Ngân hàng câu hỏi Hệ thống thông tin công nghiệp 1C

m t = t1 không vượt quá x1 và ñược ký hiệu là F1(x1, t1) F1(x1, t1) = P{X(t1) ≤ x1} Pt1(X) x Phân bố ñều x0 x1 1    >< ≤≤ = 10 10 1t xx;x x 0 xx x 1 )X(P Phân bố chuẩn Pt1 (X) x x0 1 ( )20xx 1t e)X(P −− = t x1 x1 + dx1 X(t) t = t1 X(t) x1 t = t1 t x 1 F1(x, t1) a) b) c) • Quan hệ giữa hàm phân bố xác suất và hàm mật ñộ xác suất Theo lý thuyết về xác suất ta có: Error! Objects cannot be created from editing field codes. Như vậy ñể xác tín hiệu ngẫu nhiên X(t) tại n thời ñiểm khác nhau ta phải xác ñịnh ñược hàm phân bố xác suất và mật ñộ xác suất bậc n wn(x1, t1; x2, t2; ...;xn, tn) Fn(x1, t1; x2, t2; ...;xn, tn) Nếu như n lớn thì việc xác ñịnh hai hàm trên rất khó khăn + Đặc tính số Trong thực tế người ta ít sử dụng ñặc tính phân bố mà thường sử dụng các ñặc tính số, ñó là: + Kỳ vọng toán học Error! Objects cannot be created from editing field codes. Trong ñó: w1(x,t) là hàm mật ñộ phân bố xác suất bậc 1 của tín hiệu ngẫu nhiên X(t) -Khi tín hiệu ngẫu nhiên là phân bố ñều hoặc phân bố chuẩn thì: Error! Objects cannot be created from editing field codes. -Khi tín hiệu ngẫu nhiên ở dạng rời rạc thì: Error! Objects cannot be created from editing field codes. +Phương sai Error! Objects cannot be created from editing field codes. -Khi tín hiệu ngẫu nhiên ở rạng rời rạc thì: Error! Objects cannot be created from editing field codes. +Sai số bình quân phương )t(D)t( xx =σ Câu 2: Rời rạc hóa tín hiệu ño là gì? Tại sao phải rời rạc hóa tín hiệu ño? Rời rạc hoá tín hiệu liên tục là quá trình biến ñổi một hàm liên tục theo thời gian x(t) thành hàm rời rạc theo thời gian xi, là tổ hợp các tung ñộ mà theo ñó ta có thể nhận ñược ước lượng của tín hiệu liên tục x*(t). Trong trường hợp chung sự thể hiện rời rạc một tín hiệu x(t) trong khoảng thời gian T bằng một tập hợp các giá trị x0, x1, … xn và sự phục hồi lại ñể nhận biết ñược x*(t) có thể viết dưới dạng: Error! Objects cannot be created from editing field codes. Trong ñó A là toán tử thể hiện, B là toán tử phục hồi. Toán tử A và B có thể là tuyến tính hoặc phi tuyến. Một toán tử thể hiện có thể sử dụng nhiều toán tử phục hồi khác nhau và ngược lại. Trong quá trình truyền, xử lý thông tin trong HTĐ thì luôn phải có quá trình biến ñổi tín hiệu từ dạng này sang dạng khác, quá trình xử lý tín hiệu ño bằng máy tính, làm việc với các quá trình ngẫu nhiên do vậy phải rời rạc tín hiệu ño Câu 3: Rời rạc hóa thích nghi tín hiệu ño là gì? Tại sao phải rời rạc hóa thích nghi Rơì rạc hoá thích nghi là quá trình rời rạc hoá mà có chu kỳ rời rạc hoá thay ñổi phụ thuộc vào sự biến ñổi của tín hiệu. Rời rạc hoá thích nghi nhằm ñảm bảo loại bỏ các ñiểm thu thập thông tin không có ý nghĩa (thông tin thừa) Câu 4: Lượng tử hóa tín hiệu ño là gì? Tại sao phải lượng tử hóa tín hiệu ño Lượng tử hoá theo mức, ñó là việc làm tròn các giá trị tín hiệu ñến giá trị lượng tử gần nhất(có hai cách làm tròn là theo kiểu cắt bỏ hoặc theo kiểu làm tròn với nửa bước lượng tử) Tức là mỗi giá trị ñược làm tròn khác với các giá trị ban ñầu (giá trị thực) của tín hiệu một lượng gọi là sai số làm tròn Quá trình xử lý tín hiệu bằng máy tính và vi xử lý ñòi hỏi phải lượng tử hoá tín hiệu Câu 5: Lượng tử hóa thích nghi tín hiệu ño là gì? Tại sao phải lượng tử hóa thích nghi? Lượng tử hoá thích nghi là quá trình lượng tử hoá mà có bước lượng tử hoá thay ñổi phụ thuộc vào sự biến ñổi của tín hiệu Cần thiết phải lượng tử hoá thích nghi vì khi lượng tử hoá ñều trong trường hợp tín hiệu có giá trị khá nhỏ so với bước lượng tử thì khi ñó sai số lượng tử hoá sẽ lớn, do vậy ñể ñảm bảo sai số người ta cần phải lượng tử hoá thích nghi. Câu 6: Mã hóa tín hiệu ño là gì? Trình bày một phương pháp mã hóa tín hiệu ño Mã hoá: Mã hoá là thay thế các ký hiệu dạng này thành cách ký hiệu dạng khác. Mã: Là tập hợp các con số ñể thể hiện, số con số của mã ñược gọi là cơ số. Trong kỹ thuật thường dùng cơ số 2, các con số là con số 1 và con số 0 ñại diện cho 2 trạng thái có ñiện và không có ñiện trong kỹ thuật. Nếu như có n giá trị lượng tử hoá ñược ñánh số từ 1-n thì số dãy mã cơ số 2 (m) cần ñể mã hoá n giá trị làc m ≥ log2N. Số dãy mã là nguyên dương. VD: n=26 ⇒ m = 5 n=10 ⇒ m =4 Để tránh sự dư thừa thông tin thi những dãy mã có số 0 ñằng trước ñược bỏ ñi vì nó không mang thông tin. Để phân biệt các tập mã với nhau thì người ta dùng xung có biên ñộ khác hoặc xung có dấu ngược lại. Trong kỹ thuật do lường người ta sử dụng nhiều phương pháp mã hoá khác nhau, ñể giảm sự dư thừa thông tin người ta còn có thể dùng mã thống kê hoặc mã thích nghi Câu 7: Nhiễu là gì? Nguyên nhân gây ra nhiễu trong hệ thống thông tin ño lường? Lấy ví dụ. Trình bày phương pháp ñiều chế chống nhiễu AM Nhiễu là các tác ñộng không ổn ñịnh tác ñộng lên tín hiệu gây ra sự mất mát thông tin hiệu. Do ñó nhiễu thường là nguyên nhân gây ra các hỏng hóc và sai số. Nhiễu thường có mặt ở tất cả các khâu. + Đối tượng Đối với ñối tượng thường nhiễu ở các sensor, chuyển ñổi chuẩn hoá và các mux. Thường nhiễu sinh ra do ñiều kiện làm việc nặng nề ví dụ như nhiệt ñộ, gia tốc, ñộ ẩm, môi trường hoá học. +Kênh liên lạc Nhiễu ña số do ảnh hưởng của trường ñiện từ, do môi trường, không khí, khí quyển. +Thiết bị thu và xử lý. Là do sự thay ñổi của nhiệt ñộ, do sự thay ñổi của nguồn cung cấp Phương pháp ñiều chế chống nhiễu AM Điều chế AM là sự tác ñộng của tín hiệu ño lên biên ñộ của tín hiệu mang là dạng tín hiệu xoay chiều hình sin (hình vẽ) Câu 8 : Nhiễu là gì? Nguyên nhân gây ra nhiễu trong hệ thống thông tin ño lường? Lấy ví dụ. Trình bày phương pháp ñiều chế chống nhiễu FM Nhiễu là các tác ñộng không ổn ñịnh tác ñộng lên tín hiệu gây ra sự mất mát thông tin hiệu. Do ñó nhiễu thường là nguyên nhân gây ra các hỏng hóc và sai số. Nhiễu thường có mặt ở tất cả các khâu. + Đối tượng Đối tượng nghiên cứu Kênh liên lạc Thiết bị thu và xử lý Nhiễu Đối tượng nghiên cứu Kênh liên lạc Thiết bị thu và xử lý Nhiễu Đối với ñối tượng thường nhiễu ở các sensor, chuyển ñổi chuẩn hoá và các mux. Thường nhiễu sinh ra do ñiều kiện làm việc nặng nề ví dụ như nhiệt ñộ, gia tốc, ñộ ẩm, môi trường hoá học. +Kênh liên lạc Nhiễu ña số do ảnh hưởng của trường ñiện từ, do môi trường, không khí, khí quyển. +Thiết bị thu và xử lý. Là do sự thay ñổi của nhiệt ñộ, do sự thay ñổi của nguồn cung cấp Phương pháp ñiều chế chống nhiễu AM Điều chế AM là sự tác ñộng của tín hiệu ño lên tần số của tín hiệu mang là dạng tín hiệu xoay chiều hình sin (hình vẽ) Câu 9: Nhiễu là gì? Nguyên nhân gây ra nhiễu trong hệ thống thông tin ño lường? Lấy ví dụ. Trình bày phương pháp ñiều chế chống nhiễu FSK Nhiễu là các tác ñộng không ổn ñịnh tác ñộng lên tín hiệu gây ra sự mất mát thông tin hiệu. Do ñó nhiễu thường là nguyên nhân gây ra các hỏng hóc và sai số. Nhiễu thường có mặt ở tất cả các khâu. + Đối tượng Đối với ñối tượng thường nhiễu ở các sensor, chuyển ñổi chuẩn hoá và các mux. Thường nhiễu sinh ra do ñiều kiện làm việc nặng nề ví dụ như nhiệt ñộ, gia tốc, ñộ ẩm, môi trường hoá học. +Kênh liên lạc Nhiễu ña số do ảnh hưởng của trường ñiện từ, do môi trường, không khí, khí quyển. +Thiết bị thu và xử lý. Là do sự thay ñổi của nhiệt ñộ, do sự thay ñổi của nguồn cung cấp Phương pháp ñiều chế chống nhiễu FSK Trong dạng ñiều chế FSK, thông tin ñược mã hoá trên sóng mang bằng cách dịch tần số sóng mang ω0 dựa theo biểu thức (). Với dạng tín hiệu số ở dạng ñiều chế này, biên ñộ sóng mang giữ không ñổi, còn tần số ω0 có 2 giá trị là (ω0-∆ω) và (ω0+∆ω), tuỳ thuộc vào tín hiệu phát ñi là bit 0 hay 1. Sự dịch ∆f = ∆ω/2pi ñược gọi là lệch tần. Đại lượng 2∆f ñôi khi ñược gọi là khoảng cách TONE vì nó là biểu hiện khoảng cách giữa các bit 0 và 1. Trường sóng tín hiệu của dạng ñiều chế FSK ñược viết như sau: Es(t) = E0cos[(ω0t+m(t) 2pi∆f)+φs] (2-...) Đối tượng nghiên cứu Kênh liên lạc Thiết bị thu và xử lý Nhiễu Với m(t) có thể nhận 2 giá trị ±1 ứng với bit 1 và bit 0(Ví dụ bit 1 là 90 khz ; bit 0 là 60 khz)Nếu 2∆f là ñộ lệch tần ñỉnh- ñỉnh thì tham số β = 2∆f/B ñược gọi là chỉ số ñiều chế tần số. Tương ứng với các β khác nhau sẽ có các sơ ñồ khác nhau. Câu 10 : Sự dư thừa thông tin là gì? Lấy ví dụ. Có những phương pháp giảm thông tin thừa nào? Ngày nay máy tính có tốc ñộ khá nhanh cho nên khoảng thời gian rời rạc ∆t nhỏ nên nhiều khi thông tin thừa không có ích. Theo kinh nghiệm thì khoảng 5% thông tin từ vũ trụ là có lợi. Nếu cần ñộ chính xác 2% thì chỉ cần 1/20 ÷ 1/ 10 lượng thông tin. Do ñó lượng thông tin thừa rất nhiều do Do ño quá gần nhau các giá trị của một ñại lượng biến thiên chậm, Đặt các sensor quá gần nhau khi cần ño một ñại lượng vật lý. Mã hoá thông tin không tối ưu, Rời rạc hoá không thích nghi. Các phương pháp giảm thông tin thừa - Cách 1: Từ thiết bị ño trước khi vào thiết bị gia công: giảm thông tin thừa -Cách 2: Giảm thông tin thừa ngay tại ở thiết bị ño. 1. Kỹ thuật tương tự: Tác ñộng nhanh song kém chính xác: Có 2 phương pháp a. Phương pháp ngoại suy bậc thang ( ña thức bậc 0) Cách làm: Thực hiện vẽ ñường p(t)và liên tực tính sai số : C = /p(t)-x(t)/ sau ñó tiến hành so sánh ở thời ñiểm /p(t)-x(t)/ = Co thì ta tiến hành ño giá trị x(t). Kết quả ñược thực hiện như sau: b. Phương pháp nội suy tuyến tính p(ti) = x(ti-1) +x'(ti-1).∆t Chọn: /p(ti) - x(ti) /= Co Đầu ra của bộ so sánh có tín hiệu ñiều khiển K bộ nhớ bộ trừ bộ so sánh ñưa ñến TB ño p(t)=x(ti - 1) ∆x(t) lệnh ñến TB ño x(ti ) ∆x(t) = p(t)- x(t) C Co Co τ1 τ2 t x(t) Suy ra thời ñiểm so sánh: / x(ti-1) +x'(ti-1).∆t -x(ti)/ = / x'(ti-1).∆t -∆x/ = Co 2.Kỹ thuật số: a, Algôrit ngoại suy bậc thang: + Ở thời ñiểm to , giả sử có x0. + x0 ñược nhớ vào Ram cùng lúc có thể có thể truyền ñi hoặc ñưa vào xử lý. +Ở thời ñiểm t1 xuất hiện x1 + Tính ñộ sai lệch giữa hai giá trị C(t1) = /x1 - x0/ + So sánh giữa C(t1) với C0 cho trước; nếu C(t1) < C0 thì x1 bị loại bỏ, coi như thông tin thừa, tiếp tục ñiểm thứ hai. + Ở thời ñiểm t2 xuất hiện x2 +Tính C(t2) = /x2 - x0/ +So sánh giữa C(t2) với C0 + Nếu C(t2) < C0 thì x2 bị loại bỏ coi như thông tin thừa và cứ tiếp tục . + t3 xuất hiện x3 .... + Giả sử ở 1 thời ñiểm tk xuất hiện xk mà có C(tk) ≥ C0. Lúc ñó giá trị xk ñược ghi lại và ñược truyền ñi hay ñưa vào xử lý còn x0 ñược xoá; khoảng thời gian rời rạc là : ∆tk = tk - t0 ; t0 là ñiểm ñầu của ñường ngoại suy, tk là ñiểm cuối của ñường ngoại suy ñó. b, Algôrit nội suy tuyến tính: +. Ở thời ñiểm to → x0. + x0 ñược nhớ vào RAM cùng lúc có thể có thể truyền ñi hoặc ñưa vào xử lý. +Ở thời ñiểm t1 xuất hiện x1 : ñược nhớ nhưng không truyền ñi + Ở thời ñiểm t2 xuất hiện x2; x2 ñược nhớ nhưng không truyền ñi K bộ nhớ 1 ñưa ñến TB ño P(t)=x(ti - 1) bộ trừ 1 ∆x(t) bộ SS lệnh ñến TB ño x'(ti-1 ) bộ trừ 2 vi phân K2 bộ nhớ 2 bộ nhân nguồn phát Co x'(ti-1 ).∆t ∆t C x(t) + Tính tỷ số các số gia bậc 1 của ña thức nội suy lagrăng ñi qua 2 ñiểm x0 và x2 2 0 2 0 2 0 ( , ) x xt t t t −∇ = − +Tính giá trị ña thức nội suy ở t1 : p1( t1) P1( t1) = x0 + 2 0 1 0( , )( )t t t t∇ − +Tính ñộ sai lệch ở t1 : C(t1) = /x1 - p1(t1)/ +So sánh giữa C(t1) với C0 cho trước; nếu C(t1) < C0 thì tín hiệu sẽ không truyền ñi coi như TT thừa. + t3 xuất hiện x3 ; x3 ñược nhớ , không truyền ñi + Tính tỷ số các số gia bậc 1 với ña thức nội suy P2 : 3 0 3 0 3 0 ( , ) x xt t t t −∇ = − +Tính các giá trị của ña thức nội suy ở t1, t2: P1( t1) = x0 + 3 0 1 0( , )( )t t t t∇ − P1( t2) = x0 + 3 0 1 0( , )( )t t t t∇ − + Tính ñộ sai lệch của phép nội suy tại t1 , t2 C(t1) = /x1 - p2(t1)/ C(t2) = /x2 - p2(t1)/ + So sánh C(t1) và C(t2) vớiC0 + Nếu C(t1) < C0 và C(t2) < C0 thì giá trị x2 không chấp nhận và không ñược truyền ñi coi như TT thừa. + Giả sử ở tk nào ñó xuất hiện xk và ña thức nội suy là ( ) ( )( )1 0 0 0;k kP t x t t t t− = + ∇ − trong ñó: 00 0 ( , ) kk k x x t t t t −∇ = − mà ta có: Ck-1(tj) = ( )1j k jx P t−− ≥C0 với 0 < j < k thì xk-1 ñược chấp nhận + 1 1 0k kt t t− −∆ = − khoảng nội suy lúc ñó trong dây liên lạc hoặc ñưa vào sử lý là giá trị xk-1. Khoảng nội suy mới ñược xác ñịnh bắt ñầu từ tk-1 Như vậy phép nội suy tuyến tính ñược tiến hành theo cách nối liền các ñiểm bằng ñoạn thẳng P(t) ( ) ( ) ( ) 1 0 0 0 1 0 k k k x xP t x t t t t − − − = + − − Đoạn thẳng tiếp theo sẽ ñi qua ñiểm xk-1 và giá trị tiếp theo của quá trình rời rạc hoá thích nghi Câu hỏi loại 3: (2.5 ñiểm) Câu 1: Kênh liên lạc là gì? Các phần tử cơ bản của kênh liên lạc Là tập hợp tất cả các thiết bị kỹ thuật làm nhiệm vụ truyền ñộc lập các thông tin ño, bao gồm thiết bị phát, thiết bị thu và dây liên lạc. Thiết bị phát, thiết bị thu phụ thuộc vào loại tín hiệu truyền trên dây liên lạc. Dây liên lạc bao gồm : Dây hữu tuyến và dây vô tuyến Dây hữu tuyến : Hệ thống nhìn thấy dây. Dây vô tuyến : Hệ thống không nhìn thấy dây : Sóng ñiện thoại, sóng radio… Câu 2: Trình bày các ưu nhược ñiểm của dây liên lạc sử dụng cáp ñồng trục, ñường dây tải ba, cáp quang và vô tuyến Như dây cáp ñồng, Fe, cáp quang, ñường dây tải ñiện. a. Đường dây cáp ñồng. Khi truyền tín hiệu trên ñường dây bằng kim loại luôn có sự tắt dần của tín hiệu, phụ thuộc vào tần số của tín hiệu. Đường dây cáp Cu cho phép tín hiệu có tần số f < 180 KHz Pvào : Công suất phát của tín hiệu tại ñầu phát. Pra : Công suất của tín hiệu thu ñược. b. Đường dây cáp bằng sắt. Có ñặc ñiểm nhu dây cáp bằng ñồng, tuy nhiên chỉ cho phép tín hiệu có tần số f < 30KHz. c. Cáp quang + Thông tin ñược mã hoá dưới dạng ánh sáng. + Tốc ñộ truyền thông tin là lớn nhất. + Số lượng truyền ñi là lớn. + Khả năng chống nhiễu rất cao. * Nhược ñiểm : Giá thành ñắt, ñầu nối phức tạp, cáp quang không dược bẻ cong một góc <1200 + thưc tế luôn luôn có hiện tượng khúc xạ ,cho nên những ñiểm khúc xạ này → suy giảm tín hiệu. Sau ñộ dài nhất ñịnh người ta cần phải ñặt trạm khuyếch ñại tín hiệu d. Đường dây tải ba: Đường dây tải ñiện ñã ñược xây dựng sẵn ñược kết hợp làm ñường dây liên lạc cho nên dẫn ñến tiết kiệmñược chi phí, mặt khác ñường dây cao áp ñược tính toán xây dựng không những có thể chịu ñựng ñược các ñiều kiện thời tiết xấu mà cả dạng thiên tai có thể xảy ra. Do vậy tương ứng kênh liên lạc sử dụng hệ thống tải ba cũng có ñộ tin cậy cao. Tuy nhiên chịu ảnh hưởng nhiều của nhiễu Câu 3: Bộ ñổi nối là gì? Phân loại bộ ñổi nối Bộ ñổi nối là thiết bị làm nhiệm vụ gộp nhiều kênh tín hiệu (analog hoặc digital từ các cảm biến hoặc từ các CĐCH v. v) thành một kênh tín hiệu và ngược lại tách một kênh tín hiêu thành nhiều kênh tín hiệu + Thiết bị làm nhiệm vụ gộp nhiều kênh tín hiệu thành một kênh tín hiệu ñược gọi là bộ dồn kênh(demultiplexor) + Thiết bị làm nhiệm vụ ngược lại biến một kênh tín hiệu thành nhiều kênh tín hiệu thì gọi là bộ phân kênh (demultiplexor) Trong hệ thống thông tin ño lường thì bộ ñổi nối và bộ phân kênh thường dùng trong hệ thống có cấu trúc nối tiếp. Phân loại bộ ñổi nối + Bộ ñổi nối tiếp xúc Các tiếp ñiểm ñược chế tạo bằng cơ khí, việc ñiều khiển ñóng mở các tiếp ñiểm này có thể ñược thực hiện bằng tay hoặc tự ñộng. Thông thường bộ ñổi nối này là một loạt các rơle tiếp ñiểm ñặt cố ñịnh theo một vòng tròn, việc ñiều khiển ñược thực hiện bằng nam châm ñiện. Đặc ñiểm: + Độ tin cây cao: Điện trở của cặp tiếp ñiểm khi ñóng Rthuận = 0 Ω, ñiện trở của cặp tiếp ñiểm khi mở Rngược = ∞ Ω +Có thể dùng với các tín hiệu có công suất lớn + Độ tác ñộng nhanh không cao: time slot ∆ cỡ 5 ÷ 10 ms, cho nên tần số ñổi nối thường không cao. Ví dụ ñổi nối theo chu kỳ 1 1f T n = = ∆ cỡ 100Hz và phụ thuộc vào số ñầu vào n + Bộ ñổi nối không tiếp xúc Các cặp tiếp ñiểm thường là các phần từ ñóng mở phi tiếp ñiểm (ví dụ như tranzitor). Việc ñiều khiển ñóng mở ñược thực hiện bằng tín hiệu ñiện Các phương pháp ñổi nối + Phương pháp ñổi nối phân chia thời gian (Time Division Multiplexing - TDM) Trong phương pháp này mỗi một kênh tín hiệu sẽ ñược truyền ñi trong một khe khoảng thời gian (time slot) nhất ñịnh nào ñó. Phương pháp ñổi nối này thường dùng trong hệ thống thông tin ño lường trong công nghiệp Ngoài ra: + Phương pháp ñổi nối phân chia tần số (Frequency Division Multiplexing - FDM ) Trong phương pháp này mỗi một kênh tín hiệu ñược ấn ñịnh với một tần số khác nhau. Phương pháp này thường dùng trong phát thanh, truyền hình v.v + Phương pháp ñổi nối phân chia bước sóng (Wavelength Division Multiplexing --WDM)). Mỗi một kênh tín hiệu ñược ấn ñịnh với một bước sóng cụ thể khác nhau; thường sử dụng khi dùng trong hệ thống có sử dụng cáp quang. Câu 4: Trình bày hệ thống ño tác ñộng nối tiếp. Lấy ví dụ về một hệ thống ño tác ñộng nối tiếp trong thực tế sản xuất Hệ thống nối tiếp là hệ thống với bộ ñổi nối phân kênh theo thời gian, ñó là hệ thống mà tín hiệu ñược lần lượt ñưa vào kênh liên lạc Chủ yếu hệ thống này ñược sử dụng trong công nghiệp nhất là khi ño xa xử lý bằng máy tính và vi xử lý. Trong công nghiệp hoá chất và luyện kim ứng dụng ñể ño trường nhiệt ñộ. Trong chế tạo máy ñể kiểm tra chất lượng gia công bề mặt. Đo và kiểm tra các chi tiết có hình dạng phức tạp. Trường nhiệt ñộ thường ñược chia ra làm nhiều phần rồi lần lượt quét theo một chương trình. Sơ ñồ cấu trúc của hệ thống + Trường hợp sensor cùng loại, có cùng khoảng ño ở mọi kênh. Qua bộ ñổi nối mọi tín hiệu sẽ lần lượt ñược ñưa vào bộ biến ñổi thông tin sau ñó ñến bộ thể hiện thông tin và bộ ghi thông tin. Tất cả ñược ñiều khiển bằng bộ ñiều khiển, lệnh ñiều khiển có thể từ người hay tự ñộng. Bộ thể hiện gồm bộ biến ñổi A/D ra chỉ thị số, bộ ghi thông tin lấy tín hiệu analog qua dụng cụ tự ghi +Trường hợp nếu giới hạn ño và các ñại lượng ño khác nhau thì bộ biến ñổi của phần ño lường ñược hiệu chỉnh sao cho giá trị số của các ñộ nhạy của chúng là như nhau. Ví dụ như tín hiệu của CĐCH là 0 ÷ Um mà các tín hiệu riêng rẽ là: CĐCH S1 CĐCH S2 CĐCH Sn MUX Bộ biến ñổi thông tin Thiết bị thể hiện thông tin Thiết bị ghi thông tin Điều khiển Người 0 ÷ x1m; 0 ÷ x2m ; … ; 0 ÷ xnm; với xnm > x(n-1)m >…> xnm thì ta phải có ñiều kiện riêng rẽ là: const x U ... x U x U nm nm m m m m ==== 2 2 1 1 Trong ñó: U1m; U2m; . . . ; Unm là giá trị cực ñại của tín hiệu sau chuyển ñổi chuẩn hoá. Để cho hệ thống chính xác ta phải tính toán tối ưu cho hệ thống Ví dụ: hệ thống DACG - 2 của Nhật bản, sơ ñồ khối như sau: Câu 5: Trình bày hệ thống ño tác ñộng song song. Lấy ví dụ về một hệ thống ño tác ñộng song song trong thực tế sản xuất Nguyên lý của hệ thống này là các kênh làm việc song song với nahu, các tín hiệu ño không phụ thuộc vào nhau Ta xét một hệ thống cụ thể: Ví dụ: Hệ thống FLS - 410 của nhà máy xi măng Hoàng Thạch, ñây là hệ thống tiêu chuẩn ñể thu thập, tạo tín hiệu và gia công phân phối các tín hiệu ño lường trong toàn nhà máy. Đây là hệ thống song song gồm 330 ñiểm ño bao gồm các quá trình ño lường, kiểm tra tự ñộng tất cả các ñại lượng ñiện và không ñiện. Sơ ñồ khối như sau: CĐCH S1 CĐCH S2 CĐCH Sn MUX A/D > - U~→ U R→ U- U- U~ R Interface µP ROM Clock So sánh Báo hiệu Display Printer Write/Read disk CĐCH S1 CĐCH S2 CĐCH Sn TB Xử lý tín hiêu ño Máy tính Thiết bị ño Thiết bị thể hiện Thiết bị ñiều khiển Từ các sensor tín hiệu ñược ñưa vào CĐCH nhằm mục ñích khuyếch ñại sơ bộ và chuẩn hoá tín hiệu, ở ñây tín hiệu phần lớn ñược tạo ra theo sơ ñồ hai dây, dòng ñiện chuẩn hoá từ 4 ÷ 20mA, trong ñó 4mA ñể cung cấp cho các thiết bị ñiện tử qua ổn áp và 0 ÷ 16mA là tín hiệu thay ñổi tuỳ thuộc vào sự thay ñổi của ñại lượng ño Sau khi qua CĐCH tín hiệu ñược tập trung vào hộp nối (TB), tín hiệu ñược dẫn bằng cáp sau ñó ñược dẫn ñến bộ xử lý tín hiệu, ở ñây tín hiệu sẽ ñược khuyếch ñại, biến ñổi thành ñiện áp (0 ÷ 10V) hoặc qua biến ñổi A/D ñể ra chỉ thị số và ñưa vào máy tính. Đầu ra của bộ xử lý tín hiệu ñược ñưa ñến máy tính, thiết bị ño số và tự ghi, báo hiệu bằng ñèn và còi, ñưa ra thiết bị ñiều khiển ñối tượng. Ưu ñiểm: Đây là hệ thống tập trung, chuẩn hoá, ñộ tin cậy cao, tín hiệu ñi song song không phụ thuộc và nhau. Nhược ñiểm: Hệ thống phức tạp, số lượng dây quá lớn vì thế hệ thống chỉ tiện lợi trong phạm vi một nhà máy (khoảng cách < 2km), không có sự theo dõi tự ñộng tín hiệu ño một cách liên tục. Câu 6: Trình bày hệ thống ño tác ñộng song song nối tiếp . Lấy ví dụ về một hệ thống ño tác ñộng song songnối tiếp trong thực tế sản xuất Là hệ thống tác ñộng nhanh, ví dụ một hệ thống nhiều kênh tác ñộng nhanh của LX là hệ thống có cấu trúc song song nối tiếp nhằm mục ñích tự ñộng nghiên cứu khoa học. Hệ thống làm việc với các sensor lực căng và nhiệt ñiện trở, từ sensor ñến các bộ ñổi nối riêng rẽ sau ñó ñến các cầu số làm thành một môdul ño lường. Số lượng các môdul có thể lên tới 30. Độ tác ñộng nhanh của mỗi modul có thể ñạt tới 100 lần ño trên một giây. S1 S2 Sn K1 Cầu số S1 S2 Sn K1 Cầu số S1 S2 K1 Cầu số KN Máy tính liên hệ Điều khiển Máy tính Chỉ thị số Vẽ ñồ thị Display Printer Buffer Mỗi modul có thể chứa 100 ñiểm ño, cầu số có một nhánh ñược thiết kế theo sơ ñồ 2 dây hoặc 3 dây cung cấp bởi nguồn xung ngắn. Để tăng tín hiệu ra người ta tăng ñiện áp nguồn. Cũng có thể cung cấp bằng nguồn một chiều, khi ñó phải qua A/D ñể biến thành tín hiệu số. Tín hiệu ño sau mỗi modul ño lường sẽ ñược ñưa tới bộ ñổi nối nhóm KN . Sau khi phân kênh theo thời gian tín hiệu sẽ ñược ñưa ñến xử lý thông tin bằng máy tính hoặc ñến các chỉ thị số, vẽ ñồ thị hoặc ñến các bộ ñiều khiển ñối tượng. Câu 7: Trình bày hệ thống chẩn ñoán kỹ thuật. Lấy ví dụ về một hệ thống chẩn ñoán kỹ thuật trong thực tế Khi khoa học, kỹ thuật phát triển thì ñộ phức tạp của các hệ thống càng tăng do ñó mà số lượng các phần tử tăng lên rất nhiều. Ví dụ như hệ thống ñiều khiển ñường ñạn của Mỹ (ATLATS) số lượng các phần tử lên tới 300.000. Như vậy khi hư hỏng những chi tiết thì việc tìm kiếm rất phức tạp, không thể kiểm tra 100% các chi tiết ñược. Từ ñó xuất phát việc chẩn ñoán kỹ thuật. Đó là một môn khoa học nghiên cứu dạng xuất hiện hỏng hóc trong các thiết bị kỹ thuật, thiết lập phương pháp phát hiện chúng và nghiên cứu nguyên lý xây dựng một hệ thống chẩn ñoán kỹ thuật. Có hai trạng thái làm việc của các phần tử là: làm việc tốt và không làm việc tốtTrạng thái của hệ có thể xác ñịnh bằng cách tiến hành kiểm tra theo một chương trình ñịnh sẵn gọi là chương trình chẩn ñoán. Việc tìm kiếm hỏng hóc có thể thực hiện theo kiểu hợp bộ (tức là kiểm tra không theo một trình tự nào) và kiểm tra liên tiếp theo một trình tự nhất ñịnh. Một hệ thống thực hiện việc kiểm tra theo một trình tự gọi là hệ thống chẩn ñoán kỹ thuật. So ñồ khối của hệ thống như sau, lấy ví dụ hệ thống chẩn ñoán ?YMA của Liên Xô nhằm mục ñích kiểm tra thiết bị vô tuyến ñiện tử. Nguyên lý hệ thống như sau: Đối tượng kiểm tra S1 S2 K1 A/A D/A Kết qủa kiểm tra Thiết bị gia công yyu Nhờ có một chương trình ñịnh sẵn trong ROM, thiết bị truyền lên ñối tượng một tín hiệu thử, ño và kiểm tra các phản ứng của ñối tượng lên tín hiệu ño. Sau ñó ?YMA hoặc là tiến hành kiểm tả các ñại lượng tiếp theo hoặc là ngừng lại và ñưa thông tin ra cho ngươì thao tác ñể tìm chỗ hỏng hóc và nguyên nhân hỏng hóc. Tín hiệu từ ñối tượng kiểm tra qua sensor hoặc qua biến ñổi A/D sau ñó qua bộ ñổi nối K1 làm việc ñồng bộ với K2 ñưa tín hiệu thử qua bộ ñiều chỉnh vào ñối tượng .Tín hiệu qua A/D vào bộ cho ra kết quả kiểm tra. Mặt khác thông tin ñược ñưa ñến bộ gia công sang bộ giải mã rồi ñến µP ñiều khiển chương trình tiếp tục kiểm tra hay ngừng lại. Thiết bị có thể kiểm tra các thông số sau: +Điện áp một chiều và xoay chiều 0.1 ÷100V, sai số 0.01 ÷ 0.5V +Điện trở từ 1 Ω ÷ 500 KΩ +Tần số xoay chiều ñến 100KHz +Góc pha từ 0 ÷ 1800, sai số 2% +Thời gian: 0.000125 ÷ 500s +Kiểm tra ngắn mạch ñứt dây +Kiểm tra cực của ñiện áp một chiều Câu 8 Trình bày hệ thống kiểm tra kỹ thuật. Lấy ví dụ về một hệ thống kiểm tra kỹ thuật trong thực tế Hệ thống kiểm tra tự ñộng là các hệ thống mà các thông số ñược tiến hành ño sau ñó liên tục so sánh với mẫu, kết quả sẽ ra báo hiệu hoặc ñưa ra tín hiệu ñiều khiển ñể phân loại sản phẩm. Có thể có hệ thống với sự so sánh ñồng thời hoặc so sánh từng ñiểm a. Hệ thống so sánh ñồng thời Đối tượng cần kiểm tra ñược ño lường và ñem so sánh với mẫu, kết quả việc so sánh có thể ñưa ra báo hiệu, có thể ñược ñưa vào máy tính ñể tính toán và ra lệnh ñ