Đề tài Thiết kế hệ thống đo lường và cảnh báo sự cố cho trạm biến áp

Đề tài: Thiết kế hệ thống đo lường và cảnh báo sự cố cho trạm biến áp Nội dung đề tài: ã Phần một: Các hệ thống đo lường và bảo vệ trong trạm biến áp. + Chương I: Tổng quan chung về hệ thông bảo vệ và đo lường trong trạm biến áp + Chương II: Các hệ thống bảo vệ chủ yếu trong trạm biến áp. + Chương III : Các hệ thống đo lường trong trạm biến áp. ã Phần hai: Thiết kế hệ thông đo lường và dự báo sự cố cho trạm biến áp sử dụng computer. + Chương I: Tổng quan chung của hệ thông thông tin đo lường. + Chương II: Tính toán hệ thông đo xa bằng phương pháp mã xung. + Chương III: Thiết kế hệ thống kiểm tra bằng mã kiểm tra chẵn lẻ + Chương IV: Lưu đồ thuật giải của phần mềm điều khiển hệ thống.

doc82 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 14/06/2013 | Lượt xem: 1600 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đề tài Thiết kế hệ thống đo lường và cảnh báo sự cố cho trạm biến áp, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
chØnh l­u ®iÖn ¸p ta cã: I1tb = k1 . ut ·ut : gi¸ trÞ biÕn ¸p ë thêi ®iÓm chØnh l­u më - Còng vËy ®èi víi dßng ®iÖn I2tb = k2 . ut Þ Ta cã ®iÖn ¸p ë thêi ®iÓm t vµ dßng ®iÖn ë thêi ®iÓm t. Nh­ vËy: Pt = Ut . It - Thay ®æi gãc më ë c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau tõ 0-2p ta sÏ cã c¸c gi¸ trÞ ut , It vµ Pt t­¬ng øng víi c¸c thêi ®iÓm kh¸c nhau trong mét chu kú . - Ph­¬ng ph¸p ®o nay chØ cho phÐp ®o c«ng suÊt ë chÕ ®é æn ®Þnh trong mét qu¸ tr×nh ®o ( thay ®æi gãc më cña chØnh l­u pha ). - Muèn ®o c«ng suÊt trung b×nh ta cã : P = Um . Im. cosj - C«ng suÊt trung b×nh b»ng gi¸ trÞ cùc ®¹i ®iÖn ¸p Um nh©n víi Imcosj Ta thÊy Um cã gi¸ trÞ cùc ®¹i ë thêi ®iÓm wt = . Ut = Um sin wt Lóc Êy It = Imsin (+j) = Imcosj Nh­ vËy nÕu ta chØnh l­u ë thêi ®iÓm I1tb = k1Um th× I2tb lóc Êy I2tb=k2.Imcosj. I1tb. I2tb = k1.Um .k2.Imcosj.= KP - S¬ ®å ®o c«ng suÊt trung b×nh nh­ h×nh vÏ 27 : A/§ A/§ TI I H×nh 27: S¬ ®å ®o c«ng suÊt trung b×nh. TU - ChØnh l­u ®iÒu khiÓn vµ U cïng pha nhau cho nªn khi chØnh l­u cho gi¸ trÞ Um . Tuy nhiªn ®Ó cã ®­îc gi¸ trÞ Um ta cã thÓ bè trÝ thªm mét kh©u quay pha tinh chØnh trong m¹ch ®iÒu khiÓn chØnh l­u. - Khi I1tb = k1Um th× I2tb =k2.Imcosj. Theo s¬ ®å nµy ta cã thÓ xö lÝ phÐp nh©n , t¨ng tèc ®é ®o lÊy gi¸ trÞ trung b×nh nhiÒu lÇn ®o. Thùc hiÖn phÐp tÝch ph©n phÇn tö cã n¨ng l­îng tøc lµ ra c¸c c«ng t¬ sè . 4 . §o n¨ng l­îng trong tr¹m biÕn ¸ptr¹m biÕn ¸p a. S¬ ®å ®o c«ng suÊt trong m¹ch mét pha (Xem h×nh 28). KI Zt TI TU Kv Pw w H×nh 28:S¬ ®å ®o c«ng suÊt trong m¹ch mét pha ~ - Ta cã : Pl­íi = Pw . Pv .Ki -Trong ®ã ·Pl­íi c«ng suÊt truyÒn t¶i qua l­íi ®iÖn ·Pw c«ng suÊt chØ bëi Woatmet ·Pv hÖ sè biÕn ®iÖn ¸p ·Ki HÖ sè biÕn dßng ®iÖn - §èi víi 3 pha cã thÓ dïng ph­¬ng ph¸p 3 woatmet vµ ph­¬ng ph¸p 2 woatmet. ·S¬ ®å dïng Woatmet 3 pha 3 phÇn tö:(H×nh29) * * * * * * T¶i H×nh 29:S¬ ®å dïng Woatmet 3pha 3 phÇn tö A B C O b . §o c«ng suÊt 3 pha b»ng ph­¬ng ph¸p trùc tiÕp (H×nh 30) H×nh 30: S¬ ®å ®o c«ng suÊt trong m¹ch 3 pha b»ng ph­¬ng ph¸p ®Õm trùc tiÕp. * * * * * * P1 P2 P3 A B C O T¶i P3pha = P1+P2+P3 - Trªn s¬ ®å nµy ng­êi ta chÕ t¹o ra watmet 3 pha , 3 phÇn tö . Thùc chÊt ®ã lµ 3 woatmet riªng rÏ nèi trôc quay víi nhau . * * * * P1 P2 H×nh 31: s¬ ®å ®o c«ng suÊt trong m¹ch 3 pha dïng 2 Woatmet T¶i A B C - S¬ ®å ®o c«ng suÊt trong m¹ch 3 pha dïng 2 Woatmet nh­ sau (h×nh31): P3Pha = P1+P2 . - ë ®©y ph¶i chó ý ®Õn cùc tÝnh cña Woatmet. Woatmet ph¶i nèi ®óng cùc , khi ®o nÕu thÊy kim chØ ©m ta ph¶i ®æi ®Çu cùc, lóc Êy ph¶i nhí ®Õn ®æi dÊu cña gi¸ trÞ chØ bëi watmet sai cùc tÝnh. -§èi víi c«ng t¬ ®o n¨ng l­îng còng hoµn toµn nh­ vËy . H×nh vÏ s¬ ®å nèi d©y cña c«ng t¬ vµ Watmet 2 phÇn tö vµ 3 phÇn tö víi l­íi ®iÖn . 5 . §o c«ng suÊt vµ n¨ng l­îng ph¶n kh¸ng - C«ng suÊt ph¶n kh¸ng: Q = Q = Q =U .I .sinj ·S¬ ®å dïng c«ng t¬ n¨ng l­îng ph¶n kh¸ng3 phÇn tö(H×nh 32) * * * * * * A B C T¶i H×nh32:S¬ ®å ®o n¨ng l­îng trong m¹ch 3 pha dïng c«ng t¬ ph¶n kh¸ng 3 phÇn tö Mq = K.IAUBCcos(IA,UBC) + K.IBUCAcos(IB,UCA) + K.ICUABcos(IC,UAB) -Ta cã : · BiÓu ®å vector dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cho ë h×nh 33 900-jC jC 900-jB jA jA 900-jA ÎC ÎB ÎA ÛA ÛB ÛC ÛCA ÛBC ÛAB H×nh 33: BiÓu ®å vector dßng ®iÖn,®iÖn ¸p Mq =K[IAUBCcos(900-jA)+ IBUCAcos(900-jB)+ ICUABcos(900-jC)] -Coi ®iÖn ¸p nguån lµ ®èi xøng th× : UBC = K. (UA.IA sinjA + UB.IB sinjB+ UC.IC sinjC) b . Dïng c«ng t¬ ph¶n kh¸ng cã cuén d©y nèi tiÕp phô .(h×nh 34) T¶i * * * * * * A B C H×nh34:S¬ ®å dïng c«ng t¬ ph¶n kh¸ng cã cuén d©y nèi tiÕp phô · §å thÞ vector dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cho ë h×nh vÏ 35 j2 jA j1 jB jC ÛA ÛB ÛC ÛBC ÛAB ÛAC ÎA ÎB ÎC H×nh 35: §å thÞ vector dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p c. S¬ ®å c«ng t¬ ph¶n kh¸ng 2 phÇn tö t¹o gãc lÖch pha 600 · S¬ ®å minh ho¹ nh­ sau(H×nh 36): -Trong s¬ ®å cuén ¸p cña c«ng t¬ ®­îc nèi víi ®iÖn trë RB sao cho dßng ®iÖn (hay tõ th«ng ) qua ®ã chØ chän pha h¬n so víi ®iÖn ¸p t­¬ng øng mét gãc 600 ·f1 = (IB1,UBC) = 300 +jB ·Mq1 = K.IA.UBCcos(IA,UBC ) -K . IB.UBCcos(IB,UBC ) ·f2 = (IB1,UAB) = 1500 +jB Ta cã : = K.IA.UBCcos(900-jA ) -K . IB.UBCcos(300+jB) Mq2 = K.IC.UABcos(IC ,UAB ) -K . IB.UABcos(IB,UAB ) = K.Ud (IA.sinjA - IB . ) = K.IC.UABcos(900-jC ) -K . IB.UBCcos(1500+j2) = K.Ud (IC.sinjC - IB . ) VËy: Mq = Mq1+ Mq2 = K.Ud (IA sinjA + IB sinjB+ IC sinjC) =K .Q3p ` A B C R0 R0 T¶i * * * * H×nh 36:S¬ då dïng c«ng t¬ ph¶n kh¸ng hai phÇn tö t¹o gãc lÖch pha 600 - S¬ ®å nµy ®­îc dïng réng r·i ®Ó ®o n¨ng l­îng ph¶n kh¸ng trong m¹ch 3 pha. §3-4: §o hÖ sè Cosj - Trong viÖc ph©n phèi ®iÖn n¨ng ng­êi ta rÊt quan t©m ®Õn hÖ sè cosj cña l­íi ®iÖn . · NÕu hÖ sè I = sÏ t¨ng lªn vµ tæn hao Pt = RI2 t¨ng râ rÖt ·§Ó xÐt hÖ sè cosj trong l­íi ®iÖn ng­êi ta sö dông c¸c biÖn ph¸p sau: 1. §o cosj b»ng Watmet V«nmet vµ Ampemet -Trong m¹ch 3 pha: P3Pha = Ud.Id cosj ®cosj = ·P3Pha B»ng ®o b»ng Watmet ·U ®o b»ng v«nmet ·I ®o b»ng Ampemet §èi víi m¹ch 3 pha kh«ng ®èi xøng th× cosj ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: cosj = ·Pa c«ng suÊt t¸c dông ·Pr c«ng suÊt ph¶n kh¸ng 2. §o c«ng suÊt b»ng c«ng t¬ t¸c dông vµ ph¶n kh¸ng - Trong l­íi ®iÖn ®Ó ®¶m b¶o cosj cao ng­êi ta ®Ò ra chÝnh s¸ch th­ëng ph¹t víi chÕ ®é cosj . §èi víi hé tiªu thô ®iÖn , ng­êi ta ®­a ra kh¸i niÖm vÒ cosj cña hé dïng ®iÖn trong mét th¸ng vµ ý nghÜa : cosj = ·Wa lµ n¨ng l­îng ®iÖn chØ bëi c«ng t¬ t¸c dông 3 pha ·Wr lµ n¨ng l­îng ph¶n kh¸ng chØ bëi c«ng t¬ ph¶n kh¸ng 3. Cosj met ®iÖn ®éng ·S¬ ®å cho ë h×nh 37 B C R R A H×nh 37:S¬ ®å cosj met ®iÖn ®éng Ta cã : tgj = j =arctg ® cosj = cos[arctg] - Theo s¬ ®å trªn M1 = .I.U.cos( j + 1200) M2 = .I.U.cos(1200 - j) - PhÇn ®éng ë vÞ trÝ c©n b»ng khi M1 = M2 : = 4. Cosj met ®iÖn tö - Dùa trªn nguyªn t¾c biÕn ®æi gãc lÖch pha trùc tiÕp thµnh dßng hoÆc ¸p . ·§Ó ®o gãc lÖch pha gi÷a hai ®iÖn ¸p h×nh sin ta thùc hiÖn nh­ s¬ ®å sau : t t t t TX1 TX1 S R T x2 x1 H×nh38: S¬ ®å nguyªn ly vµ ®å thi ®o gãc lÖch pha gi÷a hai ®iÖn ¸p h×nh sin - TÝn hiÖu vµo x1 , x2 qua bé t¹o xung TX1 ,TX2 . Khi tÝn hiÖu qua møc kh«ng t¹o ra c¸c xung U’1 , U’2 c¸c xung nµy ®­îc ®­a ®Õn ®Çu vµo cña Trig¬ T . - VËy tÝn hiÖu h×nh sin ®Çu vµo nhê bé t¹o xung ®· biÕn ®é lÖch pha thµnh kho¶ng thêi gian gi÷a c¸c xung . Khi cã sù t¸c ®éng cña c¸c xung nµy lªn ®Çu vµo cña Trig¬ xuÊt hiÖn tÝn hiÖu IH ë ®Çu ra qua c¬ cÊu chØ thÞ ®iÖn tõ ta cã dßng ®iÖn trung b×nh . Itb = Im Trong ®ã : ·Im : biªn ®é dßng ®iÖn ®Çu ra Trig¬ ·T : chu k× tÝn hiÖu Tõ ®ã ta cã : j = - NÕu Im = const th× ®¹i l­îng gãc lÖch pha cÇn ®o tØ lÖ víi Itb . §o dßng Itb ta suy ra gãc pha . §3-5 §o tÇn sè trong tr¹m biÕn ¸p - TÇn sè lµ mét th«ng sè quan trängcña l­íi ®iÖn . NÕu tÇn sè kh«ng æn ®Þnh ¶nh h­ëng rÊt lín tíi qu¸ tr×nh lµm viÖc cña thiÕt bÞ ®iÖn . L­íi ®iÖn n­íc ta quy ®Þnh tÇn sè chuÊnr lµ 50 Hz . Do ®ã ta ph¶i biÕt chÝnh x¸c tÇn sè ph¸t ®i cña l­íi ®iÖn ®Ó hiÖu chØnh khi cÇn thiÕt . - Trong thùc tÕ cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p ®o tÇn sè trong tr¹m biÕn ¸p - §o tÇn b»ng phÇn tö ph¶n kh¸ng ·Ph­¬ng ph¸p U,I ·§o tÇn b»ng ®Æc tÝnh biªn tÇn cña m¹ch cã phÇn tö ph¶n kh¸ng - §o tÇn sè b»ng ph­¬ng ph¸p céng h­ëng ·TÇn sè kÕ chÊn ®éng ·TÇn sè kÕ céng h­ëng ®iÖn - §o tÇn b»ng ph­¬ng ph¸p so tÇn víi mÉu ·TÇn sè mÉu ·So s¸nh tÇn sè - §o tÇn b»ng ph­¬ng ph¸p ®Õm xung ·§Õm xung b»ng m¹ch ®Õm ®iÖn tö ·§Õm xung b»ng ph­¬ng ph¸p n¹p phãng ®iÖn tô Tuy cã rÊt nhiÒu ph­¬ng ph¸p , xong khu«n khæ cña ®å ¸n cã h¹n nªn em chØ ghi giíi thiÖu mét vµi ph­¬ng ph¸p ®o tÇn sè phæ biÕn nhÊt hiÖn nay dïng trong c¸c TBA. 1. §o tÇn sè b»ng phÇn tö ph¶n kh¸ng - C¬ së cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ sù phô thuéc gi÷a trë kh¸ng cña c¸c phÇn tö víi tÇn sè . XL = w.L XC = a. Víi phÇn tö ph¶n kh¸ng lµ cuén c¶m L (H×nh 39) UL = w.L.I A v L H×nh 40:§o tÇn sè víi phÇn tö ph¶n kh¸ng lµ cuén c¶m L - Khi ta biÕt gi¸ trÞ cña L ®o U , I ta cã gi¸ trÞ w (f) .NÕu dïng nguån dßng th× UL tØ lÖ víi w.Tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p nµy cã nh­îc ®iÓm lµ t¹o nguån dßng chÝnh x¸c tõ tÝn hiÖu ®o ph¶i cã biÖn ph¸p phøc t¹p . B¶n th©n L cã iÖn trë thuÇn lµm ¶nh h­ëng ®Õn kÕt qu¶ A v C H×nh 41: b. §èi víi phÇn tö ph¶n kh¸ng lµ tô C:(h×nh 41) UC = .I: - NÕu cè ®Þnh UC th× IC = U0 C .w §o I ta cã thÓ suy ra w(f) .Tuy nhiªn ®iÖn ¸p cña tÝn hiÖu cÇn ®o tÇn sè kh«ng thÓ gi÷ b»ng h»ng sè nªn muèn dïng ph­¬ng ph¸p nµy ta ph¶i lo¹i trõ ¶nh h­ëng cña sù thay ®æi ®iÖn ¸p cña tÝn hiÖu C R H×nh43: §o tÇn sè dïng Logomet c . Dïng logomet (H×nh 43) - TÝn hiÖu ®o qua 2 m¹ch R vµ C Trong ®ã : IC = U.C.w IR = ® - Trong logomet : a = f (=f (w) - §Ó ®¶m b¶o ®é nh¹y vµ tiªu tèn c«ng suÊt nhá ta cã thÓ dïng chØnh l­u tr­íc khi vµo logomet 2 . §o tÇn sè b»ng ph­¬ng ph¸p c«ng h­ëng a. TÇn sè kÕ chÊn ®éng hay céng h­ëng c¬ - Mét thanh rung c¬ häc ®Òu cã mét tÇn sè riªng phô thuéc vµo chiÒu dµi cña thanh Êy . NÕu cã mét lùc t¸c ®éng vµo thanh giao ®éng Êy mµ tÇn sè b»ng tÇn sè riªng cña thanh Êy th× thanh rung sÏ rung lªn rÊt m¹nh . Ta gäi lµ hiÖn t­îng céng h­ëng . - Trong tÇn sè kÕ céng h­ëng dïng trong c«ng nghiÖp cã mét d·y gåm 10 thanh hoÆc 20 thanh rung mµ tÇn sè riªng sai kh¸c nhau 0,5Hz hay 0,25 Hz. - PhÝa d­íi d·y thanh xung Êy cã mét cuén d©y hót ®iÖn tõ m¾c vµo mét m¹ch ®iÖn t¹o ra mét lùc hót cã tÇn sè b»ng tÇn sè cña dßng ®iÖn cÇn ®o . Thanh rung nµo cã tÇn sè giao ®éng riªng cña tÇn sè dßng ®iÖn sÏ rung m¹nh cßn c¸c thanh kh¸c lÖch víi tÇn sè ®ã sÏ rung kh¸c hay coi lµ kh«ng rung . Nh×n thÊy thanh rung rung m¹nh ta cã thÓ biÕt ®­îc tÇn sè dßng ®iÖn cÇn ®o . 3. §o tÇn b»ng ph­¬ng ph¸p ®Õm xung - Ph­¬ng ph¸p nµy dùa trªn sè xung ®Õm ®­îc trong mét kho¶ng thêi gian x¸c ®Þnh ( th­êng lµ 1 (s) ).D­íi ®©y sÏ giíi thiÖu ph­¬ng ph¸p ®o tÇn b»ng ph­¬ng ph¸p phãng n¹p tô ®iÖn ( tÇn sè kÕ ®Õm xung ).Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc dïng vµo c¸c bé biÕn ®æi f ® U.Néi dung cña ph­¬ng ph¸p nh­ sau: - Mét kho¸ ®iÖn tö ®­îc bè trÝ ®Ó khi phãng n¹p tô ®iÖn theo tÇn sè cña tÝn hiÖu ®o . M¹ch n¹p vµ phãng tô ®iÖn ®­îc bè trÝ cã h»ng sè thêi gian rÊt thÊp ®Ó cã thÓ phãng n¹p ngay cho tô . ·S¬ ®å m¹ch ®o cho ë h×nh 44: fx U C C UCC R R2 fx Ux H×nh 44: S¬ ®å ®o tÇn sè b¨ng ph­¬ng ph¸p ®Õm xung - Mçi lÇn n¹p tô ®iÖn ®­îc tÝch mét ®iÖn tÝch q = C.U. - Trong mét gi©y nã ®­îc n¹p fx lÇn víi ®iÖn tÝch Q = fx q = fx . U.C - Dßng trung b×nh ®­îc tÝnh: Itb = = fx . U.C tØ lÖ víi tÇn sè fx - Lóc ch­a cã xung ®Æt vµo baz¬ cña Tranzitor T .T ®ãng vµ tô ®­îc n¹p ®iÖn lªn ®iÖn ¸p U víi 1 ®iÖn tÝch q = C.U th«ng qua ®i«t D1 - Khi cã xung vµo T , T th«ng tô ®iÖn C ®­îc phãng ®iÖn qua T vµ ®i«t D2 , ®iÖn ¸p ra trªn R tØ lÖ víi dßng qua D2: UR = Itb R2 = = fx . U.C.R - Víi tô ®iÖn chÊt l­îng cao U ®­îc æn ¸p , m¹ch biÕn ®æi tÇn sè ®iÖn ¸p m¹ch nµy cã thÓ dÔ rµng ®¹t sai sè d­íi 0,5 %. §3-6: §o nhiÖt ®é trong tr¹m biÕn ¸p I . Giíi thiÖu chung . *§Ó ®o nhiÖt ®é , th«ng th­êng cã 3 ph­¬ng ph¸p ®o : 1. §o nhiÖt ®é b»ng ph­¬ng ph¸p tiÕp xóc : - Ph­¬ng ph¸p ®o nhiÖt ®é trong c«ng nghiÖp lµ c¸c nhÞªt kÕ tiÕp xóc: - Cã hai lo¹i lµ nhiÖt kÕ nhiÖt ®iÖn trë vµ nhiÖt kÕ nhiÖt ngÉu . - CÊu t¹o cña hai lo¹i nµy còng nh­ c¸ch l¾p ghÐp chóng ph¶i ®¶m b¶o víi tÝnh chÊt trao ®æi nhiÖt tèt gi÷a chuyÓn ®æi víi MT cÇn ®o . Víi vËt r¾n , khi ®Æt nhiÖt kÐ s¸t vµo vËt , nhiÖt l­îng sÏ truyÒn tõ vËt chuyÓn ®æi vµ dÔ dµng g©y tæn hao nhiÖt . - Do vËy ®iÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a vËt ®o vµ nhiÖt kÕ cµng lín cµng tèt . 2. §o nhÞªt kÕ b»ng ph­¬ng ph¸p tiÕp xóc - Ph­¬ng ph¸p nµy dùa trªn ®Þnh luËt bøc x¹ cña vËt ®Õn tuyÖt ®èi tøc lµ vËt hÊp thô n¨ng l­îng theo mäi h­íng víi kh¶ n¨ng lín nhÊt . Tuú theo ®¹i l­îng vµo ta gäi dông cô ®o theo ph­¬ng ph¸p trªn b»ng tªn gäi kh¸c nhau nh­ ho¶ quang kÕ ph¸t x¹ , ho¶ quang kÕ c­êng ®é s¸ng vµ ho¶ quang kÕ mµu s¾c . 3 . §o nhiÖt ®é cao b»ng ph­¬ng ph¸p tiÕp xóc - Ph­¬ng ph¸p nµy dïng ®Ó ®o nhiÖt ®é cña thÐp nÊu ch¶y - Theo ph©n tÝch ë trªn , ®Ó ®o nhiÖt ®é t¹i c¸c tr¹m biÕn ¸p ta dïng ph­¬ng ph¸p ®o nhiÖt ®é cña dÇu b»ng ph­¬ng ph¸p dïng nhÞªt kÕ nhiÖt ®iÖn trë , mµ cô thÓ dïng nhiÖt ®iÖn trë ®ång lµ phï hîp v×: - Cã d¶i nhiÖt ®é lµm viÖc phï hîp víi ®èi t­îng ®o ( kho¶ng tõ -500-2000 C ) Trong d¶i nhiÖt ®é lµm viÖc th× ®Æc tÝnh cña nã lµ tuyÕn tÝnh phï hîp víi yªu cÇu . - §¬n gi¶n , dÔ chÕ t¹o , rÎ tiÒn II . Ph­¬ng ph¸p ®o dïng nhiÖt kÕ nhiÖt ®iÖn trë 1. CÊu t¹o cña nhiÖt ®iÖn trë ®ång - Trong c«ng nghiÖp ®iÖn trë ®ång th­êng ®­îc chÕ t¹o thµnh nh÷ng con gäi lµ nhiÖt kÕ nhiÖt ®iÖn trë . PhÇn tö nhiÖt ®iÖn trë ®­îc quÊn b»ng d©y ®ång trªn mét lâi vµ ®Æt trªn mét èng thÐp kh«ng gØ nèi víi ®Çu nèi d©y. 2. Nguyªn lÝ lµm viÖc - NhiÖt ®iÖn trë ®ång lµ vËt dÉn cã hÖ sè nhiÖt ®é vµ ®­îc trao ®æi nhiÖt víi m«i tr­êng xung quanh. Ph­¬ng tr×nh chuyÓn ®æi cña nhiÖt ®iÖn trë ®ång trong d¶i nhiÖt ®é tõ -50¸-2000C R t = R0 (1+a) ·R0 lµ ®iÖn trë ë 00C ·a lµ hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë ®ång a = 4,27 . 10-3 /®é ·R 0 th­êng ®­îc chuÈn ho¸ lµ 50 W hoÆc 100W - Trong tr­êng hîp ch­a x¸c ®Þnh ®­îc R0 ta dïng biÓu thøc : R2 = ·R1 , R2 lµ gi¸ trÞ t¹i c¸c nhiÖt ®é t1 , t2 t = - VÒ m¹ch ®o ta cã thÓ sö dông mét trong hai s¬ ®å sau : a. M¹ch cÇu (H×nh 45): - §Ó ®¶m b¶o ®é nh¹y cao nhÊt ta chän m¹ch cÇu 4 nh¸nh c©n b»ng RT =R1 = R2 =R3 Trong tr­êng hîp nµy ®iÖn ¸p ë ®­êng chÐo cÇu (hë m¹ch) UCC R1 R2 R3 RT H×nh45 DUC = DUC = ·UCC ®iÖn ¸p cung cÊp cho cÇu ·a = 0,4% ( ®èi víi d©y ®ång) - V× vËy khi UCC = 1 v th× DUC = 1mv / 0C - Dßng ®iÖn ch¹y trong nhiÖt ®iÖn trë: IRT = - §Ó ®¶m b¶o DUC tuyÕn tÝnh víi sù biÕn thiªn ®iÖn trë khi ®iÖn trë vµo c¸c kh©u phÝa sau ph¶i lín . - §o ®iÖn ¸p DUra lµ hiÖu ®iÖn ¸p cña hai nh¸nh cÇu cho nªn m¹ch ®o ë phÝa sau tèt nhÊt lµ khuÕch ®¹i vi sai chèng ®­îc nhiÔu ®ång pha lÉn trong m¹ch cÇu . RT R0 H×nh 46: S¬ ®å m¹ch nguån dßng b. M¹ch nguån dßng ·S¬ ®å cho ë h×nh vÏ 46: Ta cã : UR = RT .I DUR= DRT .I = I . R0 .at - Trong tr­êng hîp m¹ch cÇu ®o DUR ta ph¶i cã mét m¹ch bï ®iÖn trë R0 ban ®Çu . - ë ®©y ta thÊy ph¶i t×m c¸ch chèng ¶nh h­ëng cña biÕn thiªn dßng ®iÖn I , b»ng c¸c s¬ ®å logomet. - S¬ ®å logometcã thÓ sö dông bé A/D tÝch ph©n hai s­ên xung , hoÆc s¬ ®å logomet sè dïng vi xö lÝ. PhÇn 2: ThiÕt kÕ hÖ thèng th«ng tin ®o l­êng vµ dù b¸o sù cè cho tr¹m biÕn ¸p sö dông computer. Ch­¬ng1: Tæng quan chung cña hÖ thèng th«ng tin ®o l­êng *HÖ th«ng th«ng tin ®o l­êng suÊt ph¸t tõ qu¸ tr×nh c«ng nghÖ qu¸ tr×nh x¶n suÊt,suÊt ph¸t tõ kü thuËt th«ng tin hiÖn ®¹i - Kü thuËt th«ng tin hiÖn ®¹i nghiªn cøu c¸c quy luËt chung cña qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn.Nã gi¶i quyÕt mét lo¹t c¸c vÊn ®Ò:Thu thËp,l­u gi÷,t×m vµ cho ra nh÷ng th«ng tin kh¸c,®­a ®Õn cho ng­êi ho¹c m¸y. - Ngµy nay do sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ th«ng tin,®iÖn tö,kü thuËt vi sö lý vµ m¸y tÝnh. Ngµnh kü thuËt th«ng tin còng ph¸t triÓn kh«ng ngõng vµ ngµy cµng hoµn thiÖn, ®· ®¸p øng ngu cÇu ngµy cµng cao cña con ng­êi vµ kü thuËt. ·Kü thuËt th«ng tin bao gåm c¸c kh©u: ·Kü thuËt tÝnh to¸n ·Kü thuËt truyÒn tin ·Kü thuËt gi÷ vµ t×m th«ng tin ·Kü thuËt th«ng tin ®o l­êng - C¸c kh©u trªn ®Òu cã c¸c c¬ së lý thuyÕt ngµy cµng míi.ë ®©y chóng ta dõng l¹i ë kü thuËt th«ng tin ®o l­êng - C¸c qu¸ tr×nh c¬ b¶n cña qu¸ tr×nh thu thËp th«ng tin: ·Qu¸ tr×nh ®o l­êng . §©y lµ qu¸ tr×nh sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm ®Ó nhËn ®­îc mét ­íc l­îng vÒ sè l­îng cña ®èi t­îng th«ng qua viÖc so s¸nh víi mÉu.§©y lµ quµ tr×nh quan träng nhÊt cña hÖ thèng th«ng tin ®o l­êng . ·Qu¸ tr×nh kiÓm tra: Lµ qu¸ tr×nh so s¸nh tr¹ng th¸i cña ®¹i l­îng kiÓm tra so víi mÉu vµ cho ra tin hiªu ®Î ®¸nh gi¸ . ·Qu¸ tr×nh chuÈn ®o¸n: Mét hÖ thèng kiÓm tra c¸c ho¹t ®éng cña tõng thiÕt bÞ ®Ó t×m ra c¸c phÇn tö bÞ h­ háng trong hÖ thèng nh»m kh«i phôc l¹i sù lµm viÖc b×nh th­êng cña nã.§ã chÝnh lµ hÖ thèng chuÈn ®o¸n kü thuËt . ·Qu¸ tr×nh nhËn d¹ng: §©y lµ qu¸ tr×nh x¸c nhËn xem cã sù t­¬ng øng hay kh«ng giøa ®èi t­îng v¸ mÉu ®· cho. ·Qu¸ tr×nh tÝnh to¸n: s¸c ®Þnh sè l­îng cña hiÖn t­îng nµo ®è trong kü thuËt ph¶i cã sù tÝnh to¸n ®Ó ®i ®Õn kÕt qu¶. - C¸c qu¸ tr×nh trªn ®Õu cã ®Æc ®iÓm chung lµ ®Õu cã sù thu thËp c¸c ®¹i l­îng ®o b»ng nhõng thiÕt bÞ kü thuËt.Sau dã biÕn ®æi chóng thµnh mét ®¹i l­îng chung gian vµ tiÕp tôc so s¸nh víi mÉu. - Chóng ta ghi nhËn c¸c tr¹ng th¸i hoÆc tÝnh chÊt cña ®èi t­îng, t¹o vµ ®­a ra kÕt qu¶ d­íi d¹ng sè hoÆc tØ sè b»ng sè. - Nh×n chung trong hÖ thèng th«ng tin ®o l­êng, ta thÊy ®o l­êng lµ qu¸ tr×nh quan träng h¬n c¶ nã lµ mét c¸ch chÝnh ®Ó thu thËp th«ng tin cña mét ®èi t­îng ®o. - Ngµy nay xuÊt hiÖn ngµy cµng nhiÒu nh÷ng ®èi t­îng cã rÊt nhiÒu ®iÓm cÇn ph¶i lÊy th«ng tin.Mét vÊn ®Ò ®Æt ra lµ: lµm thÕ nµo ®Î cã thÓ ®o cïng lóc nhiÒu ®èi t­îng , mâi ®èi t­îng gåm nhiÒu ®iÓm ®o.§Ó gi¶i quyÕt ®­îc yªu cÇu ®ã, chóng ta cÇn ph¶i t¹o ra mét hÖ thèng ®o.§ã lµ tËp hîp cña nhiÒu tæ hîp ®o,cña nhiÒu ®¹i l­îng ®o .Vµ gäi lµ HÖ thèng th«ng tin ®o l­êng - HÖ thèng th«ng tin ®o l­êng lµ mét thiÕt bÞ tù ®éng ®o vµ gia c«ng th«ng tin theo mét Angorithm nhÊt ®Þnh nµo ®ã,cô thÓ h¬n hÖ thèng th«ng tin ®o l­êng lµ mét tËp hîp chøc n¨ng chung ®Ó lµm sao thiÕt lËp ®­îc mét ­íc l­îng, ®Ó thu thËp th«ng tin mét c¸ch tù ®éng trùc tiÕp tõ ®èi t­îng,biÕn ®æi nã ®o nã ,gia c«ng chuyÓn ®æi thµnh d¹ng ®Ó con ng­êi cã thÓ thu nhËn ®­îc,hoÆc ®­a ®Õn bé ®iÒu khiÓn ®èi t­îng. §1-1:CÊu tróc cña hÖ thèng th«ng tin ®o l­êng *S¬ ®å cÊu tróc cña mét hÖ th«ng th«ng tin ®o l­êng cho d­íi h×nh vÏ (H×nh 47) 1 2 3 4 5 6 7 H×nh 47:S¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng th«ng tin ®o l­êng *Trong ®ã: ·1.§èi t­îng ®o ·2.ThiÐt bÞ thu nhËn th«ng tin(Sensor). ·3.ThiÕt bÞ gia c«ng th«ng tin vµ truyÒn. ·4.ThiÕt bÞ l­u gi÷ th«ng tin. ·5.ThiÕt bÞ thÓ hiÖn th«ng tin. ·6.Ng­êi quan s¸t. ·7.ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn. *Chøc n¨ng cña c¸c khèi ·ThiÕt bÞ thu nhËn th«ng tin vµ ®o bao gåm: Chñ yÕu lµ senser,m¹ch ®o,nã biÕn ®èi c¸c tÝn hiÖu tõ c¸c ®¹i l­îng kh«ng ®iÖn, thµnh c¸c ®¹i l­îng ®iÖn sau ®ã qu¸ tr×nh ®o thùc hiÖn c¸c phÐp so s¸nh víi mÉu,c¸c qu¸ tr×nh m· ho¸,l­îng tö ho¸, ph©n kªnh... ·ThiÕt bÞ gia c«ng th«ng tin vµ truyÒn: TiÕn hµnh tÝnh to¸n theo c¸c Angorithm nhÊt ®Þnh ®Î ®¹t ®­îc môc ®Ých ®Æt ra hoÆc cã thÓ truyÒn th«ng tin ®i mét n¬i nµo ®ã(th­êng dïng mp ,mc). ·ThiÕt bÞ l­u ch÷ th«nh tin Ghi th«ng tin vµo bé nhí hoÆc nhí l¹i th«ng tin(th­êng dïng m¸y tÝnh víi bé nhí ngoµi cã dung l­îng ®ñ lín). ·ThiÕt bÞ thÓ hiÖn th«nh tin: Gåm c¸c thiÕt bÞ gi¶i m·, c¸c chØ thÞ (t­¬ng tù hoÆc sè)c¸c thiÕt bÞ tù ghi, mµn h×nh m¸y tÝnh... ·ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn: §iÒu khiÓn ®ång bé toµn bé c¸c kh©u cña hÖ th«ng, ®ång bé ho¸,hoµ tÇn sè vµo thêi gian ®Ó ®¹t ®­îc ®é chÝnh x¸c cho tr­íc. * HÖ thèng th«ng tin ®o l­êng cÇn ph¶i gi¶i quyÕt nhiÖm vô sau: - Thùc hiÖn viÖc ®o,kiÓm tra,chuÈn ®o¸n, nhËn d¹ng hay tÝnh to¸n cã thÓ riªng rÏ hay hîp bé nh÷ng tin hiÖu kh¸c nhau trong mét thêi gian ng¾n nhÊt. - BiÕn ®æi ®o l­êng thµnh tÝn hiÖu chuÈn ho¸ ®Ó truyÒn xa mµ kh«ng bÞ mÊt m¸t vµ thùc hiÖn chung b»ng mét lo¹i dông cô ®o . - HÖ thèng th«ng tin ®o l­êng nh»m nhiÖm vô tù ®éng ho¸ cao ®é qu¸ tr×nh ®o,kiÓm tra, nhËn d¹ng...Tõ ®ã ®­a ra th«ng tin ®Ó ®iÒu khiÓn kÞp thêi ®èi t­îng, nhê ®ã mµ n©ng cao chÊt l­îng s¶n phÈm. §2-1:Ph­¬ng ¸n vi tÝnh ho¸ hÖ th«ng thu thËp vµ dù b¸o sù cè cña tr¹m biÕn ¸p. I.C¸c yªu cÇu kü thuËt ®Æt ra ®èi víi hÖ thèng: 1.C¸c tÝn hiªu dù b¸o sù cè vµ tin hiÖu sù cè - Tæng sè ®iÓm ®o: 3 ®iÓm dßng ®iÖn ë c¸c pha A,B,C. - D¹ng tÝn hiÖu: §iÖn ¸p mmét chiÒu. ·Møc ®iÖn ¸p 24V øng víi tr­êng hîp cã tÝn hiÖu b¸o ®éng ·Møc ®iÖn ¸p 0V øng víi tr­êng hîp kh«ng cã tÝn hiÖu b¸o ®éng. - Khi cã sî cè(Mét r¬le nµo ®ã t¸c ®éng th× m¸y tÝnh ph¶i): ·LËp tøc ghi l¹i thêi ®iÓm t¸c ®éng cña r¬le vµ ph¶i chØ râ lµ r¬le nµo t¸c ®éng. ·Th«ng b¸o b»ng cßi(chu«ng).Vµ hiÓn thÞ lªn mµn h×nh néi dung sù cè ·L­u gi÷ th«ng tin vµo mét file vµ ®Æt tªn file lµ”File sù cè” dïng lµm d÷ liÖu cho viÖc chuÈn ®o¸n sù cè sau nµy. ·Kh¶ n¨ng ph©n biÖt theo thêi gian t¸c ®éng cña r¬le ph¶i nhá h¬n thêi gian qu¸n tÝnh cña mét r¬le. - Sau khi ®· nhËn ®­îc th«ng tin sù cè vµ sè liÖu ®· l­u ch÷ ë c¸c file.M¸y tÝnh ®­a ra kÕt luËn chuÈn ®o¸n nguyªn nh©n g©y ra sù cè vµ c¸c lÖnh dõng, kiÓm tra, thaythÕ. 2.§èi víi c¸c tÝn hiÖu ®o ®iÖn vµ kh«ng ®iÖn: a.TÝn hiÖu ®iÖn: - Tæng sè ®iÓm ®o 11 ®iÓm gåm: ·3®iÓm ®o ®iÖn ¸p UAB,UBC,UCA. ·1 ®iÓm ®o c«ng suÊt t¸c dông (P). ·1 ®iÓn ®o c«ng suÊt ph¶n kh¸ng(Q). ·1 ®iÓm ®o n¨ng l­îng t¸c dông (KW.h). ·1 ®iÓm ®o n¨ng l­îng ph¶n kh¸ng(KVAR). ·1 ®iÓm ®o cosj tøc thêi ·1 ®iÓm ®o tÇn sè F b. TÝn hiÖu “kh«ng ®iÖn” - Víi tr¹m biÕn ¸p “tÝn hiÖu kh«ng ®iÖn” cã thÓ lµ nhiÖt ®é dÇu biÕn ¸p, nång ®é t¹p chÊt cã trong dÇu,møc dÇu trong thïng dÇu... Nh­ng th«ng tin quan träng nhÊt ®ã lµ nhiÖ ®é dÇu biÕn ¸p.NhiÖt ®é dÇu biÕn ¸p cho ta biÕt tr¹ng th¸i lµm viÖc cña m¸y biÕn ¸p. *§èi víi ®å ¸n, chóng ta chØ xÐt vµ thu thËp tin hiÖu nhiÖt ®é dÇu biÕn ¸p - Tæng sè ®iÓm ®o nhiÖt ®é dÇu:4 ®iÓm - VËy ta cÇn tæng c«ng 16 ®iÓm ®o tÝn hiÖu ®iÖn vµ kh«ng ®iÖn cho tr¹m biªn ¸p. c. D¹ng tÝn hiÖu ®· chuÈn ho¸. - VÒ tÝn hiÖu dßng: Dßng mét chiÒu(0¸5)mA. - VÒ tÝn hiÖu ®iÖn ¸p:(0¸5)V d. Yªu cÇu dÆt ra víi hÖ thèng. - Th­êng xuyªn ®o vµ kiÓm tra c¸c th«ng sè cña16 kªnh ®o(®iÓm ®o) d· nªu trªn.NÕu kh«ng cã tÝn hiÖu nµo v­ît ng­ìng(®­îc dÆt ch­íc)th× cø sau 2 giê, m¸y tÝnh ph¶i ghi l¹i toµn bé kÕt qu¶ ®o vµo mét file l­u tr÷ ®Ó theo dâi vµ tiÖn cho viÖc ph©n tÝch sau nµy. - NÕu cã mét tÝn hiÖu nµo v­ît ng­ìng th× m¸y tÝnh ph¶i lËp tøc: · Ghi l¹i thêi ®iÓm x¶y ra vµ gi¸ trÞ hiÖn t¹i cña tÝn hiÖu ®· v­ît ng­ìng(HoÆc mét tËp tÝn hiªu). · Th«ng b¸o b»ng cßi(chu«ng...) ®Ó bé phËn vËn hµnh biÕt vµ sö lÝ sù cè. · §­a lÖnh dõng,c¾t lo¹i m¸y biÕn ¸p ra khái hÖ thèng ®iÖn. · Ghi toµn bé th«ng tin(kÕt qu¶,®Þa chØ)vµo mét file vµ lÊy tªn file lµ“file l­u tr÷”. · Sai sè cho phÐp cña phÐp ®o lµ 1%. II. ThiÕt kÕ phÇn cøng hÖ th«ng thu thËp vµ c¶nh b¸o sù cè cho tr¹m biÕn ¸p: · S¬ ®å khèi cho ë h×nh vÏ bªn (H×nh 48) C§CH 1 C§CH 2 C§CH 3 MUX 1 K-§ 1 DE MUX 1 ADC K§ K§ ADC MUX 2 K-§ 2 DE Mux 2 Computer H×nh 48 : s¬ ®å khèi hÖ thèng thu thËp vµ c¶nh b¸o sù cè cho tr¹m biÕn ¸p *Chøc n¨ng cña c¸c khèi. 1.Khèi tÝn hiÖu dù b¸o vµ tÝn hiÖu sù cè. a. Khèi thu thËp vµ chuyÓn møc (hay chuÈn ho¸) c¸c tÝn hiÖu tr¹ng th¸i DI1¸DI3.(C§CH1): - V× tÝn hiÖu vµo lµ møc ®iÖn ¸p mét chiÒu.§Çu ra cña khèi sÏ chuyÓn sang tr¹ng th¸i 5V .Khi tÝn hiÖu vµo lµ 24VDC vµ lµ 0V, khi kh«ng cã tÝn hiÖu vµo(kh«ng cã r¬le nµo t¸c ®éng). - C¸c møc ®iÖn ¸p nµy sÏ ®­îc ®­a vµo m¸y tÝnh qua mét m¹ch gi¶i m· ph©n ®­êng(Dån kªnh -MUX). b. Khèi khuÕch ®¹i(K§1). - Cã nhiÖm vô khuyÕch ®¹i ®iÖn ¸p 0¸5V vµ sö lý chèng nhiÔu,sao cho møc ra lµ møc phï hîp víi m¸y tÝnh. c. Khèi gi¶i m· ph©n ®­êng(MUX) - Cã nhÞªm vô gi¶i m· ph©n ®­êng c¸c tÝn hiÖu tr¹ng th¸i(khèi dån kªnh). §©y vi m¹ch sè (Digital-MUX) khèi nµy sÏ lÇn l­ît chän c¸c ®µu vµo theo mét chu kú quÐt do mét ch­¬ng tr×nh phÇn mÒm ®iÒu khiÓn. 2. Khèi tÝn hiÖu ®o. a. Khèi sensor chuÈn ho¸: - Thu thËp vµ chuÈn ho¸ tin hiÖu ®o:Gån 2 khèi nhá C§CH2,CHCH3 b. Khèi gi¶ m· ph©n ®­êng: - Gåm2 khèi.MUX analog1vµ MUXanalog2.§©y lµ c¸c MUX t­¬ng tù, cã nhiÖm vô chän mét trong c¸c ®­êng tÝn hiÖu vµo theo mét Angorithm ®iÒu khiÓn b»ng m¸y tÝnh. c. Khèi khuyÕch ®¹i: - Gåm K§2,K§3,K§’2,K§’3...KhuyÕch ®¹i c¸c tÝn hiÖu vµo tõ møc dßng (0¸5)mA.hoÆc møc ®iÖn ¸p(0¸5)Vvµ sö lÝ chèng nhiÔu cho møc ra lµ c¸c møc ¸p phï hîp víi ADC. d.Khèi ADC: - ChuyÓn ®æi c¸c tÝn hiÖu t­¬ng tù thµnh sè.Chon ADC cã tèc ®é phï hîp tÝnh to¸n sè bit ADC theo sai sè ®Þnh ch­íc. *.Toµn bé c¸c tÝn hiÖu trªn ®­îc thu nhËn, l­u tr÷, sö lý trªn m¸y tÝnh nhê mét m¹ch ghÐp nèi(Card ghÐp nèi) víi m¸y tÝnh. *. Khèi m¸y tÝnh. · §iÒu chØnh qu¸ tr×nh thu htËp sè liÖu tr¹nh th¸i vµ sè liªu ®o nhiÖt,®iÖn b»ng mét ch­¬ng tr×nh phÇn mÒm quÕt lÇn l­ît c¸c ®iÓm ®o · L­u gi÷ sè liÖu thu thËp ®­îc gióp ng­êi vËn hµnh cã thÓ kiÓm tra th«ng sè cña mét ®iÓm ®o bÊt k× nµo ®ã tõ bµn phÝm vµ in ra kÕt qu¶ nÕu cÇn Ch­¬ng2: tÝnh to¸n hÖ thèng ®o xa b»ng ph­¬ng ph¸p m· xung §1-2: Kh¸i niÖm c¬ b¶n vÒ hÖ thèng ®o l­êng xa. *§o l­êng xa lµ mét hÖ thèng ®o l­êng tù ®éng ë kho¶ng c¸ch xa nhê viÖc truyÒn sè liÖu qua kªnh liªn l¹c,th­êng th× con ng­êi kh«ng tham gia mét c¸ch trùc tiÕp mµ ®­îc thùc hiÖn mét c¸ch tù ®éng. -Mét hÖ thèng ®o l­êng xa bao gåm 2 viÖc:§o l­êng vµ truyÒn sè liÖu .Gåm c¸c qu¸ tr×nh sau. ·Qu¸ tr×nh ®o. ·Qu¸ tr×nh kiÓm tra. - Do ®ã ph¶i thùc hiÖn ®iÒu khiÓn xa. - Khi thiÕt kÕ mét hÖ thèng ®o l­êng xa,yªu cÇu quan träng nhÊt lµ ph¶i ®¶m b¶o sai sè n»m trong ph¹m vi cho phÐp.C¸c sai sè trong hÖ thèng ®o l­êng xa th­êng do viÖc suy gi¶m tÝn hiÖu khi truyÒn(do t¸c ®éng cña nhiÔu)g©y nªn. - Sai sè cña hÖ thèng th­êng phô thuéc vµo sù bݪn ®éng cña c¸c th«ng sè cña kªnh liªn l¹c(vÝ dô do ®iÖn trë cñad©y liªn l¹c),kho¶ng c¸ch truyÒn tÝn hiÖu .DÉn tíi sai sè ®¸ng kÓ khi truyÒn tÝn hiÖu. *Tãm l¹i sai sè cña hÖ thèng phô thuéc vµo “nhiÔu”.(NhiÔu lµ c¸c t¸c ®éng kh«ng æn ®Þnh lªn hÖ thèng g©y ra sù mÊt m¸t th«ng tincña tÝn hiÖu). NhiÔu lµ nguyªn nh©n g©y ra c¸c h­ háng ,sai sè...nhiÔu cã mÆt ë kh¾p mäi kh©u trong hÖ thèng. NhiÔu cã nhiÒu lo¹i,nh­ng ®­îc ph©n lµm hai lo¹i chÝnh nh­ sau: · NhiÔu ngÉu nhiªn: Lµ d·y c¸c xung cã biªn ®é ®é dµi thêi gian xuÊt hiÖn mét c¸ch ngÉu nhiªn. · NhiÔu hÖ thèng: Lµ c¸c nhiÔu cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi hoÆ thay ®æ cã quy luËt.(VÝ dô nhiÔu xuÊt hiÖn do sù thay ®æi chËm cña nhiÖt ®é ®é Èm...). §Ó chèng nhiÔu ng­êi ta cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p kh¸c nhau nh­: · §iÒu chÕ chèng nhiÔu. · Sö dông m· söa sai vµ kiÓm tra ®Ó chèng nhiÔu. · Sö dông ph­¬ng ph¸p thu ®Ó chèng nhiÔu. · Dïng ph¶n håi ®Ó chèng nhiÔu. - Trong c«ng nghÖ ®o l­êng ®iÒu khiÓn ng­êi ta sö dông ba nhãm thiÕt bÞ ®o l­êng xa. Dùa vµo tøng c¸ch ®iÒu trÕ tÝn hiÖu mµ ng­êi ta gäi chóng lµ: · Nhãm 1: Lµ nhãm øng víi sù ®iÒu trÕ tÇn sè(®iÒu tÇn) vµ tÇn sè xung,nªn goi lµ hÖ thèng tÇn sè. · Nhãm 2: Lµ nhãm øng víi sù ®iÒu chÕ ®é réng xung(®iÒu chÕ thêi gian xung).§­îc gäi lµ HÖ thèng thêi gian. · Nhãm 3: Lµ nhãm øng víi sù ®iÕu chÕ m· xung.Gäi lµ HÖ thèng sè. S¬ ®å khèi cña mét hÖ thèng ®o l­êng xa cã d¹ng: S K§ MOD Ph¸t Thu DeMux ChØ thÞ Liªn lac. H×nh 49: S¬ ®å khèi hÖ thèng thu thËp vµ c¶ng b¸o sî cè cho tr¹n biÕn ¸p - Ta cã hÖ sè truyÒn cña tõng kh©u:[4] ;... ð HÖ sè truyÒn hÖ thèng: K=K1.K2.K3... - Trong hÖ thèng th«ng tin ®o l­êng xa ta cÇn quan t©m ®Õn sù thay ®åi hÖ sè truyÒn cña tõng kh©u. «gK=g1+g2+...+gn. - Th­êng trong hÖ thèng ®o l­êng xa th× gK thay ®æi trong ph¹m vi kho¶ng 1%. *. XÐt vÒ mÆt kinh tÕ: - Trong hÖ th«ng ®o l­êng xa, kh©u d¾t nhÊt lµ ®­êng d©y liªn l¹c(gi÷a ph¸t vµ thu).§Ó ®¶m b¶o chÝ tiªu kinh tÕ,ng­êi ta th­êng dung n\mét d©y liªn l¹c ®Ó truyÒn tin hiÖu ®i nhiÒu kªnh vµ thùc hiÖn nhiÒu chøc n¨ng kh¸c nhau.Ng­êi ta thùc hiÖn ph©n kªnh liªn l¹c,tøc lµ truyÒn tin hiÖu ng¾t qu·ng theo thêi gian.Nh­ vËy viÖc tÝnh to¸n cÇn ph¶i tÝnh sè kªnh cho phï hîp ®Ó ®¹t ®­îc sai sè cho phÐp. Víi hÖ thèng tÇn sè vµ hÖ thèng thêi gian,c¸c hÖ thèng nµy lµ hÖ thèng t­¬ng tù mµ quan hÖ gi÷a tÝn hiÖu vµo vµ tÝn hiÖu ra lµ hµm liªn tôc(m=j(x).trong ®ã phÇn l­n c¸c tr­êng hîp lµ tuyÕn tÝnh:M=KX; K lµ h»ng sè).ë hÖ th«ng nµy kh«ng cã l­îng tö ho¸ nh­ng cã thÓ rêi r¹c ho¸ theo thêi gian.Trong hÖ th«ng sè vøa cã sù l­îng tö ho¸ theo møc võa cã sù rêi r¹c ho¸ theo thêi gian. - Sö dông ph­¬ng ph¸p ®iÕu chÕ m· xung.C¸c hÖ thèng nµy th­êng ®­îc truyÒn ®i d­íi m· c¬ sè hai(nhÞ ph©n). *. ¦u ®iÓm cña hÖ thèng sè. - Víi hÖ thèng sè ta cã thÓ sö dông m¸y tÝnhvµ ghi ra kÕt qu¶ b»ng sè. - HÖ thèng sè cã ®é tin cËy cao,chèng nhiÔu tèt.Nh©t lµ khi truyÒn tÝn hiÖu b»ng c¸p quang. Ngµy nay hÖ thèng t­¬ng tù th­êng chØ thùc hiÖn khi tÝn hiÖu ®o lµ thêi gian. Sè l­îng c¸c phÐp ®o kh«ng lín,®ßi hái c¸c thiÕt bÞ ®o ®¬n gi¶n. Kü thuËt ®o hiÖn ®¹i ngµy nay ¸p dông ph­¬ng ph¸p sè,tuy thiÕt bÞ cã phøc t¹p h­n nh­ng ®é chÝnh x¸c cao h¬n.NÕu xÐt trªn toµn côc th× ng­êi ta th­êng kÕt hîp c¸c hÖ thèng ®o víi c¸c hÖ thèng th«ng tin liªn l¹c,c¸c hÖ thèng ®iÖn tÝn... *. C¸c ®Æc tÝnh kü thuËt ®ßi hái trong hÖ thèng ®o l­êng xa. 1. Sai sè: - Nh­ ®· nãi,®Æc tÝnh quan träng hµng ®Çu trong hÖ thèng ®o l­êng xa lµ sai sè:Khi tiÕn hµnh ®o l­êng xa viÖc ®¶m b¶o sai sè cña phÐp ®o vµ sai sè cña viÖc truyÒn tÝn hiÖu lµ rÊt cÇn thiÕt.Cã rÊt nhiÒu nguyªn nh©n g©y ra sai sè,nh­ng cã hai nguyªn nh©n chÝnh ®ã lµ:NhiÔu vµ qu¸ tr×nh rêi r¹c ho¸ tÝn hiÖu. * §Ó ®¸nh gi¸ sai sè ng­êi ta th­êng sö dông c¸c ph­¬ng ph¸p sau: ·Sai sè tuyÖt ®èi: Dx=x®o-x0 ·Sai sè t­¬ng ®èi: (). ·Sai sè t­¬ng ®èi quy ®æi: Trong ®ã: ·Xdo: lµ gi¸ trÞ ®o ®­îc. ·X0 : Lµ gi¸ trÞ thËt. ·Xmax:lµ gi¸ trÞ lín nhÊt cña thang ®o. ·Xmin:lµ gi¸ trÞ nhá nhÊt cña thang ®o. * Ph©n lo¹i sai sè:Ng­êi ta ph©n sai sè lµm hai lo¹i. ·Sai sè c¬ b¶n: - Lµ sai sè ®­îc x¸c ®Þnh trong ®iÒu kiÖn chuÈn .(t0=20± 3; ®é Èm 20¸80%),vµ kh«ng cã t¸c ®éng ë bªn ngoµi nh­:Tõ tr­êng,®iÖn tr­êng... VËy: Nh÷ng sai sè ®ã lµ do nh÷ng sai sè do nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng,do cÊu tróc vµ c«ng nghÖ chÕ t¹o hÖ thèng g©y nªn. ·Sai sè phô: - Lµ c¸c sai sè g©y ra do sù ®iÒu khiÓn lµm viÖc kh¸c víi tiªu chÈn, nghÜa lµ do sù biÕn thiªn cña t0 cña ®iÖn ¸p,cña tÇn sè,cña tõ tr­êng ngoµi,cña c¸c th«ng sè cña kªnh liªn l¹c,hoÆc cña nhiÔu... - NÕu trong hÖ thèng cã nhiÒu kh©u m¾c nèi tiÕp víi nhau th× sai sè tæng b×nh qu©n ph­¬ng ®­îc tÝng lµ:[4] Trong hÖ thèng ®o l­êng xa th× nhiÒu lµ yÕu tè g©y ra sai sè lín nhÊt.Sai sè do nhiÔu g©y ra ®­îc tÝnh nh­ sau:[4]. Trong ®ã: ·T: lµ kho¶ng thêi gian tån t¹i tÝn hiÖu. ·dTB: lµ sai sè trung b×nh theo thêi gian.Lµ ®é lÖch trung b×nh cña dông cô ®o trong ®iÒu kiÖn cã nhiÔu so víi khi kh«ng cã nhiÔu. ·dbqp:Lµ sai sè b×nh qu©n ph­¬ng.LLµ l­îng ®Æc tr­ng cho sù t¸n x¹ cña sai sè quanh gi¸ trÞ trung b×nh:§­îc tÝnh nh­ sau. [4] ·dN:Sai sè do nhiÔu sinh ra. * §é t¸c ®éng nhanh. - Lµ thêi gian x¸c lËp sè chØ cña thiÕt bÞ ®o(T).V©y ®ã lµ kho¶ng thêi gian mµ khi tÝn hiÖu ®o biÕn thiªn ®ét ngét ®Õn thêi ®iÓm dông cô ®o chØ ®­îc gi¸ trÞ x¸c lËp. Trong c«ng nghiÖp th­êng (T) biÕn thiªn tõ [4] T=(2¸5)s 3. sai sè ®éng. - V× trong m¹ch lu«n s¶y ra qu¸ tr×nh qu¸ ®é do ®ã cã thÓ gi¸ trÞ ®o lÖch khái gi¸ trÞ thùc, c¸c sai sè do qu¸ tr×nh qu¸ ®é g©y ra gäi lµ c¸c sai sè ®éng. - Nguyªn nh©n ®Ó g©y ra sai sè ®éng lµdo trong hÖ thèng tån t¹i c¸c kho n¨ng l­îng(kho ®iÖn,kho tõ) nh­ c¸c bé läc, c¸c kh©u qu¸n tÝnh c¸c kh©u tÝch ph©n...Cßn trong hÖ thèng rêi r¹c ( hÖ thèng sè) th× th­êng sai sè ®éng g©y ra do hiÖn t­îng rêi r¹c ho¸ tÝn hiÖu,do l­îng tö ho¸,do m· ho¸... 4. Sù céng tÝn hiÖu: - Trong hÖ thèng ®o l­êng,nhiÒu tr­êng hîp ta ph¶i céng tÝn hiÖu,bëi v× nhiÒu tr­êng hîp ta ph¶i tiÕn hµnh ®o tæng c«ng suÊt,®o tæng l­u l­îng (n­íc, x¨ng dÇu, khÝ...).Nh­ vËy ta ph¶i cénh tÝn hiÖu ch­íc sau ®ã míi truyÒn ®i. - Cã nhiÒu c¸ch ®Ó céng tÝn hiÖu.Nh­ng ng­êi ta th­êng sö dông ph­¬ng ph¸p biÕn ®æi tÝn hiÖu thµnh tÝn hiÖu trung gian,sau ®ã céng c¸c tÝn hiÖu trung gian l¹i. VÝ dô: C¸c tÝn hiÖu ®o lµ:A1,A2,...An. th× chuyÓn thµnh c¸c tÝn hiÖu trung gian lµ:x1,x2...xn. VËy: x1=j1(A1); x2=j2(A2);xn=jn(An) - C¸c quan hÖ ®ã nÕu lµ tuyÕn t×nh th×: x1=K1A1; x2=K2A2 ... VËy: xS=x1+x2+...+xn= - C¸c tÝn hiÖu chung gian th­êng dïng lµ:Dßng ®iÖn,®iÖn ¸p, sè xung... Ngoµi c¸ch céng tÝn hiÖu trªn ng­êi ta cã thÓ tiÕn hµnh céng tÝn hiÖu nhê c¸c phÇn tö trÔ(c¸c phÇn tö ®iÖn c¶m,®iÖn dung...). - Ngµy nay ng­íi ta th­êng sö dông thiÕt bÞ vi sö lý,hoÆc m¸y tÝnh ®Ó céng. §2-2:TÝnh to¸n hÖ thèng ®o xa víi sù ph©n kªnh theo thêi gian b»ng ph­¬ng ph¸p m· xung (HÖ thèng ®o l­êng xa sè) Kªnh liªn l¹c S C§CH MUX A D ChuyÓn ®æi M· (song)2 Nèi tiÕp T¨ng ®é Tin T­ëng Hoµ hîp Kªnh §iÒu khiÓn TX§B H×nh 50-a: S¬ ®å cÊu tróc ë ®Çu ph¸t cña hÖ thèng ®o xa sè - CÊu tróc cña mét hÖ thèng ®o xa sè ( øng víi ph­¬ng ph¸p ®iÒu chÕ m· xung) cho ë h×nh vÏ: Hoµ hîp Kªnh T¨ng ®é Tin T­ëng ChuyÓn ®æi M· (song)2 Nèi tiÕp DE MUX Nhí 1 Nhí 2 Nhí n D/A D/A §Õm §iÒu khiÓn Kªnh liªn l¹c H×nh 50-b: S¬ ®å cÊu tróc ë ®Çu thu cña hÖ thèng ®o xa sè *. Chøc n¨ng cña c¸c khèi : + ë phÇn ph¸t : · Khèi chuyÓn ®æi m· song song nèi tiÕp: Lµ chuyÓn ®æi m· song song cña c¸c ®¹i l­îng ®o thµnh tËp hîp m· nèi tiÕp ®Ó truyÒn · Khèi t¨ng ®é tin cËy : Lµ phÇn sö lý c¸c m· ®i qua ®ã nã nh»m lo¹i bá nh÷ng m· bÞ sai tr­íc khi truyÒn ®i b»ng kªnh liªn l¹c ( VÝ dô ë ®ã sö dông m· kiÓm tra , söa sai). · Bé t¹o xung ®ång bé ( TX§B) .§Ó t¹o c¸c xung ®ång bé ,c¸c xung nµy th­êng d­íi d¹ng m· ë ®Çu mçi chu kú. · Bé ®iÒu khiÓn(§K): Th­êng lµ m¸y tÝnh hoÆc mp ®Ó t¹o sù lµm viÖc cña hÖ thèng . + ë phÇn thu: · T¨ng ®é tin t­ëng :Th­êng sö dông m· kiÓm tra vµ söa sai nã cã nhiÖm vô ng¨n kh«ng cho th«ng tÞ truyÒn ®i nÕu ë ®ã ph¸t hiÖn ra tËp hîp m· truyÒn tíi bÞ sai · TÝn hiÖu sau DEMUX cã thÓ ®­a tíi chØ thÞ t­¬ng tù hoÆc sè .TÝn hiÖu tõ phÇn thu cã thÓ ®­a tíi m¸y tÝnh ®Ó sö lý tiÕp. * C¸c th«ng sè cña hÖ thèng . ·Tæng sè ®iÓm ®o :n=16 kªnh. · Møc, d¹ng tÝn hiÖu ®· chuÈn ho¸: +.Víi tÝn hiÖu lµ dßng ®iÖn:( 0 ¸ 20 )mA. +.Víi tÝn hiÖu lµ ®iÖn ¸p (0 ¸5)VDC. · Sai sè cña phÐp ®o: e=1%. *. Yªu cÇu ph¶i tÝnh : - Chu kú rêi r¹c ho¸ theo sai sè (e) ®· cho.Tõ ®ã t×m sè d·y m· (K) tèi ­u trong hÖ thèng ®o m· xung . 1. C¬ së lý thuyÕt : Gi¶ sö hÖ thèng ®o l­êng lµ hÖ thèng dõng vµ tuyÕn tÝnh (H×nh 51) G(jw) x(t) y D®=y-x (-) W1(Jw) H×nh 51 Trong ®ã: · x(t):Lµ tÝn hiÖu vµo ,lµ tÝn hiÖu ngÉu nhiªn dõng vµ tuyÕn tÝnh . · y(t): Lµ tÝn hiÖu ra . · D®: Lµ sai sè ®éng cña hÖ thèng . · w1(jw): Lµ hµm truyÒn ®Æc tr­ng cña sai sè ®éng t­¬ng ®èi. · G(jw): Lµ ®Æc tÝnh tÇn sè phøc cña hÖ thèng. - TÝn hiÖu vµo x(t) cã mËt ®é phæ lµ Sx(w). - TÝn hiÖu ra y(t) cã mËt ®é phæ lµ Sy(w) . - NÕu biÕt tr­íc mËt ®é phæ vµo cña tÝn hiÖu vµo (Sx(w)), th× ta cã thÓ t×m ®­îc mËt ®é phæ cña tÝn hiÖu ra (Sy(w) ) theo biÓu thøc :[4] a. Sai sè ®éng. - TÝn hiÖu ra y phô thuéc vµo tÝn hiÖu vµo x vµ ®Æc tÝnh cña hÖ thèng do ®ã y(t)lµ tÝn hiÖu ngÉu nhiªn. - G(jw) lµ ®Æc tÝnh tÇn sè phøc cña hÖ thèng : Þ Sai sè ®éng :D®=y-x. D® x W1(jw)= y-x x y x = = - 1 = G(jw)-1 Ta cã hµm truyÒn cña sai sè . SD®(w)= G(jw)-1 .Sx(w) 2 - MËt ®é phæ cña sai sè ®éng ®­îc tÝnh nh­ sau: D(D®)= 1 2p ∫ +¥ -¥ SD®(w).d(w) - Ph­¬ng sai cña sai sè ®éng: D(D®). -V× x(t) lµ tÝn hiÖu ngÉu nhiªn dõng vµ tuyÕn tÝnh nªn ta coi kú väng to¸n häc cña sai sè ®éng b»ng kh«ng (M[D®]=0).(H×nh 52) D® t H×nh 52:Kú väng to¸n häc cña sai sè ®éng b. Sai sè tÜnh. -TÝn hiÖu ngÉu nhiªn d­ng cã tÝnh Egordich th× ta cã thÓ lÊy trung b×nh theo thêi gian thay cho viÖc lÊy trung b×nh theo tËp n gi¸ trÞ t¹i mét thêi ®iÓm.Do vËy ta cã tÝnh egordich lÊy trung b×nh theo thêi gian: D(t)= ∑Di(t) n i=1 - VËy ph­¬ng sai ®­îc tÝnh: D(D)= ∫ T 0 [D(t)-M(D)] .d(t) 2 Lim 1 t→¥ T - Vµ do ®ã kú väng to¸n cña sai sè tÜnh: M(D)= ∫ T 0 D(t).d(t) Lim 1 t→¥ T - Cã thÓ coi sai sè tÜnh vµ ®éng(D(D®) vµ D(D)).Lµ ®éc lËp nhau.Vëy ph­¬ng sai cña sai sè tæng: D(Då)=D(D)+D(D®) A Sx(w) -wgh wgh w H×nh 53 - Gi¶ sö tÝn hiªu ®o ngÉu nhiªn x(t) cã mËt ®é phæ ph©n bè ®Òu trong kho¶ng tÇn sè giíi h¹n(-wgh ¸wgh).NghÜa lµ: (H×nh53) A:Khi w £ wgh 0:Khi w > wgh Sx(w)= - VËy ph­¬ng sai cña sai sè ®éng: D(D®)= ∫ wgh -wgh G(jw)-1 .d(w) 2 1 2p -Víi hÖ thèng thu thËp tÝn hiÖu ®iÖn vµ “kh«ng ®iÖn” 16 kªnh cña tr¹m biÕn ¸p . ViÖc lÊy mÉu rêi r¹c(rêi r¹c ho¸ tÝn hiÖu) ®· chuyÓn tõ ®­êng cong tÝn hiÖu vÒ d¹ng bËc thang nªn khi phôc håi do viÖc truyÒn xa ®­êng bËc thang sau khi truyÒn kh«ng cßn trïng víi ®­êng bËc thang ban ®Çu ®TÝn hiÖu bÞ trÔ ®i mét kho¶ng TZ.(H×nh 54) y(t) t y(t) t (ti+TZ) TZ H×nh 54 - XÐt t¹i thêi ®iÓm bÊt kú t=tI+t víi t n»m trong kho¶ng tI+TZ Ta cã: - Sai sè tuyÖt ®èi: D®=(tI+t)=y(tI+t)-x(tI+t). Theo h×nh vÏ ta cã: Y(tI+t)=x(ti). ÞD®(ti+t)=x(ti)-x(ti+t) - Kú väng to¸n häc cña sai sè ®éng: M[D2®(tI+t)]=M{[x(ti)-x(tI+t)]2} =M[x2(tI)]+M[x2(tI+t)]-2M[x(ti).x(tI+t)]. Trong ®ã: M[x2(tI)]=l(x)=D(x)+M2(x). M[x(t).x(tI+x)]=Rx(t)+M2(x). M[D2®(tI+t)]=2[D(x)-Rx(t)]. Vµ D(x)=Rx(0). ÞM[D2®(tI+=t)]=2[Rx(0)-Rx(t)]. Trong ®ã: tÎ(TZ ¸TZ+T). - Ph­¬ng sai cña sai sè ®éng. D(D®)= ∫ (TZ+T) TZ M[D2 .d(ti+t)] .d(t) 1 T D(D®)= ∫ (TZ+T) TZ [Rx(0)-Rx(t)].d(t) 1 T Û A:Khi w £ wgh 0:Khi w > wgh Sx(w)= - ë ®©y ta cã mËt ®é phæ ph©n bè ®Òu Rx(w)= ∫ +¥ -¥ Sx(w) ejwt.dw 1 2p ∫ wgh -wgh A. ejwt.dw 1 2p = A.wgh p Sin(wgh.t) wgh.t = Ta tÝnh ®­îc hµm t­¬ng quan theo c«ng thøc Vinekhinshin. TZ+T D(D®)= ∫ TZ (1- 2.A. wgh p.T Sin(wgh.t) wgh.t Þ = 2.A p.T . [wgh.T-2.Si(wgh+T/2)] Si = ∫ Z 0 SinZ Z .dZ Víi ký hiÖu: - Sai sè t­¬ng ®èi:(ε) ®­îc tÝnh : w= ÖD(D®) ÖD(x) = d(D®) dx D(x)=Rx(0)= A.wgh p Víi: Þ Sai sè t­¬ng ®èi b×nh ph­¬ng: w2= D(D®) D(x) = p.D(D®) A.wgh 2 wgh.T w2 = .wgh.T-2Si . wgh.T 2 wgh.T 2 §Æt V= Þ w2= 1 V .[2.V-2.Si.V] - Ta cã thÓ tÝnh ®­îc gÇn ®ungSi(v) theo c«ng thøc. Si(v)=å(-1)V. (2i+1).(2i+1)! V2i+1 Si(v)= V- V3 3.3! V3 18 =V. Víi i = 0; i=1 th×: 2.p 6 .fgh.T » fgh.T=T/Tgh Þ T=ε.Tgh. ε2 » V2/ 9 Þ ε = V/9= (wgh.T)/6 = VËy: Trong ®ã: ·Tgh: lµ chu kú cña tÇn sè giíi h¹n tÝn hiÖu ®o x(t). ·Tm=T:Lµ chu kú lÊy mÉu cho n kªnh. ·Ta chän tÇn sè giíi h¹n : fgh=200 HZ. Tgh=0.005s. Víi : ·Sè kªnh: n=21 ·Sai sè cho phÐp ε =1% =0.01. - VËy tõ ®©y ta tÝnh ®­îc chu kú rêi r¹c ho¸. T=TM= ε .Tgh =0,01.0.005=5.10-5(s) cho c¶ 21 - Kho¶ng thêi gian lÊy mÉu cña mçi kªnh. Tc=Tm/n =5,10-5/21=2,3809.10-6(s) TM 9 TT= 2,8309.10-6 9 = - Kho¶ng thíi gian truyÒn mét bit cña tõ m· (8 bit)kÌm víi mét bit kiÕm tra lµ: - §Ó gi¶m nhiÔu ng­íi ta dïng d¹ng t×n hiÖu cã: TT=2.tMin ®tMin= TT 2 = 2 2,6455.10-7 Þ tMin=1,32275.10-7 (Hz). - D¶i th«ng kªnh tÝnh theo biÓu thøc: Df.a=fghK. Víi fghK=C/tMin=0.5/1.3227.10-7=3,7801.106(Hz). Trong ®ã · fghK:Lµ tÇn sè giíi h¹n kªnh; · C: Lµ h»ng sè thíi gian th­êng chän C=(0.5¸1). - VËy gi¶i th«ng kªnh: Df= fghK a ·a: Lµ h»ng sè,chän a=0.9.Do ®ã: Df= fghK a 3,7801.106 0.9 = = 4.2006.106 (Hz) - VËy ta chän Df=4.106. - Nh­ vËy s¬ bé ta chän sè d·y m· cho mçi kªnh lµ 4 kÌm theo 1 m· kiÓm tra, th× kªnh truyÒn(Kªnh liªn l¹c)ph¶i chän cã d¶i th«ng Df» 4.106. §2-3 Lùa chän tèi ­u chu k× rêi r¹c ho¸(t­¬ng øng bé d·y m· cña mçi kªnh) hÖ thu thËp nhiÒu kªnh. - Thêi gian lÊy mÉu TC (T­¬ng øng víi sè d·y m·) cña mçi kªnh ®· tÝnh ë trªn ch­a ph¶i lµ ®· tèi ­u ( v× ch­a h¼n ®· tho¶ m·n ph­¬ng sai cña sai sè thæng lµ nhá nhÊt).V× vËy chóng ta ph¶i tÝnh to¸n chu kú rêi r¹c ho¸ theo tiªu chuÈn d­íi ®©y ®Ó t×m sè d·y m· tèi ­u K cña hÖ thèng. ·Sè kªnh ®Çu vµo 16 kªnh ·Kho¶ng thêi gian rêi r¹c:Tm=(n+l).TC=(n+l).(K+1).TT . Trong ®ã: ·TT Kho¶ng thêi gian truyÒn mét d·y m·(hay mét bÝt) cña tõ m·. ·K:sè d·y m· cña mçi kªnh(sè bÝt cña mét tõ m·). Ngoµi ra ®Ó kiÓm tra vµ söa sai,vµ còng ®Ó ®¬n gi¶n cho viÖc tÝnh to¸n ng­êi ta dïng thªm mét d·y m· (mét bÝt),nªn tæng sè d·y m· cña mçi kªnh lµ(K+1) ·n:Sè kªnh ®Çu vµo. ·l: Sè xung ®ång bé(xung mèc).Ng­êi ta th­êng chän l=1. - Khi ®ã TM=(n+l).(K+1).TT=(n+1).(K+1).TT. - Theo nguyªn t¾c l­îng tö ho¸ th× khi TC (T­¬ng øng víi TT) cµng lín: Sai sè tÜnh gi¶m,cßn sai sè ®éng l¹i t¨ng.V× vËy ta ph¶i lÊy ph­¬ng sai cña sai sè tæng *Ph­¬ng sai cña sai sè tÜnh: D(dn)= 3.22(K+1) 1 -Sai sè tÜnh chñ yÕu g©y bëi qu¸ tr×nh l­îng tö ho¸ ph­¬ng sai cña sai sè tÜnh ®­îc tÝnh theo:[4]. *. Ph­¬ng sai cña sai sè ®éng: D(dna)= 432 w2gh(n+l)2(K+1)2.T2T - Sai sè ®éng lµ sai sè do viÖc sÊp sØ ho¸ tÝn hiÖu ®o.Ph­¬ng sai cña sai sè ®éng ®­îc tÝnh:[4]. - NÕu ta sö dông lo¹i xung cã d¹ng thêi gian truyÒn lµ ng¾n nhÊt(H×nh 55). TT t H×nh 55 NghÜa lµ: TT=tMin.Vµ chän tMin=C/fgh . = 12.a.Df wgh(n+l) 1 1 3 .x(K+1)2 -Víi C lµ h»ng sè vµ chän C=1 th× tMin1=1/fgh mµ fgh=aDf.Th× sai sè ®éng lµ D(dna)= 432.a2(Df)2 w2gh(n+l)2(K+1)2. = 3.22(K+1) 1 + 1 1 3 12.a.Df wgh(n+l) .(K+1)2 2 - Tõ ®ã ta cã ph­¬ng sai cña sai sã tæng: D(dnå)=D(dn)+D(dna)= - Trong ®ã chän wgh=2.p.fgh ·fgh =200Hz_t©n sè giíi h¹n cña tÝn hiÖu ®o ·n =16 kªnh ·l = 1 ·a = 0.9 ·Df = 10 MHz=107 Hz - §Ó t×m d·y m· K tèi ­u ta lÊy ®¹o hµm biÓu thøc sai sè tæng theo K sau ®ã cho ®¹o hµm b»ng kh«ng,ta sÏ t×m ®­îc K0. Tõ K0 lµ tèi ­u ta t×m ®­îc sai sè min. Sau ®ã tiÕn hµnh so s¸nh sai sè ®ã, víi sai sè cho phÐp nÕu kh«ng tho¶ m·n ta cã thÓ t¨ng hoÆc gi¶m sai sè kªnh cho phï hîp, hoÆc t¨ng gi¶i tÇn Df vµ tÝnh l¹i. A= 1 1 3 12.a.Df wgh(n+l) 2 - Muèn t×m sè d·y m· K0 tèi ­u ta dïng ph­¬ng ph¸p gi¶i gÇn ®óng sau ®©y.Víi nh÷ng th«ng sè ®· chän ë trªn: - §Æt: D(dnå) = 3.22(K+1) 1 +A(K+1)2 Khi ®ã: - Ta xÐt hai kho¶ng gÇn nhau cña A t­¬ng øng víi gi¸ trÞ tèi ­u: K=K1 vµ K=K1+1 3.22(K +1) 1 1 +AK1(K+1)2 = +AK1(K1+2)2 1 3.22(K +2) 1 VËy biªn giíi hai gi¸ trÞ tèi ­u ta cã AK1 ph¶i cã hai ph­¬ng sai gièng nhau.Do ®ã ta cã ta cã:[4] AK1 = 1 (2K1+3)22(K1+2) ÞTa cã: - NÕu cho K1 mét sè gi¸ trÞ,th× ta cã quan hÖ gi÷a K1 víi AK1cho ë b¶ng sau:[4]. K1 2 3 4 5 6 7 8 AK1 5,58.10-4 1,086.10-4 2,22.10-5 4,695.10-6 1,017.10-6 2,24.10-7 5,0.10-8 K1 9 10 AK! 1,1.10-8 2,68.10-9 ·V× biÕt tr­íc wgh,,n,l,a,Df nªn ta cã thÓ tÝnh A theo biÓu thøc sau:[4]. A= 1 1 3 12.a.Df wgh(n+l) 2 Thay : ·wgh=2.p.fgh=2. p.200 = 1256,637(s). ·n=16. ·l =1. A= 1 1 3 12.0,9.107 1256,637.(16+1) » 1,304.10-8 2 ·a =0,9. ·Df =107 Hz. Khi ®ã: - VËy theo b¶ng trªn th× K n»m trong kho¶ng: 7<K1<8: - Ta chän K ch½n nghÜa lµ:K1=8,Do ®ã®AK1=5,0.10-8. - VËy tæng c¸c d·y m· (KÓ c¶ mét d·y m· kiÓm tra) cña mét kªnh lµ: K0=K1+1=8+1=9. Thay K1=8 vµo biÓu thøc cña sai sè tæng ë trªn ta cã: D(dnå)= 1 1 3 3.22(K1+1) +A(K1+1)2 1 = 3.22(8+1) +5,0.10-8(8+1)2 1 1,27156.10-6 +4,05.10-6 » 5,37156.10-6 . * T­¬ng tù nÕu cho gi¶i th«ng cña kªnh lµ Df =10-6 kti ®ã ta cã. A= 1 1 3 12.0,9.106 2 . p .200 .17 » 1,3042.10-6 2 - Ta thÊy K n»m trong kho¶ng 5<K<6.Chän K ch½n nghÜa lµ:K=6 . Do ®ã Þ AK1=1,017.10-6 . D(dnå)= 3.22(6+1) +1,017.10-6(6+1)2 1 - VËy tæng sè d·y m· (kÓ c¶ mét m· kiÓm tra) cña mét kªnh lµ: Û 2,03450.10-5 =4,9833.10-5» 7,0178.10-5 . *. NhËn xÐt + NÕu ta chon d¶i th«ng cña kªnh liªn l¹c lµ Df=107 Hz th× sè d·y m· tèi ­u cho mçi kªnh lµ K=8 d·y, víi ph­¬ng sai cña c¸c sai sè: · Ph­¬ng sai cña sai sè ®éng: D(da)=1,27156.19-6=1,271.10-4 % · Ph­¬ng sai cña sai sè tÜnh: D(dn)=4,05.10-4 %. ® Ph­¬ng sai cña sai sè tæng: D(dnå)= D(dn) + D(da) =5,37156.10-4 % . - NhËn thÊy r»ng ph­¬ng sai cña sai sè t«ng lµ rÊt nhá(» 0,00053%). + NÕu chän d¶i th«ng cña kªnh liªn l¹c lµ Df=106 Hz th× sè d·y m· cho mét kªnh lµ K=6,víi ph­¬ng sai cña c¸c sai sè lµ: · Ph­¬ng sai cña sai sè ®éng. D(da)=2,023450.10-5 » 0.00203.10-3 %. · Ph­¬ng sai cña sai sè tÜnh. D(dn)=4,9833.10-5 » 0,00493.10-3 %. ® Ph­¬ng sai cña sai sè tæng: D(dnå)= D(dn) + D(da)=7,0178.10-5 » 0.00707.10-3 %. + VËy víi hai c¸ch chän ë trªn ta thÊy ®Òu tho¶ m·n sai sè cho phÐp (®Òu nhá h¬n1%) .Song ®Ó gi¶m sè ®­êng d©y liªn l¹c vµ ®¶m bao truyÒn th«ng tin mét c¸ch liªn tôc vµ phï hîp víi gi¸ trÞ tÝn hiÖu ®o cña mét kªnh. Ta chän tõ m· 8 bÝt , nghÜa lµ sè d·y m· mang th«ng tin hcho mét kªnh lµ K=8, do ®ã ta chän kªnh liªn l¹c cã d¶i th«ng kªnh lµ: Df=107 Hz=10 MHz. + NÕu chän d¶i th«ng hÑp h¬n (nhá h¬n 10 MHz) th× ta ph¶i gi¶m bít sè kªnh ®Çu vµo (hoÆc gi¶m tÇn sè tÝn hiÖu) ®Ó ®¶m b¶o sai sè nhá n»m trong ph¹m vi cho phÐp. *. KiÓm tra kh¶ n¨ng söa sai trong qu¸ tr×nh truyÒn m· cña hÖ thèng. - Nh­ trªn ta ®· thiÕt kÕ dïng mét d·y m· kiÓm tra thªm vµo 8 d·y mang th«ng tin .V× vËy cÇn sÐt xem mét d·y m· söa sai cã ®ñ kh¶ n¨ng sña hÕt c¸c sai sãt hay kh«ng?.D­íi ®©y chóng ta ®i tÝnh to¸n c¸c x¸c suÊt ®ã. - Gi¶ sö cã tæng d·y m· (m) trong ®ã cã K d·y mang th«ng tin cßn (m-K) d·y dïng ®Ó kiÓm tra. Nh­ vËy víi m d·y cã thÓ x¶y ra (m+1) kh¶ n¨ng sau: ·1- Kh«ng bÞ mÐo ký hiÖu nµo. ·2-BÞ mÐo mét ký hiÖu bÊt kú. ·3-BÞ mÐo hai ký hiÖu bÊt kú. ·4-BÞ mÐo ba ký hiÖu bÊt kú. ·5-. ·6-. ·... · (m+1)- BÞ mÐo m ký hiÖu bÊt kú. Khi nµy tæng x¸c suÊt cña kh¶ n¨ng b»ng mét. Þ VËy ta thÊy khi truyÒn tÝn hiÖu cã truyÒn tÝn hiÖu cã thÓ x¶y ra 3 kh¶ n¨ng sau: -Th«ng tin nhËn ®óng víi x¸c suÊt p® . - Th«ng tin nhËn sai víi x¸c suÊt ps . - Th«ng tin nhËn nhÇm tõ sai thµnh ®óng víi x¸c suÊt pNhÇm . Víi ba sù kiÖn trªn lËp ®ñ tËp c¸c sù kiÖn sao cho lu«n cã biÓu thøc sau: Ps+P®+PNhÇm . §Æt PSS=(Ps+PNhÇm):Gäi lµ x¸c suÊt nhËn sai th«ng tin cña hÖ thèng . - Ta ®i tÝnh c¸c x¸c suÊt nµy: Gi¶ sö m· truyÒn ®i cã ®é dµi m d·y m· .VËy muèn nhËn ®óng tõ m· th× tÊt c¶ m d·y ®Òu kh«ng sai: VËy x¸c suÊt nhËn ®óng P® lµ: P® = (1-p)m Trong ®ã: ·p: Lµ x¸c suÊt nhËn sai mét d·y m· bÊt kú. ·P=(1-p):X¸c suÊt nhËn ®óng cña mét d·y m·. Gi¶ sö x¸c suÊt nhËn ®óng (hoÆc nhËn sai) cña c¸c d·y m· lµ nh­ nhau:Khi ®ã x¸c suÊt nhËn sai mét tõ m· lµ. PSS »1-P® = 1-(p)m . - Cô thÓ h¬n x¸c suÊt ®Ó tõ m· cã i d·y m· sai lµ (m kh¶ n¨ng sai). PSS =åCim.Pi.(1-p)m-i n i=1 - MÆt kh¸c cã (m-i) d·y nhËn ®óng nªn coi (1-p)m-i » 1. =åCim.Pi.(1-p)m-i n i=1 =åCim.Pi n i=1 PSS(i≥1) Vµ: *. XÐt trong hÖ th«ng cña ta: - HÖ thèng cã m· kiÓm tra ch½n víi tæng d·y m· m=9. PSS =åCi9.10-3.i.(1-10-3)9-i = 9 i=1 - Gi¶ sö x¸c suÊt sai 1 d·y m· lµ p=1.10-3. Khi ®ã x¸c suÊt nhËn sai cña hÖ thèng m· khi cã kh¶ n¨ng sè d·y m· nhËn sai cã thÓ tõ i=(1¸m)lµ: =C19.p.(1-p)8+C29.p2(1-p)7+...+C39.p3.(1-p)6+C49.P4(1-p)5+C59.P5. (1--p)4+C69.P6(1-p)3+C79P7(1-p)2+C89.P8(1-p)+C99P9 - V× p<<1 nªn ta cã thÓ bá qua c¸c thµnh phÇn cã sè mò cao P3, P4 ,P5...Nh­ vËy x¸c suÊt nh¹n sai cña hÖ thèng. PSS » C39 . P.(1-p)8 + C39 . P2.(1-p)7. =9.10-3.1+36.10-6 =9,036.10-3» 0,01%. - X¸c suÊt nhËn ®óng tõ m· cña hÖ thèng: P® = 1-PSS =1-0,009036 » 0,990964 »99,1 %. - Trong thùc tÕ x¸c suÊt nhËn sai cho phÐp cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn xa,tù ®éng ho¸ lµ: [PSS] =(10-2¸10-12). Tuú tõng yªu cÇu cña hÖ thèng cô thÓ nµo ®ã - VËy hÖ thèng ®o l­êng xa cña ta viÖc truyÒn d÷ liÖu cã ®é mÐo th«ng tin n»m trong giíi h¹n cho phÐp. - Tõ kÕt qu¶ trªn ®©y ta thÊy cø truyÒn 1000 d·y m· th× bÞ sai 1 d·y (v× P=10-3)vµ do ®ã hÖ thèng truyÒn 100 lÖng th× cã mét lÖnh bÞ sai(PSS»0,01%).Muèn n©ng cao ®é chÝnh x¸c khi truyÒn ta dïng thiÕt bÞ biÕn ®æi m· ®Ó h×nh thµnh c¸c bé m· kiÓm tra ®Ó x¸c suÊt nhËn sai cña mét d·y m· bÊt kú lµ nhá(<<10-3)Trong ch­¬ng sau chóng ta sÏ thiÕ kÕ bé m· kiÓm tra ch½n lÎ ®Ó kiÓm tra vµ söa sai nh÷ng d·y m· khi truyÒn th«ng tin trªn ®­êng truyÒn. Ch­¬ng3: ThiÕt kÕ bé m· kiÕm tra vµ söa sai theo ph­¬ng ph¸p m· ch½n lÎ - Trong hÖ thèng truyÒn sè tuy kh¶ n¨ng chèng nhiÏu tèt nh­ng trong nhiÒutr­êng hîp vÉn ®ñ lín ®Ó lµm thay ®æi mét kÝ hiÖu m·. Do ®ã ta ph¶i dïng mét bé kiÓm tra d·y m· ph¸t ®i. Trong hÖ thèng nµy ta dïng bé kiÓm tra m· ch½n lÎ. *Nguyªn t¾c : - TÊt c¶ c¸c d·y m· ph¸t ®i lµ d·y m· ch½n ( cã sè sè 1 lµ ch½n). NÕu sè sè 1 lµ lÎ th× ®Çu ph¸t ph¶i céng thªm 1. - PhÝa ®Çu thu nÕu thÊy sè sè 1 lµ lÎ th× d·y m· võa ph¸t ®i lµ sai. Nã sÏ kh«ng cho tÝn hiÖu ®i qua vµ ph¸t ra tÝn hiÖu b¸o vÒ cho phÇn ph¸t kiÓm tra l¹i. *Cë së thiÕt kÕ: - Dùa trªn nguyªn lý cña bé céng nöa sö dông c¸c phÇn tö kh¸c dÊu. Ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña c¸c phÇn tö kh¸c dÊu. X 1 X 2 F KD 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 FKD X 7 X 6 Hinh 56:S¬ ®å vµ b¶ng tr¹ng th¸i FKD=X1.X2+ X1.X2+ =X1 X2 *S¬ ®å vµ b¶ng tr¹ng th¸i. - Trªn ®©y còng chÝnh lµ s¬ ®å l«gic b¶ng tr¹ng th¸i cña bé céng nöa. §ã lµ mét m¹ch ®iÖn phÐp céng 2 sè 1 bit. Y X 7 X 6 X 4 X 5 X 3 X 0 X1 X 2 H×nh57:S¬ ®å nguyªn lý cña hÖ thèng - Trong hÖ thèng nµy v× sè d·y m· tèi ­u ®­îc chän lµ 8 bit ( Tøc lµ mét tõ cã 8 bit tÝn hiÖu). Do ®ã bé kiÓm tra m· ch½n lÎ cã 8 ®Çu vµo vµ 1 ®Çu ra. Ta cã s¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch: - Tõ s¬ ®å nguyªn lý trªn trong sæ tay “ Linh kiÖn ®iÖn tö cho ng­êi thiÕt kÕ m¹ch “ cña R.H.WARRING chän lo¹i IC 74LS136 cã UCC = + 5 V. 2 1 3 4 5 6 7 11 9 8 10 12 13 14 74LS136 - Cã cÊu t¹o nh­ h×nh vÏ (H×nh: 57): H×nh 57: CÊu t¹o cña IC 74LS136 - Tõ s¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch ta thÊy cã tÊt c¶ 7 phÇn tö kh¸c dÊu vµ mét IC 74LS136 cã 4 phÇn tö kh¸c dÊu do ®ã bé kiÓm tra m· ch½n lÎ cña ta chØ cÇn 2 IC 74LS136. 1 74LS136 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 A/D D7 D6 D5D4D3D2D1D0 ChuyÓn ®æi m· song song nèi tiÕp + 5V *T¹i ®Çu ph¸t* + 5V 1 74LS136 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 · S¬ ®å m¹ch (H×nh 58): H×nh 58-a:S¬ ®å khèi ®Çu ph¸t ChuyÓn ®æi m· nèi tiÕp song song LE I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0 CE O7 O6 O5 O4 O3 O2 O1 O0 *T¹i ®Çu thu* Y + 5V 1 74LS136 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 + 5V 1 74LS136 2 3 4 5 6 7 14 13 12 11 10 9 8 74LS373 H×nh 58-b: S¬ ®å khèi ®Çu thu *ThuyÕt minh s¬ ®å nguyªn lý: ·T¹i ®Çu ph¸t: - Khi sè d·y m· ph¸t ®i cã sè sè 1 lµ ch½n th× ®Çu ra Y cña bé söa sai b»ng 0. Khi sè d·y m· ph¸t ®i cã sè sè 1 lµ lÎ th× ®Çu ra bé söa sai Y = 1 - TÝn hiÖu nµy sÏ ®­îc truyÒn ®i cïng 8 bÝt cña tÝn hiÖu ®Ó ®¶m b¶o tõ m· ®­îc truyÒn ®i lµ ch½n. Khi ®ã tæng sè bit ®­îc truyÒn lµ 9 bit ( 8 bit tÝn hiÖu vµ mét bit söa sai). ·T¹i ®Çu thu: - §Çu ra cña bé chuyÓn ®æi m· nèi tiÕp song song cã 9 ®Çu ra ( 8 bit tÝn hiÖu vµ mét bit söa sai). 8 bit tÝn hiÖu nµy ®­îc ®­a vµo bé chèt d÷ liÖu 74LS373. §Çu ra cña bé söa sai ®­a vµo ch©n LE cña bé chèt. NÕu ®Çu vµo ch©n LE ë møc thÊp Y = 0 th× cho tÝn hiÖu ®i qua. - NÕu ®Çu vµo ch©n LE ë møc cao Y = 1 th× bé chèt kho¸ tÊt c¶ c¸c cæng l¹i ®ång thêi ®­a tÝn hiÖu b¸o cho phÇn ph¸t lµ tÝn hiÖu ®· bÞ sai ph¸t l¹i. Ch­¬ng 4: L­u ®å thuËt gi¶i ®iÒu khiÓn hÖ thèng Begin N¹p c¸c ng­ìng Ing1, Ing2,Imh3 I:=Ing1? I:=Ing2? I=Ing1 I>Ing1 I<Ing1 C¸c lÖnh b¸o ®éng I:=Ing3 ? LÖnh më m¸y c¾t §Õn m¸y c¾t N¹p thêi gian tDi Phô thuéc vµo c¸c Ingi ? t:= tDi ? I<Ing2 I=>Ing2 t > tDi t > tDi t <= tDi I=Ing3 I<Ing3 *C¸c lÖnh b¸o ®éng gåm: - Ghi thêi gian l­u tr÷ (Thêi ®iÓm x¶y ra gi¸ trÞ dßng hiÖn t¹i) - In néi dung sù cè lªn mµn h×nh. I It

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDO-AN-~1.DOC
  • wbkBACKUP~1.WBK
  • wbkBACKUP~2.WBK
  • wbkBACKUP~3.WBK
  • wbkBACKUP~4.WBK
  • docBIA.DOC
  • docCHUONG~1.DOC
  • docDETAI~1.DOC
  • docL-D.DOC
  • docMUCLUC.DOC
  • docNOIDAU~1.DOC
  • docTHAMKH~1.DOC
  • docTIEU-D~1.DOC
  • docTIEUDE2.DOC