Mục lục MÔ HÌNH DYNAMO METER ỨNG DỤNG CARD PCL-818L

Lời cảm ơn……………………………………………………………………………………………………………………………………i
Mục lục…………………………………………………………………………………………………………………………………………ii
Tóm tắt luận văn tốt nghiệp………………………………………………………………………………………………….v
Giới thiệu đề tài……………………………………………………………………………………………………………………….vi
Chương 1: Giới thiệu card PCL - 818L
1.1 Thông tin tổng quát ………………..……………….……………..………….………………..…..1
1.1.1 Giới thiệu ………………………………………………………………………………………….2
1.1.2 Các đặc điểm ………………………………………………………………..……..………..2
1.1.3 Đặc tính kỹ thuật ………………………………………………………………..………..2
1.2 Cài đặt …………………………………………………………………………………………..……….……….3
1.3 Nối các tín hiệu ……………………………………………………………………………..…….……..8
1.4 Cấu trúc và định dạng thanh ghi ………………………………………….…………….10
1.5 Chuyển đổi A/D ………………………………………………………………………….…………….16
1.6 Chuyển đổi D/A ……………………………………………………………………….……………….17
1.7 Ngõ vào và ra số (digital) ……………………………………………………..………………18
1.8 Timer/counter có thể lập trình …………………………………………….………………19
1.9 Hoạt động của bộ đếm ……………………………………………………………………………22
Chương 2: Cảm biến đo lực và cảm biến đo dịch chuyển
2.1 Giới thiệu chung ……………………………………………………………………….………………24
2.2 Sơ lược các phương pháp và cảm biến được dùng trong đo lực …………………………………………………………………………………………..…………...………25
2.2.1 Các phương pháp đo khối lượng ………………..…………………………25
2.2.2 Giới thiệu về loadcell ……………………………………….………………………27
2.2.3 Một số loại loadcell trong thực tế ……………….……………….………34
2.2.4 Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tư loadcell ….…….37
2.2.5 Thiết bị chỉ thị khối lượng (Weighing Indicator) ……...….38
2.2.6 Bộ khuếch đại ……………………………………………………………………..……..39
2.3 Cảm biến đo vị trí và dịch chuyển …………………………….…………….…………41
2.3.1 Cảm biến vị trí dùng chiết áp …………………………………..……………42
2.3.2 Cm biến vị trí dùng biến áp vi sai LVDT ………………….……..45
2.3.3.Cảm biến vị trí sử dụng selsyn(Synchro system) ……..…..46
2.3.4 Bộ giải góc( bộ giải vectơ: resolvers) ………………………….…….49
2.3.5 Các loại cảm biến vị trí có ngõ ra la số …………………………..………….51
Chương 3: Sơ lược các phương pháp điều khiển động cơ DC
3.1 Đăc tính cơ tĩnh của động cơ một chiều ………………………………..….…….57
3.2 Sơ lược các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ DC ……..….61
3.2.1 Điều khiển điện áp phần ứng ………………………………………….…….61
3.2.2 Điều khiển từ thông ……………………………………………….………….……..62
3.2.3 Điều khiển hỗn hợp điện áp phần ứng và từ thông kích từ ………………………………………………………………………………………….………….63
3.2.4 Điều khiển điện trở phần ứng .……………………….…………..…………64
3.3 Khởi động …………………………………………………………..………………………….…………..65
3.4 Các trạng thái hãm ………………………………………..…………………….………………….65
3.4.1 Hãm tái sinh ……………………………………..…………………….……………………65
3.4.2 Hãm động năng …………………………………………………….………….…………66
3.4.3 Hãm ngược …………………………………………………………..…………..………….69
3.5 Hệ truyền động động cơ DC kích từ độc lập có hãm ….……..………70
3.6 Điều khiển động cơ dc dùng bộ biến đổi điện áp DC …….…..…….71
Chương 4: Lập trình cơ sở dữ liệu với Visual Basic 6.0
4.1 Cơ sở dữ liệu ………………………………………………………………………………………………..………75
4.1.1 Khái niệm cơ sở dữ liệu………………………………………..………………..………….75
4.1.2 Bảng và trường………………………………………….……………………………………………75
4.1.3 Recordset…………………………………………………….…………………………………………..76
4.1.4 Các kiểu dữ liệu………………………………………………………………….…………………76
4.1.5 Các mối quan hệ…………………………………………………………………………………..77
4.2 Visual Basic và phương tiện xử lý cơ sở dữ liệu DAO Jet …..….….……..78
4.2.1 Phương tiện xử lý cơ sở dữ liệu DAO Jet là gì? ……………..…………78
4.2.2 Các thuận lợi và bất lợi của DAO Jet …………………………………………..79
4.2.3 Tóm tắt mô hình đối tượng dữ liệu Microsoft DAO Jet .…………80
4.3 Tạo các cơ sở dữ liệu với trình Data Environment Designer .…………….81
4.3.1 Giới thiệu về trình Data Environment Designer (DED) .…….…81
4.3.2 Cấu trúc chi tiết của DED .………………………………………………………………..82
4.3.3 Các thuận lợi của DED .……………………………………………………………………..82
Chương 5: Thiết kế và thi công đề tài
5.1 Mô hình .………………………………………………………………………………………………………………...84
5.2 Các mạch điện tử .……………………………………………………………………………………………..85
5.2.1 Mạch động lực điều khiển motor DC ..………………………………………….85
5.2.2 Mạch điều khiển tốc độ motor DC .……………………………………………...87
5.2.3 Mạch gia công tín hiệu từ loadcell .……………………………………………….87
5.2.4 Mạch nguồn .………………………………………………………………………………………..…88
5.2.5 Mạch cầu .…………………………………………………………………………………………..……88
5.2.6 Mạch nhận tín hiệu từ công tắc hành trình .……………………………....90
5.3 Phần mềm giao tiếp với card PCL-818L .……………………………………………….…90
5.3.1 Form Login .………………………………………………………………………………………..….90
5.3.2 Form Main .……………………………………………………………………………………….…….91
5.3.3 Form TestMachine .………………………………………………………………………..……92
5.3.4 Form PrintChart .……………………………………………………………………………………94
5.3.5 Form Table .……………………………………………………………………………………..…….94
Chương 6: Đánh giá kết quả và hướng phát triển đề tài
6.1 Đánh giá kết quả…………………………………………………………………………………………….……96
6.2 Hướng phát triển…………………………………………………………………………………………………..96
Tài liệu tham khảo ….…………………….………………………………………………………………….……………….97
Phụ lục………………………………………………………………………………………………………………………..…………….98

Toàn bộ luận văn có thể được chia ra làm 4 phần chính:

Phần 1: Tìm hiểu những đặc tính kỹ thuật và tập lenh của card PCL-818L.
Phần 2: Tìm hiểu các loại cảm biến đo lực và cảm biến đo dịch chuyển.
Phần 3: Tìm hiểu các mạch điều khiển, mạch khuếch đại và mạch nguồn.
Phần 4: Tìm hiểu lập trình cơ sở dữ liệu với Visual Basic 6.0.

Giới thiệu đề tài

Card PCL-818L là một thiết bị thu thập số liệu đa chức năng, rất hiệu quả trong quá trình đo tự động và tự động hóa nhà máy. Hiện nay, trong các phòng thi nghiệm vật liệu của các xí nghiệp sản xuất cao su, băng tải, dây đai, đệm …, các thiết bị kiểm tra đều là các thiết bị tự động thu thập số liệu. Và card PCL-818L là một sự lựa chọn phù hợp cho các quá trình kiểm tra nay. Đề tài này mô phỏng theo một thiết bị kiểm tra sức kháng kéo của cao su trong nhà máy Z751.
Các lĩnh vực cần nghiêu cứu :
Tìm hiểu về tính năng và cách thức thu thập số liệu của card PCL-818L.
Tìm hiểu về cấu tạo của loadcell và cách gia công tín hiệu thu được từ loadcell.
Tìm hiểu về các cảm biến đo dịch chuyển.
Tìm hiểu về động cơ DC và các phương pháp điều khiển.
Lập trình với ngôn ngữ Visual Basic.

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CARD PCL-818L

1.1        Các thông tin tổng quát        

1.1.1  Giới thiệu

• Card pcl818l là một card thu thập thông tin đa chức năng dành cho các loại máy tính PC. Nó cho phép ta thực hiện 5 chức năng kiểm soát và đo lương là:  ADC, DAC, ngõ vào số, ngõ ra số, timer/counter.
• Mạch quét kênh tự động hay trên board mạch SRAM cho phép ta chạy nhiều kênh ADC với DMA và các thu thập tên riêng.
• Card PCL-818L rất hiệu quả cho việc thu thập dữ liệu, điều khiển quá trình kiểm tra tự động và tự động hóa nhà máy.

1.1.2  Các đặc điểm

• 16 ngõ vào đơn hoặc 8 ngõ vào lượng vi sai analog được chọn lựa bằng switch.
• Bộ chuyển đổi A/D 12 bit, tốc độ lấy mẫu lên tới 40 KHz với khả năng truyền DMA và điểu chỉnh độ lợi khác nhau cho mỗi kênh.
• Phần mềm có thể điều chỉnh được các giá trị độ lợi.
• Phần mềm có thể chọn tầm ngõ vào analog. Hay phân loại tầm được chọn bởi jumper JP7:           ±10, ±5, ±2.5, ±1.25

Hay   ±5 ,±2.5, ±1.25, ±0.625

• 16 ngõ vào và 16 ngõ ra số tương thích với chuẩn TTL/DTL.
• Một kênh ngõ ra analog 12 bit.
• Các loại Trigger: Trigger bằng phần mềm, trigger xung nhịp có thể lập trình được và trigger xung ngoài.
• Dữ liều truyền bởi chương trình kiểm soát, chuỗi động tác điều khiển ngắt hay DMA.
• Kỹ thuật mới chip 160 pin 10  µm CMOSASIC.

1.1.3  Đặc tính kỹ thuật

• Ngõ vào analog (chuyển đổi ADC)
  • Số kênh: 16 kênh đơn hoặc 8 kênh vi sai, chọn lựa bằng jumper JP6.
  • Độ phân giải 12 bit.
  • Thang áp ngõ vào (lượng cực, VDC):

A: ±0.625, ±1.25, ±2.5, ±5

                                    Hay                 B: ±1.25, ±2.5, ±5, ±10

• Tất cả các tầm ngõ vào được lập trình bằng phần mềm. Chọn lựa chuẩn A/B bằng JP5, chọn lựa bằng phần mềm.
• Giới hạn áp vào cho phép: ±30 Vmax.
• Kiểu chuyển đổi ADC: xấp xỉ tương đương.
• Tốc độ chuyển đổi tối đa: 40 KHz.
• Độ chính xác: ±1 bit.
• Độ tuyến tính: ±1 bit.
• Kiểu trigger: phần mềm, lập trình xung cho mạch (timer1 và 2), xung ngoài (chuẩn TTL).
• Nguồn trigger ngoài: phải tương thích chuẩn TTL.
• Dòng tải phải là:                0.4 mA max tại 0.5 V

0.05 mA max tại 2.7 V

• Truyền dữ liệu: chương trình, ngắt(INT 3->7), DMA(3).

• Ngõ ra analog (chuyển đổi DAC)
  • Số kênh: 1 kênh.
  • Độ phân giải: 12 bit.
  • Thang áp ngõ ra: từ 0 đến +5 V/ + 10 V với nguồn chuẩn – 5V/-10V trên mạch.
  • Điện áp chuẩn:

¨      Trong: -5 hay -10

¨      Ngoài (DC hay AC): ± 10 Vmax

• Kiểu chuyển đổi: 12 bit monolithic multiplying.
• Độ tuyến tính: ± 0.5 bit.
• Dòng ra tải max: ± 5 mA.
• Thời gian đáp ứng: 5 µs.

• Ngõ vào số
  • Số kênh: 16 bit.
  • Mức logic: tương thích TTL.
  • Ap vào:                mức cao: 2 Vmin

mức thấp: 0.8 Vmax

• Dòng ngõ vào:                mức thấp: 0.4 mA max tại 0.5 V

Mức cao:0.05 mA max tại 2.7 V

• Ngõ ra số
  • Số kênh: 16 bit.
  • Mức logic: tương thích TTL.
  • Ap ra:       mức thấp: 0.5 V

  mức cao: 2.4 V

• Bộ định thời và bộ đếm có thể lập trình được
  • Thiết bị: Intel 8254
  • Bộ đếm: 3 bộ 16 bit, 2 bộ được nối nối tiếp nhau để phục vụ cho việc tạo xung trigger để chuyển đổi A/D. Bộ còn lại ta có thể dùng được.
  • Ngõ vào, cổng: tương thích chuẩn TTL/CMOS.
  • Tần số ngõ vào:

¨      Kênh 1: 10 MHz hay 1 MHz được chọn bởi switch.

¨      Kênh 2: lấy từ ngõ ra kênh 1.

¨      Kênh 0: từ 100 KHz đến 10 MHz.

• Xung nhịp đưa ra ngoài: 0.00023 Hz đến 2.5 MHz.

• Kênh Ngắt (IRQ)
  • Kênh: từ IRQ2 đến IRQ7 được chọn bằng phần mềm.
  • Cho phép hoạt động: dùng bit INTE của thanh ghi điều khiển.
• Kênh DMA
  • Kênh: 1 hay 3 được xác định bởi jumper.
  • Cho phép hoạt động: bit DMAE của thanh ghi điều khiển.
• Tổng thể
  • Điện năng tiêu thụ:
    • Nguồn + 5 V: 210 mA (định mức) có thể lên đến 500 mA.
    • Nguồn + 12V: 20 mA (định mức) có thể lên đến 100 mA.
    • Nguồn + 12 V :20 mA (định mức) có thể lên đến 40 mA.
  • Nhiệt độ hoạt động : từ 0 đến 50 ⁰C.
  • Nhiệt độ bảo quan: từ 20 đến 65 ⁰C.

1.2    Cài đặt

• Thiết lập các jumper và các công tắc ban đầu
  • Chọn địa chỉ nền: chọn lựa bằng switch 1

• Chọn kênh DMA: chọn lựa bằng jumper 1

• Chọn tan số xung clock cho 8254: chọn lựa bằng jumper 2

• Chọn nguồn xung kích cho bộ A/D: chọn lựa bằng jumper 3
• Chọn nguồn áp chuẩn cho bộ D/A: chọn lựa bằng jumper 4

• Chọn nguồn áp chuẩn lấy bên trong card: chọn lựa bằng jumper 5.

• Chọn đầu vào cho A/D là đơn hay vi sai: chọn lựa bằng jumper 6.

• Chọn tầm áp vào cao nhất cho A/D: chọn lựa bằng jumper7.

• Chọn vị trí chân ra cho ngõ ra số: chọn lựa bằng jumper 8, 9, 19, 11.

• Sự phân chia chân các đầu nối
• Cài đặt phần cứng

Để lắp đặt card PCL-818L vào cho máy tính ta thực hiện những bước sau:

• Tắt máy tính và các thiết bị ngoại vi.
• Rút tất cả các  dây  nguồn sau lưng máy tính.
• Mở vỏ máy tính ra.
• Chọn một slot mở rộng chưa được sử dụng.
• Gỡ bỏ miếng chắn tương thích với slot đã chọn ở sau máy tính.
• Siết ốc để cố định card với vỏ máy.
• Lắp những cable cần dùng theo card.
• Lắp lại vỏ máy tính và các dây  nguồn và bật máy tính lên.

Vậy là ta đã cài đặt xong card PCL-818L.

• Cài đặt phần mềm

Tài liệu kèm theo của card nay còn có 1 cuốn sách hướng dẫn “PC LabCard User’s Manual “ và 1 đĩa chương trình chứa driver của card và những chương trình khác như: chương trình demo, chương trình calibration, chương trình test card.

1.3    Nối  các tín hiệu

• Việc nối các ngõ vào tương tự (analog)
  • Ngõ vào đơn

• Ngõ vào vi sai

• Mở rộng các ngõ vào tương tự

Chúng ta có thể mở rộng các ngõ  A/D của card PCL-818L bằng cách gắn thêm các card bổ xung. Ví dụ ta có thể gắn thêm card PCLD-8115 vào 1 ngõ vi sai bất kì trên card PCL-818L, nó có khả năng khuyếch đại và multiplexes 16 ngõ vào vi sai, và ta có thể mở rộng cho card PCL-818L lên đến 128 ngõ vào vi sai. Hình sau là card PCLD-8115

• Việc  nối ngõ ra tương tự

• Việc nối các tín hiệu số (digital)

1.4    Cấu trúc và định dạng thanh ghi

Để lập trình điểu khiển card PCL-818L ta phải hiểu chức năng của 16 thanh ghi của card. Địa chỉ của mỗi thanh ghi được chỉ ra như một sai lệch từ địa chỉ cơ bản của card. Card PCL-818L có địa chỉ cơ bản là base+0.

Bảng 1.1: Bản đồ địa chỉ cổng xuất nhập

Sự phân chia địa chỉ cổng xuất nhập
Địa chỉ	Đọc (Read)	Ghi (Write)
Base+0	A/D byte thấp & kênh đọc	Lập trình trigger AD
Base+1	A/D byte cao	Điều khiển tầm AD
Base+2	Quét kênh Mux	Vector điều khiển kênh quét AD
Base+3	D/I byte thấp (DI10-7)	D/O byte thấp (DO0-7)
Base+4	X	D/A 0 byte thấp
Base+5	X	D/A 0 byte cao
Base+6	X	X
Base+7	X	X
Base+8	Thanh ghi trạng thái	Xóa yêu cầu ngắt
Base+9	Thanh ghi điều khiển	Thanh ghi điều khiển
Base+10	X	Cho phép counter
Base+11	D/I byte cao(DI8-15)	D/O byte cao (DO8-15)
Base+12	Counter0	Counter0
Base+13	Counter1	Counter1
Base+14	Counter2	Counter2
Base+15	X	Điều khiển counter

• 
  Thanh ghi dữ liệu A/D: base+0/+1

Hai thanh ghi chỉ đọc base+0 và base+1 giữ dữ liệu chuyển đổi A/D. 12 dữ liệu chung đổi được lưu giữ trong base+1 bit 7 tới bit 0. base+0 bit 7 tới bit 4. base+0 bit 3 tới bit 0 lưu trữ số kênh chuyển đổi.

 

Base+0 (đọc) – A/D byte thấp và số kênh
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	AD3	AD2	AD1	AD0	C3	C2	C1	C0

                       

Base+1 (đọc) – A/D byte cao
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	AD11	AD10	AD9	AD8	AD7	AD6	AD5	AD4

 

AD11 tới AD0: dữ liệu tương tự chuyển qua số.

AD0 -> LSB của A/D.

AD11 -> MSB của A/D.

C3 tới C0: kênh A/D được chuyển đổi, C3->MSB và C0->LSB

Lập trình trigger A/D base+0: bạn có thể trigger chuyển đổi bằng phần mềm, xung trên card hoặc xung ngoài, bit 1 và 0 của thanh ghi base+9 (chọn nguồn trigger).

• Điều khiển thang AD base+1

Mỗi kênh A/D có 1 tầm ngõ vào riêng, được điều khiển bởi mã chọn tam lưu trữ trong ram trên board và được thiết lập bởi jumper JP7. Nếu muốn thay đổi tầm cho 1 kênh, chọn kênh đó làm kênh bắt đầu trong thanh ghi base+2, thanh ghi quét kênh, rồi viết mã tầm vào bit 0 và bit 1 của base+1.

 

Base+1 (viết) – Điều khiển mã tầm A/D
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	X	X	X	X	X	X	G1	G0

 

Các mã tầm và thiết lập JP7 như sau:

 

Tầm ngõ vào		Mã tầm
JP7 = 5	JP 7 = 10	G1	G0
±5 V	± 10 V	0	0
±2.5 V	± 5 V	0	1
± 1.25 V	±2.5 V	1	0
± 0.625 V	± 1.25 V	1	1

 

• Thanh ghi quét kênh MUX: base+2

Thanh ghi đọc/viết base+2 điềukhiển quét kênh. Việc quét được tự động  bắt đầu từ kênh quét đầu khi viết vào thanh ghi này. Mỗi trigger A/D chuyển việc quét qua kênh kế tiếp. Với trigger liên tục việc quét sẽ bắt đầu từ kênh đầu tới kênh cuối và ngược lại.

 

Base+2 (viết) – Kênh đầu và kênh cuối
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	CH3	CH2	CH1	CH0	CL3	CL2	CL1	CL0

CH3 tới CH0 : kênh quét cuối

CL3 tới CL0 : kênh quét đầu

• Thanh ghi xuất/nhập số: base+3

PCL-818L đưa ra 16 kênh nhập số và 16 kênh xuất số. Những kênh I/O này dùng xuất nhập port tại địa chỉ base+3 và base+11.

 

Base+3 (đọc port) byte thấp D/I
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	DI7	DI6	DI5	DI4	DI3	DI2	DI1	DI0
Base+3 (viết port) byte thấp D/O
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	DO7	DO6	DO5	DO4	DO3	DO2	DO1	DO0

 

• Thanh ghi xuất D/A: base+4/+5

Thanh ghi chỉ viết base+4 và base+5 đảm nhận cho việc xuất D/A

 

Base+4 xuất D/A byte thấp
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	DA3	DA2	DA1	DA0	X	X	X	X

 

Base+4 xuất D/A byte cao
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	DA11	DA10	DA9	DA8	DA7	DA6	DA5	DA4

 

DA11 – DA0: dữ liệu số đổi ra analog, DA0 là LSB, DA11 là MSB.

• Thanh ghi trạng thái AD: base+8

Thanh ghi chỉ đọc base+8 cung cấp thông tin hoạt động và cấu hình A/D. Vấn đề viết đến port I/O này với giá trị dữ liệu bất kì thì xóa bit INT của nó. Các bit dữ liệu khác thì không thay đổi.

 

Base+8 trạng thái A/D
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	EOC	N/A	MUX	INT	CN3	CN2	CN1	CN0

 

EOC: kết thúc chuyển đổi.

¨      EOC = 0: bộ chuyển đổi AD không làm việc, sẵn sàng chuẩn bị cho việc chuyển đổi tiếp theo.

¨      EOC = 1: bộ chuyển đổi A/D đang làm việc.

MUX: chỉ thị single_end / kênh riêng biệt

¨      MUX = 0: 8 kênh riêng biệt.

¨      MUX = 1: 16 kênh single-end.

INT:

¨      INT = 0: bộ chuyển đổi A/D không hoàn thành khi bit INT bị xóa sau thời gian này. Giá trị trong thanh ghi dữ lieu AD là giá trị không hợp lệ.

¨      INT = 1: bộ chuyển đổi AD đã thi hành xong và việc chuyển dự liệu là sẵn sàng. Nếu bit INTE của thanh ghi base+9 là chọn thì một tín hiệu interrupt sẽ được gởi đến bus PC thông qua mức interrupt IRQn (n được chọn bởi bit I2, I1 và I0 của thanh ghi điều khiển). Dù thanh ghi trạng thái AD là chỉ đọc, thì việc ghi đến nó với bất kỳ giá trị nào cũng sẽ xóa bit INT.

CN3 ÷CN0: khi EOC = 0 các bit trạng thái này chứa số kênh của kênh kế để chuyển đổi.

Ghi chú: nếu chúng ta trigger bộ chuyển đổi AD với paver trên board hoặc xung ngoài thì phần mềm sẽ kiểm tra bit INT, bit EOC = 0 trước khi nó đọc dữ liệu chuyển đổi.

EOC có thể bằng 0 ở 2 trạng thái khác nhau: chuyển đổi hoàn thành hoặc không hoàn thành lúc được khởi động. Vì thế phần mềm chờ đợi tín hiệu INT = 1 trước khi nó đọc dữ liệu chuyển đổi. Tiếp đó nó sẽ xóa bit INT bằng cách viết bất kì giá trị nào vào thanh ghi trạng thái A/D là base+8.

• Thanh ghi điều khiển

Thanh ghi đọc , viết base+9 cung cấp thông tin trên mode hoạt động của card PCL-818L

 

Base+9 điều khiển
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	INTE	I2	I1	I0	X	DMAE	ST1	ST0

 

INTE cho phép / không cho phép PCL-818L sing ra ngắt.

D7 =0 không cho phép ngắt sinh ra.

D7 = 1 cho phép ngắt sinh ra.

Nếu DMAE = 0 thì PCL-818L sẽ sinh ra 1 ngắt khi nó hoàn thành 1 chuyển đổi AD. Dùng chức năng này điều chỉnh truyền dữ liệu bằng ngắt.

Nếu DMAE = 1 thì PCL-818L sẽ sinh ra 1 ngắt khi nó nhận 1 tín hiệu đến đầu cuối (T/C) từ bộ điều khiển DMA của PC. Nó chỉ ra rằng việc truyền 1 DMA đã hoàn thành. Dùng chức năng để truyền dữ liệu bằng DMA. Việc truyền DMA bị ngừng bởi ngắt gây ra từ tín hiệu T/C.

I2÷I0 : chọn interrupt được dùng bởi 1 interrupt hoặc việc truyền dữ liệu bằng DMA.

DMAE cho phép / không cho phép PCL818L truyền DMA.

DMAE = 0 không cho phép truyền DMA.

DMAE = 1 cho phép truyền DMA. Mỗi bộ chuyển đổi AD khởi động 2 tín hiệu liên tiếp DMA request. Những tín hiệu này gây ra bộ điều khiển DAM 8237 truyền 2 byte của dữ liệu chuyển đổi từ PCL818L đến bộ nhớ.

ST1, ST0: nguồn trigger.

 

Trigger source	ST1	ST0
Software trigger	0	X
External trigger	1	0
Page trigger	1	1

 

• Thanh ghi cho phép đếm thời gian

Thanh ghi base+10 cho phép hoặc không cho phép PCL-818L đếm thời gian.

 

Base+10 thanh ghi cho phép điều khiển
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	X	X	X	X	X	X	TC1	TC0

 

TC0 cho phép / không cho phép pacer.

¨      TC0 = 0 :cho phép pacer.

¨      TC0 = 1 : điều khiển pacer bằng trigger. Những khối xung trigger này gởi từ pacer đến AD cho tới khi trigger đặt mức cao.

TC1: bộ đếm 0 nhập mode nguồn

¨      TC1 = 0: chọn bộ đếm 0 để nhận xung clock ngoài.

¨      TC1 = 1: kết nối đầu cuối bộ đếm 0 đến nguồn xung clock 100 KHz.

• Lập trình thanh ghi đếm thời gian

Bốn thanh ghi cục bộ tại các địa chỉ base+12, base+13, base+14, base+15 được dùng cho Intel 8254.

 

1.5    Chuyển đổi A/D

Để thực hiện việc chuyển đổi A/D ta cần thực hiện các bước sau:

• Chọn tầm ngõ vào:

o   Thiết lập thanh ghi trạng thái.

o   Thiết lập kênh quét MUX.

o   Mode trigger và cách truyền dữ liệu.

o   Định dạng dữ liệu và thanh ghi trạng thái.

o   Chọn lựa tầm ngõ vào.

o   Thiết lập kênh quét.

o   Kiều xung kích bộ chuyển đổi.

Bạn có thể kích bộ chuyển đổi AD bằng phần mềm, xung nhịp trên board hoặc một xung bên ngoài. Bit 1 và bit 0 của thanh ghi base+9 chọn loại trigger.

o   Truyền dữ liệu AD

o   Làm thế nào để chuyển đổi AD: chương trình của bạn có thể chuyển đổi AD bằng cách viết

¨      Thiết lập tầm ngõ vào cho mỗi kênh AD.

¨      Thiết lập kênh ngõ vào bằng cách chỉ ra tầm quét của MUX.

¨      Trigger chuyển đổi AD bằng cách viết vào byte thấp của thanh ghi AD (base+0) một giá trị bất kì.

¨      Kiểm tra kết thúc chuyển đổi bằng cách đọc bit INT của thanh ghi trạng thái AD (base+8).

¨      Đọc dữ liệu từ chuyển đổi bằng cách đọc các thanh ghi A/D (base+0 và base+1).

¨      Chuyển đổi dữ liệu AD nhị phân sang 1 số nguyên.

 

1.6    Chuyển đổi D/A

PCL-818L cung cấp 1 kênh đầu ra D/A với 2 đệm đôi 12 bit làm tăng bộ chuyển đổi DA lên nhiều lan.

 

Base+4 DA output low byte
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	DA3	DA2	DA1	DA0	X	X	X	X

 

 

Base+5  D/A output high byte
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	DA11	DA10	DA9	DA8	DA7	DA6	DA5	DA4

 

1.7    Ngõ vào và ra số (digital)

 

Base+3 (read port) D/I low byte
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	DI7	DI6	DI5	DI4	DI3	DI2	DI1	DI0
Base+3 (write port) D/O low byte
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	DO7	DO6	DO5	DO4	DO3	DO2	DO1	DO0

 

Base+11 (read port) D/I high byte
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	DI7	DI6	DI5	DI4	DI3	DI2	DI1	DI0

 

Base+11 (write port) D/O high byte
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	DO15	DO14	DO13	DO12	DO11	DO10	DO9	DO8

 

1.8    Timer/Counter có thể lập trình được

IC lập trình thời gian Intel 8254 cho 3 bộ đếm xuống độc lập 16 bit. Mỗi bộ đếm có 1 ngõ vào đếm, 1 cổng điều khiển và 1 ngõ ra. Bạn có thể lập trình  mỗi bộ đếm có giá trị lớn nhất từ 2 tới 65535.

Version 2 của 8254 có tần số xung vào lớn nhất là 10 MHz. PCL-818L cho tần số ngõ vào 1 MHz và 10 MHz tới 8254 từ một dao động thạch anh trên board. Jumper JP2 cho phép chọn lựa tần số ngõ vào.

Counter 1 và counter 2 của 8254 được nối tiếp và hoạt động với 1 tần số chia cố định. Ngõ vào counter nối với xung đồng hồ 1 MHz hoặc 10 MHz và ngõ ra của counter 1 nối với ngõ vào của counter 2, ngõ ra của counter 2 được xác lập bên trong để cung cấp xung trigger cho chuyển đổi A/D, nhưng bạn cũng có thể lấy nó ra cho sử dụng riêng của bạn từ đầu nối CN3 chân 37. Counter 0 không được dùng bởi PCL-818L và bạn có thể sử dụng nó. Bạn có thể lấy nó ra từ CN3 chân 18.

Đọc/ghi counter và các thanh ghi điều khiển :IC có thể lập trình khoảng thời gian 8254 sư dụng 4 thanh ghi ở địa chỉ base+12, base+13, base+14 và base+15. chức năng của các thanh ghi như sau:

 

Thanh ghi	Chức năng
Base+12	Đọc / ghi bộ đếm 0
Base+13	Đọc / ghi bộ đếm 1
Base+14	Đọc / ghi bộ đếm 2
Base+15	Từ điều khiển bộ đếm

 

Vì các bộ đếm của 8254 sử dụng 16 bit, mỗi lần đọc / ghi dữ liệu được chia thành byte thấp và byte cao. Vấn đề quan trọng để tránh lỗi là phải đọc/ghi từng cặp dữ liệu và quy định thứ tự các byte.

            Định dạng dữ lieu cho thanh ghi điều khiển như sau:

 

Base+15 điều khiển 8254 mode tiêu chuẩn
Bit	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
Giá trị	SC1	SC0	RW1	RW2	M2	M1	M0	BCD

 

          SC1 và SC0 chọn bộ đếm

 

Bộ đếm	SC1	SC0
0	0	0
1	0	1
2	1	0
‘lệnh đọc ngầm’	1	1

 

RW1 và RW0 chọn chế độ đọc/ghi

 

Chế độ	RW1	RW0
Chốt bộ đếm	0	0
Đọc / ghi LSB	0	1
Đọc / ghi MSB	1	0
Đọc / ghi LSB trước MSB sau	1	1

 

M2, M1 và M0 chọn chế độ hoạt động

 

M2	M1	M0	Bộ đếm
0	0	0	0 = ngắt ở số đếm cuối cùng
0	0	1	1 = định thời có thể lập trình được
X	1	0	2 = tạo dao động
X	1	1	3 = tạo dao động sóng vuông
1	0	0	4 = cài, kích bằng phần mềm
1	0	1	5 = cài, kích bằng phần cứng

 

BCD chọn bộ đếm binary hay đếm BCD

 

BCD	Mục đích
0	Bộ đếm nhị phân 16 bit
1	Bộ đếm BCD với 4 decades

 

Số BCD được mặc nhiên trong chế độ đếm nhị phân. Bộ đếm có thể đếm từ 0 đến 65535. Nếu ở chế độ BCD (logic 1) thì bộ đếm có thể đếm từ 0 tới 9999. Bộ đếm 8254 sử dụng cấu trúc 16 bit, mỗi khi đọc / viết dữ liều tách ra thành 2 byte (byte thấp và byte cao). Bộ đếm cho phép thanh ghi đặt vào địa chỉ base+10. TC0 cho phép và không cho phép pacer. TC1 điều khiển ngưỡng ngõ vào của bộ đếm 0. Nếu TC1 = 0 thì bộ đếm 0 nhập xung ngoài. TC1 = 1 bộ đếm 0 nhận xung trong (100 KHz).

Các chế độ hoạt động của counter:

o   Mode 0: ngưng khi đếm hết

Ở  mode 0, ngõ ra bộ đếm thới gian sẽ được khởi động ở mức thấp. Ngõ ra sẽ vẫn giữ ở mức thấp và bộ đếm sẽ bắt đầu đếm sau khi đã nạp số chia vào mức cao cho tới khi bộ đếm ( đã chọn) được nạp lại với mode 0, hay có 1 bộ đếm khác được nạp.

Bộ đếm sẽ tiếp tục giảm sau khi số đếm cuối cùng đã đạt tới. Xuất dữ liệu trở lại thanh ghi đếm trong quá trình đếm sẽ tạo ra các kết quả sau:

¨                  Ghi byte đầu tiên sẽ dừng bộ đếm hiện hành.

¨                  Ghi byte kế tiếp sẽ khởi đầu 1 bộ đếm mới.

o   Mode 1: đơn ổn lập trình được

Ở mode này, ngõ ra được đặt ở mức thấp khi nạp đếm theo cạnh lên của ngõ vào cổng. Ngõ ra sẽ lên cao khi đạt tới số đếm cuối cùng. Nếu có 1 giá trị đếm mới được nạp trong khi ngõ ra ở mức thấp thì nó sẽ không ảnh hưởng tới độ rộng xung định thời cho đến khi có một kích khởi kế tiếp. Bộ đếm hiện hành có thể đọc vào bất cứ lúc nào mà không gây ảnh hưởng tới xung định thời. Xung định thời có thể kích lại, điều này cho phép ngõ ra vẫn ở mức thấp cho việc đếm đầy đủ sau khi có cạnh lên của ngõ vào gate.

o   Mode 2: tạo dao động

Ở mode 2 ngõ ra bộ đếm thời gian ở mức thấp trong 1 chu kỳ xung clock vào. Chu kỳ ngõ ra, tính từ 1 xung ngõ ra đến xung ra kế tiếp, tương đương với số đếm được nạp lại ở giữa các xung ra, chu kỳ hiện tại sẽ không bị ảnh hưởng.

o   Mode 3: tạo sóng vuông

Mode này giống mode 2 chỉ khác ở chỗ ngõ ra giữ ở mức cao tới khi 1 nửa của số đếm đã hoàn thành (đối với số chẵn). Sau đó giữ mức thấp đối với nửa số đếm còn lại. Điều này đạt được bằng cách giảm bộ đếm đi 2 ở cạnh xuống của mỗi xung clock. Khi bộ đếm đạt đến giá trị cuối cùng, trạng thái ngõ ra sẽ bị thay đổi (lên mức cao). Bộ đếm sẽ được nạp lại số đếm nay đủ, lặp lại toàn bộ quá trình.

o   Mode 4: cài, kích phần mềm

Mode 4 sẽ đặt ngõ ra bộ đếm thời gian ở mức cao. Khi giá trị đếm được nạp, bộ đếm bắt đầu đếm. Ngõ ra ở mức thấp trong khoảng thời gian 1 chu kỳ xung clock khi số đếm cuối cùng đạt tới. Sau đó ngõ ra lại trở về mức cao. Nếu thanh ghi đếm được nạp lại trong khi đếm, giá trị đếm mới sẽ được nạp ở xung clock kế. Bộ đếm cũng sẽ bị cấm khi ngõ vào cổng ở mức thấp.

o   Mode 5: cài, kích phần cứng

Bộ đếm sẽ bắt đầu đếm sau cạnh lên của ngõ vào kích khởi. Sau đó xuống mức thấp trong 1 chu kỳ clock khi số đếm cuối cùng đạt tới. Bộ đếm có thể kích lại trong mode này.

 

1.9    Hoạt động của bộ đếm

• Đoc / viết:

Trước khi chúng ta viết giá trị đếm ban đầu tới mỗi bộ đếm, đầu tiên chúng ta chỉ ra loại hoạt động đọc, viết, mode hoạt động và loại bộ đếm trong byte điều khiển tới thanh ghi điều khiển (base+15). Nay là 3 dạng của hoạt động bộ đếm: đọc / nạp LSB, đọc / nạp MSB, đọc / nạp LSB theo sau là MSB.

• Lệnh đọc lại bộ đếm

Bộ đếm 8254 đọc lại lệnh cho phép chúng ta kiểm tra giá trị đếm, mode chương trình và trạng thái hiện tại của chân out và cờ NUL COUNT của bộ đếm được chọn. Chúng ta viết lệnh này tới từ thanh ghi điều khiển.

• Chốt trạng thái bộ đếm

Người sử dụng thường muốn đọc giá trị của bộ đếm mà không làm xáo trộn quá trình đếm. Chúng ta có thể làm điều này để chốt giá trị đếm cho bộ đếm đặc biệt sau đó đọc giá trị.

 

2.1Giới thiệu chung

Cảm biến là một thiết bị biến đổi đại lượng đo được thành một tín hiệu ở dạng khác. Ngõ vào của cảm biến có thể là lực, dịch vị, áp suất, điện áp, dòng điện  và thông thường ngõ ra của cảm biến được yêu cầu chuyển đổi thành một tín hiệu điện phù hợp với việc điều khiển hay hiển thị của thiết bị.

Hình2.1 dưới đây là đặc trưng đồ thị ngõ vào ra của cảm biến, mạch xử lý tín hiệu và đo lường chuyển đổi.

 

Hình2.1(b):Đồ thị I/O của cảm biến   Hình2.1(c):Đồ thị I/O của xử lý tín hiệu

Hình 2.1(d): Đồ thị I/O đo lường chuyển đổi

 

2.2  Sơ lược các phương pháp và cảm biến được dùng trong đo lực

2.2.1  Các phương pháp đo khối lượng

Trong vật lý cơ học, mối quan hệ giữa lực và khối lượng được xác định bằng định luật II Newton, mà theo đó lực tác dụng vào vật thể có khối lượng m sẽ bằng tích số khối lượng và gia tốc của nó, tức là:

                                 F = ma                             (2.1) 

Trọng lực là một trường hợp của công thức này. Dưới tác dụng của sức hút trái đất, vật có khối lượng  m sẽ chịu tác dụng của trọng lực P = m.g với g là gia tốc trọng trường là một số cố định ở từng khu vực. Các phương pháp đo khối lượng là dựa vào quan hệ này.

Công thức (2.1) không có nghĩa là không có lực trên vật thể nếu không có gia tốc mà nó chỉ có nghĩa là không có lực cân bằng thực. Hai lực cân bằng và đối nhau tác động lên một vật thể sẽ cân bằng, không tạo nên gia tốc. Có hai cách để tạo nên lực cân bằng : phương pháp cân bằng 0 và phương pháp dịch chuyển.

Cân bằng đòn cân là một ứng dụng của cảm biến lực cân bằng 0 vào việc đo khối lượng. Một khối lượng chưa biết được đặt trên đĩa cân. Các quả cân được hiệu chỉnh chính xác có kích thước khác nhau được đặt trên đĩa bên kia cho đến khi cân bằng. Khối lượng chưa biết bằng tổng khối lượng các quả can đặt lên.

Cánh tay cân bằng còn được dùng trong việc đo khối lượng và được chế tạo để ít chịu sự thay đổi nhiệt độ ở hai đầu của tay đòn.

Thay đổi chiều dài l1 đến khi hệ thống cân bằng. Theo định luật moment hệ thống sẽ cân bằng khi : P1.l1 = P2.l2.Suy ra m1gl1 = m2gl2 với g không đổi thì m1.l1 = m2.l2

            Theo biểu thức trên, nếu các khoảng cách chiều dài và một khối lượng chuẩn đã biết sẽ suy ra khối lượng cần tìm.

            Cân đồng hồ lò xo thực tế là một ứng dụng đo khối lượng thông qua sự dịch chuyển dưới tác dụng của trọng lực do vật khối lượng m gây ra. Khối lượng chưa biết đặt trên giá cân treo trên lò xo đã được hiệu chỉnh. Lò xo di động cho đến khi lưc đàn hồi của lò xo cân bằng với trọng trường tác động lên khối lượng chưa biết. Lượng di động của lò xo được dùng để đo khối lượngchưa biết. Ở các cân đồng hồ chỉ thị kim, lượng di động của lò xo sẽ làm kim quay thông qua một cơ cấu bánh răng với tỷ lệ hợp lý và góc quay của kim sẽ xác định khối lượng của vật cần cân.

            Một cách khác có thể cân được vật là cấp nguồn DC cho biến trở xoay. Khi có khối lượng đè lên bàn cân , thông qua cơ cấu di chuyển thích hợp sẽ làm xoay biến trở và do đó điện áp lấy ra cũng thay đổi. Điện áp này được đưa về bộ chuyển đổi AD và xử lý. Tuy nhiên khó khăn lớn nhất của phương pháp này là rất khó tìm biến trở tuyến tính. Ngoài ra còn có thể sử dụng một Encoder  và bộ đếm để đếm số xung phát ra của encoder khi xoay bởi sự di chuyển  này . Sơ đồ hai hệ thống cân loại này được vẽ  như trong hình sau:

 

 

Cảm biến lực dùng trong việc đo khối lượng được sử dụng phổ biến là loadcell. Đây là một kiểu cảm biến lực biến dạng. Lực chưa biết tác động vào một bộ phận đàn hồi, lượng di động của bộ phận đàn hồi biến đổi thành tín hiệu điện tỷ lệ với lực chưa biết. Sau đây là giới thiệu về loại cảm biến này.

 

2.2.2     Giới thiệu về loadcell                                                                             

Bộ phận chính của loadcell là những tấm điện trở mỏng loại dán. Tấm điện trở là một phương tiện để biến đổi một biến dạng bé thành sự thay đổi tương ứng trong điện trở. Có hai loại điện trở dán dùng làm cảm biến lực dịch chuyển : loại liên kết  và loại không liên kết .

Tấm điện trở liên kết dùng để đo độ biến dạng ở một vị trí xác định trên bề mặt của bộ phận đàn hồi. Điện trở này được dán trực tiếp vào điểm cần đo biến dạng của vật đàn hồi. Biến dạng này được truyền trực tiếp vào tấm điện trở và nó làm thay đổi giá trị điện trở tương ứng.

Cảm biến dùng điện trở loại không liên kết sử dụng để đo lượng di động nhỏ. Một lượng di động do mối liên kết bằng cơ khí tạo nên sẽ làm thay đổi điện trở làm cảm biến. Lượng di động cũng thường được tạo nên bằng lực tác động vào một bộ phận đàn hồi.

Vì thế tấm điện trở không liên kết sẽ đo toàn bộ lượng dịch chuyển của bộ phận đàn hồi còn tấm điện trở liên kết đó biến dạng tại một điểm xác định trên bề mặt của bộ phận đàn hồi.

Từ biểu thức  , lấy vi phân hai vế, ta được :

Với S là diện tích tiết diện của dây dùng làm điện trở    (D là đường kính dây) suy ra , L là chiều dài của dây. Như vậy:     

                                               

            Ở đây  là tỷ số thay đổi điện trở,  là sự thay đổi chiều dài trên chiều dài của tấm điện trở,  n là hằng số Poisson được tính bởi :

                                     

            Dấu trừ  “-” ở đây mang ý nghĩa là một vật khi bị biến dạng nếu tăng theo chiều dài thì sẽ giảm đi chiều ngang (ở đây là đường kính) và ngược lại.

            Để có được ý nghĩa về so sánh phẩm chất, người ta còn định nghĩa độ nhạy của ứng suất là gage factor được tính bằng tỷ số của thay đổi điện trở và biến dạng như sau :

                                          

            Thông thường các giá trị trên nằm trong khoảng G = 2 ¸ 4 ; L=0,5 ¸ 4 cm; R= 50 ¸ 1000W.

Dựa vào các công thức tính ứng suất của bộ phận đàn hồi được xác định bằng tỷ lệ giữa lực (P) trên một đơn vị diện tích (A), tức là  và module đàn hồi là một hằng số xác định bởi tỷ số của ứng suất trên một lượng biến dạng  (với e là biến dạng ) ta có thể xác định được quan hệ giữa sự thay đổi điện trở dưới tác dụng của   lực P. Quan hệ này sẽ thay đổi tùy theo cách bố trí điện trở và hình dạng của bộ phận đàn hồi.

            Trong các cách lấy tín hiệu ra từ cảm biến mang đặc tính tổng trở, mạch lấy tín hiệu ra tối ưu nhất là mạch cầu. Đây là một phương pháp để đo sự thay đổi nhỏ trong điện trở của một phần tử mà giá trị điện áp ra tỷ lệ với sự thay đổi của điện trở khi có khối lượng (hay lực) đặt vào cảm biến.

Hoạt động của mạch cầu có hai trường hợp : mạch cầu cân bằng và mạch cầu không cân bằng. Ở mạch cầu cân bằng điện trở của cảm biến được xác định từ giá trị ba điện trở đã biết trước. Ở cách đo không cân bằng, sự thay đổi điện trở cảm biến từ một giá trị cơ sở tạo nên một sự sai lệch nhỏ giữa hai điện áp của ngõ ra mạch cầu. Sử dụng bộ khuếch đại để khuếch đại sai lệch này lên để dễ dàng xử lý.

Điện trở cảm biến có thể được gắn vào một nhánh của mạch cầu Wheatstone không cân bằng như sau:

Các trị số điện trở R₂, R₃, R₄ là cố định nên cầu sẽ cân bằng khi điện trở làm cảm biến là R_S ở một trị số cơ sở xác định, ta gọi giá trị này là R_bal (balance). Liên hệ giữa giá trị R₂, R₃, R₄ và R_bal khi cầucân bằng là :

                                                     (2.2)

Mục đích của cầu không cân bằng là  tạo ra một điện áp tỷ lệ với sự sai lệch giữa R_S và R_bal . Để đơn giản hóa phương trình của cầu không cân bằng ta sử dụng hai hệ số e và a như sau.          

Hệ số e là một phân số biểu thị sự sai lệch giữa R_S và R_bal được định nghĩa là :

       (100.  là phần trăm sai lệch giữa R_s và R_bal)

Hệ số thứ hai là a biểu thị tỷ lệ phân áp trên điện trở R₃ được định nghĩa bởi :

                        

Theo sơ đồ trên, điện áp tại hai điểm a, b là :

               

            Do đó điện áp ngõ ra của mạch cầu :

hay                                                (2.3)

thay R₂R₃ = R_bal x R₄ (từ (2.2)) và đơn giản biểu thức (2.3) ta dược :

                        (2.4)

Để sử dụng các hệ số a và e ta nhân tử và mẫu của phân số này cho cùng một biểu thức sau :

   

khi đó (2.4) trở thành :

Để biểu thị biểu thức J_ab theo tỷ lệ với R_S - R_bal  mà không còn R_S, ta cộng và trừ ở mẫu số của phân số cuối cho R_bal.R₃ (ở cùng tử số)

 

Thay tất cả vào (2.5), ta được :

                                              (2.6)

 

Vì sai lệch                                             khá nhỏ nên (2.6) có thể viết lại là : 

 

Và như vậy điện áp ngõ ra J_ab thay đổi theo sai lệch điện trở của cảm biến gây ra bởi khối lượng (hay lực) tác dụng lên.

Ngoài ra nếu nguồn V_dc cung cấp có nhiễu một lượng DJ thì theo nguyên lý xếp chồng và cách tính tương tự như trên, ta được biểu thức :

                 

Trong đó có phụ thuộc vào tích DJ.(R_S – R_bal) = DJ.DR là thành phần rất nhỏ so với DR. Do đó có thể bỏ qua được nhiễu DJ.

Có các cách kết nối điện trở cảm biến trên các nhánh cầu khác như sau (Rs là điện trở cảm biến) :