GT Ky thuat do luong

- Sử dụng được các thiết bị đo - Hiểu được nguyên tắc hoạt động của các thiết bị đo - Hiểu biết các sai phạm để tránh khi sử dụng các thiết bị đo - Vận dụng thiết bị đo để xác định được

Người biên soạn:

Chủ biên : Nguyễn Văn Công Đồng chủ biên: Huỳnh Ngọc Tùng

Lưu hành nội bộ - 2014

LỜI GIỚI THIỆU

Hiện nay có nhiều tác giả viết nhiều tài liệu về các thiết bị đo lường điện tử, đo lường điện – điện tử, đo lường điện và không điện, nhưng chưa có tài liệu nào đầy đủ được các nội dung như trong chương trình khung của Tổng cục Dạy nghề nhằm phục tốt cho việc đào tạo nâng cao năng lực chuyên môn cho Học sinh – Sinh viên của Trường Nghề thuộc chuyên nghành sữa chữa lắp ráp máy tính Chính vì vậy việc biên soạn giáo trình kỹ thuật đo lường là việc làm cần thiết hiện nay

Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề lắp ráp sữa chữa máy tính ở trình độ Trung Cấp Nghề, giáo trình Kỹ thuật đo lường là một trong những giáo trình môn học đào tạo chuyên ngành bắt buộc được biên soạn theo nội dung chương trình khung được Bộ Lao động Thương binh Xã hội và Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau

Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong thực tập của học sinh, đồng thời có tính thực tiễn cao Tuy nhiên trong quá trình biên soạn sẽ không tránh khỏi các sai sót Rất mong nhận được sự góp ý của quý đồng nghiệp để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

Nhóm biên soạn

Mục lục

CHƯƠNG I: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG 6

1.1 Các khái niệm cơ bản về kỹ thuật đo lường 6

1.2 Các phương pháp đo dòng điện: 7

1.3 Các phương pháp đo điện áp: 13

CHƯƠNG II: CÁC CƠ CẤU CHỈ THỊ 19

2.1 Cơ cấu đo kiểu từ điện: 22

2.2 Cơ cấu đo kiểu điện từ: 24

2.3 Cơ cấu đo kiểu điện động: 26

CHƯƠNG III: CÁC THIẾT BỊ ĐO 29

3.1 Đồng hồ vạn năng(V.O.M) 29

3.2 Dao động ký 1 tia(osiloscope) 31

3.3 Dao động ký 2 tia(osiloscope) 34

3.4 Máy phát sóng: 35

- Sử dụng được các thiết bị đo

- Hiểu được nguyên tắc hoạt động của các thiết bị đo

- Hiểu biết các sai phạm để tránh khi sử dụng các thiết bị đo

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

ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH:

* Vật liệu:

+ Các linh kiện điện tử + Các mạch khuếch đại + Nguồn 1 chiều, xoay chiều

* Dụng cụ và trang thiết bị:

+ Máy chiếu đa phương tiện

+ Các cơ cấu đo + VOM

+ Máy tạo xung + Dao động ký

NỘI DUNG MÔN HỌC:

CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG

Mục tiêu:

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

- Sử dụng thành thạo các phương pháp đo

Nội dung:

1.1 Các khái niện cơ bản về kỹ thuật đo lường

1.2 Các phương pháp đo dòng điện

1.3 Phương pháp đo điện áp

1.4 Phương pháp đo điện trở

CHƯƠNG 2 : CÁC CƠ CẤU CHỈ THỊ

Mục tiêu :

- Phân loại được các cơ cấu chỉ thị

- Khắc phục các sự cố hư hỏng của cơ cấu chỉ thị

Nội dung:

2.1 Cơ cấu đo kiểu từ điện

2.2 Cơ cấu đo kiểu điện từ

2.3 Cơ cấu đo kiểu điện động

2.4 Cơ cấu đo kiểu cảm ứng

CHƯƠNG 3 : CÁC THIẾT BỊ ĐO

Mục tiêu :

- Phân tích được sơ đồ nguyên lý mạch điện trong các máy đo V.O.M

- Sử dụng thành thạo, Khắc phục các sự cố hư hỏng trong các máy đo V.O.M

- Phân tích được sơ đồ mạch, Sử dụng, khắc phục các sự cố hư hỏng của máy dao

động ký

- Phân tích được sơ đồ mạch điện máy phát sóng

- Sử dụng, khắc phục các sự cố hư hỏng của máy phát sóng

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

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

- Sử dụng thành thạo các phương pháp đo

- Rèn luyện tính cẩn thận Đảm bảo an tồn cho người và thiết bị

1.1 Các khái niệm cơ bản về kỹ thuật đo lường

1.1.1 Khái niệm về đo, mẫu đo, dụng cụ đo

a Đo: Là quá trình so sánh đại lượng chưa biết với đại lượng cùng loại đã biết chọn

làm mẫu gọi là đơn vị, kết quả đo được một con số gọi là số đo

b Mẫu đo: Dụng cụ để giữ mẫu các đơn vị đo gọi là mẫu đo

c Dụng cụ đo: Dụng cụ thực hiện việc so sánh gọi là dụng cụ đo

1.1.2 Các loại mẫu đo và dụng cụ đo

a Mẫu đo và dụng cụ đo chia làm hai loại : Loại làm mẫu và loại cơng tác

- Mẫu đo và dụng cụ đo làm mẫu: Dùng để kiểm tra các mẫu đo và dung cụ đo

khác Loại này được chế tạo và sử dụng theo các tiêu chuẩn kỹ thuật, đảm bảo chính xác, được các cơ quan nhà nước bảo quản Chính loại này giữ mẫu để thông nhất các tiêu chuẩn đo trong cả nước và đôi khi trên phạm vi quốc tế

- Mẫu đo và dụng cụ đo công tác: Được sử dụng để đo lường trong thực tế Loại này gồm hai nhóm:

+ Mẫu đo và dụng cụ đo thí nghiệm: Dùng để đo trong công tác thí

nghiệm phục vụ sản xuất hoặc nghiên cứu khoa học, trong đó bao gồm cả việc kiểm tra các mẫu đo và chuẩn bảo quản nhất định

+ Mẫu đo và dụng cụ đo dùng trong dụng cụ đo dùng trong sản xuất: Loại này đòi hỏi độ chính xác tương đối cao và những tiêu

sản xuất Dùng để đo lường trong các quá trình công nghệ và các công tác kỹ thuật trong sản xuất Loại này cần cấu tạo chắc chắn, dễ sử dụng, bảo quản đơn giản, giá rẻ và độ chính xác không được cao lắm

1.1.3 Phương pháp đo:

Phương pháp đo chia làm hai loại: Phương pháp đo trực tiếp và phương pháp đo gián tiếp

a Phương pháp đo trực tiếp:

Đo trực tiếp là phương pháp đo mà đại lượng cần đo được so sánh trực tiếp với mẫu đo (đơn vị đo) cùng loại Ví du: Như đo dòng điện bằng Ampe_Met, đo điện áp bằng cách so sánh với sức điện động mẫu Nói chung, các đại lượng điện đa số được đo bằng phương pháp đo trực tiếp Do đại lượng cần đo so sánh trực tiếp với mẫu đo nên phương pháp này dễ dàng đạt được độ chính xác cao Đo trực tiếp chia làm hai phương pháp đo: đo đọc thẳng và đo

so sánh

b Phương pháp đo đọc thẳng: Là phương pháp đo mà kết quả

hiển thị ngay trên mặt chia độ hay trên mặt hiện số của dụng cụ

đo Chẳng hạn như: đo điện áp thì hiển thị bằng góc quay của kim, mặt hiện số…

c Phương pháp đo so sánh: Là phương pháp đo mà đại lượng cần

đo được so sánh với một mẫu đo cùng loại đã biết trị số

d Phương pháp đo gián tiếp:

Đo gián tiếp là phương pháp đo trong đó đại lượng cần đo sẽ được tính ra từ kết quả đo của các đại lượng khác có liên quan Các đại lượng khác có liên quan thường đo bằng phương pháp đo trực tiếp

Ví dụ: Như đo điện trở của một mạch điện Ta đặt vào nó điện áp U để có dòng điện đi qua, từ đó xác định được điện trở theo định luật Ohm:

I

U

r x Sai số của phương pháp đo gián tiếp bao gồm sai số do các đại lượng có liên quan, sai số tính toán, nên độ chính xác thường không cao Tuy nhiên phương pháp này cho phép đo bằng các dụng cụ thông thường nên vẫn hay được áp dụng Nhất là khi không có các dụng cụ đo chuyên dùng

1.1.4 Các yêu cầu và phân loại dụng cụ đo

a Yêu cầu đối với dụng cụ đo:

Dụng cụ đo cần đảm bảo tính chính xác đã quy định, nghĩa là các sai số cơ bản không vượt quá cấp chính xác đã ghi trên mặt dụng cụ đo

Sai số cần phải nhỏ, không thay đổi, không vượt quá cấp chính xác đã quy định

Công suất tiêu thụ phải nhỏ để tránh gây sai số vì làm thay đổi chế độ của mạch điện

Dụng cụ đo phải cho ra kết quả đọc thẳng, kết quả càng dễ đọc càng tốt

Mặt số có chia độ đều để giảm nhỏ sai số nội suy khi vị trí kim không trùng với vạch chia

Có độ ổn định, độ bền cách điện cao, chịu được quá tải đảm bảo tránh hư khi đo

Cấu tạo chắc chắn, giá thành hạ, dễ sử dụng

b Phân loại dụng cụ đo:

Có nhiều cách phân loại dụng cụ đo, một số cách phân loại chính sau:

Theo phương pháp đo: được chia ra làm hai loại, loại đọc thẳng (Ampe_met, Von_met, Oat_met…) và loại so sánh (cầu chia điện, điện thế kế)

Theo đại lượng đo: được chia ra Ampe_met (đo dòng điện), Von_met (đo điện áp), Oat_met (đo công suất), công tơ (máy đếm, đo điện năng) v.v…

Theo loại dòng điện đo: dụng cụ đo điện một chiều, xoay chiều một pha, xoay chiều ba pha

Theo nguyên lý làm việc của cơ cấu đo: Dụng cụ đo từ điện, điện từ, điện động, cảm ứng, tĩnh điện, nhiệt điện, nắn điện, điện tử…

Theo cách đặt: Dụng cụ đo đặt đứng, dụng cụ đo đặt nghiêng… Ngoài ra còn phân loại theo cách chống ảnh hưởng của từ trường ngoài, theo vị trí sử dụng (lắp bảng, di động), theo cấp chính xác …

1.2 Các phương pháp đo dịng điện:

1.2.1 Đặc điểm của Ampe met (A_met):

Để đo được dòng điện thì phải mắc A_met nối tiếp với mạch điện cần đo

Trước khi mắc A_met dòng điện trong mạch:

R t

U

I1 

trở toàn mạch tăng lên một lượng bằng điện trở rA (nội trở của A_met) do đó dòng điện đi qua A_met là:

r

% 100 r R U

r R

U R

U

% 100

A t

A t t 1

Công suất tiêu thụ: PA = I2.rA Công suất này tỷ lệ với điện trở trong và tỷ lệ với bình phương cường độ dòng điện Muốn giảm nhỏ công suất này thì nội trở của A_met phải nhỏ và giới hạn

đo càng lớn thì nội trở của A_met càng phải nhỏ

Đo dòng DC bằng Ampe kế từ điện

A_met đơn giản nhất là một cơ cấu đo, những cơ cấu đo: từ điện, điện từ, điện động đều có thể đo được dòng điện Khi dòng điện cần đo vượt quá giới hạn của cơ cấu, phải mở rộng giới hạn đo cho A_met Cách đơn giản nhất là dùng điện trở rẽ nhánh dòng địên gọi là Sun

đo I được chia ra làm hai phần: IS đi qua Sun và IA đi qua cơ cấu đo

Dòng điện đi qua các nhánh song song tỷ lệ nghịch với điện trở của chúng

S A

A

S A

I r

A

A S

R

R r I

I S A

s

A S

A

n R

R 1 R

r R

I

I     



nI coi như là bội số Sun Từ đó : I = nI.IA

Kết quả là khi mắc Sun thì giới hạn đo của A_met tăng lên nI lần Điện trở Sun càng nhỏ so với điện trở của cơ cấu thì giới hạn đo càng được mở rộng Khi biết bội số Sun nI ta có thể tính được điện trở Sun theo biểu thức:

Bội số Sun :

15 1 , 0

4 , 1 1 R

r 1 n

S

A

Giới hạn đo của A_met : I dm n I.I cdm  15x50  0 , 75A

Khi đo dòng điện 0,6 A ( 600 mA ), dòng điện đi qua cơ cấu sẽ là:

mA 40 15

Sun:

3050

I

I n

Điện trơ ûSun:



 3 I

A

1 30

4 , 1 1 n

Đối với A_met nhiều cỡ đo, người ta dùng Sun nhiều cỡ

- Mạch RS riêng rẽ: (dùng cho RS trong và ngoài)

rA : nội trở của cơ cấu

IA : dòng chảy qua cơ cấu (IA < Imax)

I1, I2 … In : trị số định mức của các thang đo

IK : dòng điện dịnh mức ở vị trí K

r R

r

R r r I

I

n

SK A

SK A

SK A A

r 1 n

r R

max K A

Ik

A SK

r R

A n

2 1

A sn

sn n

max

r R

SK K max

r R

R I I

I

I R

I I

r R

R R

R

R

max 4

A 4

3 2

1

4 4

1

1

I

I R

Dùng Ampe kế từ điện chỉnh lưu đo IAC

Điode lý tưởng:

I I

Điện trở Sun:

Imax(hd)  2 , 22Imax

;

Imax(hd): giá trị hiệu dụng lớn nhất của dòng AC cần đo

Đối với mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ:

I

I 

hd TB CLTB

I I

Nếu Điode là không lý tưởng:

Mạch dùng một Điode chỉnh lưu:

I

R r R

) hd max(

hd

D A S

I

r R

) hd max(

hd

A S

1.3 Các phương pháp đo điện áp:

1.3.1 Đặc điểm:

Von_mét được mắc song song với mạch cần đo để đo điện áp U đặt vào Gọi điện trở Von_mét là rv (nội trở) thì dòng điện đi qua Von_mét là:

U k U r

1 r

U I

v v

hằng số nếu rv không thay đổi Từ đó ta thấy dòng điện qua V_mét tỷ lệ với điện áp đặt vào nó Do đó từ góc quay , ta xác định được IV thì cũng xác định được điện áp U Trên mặt V_mét người ta ghi các vạch chia theo điện áp

Khi đo V_mét tiêu thụ một công suất là: v

2

v 2

v v 2 V

r

U r r

U r I

1.3.2 Mở rộng giới hạn đo cho V_mét:

điện là Imax (dòng làm kim quay đến vị trí định mức) và do đó có một giới hạn đo là Umax =Imax.rV Tuy nhiên giới hạn đo này thường nhỏ nên phải mở rộng giới hạn đo cho V_met, thường dùng điện trở mắc nối tiếp với cơ cấu gọi là điện trở phụ

- Dùng điện trở phụ riêng rẽ

U1, U2 Un gọi là giới hạn đo mới

Điện áp định mức của cơ cấu :

uk v PK

max

K

n r

R 1 U

Uk = nuk.Umax (sau khi mắc thêm điện trở phụ thì giới hạn đo tăng

nuk lần) Điện trở phụ thứ k: R PK n uk 1 r v

Mạch dùng điện trở phụ vạn năng:

Điện trở phụ thứ K:

RPK = R1 + R2 + + RK

Uk = Imax.( rv + Rpk )

Umax = Imax.rv

v PK

Giải:

Mạch dùng điện trở phụ riêng rẽ:

.

I

U max  max v   

67,166,0

,0

Mạch dùng điện trở phụ vạn năng:

Vôn kế từ điện chỉnh lưu đo điện áp AC

ICLTB : dòng tạo nên sự quay của cơ cấu

Max hd

max( 2 , 22I

I hd 

v ) hd max(

) hd ( k

) hd max(

) hd ( k v pk

2 v

2 1

1 '

AB

R 1 r

R R

R E

Chỉnh lưu nửa chu kỳ: U max( hd ) 2 , 22 U max 2 , 22 I max r v

Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ: U max( hd ) 1 , 11 U max 1 , 11 I max r v

Điode không lý tưởng (RD  0 ):

U k ( hd )  I max( hd ) R D r v R pkU D ( hd )I maxr vR pk

v pk

) hd max(

) hd

U U

r R r

R 1 U

U U

) hd max(

) hd ( D ) hd ( k v pk v

pk

) hd max(

) hd ( D ) hd ( k

Ảnh hưởng của nội trở V_met đến kết quả đo được

Nếu rv =  :

1 2

2

R R

R E

v 2

v 2 1

v 2

v 2

v 2 1

v 2 AB

'

r R r R R

r R E

r R

r R R

r R

r R E r //

R R

r //

Chia tất cả cho RV :

Sai số tương đối do V_met gây ra :

%100

'

x U

Như vậy nội trở của V_met càng lớn thì độ chính xác càng cao

Câu hỏi ơn tập:

Câu 1: Trình bày các phương pháp đo dịng điện, điện áp, điện trở

Câu 2: Nêu cách mắc các cơ cấu đo vào mạch khi đo dịng điện, điện áp, điện trở

Bài tập: V_met điện từ có 4 cỡ đo 3, 15, 150, 300 VDC Xác định các cấp của điện trở phụ khi biết: rv = 33 , Imax = 7,5 mA Nếu dùng cơ cấu này để đo dòng điện xoay chiều 50 Hz thì phải dùng thêm Điode, hãy xác định điện trở phụ trong trường hợp này để có các cỡ đo trên

CHƯƠNG II: CÁC CƠ CẤU CHỈ THỊ Mục tiêu:

- Phân loại được các cơ cấu chỉ thị

- Khắc phục các sự cố hư hỏng của cơ cấu chỉ thị

- Rèn luyện tính cẩn thận Đảm bảo an tồn cho người và thiết bị

Nguyên tắc chung và cấu tạo dụng cụ đo đọc thẳng

2.1 Nguyên tắc chung:

thẳng đều gồm hai phần chính:

Sơ đồ điện: Thực hiện chức năng nhận năng lượng cần đo Ax đưa vào, biến đổi thành năng lượng y thích hợp để đưa vào phần sau là cơ cấu đo Lượng đầu ra y có trị số phụ thuộc vào giá trị AX

(giá trị cần đo) Giữa y và AX là quan hệ hàm số:

 

f A X  f A X f

2.2 Nguyên tắc hoạt động:

Xét cơ cấu đo từ điện:

Cấu tạo cơ cấu đo từ điện gồm hai bộ phận chính:

Phần tĩnh: Thường là nam châm vĩnh cửu có hai cực từ S và N

Adm

0

Sơ đồ điện

Cơ cấu

đo

) (

1 A X

f

y

AX

Phần động: Là một trục

quay đặt trên hai chân kính, trên trục có các vòng dây điện từ, lò xo đối kháng, có bộ phận chỉnh kim và quan trọng nhất của phần động là yếu tố công tác (cuộn dây) Ở đây yếu tố công tác sẽ tương tác với phần tĩnh (thường là nam châm vĩnh cửu hoặc nam châm điện) tạo ra mômen quay làm quay kim chỉ thị theo lượng AX ở ngã vào

- Nguyên tắc sinh mômen quay: Đưa dòng điện I vào cuộn dây nó sẽ sinh ra từ trường tác dụng lên từ trường của nam châm, từ đó tạo ra mômen làm quay trục, trục quay sẽ làm kim chỉ thị lệch

đi một góc tương ứng với đại lượng ngõ vào AX Như vậy từ góc quay ta có thể đọc được giá trị đại lượng cần đo

2.3 Cấu tạo các bộ phận của dụng cụ đo:

Ngoài phần tĩnh và yếu tố công tác là hai bộ phận chính đặc trưng cho từng loại dụng cụ đo Nhiều bộ phận khác là chi tiết chung của nhiều dụng cụ đo như: Vỏ, mặt số, kim, bộ phận ổn định, trục, chân kính, bộ phận tạo mômen đối kháng, bộ phận chỉnh kim…

- Vỏ: Dùng để đựng và bảo vệ các bộ phận bên trong của

dụng cụ đo, tránh các tác động cơ học, ảnh hưởng của độ ẩm, bụi bẩn…Vỏ có thể làm bằng sắt, nhôm, hợp kim hay bằng nhựa, thủy tinh…

- Mặt số: Còn gọi là thang số là mặt chia độ để khi kim di

chuyển ta có thể căn cứ vào đó để đọc số đo

- Kim: Dùng để chỉ độ lệch của kim, thường chế tạo bằng nhôm

hoặc hợp kim của nhôm để giảm trọng lượng

- Bộ phận ổn định: Còn gọi là bộ phận cản dịu, làm nhiệm vụ

chống kim dao động quanh vị trí cân bằng (Ta đã biết kim sẽ di chuyển từ vị trí 0 lên vị trí cân bằng, do có quán tính và lực lò

xo nên kim không dừng ở vị trí này mà phải trải qua một quá trình dao động quanh vị trí cân bằng, bộ phận cản dịu sẽ làm tắt dao động này Bộ phận cản dịu có nhiều loại như: Cản dịu bằng không khí, cản dịu cảm ứng…)

Trục và chân kính: