Đề tài: THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ doc

Để giúp sinh viên có những hiểu biết cơ bản về đo lường, môn học “Thiết bị đo lường điện tử” đã được đưa vào chương trình học.. Môn học cung cấp cho sinh viên kiến thức về nguyên lí hoạt

Đồ án

Đề tài:

THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI MỞ ĐẦU 2

NỘI DUNG 3

I- Bài toán đặt ra 3

II- Giải quyết vấn đề 3

1 – Chọn thiết bị để đo tần số 3

2 – Chọn thiết bị đo điện áp 4

3 – Chọn để đo thời gian chuyển mức logic 5

4 – Kết luận thiết bị 5

5 – Đánh giá hiệu năng thiết bị 8

LỜI KẾT 9

LỜI MỞ ĐẦU

Hoạt động đo lường là hoạt động thiết lập, sử dụng chuẩn đo lường, đơn

vị đo; kiểm định, hiệu chuẩn, thử nghiệm phương tiện đo; kiểm định, hiệu chuẩn, thử nghiệm chuẩn đo lường; sản xuất, kinh doanh, nhập khẩu, sử dụng phương tiện đo; định lượng đối với hàng đóng gói sẵn; thực hiện phép

đo Chính vì thế, đo lường là một lĩnh vực có phạm vi ảnh hưởng rộng lớn

và liên quan mật thiết đến đời sống

Trong công nghiệp, đo lường lại càng thể hiện vai trò của nó Đo lường tốt sẽ cho ta những nhận định đúng đắn, những dự đoán chính xác Đo lường giúp ta kiểm định lại các kết quả sau quá trình thực nghiệm Đây là lĩnh vực rất khó để có được kết quả tuyệt đối chính xác, tuy nhiên, nếu hiểu rõ, ta có thể thực hiện đo lường một cách tương đối chính xác, đủ để đáp ứng nhu cầu

sử dụng

Để giúp sinh viên có những hiểu biết cơ bản về đo lường, môn học “Thiết

bị đo lường điện tử” đã được đưa vào chương trình học Môn học cung cấp cho sinh viên kiến thức về nguyên lí hoạt động của thiết bị đo, cách chọn lựa thiết bị… Bài tập lớn của môn học này sẽ giúp xác định xem sinh viên sẽ áp dụng những gì đã học như thế nào

Em rất cám ơn thầy Nguyễn Quốc Cường, giảng viên phụ trách bộ môn

“Thiết bị đo lường điện tử” đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn em trong quá trình học môn này Trong quá trình làm, em biết không thể tránh được một

số thiếu sót, rất mong thầy có thể nhận xét và đưa ra những cách khắc phục hợp lí

Sinh viên

Lê Anh Tiến

NỘI DUNG

I- Bài toán đặt ra

Lựa chọn oscilloscope số và đầu dò của hãng Tektronix hoặc Agilent sao cho có thể sử dụng để đo các trường hợp sau:

- Đo tín hiệu điện áp cao: Hình Sin với biên độ nhỏ hơn 250V, tần số 50Hz hoặc 60Hz

- Đo tần số cao: Tín hiệu hình Sin với biên độ nhỏ hơn 1V, tần số 100MHz

- Đo thời gian chuyển mức logic: thời gian chuyển từ mức logic thấp lên mức logic cao ( rising time) và thời gian chuyển từ mức logic cao về mức logic thấp ( falling time) của các cổng TTL chuẩn

Đánh giá hiệu năng của thiết bị được lựa chọn với 3 phép đo trên

II- Giải quyết vấn đề

Agilent là công ty toàn cầu, rất uy tín trong việc thiết kế và sản xuất các dụng cụ đo lường điện tử, phân tích sinh học Lựa chọn thiết bị từ một công

ty uy tín sẽ rất có lợi trong quá trình sử dụng Nên chọn mua từ một chi nhánh chính thức của công ty ở Việt Nam để được hưởng quyền lợi chính đáng của nhà sản xuất

1 – Chọn thiết bị để đo tần số

Đầu tiên, do cách phân loại của hãng, ta sẽ chọn thiết bị đo tần số cao trước Có rất nhiều model đo các tần số 50MHz, 70MHz, 100MHz,… Để đạt

độ chính xác ưng ý, ta sẽ chọn các model đo có bandwidth lớn ít nhất gấp 5 lần tần số cần đo, tức là bandwidth ít nhất là 500MHz

VD: Các họ model sau:

- InfiniiVision 3000 X-Series

(Ảnh bên)

- InfiniiVision 4000 X-Series

- InfiniiVision 6000 X-Series

< Có thể tham khảo trong đường dẫn sau:

http://www.home.agilent.com/en/pc-1000001736%3Aepsg%3Apgr/ oscilloscope?pm=SC&nid=-536902447.0&cc=VN&lc=eng >

Để đo với mức điện áp với biên độ nhỏ hơn 1V, để đo thuận lợi, giá cả hợp lí nên chọn các đầu đo thụ động, với hệ số 1:1, tần số có thể hơn

100MHz

Tuy nhiên, cần chú ý chọn đầu đo hợp với model

Ví dụ:

Với họ DSO3000, có thể xem đầu đo N2889A, 350MHz, hệ số 1:1

<Có thể tham khảo trong đường dẫn sau:

http://www.home.agilent.com/en/pc-1000000101%3Aepsg%3Apgr/ oscilloscope-probes >

2 – Chọn thiết bị đo điện áp

Mức điện áp 250V cũng khá cao, ta khó có thể chọn trực tiếp một thiết bị

đo thẳng điện áp này Tuy nhiên, ta có thể dùng đầu đo thụ động, giảm điện

áp xuống 10 lần, chuyển sang mức điện áp 25V Với mức này, dễ dàng chọn được thiết bị ưng ý

Tham khảo thông số chung của các họ

model:

- InfiniiVision 3000 X-Series ±50 V

- InfiniiVision 4000 X-Series ±75 V

- InfiniiVision 6000 X-Series: ±75 V

Ta sẽ chú ý họ InfiniiVision 3000

X-Series, với đầu đo N2863B, 10:1, 300MHz (hình vẽ)

Hoặc

Đầu đo N2889A 1:1/10:1 350 MHz

Mục tiêu chọn thiết bị là để đo sự chuyển mức logic của họ TTL Trên lý thuyết, việc chuyển mức điện áp này rơi vào khoảng chênh lệch 2ns Vì vậy,

ta sẽ chọn những thiết bị có thể phân biệt mức điện áp biến đổi trong khoảng thời gian từ 2ns đổ xuống (2ns/div)

Xét độ chia về thời gian của các họ model

InfiniiVision 3000 X-Series : 500ps/div, 1ns/div , 2ns/div ,5ns/div đến 50s/div

InfiniiVision 4000 X-Series : 500ps/div, 1ns/div , 2ns/div đến 50s/div InfiniiVision 6000 X-Series : 1/2ns/div đến 50s/div

4 – Kết luận thiết bị

Dựa vào các tiêu chí trên, cân nhắc giá cả, em chọn ra thiết bị họ

InfiniiVision 3000 X-Series , cụ thể là model DSO 3102A

Thông số kĩ thuật:

Analog Bandwidth*

(-3 dB)

1GHz

Channels 2

Vertical resolution 8 bits

Vertical sensitivity

(range)

100 MHz to 500 MHz: 1 mV/div to

5 V/div** (1 MΩ and 50 Ohm)

1 GHz model: 1 mV/div to 5 V/ div** (1 MΩ), 1mV/div to 1V/div

(50 Ohm) Position

range/offset

1 mV to 200 mV/div: ±2 V±2 V

>200 mV to 5 V/div: ±50V±2 V±2 V Time base range 500 ps/div to

50 s/div

Trigger type selections

Edge Trigger on a rising, falling,

alternating or either edge of any source

Pulse width Trigger on a pulse on a selected

channel, whose time duration is less than a value, greater

than a value, or inside a time range

• Minimum duration setting: 2 ns-

10 ns (depends on bandwidth)

• Maximum duration setting: 10 s Runt Trigger on a position runt pulse that fails

Setup and hold Trigger and clock/data setup and/or

hold time violation from < 0.0 to 10 s

Rise/fall time Trigger on rise time or fall time

edge speed violations (< or >) based on user-selectable

threshold Time settings range from (< or >) or 2 ns to 10 s

Nth edge bust Trigger on the Nth edge of a burst

that occurs after a specified idle time

Time-qualified pattern Trigger on a multi-channel pattern

whose time duration is less than a value, greater than a

value, greater than a time value with a timeout, or inside or outside

of a set of time values

• Minimum duration setting: 2 ns -

Cụ thể hơn, có thể download datasheet theo link:

http://www.home.agilent.com/en/pd-1948440-pn-DSOX3052A/

oscilloscope-500-mhz-2-channels?nid=-33573.970746&cc=VN&lc=eng

Đầu đo được lựa chọn:

N2889A 1:1/10:1 350 MHz

Datasheet có thể download từ link:

http://cpc.farnell.com/agilent-technologies/n2889a/probe-passive-10-1-350-mhz/dp/IN06369

5 – Đánh giá hiệu năng thiết bị

- Với phép đo tín hiệu điện áp cao: (Hình Sin với biên độ nhỏ hơn 250V, tần số 50Hz hoặc 60Hz) Ta quan tâm tới các sai lệch về hiệu điện thế

Do đầu dò lựa chọn 10:1, nên sai số có thể bị tăng Với độ chia 5V/div, độ chính xác của thiết bị khoảng ±3% thang đo Sai số có thể chấp nhận được, nhất là trường hợp ta khảo sát dạng của xung Thiết bị hỗ trợ tới ±50V, tùy vào đầu đo mà ta dễ dàng mở rộng phạm vi đo biên độ

- Với phép đo tín hiệu tần số cao: (Tín hiệu hình Sin với biên độ nhỏ hơn 1V, tần số 100MHz) Ta quan tâm tới sai lệch tần số Với thang đo lựa chọn >500MHz, sai số tương đối sẽ <2% Nếu muốn tăng độ chính xác, nên chọn đầu dò tích cực Thiết bị hỗ trợ tới tần số 1 GHz, hoàn toàn có thể mở rộng phạm vi đo tần số

- Với phép đo thời gian chuyển mức logic: thời gian chuyển từ mức logic thấp lên mức logic cao ( rising time) và thời gian chuyển từ mức logic cao về mức logic thấp ( falling time) của các cổng TTL chuẩn Độ chia của thiết bị tới 500ps/div đủ để đo hai đại lượng này Tuy nhiên, để độ chính xác cao, nên chọn đầu dò tích cực

- Tóm lại, thiết bị là một lựa chọn đúng đắn với bài toán này

LỜI KẾT

Môn học “Thiết bị đo lường điện tử” thực sự đã giúp em rất nhiều trong việc tiếp cận đến lĩnh vực đo lường Nhờ nó, em có thể hiểu các thông số của thiết bị, từ đó có cách chọn thiết bị phù hợp với nhu cầu sử dụng

Cách lựa chọn trên đều là những cách đánh giá từ cá nhân em nên không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong những ý kiến đóng góp từ thầy và các bạn

để hoàn thiện thêm kiến thức cho bản thân Việc học không bao giờ là thừa, đối với những môn học bám sát thực tế như “thiết bị đo lường điện tử” thì việc tiếp cận thiết bị càng được coi trọng

Hi vọng bài tập này sẽ góp phần giúp chúng ta có thêm kiến thức trong việc lựa chọn thiết bị đo sau này

Sinh viên

Lê Anh Tiến