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

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