Kỹ thuật đo lường điện tử - Chương 10 ppt

- Đo dòng điện là đo dòng điện chạy qua một điểm nào đó của mạch điện, khi đó ĐHVN được mắc nối tiếp với điện trở tải tại điểm A huặc B: Khi đo điện áp và dòng điện DC cần chú ý tới cực

122

Phụ lục I

Các phép đo cơ bản trong kỹ thuật điện tử

1 Đo điện áp và dòng điện bằng đồng hồ vạn năng(ĐHVN)™

Đây là hai đại l−ợng cơ bản nhất, chúng có điểm khác biệt là:

- Đo điện áp: là đo điện áp giữa hai điểm A và B nào đó của mạch điện, khi đó

ĐHVN mắc song song với điện trở tải

DC +

-

V

R

+ V

UX A

B

mA

+

-

A R

+ V

IX A

B

- Đo dòng điện là đo dòng điện chạy qua một điểm nào đó của mạch điện, khi đó

ĐHVN được mắc nối tiếp với điện trở tải tại điểm A huặc B:

Khi đo điện áp và dòng điện DC cần chú ý tới cực tính của nguồn điện:

+ Que đỏ, đặt ở điểm có điện thế huặc dòng điện cao hơn

+ Que đen, đặt ở điểm có điện thế huặc dòng điện thấp hơn

Khi không khẳng định được điểm có thế thấp, điểm có thế cao thì tiến hành đo nhanh, nếu thấy kim quay ngược thì đảo đầu que đo

Ví dụ: Khi đo một vài thông số của một mạch KĐ dùng Transistor, như điện áp cung cấp: Vcc, dòng áp tiêu thụ trên toàn mạch: Itt, Vb, Ve, Vc, UBE, IB, IC, IE bố trí mạch đo có dạng:

2 Đo điện trở bằng ĐHVN

Do điện trở là phần tử thụ động, không mang năng lượng, vì vậy để đo R người ta phải dùng nguồn PIN, nguồn có thể là 3V, 12V tuỳ theo các thang đo, thông thường:

+ Thang :x1; x10; x100; x1K dùng nguồn 3V

+ Thang: x10K; x100K; dùng nguồn 12V

- Trước khi đo ta phải tiến hành chuẩn đồng hồ, bằng cách, chập 2 que đo, rồi quan sát xem kim chỉ thị đã về ‘0’ chưa? Nếu chưa về phải chỉnh núm ADJ để kim về

“0” Nếu chỉnh núm này mà không về “0” phải thay nguồn PIN:

Chỉnh đồng hồ

x1

+

-Ω

ADJ

0

C3

R6

R5

Q3 C2

R4

R3

Q2

R2

R1

C1

Vcc

mA

V

mA

mA V

I tt

Vcc

IB

I

124

- Khi đo lưu ý không chạm tay vào hai đầu điện trở, làm như vậy phép đo sẽ không chính xác

- Giá trị R được xác định bằng số vạch trên ĐHVN x giá trị thang đo

Chú ý: Đo kiểm tra ngắn mạch giữa 2 điểm, thì kết quả đo là 0Ω, còn đo hở mạch

giữa 2 điểm, kết quả đo là ∞Ω

Ω +

-Phép đo điện trở

RX A

B

x10 +

-20

RX

A

B

3 Đo và kiểm tra biến trở:

+ Đo R1-3= giá trị ghi trên thân biến trở

+ Đo R1-2 Kim chỉ thị phải chuyển động

4 Đo kiểm tra xác định cực tính D

Để xác định cực tính của D ta sử dụng trực tiếp nguồn PIN của ĐHVN để phân cực

- Chuyển về đo Ω, chọn thang x1, ta tiến hành đảo que đo 2 lần

Nếu quan sát thấy một lần kim đồng hồ không lên =∞(hết vạch ), và một lần chỉ thị khoảng vài chục Ω(10-15Ω), thì D còn tốt

- Khi đó đầu nối với que đen là Anốt, và đầu nối với que đỏ là Catot

Chú ý: khi đo, kiểm tra và xác định cực tính của LED, ta chọn thang đo x10, vì khả năng chịu đựng dòng của LED là <10mA, khi thực hiện phân cực thuận cho LED thì đèn sẽ sáng

con tr−ợt

1 2 3

2

3

1

2

3

1

Ω +

-

126

Ω + -LÇn ®o 1

Catot Anot

Ω +

-Vµi chôc

Catot Anot

LÇn ®o 2

5 Đo xác định các cực của Transistor

- Trước hết, xác định cực B, dùng Ω_kế, vặn thang x1,

- Sau đó tiến thành lấy một que đo giữ cố định với 1 chân bất kỳ của que đo

- Que còn lại lần lượt đưa vào đo 2 chân còn lại

- Tiếp tục đảo que đo, cho đến khi ta nhận được 2 giá trị điện trở R liên tiếp bằng nhau R=(10ữ15)Ω, khi đó que nối với chân cố định là B:

+ Nếu que cố định(lần đo cuối- trong loạt đo đầu tiên) là que đỏ, thì đây là Transistor loại N-P-N

+ Nếu que cố định(lần đo cuối- trong loạt đo đầu tiên) là que đen, thì đây là Transistor loại P-N-P

- Để xác định nốt 2 chân còn lại C & E, ta dùng Ω_kế chọn thang x100-1K,hai que đo đưa vào 2 chân còn lại, sau đó dùng ngón tay chạm nối cực B với từng chân, nếu không thấy kim chỉ thị giá trị R khoảng từ 10K-100K thì

ta đảo que đo, và làm lại các động tác đo trên, khi đó ta sẽ được giá trị R=(10-100)K, khi đó que chạm với B là cực C cực còn lại là E

E B

C

E

B

C

D1 D1

B

C E

E

D2

C

B D1

NPN

PNP

128

Lưu ý: với tất cả các ĐHVN:

+ Que đen bao giờ cũng nối với (+) nguồn

+ Que đỏ bao giờ cũng nối với (-) nguồn

Chỉ trừ các loại Vônkế điện tử thì:

+ Que đen nối với (-) nguồn

+ Que đỏ nối với (+) nguồn

Ω +

-

B

C

PNP

B

C

E

Rtay

NPN

*

E

B

C

NPN

Ω +

-

*

E B

C

PNP

Rtay

Tμi liệu tham khảo

1 Kỹ thuật đo lường các đại lượng vật lý Tập I, II Phạm Thượng Hàn

Nhà xuất bản Giáo dục

2 Dụng cụ và đo lường điện tử David A.Bell Nhà xuất bản Khoa học kỹ

thuật

3 Các bộ cảm biến trong kỹ thuật đo lường và điều khiển Lê Văn

Doanh Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật

4 Pháp lệnh đo lường ngày 06 tháng 10 năm 1999 số 16/1999/PL –

UBTVQH 10

5 Nghị định của Chính phủ số 65/2001/NĐ - CP

6 Electrical Measurements anh Measuring Instruments- Rajendra Prasad, ISBN Editor 1999

7 Cơ sở kỹ thuật Đo lường- Vũ Quý Điềm, NXB KHKT 2001

8 Omron: www.omron.com.vn

9 Simens: www2.automation.siemens.com

130

Phụ lục

Chương1.Khái niệm cơ bản trong kỹ thuật đo lường 4

I Định nghĩa và khái niệm cHung về đo lường 4

1 Định nghĩa về đo lường, đo lường học và KTĐL 4

a Đo lường 4

b Đo lường học 4

c Kỹ thuật đo lường (KTĐL) 4

2 Phân loại cách thực hiện phép đo 4

II Các đặc trưng của KTĐL 5

1 Khái niệm về tín hiệu đo và đại lượng đo 5

2 Điều kiện đo 5

3 Đơn vị đo 6

4 Thiết bị đo và phương pháp đo 7

5 Người quan sát 7

6 Kết quả đo 7

III Các phương pháp đo 7

1 Phương pháp đo biến đổi thẳng 7

2 Phương pháp đo kiểu so sánh 8

a So sánh cân bằng 8

b So sánh không cân bằng 8

c So sánh không đồng thời 8

d So sánh đồng thời 9

3 Các thao tác cơ bản khi tiến hành phép đo 9

IV Phân loại thiết bị đo 9

1 Mẫu 9

2 Thiết bị đo lường điện 10

3 Chuyển đổi đo lường 10

4 Hệ thống thông tin đo lường 11

V Định giá sai số trong đo lường 11

1 Nguyên nhân và phân loại sai số 11

a Nguyên nhân gây sai số 11

b Phân loại sai số 11

3 Quy luật tiêu chuẩn phân bố sai số 12

4 Sai số trung bình bình phương và sai số trung bình 14

a Sai số trung bình bình phương σ 14

b Sai số trung bình d 14

5 Sự kết hợp của các sai số 14

a Sai số của tổng các đại lượng 14

b Sai số của hiệu các đại lượng 14

c Tích của hai đại lượng 15

d Thương của hai đại lượng 15

Chương2Cấu trúc và Các phần tử chức năng của thiết bị đo 17

I Cấu trúc cơ bản của thiết bị đo 17

1 Sơ đồ khối của thiết bị đo 17

2 Sơ đồ cấu trúc của dụng cụ đo biến đổi thẳng 17 3 Sơ đồ cấu trúc của dụng cụ đo kiểu so sánh 17

II Các cơ cấu chỉ thị 18

1 Cơ cấu chỉ thị cơ điện 18

a Cơ cấu chỉ thị từ điện sử dụng nam châm vĩnh cửu (TĐNCVC) 19

b Cơ cấu chỉ thị điện từ 21

c Cơ cấu chỉ thị điện động 22

2 Cơ cấu chỉ thị tự ghi 23

3 Cơ cấu chỉ thị số 25

II Các mạch đo lường và gia công tín hiệu 26

1 Mạch tỉ lệ 26

a Mạch tỉ lệ về dòng 26

b Mạch tỉ lệ về áp 27

2 Mạch khuếch đại đo lường 30

a Mạch khuếch đại dòng (lặp điện áp) 30

b Mạch khuếch đại công suất 30

c Mạch khuếch đại điều chế 31

d Mạch khuếch đại cách li 31

3 Mạch gia công tính toán 31

4 Mạch so sánh 31

a Mạch so sánh các tín hiệu khác dấu bằng KĐTT mắc theo một đầu vào 31

b Mạch so sánh các tín hiệu cùng dấu bằng KĐTT mắc 2 đầu vào 32

c Mạch so sánh 2 mức 32

d Mạch so sánh cực đại 33

e Mạch cầu đo 33

f Mạch điện thế kế 34

5 Mạch tạo hàm 35

a Mạch tạo hàm bằng biến trở 35

b Mạch tạo hàm bằng diode bán dẫn 35

c Mạch tạo hàm logarit và đối logarit 36

132

6 Các bộ chuyển đổi tương tự – số A/D và số –

tương tự D/A 36

a Các bộ biến đổi A/D 36

b Các bộ biến đổi D/A 37

III Chuyển đổi đo lường sơ cấp 37

1 Khái niệm chung 37

a Định nghĩa 37

b Đặc tính của chuyển đổi sơ cấp 37

c Phân loại các chuyển đổi sơ cấp 37

d Các hiệu ứng được ứng dụng trong các cảm biến tích cực 38

Chương3.Đo dòng điện……… 42

I Khái niệm chung 42

II Ampe kế một chiều 42

II Ampe kế một chiều 43

III Ampemet xoay chiều 48

1 Ampemet chỉnh lưu 48

2 Ampemet điện động 49

3 Ampemet điện từ 50

4 Ampemet nhiệt điện 50

Chương4.đo điện áp ………52

I Mở đầu 52

II Vôn kế một chiều 52

III Vôn kế xoay chiều 54

1 Vôn kế từ điện đo điện áp xoay chiều 54

a Sơ đồ chỉnh lưu cầu 54

b Sơ đồ chỉnh lưu nửa sóng 55

c Sơ đồ chỉnh lưu nửa cầu toàn sóng 57

2 Vôn kế điện từ 57

3 Vôn kế điện động 58

IV Đo điện áp bằng phương pháp so sánh 58

1 Cơ sở lý thuyết 58

2 Điện thế kế kế một chiều 58

3 Điện thế kế xoay chiều 60

V Vôn kế số 60

1 Vôn kế số chuyển đổi thời gian 60

2 Vôn mét số chuyển đổi tần số 62

VI Vôn met và Ampe met điện tử tương tự 62

1 Vôn met bán dẫn một chiều 63

2 Vôn met điện tử một chiều dùng IC KĐTT 64

3 Vôn met điện tử xoay chiều 65

Chương5.Đo công suất ………67

I Khái niệm chung 67

II Dụng cụ đo công suất trong mạch một pha 67

1 Oat kế điện động 68

2 Đo công suất bằng phương pháp điều chế tín hiệu 69

3 Oatmet nhiệt điện 70

4 Oatmet dùng chuyển đổi Hall 71

Chương6.Đo tần số và góc pha ………73

I Khái niệm chung 73

II Đo tần số và pha bằng phương pháp biến đổi thẳng 73

1 Tần số kế cộng hưởng điện từ 73

2 Tần số kế cơ điện 74

a Tần số kế và Fazo kế điện động 74

b Tần số kế điện từ 76

3 Tần số kế và Fazo kế điện tử 77

4 Tần số kế và Fazo kế chỉ thị số 78

III Đo tần số bằng phương pháp so sánh 82

1 Tần số kế trộn tần 82

2 Tần số kế cộng hưởng 82

3 Các phương pháp khác 82

Chương7.đo thông số của mạch điện ………84

I Các phương pháp đo điện trở 84

1 Đo gián tiếp 84

a Sử dụng Ampe kế và Vôn kế 84

b Đo điện trở bằng phương pháp so sánh với điện trở mẫu 84

2 Đo điện trở trực tiếp bằng Ohmmet 85

a Ohmmet nối tiếp 86

b Ohmmet song song 86

c Ohmmet nhiều thang đo 86

3 Cầu đo điện trở 87

a Cầu Wheatstone (cầu đơn) 87

b Cầu Kelvin (cầu kép) 88

4 Đo điện trở bằng chỉ thị số: 89

134

II Cầu dòng xoay chiều 91

1 Cầu xoay chiều đo điện dung 91

a Cầu đo tụ điện tổn hao nhỏ 91

b Cầu đo tụ điện có tổn hao lớn 92

2 Cầu đo điện cảm 92

a Cầu xoay chiều dùng điện cảm mẫu 92

b Cầu điện cảm Maxwell 93

c Cầu điện cảm Hay 93

Chương8.Máy hiện sóng điện tử ……….95

I Mở đầu 95

II Sơ đồ khối của một máy hiện sóng thông dụng 97

III Thiết lập chế độ hoạt động và Cách điều khiển một máy hiện sóng 98

1 Thiết lập chế độ hoạt động cho máy hiện sóng 98 2 Các phần điều khiển chính 99

a Điều khiển màn hình 99

b Điều khiển theo trục đứng 99

c Điều khiển theo trục ngang 100

IV ứng dụng của máy hiện sóng trong kỹ thuật đo lường 100

1 Quan sát tín hiệu 100

2 Đo điện áp 101

3 Đo tần số và khoảng thời gian 101

4 Đo tần số và độ lệch pha bằng phương pháp so sánh 102

Chương9.Đo lường các đại lượng không điện …………104

I khái niệm chung 104

II Các loại cảm biến 104

1 Cảm biến kiểu biến trở 104

2 Cảm biến điện trở lực căng (tenzômet) 105

3 Cảm biến kiểu điện cảm 107

4 Cảm biến kiểu áp điện 109

5 Cặp nhiệt điện 111

6 Nhiệt điện trở 114

7 Cảm biến quang 117

Một số gợi ý: 121

+ Đo độ rung có thể dùng tenzômét 121

Tài liệu tham khảo 129