mà người ta chọn mạch đo cho thích hợp với cảm biến. - Cảm biến tích cực Cảm biến tích cực lập tức phát tín hiệu đáp trả lại sự tác động bên ngoài mà 8
không cần năng lượng cung cấp từ bên ngoài. Nguồn tín hiệu ra có được nhờ các tác nhân kích thích Ví dụ: Cặp nhiệt điện (Thermocouple), máy phát tốc... 1.2.6. Phân loại theo dạng tín hiệu ra - Cảm biến tương tự Cung cấp tín hiệu liên tục trong cả cường độ, thời gian và không gian. Hầu hết các giá trị đo lường vật lý mang bản chất tương tự: Ví dụ: nhiệt độ, sự dịch chuyển, cường độ sáng... - Cảm biến số Tín hiệu ra (output) của chúng giữ ở trạng thái các bước hay rời rạc. Tín hiệu số dễ dàng lập lại, đáng tin cậy và dễ truyền đi xa hơn... Ví dụ: Encoder, contact switch Ck Tốc độ, A Đếm B chiều quay Trục Bánh răng Hình 1. 7. Ví dụ về cảm biến số 1.2.7. Phân loại theo phạm vi sử dụng - Cảm biến công nghiệp - Cảm biến giao thông - Cảm biến y tế... 1.3. Các thông số kỹ thuật của cảm biến 1.3.1. Phương trình chuyển đổi (Hàm truyền, phương trình đặc trưng) Đại lượng điện (Y) ở ngõ ra của cảm biến luôn có thể biểu diễn theo ngõ vào không điện (X) qua một hàm f. Tức là: Y = f (X ) (1. 1) Biểu thức (1.1) được gọi là phương trình chuyển đổi của cảm biến. Như vậy, phương trình chuyển đổi (transfer function) là biểu thức toán học biểu thị mối quan hệ đầu vào và đầu ra của cảm biến. X Y Chuyển đổi Đại lượng Đại lượng điện không điện Hình 1. 8. Ngõ vào và ra của chuyển đổi 9
Thực tế ngoài đại lượng cần đo tác động vào cảm biến thì vẫn có nhiều yếu tố tác động vào cảm biến nữa. Vì vậy, có thể biểu diễn ngõ vào và ngõ ra của cảm biến như hình 1.4 Hình 1.9. Biểu diễn ngõ vào và ra của cảm biến theo thực tế Theo hình 1.4 Quan hệ vào ra của cảm biến có thể biểu diễn: Y = f(X, X1, X2 …Xn ) (1. 2) Trong đó X là đại lượng không điện cần đo (đại lượng chủ đạo ); X1, X2… là đại lượng phụ (nhiễu). Do vậy luôn mong muốn ảnh hưởng của Xi là bằng 0 tức là đạt được (1.1). 1.3.2. Độ nhạy (sensitivity) Định nghĩa: Độ nhạy là tỉ số biến thiên đầu ra trên biến thiên đầu vào. Độ nhạy chủ đạo Y Y S  lim  X X  0 X X Độ nhạy chủ đạo càng lớn càng tốt. Y Y Độ nhạy phụ S Xi  lim Xi0 Xi  Xi (1. 3) với Xi là biến phụ thứ i, SX i càng bé càng tốt (lí tưởng SX i =0 ) Ví dụ1: Để đo kích thước thì nên chọn cảm biến nào trong các cảm biến sau Cảm biến SX SX 1 CB1 100Ω/mm 1Ω /0C CB2 105Ω/mm 0,05Ω /0C Theo định nghĩa về độ nhạy có thể thấy khi chọn cảm biến nên chọn cảm biến có độ nhạy chủ đạo lớn và độ nhạy phụ nhỏ. Như vậy cảm biến 2 sẽ được chọn vì: SXCB2> SXCB1 và SX1CB2 < SX1CB1 Độ nhạy có thể giúp ích rất nhiều trong việc chọn lựa cảm biến nhưng có nhiều trường hợp nếu chỉ dựa vào độ nhạy thôi thì không đủ cơ sở để chọn lựa nên một thông số mới được đưa ra. Đó là độ chọn lựa. Độ chọn lựa (selectivity): Độ chọn lựa là tỉ số giữa độ nhạy chủ đạo và độ nhạy phụ 10
S K S i X (1. 4) Xi Khi chọn lựa cảm biến thì cảm biến nào có Ki càng lớn càng tốt. Ví dụ 2: Nên chọn cảm biến nào trong 2 cảm biến sau để phục vụ việc đo khối lượng Cảm biến SX (mV/kg) SX1 (mV/0C) CB1 8.10-3 4.10-6 CB2 9.10-3 8.10-6 Theo định nghĩa độ chọn lựa nên chọn cảm biến có Ki lớn, từ (1.4) tính được S XCB1  S XCB 2 Do vậy, nên chọn cảm biến 1. S X 1CB1 S X 1CB 2 1.3.3. Ngưỡng độ nhạy và giới hạn đo Ngưỡng độ nhạy (Resolution): Ngưỡng độ nhạy là trị số biến thiên lớn nhất của ngõ vào mà ngõ ra chưa thay đổi Y = f( X; ±∆0 ); ∆0 càng bé càng tốt Giới hạn đo (Span): Giới hạn đo là phạm vi biến thiên của ngõ vào mà phương trình chuyển đổi của cảm biến còn nghiệm đúng. Khi chọn lựa cảm biến cần chọn cảm biến có giới hạn đo bằng hoặc lớn hơn khoảng muốn đo. Ví dụ 3: Hãy chọn cảm biến tốt nhất để đo kích thước với khoảng cách cần đo từ 0 ÷ 800 mm. Cảm biến SX (mV/mm) SX1 (mV/0C) Khoảng đo(mm) CB1 120 2.10-2 0÷150 CB2 130 2,5.10-2 0÷80 CB3 160 8.10-2 0÷1000 CB4 80 4.10-2 0÷1500 Vì yêu cầu chọn cảm biến để đo kích thước từ 0 ÷800 mm nên CB1 và CB2 không đáp ứng được do khoảng đo nhỏ nên có thể bỏ qua, chỉ cần xét CB3 và CB4: SX1CB3 > SX1CB4 SCB3 > SCB4  S CB 3  K CB 4  S XB4 K CB 3 S S XCB3 XCB 4 Có thể nhận thấy độ chọn lựa của CB3 và CB4 bằng nhau, CB3 có độ nhạy chủ đạo lớn hơn CB4, song độ nhạy phụ của nó cũng lớn hơn CB4 do đó không dựa vào độ nhạy và độ chọn lựa để chọn cảm biến. Tuy nhiên, căn cứ theo điều kiện giới hạn đo của 2 cảm biến có thể chọn CB3 vì: 11
Khoảng đo của CB3 từ 0 ÷ 1000 mm; Khoảng đo của CB4 từ 0 ÷ 1500 mm. Trong khi khoảng cần đo từ 0 ÷ 800 mm bằng 2/3 khoảng đo của CB3 nên đo bằng CB3 cho kết quả chính xác hơn. Vì vậy ta chọn CB3. 1.4. Nhiễu và cách khắc phục 1.4.1. Nhiễu trong các bộ cảm biến Nhiễu có thể được định nghĩa như bất kì tín hiệu không mong muốn làm mờ hay làm biến dạng tín hiệu quan sát. Nhiễu có thể được chia làm hai loại: - Nhiễu nội tại - Nhiễu do truyền dẫn. 1. Nhiễu nội tại Nhiễu nội tại phát sinh do không hoàn thiện trong việc thiết kế, công nghệ chế tạo, tính chất vật liệu của các bộ cảm biến…, do đó đáp ứng có thể bị méo so với dạng lý tưởng. Sự méo của tín hiệu ra có thể có tính hệ thống hoặc ngẫu nhiên. Dạng tín hiệu ra liên quan chặt chẽ đến hàm truyền, đặc tính tuyến tính và đặc tính động của bộ cảm biến. Nhiễu nội tại không thể khắc phục nhưng có thể giảm xuống mức tối thiểu 2. Nhiễu do truyền dẫn Nguồn nhiễu Mạch phối hợp Máy thu Quá độ trong nguồn nuôi Điện dung Phần tử cảm nhận Từ trường, tĩnh điện Từ trường Điện trở Trường điện từ tần số radio Môi trường dẫn Điện dung Hìnhthiên Biến 1. 10. Sơ đồ khối của nguồn nhiễu nhiệt…. và mạch Đóng gói phối hợp với máy thu khuếch đại Bộ tiền 1.4.2. Cách khắc phục nhiễu Để chống nhiễu ta dùng kỹ thuật vi sai phối hợp bộ chuyển đổi từng đôi, trong đó tín hiệu ra là hiệu của hai tín hiệu ra của từng bộ. Một bộ chuyển đổi gọi là chuyển đổi chính và bộ kia là chuyển đổi chuẩn được đặt trong màn chắn. Y1 Bộ cảm biến chính Nhiễu Y1 – Y2 Y2 Bộ cảm biến chuẩn Hình 1. 11. Kỹ thuật vi sai Để giảm nhiễu đường truyền ta có thể sử dụng các biện pháp được trình bày trong bảng sau: 12
Bảng 1.1 Các biện pháp giảm nhiễu Nguồn nhiễu Độ lớn Biện pháp khắc phục Nguồn 50Hz 100pA Cách ly nguồn nuôi, màn,nối đất Nguồn 100Hz 3V Lọc nguồn 150 Hz do máy biến áp bị bão hoà 0.5V Bố trí linh kiện hợp lý Đài phát thanh 1mV Màn chắn Tia lửa do chuyển mạch 1mV Lọc, nối đất,màn chắn Dao động 10pA Ghép nối cơ khí, không để dây cao áp gần đầu vào chuyển đổi Dao động cáp nối 100pA Sử dụng cáp ít nhiễu Bảng mạch 0.01- Lau sạch, dùng cách điện Teflon 10pA CÂU HỎI LUYỆN TẬP Câu 1: Trình bày khái niệm cảm biến và cách phân loại cảm biến? Câu 2: Trình bày những đặc tính cơ bản của cảm biến, phân tích ý nghĩa của từng đặc tính trong việc lựa chọn cảm biến. Câu 3: Trình bày khái niệm độ nhạy, phân tích ý nghĩa của độ nhạy trong việc lựa chọn cảm biến, cho ví dụ minh họa. Câu 4: Trình bày khái niệm phương trình chuyển đổi của cảm biến? Ý nghĩa của phương trình chuyển đổi? Vì sao phương trình chuyển đổi là một hàm nhiều biến? 1.5. Giới thiệu phần mềm Labsoft dùng trong đo lường cảm biến 1.5.1. Giới thiệu phần mềm 1. Giới thiệu chung - LabSoft là một giao diện mở, hỗ trợ đa phương tiện cho người dùng trong các bài thí nghiệm UniTrain-I. LabSoft là giao diện chính để sinh viên thực hiện các thí nghiệm trên các phần cứng của UniTrain-I. Hệ thống dựa trên ý tưởng chính là sử dụng máy vi tính để tạo các chỉ dẫn và thực hiện các bài thí nghiệm có cấu trúc. - Phần mềm này được dùng để: + Đặt các tham số cho các thiết bị + Thực hiện các phép đo trên các thiết bị đo + Tạo giao diện cho các khoá học LabSoft + Điều khiển hoạt động các thiết bị ảo - LabSoft tích hợp đủ các công cụ cần thiết cho các bài thí nghiệm và phân tích kết quả, báo cáo thí nghiệm; điều khiển các thiết bị ảo, đánh giá, kiểm tra và mô phỏng lỗi. 13
Một họ các thiết bị ảo khác là các nguồn cung cấp và các nguồn tín hiệu, máy phát hàm, máy phát tín hiệu số, điện áp cung cấp ổn định và các nguồn biến đổi DC, AC, và ba pha. - LabSoft xử lý các khoá học viết dưới dạng file HTML. Các văn bản, các trường nhập dữ liệu và kết quả, các hình ảnh động , video và âm thanh đều có thể thực hiện được. 2. Hướng dẫn cài đặt phần mềm Bộ phần mềm gồm 3 thành phần: Hình 1. 12. Bộ phần mềm Labsoft Tiến hành giải nén và cài “Lab 30 Measurement”: Bước 1: Chạy file cài đặt Setup.exe Chọn tùy chọn: Install english version Hình 1. 13. Lựa chọn ngôn ngữ cài đặt Bước 2: Click “Next” Click chọn tất cả các bài học “Control Techniques 1” -> “Control Techniques 2” và “Measuament technology 1” - “Measuament technology 4”. 14
Hình 1. 14. Lựa chọn các thành phần cài đặt Bước 3: Click Next cho quá trình cài đặt bắt đầu Hình 1. 15. Tiến trình cài đặt Chờ trong vài phút cho quá trình cài đặt kết thúc 15
Hình 1.16. Kết thúc quá trình cài đặt Click “Finish” để kết thúc quá trình cài đặt phần mềm “Lab 30 Measurement” Tương tự như trên ta cài đặt 2 phần hỗ trợ các bài học còn lại: “LUCAS-NÜLLE Software_2A” và “LUCAS-NÜLLE Software_8U” Sau khi cài đặt các phần mềm kể trên, ta có biểu tượng của phần mềm Labsoft như sau: Hình 1.17. Biểu tượng phần mềm Labsoft 3. Các công cụ chính của phần mềm Trên góc trên bên trái cửa sổ làm việc là các tool (chức năng) chính của phần mềm. Hình 1.18. Các chức năng (tool) chính của phần mềm 16
a) Thẻ tài liệu (tab File) Hình 1.19. Thẻ tài liệu_File - Save Workspace (Lưu không gian làm việc): Chức năng này giúp ta lưu trữ lại những định dạng của các thiết bị đã được thiết lập trong bài để có thể sử dụng nhiều lần sau mà không phải thiết lập lại. Hình 1.20. Lưu không gian làm việc - Open Workspace (Mở không gian làm việc): Chức năng này giúp ta mở lại không gian làm việc đã lưu trước đó, để mở ra những thiết bị cùng với các thiết lập đã cài đặt trước đó. Hình 1.21. Mở không gian làm việc b) Thẻ Tùy chọn (Option) Hình 1.22. Thẻ tùy chọn 17
- Select Course Category (Chọn bài học): Khi muốn thay đổi bài học ta có thể chọn từ mục này. Hình 1.23. Lựa chọn bài thực hành - Change password (thay đổi mật khẩu): Chọn tùy chọn này để thay đổi mật khẩu tài khoản người dùng. - Read Solution (đọc bài giải): Tùy chọn này cho phép người dùng tìm và tham khảo lời giải của các bài thực hành. Hình 1.24. Lựa chọn lời giải 4. Các thiết bị ảo Trên Menu chức năng (tool) chọn mục “thiết bị” (Instruments) -> “ thiết bị đo” (measuring divices), ta sẽ quan sát được tất cả các thiết bị đo ảo có thể dùng trong phần mềm Labsoft: 18
Hình 1.25. Các thiết bị đo ảo Các thiết bị đo cơ bản gồm có: a. Máy hiện sóng (Oscilloscope) Hình 1.26. Máy hiện sóng Máy hiện sóng ảo với đầy đủ tính năng như một máy hiện sóng thực đã được học và làm quen trong môn học Đo lường điện như điều chỉnh và hiển thị Time/div, điều chỉnh và hiển thị Vols/div, lựa chọn nguồn tín hiệu AC/DC/GND, lựa chọn nguồn tín hiệu đồng bộ Trigger,… +) Hướng dẫn lựa chọn time/div 19
Hình 1.27. Lựa chọn time/div +) Hướng dẫn lựa chọn vol/div Hình 1.28. Lựa chọn vol/div +) Hướng dẫn lựa chọn chế độ đo AC/DC/GND 20