AUTOSAR OS- Quản lý Task, Bộ lập lịch Scheduler OSEK/VDX

Bởi

9 Tháng 12, 2024

Quản lý Task, Bộ lập lịch

Task

Task là đơn vị cơ bản của chương trình được điều khiển bởi AUTOSAR OS (về mặt ngôn ngữ C, Task tương tự như hàm). Các yêu cầu thời gian thực của phần mềm điều khiển phức tạp được chia thành nhiều Task khác nhau.
Ví dụ: Task được thực thi định kỳ, Task được thực thi khi xảy ra ngắt (Interrupt)…
AUTOSAR OS cung cấp hai loại Framework để quản lý trạng thái của Task: Basic Task và Extended Task. Mỗi Task có thể chọn loại Task phù hợp để sử dụng.
Ví dụ: Basic Task, Extended Task
Mỗi Task có một mức độ ưu tiên (Priority) và thay đổi trạng thái theo Task State Model. SWC (Software Component) là đơn vị ánh xạ ECU, trong khi Runnable là đơn vị được lập lịch (Scheduling).
Nhiều Runnable có thể được bao gồm trong một Task.

Basic Task & Extended Task

Sự khác biệt lớn nhất giữa Basic Task và Extended Task là Basic Task có 3 trạng thái (Ready, Running, Suspended), trong khi Extended Task có thêm trạng thái Waiting, tổng cộng là 4 trạng thái.
• Ready: Trạng thái mà Task đang chờ được cấp phát CPU để thực thi. Đây là trạng thái mà Task phải trải qua trước khi vào trạng thái Running. Scheduler quyết định Task nào trong trạng thái Ready sẽ được thực thi tiếp theo.
• Running: Trạng thái mà Task được cấp phát CPU và đang thực thi. Bộ xử lý được gán cho Task và thực hiện các lệnh. Chỉ một Task duy nhất có thể ở trạng thái Running tại một thời điểm.
• Suspended: Trạng thái khi Task đã kết thúc và đang nghỉ. Task có thể được kích hoạt lại (Activated) từ trạng thái này.
• Waiting: Trạng thái khi Task tạm dừng để chờ một Event cụ thể. Task sẽ không hoạt động cho đến khi Event cụ thể đó xảy ra (Chỉ có trong Extended Task).

Basic Task

• Start: Chuyển đổi khi Scheduler chọn Task từ trạng thái Ready để thực sự vào trạng thái hoạt động.
• Preempt: Chuyển đổi từ Running trở về Ready khi Scheduler quyết định bắt đầu Task khác.
• Activate: Chuyển đổi xảy ra khi Task đã sẵn sàng thực thi thông qua dịch vụ hệ thống.
• Terminate: Chuyển đổi xảy ra khi Task kết thúc hoặc bị buộc phải kết thúc do lỗi.
• Không có Wait event (Cấm sử dụng Event!).
• Đây là loại Task đơn giản nhất để tránh sử dụng tài nguyên không cần thiết.
• Processor sẽ giải phóng trong các trường hợp sau:
o Khi Task tự kết thúc.
o Khi Task có ưu tiên cao hơn chiếm dụng.
o Khi xảy ra Interrupt.

Extended Task

Wait và Release trong Extended Task

• Wait: Chuyển đổi được xảy ra bởi dịch vụ hệ thống, cần lưu trữ Context để tiếp tục hoạt động.
• Release: Khi một Event xảy ra trong Task đang ở trạng thái Waiting, Task sẽ chuyển sang trạng thái Ready.
• Có Wait event.
• Trong trạng thái Waiting, Task giải phóng bộ xử lý và chờ đợi Event.

Kích hoạt Task (Activate Task)

Task Activation có thể được thực hiện bằng cách sử dụng API ‘ActivateTask’ hoặc ‘ChainTask’. Tùy thuộc vào môi trường hệ thống, có thể thực hiện song song (Parallel Implementation) và cho phép kích hoạt Task nhiều lần (Multiple Requesting of Task Activation).

Cơ chế chuyển đổi Task (Task Switching Mechanism)

Để khởi động hoặc kích hoạt Task, cần có Scheduler, một hoạt động nội bộ của OSEK OS. Scheduler được kích hoạt mỗi khi có thể chuyển đổi Task theo chính sách lập lịch (Scheduling Policy) đang thực thi. Vì vậy, Scheduler có thể được coi là một Resource có thể được chiếm và giải phóng bởi Task. Task có thể đặt trước (Reserve) Scheduler để tránh chuyển đổi Task cho đến khi nó được giải phóng.

Lập lịch (Scheduling)

AUTOSAR OS là một hệ điều hành hỗ trợ Multitasking dựa trên OSEK/VDX, cho phép nhiều Task chia sẻ một bộ xử lý bằng cách quản lý trạng thái và điều chỉnh thứ tự thực thi thông qua Scheduler.

Hệ điều hành đa nhiệm (Multi-Tasking OS)

• Hệ thống có thể thực thi nhiều Task cùng một lúc trong thời gian thực (Concurrency).
• Trong môi trường Single Core, không thể thực thi đồng thời nhiều Task về mặt vật lý (Không phải Parallelism).
Để thực hiện Multi-Tasking, cần phải tiến hành lập lịch (Scheduling) để quyết định Task nào trong hàng đợi sẵn sàng sẽ được cấp phát CPU.

Đồng thời (Concurrency) vs. Song song (Parallelism)

Trong tiếng Việt, “đồng thời” và “song song” thường được hiểu là thực hiện hai nhiệm vụ cùng một lúc. Tuy nhiên, trong Multi-Tasking, hai khái niệm này có sự khác biệt.
• Đồng thời (Concurrency): Có nghĩa là nhiều Task đang được thực hiện cùng lúc, nhưng Task có độ ưu tiên cao nhất sẽ được thực hiện trước. Các Task ở trạng thái Ready hoặc Waiting đang trong quá trình thực thi, nhưng chưa được chiếm dụng bộ xử lý. Các Task có độ ưu tiên thấp sẽ chuyển sang trạng thái Waiting và chờ đợi sự kiện (Event).
• Song song (Parallelism): Thực sự có nghĩa là nhiều Task có thể chiếm dụng bộ xử lý và được thực thi đồng thời về mặt vật lý. Điều này chỉ có thể xảy ra trong môi trường đa lõi (Multi Core).

Scheduler chịu trách nhiệm quyết định Task nào sẽ được thực hiện tiếp theo. Như hình minh họa ở trên, trong Scheduler tồn tại nhiều hàng đợi theo mức độ ưu tiên (Priority FIFO Queue). Scheduler sẽ quyết định Task trong hàng đợi có mức độ ưu tiên cao nhất làm Task thực thi tiếp theo. Lưu ý rằng, mức độ ưu tiên (Priority) của Task do người dùng quyết định và không thể thay đổi trong quá trình hệ thống đang chạy.
Nếu có nhiều Task cùng mức độ ưu tiên, Scheduler sẽ chọn Task đã vào hàng đợi đầu tiên (cũ nhất) và đang ở trạng thái Ready. Dưới đây là thứ tự mà Scheduler xác định Task sẽ được thực thi:
• Dò tìm tất cả các Task trong trạng thái Ready/Running.
• Quyết định nhóm Task có mức độ ưu tiên cao nhất trong tất cả các Task đang ở trạng thái Ready/Running.
• Tìm Task đầu tiên (cũ nhất) trong nhóm đó.
• Chuyển Task tìm được sang trạng thái Running.
Full Preemptive và Non-Preemptive
Có hai chính sách (Policy) lập lịch (Scheduling) là Full Preemptive và Non-Preemptive. Đây là chính sách áp dụng khi Task với mức độ ưu tiên cao hơn được kích hoạt (Activate) trong khi một Task đang ở trạng thái Running.
Vì cả hai chính sách này đều có ưu và nhược điểm, nên cần lựa chọn tùy theo mục đích sử dụng.

Full Preemptive (Chế độ chiếm quyền)

Khi một Task có mức độ ưu tiên cao hơn được kích hoạt, hệ thống sẽ thực hiện lại Scheduling và Task với mức độ ưu tiên cao hơn sẽ được thực thi trước. Như trong hình dưới, Task T1 có mức độ ưu tiên cao hơn đã chiếm quyền (Preempt) và thực hiện trước trong khi Task T2 đang chạy.
• Cải thiện khả năng xử lý thời gian thực.
• Tuy nhiên, tăng tải hệ thống (Overhead).

Non-Preemptive (Chế độ không chiếm quyền)

Khi một Task có mức độ ưu tiên cao hơn được kích hoạt, hệ thống sẽ không thực hiện Scheduling mà để Task hiện tại hoàn thành trước. Dù T1 có mức độ ưu tiên cao hơn, nó sẽ vẫn ở trạng thái Ready cho đến khi T2 kết thúc.
• Giảm khả năng xử lý thời gian thực.
• Giảm tải hệ thống (Overhead).

Mixed Preemptive (Chế độ chiếm quyền hỗn hợp)

• Kết hợp giữa Preemptive Task và Non-Preemptive Task.
• Chính sách lập lịch (Scheduling Policy) phụ thuộc vào thuộc tính chiếm quyền (Preemption) của Task đang ở trạng thái Running.

Context Switching

Trong môi trường đa lõi (Multicore), mỗi lõi có thể thực thi một Task song song, nhưng trong môi trường đơn lõi (Single Core), không thể thực thi Task cùng một lúc. Để thực hiện công việc đa nhiệm (Multitasking), cần có Context Switching.
Context là thông tin trạng thái của Task đang chiếm dụng bộ xử lý, bao gồm Program Counter (PC), Stack Pointer (SP), giá trị của các thanh ghi (Register), v.v. Context Switching xảy ra khi Task bị chiếm quyền. Context Switching là quá trình lưu trữ Context của Task bị chiếm quyền và tải Context của Task mới được thực thi.
• Context Save: Quá trình lấy thông tin trạng thái của Task hiện đang thực thi từ bộ xử lý và lưu trữ vào bộ nhớ.
• Context Load: Quá trình lấy thông tin trạng thái của Task mới từ bộ nhớ và lưu trữ vào bộ xử lý.

Do đó, trên thực tế, Context Switching có thể được xem là một loại Overhead. Full Preemptive có khả năng xử lý thời gian thực tốt vì Task có mức độ ưu tiên cao có thể chiếm dụng bộ xử lý ngay lập tức, nhưng lại xảy ra Context Switching thường xuyên. Đây là lý do tại sao Overhead tăng lên trong chế độ Full Preemptive

Context Switching trong Basic Task

• Khi Task bị chiếm quyền (Preempted), Context được lưu trữ, và khi Task chuyển sang trạng thái Running, Context đã lưu trước đó sẽ được tải lại.
Context Switching trong Extended Task
• Context được lưu trữ khi Task bị chiếm quyền và khi chuyển sang trạng thái Wait. Khi Task chuyển lại sang trạng thái Running, Context đã lưu trước đó sẽ được tải lại.
TaskHook
TaskHook là một routine Hooking do người dùng tạo ra để mở rộng chức năng như gỡ lỗi (Debugging) hoặc đo thông tin thời gian (Timing Information) trước và sau khi Task hoạt động.
• Thứ tự thực hiện: PreTaskHook → Task Running → PostTaskHook.

• Ngay sau khi chuyển vào trạng thái Running, PreTaskHook hoạt động.
• Ngay trước khi ra khỏi trạng thái Running, PostTaskHook hoạt động.
• Khi TaskHook hoạt động, trạng thái của Task vẫn duy trì là Running.
• Có thể viết routine của người dùng trong TaskHook.
Ví dụ: Sử dụng dấu thời gian (Time Stamp) trong PreTaskHook và PostTaskHook để đo thời gian thực thi của Task.

API List

• StatusType ActiveTask (TaskType <TaskID>)
o Chuyển Task với <TaskID> sang trạng thái Ready.
• StatusType TerminateTask (void)
o Chuyển Task đang ở trạng thái Running hiện tại sang trạng thái Suspended.
• StatusType ChainTask (TaskType <TaskID>)
o Kích hoạt (Activate) một Task khác và kết thúc Task hiện tại.
• StatusType Schedule (void)
o Thực hiện Scheduling.
• StatusType GetTaskID (TaskRefType <TaskID>)
o Lấy thông tin ID của Task đang ở trạng thái Running hiện tại.
• StatusType GetTaskState (TaskType <TaskID>, TaskRefType <State>)
o Lấy thông tin trạng thái hiện tại (Running, Waiting, Suspended, Ready) của Task với Task ID.
※ StatusType: Được sử dụng để lưu trữ thông tin trạng thái đối với tất cả các dịch vụ API.
Ví dụ: E_OK: Trạng thái bình thường, E_OS_LIMIT: Trạng thái Task đã được kích hoạt quá số lượng giới hạn.

Xem thêm Chuyên Mục

Autosar OS

Hệ điều hành AUTOSAR OS dựa trên OSEK/VDX Phần 2

Bởi

eiovn

9 Tháng 12, 2024

AUTOSAR OS

Là tiêu chuẩn hệ điều hành dành cho hệ thống điện tử trên xe hơi, dựa trên tiêu chuẩn quốc tế. Nó được xây dựng dựa trên phiên bản 2.23 của hệ điều hành OSEK/VDX OS. Đặc biệt, AUTOSAR OS mở rộng thêm 11 chức năng, bao gồm tính năng bảo vệ hệ thống, tăng cường tính năng lập lịch trong thời gian thực, và xử lý bộ đếm thời gian (Timer). Đây là tiêu chuẩn quốc tế cho hệ điều hành thời gian thực dành cho xe hơi.
[SRS_Os_00097] Hệ điều hành (OS) phải cung cấp một API tương thích ngược với API của OSEK OS.
Tổng quan về Hệ điều hành OSEK/VDX OS
Trang đề xuất: Tổng quan về Hệ điều hành OSEK/VDX OS: naver.com
AUTOSAR OS nằm trong System Service của lớp BSW Layer trong nền tảng AUTOSAR.

Trong ngành công nghiệp ô tô, không sử dụng các Hệ điều hành (OS) có sẵn. Thay vào đó, các dịch vụ và chức năng của OS được cấu hình (Configuration) và tạo ra (Generation) sao cho phù hợp với mục đích sử dụng. Để thực hiện điều này, cần có một công cụ xây dựng riêng biệt gọi là OS Generator.

Task

– Kiểm soát chương trình đơn lẻ do OS quản lý (Kích hoạt Task, Kết thúc, Chuyển đổi, v.v.)

Event

– Cơ chế cho phép Task chờ hoặc kích hoạt khi một Event cụ thể xảy ra (Đồng bộ hóa Task).

Resource

– Dịch vụ để quản lý quyền truy cập vào tài nguyên dùng chung giữa các Task để đảm bảo ưu tiên (ví dụ: bộ nhớ, I/O, đồng hồ, chương trình con, bộ lập lịch).

Interrupt

– Cung cấp chức năng xử lý ngắt cho hai loại ISR (Loại CAT1 và CAT2).

Alarms

– Dịch vụ cho phép thực hiện các tác vụ tại thời điểm đã định (Alarm expired).

Error

– Cơ chế hook để xử lý và quản lý thông tin về lỗi phát sinh trong hệ thống.

System Start-up/Shutdown

– Cơ chế tiêu chuẩn cho việc khởi tạo (Start-up) và kết thúc (Shutdown) hệ thống.

Hook Routine

– Các hook mà người dùng có thể định nghĩa và thực thi tại một số điểm nhất định trong OS (ví dụ: Pre Task Hook, Post Task Hook, Error Hook, Start-up Hook, Shutdown Hook).

※ Synchronization: Là cơ chế hợp tác giữa các tiến trình chia sẻ không gian địa chỉ logic, là điều kiện để đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu trong môi trường có nhiều Task cùng tồn tại.
※ Chức năng được cung cấp trong OSEK để thực hiện Synchronization:
• Cung cấp dịch vụ xử lý Event để điều chỉnh thứ tự thực thi của Task.
• Cung cấp dịch vụ quản lý Resource để kiểm soát việc truy cập vào tài nguyên chia sẻ.

AUTOSAR OS được phát triển dựa trên OSEK OS và bổ sung thêm các chức năng mới.
[SRS_Os_00097] Hệ điều hành (OS) phải cung cấp một API tương thích ngược với API của OSEK OS.
AUTOSAR OS cung cấp Scalability (khả năng mở rộng) theo mục đích của người dùng. Tùy theo yêu cầu của chức năng phần mềm ứng dụng (Application SW), có thể chọn một trong bốn Scalability Class từ SC1 đến SC4 để sử dụng.

1. SC1: Chức năng cơ bản bao gồm OSEK OS
• OSEK OS: AUTOSAR hỗ trợ API của OSEK OS để đảm bảo tính tương thích ngược (Backward Compatibility).
• SWFRT (Software Free-Run Timer): Cấu hình timer được sử dụng trong OS.
• Counter: Thêm API cho phép điều khiển trực tiếp Counter của OSEK OS.
• Schedule Table: Tập hợp các Expiry Point được cung cấp bởi OS để thực hiện nhiều hoạt động theo thời gian.
• Stack Monitoring: Dịch vụ của OS kiểm tra xem Stack có được sử dụng vượt quá giá trị đã được thiết lập hay không.
2. SC2 = SC1 + Timing Protection, v.v.
• Protection Hook: Hook Mechanism cho phép thực hiện hành động do người dùng chỉ định khi xảy ra lỗi nghiêm trọng.
• Timing Protection: Dịch vụ giám sát thời gian thực thi của Task, thời gian chiếm dụng Resource, chu kỳ kích hoạt, v.v., để đảm bảo Task hoạt động đúng thời gian.
3. SC3 = SC1 + Memory Protection, v.v.
• Protection Hook: Giống như trong SC2.
• OS-Application: Tạo ra các đối tượng OS (Task, ISR, Alarm, Schedule Table, Counter) theo đơn vị chức năng.
• IOC: Dịch vụ truyền thông tin giữa các OS-Application.
• CallTrustedFunction: Hàm được cung cấp để sử dụng dịch vụ tin cậy (Trusted service) trong Os-application.
• Memory Protection: Dịch vụ của OS đảm bảo tính toàn vẹn của vùng nhớ bằng cách phát hiện truy cập vào vùng nhớ không được phép.
• Service Protection: Protection Mechanism của OS đảm bảo rằng việc gọi dịch vụ từ OS-Application không làm hỏng (Corruption) OS Module.
o Non-trusted application: Application bị hạn chế quyền để không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.
(+) Trong non-trusted application không thể gọi ShutdownOS.
4. SC4 = SC2 + SC3
• Hỗ trợ tất cả các chức năng của SC2 và SC3.
Service Protection và Memory Protection của SC3 ~ SC4 được lấy từ HIS Protected OS.
AUTOSAR OS: Quản lý Task, Bộ lập lịch (Scheduler) (dựa trên OSEK/VDX)

Xem thêm Chuyên Mục

Autosar OS

Tổng quan về hệ điều hành OSEK/VDX OS

Bởi

eiovn

9 Tháng 12, 2024

Tổng quan về hệ điều hành OSEK/VDX OS

OSEK/VDX

Nếu như trước đây, sự phát triển công nghệ ô tô tập trung vào cơ khí như hiệu suất động cơ, thì gần đây, việc phát triển công nghệ điện tử nhằm cải thiện an toàn, tiện nghi và chi phí thông qua việc sử dụng thiết bị điều khiển điện tử (ECU, Electronic Control Unit) đang diễn ra mạnh mẽ. Ngoài ra, khi yêu cầu của người tiêu dùng về ô tô thay đổi nhanh chóng, số lượng mẫu xe được sản xuất đa dạng hơn, và do sự phát triển các dịch vụ như tự lái, điện hóa, độ phức tạp của phần mềm trong xe tăng lên đáng kể.
Những thay đổi này đã làm cho chi phí phát triển phần mềm chiếm một tỷ trọng đáng kể trong chi phí sản xuất ô tô. Ngành công nghiệp ô tô đã ban hành tiêu chuẩn OSEK/VDX, một hệ thống nhúng dành cho ô tô, nhằm giảm chi phí phát triển phần mềm bằng cách cung cấp một hệ điều hành (OS) hỗ trợ tăng cường khả năng tái sử dụng (Reusability) và khả năng di chuyển (Portability) của phần mềm ứng dụng theo từng mô-đun và dễ dàng chuyển sang các thiết bị điều khiển khác. Trong trang này, chúng ta sẽ tìm hiểu về hệ điều hành OSEK/VDX OS, tiêu chuẩn Real-Time OS cho xe hơi.

Lịch sử

• OSEK: Tháng 5 năm 1993, dự án chung của ngành công nghiệp ô tô Đức
o Offene Systeme und deren Schnittstellen für die Elektronik im Kraftfahrzeug
o Các công ty tham gia: BMW, Bosch, Daimler Chrysler, Opel, Siemens và các hãng khác.
• VDX: Cùng thời điểm, dự án chung của ngành công nghiệp ô tô Pháp
o Vehicle Distributed eXecutive
o Các công ty tham gia: PSA, Renault
• Năm 1994, hai dự án OSEK và VDX hợp nhất thành OSEK.
• Năm 1997, chính thức công bố tiêu chuẩn OSEK, hệ điều hành thời gian thực cho xe hơi.
OSEK/VDX được ban hành với mục đích giảm chi phí phát triển phần mềm bằng cách cung cấp một hệ điều hành (OS) hỗ trợ tăng cường khả năng tái sử dụng (Reusability) và khả năng di chuyển (Portability) của phần mềm.
Lưu ý rằng, dựa trên OSEK/VDX, nền tảng phần mềm tiêu chuẩn cho xe hơi AUTOSAR đã được ban hành.

Tiêu chuẩn mở

OSEK/VDX đưa ra 4 tiêu chuẩn chính (Main Standard) và 3 tiêu chuẩn phụ (Sub Standard) như sau:
Tiêu chuẩn chính
• OS :: Operating System
• OIL :: OSEK Implementation Language
• COM :: Communication
• NM :: Network Management
Tiêu chuẩn phụ
• ORTI :: OSEK/VDX Real-Time Interface
• OSEK/VDX Time-Triggered Operating System
• OSEK/VDX Fault-Tolerant Communication Specification
Quy cách
Mặc dù OSEK/VDX được ban hành và phát triển trong ngành công nghiệp ô tô, nhưng nó không chỉ là một Real-Time OS dành cho ô tô. OSEK là một quy cách (Specification), trong đó mô tả chi tiết về cách thức OSEK được cấu thành. Nếu đáp ứng được tiêu chuẩn mở (Open Standard) của OSEK, bất kỳ tổ chức hay cá nhân nào cũng có thể tạo ra và cập nhật mã nguồn triển khai (Implementation) tối ưu cho mục đích của mình.
Do đặc điểm này, OSEK/VDX OS được áp dụng và sử dụng trong các hệ thống cần tính nhỏ gọn (Compact), phân tán (Distributed) và thời gian thực (Real-Time). Không giống như các hệ điều hành khác, OSEK là một tiêu chuẩn mở (Open Standard) cung cấp triển khai hiệu quả nhất phù hợp với bộ xử lý (Processor). Các hệ thống dựa trên tiêu chuẩn OSEK/VDX có thể sử dụng dịch vụ OS với tài nguyên tính toán tối thiểu.

Implementation

Trong ngành công nghiệp ô tô, họ không sử dụng OS đã được tạo sẵn. Thay vào đó, họ tự cấu hình (Configuration) và tạo ra (Generation) các dịch vụ và chức năng của OS phù hợp với đối tượng OSEK (OSEK Object) và mục đích sử dụng. Để làm điều này, họ viết tệp OSEK OIL và tạo mã nguồn nhân OS thông qua một công cụ xây dựng riêng biệt gọi là OS Generator.
Có các triển khai của OSEK dưới dạng thương mại (Commercial) (ví dụ: ETAS RTA-OSEK, EB TRESOS OSEKCORE, Vector osCAN, …) và cũng có dạng mã nguồn mở (Open Source) (ví dụ: Erika Enterprise, Trampoline OSEK, nxtOSEK, …). Tất nhiên, những sản phẩm được cài đặt trên ô tô là sản phẩm thương mại (Commercial). Mã nguồn mở (Open Source) được sử dụng trong các phòng thí nghiệm đại học và tương tự.
Trong ngành công nghiệp ô tô, thay vì tự phát triển hệ điều hành OSEK OS, thông thường họ mua stack OSEK đã được phát triển và tùy chỉnh nó theo nhu cầu.

Sự khác biệt với Linux

Hệ thống dựa trên Linux, dù được trang bị nhiều bộ xử lý (Processor) khác nhau, thì bên trong kernel chỉ tồn tại một bản triển khai (Implementation) duy nhất. Ngoài ra, mặc dù mã nguồn của Implementation được công khai, nhưng việc cập nhật thực tế bị hạn chế chỉ được thực hiện bởi đội ngũ của Linus Torvalds.
Tuy nhiên, OSEK/VDX cho phép áp dụng các Implementation phù hợp nhất cho từng bộ xử lý (Processor).

Mức độ xử lý

Mức độ xử lý
OSEK có 3 mức độ xử lý (Processing Level) sau:
• Interrupt Level
• Logical Level for Scheduler
• Task Level
Quy tắc ưu tiên
• Interrupt có mức ưu tiên cao hơn Task.
• Interrupt Processing Level bao gồm một hoặc nhiều mức ưu tiên Interrupt.
• ISR (Interrupt Service Routine) có một Interrupt Priority Level được gán cố định.
• Phương thức gán mức ưu tiên Interrupt cho ISR phụ thuộc vào việc thực thi và kiến trúc phần cứng (Hardware Architecture).
• Ở Task Level, Task được lập lịch theo non, full, hoặc mixed dựa trên mức ưu tiên do người dùng gán.
• Mức ưu tiên của Task càng lớn thì ưu tiên càng cao.
• Mức ưu tiên của Task được gán cố định bởi người dùng.
Conformance Class
Hệ điều hành OSEK/VDX OS lựa chọn và sử dụng một trong các Conformance Class từ BCC1 đến BCC4 để hỗ trợ các yêu cầu đa dạng của phần mềm ứng dụng (Application SW) và khả năng đa dạng của hệ thống.

Các Đối tượng OSEK

OSEK/VDX OS cung cấp các chức năng dịch vụ sau:

Task
• Đơn vị cơ bản của chương trình được OS điều khiển (Task kích hoạt, kết thúc, chuyển đổi, v.v.)
Event
• Đối tượng đồng bộ hóa của Task
• Cơ chế làm cho Task chờ đến khi Event xảy ra để xác định thứ tự thực thi và đồng bộ hóa giữa các Task
Resource
• Cung cấp dịch vụ điều khiển để đồng bộ hóa việc truy cập tài nguyên chia sẻ giữa các Task có ưu tiên khác nhau
o Tài nguyên chia sẻ: bộ nhớ (Memory), phần cứng (Hardware), thứ tự chương trình (Program Order), bộ lập lịch (Scheduler), v.v.
Interrupt
• Cung cấp chức năng xử lý ngắt theo 2 loại (CAT1, CAT2) cho ISR (Interrupt Service Routine)
Alarm
• Cung cấp dịch vụ để thực hiện chức năng nhất định khi đến thời gian chỉ định (Alarm expired)
• Kích hoạt Task một lần hoặc định kỳ
Error
• Truyền tải thông tin về lỗi đã xảy ra và cung cấp cơ chế Hook để người dùng có thể xử lý lỗi
Hook
• Cung cấp routine cho phép người dùng thực hiện các tác vụ định nghĩa trong quá trình xử lý bên trong OS
o Ví dụ: Pre Task Hook, Post Task Hook, Error Hook, Start-up Hook, Shutdown Hook
System Start-Up / Shutdown
• Cung cấp cách thức chuẩn hóa cho khởi động hệ thống (Start-up) và tắt hệ thống (Shutdown)

Xem Thêm chuyên mục :

Autosar Classic

Autosar Adaptive

RTE API – RTE_Write/RTE_Read – Autosar Classic

Bởi

eiovn

9 Tháng 12, 2024

RTE API – RTE_Write/RTE_Read

Chúng ta sẽ tìm hiểu về các RTE API được tự động tạo, cụ thể là “RTE_Write” và “RTE_Read”.

Để “RTE_Write” và “RTE_Read” API được tự động tạo, cần phải đáp ứng cả 3 điều kiện thiết kế được tóm tắt như sau :

+ Trước hết, giao diện phải được thiết kế với loại SenderReceiver Interface

+ Thứ hai, cần thiết kế PPortPrototype và RPortPrototype trong các SW Component khác nhau. Mỗi PortPrototype này phải được thiết kế với ComSpec cùng loại (Non-Queued hoặc Default).
ComSpec (Communication Specification) là thông số chỉ định cách một port giao tiếp với các cổng khác, bao gồm loại giao tiếp, kích thước hàng đợi, và cách xử lý dữ liệu.
Comspec (Non-Queued & Queued). Provider Port và Requester Port phải sử dụng cùng Comspec, đông bộ với nhau. Việc kiểm tra tương thích dùng Tool để kiểm tra. Đồng thời, cần thiết kế liên kết (Link) để đảm bảo cả PPortPrototype và RPortPrototype sử dụng cùng một giao diện

+ Thứ ba, trong RunnableEntity của SW Component sở hữu PPortPrototype, cần thiết kế “DataSendPoint” VariableAccess. Tương tự, trong RunnableEntity của SW Component sở hữu RPortPrototype, cần thiết kế “DataReceivePointByArgument” VariableAccess.

Vai trò của “Rte_Write” và “Rte_Read” API

“Rte_Write” và “Rte_Read” là các API được sử dụng để trao đổi dữ liệu (biến) giữa hai hoặc nhiều SW Component khác nhau.
Trong AUTOSAR, việc trao đổi dữ liệu giữa các SW Component ASW bắt buộc phải được thực hiện thông qua RTE API (hàm do RTE cung cấp). Điều này đảm bảo rằng các SW Component chỉ thực hiện giao tiếp gián tiếp thông qua RTE.
(Lưu ý): Điều này có nghĩa là không thể tham chiếu trực tiếp dữ liệu giữa các SW Component.
Tìm hiểu về chữ ký (Signature) của API “Rte_Write”
Hãy bắt đầu với chữ ký của API “Rte_Write”.

Lần này, chúng ta hãy xem Chữ ký API ” RTE_Read “.

Để hỗ trợ bạn hiểu rõ hơn, chúng ta sẽ sử dụng công cụ “R.Auto”, một công cụ tạo nội dung AUTOSAR (Authoring Tool) giúp trực quan hóa mô hình meta của AUTOSAR thông qua việc mô hình hóa trực quan

Khi sử dụng VariableAccess cần lưu ý :
Consistency Check (kiểm tra tính đồng nhất giữa VariableAccess và các Ports liên quan)
Mapping Variable: Đảm bảo rằng các biến được ánh xạ chính xác trong cấu hình AUTOSAR.
Nếu thiết kế được thực hiện như trên, mã được tạo ra sẽ có dạng như sau:
(Lưu ý): Dựa theo các khái niệm của AUTOSAR như tránh xung đột tên API và API Mapping, mã được tạo trong các tệp header của mỗi SW Component sẽ có dạng macro định nghĩa (define macro function).

Một điểm quan trọng trong phần thân (Body) của API “Rte_Write”/”Rte_Read”
Trong AUTOSAR, đối với mỗi dataReceiverPort thuộc về một SW Component, “Rte” sẽ tự động tạo và quản lý một “Receive Buffer” riêng biệt dưới dạng biến toàn cục. Các SW Component sở hữu dataSenderPort sẽ sử dụng API “Rte_Write” để ghi giá trị vào từng Receive Buffer này.
Đồng thời, các SW Component sở hữu dataReceiverPort sẽ sử dụng API “Rte_Read” để chỉ đọc giá trị từ Receive Buffer thuộc về chính SW Component đó.

Ví dụ 1:2 – Một Sender SW Component và hai Receiver SW Component
Để giúp bạn hiểu rõ hơn, chúng ta sẽ xem xét trường hợp có:
1 SW Component đóng vai trò Sender (gửi dữ liệu).
2 SW Component đóng vai trò Receiver (nhận dữ liệu).
Hãy cùng xem sự thay đổi trong mã được tự động tạo từ thiết kế của mối quan hệ Sender
= 1:2. Mã được tạo sẽ thể hiện cách mỗi Receive Buffer riêng biệt được quản lý và sử dụng.

Khi xem xét phần thân (Body) của API “Rte_Write” được tạo ra:
SW Component đóng vai trò Sender có thể, thông qua một lần gọi API “Rte_Write”, ghi cùng một giá trị vào cả Receiver Buffer của SW Component “ReceiverApp” và Receiver Buffer của SW Component “RedundancyReceiverApp”.
Đồng thời, khi xem xét phần thân (Body) của API “Rte_Read” được tạo ra cho từng SW Component đóng vai trò Receiver:
SW Component “ReceiverApp” và “RedundancyReceiverApp” sẽ sử dụng các API “Rte_Read” riêng của mình để chỉ truy cập vào Receiver Buffer thuộc về chính SW Component đó và đọc giá trị từ Buffer của mình.

Qua bài viết này, hy vọng bạn đã hiểu được khái niệm “Receiver Buffer”, Signature của API “Rte_Write” và “Rte_Read”, và cách phần thân của các API này có thể thay đổi tùy thuộc vào thiết kế.

Xem Thêm chuyên mục :

Autosar Classic

Autosar Adaptive

Implementation” meta-class là gì

Bởi

eiovn

9 Tháng 12, 2024

Meta class đóng vai trò như 1 bản mẫu Template (Chuẩn hóa, tái sử dụng, tự động hóa)
Để làm rõ hơn về cú pháp mô hình meta của AUTOSAR, lần này chúng ta sẽ tìm hiểu về meta-class “Implementation”.

“Implementation” meta-class là gì?

Trong tiêu chuẩn AUTOSAR, “Implementation” là một meta-class trừu tượng (được hiển thị bằng chữ nghiêng, nghĩa là không thể thiết kế trực tiếp). Meta-class này có mối quan hệ cha/con với hai meta-class kế thừa từ nó:
SwcImplementation
Liên quan đến SW Component (ASW) (tương ứng với số 1 trong hình minh họa).
BswImplementation
Liên quan đến các Module BSW (tương ứng với số 2 trong hình minh họa).
(Lưu ý): Xem cấu trúc của “Implementation” meta-class trong hình minh họa dưới đây để hiểu rõ hơn về mối quan hệ này.
Meta-class “SwcImplementation” được định nghĩa thông qua thiết kế, trong khi “BswImplementation” được định nghĩa thông qua cấu hình bằng Công cụ Cấu hình (Configuration Tool).

(Lưu ý): Kế thừa (Inheritance) ở đây mang ý nghĩa tương tự như trong các ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng như C++ hay Java. Nghĩa là các meta-class con (trong bài viết này là “SwcImplementation” và “BswImplementation”) sẽ sở hữu toàn bộ các thuộc tính của meta-class cha (“Implementation”) và có thể ghi đè chúng.
Ngoài ra, các meta-class con cũng có thể định nghĩa thêm các thuộc tính đặc thù của riêng chúng.
Dưới đây là cấu trúc meta-model liên quan đến “Implementation” được nêu trong tiêu chuẩn AUTOSAR.

Trong tiêu chuẩn AUTOSAR, meta-class “SwcImplementation” được định nghĩa như là phần mô tả SW Component ở cấp độ Implementation (tương ứng với hộp màu xanh lá cây trong hình dưới).
Vậy, có phải “SwcInternalBehavior” không phải là phần mô tả của SW Component? Đây có thể là một câu hỏi khiến bạn thắc mắc.
Câu trả lời: “SwcInternalBehavior” cũng là phần mô tả của SW Component (tương ứng với hộp màu đỏ trong hình dưới). Tuy nhiên, theo AUTOSAR, “SwcInternalBehavior” được định nghĩa là phần mô tả SW Component ở cấp độ RTE.
Như vậy, cả “SwcImplementation” và “SwcInternalBehavior” đều thuộc phần mô tả SW Component, nhưng chúng được phân biệt dựa trên cấp độ (level) mà chúng đại diện.
Dưới đây là cấu trúc meta-model liên quan đến phần mô tả SW Component được nêu trong tiêu chuẩn AUTOSAR.

Cấu Trúc Meta-model Liên Quan đến Phần Mô Tả Sw Component

Meta-class “SwcImplementation” cũng thuộc loại meta-class mà bạn phải thiết kế bổ sung sau khi đã thiết kế SW Component.
Một meta-class “SwcImplementation” phải được liên kết (Link) thiết kế để trỏ tới “SwcInternalBehavior” của một SW Component duy nhất (tương ứng với mối quan hệ bội số “1” được biểu thị trong hộp nét đứt màu đỏ trong hình).
Do đó, cần ghi nhớ rằng mối quan hệ giữa “SwcImplementation” và “SwcInternalBehavior” là 1:1.
Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng meta-class “SwcImplementation” không phải là meta-class thuộc quyền sở hữu của SW Component.
(Lưu ý): Để hiểu rõ hơn, bạn cần phân biệt sự khác nhau giữa mối quan hệ sở hữu và mối quan hệ liên kết (Link) trong thiết kế. Trong cấu trúc meta-model:
Mối quan hệ sở hữu được biểu thị bằng đường thẳng có hình thoi (Aggregation), trong đó phía có hình thoi là bên sở hữu.
Mối quan hệ liên kết (Link) được biểu thị bằng mũi tên.

Mối Quan Hệ Liên Kết (link) được Biểu Thị Bằng Mũi Tên

Vậy, câu hỏi đặt ra là: Nếu thiết kế meta-class “SwcImplementation” và “BswImplementation”, liệu có mã nào được tạo ra không?
Câu trả lời: Điều này không liên quan đến việc tạo mã.
Thay vào đó, các meta-class này chỉ đóng vai trò như một Code Descriptor (Mô tả mã), giải thích thông tin liên quan đến SW Component ASW hoặc module BSW, chẳng hạn như:
Loại ngôn ngữ lập trình của mã nguồn được sử dụng (ví dụ: C, C++, Java, mã đối tượng).
Phiên bản phần mềm (Software version).
Vendor ID của trình tạo mã (Code Generator).
Lượng tài nguyên được sử dụng, như Heap, Stack, v.v.
Dưới đây là sơ đồ mô hình hóa mối quan hệ giữa “SwcInternalBehavior” và “SwcImplementation” được thực hiện bằng công cụ “R.Auto”.

Swcinternalbehavior Và Swcimplementation

Meta-class “SwcImplementation” cũng là một meta-class bắt buộc phải thiết kế, vì vậy sau khi hoàn thành thiết kế SW Component, bạn cần lưu ý thực hiện thiết kế liên kết 1:1 (Link) giữa “SwcImplementation” và “SwcInternalBehavior” theo đúng cú pháp của AUTOSAR đã giải thích ở trên.
Hy vọng qua bài viết này, bạn đã hiểu rõ mối quan hệ giữa meta-class “SwcImplementation” và “SwcInternalBehavior”.

Xem Thêm chuyên mục :

Autosar Classic

Autosar Adaptive

Điện trở Nối Tiếp và Song Song

Bởi

eiovn

28 Tháng 11, 2024

Điện trở Nối Tiếp và Song Song

Điện trở có thể được kết nối trong mạch nối tiếp hoặc trong mạch song song. Một số mạch điện trở được tạo thành từ sự kết hợp của mạng nối tiếp và song song để phát triển các mạch phức tạp hơn. Những mạch này thường được gọi là Mạch Điện Trở Hỗn Hợp. Mặc dù các mạch này kết hợp giữa nối tiếp và song song, phương pháp tính Điện Trở Tương Đương không thay đổi. Các quy tắc cơ bản của từng mạng, như “cùng dòng điện chạy qua các điện trở trong mạch nối tiếp” và “hiệu điện thế trên các điện trở trong mạch song song là như nhau,” đều được áp dụng cho các mạch hỗn hợp.

Điện Trở Nối Tiếp và Song Song

Một ví dụ về mạch điện trở hỗn hợp được minh họa dưới đây.

Nó bao gồm bốn điện trở R1,R2,R3 và R4 trong một mạch điện trở hỗn hợp. Điện áp cung cấp là V và dòng điện tổng chạy trong mạch là I . Dòng điện chạy qua các điện trở R_2 và R_3 là I_1 , và dòng điện chạy qua điện trở R_4 là I_2 .

Ở đây, các điện trở R_2 và R_3 được kết nối nối tiếp. Do đó, áp dụng quy tắc của điện trở trong mạch nối tiếp, điện trở tương đương của R_2 và R_3 được tính như sau:

R_A = R2 + R3

Ở đây RA là điện trở tương đương của R2 và R3

Bây giờ các điện trở R2 và R3 có thể được thay thế bằng một điện trở RA. Mạch kết quả được hiển thị bên dưới.

Bây giờ các điện trở RA và R4 được kết hợp song song. Do đó, bằng cách áp dụng quy tắc kết hợp song song điện trở tương đương của RA và R4 là

R_B = R_A × R4 / (R_A + R4)

Ở đây RB là điện trở tương đương của RA và R4

Bây giờ chúng ta có thể thay thế các điện trở RA và R4 bằng một điện trở duy nhất RB. Sau khi thay thế các điện trở, mạch điện kết quả được hiển thị như bên dưới.

Bây giờ mạch chỉ bao gồm hai điện trở. Ở đây, các điện trở R1 và RB cũng được kết hợp nối tiếp. Do đó, bằng cách áp dụng quy tắc điện trở nối tiếp, tổng điện trở tương đương của mạch được đưa ra là

R_EQ = R1 + R_B

Ở đây REQ là tổng điện trở tương đương của mạch. Bây giờ các điện trở R1 và RB có thể được thay thế bằng một điện trở REQ duy nhất.

Mạch tương đương cuối cùng cho mạch phức hợp trên được hiển thị bên dưới.

Mặc dù trông có vẻ phức tạp, nhưng mạch điện trở hỗn hợp có thể được giảm xuống thành một mạch đơn giản chỉ bao gồm một nguồn điện áp và một điện trở duy nhất bằng cách tuân theo các quy tắc đơn giản về điện trở nối tiếp và điện trở song song.

Ví dụ về điện trở mắc nối tiếp và song song

Hãy tính điện trở tương đương cho mạch điện bên dưới gồm 7 điện trở R1 = 4 Ω, R2 = 4 Ω, R3 = 8 Ω, R4 = 10 Ω, R5 = 4Ω, R6 = 2 Ω và R7 = 2Ω. Điện áp cung cấp là 5 V.

Bây giờ các điện trở R6 và R7 được kết hợp nối tiếp. Nếu điện trở tương đương của R6 và R7 nối tiếp là Ra, thì

Ra = R6 + R7 = 2+2 = 4Ω

Mạch điện kết quả được thu gọn lại như hình dưới đây.

Trong mạch điện trên, các điện trở Ra và R5 được kết hợp song song. Do đó, điện trở tương đương của Ra và R5 là

R_b = (R_a× R₅) / (R_a + R₅) = (4 × 4) / (4 + 4) = 2Ω.

Sau đó mạch điện đơn giản được hiển thị như bên dưới.

Điện Trở Ra Và R5 được Kết Hợp Song Song

Trong mạch điện trên, các điện trở R2 và R3 lại được ghép nối tiếp. Nếu Rd là điện trở tương đương của R2 và R3 thì

Rd = R2 + R3 = 4 + 8 = 12 Ω.

Mạch tương đương là

Ở đây các điện trở Rc và Rd được kết hợp song song. Giả sử Rp là điện trở tương đương của Rc và Rd song song. Khi đó

Mạch kết quả là

Ở đây, các điện trở R1 và Rp được kết hợp nối tiếp. Giả sử REQ là điện trở tương đương của kết hợp này.

R_EQ = R1 + Rp = 4 + 6 = 10 Ω.

Đây là điện trở tương đương của mạch. Do đó mạch đã cho cuối cùng có thể được vẽ lại như sau

Dòng điện trong mạch có thể được tính toán từ định luật Ohm

I = V / R_EQ = 5 / 10 = 0.5 A

Mạng điện trở

Chúng ta hãy tính điện trở tương đương cho một mạch điện trở phức tạp. Mạch điện bên dưới bao gồm mười điện trở R1 đến R10 được kết nối theo sự kết hợp giữa kết nối nối tiếp và song song.

Giá trị của điện trở được đề cập trong mạch được tính bằng Ohm (Ω) và điện áp cung cấp được tính bằng Vôn (V).
Ở đây, điện trở R9 và R10 được kết hợp nối tiếp. Giả sử RA là điện trở tương đương của kết hợp này.

R_A = R9 + R10 = 3 + 3 = 6 Ω.

Mạch sau khi thay thế R9 và R10 bằng RA là

Trong mạch này, các điện trở R8 và R_A được ghép song song. Khi đó điện trở tương đương của R8 và R_A là

R_B = (R8 × R_A) / (R8 + R_A) = (6 × 6) / (6 + 6) = 3 Ω.

Bây giờ thay R8 và R_A bằng RB, ta có mạch điện sau.

Trong mạch này, các điện trở R7 và RB được mắc nối tiếp.

R_C = R7 + R_B = 9 + 3 = 12 Ω.

Mạch tương đương sau khi thay thế R7 và RB bằng RC là

Rõ ràng là các điện trở R6 và Rc được kết hợp song song. Nếu R_D là điện trở tương đương của sự kết hợp này, thì

R_D = (R6 × Rc) / (R6 + Rc) = (12 × 12) / (12 + 12) = 6 Ω.

Mạch điện với R¬D thay thế R6 và Rc là

Bây giờ các điện trở R4 và RD được kết hợp nối tiếp. Nếu RE là điện trở tương đương của R4 và RD thì

R_E = R4 + R_D = 6 + 6 = 12 Ω.

Mạch giảm kết quả sau khi thay thế R4 và R_D bằng RE là

Trong mạch này, các điện trở R5 và R_E được kết hợp song song. Giả sử RF là điện trở tương đương của R5 và R_E được kết hợp song song. Sau đó

R_F = (R5 × R_E) / (R5 + R_E) = (12 × 12) / (12 + 12) = 6 Ω.

Mạch điện đơn giản được thể hiện như bên dưới.

Ở đây các điện trở R2 và R3 được mắc nối tiếp. Nếu RG tương đương với tổ hợp này, thì

R_G = R2 + R3 = 4 + 2 = 6 Ω.

Sau khi thay thế R2 và R3 bằng RG, mạch sẽ được biến đổi thành

Các điện trở RF và RG được mắc song song.

Giả sử RT tương đương với tổ hợp này.

R_T = (R_F × R_G) / (R_F + R_G) = (6 × 6) / (6 + 6) = 3 Ω.

Bây giờ các điện trở R1 và RT được mắc nối tiếp. Nếu REQ là tổng điện trở tương đương của mạch, thì REQ = R1 + RT = 3 + 3 = 6 Ω.

Cuối cùng mạch phức tạp ở trên có thể được vẽ lại như sau

Tổng dòng điện trong mạch có thể được tính toán bằng định luật Ohm

I = V1 / R_EQ = 6 / 6 = 1 A

Do đó, bất kỳ mạch điện trở phức tạp nào bao gồm nhiều điện trở được kết hợp nối tiếp và song song đều có thể được đơn giản hóa bằng cách đầu tiên xác định các nhánh điện trở song song đơn giản và các nhánh điện trở nối tiếp. Điện trở tương đương của các nhánh đơn giản này được tính toán và các nhánh sẽ được thay thế bằng điện trở tương đương. Quá trình này giúp giảm độ phức tạp của mạch. Bằng cách tiếp tục quá trình này, chúng ta có thể thay thế một mạch điện trở phức tạp bằng một điện trở duy nhất.

Tuy nhiên, có một số mạch điện trở phức tạp không thể được đơn giản hóa thành các mạch đơn giản chỉ bằng cách áp dụng các quy tắc của tổ hợp điện trở nối tiếp và song song. Các mạch như Bộ Suy Giảm T-Pad và một số mạch cầu điện trở phức tạp là ví dụ về những mạch điện trở phức tạp như vậy. Để đơn giản hóa những mạch này, cần áp dụng một cách tiếp cận khác.

Một số mạch điện trở phức tạp có thể được đơn giản hóa bằng cách sử dụng Định luật Dòng điện Kirchhoff và Định luật Điện áp Kirchhoff.

Để tìm dòng điện và điện áp trong một mạch điện trở phức tạp chỉ bằng cách sử dụng Định luật Ohm có thể không khả thi. Đối với các mạch như vậy, Định luật Mạch Kirchhoff sẽ hữu ích.

Các Định luật Mạch Kirchhoff dựa trên khái niệm bảo toàn dòng điện và năng lượng trong mạch. Có hai định luật Kirchhoff. Định luật thứ nhất là Định luật Dòng điện Kirchhoff, liên quan đến dòng điện tại một nút, và định luật thứ hai là Định luật Điện áp Kirchhoff, liên quan đến điện áp trong một mạch kín.

Định luật Dòng điện Kirchhoff phát biểu rằng: “Dòng điện đi vào một nút bằng dòng điện đi ra khỏi nút vì không còn nơi nào khác để dòng điện đi và không có dòng điện bị mất tại nút.”

Nói một cách đơn giản, Định luật Dòng điện Kirchhoff phát biểu rằng tổng dòng điện đi vào một nút bằng tổng dòng điện đi ra khỏi nút.

Định luật Điện áp Kirchhoff phát biểu rằng: “Tổng điện áp trong một vòng kín bằng tổng tất cả các sụt áp trong vòng kín đó.”

Nói một cách đơn giản, Định luật Điện áp Kirchhoff phát biểu rằng tổng đại số của điện áp trong một vòng kín bằng không.

Với sự hỗ trợ của hai định luật này, các giá trị dòng điện và điện áp trong bất kỳ mạch phức tạp nào cũng có thể được tính toán.

Tuy nhiên, vẫn có một số mạch điện trở phức tạp mà việc xác định điện trở tương đương gặp khó khăn. Trong những tình huống như vậy, chúng ta sẽ sử dụng Biến đổi Sao-Tam giác của các điện trở để đơn giản hóa mạng điện trở.

Xem thêm : Điện Trở

Điện trở song song

Bởi

eiovn

22 Tháng 11, 2024

Điện trở song song

Nếu hai hoặc nhiều điện trở được kết nối song song, thì hiệu điện thế giữa mỗi điện trở là như nhau. Các điện trở trong kết nối song song được kết nối với cùng một nút. Điều này có thể được xác định bằng sự hiện diện của nhiều hơn một đường dẫn để dòng điện chạy qua. Ví dụ, mạch điện được hiển thị bên dưới là kết nối song song của các điện trở. Hiệu điện thế giữa điện trở R1 giống như hiệu điện thế giữa điện trở R2 bằng với điện thế cung cấp V_AB

Nếu V_AB là điện thế cung cấp thì

V_R1 = V_R2 = V_AB

Trong mạch điện sau, các điện trở R1, R2 và R3 được kết nối song song.

Ở đây, điện thế cung cấp là V_AB giữa các điểm A và B. Vì các điện trở R1, R2 và R3 được kết nối song song nên hiệu điện thế giữa mỗi điện trở bằng với điện thế cung cấp. Do đó V_AB = V_R1 = V_R2 = V_R3

VR1 là điện thế trên điện trở R1.

VR2 là điện thế trên điện trở R2.

VR3 là điện thế trên điện trở R3.

Nhưng dòng điện chạy qua ba điện trở này lại khác nhau. Nếu I là dòng điện rời khỏi nút A thì nó có ba đường đi để đến nút B. Dòng điện chạy qua mỗi điện trở phụ thuộc vào điện trở của nó. Do đó, trong trường hợp các mạch điện trở song song, dòng điện không giống nhau ở tất cả các điện trở. Nếu I1 là dòng điện chạy qua điện trở R1, I2 là dòng điện chạy qua điện trở R2 và I3 là dòng điện chạy qua điện trở R3 thì các dòng điện I, I1, I2 và I3 có thể liên hệ với nhau nhờ Định luật dòng điện Kirchhoff. Theo Định luật dòng điện Kirchhoff, “tổng các dòng điện đi vào một nút bằng tổng các dòng điện rời khỏi nút”.

I = I1 + I2 + I3.

Công Thức Điện Trở Tương Đương

Bất kỳ số lượng điện trở nào được kết nối trong một tổ hợp song song đều có thể được thay thế bằng một điện trở duy nhất, với giá trị điện trở bằng với điện trở tương đương của các điện trở trong tổ hợp song song đó.

Đã được thiết lập rằng điện áp trên mỗi điện trở trong một tổ hợp song song là giống nhau và tổng dòng điện bằng tổng các dòng điện riêng lẻ.

Hãy xem xét mạch sau.

I = I1 + I2 + I3

I1 = V / R1

I2 = V / R2

I3 = V / R3

Nếu R_T là tổng điện trở của mạch thì

I = V / R_T

Therefore V / R_T = V / R₁ + V / R₂ + V / R₃

1 / R_T = 1 / R₁ + 1 / R₂ + 1 / R₃

Nếu Req là điện trở tương đương của mạch thì nó được tính bằng cách cộng các giá trị nghịch đảo của các điện trở riêng lẻ (1/R). Nghịch đảo của tổng đại số này sẽ cho ra điện trở tương đương. Phương trình điện trở tương đương Req được hiển thị bên dưới cho mạch điện trở song song gồm n điện trở.

(1/R_eq) = (1/R1) + (1/R2) + (1/R3) + ……… + (1/Rn)

Có thể rút ra nhận xét từ phương trình trên rằng điện trở tương đương của các điện trở mắc song song luôn nhỏ hơn điện trở của điện trở nhỏ nhất.

Nếu có hai điện trở mắc song song thì điện trở tương đương là

(1/R_eq) = (1/R1) + (1/R2)

R_EQ = R₁ * R₁ / (R₁ + R₂)

Nếu hai điện trở có cùng điện trở R được mắc song song thì điện trở tương đương của đoạn mạch là R/2.Tương tự như vậy, nếu ba điện trở có điện trở bằng nhau R được kết nối song song thì điện trở tương đương của tổ hợp là R / 3

Kết nối song song của các điện trở cho giá trị của Độ dẫn điện. Độ dẫn điện là nghịch đảo của điện trở. Nó thường được biểu diễn bằng ký hiệu G. Đơn vị của Độ dẫn điện là Siemens được biểu diễn bằng ký hiệu S. Trước đây, đơn vị của độ dẫn điện là Mho (℧) là cách viết ngược của Ohm và ký hiệu là cách biểu diễn ngược của Ω

Mặc dù các điện trở song song được kết nối giữa hai nút, nhưng cách biểu diễn kết nối này có thể theo bất kỳ dạng nào sau đây.

Tất cả các kết hợp được đề cập ở trên đều là mạch điện trở song song và tất cả các quy tắc về điện trở song song cũng có thể áp dụng cho các kết hợp được đề cập ở trên.

Tính toán dòng điện

Dòng điện trong mỗi nhánh của mạch điện trở song song là khác nhau. Vì điện áp trên mỗi điện trở là như nhau, dòng điện chạy qua mỗi điện trở phụ thuộc vào giá trị điện trở của điện trở đó. Do đó, nếu giá trị điện trở trong một nhánh khác với giá trị điện trở ở nhánh khác thì dòng điện trong các nhánh đó sẽ khác nhau. Giá trị của dòng điện này có thể được xác định bằng Định luật Ohm.

Xét một mạng song song gồm hai điện trở có điện áp cung cấp V giữa hai điểm A và B.

Giả sử I là tổng dòng điện trong mạch sau.

Giả sử dòng điện chạy qua điện trở R1 là I_R1 và dòng điện chạy qua điện trở R2 là I_R2.

Sau đó, theo Định luật dòng điện Kirchhoff, “tổng dòng điện đi vào mạch bằng tổng dòng điện ra khỏi mạch”.

Nếu I_T là tổng dòng điện thì

I_T = I_R1 + I_R2

Vì độ giảm điện áp trên mỗi điện trở là như nhau

I_R1 = V / R₁

And I_R2 = V / R₂

Nếu xét một mạch điện trở song song gồm n điện trở thì tổng dòng điện trong mạch là

I_Total = I_R1 + I_R2 +…. + I_Rn

Nếu các mạch điện trở nối tiếp được gọi là Mạch chia điện áp thì tương tự, các mạch điện trở song song được gọi là Mạch chia dòng điện.

Nếu xem xét một mạch điện trở song song gồm n điện trở với các giá trị điện trở khác nhau, thì có thể có n đường dẫn dòng điện và n giá trị dòng điện khác nhau qua các đường dẫn đó. Các điện trở trong một mạch song song có thể hoán đổi vị trí mà không ảnh hưởng đến tổng dòng điện và điện trở tương đương.

Ví dụ về Điện trở mắc song song

Hãy xem xét mạch điện sau, trong đó bốn điện trở R1, R2, R3 và R4 được kết nối song song.

Giá trị điện trở của mỗi điện trở là

R1 = 10 Ω

R2 = 20 Ω

R3 = 30 Ω

R4 = 40 Ω

Điện áp cung cấp là V = 24V

Tổng dòng điện trong mạch có thể được tính theo hai phương pháp.

Phương pháp đầu tiên là tính toán các dòng điện riêng lẻ chạy qua mỗi điện trở.

Nếu I1 là dòng điện chạy qua điện trở R1, thì theo định luật Ohm

I1 = V / R₁ = 24/10 = 2.4 A

Tương tự như vậy nếu I2 là dòng điện chạy qua điện trở R2, thì theo định luật Ohm

I2 = V / R₂ = 24/20 = 1.2 A

Nếu I3 là dòng điện chạy qua điện trở R3 thì theo định luật Ohm

I3 = V / R₃ = 24/30 = 0.8 A

Và nếu I4 là dòng điện chạy qua điện trở R4, thì theo định luật Ohm

I4 = V / R₄ = 24/40 = 0.6 A

Nếu I_TOTAL là tổng dòng điện trong mạch, thì theo định luật dòng điện Kirchhoff,

I_TOTAL = I1 + I2 + I3 + I4 = 2.4 + 1.2 + 0.8 + 0.6 = 5A

Phương pháp thứ hai để tính dòng điện là tìm ra điện trở tương đương của mạch.

Điện trở tương đương của mạch là

1/R_EQ = (1/ R₁) + (1/R₂) + (1/ R₃) + (1/R₄)

1/R_EQ = (1/10) + (1/20) + (1/30) + (1/40)

R_EQ = 1/2.083 = 4.8 Ω

Điện trở đơn này có thể được sử dụng để thay thế tất cả các điện trở trong tổ hợp song song.

I_TOTAL = V/R_EQ = 24/4.8 = 5A.

Hãy xem xét mạch điện sau đây, trong đó ba điện trở R1, R2 và R3 được kết nối song song.

Dòng điện chạy qua R1 là I1 = 6A

Dòng điện chạy qua R2 là I2 = 4A

Dòng điện chạy qua R3 là I3 = 2A

Trong mạch điện trở song song, điện áp trên mỗi điện trở là như nhau và bằng điện áp cung cấp. điện áp cung cấp là V = 12 V.

Nếu V1 là điện áp trên điện trở R1, V2 là điện áp trên điện trở R2 và V3 là điện áp trên điện trở R3 thì

V = V1 = V2 = V3 = 12V

R1 = V₁ / I₁

R1 = 12 / 6

R1 = 2 Ω

R2 = V₂ / I₂

R2 = 12 / 4

R2 = 3 Ω

R3 = V₃ / I₃

R3 = 12 / 2

R3 = 6 Ω

Ứng dụng

Khái niệm về điện trở song song được sử dụng trong phân tích mạch cầu Wheatstone. Điện trở kết hợp song song hoạt động như Mạch chia dòng điện. Khái niệm bộ chia dòng điện này được sử dụng đầy đủ trong các ứng dụng như Bộ chuyển đổi Analog sang Digital và Bộ chuyển đổi Digital sang Analog.

Xem thêm : Điện Trở

Điện Trở Nối Tiếp

Bởi

eiovn

22 Tháng 11, 2024

Điện Trở Nối Tiếp

Một tập hợp các điện trở được gọi là nối tiếp khi chúng được kết nối nối đuôi nhau trong một đường duy nhất.

Dòng điện giống nhau sẽ chạy qua tất cả các điện trở.
Các điện trở nối tiếp được cho là có dòng điện chung.

Trong mạng điện trở nối tiếp, cường độ dòng điện chạy qua sẽ bằng nhau tại mọi điểm.

I_R1 = I_R2 = I_R3 = I_AB.

Xét mạch điện trở nối tiếp sau

Ở đây các điện trở R1, R2 và R3 mỗi điện trở có giá trị 1 Ω, 2 Ω và 3 Ω được mắc nối tiếp. Dòng điện như nhau sẽ chạy qua tất cả các điện trở vì chúng được mắc nối tiếp. Tổng điện trở của mạch bằng tổng các điện trở riêng lẻ.

Nếu R _T là tổng điện trở thì

R_T = R1 +R2 +R3

Bây giờ điện trở tương đương của mạch là

R_EQ = R1 + R2 +R3

R_EQ = 1 Ω + 2 Ω + 3 Ω

R_EQ = 6 Ω

Bây giờ các điện trở trong tổ hợp nối tiếp có thể được thay thế bằng một điện trở REQ có giá trị 6 Ω.

Công Thức Điện Trở Tương Đương

Trong mạng điện trở nối tiếp, tổng điện trở của mạch bằng tổng các điện trở riêng lẻ, vì dòng điện giống nhau chạy qua từng điện trở.

R_TOTAL = R₁ + R₂ + R₃

Ví dụ, hãy xem xét hai điện trở được kết nối nối tiếp như hình dưới đây

Sự kết hợp của hai điện trở 3 Ω nối tiếp tương đương với việc có một điện trở 6 Ω. Do đó, mạch điện trên giống như sau

Tương tự như vậy, hãy xem xét ba điện trở được kết nối nối tiếp như hình dưới đây

Sự kết hợp của ba điện trở 3 Ω nối tiếp tương đương với việc có một điện trở 9 Ω. Do đó, mạch điện trên giống như sau

Điện trở đơn này được gọi là Điện trở tương đương của mạch và được sử dụng để thay thế bất kỳ số điện trở nào trong mạch nối tiếp. Nếu có n điện trở trong một mạng nối tiếp, thì

R_EQ = R₁ + R₂ + R₃ + ……..+ R_n

Một quan sát có thể được rút ra từ phương trình trên: Điện trở tương đương của các điện trở nối tiếp luôn lớn hơn giá trị của điện trở lớn nhất trong dãy.

Tính Toán Điện Áp

Đối với các điện trở nối tiếp, điện áp trên từng điện trở không tuân theo quy tắc giống như dòng điện.

Trong trường hợp các điện trở nối tiếp, tổng điện áp trên các điện trở bằng tổng các hiệu điện thế riêng lẻ trên từng điện trở.

Trong mạch điện trên, hiệu điện thế giữa mỗi điện trở có thể được tính toán bằng cách sử dụng Định luật Ohm. Mạch nối tiếp có dòng điện 1 A chạy qua. Sau đó theo định luật Ohm

Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R1 is I × R₁ = 1 × 1 = 1 V.

Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R2 is I × R₂ = 1 × 2 = 2 V.

Hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở R3 is I × R₃ = 1 × 3 = 3 V.

Do đó, tổng điện áp V_AB = 1V + 2V+ 3V = 6 V.

Xét một kết nối nối tiếp gồm ba điện trở R₁, R₂ and R₃ với dòng điện I chạy qua chúng.

Giả sử điện thế giảm từ A đến B là V. Điện thế giảm này là tổng các điện thế giảm riêng lẻ trên mỗi điện trở riêng lẻ. Sau đó theo định luật Ohm

Độ giảm điện thế trên R1 là VR1 = I × R1

The potential drop across R₂ is V_R2 = I×R₂

The potential drop across R₃ is V_R3 = I×R₃

∴ V = V_R1 + V_R2 + V_R3

∴V = I × R₁ + I × R₂ + I × R₃

Nếu điện trở tương đương của các điện trở được kết nối nối tiếp trong mạch trên là R_EQ, thì

V = I × R_EQ

Trong trường hợp có n điện trở nối tiếp R1, R2….Rn thì tổng hiệu điện thế giữa chúng bằng tổng hiệu điện thế riêng lẻ trên mỗi điện trở.

V_T = V_R1 + V_R2 + ….. + V_Rn

Trong một mạch nối tiếp gồm n điện trở, nếu giá trị của mỗi điện trở khác nhau, thì hiệu điện thế trên mỗi điện trở sẽ khác nhau.

n điện trở trong một mạch nối tiếp, mỗi cái có giá trị điện trở khác nhau, sẽ có n hiệu điện thế khác nhau trên chúng. Loại mạch này được gọi là Mạch Chia Điện Áp (Voltage Divider). Mạch chia điện áp là cơ sở để chế tạo chiết áp (Potentiometer).

Trong một mạch nối tiếp, các giá trị điện áp, dòng điện, hoặc điện trở có thể được tính bằng Định luật Ohm.

Các điện trở trong mạch nối tiếp có thể được thay đổi vị trí mà không ảnh hưởng đến công suất tổng, dòng điện hoặc điện trở tổng của mạch.

Ví dụ về điện trở mắc nối tiếp 1.

Xem xét mạch điện sau để tính tổng điện áp giữa A và B.

Hai điện trở R1 và R2 được mắc nối tiếp.

R1 = 2 Ω và R2 = 3 Ω

Dòng điện trong mạch là I = 5 A

Sự sụt giảm điện áp riêng lẻ có thể được tính toán bằng cách sử dụng định luật Ohm như sau

Độ sụt điện áp trên điện trở R1 là V_R1 = I × R₁ = 5 × 2 = 10V

Độ sụt điện áp trên điện trở R2 là _R2 = I × R₂ = 5 × 3 = 15V

Độ sụt điện áp tổng thể là tổng của các độ sụt điện áp riêng lẻ.

V = V_R1 + V_R2 = 10 + 15 = 25V

Một cách tiếp cận khác là tính toán điện trở tương đương của tổ hợp nối tiếp. Các điện trở riêng lẻ trong tổ hợp nối tiếp có thể được thay thế bằng một điện trở duy nhất có điện trở tương đương. Điện trở tương đương của hai điện trở R1 và R2 nối tiếp là

R_EQ = R₁ + R₂ = 2 + 3 = 5Ω

Sau đó theo định luật Ohm, Độ sụt điện áp trên A và B là

V = I × R_EQ = 5 × 5 = 25V.

Hãy xem xét mạch điện sau đây, trong đó giá trị của từng điện thế rơi trên mỗi điện trở được đưa ra cùng với dòng điện trong tổ hợp nối tiếp. Tổng điện trở của tổ hợp nối tiếp được đưa ra là R = 30 Ω. Dòng điện trong mạch là 1 A.

R = 30Ω và I = 1 A

Dòng điện chạy qua mỗi điện trở là như nhau. I = I1 = I2 = I3 = I4 = 1 A

Theo định luật Ohm, giá trị điện trở có thể được tính như sau

R₁ = V₁ / I₁

R₁ = 5 / 1 = 5Ω

Similarly R₂ = V₂ / I₂

R₂ = 8 /1 = 8Ω

And R₃ = V₃ / I₃

R₃ = 7 / 1 = 7Ω

Điện thế trên R4 không được chỉ định. Nhưng giá trị của R4 có thể được tính toán từ giá trị tổng điện trở hoặc điện trở tương đương của mạch.

R_EQ = R₁ + R₂ + R₃ + R₄

∴ R₄ = R_EQ– (R₁ + R₂ + R₃)

R₄ = 30 – (5 + 8 + 7)

R₄ = 10Ω

Bây giờ điện áp trên R4 có thể được tính như sau

V₄ = I₄ × R₄

∴V₄ = 1 × 10 = 10V

Tổng điện áp V_ABcó thể được tính theo hai phương pháp. Phương pháp đầu tiên là sử dụng hiệu điện thế riêng lẻ. Tổng điện áp bằng tổng hiệu điện thế riêng lẻ.

V_AB = V₁ + V₂ + V₃ + V₄

Trong đó V1, V2, V3 và V4 lần lượt là hiệu điện thế giữa các điện trở R1, R2, R3 và R4.

V_AB = 5 + 8 + 7 + 10

V_AB = 30 V

Phương pháp thứ hai để tính tổng điện áp là sử dụng giá trị điện trở tương đương

Tổng điện áp bằng tích của dòng điện và điện trở tương đương. Giá trị của tổng dòng điện và điện trở tương đương được đưa ra là I = 1 A and R_EQ = 30 Ω.

V_AB = I × R_EQ

V_AB = 1 × 30

V_AB = 30 V

Ứng Dụng

Khi hai điện trở có giá trị điện trở khác nhau được nối tiếp, hiệu điện thế qua chúng sẽ khác nhau. Phương pháp này là cơ sở cho mạch chia điện áp (Voltage Divider Circuits).

Nếu một điện trở trong mạch chia điện áp được thay thế bằng một cảm biến, thì đại lượng cần đo sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu điện dễ dàng đo lường.

Các cảm biến thường được sử dụng gồm:

Nhiệt điện trở (Thermistors): Điện trở thay đổi theo nhiệt độ.
Ví dụ: Giả sử nhiệt điện trở có giá trị điện trở 10 KΩ ở nhiệt độ 25°C.
Ở nhiệt độ 100°C, cùng nhiệt điện trở có thể có điện trở 100 Ω.
Do đó, điện áp rơi qua nhiệt điện trở sẽ thay đổi theo nhiệt độ.
Sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ này có thể được hiệu chỉnh để xác định giá trị nhiệt độ từ điện áp rơi qua nhiệt điện trở.

Cảm Biến Khác Sử Dụng Điện Trở Nối Tiếp
Một cảm biến khác sử dụng điện trở trong tổ hợp nối tiếp là Quang Điện Trở (Photo Resistor) hoặc Điện Trở Phụ Thuộc Ánh Sáng (Light Dependent Resistor – LDR).

Trong quang điện trở, điện trở thay đổi theo cường độ ánh sáng chiếu vào.
Khi không có ánh sáng, điện trở của quang điện trở điển hình có thể cao đến 1 MΩ.
Khi có ánh sáng, điện trở của quang điện trở giảm xuống giá trị nhỏ, thường ở mức vài Ohms.
Sự thay đổi điện trở này tương ứng với cường độ ánh sáng sẽ dẫn đến các mức điện áp rơi khác nhau.

Điện áp rơi có thể được hiệu chỉnh để xác định sự hiện diện của ánh sáng có bước sóng cụ thể.

Xem thêm : Điện trở

Varistor – Biến trở – Điện Trở Phụ Thuộc Điện Áp

Bởi

eiovn

22 Tháng 11, 2024

Varistor – Biến trở

Varistor là từ ghép của “variable resistor” (điện trở biến đổi). Đây là một thiết bị bán dẫn trạng thái rắn, không tuyến tính, có hai đầu và thuộc loại linh kiện thụ động.

Varistor, hay còn gọi là Điện Trở Phụ Thuộc Điện Áp (Voltage Dependent Resistor – VDR), là một loại điện trở mà giá trị điện trở thay đổi theo điện áp đặt vào nó. Varistor được sử dụng để bảo vệ mạch khỏi các đột biến điện áp cao.

Khi điện áp thấp, varistor có điện trở cao, nghĩa là nó gần như không ảnh hưởng đến mạch.
Khi xảy ra một xung điện áp cao, điện trở của varistor giảm mạnh, cho phép nó hấp thụ năng lượng dư thừa và bảo vệ các linh kiện trong mạch.
Điều này khiến varistor trở thành một thành phần thiết yếu trong các thiết bị chống xung điện, giúp bảo vệ thiết bị điện tử khỏi các đợt tăng điện áp gây ra bởi sét đánh, mất điện, hoặc các nhiễu loạn điện khác

Varistor – Điện Trở Phụ Thuộc Điện Áp

Varistor cung cấp bảo vệ quá áp cho các mạch điện và điện tử, trái ngược với cầu dao hoặc cầu chì, những thiết bị cung cấp bảo vệ mạch khỏi quá dòng. Varistor bảo vệ mạch bằng phương pháp kẹp điện áp (voltage clamping), tương tự như trong Diode Zener.

Mặc dù tên gọi “varistor” xuất phát từ cụm từ “variable resistor” (điện trở biến đổi), nhưng điện trở của varistor không thể thay đổi thủ công, không giống như chiết áp (potentiometer) hoặc biến trở (rheostat), nơi mà điện trở có thể được điều chỉnh thủ công giữa giá trị tối đa và tối thiểu.

Điện trở của một varistor thay đổi theo điện áp được đặt vào nó. Sự thay đổi điện áp qua varistor sẽ dẫn đến sự thay đổi điện trở của nó, khiến nó trở thành một thiết bị phụ thuộc vào điện áp. Do đó, varistor còn được gọi là Điện Trở Phụ Thuộc Điện Áp (Voltage Dependent Resistor – VDR).

Hai ký hiệu tiêu chuẩn của varistor được minh họa dưới đây.

Varistor thường được chế tạo từ các vật liệu bán dẫn. Các đặc tính điện áp và dòng điện của varistor có tính phi tuyến. Ngoài ra, các đặc tính này phù hợp với cả nguồn DC và AC.

Về mặt hình dáng, varistor trông rất giống tụ điện. Vì sự tương đồng này, varistor thường bị nhầm lẫn với tụ điện. Tuy nhiên, về ứng dụng, tụ điện không thể bảo vệ khỏi các đợt tăng điện áp mà varistor có thể xử lý.

Hậu quả của một đợt tăng điện áp đột ngột đối với bất kỳ mạch điện nào có thể rất nghiêm trọng. Do đó, việc sử dụng varistor để bảo vệ các mạch điện hoặc điện tử tinh vi và nhạy cảm khỏi các đợt tăng điện áp cao và xung chuyển mạch là rất quan trọng.

Điện Trở của Varistor

Mặc dù mục đích của varistor là cung cấp điện trở, nhưng cách hoạt động của nó khác với chiết áp (potentiometer) hoặc biến trở (rheostat).

Điện trở của varistor rất cao trong điều kiện hoạt động bình thường.
Chức năng của varistor tương tự như diode Zener, cho phép điện áp thấp hơn ngưỡng đi qua mà không bị ảnh hưởng.
Sự Thay Đổi Chức Năng của Varistor ở Điện Áp Cao
Khi điện áp đặt vào varistor vượt quá giá trị định mức của nó, điện trở hiệu dụng của varistor giảm mạnh và tiếp tục giảm khi điện áp tăng.

Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa điện trở tĩnh của varistor với điện áp đặt vào được minh họa dưới đây.

Đặc Tính V-I
Theo định luật Ohm, đường cong đặc tính dòng điện-điện áp (V-I) của một điện trở là một đường thẳng, giả sử giá trị của điện trở được giữ không đổi. Trong trường hợp này, dòng điện chạy qua điện trở tỷ lệ thuận với điện áp đặt vào hai đầu của nó.

Tuy nhiên, trong trường hợp của varistor, đường cong đặc tính V-I không phải là đường thẳng. Điều này là do hành vi điện trở bất thường của varistor. Với varistor, một thay đổi nhỏ về điện áp đặt vào sẽ gây ra một thay đổi đủ lớn trong dòng điện chạy qua nó.

Biểu đồ đường cong đặc tính dòng điện-điện áp (V-I) của một varistor được minh họa dưới đây.

Từ đường cong đặc tính dòng điện-điện áp (V-I) của varistor, có thể thấy rõ rằng varistor có đặc tính đối xứng hai chiều. Điều này có nghĩa là varistor có thể hoạt động trong cả hai chiều hoặc cực tính của sóng hình sin. Chức năng này tương tự như của các diode Zener được kết nối ngược chiều nhau.

Đặc tính V-I của Varistor

Đường cong đặc tính V-I của varistor cho thấy mối quan hệ tuyến tính giữa dòng điện và điện áp khi varistor không dẫn điện. Điều này là do dòng điện chạy qua varistor vẫn không đổi và giá trị rất thấp.
Đây là dòng rò trong varistor và giá trị của dòng điện này ở mức rất nhỏ, thường chỉ vài milli ampe.
Nguyên nhân là do điện trở cao của varistor. Dòng điện nhỏ này sẽ duy trì không đổi cho đến khi điện áp đặt vào varistor đạt đến điện áp định mức của nó.

Điện Áp Định Mức (Rated Voltage) hoặc Điện Áp Kẹp (Clamping Voltage)

Điện áp định mức của varistor là điện áp đo được trên nó khi có dòng điện DC 1 mA chạy qua.
Điều này có nghĩa là điện áp DC đặt vào các đầu cực của varistor cho phép dòng điện 1 milli ampe chảy qua nó.

Hoạt Động của Varistor tại Điện Áp Định Mức

Trước khi đạt điện áp định mức: Varistor hoạt động như một chất cách điện (insulator).
Khi điện áp đặt vào đạt điện áp định mức: Hành vi của varistor thay đổi từ trạng thái cách điện sang trạng thái dẫn điện (conductor).

Hiện Tượng Avalanche Breakdown

Khi điện áp thoáng qua (transient voltage) đặt vào varistor lớn hơn hoặc bằng điện áp định mức của nó, điện trở của varistor trở nên rất nhỏ.
Điều này xảy ra do một hiện tượng gọi là Avalanche Breakdown trong các vật liệu bán dẫn.
Avalanche Breakdown là một dạng khuếch đại dòng điện, cho phép dòng điện lớn chạy qua vật liệu trước đó hoạt động như chất cách điện.
Do đó, dòng điện nhỏ (dòng rò) chảy qua varistor sẽ tăng nhanh chóng

Mặc dù dòng điện chạy qua varistor tăng lên, nhưng điện áp trên nó vẫn bị giới hạn ở một giá trị gần bằng điện áp định mức của varistor. Điều này có nghĩa là varistor hoạt động như một bộ tự điều chỉnh đối với các xung điện áp thoáng qua bằng cách cho phép dòng điện lớn hơn chạy qua varistor.

Do đó, sau khi vượt qua điện áp định mức, đường cong dòng điện-điện áp của varistor trở thành một đường phi tuyến dốc. Nhờ đặc điểm này, varistor có thể xử lý các dòng điện thay đổi lớn trong một dải điện áp rất hẹp bằng cách cắt bỏ bất kỳ xung điện áp nào.

Điện Dung trong Varistor

Khi điện áp đặt trên varistor nhỏ hơn điện áp định mức hoặc điện áp kẹp, varistor hoạt động như một tụ điện thay vì một điện trở.

Điều này là do khu vực dẫn chính của varistor hoạt động như một chất điện môi giữa hai cực của varistor.
Hai cực và chất điện môi này tạo thành một tụ điện. Điều này đúng cho đến khi điện áp đạt đến điện áp kẹp.
Mọi varistor được làm từ vật liệu bán dẫn đều có giá trị điện dung.

Giá trị này phụ thuộc vào diện tích của varistor và tỷ lệ nghịch với độ dày của nó.
Hành Vi của Điện Dung Varistor trong Mạch DC và AC
Trong mạch DC:

Điện dung của varistor tồn tại khi điện áp đặt vào nhỏ hơn điện áp định mức của varistor.
Điện dung giảm đột ngột khi điện áp đặt gần bằng điện áp định mức.
Trong mạch AC:

Tần số đóng vai trò quan trọng.
Khi varistor hoạt động trong vùng rò rỉ không dẫn điện, điện dung của varistor sẽ ảnh hưởng đến điện trở thân của nó.
Điện trở rò rỉ của varistor giảm khi tần số tăng.
Mối quan hệ giữa tần số và điện trở song song (parallel resistance) xấp xỉ tuyến tính.
Tính Toán Reactance (XC) của Varistor

XC = 1 / (2 ×π × f×C) = 1/(2 πfC)

Ở đây C là điện dung và f là tần số. Do đó, khi tần số tăng, dòng điện rò rỉ cũng tăng

Varistor Oxit Kim Loại (MOV)

Để khắc phục các hạn chế của các loại varistor dựa trên vật liệu bán dẫn như varistor Silicon carbide, Varistor Oxit Kim Loại (Metal Oxide Varistor – MOV) đã được phát triển. MOV là một loại điện trở phụ thuộc điện áp. Đây cũng là một thiết bị phi tuyến và cung cấp khả năng bảo vệ rất tốt trước các xung điện áp thoáng qua.

Cấu tạo của MOV
Vật liệu điện trở trong varistor oxit kim loại chủ yếu gồm các hạt kẽm oxit (Zinc Oxide) được ép thành khối gốm.
Hỗn hợp này bao gồm 90% hạt kẽm oxit và 10% còn lại là các oxit kim loại khác như cobalt, bismuth và mangan.
Hỗn hợp này được kẹp giữa hai điện cực (tấm kim loại).

Vật liệu kết dính hoạt động như một chất gắn kết các hạt kẽm oxit lại với nhau để giữ thành phần cố định giữa hai tấm kim loại.
Dây dẫn kết nối của varistor oxit kim loại là dây dẫn hướng tâm (radial leads).

Dây Dẫn Kết Nối Của Varistor Oxit Kim Loại Là Dây Dẫn Hướng Tâm

Varistor Oxit Kim Loại (MOV): Bảo vệ quá áp và các đặc điểm
Varistor oxit kim loại (MOV) là một trong những linh kiện phổ biến nhất được sử dụng như thiết bị kẹp điện áp để bảo vệ các thiết bị, từ nhỏ đến lớn, khỏi các xung điện áp thoáng qua. Nhờ vào oxit kim loại được sử dụng trong cấu tạo, khả năng hấp thụ xung điện áp ngắn và xử lý năng lượng của MOV là cực kỳ cao.

Hoạt Động của MOV
MOV và varistor silicon carbide hoạt động rất giống nhau:

MOV bắt đầu dẫn dòng điện khi đạt đến điện áp định mức.
Nếu điện áp đặt vào thấp hơn giá trị ngưỡng, MOV sẽ ngừng dẫn điện.
Sự khác biệt chính giữa MOV và varistor silicon carbide:

Dòng rò: Ở điều kiện hoạt động bình thường, dòng rò của MOV rất nhỏ.
Giải Thích Dòng Rò Nhỏ trong MOV
Trong MOV, hai hạt kẽm oxit lân cận tạo thành một mối nối diode ở biên giới của chúng.
MOV có thể được xem như một tập hợp lớn các diode được kết nối song song.
Khi một điện áp nhỏ được đặt giữa các điện cực, dòng rò ngược qua mối nối diode rất nhỏ.
Khi điện áp đặt tăng và đạt đến điện áp kẹp, mối nối diode bị phá vỡ bởi hiện tượng avalanche breakdown và hiện tượng chui hầm electron (electron tunneling), cho phép một dòng điện lớn chạy qua.
MOV có đặc tính dòng điện-điện áp phi tuyến cao, giúp bảo vệ hiệu quả trước các xung điện áp lớn.

Xử Lý Xung Điện Áp Cực Đại
Khả năng chịu dòng điện xung cực đại của MOV phụ thuộc vào:
Độ rộng của xung thoáng qua (thường từ 20 µs đến 50 µs).
Số lần lặp lại của xung.
Nếu dòng xung cực đại không đủ, có thể gây quá nhiệt, làm hư hỏng mạch.
Để tránh quá nhiệt, cần nhanh chóng tiêu tán năng lượng hấp thụ từ xung thoáng qua.

Bảo Vệ Chống Xung Điện Áp Cao

Xung điện áp thoáng qua có thể phát sinh từ nhiều nguồn, bất kể nguồn cấp là AC hay DC.
Các xung này có thể được tạo ra trong mạch hoặc truyền từ các nguồn bên ngoài.
Nguồn gốc của các xung thoáng qua:
Hiệu ứng điện áp trong mạch cảm ứng, do chuyển mạch cuộn cảm hoặc dòng từ hóa trong máy biến áp.
Xung điện áp từ nguồn cấp điện.
Chuyển mạch động cơ DC.
Kết Nối MOV Trong Mạch
Nguồn AC:

MOV được kết nối giữa pha và trung tính hoặc giữa các pha để tránh xung điện áp.
Nguồn DC:

MOV được kết nối giữa cực dương và cực âm.
Trong mạch điện tử DC, MOV có thể được sử dụng để ổn định điện áp và bảo vệ khỏi các xung quá áp.

Thông Số Kỹ Thuật của Varistor

Điện áp làm việc tối đa (Maximum Working Voltage):

Điện áp DC đỉnh trạng thái ổn định hoặc điện áp hiệu dụng sin có thể được áp dụng liên tục ở nhiệt độ quy định.
Điện áp varistor (Varistor Voltage):

Điện áp giữa các cực của varistor khi áp dụng dòng đo DC được chỉ định.
Điện áp kẹp (Clamping Voltage):

Điện áp giữa các cực của varistor khi áp dụng dòng xung thoáng qua để đạt được điện áp đỉnh.
Dòng điện xung (Surge Current):

Dòng điện lớn nhất chạy qua varistor.

Năng lượng tối đa (Maximum Energy):

Năng lượng tối đa được tiêu tán khi một xung thoáng qua được áp dụng.
Sự thay đổi điện áp (Surge Shift):

Sự thay đổi điện áp sau khi áp dụng dòng điện xung thoáng qua.
Điện dung (Capacitance):

Được đo khi điện áp nhỏ hơn điện áp varistor.
Dòng rò (Leakage Current):

Dòng điện chạy qua varistor khi nó ở trạng thái không dẫn điện.
Thời gian phản hồi (Response Time):

Thời gian giữa khi áp dụng điện áp định mức và chuyển trạng thái từ không dẫn điện sang dẫn điện.

Ứng Dụng của Varistor

Varistor được sử dụng trong hầu hết các mạch điện nặng đến các thiết kế điện tử nhỏ. Chúng cung cấp khả năng bảo vệ chống xung điện áp cao cho cả mạch AC và DC.

Một số ứng dụng:
Bảo vệ mạch điện khỏi quá áp.
Mạch dưới đây minh họa kết nối của varistor oxit kim loại (MOV) để bảo vệ giữa các đường dây đơn pha.

Mạch sau đây tương tự nhưng nó cũng cung cấp khả năng bảo vệ từ đường dây xuống đất.

Trong mạch điện tử, các thiết bị rất nhạy cảm với sự thay đổi điện áp. Do đó, varistor được sử dụng. Mạch sau đây sẽ trình bày một varistor điển hình bảo vệ một bóng bán dẫn.

Mạch Sau đây Sẽ Trình Bày Một Varistor điển Hình Bảo Vệ Một Bóng Bán Dẫn

Cung cấp khả năng bảo vệ chống sét lan truyền cho động cơ AC hoặc DC.

Hạn Chế của Varistor

Khi varistor được sử dụng trong thiết bị chống xung điện áp thoáng qua (transient voltage surge suppressor), nó có thể không cung cấp bảo vệ nguồn điện đầy đủ cho thiết bị. Điều này xảy ra vì sự hiện diện của varistor trong tình huống này có thể gây ra vấn đề cho cả thiết bị và bản thân linh kiện.

Những Trường Hợp Varistor Không Thể Bảo Vệ
Dòng khởi động thiết bị (Current surges during device start-up):

Varistor không thể bảo vệ khỏi dòng điện lớn xảy ra khi thiết bị bắt đầu hoạt động.
Dòng từ ngắn mạch (Current from short circuit):

Varistor không được thiết kế để xử lý dòng điện lớn phát sinh do ngắn mạch.
Giảm áp hoặc mất áp (Voltage sags or brownouts):

Varistor không thể bảo vệ thiết bị khỏi hiện tượng sụt áp hoặc mất áp tạm thời.

Điện Trở trong Mạch AC

Bởi

eiovn

22 Tháng 11, 2024

điện Trở được Cấp Nguồn Bởi Một Nguồn Dc

Điện Trở trong Mạch AC

Trong dòng điện một chiều (DC), dòng điện chạy theo một hướng duy nhất. Trong DC, điện áp và dòng điện duy trì độ phân cực và hướng không đổi. Nguồn của dòng điện một chiều là pin.

Mặt khác, trong dòng điện xoay chiều (AC), dòng điện đổi hướng định kỳ. Trong AC, điện áp thay đổi phân cực từ dương sang âm và ngược lại theo thời gian. Sự thay đổi phân cực này của điện áp là do sự thay đổi hướng của dòng điện.

AC là nguồn cung cấp được sử dụng để cấp điện cho các hộ gia đình, văn phòng, nhà máy, v.v. Mặc dù sóng hình sin là dạng phổ biến nhất của nguồn AC, nhưng một số ứng dụng sử dụng các dạng sóng khác như sóng tam giác, sóng vuông và sóng răng cưa.

Dạng phổ biến nhất của nguồn AC là sóng hình sin. Hàm toán học mô tả một điện áp AC tiêu chuẩn là:

V (t) = VMax sin ωt.

V(t) là điện áp như một hàm theo thời gian. Điện áp thay đổi theo thời gian.

t là biến thời gian, tính bằng giây (seconds).
VMax là giá trị đỉnh mà sóng hình sin có thể đạt được ở cả hai hướng, dương và âm.
Trong chu kỳ dương, giá trị là VMax.
Trong chu kỳ âm, giá trị là -VMax.
ω là tần số góc (angular frequency), được tính bằng : ω = 2πf

f là tần số của sóng hình sin (frequency of the sine wave).

Trong các mạch DC, việc tính toán dòng điện, điện áp và công suất được thực hiện dựa trên định luật Ohm. Ở đây, các cực tính của cả điện áp và dòng điện được giả định là không đổi.

Trong trường hợp các mạch AC thuần trở, các giá trị của cảm kháng và điện dung là không đáng kể. Do đó, việc tính toán dòng điện, điện áp và công suất sẽ tuân theo các nguyên tắc của định luật Ohm và các định luật mạch của Kirchhoff.

Sự khác biệt là ở việc sử dụng giá trị đỉnh tức thời (instantaneous peak to peak value) hoặc giá trị hiệu dụng (rms value).

Điện trở với nguồn cung cấp DC và AC

Điện trở là một thiết bị thụ động. Nó không tiêu thụ hoặc tạo ra bất kỳ năng lượng nào. Năng lượng ở đây được đề cập là năng lượng điện. Tuy nhiên, điện trở tiêu tán năng lượng điện dưới dạng nhiệt.

Hình dưới đây minh họa một điện trở được cấp nguồn bởi một nguồn DC.

Trong các mạch điện trở DC, điện trở, là tỷ lệ giữa điện áp và dòng điện, có đặc tính tuyến tính.

Hình dưới đây minh họa một điện trở được cấp nguồn bởi một nguồn AC.

Trong các mạch AC, tỷ lệ giữa điện áp và dòng điện chủ yếu phụ thuộc vào tần số cung cấp (f) và góc pha hoặc độ lệch pha (φ). Vì vậy, thuật ngữ trở kháng (Impedance) được sử dụng trong các mạch AC để biểu thị điện trở, do nó bao gồm cả độ lớn và pha, trái ngược với điện trở trong mạch DC, chỉ bao gồm độ lớn. Ký hiệu của trở kháng là Z.

Quan hệ Pha giữa Điện Áp và Dòng Điện trong Mạch AC Thuần Trở

Giá trị điện trở của điện trở trong cả mạch AC và DC là giống nhau, bất kể tần số của điện áp nguồn AC.
Sự thay đổi hướng của dòng điện trong nguồn AC không ảnh hưởng đến hành vi của điện trở.
Do đó, dòng điện qua điện trở sẽ tăng và giảm theo điện áp khi điện áp tăng và giảm.
Điện áp và dòng điện trong mạch điện trở AC đạt giá trị cực đại, sau đó giảm về 0 và đạt giá trị cực tiểu cùng lúc. Chúng được gọi là “cùng pha” (in phase) vì chúng tăng và giảm đồng thời.

Hãy xem xét mạch AC sau đây.

Ở đây dòng điện là I(t) = IMax sin ωt.

Điện áp V(t) = VMax sin ωt. => V(t) = IMax R sin ωt.

Vì mạch chỉ có điện trở nên tác động của độ tự cảm và điện dung là không đáng kể và độ lệch pha là 0.

Do đó, mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện trong điện trở là một phần của mạch điện trở AC.

Các giá trị tức thời của dòng điện và điện áp trong mạch thuần trở “cùng pha” (in phase) dọc theo trục x của đường cong.

Chúng tăng và giảm đồng thời, đạt giá trị cực đại và cực tiểu cùng lúc.
Điều này cho thấy rằng góc pha của chúng là θ = 0°.
Hình vẽ vector minh họa góc pha này, cùng với sự so sánh giữa các giá trị cực đại và cực tiểu của điện áp và dòng điện, được trình bày dưới đây.

So Sánh Giữa Các Giá Trị Cực đại Và Cực Tiểu Của điện áp Và Dòng điện

Tính Toán Công Suất, Điện Áp và Dòng Điện AC

Các giá trị tức thời của dòng điện và điện áp trong mạch điện trở AC có thể được sử dụng để xác định điện trở dưới dạng Ohm bằng cách áp dụng định luật Ohm.

Hãy xem xét mạch điện trở với nguồn cung cấp AC sau đây.

Giả sử điện áp cung cấp là V (t) = VMax sin ωt được kết nối với điện trở R.

Giả sử điện áp tức thời trên điện trở là V_R

Giả sử I_R là cường độ dòng điện tức thời chạy qua điện trở.

Vì mạch điện trên có bản chất là điện trở thuần nên có thể áp dụng nguyên lý Ohm.

Theo định luật Ohm, điện áp trên điện trở tại thời điểm t là

V_R = V_Max sin ωt.

Tương tự như vậy, dòng điện chạy qua điện trở tại thời điểm t có thể được xác định bằng cách sử dụng định luật Ohm như sau

I_R = V_R / R

But V_R = V_Max sin ωt.

Hence I_R = (V_Max * sin ωt) / R

Nhưng giá trị V_Max / R không gì khác hơn là dòng điện cực đại trong mạch được ký hiệu là I_Max.

I_R = I_Max sin ωt.

Trong mạch AC thuần trở nối tiếp, tổng điện áp của mạch bằng tổng các điện áp trên từng điện trở vì tất cả các điện áp riêng lẻ đều cùng pha trong mạch thuần trở.

Tương tự, trong mạch AC thuần trở song song, tổng dòng điện trong mạch bằng tổng các dòng điện riêng lẻ trên từng nhánh song song.

Tính Công Suất trong Mạch AC

Hệ số công suất (Power Factor) đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán công suất.
Hệ số công suất được định nghĩa là cosine của góc pha giữa dòng điện và điện áp.

Góc pha được ký hiệu bằng ký hiệu φ.
Nếu P là công suất thực (real power) trong mạch, đo bằng Watts, và S là công suất biểu kiến (apparent power) của mạch, đo bằng Volt-Amps, thì mối quan hệ giữa công suất thực và công suất biểu kiến được cho bởi:

P = S Cos φ.

Trong trường hợp mạch AC thuần trở, góc pha giữa dòng điện và điện áp là 0°. Do đó, φ = 0°.

Vì vậy, hệ số công suất Cos φ là: Cos 0⁰ = 1

Do đó, công suất thực (real power) bằng với công suất biểu kiến (apparent power), được tính bằng tích của điện áp và dòng điện.

Trong các mạch AC thuần trở, công suất tại bất kỳ thời điểm nào trong mạch có thể được tìm ra bằng cách tính tích của điện áp và dòng điện tại thời điểm đó.

Công suất tiêu thụ bởi mạch đã đề cập ở trên có thể được tính bằng:

P = VRMS * IRMS * Cos φ.

As φ = 00

P = VRMS * IRMS

Công Suất trong Mạch Thuần Trở

Trong trường hợp mạch AC thuần trở, công suất tiêu thụ bởi mạch đơn giản là tích của điện áp và dòng điện, vì không có góc pha giữa dòng điện và điện áp.

Dạng sóng công suất cho mạch AC thuần trở được minh họa dưới đây.

Dạng sóng công suất bao gồm một chuỗi các xung dương. Điều này xảy ra vì khi cả điện áp và dòng điện đều dương trong nửa chu kỳ đầu tiên, tích của chúng (công suất) cũng dương. Tương tự, khi cả điện áp và dòng điện đều âm trong nửa chu kỳ thứ hai, tích của chúng (công suất) lại dương (-V × -I = +P). Do đó, giá trị công suất luôn lớn hơn hoặc bằng 0.

Từ dạng sóng trên, có thể thấy rằng:

Công suất tăng khi cả điện áp và dòng điện tăng, và đạt giá trị cực đại khi cả điện áp và dòng điện đều đạt cực đại.
Sau đó, công suất giảm về 0 khi điện áp và dòng điện giảm về 0.
Khi cực tính của điện áp và dòng điện thay đổi, giá trị công suất lại tăng và đạt cực đại khi điện áp và dòng điện đạt cực tiểu (âm).
Khi điện áp và dòng điện giảm về 0, giá trị công suất cũng giảm về 0.
Trong trường hợp mạch thuần trở với nguồn cung cấp AC RMS, công suất tiêu tán bằng với công suất trong trường hợp một điện trở được kết nối với nguồn cung cấp DC.

P = VRMS * IRMS = I2RMS * R = V2RMS / R.

VRMS và IRMS lần lượt là giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện.

P là công suất tính bằng Watt. R là điện trở tính bằng Ohms (Ω)

Để so sánh hiệu ứng nhiệt do dòng điện xoay chiều (AC) và dòng điện một chiều (DC), cần so sánh dòng điện một chiều với giá trị RMS của dòng điện xoay chiều nhưng không so sánh với dòng điện cực đại hoặc cực đại IMAX¬.

Ví dụ về điện trở trong mạch điện xoay chiều AC

Ví dụ 1

Hãy xem xét mạch điện sau.

Một phần tử gia nhiệt có tính chất thuần trở được kết nối với nguồn AC 240 V. Công suất tiêu thụ của phần tử gia nhiệt là 1.2 K Watts. Giá trị của điện trở có thể được tính như sau:

Dòng điện chạy qua phần tử gia nhiệt là

I = P / V

P = 1.2 K Watts = 1200 Watts.

V = 240 V.

I = 1200 / 240 = 5 Amps.

Giá trị điện trở của bộ phận gia nhiệt có thể được tính toán bằng định luật Ohm như sau

R = V / I

R = 240 / 5 = 48Ω.

Ví dụ 2

Hãy xem xét mạch điện sau.

Một điện trở có giá trị 47 Ω được kết nối với nguồn điện 120 V.

Giá trị dòng điện chạy qua điện trở và công suất tiêu thụ của điện trở có thể được tính như sau

Dòng điện chạy qua điện trở có thể được tính toán bằng định luật Ohm

I = V / R

I = 120 / 47 = 2.55 Amps.

Công suất tiêu thụ của điện trở là

P = I2 * R = V2 / R

P = 1202 / 47 = 306 Watts.

1...345...9 Trang 4 của 9

Quản lý Task, Bộ lập lịch

Task

Basic Task & Extended Task

Basic Task

Extended Task

Wait và Release trong Extended Task

Kích hoạt Task (Activate Task)

Cơ chế chuyển đổi Task (Task Switching Mechanism)

Lập lịch (Scheduling)

Đồng thời (Concurrency) vs. Song song (Parallelism)

Full Preemptive (Chế độ chiếm quyền)

Non-Preemptive (Chế độ không chiếm quyền)

Mixed Preemptive (Chế độ chiếm quyền hỗn hợp)

Context Switching

Context Switching trong Basic Task

API List

AUTOSAR OS

OSEK/VDX

Lịch sử

Tiêu chuẩn mở

Implementation

Sự khác biệt với Linux

Mức độ xử lý

Các Đối tượng OSEK

RTE API – RTE_Write/RTE_Read

Để “RTE_Write” và “RTE_Read” API được tự động tạo, cần phải đáp ứng cả 3 điều kiện thiết kế được tóm tắt như sau :

Vai trò của “Rte_Write” và “Rte_Read” API

“Implementation” meta-class là gì?

Điện trở Nối Tiếp và Song Song

Điện Trở Nối Tiếp và Song Song

Ví dụ về điện trở mắc nối tiếp và song song

Mạng điện trở

Điện trở song song

Công Thức Điện Trở Tương Đương

Tính toán dòng điện

Ví dụ về Điện trở mắc song song

Ứng dụng

Điện Trở Nối Tiếp

Công Thức Điện Trở Tương Đương

Tính Toán Điện Áp

Ví dụ về điện trở mắc nối tiếp 1.

Ứng Dụng

Varistor – Biến trở

Varistor – Điện Trở Phụ Thuộc Điện Áp

Điện Trở của Varistor

Điện Dung trong Varistor

Varistor Oxit Kim Loại (MOV)

Bảo Vệ Chống Xung Điện Áp Cao

Thông Số Kỹ Thuật của Varistor

Ứng Dụng của Varistor

Hạn Chế của Varistor

Điện Trở trong Mạch AC

Điện trở với nguồn cung cấp DC và AC

Quan hệ Pha giữa Điện Áp và Dòng Điện trong Mạch AC Thuần Trở

Tính Toán Công Suất, Điện Áp và Dòng Điện AC

Công Suất trong Mạch Thuần Trở

Ví dụ về điện trở trong mạch điện xoay chiều AC

Ví dụ 1

Ví dụ 2

Bài viết gần đây