Tự động khắc độ Xử lý tuyến tính hoá từng đoạn

muốn đọc số liệu từ AD thì phải phát ra một tín hiệu vào chân OE output - enable quá trình đọc đợc tiến hành.
Bộ chuyển đổi AD 0809 là một chip gói theo tiêu chuẩn 28 chân chế tạo theo công nghệ CMOS. ADC 0809 không có mạch bù zero phụ và mạch chỉnh full-scale.
ADC 0809 có u điểm là dễ dàng kết nối với àP hay àC vì đợc cung cấp chốt địa chỉ kênh và chốt TTL - TRISTATE ở đầu ra, có tốc độ cao, độ chính xác cao và ít
phụ thuộc vào nhiệt độ, tiêu thụ công suất nhỏ.

8.3. Các thuật toán xử lý trong cảm biến thông minh

Nh đã đề cập ở trên, phơng trình cơ bản của cảm biến bù y = fx. Tuy nhiên ngoài đối số x là đại lợng đo còn có một số yếu tố khác ảnh hởng đến kết quả đo,
đó là các yếu tố môi trờng nh− nhiƯt ®é, ®é Èm, ®iƯn tõ tr−êng, ®é rung ... nghÜa lµ y = fx, a, b, c, ... , trong đó a, b, c ...là các yếu tố ảnh hởng cần loại trừ. Trong các
cảm biến thông minh, ngời ta sử dụng khả năng tính toán của các bộ vi xử lý để nâng cao các đặc tính kỹ thuật của bộ cảm biến nh nâng cao độ chính xác, loại trừ
sai số phi tuyến, bù các ảnh hởng của các yếu tố môi trờng... Dới đây trình bày một số phép xử lý đợc thực hiện trong cảm biến thông
minh.

8.3.1. Tự động khắc độ

Quá trình tự động khắc độ đợc tiến hành nh sau: Đầu
tiên ngời ta đo các giá trị của tín hiệu chuẩn và ghi vào bộ nhớ, sau đó
đo các giá trị của đại lợng cần đo và bằng các công cụ toán học dới dạng thuật toán có thể so sánh, gia công kết quả đo và loại trừ sai số. Công việc này có thể
thực hiện cho từng cảm biến. Khi mắc các cảm biến vào hệ thống, àP làm nhiệm vụ điều khiển tín hiệu chuẩn thay đổi, bộ nhớ sẽ ghi lại các giá trị y ở đầu ra của cảm
biến tơng ứng. Khi đo, đại lợng đo x tác động vào cảm biến, tơng ứng với giá trị nào của x
bộ nhớ sẽ đa ra giá trị tơng ứng của tín hiệu chuẩn đã đợc ghi từ trớc. Với cách đó chúng ta có thể loại trừ đợc sai số phi tuyến của đặc tính cảm
biến mà dụng cụ số thông thờng không thực hiện đợc. Phơng pháp này đòi hỏi các cảm biến phải hoàn toàn giống nhau để trong trờng hợp hỏng hóc cần phải thay
- 116 -
thế sẽ không gây ra sai số đáng kể. Ngợc lại nếu cảm biến thay thế không giống cảm biến đã khắc độ thì phải khắc độ lại với cảm biến mới.

8.3.2. Xử lý tuyến tính hoá từng đoạn

Trờng hợp đặc tính của tín hiệu x sau cảm biến là một hàm phi tuyến của đại lợng ®o ξ, tøc lµ xξ lµ mét hµm phi tuyÕn. Thay vì khắc độ đặc tính đo vào bộ nhớ nh
đã đề cập ở trên, ta có thể thay x bằng một đờng gấp khúc tuyến tính hoá từng đoạn với sai số
hình 8.9. Phơng pháp này gọi là phơng pháp nội suy tuyến tính.

x x

k
x
Hình 8.9 Phơng pháp nội suy tuyến tính
Thuật toán để lựa chọn đoạn tuyến tính hoá đợc thực hiện nh sau: - ở giá trị
của đại lợng đo, đờng cong x cho ta giá trị x .
- x đợc nhớ vào RAM của àP.
- ở giá trị
1
ta có x
1
. - x
1
đợc nhớ vào RAM của àP. - ở giá trị
2
ta có x
2
. - x
2
đợc nhớ vào RAM của àP. - Tính tỉ số các gia số bậc một của đa thức nội suy Lagrange
đi qua hai điểm x
1
x
và x
1
:
2 2
2
x x
,

=

- Tính giá trị của đa thức néi suy ë ®iĨm ξ
1
:
1 2
1 1
, x
x ξ
− ξ
ξ ξ
∇ +
= ξ
- 117 -
- TÝnh ®é sai lƯch ë ®iĨm ξ
1
:
1 1
1 1
1
x x
ξ −
= ξ
ε
- So sánh
1
1
với sai số đã cho : nếu
1
1
thì giá trị tín hiệu không
đợc chấp nhận. - ở giá trị
3
ta có x
3
. - Nhớ x
3
vào RAM của àP. - Tính tỉ số các gia sè bËc mét cđa ®a thøc néi suy Lagrange
:
ξ
2
x
3 3
3
x x
,

=

- Tính giá trị cđa ®a thøc néi suy ë ®iĨm ξ
1
, ξ
2
:
1 3
1 2
, x
x ξ
− ξ
ξ ξ
∇ +
= ξ
2 3
2 2
, x
x ξ
− ξ
ξ ξ
∇ +
= ξ
- TÝnh ®é sai lƯch cđa phÐp néi suy ë ®iĨm ξ
1
, ξ
2
:
1 2
1 1
2
x x
ξ −
= ξ
ε
2 2
2 2
2
x x
ξ −
= ξ
ε
- So sánh
2
1
và
2
2
với : nếu
2
1
và
2
2
thì giá trị tín
hiệu không đợc chấp nhận. - ở ®iĨm ξ
k
ta cã x
k
mµ ®a thøc néi suy sÏ lµ:
k 1
k
, x
x ξ
− ξ
ξ ξ
∇ +
= ξ
−
Víi
k k
k
x x
, ξ
− ξ
− =
ξ ξ
∇
Mµ ta cã:
j k
j j
1 k
x x
ε ≥
ξ
=

Với j là một điểm nào đó nằm trong khoảng 0 đến k. - Khoảng nội suy khi đó sẽ bằng:
k k

=

- 118 -
Và giá trị x
k
sẽ đợc chấp nhận nh là điểm cuối của đoạn thẳng của đờng xấp xỉ hoá từng đoạn.
- Với phép nội suy tuyến tính quá trình hồi phục sẽ đợc tiến hành theo cách nối liền các điểm bằng đoạn thẳng:
k k
x x
x x



+
=
Đoạn thẳng tiếp theo sẽ đi qua điểm x
k
. Tổng quát ta có đoạn thẳng thứ i của đờng gấp khóc cã d¹ng:
i i
1 i
i 1
i i
i
x x
x x
ξ −
ξ

+
=
+ +
8.3 để hồi phục giá trị đo ta chỉ việc tính
i
x
theo đối số là các đại lợng đo đợc từ cảm biến. Các giá trị tính đợc theo đờng nội suy tuyến tính luôn đảm bảo sai số
cho phép là .

8.3.3. Gia công kết quả đo