Giáo trình Kỹ thuật đo lường (Nghề Kỹ thuật sửa chữa, Lắp ráp máy tính Trình độ Trung cấp)

CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG Giới thiệu: Nắm vững được các khái niệm về đo lường điện, phân tích và chọn lựa được phương pháp đo lường nào phù hợp với chủ thể cầ

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG

(Ban hành theo Quy ết định số: 70/QĐ-CĐN ngày 11 tháng 01 năm 2019

của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang)

Tên tác giả: Huỳnh Trung Hữu

Năm ban hành: 2018

L ỜI GIỚI THIỆU

Môn học: Kỹ thuật đo lường là môn học nhằm cung cấp kiến thức cơ bản về

các phương pháp đo lường trong điện tử, rèn luyện kỹ năng sử dụng các thiết bị đo vào mục đích sửa chữa phần cứng trong các môn học hoặc mô đun thuộc chuyên ngành Giáo trình viết với phương châm ngắn gọn, dễ hiểu, sát với thực tế giúp học viên nắm vững kiến thức và thao tác hoàn chỉnh

Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn

Xin châ n thành cảm ơn!

An Giang, ngày 09 tháng 01 năm 2018

Tham gia biên soạn Huỳnh Trung Hữu

M ỤC LỤC

LỜI GIỚI THIỆU 2

M ỤC LỤC 3

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC 5

CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG 7

I KHÁI NI ỆM 7

1 Quá trình đo lường 7

2 Đo lường học 7

3 K ỹ thuật đo lường……….7

4 Các đặc trưng của kỹ thuật đo lường……….7

II P HƯƠNG PHÁP ĐO DÒNG ĐIỆN 1 Đo dòng điện DC 9

2 Đo dòng điện AC 10

III P HƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN ÁP 11

1 Đo điện áp DC 11

2 Đo điện áp AC 11

IV P HƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRỞ 12

1 Đo trực tiếp 12

1 Đo gián tiếp 13

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 14

CHƯƠNG II: CÁC THIẾT BỊ ĐO 15

I MÁY ĐO V.O.M 15

1 Đo điện trở, tụ điện 17

2 Đo điện áp DC, AC 17

3 Cách đo dòng điện 18

II DAO ĐỘNG KÝ 1 TIA 19

1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 19

2 Tín hiệu quét ngang 20

4

3 Sơ đồ khối của dao động ký 22

III DAO ĐỘNG KÝ 2 TIA 22

1 Thiết lập chế độ hoạt động 22

2 Cách điều khiển dao động ký 2 tia 23

3 Ứng dụng 26

CÂU H ỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 27

DANH M ỤC HÌNH ẢNH 28

THU ẬT NGỮ CHUYÊN MÔN 28

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 28

CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC

Tên môn học : KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG

Mã môn học: MH 11

Thời gian thực hiện môn học: 30 giờ (Lý thuyết: 14 giờ, thực hành, thí

nghiệm, thảo luận, bài tập: 12 giờ, kiểm tra: 4 giờ)

I.VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC

1.Vị trí: Môn học được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học chung,

trước các môn học/ mô-đun đào tạo chuyên ngành

2.Tính ch ất: Là môn học cơ sở bắt buộc

II.MỤC TIÊU CỦA MÔN HỌC

1.Về kiến thức:

- Trình bày được nguyên tắc hoạt động của các thiết bị đo

- Sử dụng đúng các thiết bị đo phù hợp với các yêu cầu về đo lường khác nhau

2.Về kỹ năng:

- Sử dụng thành thạo được các thiết bị đo

- Tránh được các thao tác sai trong đo lường

3.Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

- Vận dụng thiết bị đo để xác định được các linh kiện điện tử hỏng

III.NỘI DUNG MÔN HỌC

Kiểm tra

1 Chương 1: Các khái niệm cơ bản về

1 Quá trình đo lường

2 Đo lường học

3 Kỹ thuật đo lường

4 Các đặc trưng của kỹ thuật đo

lường

1 Đo dòng điện DC

2 Đo dòng điện AC

2 Đo gián tiếp

1 Cấu tạo VOM

2 Các đại lượng đo được trên VOM

3 Đo điện trở, tụ điện

4 Đo điện áp DC, AC

1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

2 Tín hiệu quét ngang

3 Sơ đồ khối dao động ký

CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT ĐO

LƯỜNG

Giới thiệu:

Nắm vững được các khái niệm về đo lường điện, phân tích và chọn lựa được phương pháp đo lường nào phù hợp với chủ thể cần đo là một vấn đề rất quan trọng, nó quyết định các bước tiếp theo để người học phân tích và sửa chữa hư hỏng trong mạch điện một cách chính xác và nhanh chóng

Mục tiêu:

- Trình bày được các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường

- Phân tích và áp dụng được các phương pháp đo phù hợp

AX thỏa mãn yêu cầu

4 Các đặc trưng của kỹ thuật đo lường gồm:

Các đại lượng này là các yếu tố cần thiết không thể thiếu được của kỹ thuật

đo lường

a Đại lượng đo hay còn gọi là tín hiệu đo:

- Theo tính chất thay đổi của tín hiệu đo: có thể chia chúng thành 2 loại đó là đại lượng đo tiền định hay đại lượng đo ngẫu nhiên

+ Đại lượng đo tiền định: là đại lượng đã biết trước quy luật thay đổi theo thời gian của chúng, nhưng một ( hay nhiều ) thông số của chúng chưa biết nên cần phải đo Thường là các tín hiệu xoay chiều hình sin hay xung vuông, các thông số cần đo là biên độ, tần số, góc pha,…

8

Ví dụ: cần phải đo độ lớn ( biên độ ) của hình sin

Hình I.1 : tín hiệu analog dạng hình sin có biên độ và bước sóng

+ Đại lượng đo ngẫu nhiên: là đại lượng đo có thay đổi theo thời gian không theo một quy luật nhất định nào Nếu ta lấy bất kỳ giá trị nào của tín hiệu ta đều nhận được đại lượng ngẫu nhiên

- Trên thực tế các đại lượng đo phần lớn đều là ngẫu nhiên

b Điều kiện đo:

- Khi tiến hành phép đo phải tính đến sự ảnh hưởng của môi trường tự nhiên đến kết quả đo và ngược lại

Ví dụ: các điều kiện về nhiệt độ, áp suất, độ ẩm,…

- Khi sử dụng dụng cụ đo phải không làm ảnh hường đến đối tượng đo

Ví dụ: khi đo cường độ dòng điện thì dùng Ampe kế có điện trở trong nhỏ càng tốt, nhưng khi đo điện áp thì dùng Volt kế có điện trở trong càng lớn càng tốt

c Đơn vị đo:

- Mỗi quốc gia có tập quán sử dụng các đơn vị đo khác nhau

- Hệ đơn vị đo lường quốc tế Si bao gồm 7 đơn vị cơ bản:

Đơn vị khối lượng Kilogram kg

Đơn vị cường độ dòng điện Ampe A

Đơn vị cường độ sáng Candela Cd

Đơn vị số lượng vật chất Mol mol

- Các đơn vị dẫn xuất điện và từ:

d Thiết bị và phương pháp đo:

- Là thiết bị kỹ thuật dùng để biểu diễn tín hiệu mang thông tin đo thành dạng tiện lợi cho người quan sát

- Thiết bị đo gồm: thiết bị mẫu, chuyển đổi đo lường, dụng cụ đo lường, tổ hợp thiết bị đo lường và thông tin đo lường

- Phương pháp đo: biến đổi thẳng và so sánh

e Người quan sát:

Là người thực hiện đo đạc hoặc người quan sát kết quả đo Yêu cầu phải nắm được phương pháp đo, sử dụng được thiết bị đo, kiểm tra điều kiện đo trong mức cho phép, và đọc kết quả đo chính xác

f Kết quả đo:

Có thể đọc trực tiếp trên thiết bị đo, áp dụng các phương pháp sai số cho từng thiết bị đo để có kết quả đo chính xác nhất

II P HƯƠNG PHÁP ĐO DÒNG ĐIỆN:

- Người ta sử dụng một số cơ cấu chỉ thị cơ điện để chế tạo Amper mét đo cho mạch điện một chiều DC và mạch điện xoay chiều AC

+ Amper mét từ điện: Chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện, có đặc điểm rất

nhạy, tiêu thụ ít năng lượng nên thường dùng để chế tạo Amper mét có cấp độ chính xác từ 0.5 – 1.7 Khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho điện trở của Amper mét này thay đổi dẫn đến sai số Để giảm sai số người ta dùng phương pháp bù nhiệt, tức là dùng một nhiệt điện trở có nhiệt điện trở âm mắc nối tiếp trong mạch của Amper mét, sẽ làm cho điện trở của Amper mét không thay đổi theo nhiệt độ Amper mét từ điện chỉ đo được dòng điện một chiều DC

+ Amper mét điện từ: chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ, có độ chính xác

thấp hơn nên thường được sử dụng phổ biến rộng rãi hơn Có thể đo được dòng điện DC và AC nhưng chủ yếu là AC Loại này có nhiều loại nhưng nguyên lý làm việc như nhau, chỉ khác nhau về hình thức và số vòng dây cũng như tiết diện cuộn dây phần tĩnh

1 Đo dòng điện DC:

- Dùng Amper mét từ điện và mắc thêm điện trở Sun (Rs) : do Amper mét từ điện có khung dây đồng kích thước nhỏ từ 0.02  0.04 mm và đo dòng điện chạy qua khung dây thông thường ≤ 0.02  0.04 mA, do đó muốn đo dòng điện lớn hơn phải mắc thêm điện trở Sun ( Shunt = rẽ nhánh )

R I

I

s s s s





Thay vào (*) ta có : A

s

K I R

R I

s R

R0, gọi là hệ số phân dòng của Amper mét

Khi biết R0, dòng điện định mức lệch toàn thang đo In, dòng cần đo I, ta tính được:

K

R R

- Có thể dùng phương pháp khác để đo : đo từ trường xung quanh dây dẫn;

đo dòng điện DC lớn bằng biến dòng DC, ưu điểm của phương pháp này là đảm bảo an toàn cho người sử dụng, thay đổi thang đo dễ dàng bằng cách thay đổi số lượng vòng dây

2 Đo dòng điện AC:

- Dùng Amper mét điện từ, có 2 phương pháp :

+ Phương pháp chia nhỏ cuộn dây : Người ta không dùng điện trở Sun vì

cồng kềnh, đắt tiền, thông thường cuộn dây tĩnh được cấu tạo từ nhiều phân đoạn

có số vòng như nhau, thay đổi giới hạn đo bằng cách đổi nối các phân đoạn ấy theo kiểu song song hoặc nối tiếp, tuy nhiên phải đảm bảo suất từ động tổng trong thiết

bị bằng hằng số

Hình I.2.2 : Phương pháp chia nhỏ cuộn dây

+ Phương pháp dùng biến dòng điện T I: là một biến áp đặc biệt có cuộn sơ cấp rất ít vòng cho dòng phụ tải trực tiếp chạy qua Cuộn thứ cấp quấn rất nhiều vòng, dây nhỏ và được nối kín mạch với một Amper mét

Hình I.2.3 : sơ đồ dùng biến dòng T I đo dòng điện

Ta có: I1W1 = I2W2

Hay I1/I2 = W2/W1 = KI, KI gọi là hệ số máy biến dòng

Thông thường W1 chỉ có một vòng, W1 được chế tạo với nhiều giá trị định mức khác nhau tương ứng với các giá trị dòng điện I1 cần đo, W2được chế tạo với hai cấp dòng điện là:

I2dm = 1 A hoặc I2dm = 5 A Trong trường hợp Amper mét nối hợp bộ với biến dòng điện thì số chỉ của Amper mét được khắc độ theo giá trị dòng điện I1 phía sơ cấp

III P HƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN ÁP:

Người ta sử dụng các cơ cấu chỉ thị từ điện để chế tạo các loại Volt mét để

đo điện áp như Volt mét từ điện, Volt mét điện từ và Volt mét điện động

1 Đo điện áp DC:

- Volt mét từ điện: cấu tạo từ cơ cấu chỉ thị từ điện, dùng đo điện áp một

chiều DC, có độ nhạy cao, cho phép dòng nhỏ đi qua, cũng có thể dùng kèm với bộ chỉnh lưu để đo điện áp trong mạch xoay chiều AC ( trong trường hợp cần nâng cao độ chính xác hoặc nâng cao dãy tần số của tín hiệu đo )

Hình I.3.1 : cơ cấu đo từ điện

2 Đo điện áp AC:

- Volt mét điện từ: có cuộn dây bố trí ở phần tĩnh nên có thể quấn nhìu vòng

dây để tạo nên điện trở lớn khá dễ dàng, tuy nhiên nếu quấn nhiều vòng dây quá

mà khi đo ở mạch xoay chiều AC thì sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng sinh ra bởi tần số của dòng điện đo Do đó sẽ ảnh hưởng đến trị số trên thang đo của Volt mét Khắc phục bằng cách mắc song song với điện trở một tụ điện bù

12

Hình I.3.2 : cơ cấu đo điện từ

IV PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐIỆN TRỞ:

- Điện trở là một thông số rất quan trọng của mạch điện, phần lớn các giá trị của chúng thay đổi theo nhiệt độ và điều kiện môi trường Vì vậy, khi lắp ráp, vận hành các mạch điện,….ta phải đo và kiểm tra kỹ các điện trở

- Đo điện trở có thể đo bằng cách trực tiếp hay gián tiếp

2 Đo gián tiếp :

a Bằng Amper mét và Volt mét:

- Hình a dùng để đo điện trở lớn, hình b dùng để đo điện trở nhỏ

b Bằng phương pháp so sánh với điện trở mẫu:

- Hình a: Điện trở đo và điện trở mẫu mắc nối tiếp

- Hình b: Điện trở đo và điện trở mẫu mắc song song

Hình I.4.2 : Ohm mét song song

14

CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG

Câu 1 : Trình bày các khái niệm cơ bản của kỹ thuật đo lường ?

Câu 2 : Trình bày các đặc trưng cơ bản của kĩ thuật đo lường ?

Câu 3 : Hãy nêu các phương pháp và thiết bị dùng để đo dòng điện DC ?

Câu 4 : Hãy nêu các phương pháp và thiết bị dùng để đo dòng điện AC ?

Câu 5 : Hãy nêu các phương pháp và thiết bị dùng để đo điện áp DC ?

Câu 6 : Hãy nêu các phương pháp và thiết bị dùng để đo điện áp AC ?

Câu 7 : Hãy nêu các phương pháp và thiết bị dùng để đo điện trở ?

CHƯƠNG II : CÁC THIẾT BỊ ĐO

Giới thiệu:

Sử dụng các thiết bị dùng để đo lường trong mạch điện một cách thuần thục

và chính xác là một vấn đề cực kỳ quan trọng của một người làm công việc sửa chữa mạch điện, nó giúp cho quá trình sửa chữa hư hỏng trong mạch điện một cách chính xác và nhanh chóng

I MÁY ĐO VOM ( VOLT – OHM METRE ):

1 Cấu tạo VOM :

a Cấu tạo bên ngoài

Hình II.1.1: Cấu tạo đồng hồ VOM

b Một số kí hiệu sử dụng trên VOM:

1- Kim chỉ thị

2- Vít điều chỉnh điểm 0 tĩnh

3- Đầu đo điện áp thuần xoay chiều

4- Đầu đo dương (+), hoặc P (Bán dẫn dương)

5- Đầu đo chung (Com), hoặc N (Bán dẫn âm)

16

12- Đầu đo dòng điện xoay chiều 15A

- Trên đồng hồ vạn năng kim hiển thị có một số kí hiệu như sau:

· Bảo vệ bằng cầu chì và diode

· DC.V (Direct Current Voltage): Thang đo điện áp một chiều

· AC.V (Alternating Current Voltage): Thang đo điện áp xoay chiều

· DC.A (Direct Current Ampe): Thang đo dòng điện một chiều

· AC.A (Alternating Current Ampe): Thang đo dòng điện xoay chiều

· Ω: Thang đo điện trở

· 0 Ω ADJ (0Ω Adjust): Chỉnh không ôm (chỉnh điểm không động)

· COM (Common): Đầu chung, cắm que đo màu đen

· + : Đầu đo dương

· OUTPUT cắm que đo màu đỏ trong trường hợp đo điện áp thuần xoay chiều

· AC15A cắm que đo màu đỏ trong trường hợp đo dòng xoay chiều lớn

cỡ A

c Cung c hia độ:

- (A) Là cung chia thang đo điện trở Ω : Dùng để đọc giá trị khi sử dụng thang đo điện trở Cung chia độ thang đo Ω có giá trị lớn nhất bên trái và nhỏ nhất

bên phải (ngược lại với tất cả các cung còn lại)

- (B) Là mặt gương: Dùng để giảm thiểu sai số khi đọc kết quả, khi đọc kết

quả hướng nhìn phải vuông góc với mặt gương – tức là kim chỉ thị phải che khuất bóng của nó trong gương

- (C) Là cung chia độ thang đo điện áp: Dùng để đọc giá trị khi đo điện áp

một chiều và thang đo điện áp xoay chiều 50V trở lên Cung này có 3 vạch chia độ là: 250V; 50V; 10V

Hình II.1.2: Các cung chia độ trên mặt VOM

- (D) Là cung chia độ điện áp xoay chiều dưới 10V: Trong trường hợp đo

điện áp xoay chiều thấp không đọc giá trị trong cung C Vì thang đo điện áp xoay chiều dùng diode bán dẫn chỉnh lưu nên có sụt áp trên diode sẽ gây ra sai số

- (E) Là cung chia độ dòng điện xoay chiều tới 15A

- (F) Là cung chia độ đo hệ số khuếch đại dòng 1 chiều của transistor -

h fe

- (G, H) Là cung chia độ kiểm tra dòng điện và điện áp của tải đầu cuối

- (I) Là cung chia độ thang đo kiểm tra dB: Dùng để đo đầu ra tín hiệu tần

số thấp hoặc âm tần đối với mạch xoay chiều Thang đo này sử dụng để độ khuếch đại và độ suy giảm bởi tỷ số giữa đầu vào và đầu ra mạch khuếch đại và truyền đạt tín hiệu theo đơn vị đề xi ben

2 Các đại lƣợng đo đƣợc trên VOM:

a Các đại lƣợngcơ bản: V – A – Ω

Hình II.1.3: Các thang đo trên mặt VOM

[1] DC.V: đo điện áp xoay chiều có 7 thang đo, từ 0,1V đến 1000V

[2] DC.mA: Đo dòng điện 1 chiều, có 4 thang đo, từ 50mA đến 250mA

[3] AC.V: Đo điện áp xoay chiều, có 4 thang đo, từ 10V đến 1000V

[4] AC 15A: Đo dòng điện xoay chiều đến 15A

[5] Ω: Đo điện trở, có 4 thang đo, từ X1Ω đến X 10kΩ

b Các đại lƣợng khác:

Ngoài đại lượng V – A – Ω, đồng hồ vạn năng còn đo được một số đại lượng khác như:

[6] (22dB): Đo dB mạch khuếch đại tín hiệu xoay chiều tần số thấp (âm tần)

[7] Chức năng khác ở các thang đo Ω

[150mA, 15mA, 140mA]: Đo dòng dò transistor, dòng đi qua tiếp giáp P-N, điện áp đặt trên tiếp giáp

[h FE ]: Đo hệ số khuếch đại dòng tĩnh của transistor

3 Đo điện trở, tụ điện :

a Đo điện trở :

- Để đo trị số điện trở ta thực hiện theo các bước sau :

 Bước 1 : Để thang đồng hồ về các thang đo điện trở, nếu điện trở nhỏ thì để thang x1 ohm hoặc x10 ohm, nếu điện trở lớn thì để thang x1 Kohm hoặc x10 Kohm => sau đó chập hai que đo và chỉnh triết áo để kim đồng hồ báo vị trí 0 ohm

18

 Bước 2 : Chuẩn bị đo

 Bước 3 : Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số trên thang đo, giá trị đo được = chỉ số thang đo X thang đo

 Ví dụ : nếu để thang x 100 ohm và chỉ số báo là 27 thì giá trị là = 100 x 27 =

là tụ hoá ta dùng thang x 1 ohm hoặc x 10 ohm

 Tụ điện còn tốt => kim sẽ phóng nạp khi ta đo

 Tụ điện bị dò => lên kim nhưng không trở về vị trí cũ

 Tụ điện bị chập => kim đồng hồ lên = 0 ohm và không trở về

Lưu ý: tụ hoá rất ít khi bị dò hoặc chập mà chủ yếu là bị khô ( giảm điện dung),

khi đo tụ hoá để biết chính xác mức độ hỏng của tụ ta cần đo so sánh với một tụ mới có cùng điện dung Khi đo tụ phóng nạp, ta phải đảo chiều que đo vài lần để xem độ phóng nạp

4 Đo điện áp AC, DC:

a Đo điện áp AC:

Khi đo điện áp xoay chiều ta chuyển thang đo về các thang AC, để thang

AC cao hơn điện áp cần đo một nấc Ví dụ nếu đo điện áp AC220V ta để thang AC 250V, nếu ta để thang thấp hơn điện áp cần đo thì đồng hồ báo kịch kim, nếu để thang quá cao thì kim báo thiếu chính xác

Lưu ý : Tuyết đối không để thang đo điện trở hay thang đo dòng điện khi đo vào

điện áp xoay chiều, nếu nhầm đồng hồ sẽ bị hỏng Nếu để thang đo áp DC mà đo vào nguồn AC thì kim đồng hồ không báo, nhưng đồng hồ không ảnh hưởng

b Đo điện áp DC:

Khi đo điện áp một chiều DC, chuyển thang đo về thang DC, khi đo đặt que

đỏ vào cực dương (+) nguồn, que đen vào cực âm (-) nguồn, để thang đo cao hơn điện áp cần đo một nấc Ví dụ nếu đo áp DC 110V ta để thang DC 250V, trường hợp để thang đo thấp hơn điện áp cần đo => kim báo kịch kim, trường hợp để thang quá cao => kim báo thiếu chính xác

* Trường hợp để sai thang đo:

Nếu ta để sai thang đo, đo áp một chiều nhưng ta để đồng hồ thang xoay chiều thì đồng hồ sẽ báo sai, thông thường giá trị báo sai cao gấp 2 lần giá trị thực của điện áp DC, tuy nhiên đồng hồ cũng không bị hỏng

* Trường hợp để nhầm thang đo:

Tuyệt đối không để nhầm đồng hồ vào thang đo dòng điện hoặc thang đo điện trở khi ta đo điện áp một chiều (DC), nếu nhầm đồng hồ sẽ bị hỏng

5 Cách đo dòng điện: