Chọn bộ khuếch đại cảm biến lực: dải đầu vào, nhiễu và đáp ứng đỉnh

Chọn bộ khuếch đại cảm biến lực cần cân bằng giữa khả năng đo thay đổi nhỏ và giữ được tín hiệu lớn nhất có thể xuất hiện. Hệ số khuếch đại quá thấp khiến không tận dụng hết dải đầu vào của thiết bị nhận; quá cao sẽ cắt ngọn tín hiệu do tải đặt trước, độ lệch zero hoặc đỉnh lực. Bắt đầu từ đầu ra cầu đo thực tế và tốc độ đo yêu cầu, rồi đánh giá đồng thời bộ khuếch đại với đầu vào thu thập dữ liệu.

Tính tín hiệu trước khi so sánh thông số bộ khuếch đại

Với cầu đo điện trở biến dạng, đầu ra danh định ở toàn thang tính bằng milivôn bằng độ nhạy mV/V nhân với điện áp kích thích tính bằng vôn. Dùng độ nhạy của dải tải đã đặt hàng, không lấy một giá trị giả định cho toàn bộ dòng sản phẩm.

Bảng thông số MV-LC0190 liệt kê 0.5 ±0.1 mV/V cho 1 kg và 1.0 ±0.2 mV/V cho các phiên bản 5, 20 và 50 kg. Dải điện áp kích thích khuyến nghị là 4-12 VDC. Kiểm tra dữ liệu hiệu chuẩn của thiết bị được giao khi đặt hệ số thang đo cuối cùng.

Ví dụ minh họa với phiên bản 1 kg được kích thích bằng 8 V, đầu ra danh định ở toàn thang là 4 mV. Thay đổi bằng 1% tải định mức chỉ tạo ra tín hiệu danh định 40 microvôn. Đây là phép tính tín hiệu, không phải khẳng định toàn hệ thống đo được chính xác thay đổi đó. Nhiễu, độ trôi của độ lệch và ảnh hưởng cơ khí sau lắp phải đủ nhỏ để đáp ứng quyết định cần đưa ra.

Chọn bộ khuếch đại cảm biến lực: so sánh các thông số hữu ích

Nhiễu quy về đầu vào biểu diễn nhiễu của bộ khuếch đại dưới dạng tín hiệu tương đương tại đầu vào. Dùng giá trị này cùng băng thông được quy định; không so sánh trực tiếp giá trị RMS với một giá trị đỉnh-đỉnh không cùng cơ sở. Chỉ riêng số bit của bộ chuyển đổi không mô tả được độ phân giải lực sử dụng được.

Dành phần dự phòng cho tín hiệu mà trừ bì không loại bỏ

Khối lượng đồ gá và tải đặt trước vẫn tạo đầu ra cầu đo sau khi lực hiển thị đã được đặt zero. Xác định phép trừ zero diễn ra ở đâu. Nếu thực hiện sau tầng khuếch đại tương tự, nó không thể ngăn tầng đó bão hòa.

Kiểm tra dải điện áp đồng pha đầu vào bên cạnh dải vi sai. Chênh lệch nhỏ giữa hai dây tín hiệu không có nghĩa điện áp riêng của từng dây gần với điện áp tham chiếu của bộ khuếch đại. Cách đấu dây và nguồn điện đề xuất phải giữ cả hai trong giới hạn vận hành được tài liệu quy định.

Với lực hai chiều, xác nhận toàn bộ chuỗi xử lý được cả hai cực tính. Nếu cần đo lực âm, đầu vào nhận đơn cực phải có cấu hình chuyển đổi phù hợp. Ghi quy ước dấu và kiểm chứng bằng chiều đặt tải đã biết, thay vì sửa tùy tiện trong phần mềm ở khâu sau.

Chọn đáp ứng theo sự kiện cần đo, không theo màn hình

Đo lực giữ ở tốc độ chậm và sự kiện ép ngắn đặt ra yêu cầu khác nhau đối với thiết bị điện tử. Quy định thời lượng sự kiện và kết quả cần có: lực đã ổn định, đỉnh, thời điểm vượt ngưỡng hoặc đường cong lực. Sau đó lấy thông tin đáp ứng của bộ khuếch đại khi bật các bộ lọc được đề xuất.

Thử thiết bị thu thập dữ liệu ở tốc độ lấy mẫu dự kiến và dùng bộ lọc chống chồng phổ phù hợp. ADC nhanh không thể khôi phục đỉnh đã bị bộ điều hòa tín hiệu chậm loại bỏ. Ngược lại, băng thông quá rộng có thể cho lọt nhiễu không liên quan đến phép đo chậm.

Dạng sóng bị cắt ngọn đã mất thông tin. Nếu đường cong bị bẹt ở một giá trị cố định, kiểm tra dải đầu vào và đầu ra thô trước khi chấp nhận đỉnh được báo cáo. Không tăng mức lấy trung bình số để biến tín hiệu cắt ngọn thành đoạn lực ổn định trên đồ thị.

Phân biệt bộ khuếch đại lực với bộ truyền tín hiệu tiện sử dụng

Bộ truyền tín hiệu cân có thể phù hợp với phép đo chậm, nhưng định dạng đầu ra không chứng minh khả năng đáp ứng phép thử lực. Ví dụ, MV-WI0014 có dải độ nhạy đầu vào công bố 1-3 mV/V. Dải đó không bao phủ đầu ra danh định 0.5 mV/V của phiên bản MV-LC0190 1 kg.

Không coi ví dụ đó là một cặp thiết bị tương thích hoặc cho rằng một điều chỉnh chưa được quy định sẽ khắc phục sai khác. Bài so sánh bộ truyền tín hiệu cân mô tả giới hạn được tài liệu xác lập của các mẫu bộ truyền hiện có. Nếu chưa có tài liệu về băng thông cho sự kiện lực hoặc đặc tính nhiễu, hãy yêu cầu trước khi chọn.

Câu hỏi về thông số bộ khuếch đại

Q1. Hệ số khuếch đại lớn nhất có phải cài đặt nhạy nhất không?

Nó tăng thay đổi đầu ra ứng với một đầu vào nhất định, nhưng cũng giảm phần dự phòng tín hiệu và khuếch đại độ lệch cùng nhiễu. Chọn hệ số khuếch đại sau khi tính đầy đủ miền tín hiệu đầu vào, rồi kiểm chứng thay đổi lực hữu ích nhỏ nhất với cài đặt thu thập dữ liệu thực tế.

Q2. Một lần hiệu chuẩn có thể áp dụng cho cài đặt lọc khác không?

Hệ số thang đo khi tải ổn định có thể vẫn áp dụng được, nhưng phép đo phụ thuộc thời gian có thể thay đổi. Kiểm tra lại quá trình ổn định, khả năng bắt đỉnh hoặc thời điểm vượt ngưỡng mỗi khi lọc ảnh hưởng đến kết quả mà máy sử dụng.

Q3. Cần gửi gì khi yêu cầu tư vấn bộ khuếch đại?

Cung cấp mẫu cảm biến và đầu ra hiệu chuẩn, yêu cầu kích thích, tải đặt trước, lực lớn nhất và lực hữu ích nhỏ nhất, thời lượng sự kiện, chiều dài cáp và đầu vào thiết bị nhận. Nếu có, gửi đường cong lực có tính đại diện qua trang liên hệ METRAVON; đường cong này giúp phân biệt vấn đề dải đo với vấn đề đáp ứng.

Tóm tắt

Trước hết tính tín hiệu đầu vào và phần dự phòng, rồi so sánh nhiễu cùng đáp ứng trong điều kiện được nêu. Kiểm chứng sự kiện lực trên hệ đã lắp thông qua thiết bị nhận. Cả hệ số khuếch đại lớn lẫn số bit ADC cao đều không chứng minh có được kết quả lực yêu cầu.