kỹ thuật đo lường và tính toán thiết kế máy điện, chương 11 pps

Khái niệm chung Các đại lượng không điện như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng, mực chất lỏng, vận tốc của vật, tốc độ quay, có thể đo được một cách chính xác bằng phép đo lường điện.. Sơ đồ

chương 11: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG CÁC ĐẠI LƯỢNG KHÔNG ĐIỆN 5.6.1 Những khái niệm chung về sự biến đổi

đo lường

a Khái niệm chung

Các đại lượng không điện như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng, mực chất lỏng, vận tốc của vật, tốc độ quay, có thể đo được một cách chính xác bằng phép đo lường điện

Đồng thời tín hiệu điện được truyền dẫn và điều

khiển thuận lợi hơn Sơ đồ khối của dụng cụ đo

lường các đại lượng không điện bao gồm:

1 Cơ cấu chuyển đổi đo lường

Để biến đổi các đại lượng không điện thành các đại lượng điện như điện áp, dòng điện,

điện trở, điện cảm, điện dung v.v

2 Các khâu trung gian như khuếch đại, bù các đại lượng điện

3 Các cơ cấu đo lường ở đầu ra có thang chia theo các đại lượng không điện b Chuyển đổi đo lường

Chức năng biến các đại lượng cần đo khác nhau thành các đại lượng điện

Có nhiều cách chuyển đổi:

1 Chuyển đổi điện trở

2 Chuyển đổi điện từ

3 Chuyển đổi điện dung

4 Chuyển đổi nhiệt điện

Một vài bộ chuyển đổi:

1 Chuyển đổi điện trở

- Biến trở

Điện trở của biến trở : Rx= R.L/LX

LX là khoảng di chuyển của con chạy

Biến trở dùng để đo di chuyển thẳng hoặc nếu có loại biến trở xoay

- Chuyển đổi điện trở lực căng

Cấu tạo gồm miếng giấy mỏng làm đế, trên đó dán sợi dây mảnh bằng hợp kim platin Sau đó dán lên chi tiết cần đo biến dạng

Sự biến thiên điện trở chuyển đồi :

∆R/R = K δ/E K : độ nhạy của

chuyển đổi

δ : Ứng suất tác dụng lên chuyển đổi cần đo

E: môđun đàn hồi

2 Chuyển đổi điện từ

Chuyển đổi các di chuyển thẳng hay góc thành thay đổi điện

cảm, hỗ cảm và xuất hiện sức điện động

3 Chuyển đổi điện dung (như hình 5.6.1.c)

Điện dung của tụ điện C: C = ε S/d

ε: hằng số điện môi

S: diện tích bản cực

d: khoảng cách giữa hai bản cực

Sự di chuyển của khoảng cách giữa hai điện cực, góc quay hay chiều dày điện môi dẫn

đến sự biến thiên của tụ điện

Hình 5.6.1.c

4 Chuyển đổi nhiệt điện (như hình 5.6.1.d)

t0

I

II

t1 t1 Hình 5.6.1.d

Đem hàn hai thanh kim loại không đồng chất I và II, nhiệt

độ t1 và t0 khác nhau dẫn đến xuất hiện sức điện động trong mạch gọi là sức nhiệt điện động

Trị số sức nhiệt điện động phụ thuộc độ chênh lệch nhiệt độ hai

đầu t1, t0 Cơ cấu dùng

để đo nhiệt độ

5.6.2 Một số mạch đo lường các đại lượng không điện

a Đo ứng suất

Ta dán chuyển đổi điện trở lực căng lên điểm cần đo và là một nhánh của mạch cầu như

hình 5.6.2.a

Sự biến thiên của điện áp ra trên đường chéo được khuếch đại và đưa vào cơ cấu đo

A

KĐ

B

Hình 5.6.2.a

b Đo sự di chuyển ( như hình 5.6.2.b)

Rt

C

∆δ

Hình

5.6.2.b

Sự di chuyển của vật thể dẫn đến sự thay đổi khoảng cách 2 bản cực của tụ C, dẫn đến thay đổi điện dung C, biến thiên điện áp và tín hiệu được đưa ra cơ cấu đo Cơ cấu đo sẽ được khắc vạch khoảng di chuyển tương ứng

5.7 ĐO LƯỜNG SỐ

a Nguyên lý của chỉ thị số

Đại lượng đo x(t) sau khi qua bộ biến đổi thành xung (BĐX) Số xung được được đưa vào bộ mã hóa (MH) cơ số 2 sau đó đến bộ giải mã (GM) và đưa ra bộ hiện số như hình

5.7.1

Hình 5.7.1

b Thiết bị hiện số

Có nhiều loại thiết bị hiện số quang học khác nhau nhưng dùng phổ biến nhất là bộ hiện số bằng LED ghép 7 thanh và loại tinh thể lỏng Điốt phát quang là chất bán dẫn phát sáng khi đặt vào điện áp một chiều, còn tinh thể lỏng dưới tác dụng của điện áp sẽ chuyển pha từ trạng thái trong suốt sang trạng thái mờ và ta có thể nhìn thấy mầu sắc ở nền đằng sau

Tinh thể lỏng tiêu thụ công suất rất nhỏ (0,1µΑ một thanh) còn điốt phát quang là 10mA Các thiết bị kỹ thuật sử dụng mã cơ số 2 Để đọc thông tin đo thể hiện ra bên ngoài ta

biến đổi mã cơ số 2 thành mã cơ số 10

a R1 a

c R3 c

a

22

21

20

Hình 5.7.2

Thiết bị làm nhiệm vụ này là

bộ giải mã

e R5 e

R 7

Người ta sử dụng 7 vạch từ a đến g bố trí như hình 5.7.2 Nếu tất

cả các vạch đều sáng ta nhận được số 8

Bộ giải mã 7 vạch được chế tạo dưới dạng vi mạch kiểu SN 74247

có các đầu ra hở cực góp Dùng để điều khiển bộ chỉ thị LED có chung anốt +5V Để đảm bảo dòng anốt mong muốn cần thêm 7

điện trở bên ngoài.

Các bộ giải mã nhị thập phân 7 vạch được chế tạo kết hợp với khối hiển thị dưới dạng vi mạch Trong vi mạch bố trí các bộ nhớ đệm lưu trữ các biến vào

Bộ chỉ thị số gồm nhiều chữ số Hoạt động của bộ chỉ thị là nối tiếp chứ không phải song song với việc sử dụng cách nối ma trận và

chế độ dồn kênh có thể rút gọn đáng kể số dây nối.