Xây dựng một dự án cải tiến và hiện đại hoá phòng thí nghiệm đo lường tại bộ môn kỹ thuật đo và tin học công nghiệp

Xây dựng một dự án cải tiến và hiện đại hoá phòng thí nghiệm đo lường tại bộ môn kỹ thuật đo và tin học công nghiệp Xây dựng một dự án cải tiến và hiện đại hoá phòng thí nghiệm đo lường tại bộ môn kỹ thuật đo và tin học công nghiệp luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

-

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

XÂY DỰNG MỘT DỰ ÁN CẢI TIẾN

VÀ HIỆN ĐẠI HOÁ PHÒNG THÍ NGHIỆM ĐO LƯỜNG TẠI BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐO VÀ TIN HỌC CÔNG NGHIỆP

-

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

XÂY DỰNG MỘT DỰ ÁN CẢI TIẾN

VÀ HIỆN ĐẠI HOÁ PHÒNG THÍ NGHIỆM ĐO LƯỜNG TẠI BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐO VÀ TIN HỌC CÔNG NGHIỆP

NGÀNH: ĐO LƯỜNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

MÃ SỐ:

TRẦN THỊ THẢO

Người hướng dẫn khoa học: PGS NGUYỄN TRỌNG QUẾ

HÀ NỘI 2005

Biểu tượng sử dụng

Dây một pha+Trung tính+đất

Đường thứ cấp dưới đất

DM Dụng cụ đo tuỳ theo yêu cầu

VARH Đo năng lượng phản kháng

UVR Relay điện áp thấp OCR Relay quá dòng

OCGR Relay quá dòng rò đất

Công suất

VS Lựa chọn điện áp pha

AS Lựa chọn dòng điện pha

kW Kilo Watt meter

PF Hệ số công suất kế

CT Biến dòng đo lường

DC Cuộn dây xả điện

FACP Panel điều khiển báo cháy

Còi một chiều và đèn nháy

M Điểm gọi cháy bằng tay có

thể địa chỉ hoá được

Số hiệu của công đoạn Kiểu thiết bị Số hiệu của thiết bị

Danh sách viết tắt cho các thiết bị đo:

A Phân tích(Analysic) Cảnh báo ( Alarm)

B Mỏ đốt ( Burner Flame)

E Điện áp (EMF) Chuyển đổi sơ cấp (Sensor)

F Lưu lượng (Flow rate) Tỉ lệ (Rate)

H Tay (Hand) (khởi động bằng tay) Mức cao (High)

I Dòng điện ( Current) Chỉ thị ( Indicate)

J Công suất ( Power)

K Thời gian ( Time) hoặc lịch trình

W Trọng lượng (Weigh)

X Chưa được phân loại

Y (Người sử dụng chọn) Tính toán ( compute)

Z Vị trí ( Position)

Ví dụ:

AIASH - Phân tích khí, chỉ thị, cảnh báo và an toàn cao

trong đó: A: Analysic; I: Indicator;A: Alarm;S: Safety;H: High

BT - Camera theo dõi ngọn lửa nung Clinker

KOI - Tổng thời gian chạy

Clinker từ silô clinker qua băng tải 09.25 chuyển tới gầu tải clinker 11.01, qua van hai ngả 11.05 đổ vào hai silô clinker 11.08 Mặt khác thạch cao, phụ gia

từ máy đập qua lọc bụi túi tạo xung 11.05 chuyển vào gầu tải 11.04 rồi qua van hai ngả 11.05 đổ vào hai silô két chứa thạch cao 11.10 và két chứa phụ gia 11.12 Chất lượng clinker được phân tích ở phòng thí nghiệm (QCX) cho phép tính toán lượng thạch cao và phụ gia bổ sung cho xi măng và xác định được lưu tốc Fclinker,

Fthạch cao, Fphụ gia cho 4 cân định lượng gồm hai cân 11.14 , cân 11.15 và 11.16.Sau

đó clinker+phụ gia đổ xuống băng tải 11.17 rót xuống van 2 ngả 11.20 rồi được đưa vào máy nghiền bi 11.21 Máy nghiền được phun để giữ nhiệt độ Xi măng sau khi nghiền được đưa vào máng khí động 11.23 rồi đưa tới gầu nâng 11.24, đưa lên máng khí động 11.25 rồi đến máy phân ly tĩnh điện 11-26 Hạt clinker không đạt yêu cầu từ máy phân ly sẽ qua máng khí động 11.28 rồi đưa trở lại máy nghiền Hạt clinker đạt yêu cầu sẽ được đưa tới thiết bị lọc bụi khí 11.30 rồi chuyển tới máng khí động 11.35, chuyển tới gầu tải 12.01 để chuyển sang công đoạn mới (công đoạn silô xi măng và xuất xi măng rời)

Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS Nguyễn Trọng Quế, người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo ở Bộ môn Kỹ thuật Đo và Tin học Công nghiệp đã truyền thụ kiến thức cho tôi trong qúa trình học tập tại Trường Đại học Bách khoa Hà nội

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám đốc Trung tâm nghiên cứu Quốc tế MICA đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập làm luận văn tốt nghiệp tại trung tâm

Xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi để hoàn thành luận văn này

Trước sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và mục tiêu nâng cao chất lượng đào tạo các môn học về Kỹ thuật đo lường, việc đổi mới theo hướng hiện đại hóa Phòng thí nghiệm đo lường là yêu cầu cần thiết Đề án

“Xây dựng một dự án về cải tiến và hiện đại hóa Phòng thí nghiệm đo lường tại bộ môn Kỹ thuật đo và tin học công nghiệp”, đã đưa ra những đề

xuất và thiết kế sơ bộ về một phòng thí nghiệm Đo lường, thể hiện trong nội dung luận văn như sau:

Phần 1: Đề xuất các bài thí nghiệm, trình bày nội dung chủ yếu của bài thí nghiệm theo nhóm bài thí nghiệm, phục vụ cho người hướng dẫn và người thực hiện thí nghiệm Nội dung các bài thí nghiệm được đưa ra là kết quả của việc nghiên cứu kỹ lưỡng nội dung, yêu cầu cơ bản của các môn học, những phần kiến thức quan trọng, nổi bật cũng như tìm hiểu về những nội dung mà người học yêu cầu, mong muốn để có thể dễ tiếp thu được kiến thức môn học

MỤC TIÊU, PHƯƠNG HƯỚNG 1

TỔ CHỨC PHÒNG THÍ NGHIỆM 1

1.1 Nhiệm vụ đề tài 1

1 2 Mục đích, yêu cầu của Phòng thí nghiệm 1

1.3 Tổ chức phòng thí nghiệm 2

1.4 Các thí nghiệm đề xuất và hệ thống hoá 4

Chương 2 6

NỘI DUNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM 6

2.1 Tổ chức chung của các bài thí nghiệm 6

2.2 Nội dung các bài thí nghiệm 7

2.2.1 Nhóm các bài thí nghiệm dựa trên IC chuyên dụng ADE 7753 7

2.2.1.1 Đo dòng và áp (TN02) 8

2.2.1.2 Đo công suất và năng lượng (TN03) 13

2.2.1.3 Đo thông số của mạch điện (TN04) 17

2.2.2 Nhóm các thí nghiệm dựa trên transmitter thông minh23 2.2.2.1 Đo nhiệt độ dùng Sitrans T (TN06) 23

2.2.2.2 Transmitter đo áp suất Sitrans P (TN07) 26

2.2.2.3 Thí nghiệm về phần tử tải trọng load cell (TN08) 30

2.2.3 Thí nghiệm dựa trên vi hệ thống lập trình được PSoC32 2.2.3.1 Thiết bị thông minh đo nhiệt độ (TN10) 32

2.2.3.2 Đo điện áp, dòng điện tức thời và hiệu dụng (TN11) 35

2.2.3.3 Lập trình đo công suất (TN12) 37

2.2.3.4 Xây dựng dụng cụ đo kiểu bù (TN13) 39

2.2.4 Nhóm các thí nghiệm về hệ thống đo lường trong công nghiệp,kiểm tra thiết bị và vi cảm biến 43

2.2.4.1 Các ký hiệu sơ đồ về thiết bị đo trong xí nghiệp công nghiệp (TN01) 43

2.2.4.2 Kiểm tra dụng cụ đo (TN09) 45

Chương 3 48

3.1.2 Kit phát triển PSoC 49

3.1.3 Transmitter đo nhiệt độ: SITRANS T 51

3.1.4 Transmitter áp suất Sitrans P 51

3.1.5 Load cell 52

3.2 Các thiết bị làm thêm và ghép nối các thiết bị 52

3.2.1 Các thiết bị thí nghiệm phục vụ nhóm thí nghiệm 1 53

3.2.2 Thiết bị làm thêm cho các thiết bị nhóm 2 57

3.2.3 Thiết bị ngoài và ghép nối các khối chức năng trong PSoC cho các thí nghiệm nhóm 3 59

Chương 4 66

BỐ TRÍ PHÒNG THÍ NGHIỆM 66

4.1 Bố trí mặt bằng 66

4.2 Bố trí các bàn thí nghiệm 69

4.2.1 Bàn 1,2: Thí nghiệm với Sitrans P 69

4.2.4 Bài 3, 4, 5, 6 : Thí nghiệm với PsoC và ADE 70

4.2.2 Bàn 7,8 : thí nghiệm với Sitrans T 70

4.2.3 Bàn 9, 10: Thí nghiệm với Load cell 71

Chương 5 72

CÁC HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM 72

5.1 Hướng dẫn thí nghiệm TN02- Đo dòng điện và điện áp 72

5.2 Hướng dẫn thí nghiệm TN06: đo nhiệt độ dùng Sitrans T 78 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

1 2 Mục đích, yêu cầu của Phòng thí nghiệm

1.2.1 Mục đích của Phòng thí nghiệm

Phòng thí nghiệm phục vụ cho phần lý thuyết các môn học về Đo lường của Bộ môn Kỹ thuật Đo và tin học công nghiệp như: Cơ sở kỹ thuật đo lường, Cảm biến đo lường, Phương pháp đo và Thiết bị đo, Hệ thống thông tin Đo lường điều khiển Nội dung các bài thí nghiệm sát với nội dung chương trình của môn học được giảng dạy, giúp người học sáng tỏ được những vấn đề đã học trong lý thuyết, biết áp dụng kiến thức lý thuyết để xây dựng các thiết bị đo, biết lấy số liệu thực nghiệm, hiệu chỉnh…

1.2.2 Phòng thí nghiệm phải mang tính hiện đại

Tính hiện đại của phòng thí nghiệm thể hiện ở chỗ nó được xây dựng dựa trên cơ sở các kỹ thuật và thiết bị hiện đại bao gồm:

- Vi hệ thống chuyên dụng và lập trình được

- Cảm biến thông minh

- Thiết bị đo trong hệ thống đo lường hiện đại

- Vi cảm biến và bio sensor

1.2.3 Phong phú, đa dạng

Tính phong phú, đa dạng của phòng thí nghiệm thể hiện ở chỗ:

- Nó phục vụ cho các kiểu đo khác nhau trong kỹ thuật đo lường và hệ

thống thông tin đo lường công nghiệp hiện đại

- Thể hiện được các phương pháp xây dựng, hiệu chỉnh kỹ thuật các

thiết bị đo trong công nghiệp

- Thực hiện công tác đảm bảo đo lường của các thiết bị đo

1.2.4 Mỹ thuật, kinh tế

- Phòng thí nghiệm phải có hình thức đẹp mắt, bố trí hợp lý

- Giá thành rẻ nhất có thể

1.3 Tổ chức phòng thí nghiệm

Nội dung phòng thí nghiệm được thiết kế như sau:

- Đề xuất ra các thí nghiệm và nội dung của các bài thí nghiệm

- Thiết kế kỹ thuật các bài thí nghiệm gồm:

+ Xác định các nội dung các vấn đề cần phải thực hiện + Xây dựng các bảng lấy số liệu

+ Biện pháp thực hiện các thí nghiệm ấy + Các thiết bị cần dùng gồm các thiết bị cần mua sắm, các thiết

1.3.1 Tổ chức theo nội dung các môn học phục vụ cho việc áp dụng kiến thức các môn học vào thực tế

- Cấu trúc các thiết bị đo bằng các khâu chức năng vi hệ thống lập trình được

- Kiến thức thiết bị đo ảo, thiết bị đo lập trình thay đổi cấu trúc được

- Kiến thức về đo các đại lượng điện: U, I, P, Q, R, L, C

- Đo các đại lượng không điện trong công nghiệp

- Khái niệm về micro sensor và bio sensor

- Tổ chức của các hệ thống thông tin đo lường hiện đại

- Kiến thức kiểm định dụng cụ đo

1.3.2 Yêu cầu các thiết bị phục vụ cho các thí nghiệm

- Thiết bị có trong thực tế sản xuất công nghiệp, dưới các dạng: thiết

bị đo, evolution board, thiết bị tự chế tại phòng thí nghiệm

- Thiết bị dùng chung cho nhiều thí nghiệm

- Thiết bị thiết kế và chế tạo cho đơn giản phù hợp và đảm bảo kỹ thuật và hiện đại

1.3.3 Tổ chức các bài thí nghiệm

- Bao trùm những phần cơ bản các môn học

- Là một phần của phương pháp dùng trong thực tế sản xuất

1.3.5 Tổ chức phòng thí nghiệm

- Tổ chức phòng thí nghiệm: mặt bằng hợp lý

- Tổ chức bài thí nghiệm: mỹ thuật, tiện dụng, phối hợp nhiều thí nghiệm trên một bàn

1.4 Các thí nghiệm đề xuất và hệ thống hoá

Dựa trên các yêu cầu, mục đích đã nêu, đề án đề ra các bài thí nghiệm Các bài thí nghiệm được sắp xếp theo nhóm, dựa trên nội dung của phương pháp đo và thiết bị thực hiện Mỗi bài thí nghiệm (được gắn một ký hiệu TNxx ) được trình bày theo nội dung bài thí nghiệm (trình bày trong chương 2) và thiết bị thực hiện (trình bày trong chương 3)

Nhóm 1: Nhóm các bài thí nghiệm thực hiện đo các đại lượng điện dựa trên vi

hệ thống chuyên dụng ADE7753 và microcontroller (hệ ADE-MCU hay dùng trong transducer vạn năng) để đo các đại lượng điện: dòng, áp, công suất, đo các thông số mạch điện, tức là hầu hết các đại lượng điện dựa trên định nghĩa của nó Cụ thể là:

- TN02: Đo dòng, áp hiệu dụng dùng vi hệ thống chuyên dụng biến đổi đại lượng điện

- TN03: Đo công suất và năng lượng: đo P, cosϕ, năng lượng E

- TN04: Đo thông số mạch điện

Nhóm 2: Nhóm các bài thí nghiệm thực hiện trên cơ sở transmitter thông

minh có sẵn trong công nghiệp (các vi cảm biến thông minh): Sitrans P chuyển đổi áp suất, Sitrans T chuyển đổi nhiệt độ, Load cell chuyển đổi lực thành tín hiệu điện

- TN06: Transmitter nhiệt độ: Sitran T

- TN07: Transmitter áp suất: Sitran P

- TN08: Đo trọng lượng sử dụng load cell

Nhóm 3: Nhóm các bài thí nghiệm thực hiện trên cơ sở vi hệ thống lập trình

được PSoC với các đại lượng đo là dòng, áp, công suất, nhiệt độ…Nó thể hiện được tính chất thay đổi được cấu trúc của thiết bị đo

- TN10: Xây dựng một sơ đồ đo nhiệt độ trên cơ sở PSoC

- TN11: Đo điện áp, dòng điện tức thời và hiệu dụng dùng PSoC

- TN12: Đo công suất trên cơ sở PSoC

- TN13: Xây dựng dụng cụ đo kiểu bù trên cơ sở PSoC

Nhóm 4: Nhóm các thí nghiệm về hệ thống đo lường trong công nghiệp, kiểm

tra thiết bị đo

- TN01: Ký hiệu, biểu tượng của các lưu trình thiết bị đo sử dụng trong nhà máy công nghiệp: flowsheet, item flowsheet, Instrumentation flowsheet

- TN09: Kiểm tra dụng cụ đo

Chương 2 NỘI DUNG CÁC BÀI THÍ NGHIỆM

Trong thiết kế các thí nghiệm, phần quan trọng nhất là dựa trên nội dung các bài giảng, hướng theo yêu cầu bồi dưỡng cho sinh viên nắm được các nội dung thực tế cần thực hiện của một kỹ sư, các thí nghiệm chiếm một vai trò quan trọng hàng đầu Một phòng thí nghiệm được đánh giá bằng nội dung các thí nghiệm mà sinh viên thực hiện trong giờ thực nghiệm

Nội dung các thí nghiệm phải trình bày được ý đồ của người thiết kế, dẫn dắt sinh viên hiểu được cách tổ chức của một thực nghiệm, tiến hành lấy

số liệu, tính toán, xử lý số liệu và những kết luận xác đáng về số liệu thu thập được Vì vậy ở phần nội dung các thí nghiệm đề xuất này không đi sâu vào giảng giải lý thuyết mà tập trung vào những gì sinh viên phải làm trong khoảng thời gian từ 2 đến 3 giờ trên lớp và ở nhà Phần tóm tắt lý thuyết, hướng dẫn thao tác thực hiện thí nghiệm, bảng hướng dẫn ghi chép số liệu…sẽ được giáo viên hướng dẫn thí nghiệm viết một cách cụ thể dựa trên các ý và các thiết bị nêu ở chương này

Phần thiết bị dùng ở các thí nghiệm chỉ nêu tên các thiết bị cần mua sắm

và tự chế thích hợp với bài thí nghiệm Các thiết bị cụ thể sẽ được trình bày ở chương 3

2.1 Tổ chức chung của các bài thí nghiệm

Nội dung của mỗi bài thí nghiệm được trình bày như sau:

- Mục đích để thấy được nội dung thí nghiệm dự kiến, củng cố những kiến thức cho sinh viên, sát với thực tế mà sinh viên gặp phải ở thực tế sản xuất công nghiệp

- Nội dung thí nghiệm là dạy cho sinh viên tiến hành công tác thực nghiệm, nó thể hiện ở:

- Bảng thống kê các thiết bị gồm hai phần:

+ Thiết bị cần mua sắm + Thiết bị cần chế tạo theo yêu cầu của thí nghiệm

2.2 Nội dung các bài thí nghiệm

Các bài thí nghiệm được hệ thống hoá theo nhóm, phân thành 4 nhóm chính như dưới dây

2.2.1 Nhóm các bài thí nghiệm dựa trên IC chuyên dụng ADE 7753

IC chuyên dụng sử dụng ở đây là một bộ biến đổi vạn năng ADE775, là

IC có thể biến đổi hầu hết các đại lượng điện thành số và cất giữ trong các thanh ghi Hệ thống sử dụng ở đây là platform ADE7753-MCU

2.2.1.1 Đo dòng và áp (TN02)

a Mục đích

Bài thí nghiệm giúp người làm thí nghiệm nắm được nội dung liên quan đến phép đo dòng và áp, tính toán sai số cũng như tìm hiểu về thiết bị thí nghiệm

- Giúp sinh viên hiểu được phương pháp đo dòng, áp hiệu dụng

- Biết ý nghĩa giá trị hiệu dụng

- Biết cách tính hệ số biến đổi và tính sai số không ổn định của thiết

bị đo

- Biết cách xác định sai số tuyệt đối và hiệu chỉnh hệ số biến đổi

- Biết cách xác định sai số phi tuyến của thiết bị đo

- Biết nguyên tắc biến dòng và phân áp

b Nội dung thí nghiệm

Tính giá trị hiệu dụng URMS, IRMS

- Đặt một điện áp vào đầu vào Uv2 của transducer trên sơ đồ hình 2.1

- Sử dụng MCU gọi ra giá trị tức thời từ thanh ghi waveform của ADE7753 vào máy tính và tính ra số liệu theo bảng 2.1 và tính toán Đọc giá trị hiệu dụng URMS ở thanh ghi, so sánh với giá trị tính được

Nguồn biến đổi

Uv1

Uv2

ADE7753 + MCU

Máy tính

Hình 2.1 Đo đại lượng điện dùng ADE và MCU

Bảng 2.1 Bảng tính giá trị hiệu dụng của dòng điện và điện áp

Bảng 2.2 Kết quả đo và tính toán hệ số biến đổi của transducer

- Tính hệ số biến đổi K của thiết bị

- Tính sai lệch bình quân phương:

) 1 (

1 2

−

= ∑

=

n n S

n i i U

δ

- Tính ra sai số không ổn định của thiết bị: ∆ng=Kst.S U

với Kst : hệ số Student, tra ở bảng Student

- Kết luận

Ghi chú: Tính toán và kết luận do sinh viên thực hiện

Khảo sát sai số tuyệt đối của bộ biến đổi Tính hệ số phi tuyến của bộ biến đổi

- Vẫn sử dụng sơ đồ hình 2.1

- Lấy ra các giá trị RMS Thay đổi điện áp vào Đo điện áp vào bằng vạn năng kế số chính xác để coi là giá trị chuẩn (thay cho calibrator) Lập bảng 2.3

Bảng 2.3 Bảng tính hệ số phi tuyến của bộ biến đổi

trong đó: điện áp URMS đọc được ở thanh ghi RMS, độ lệch δi=URMSi-Ui

di=URMSi-Ui với Ui đo bằng vạn năng kế số

- Tính sai số tuyệt đối: max⎪δi⎪

- Tính sai số phi tuyến: max⎪di⎪

Ghi chú: sinh viên tự tính toán và kết luận

Hiệu chỉnh bộ biến đổi

- Đặt điện áp cố định vào đầu vào Uv1, đo bằng vạn năng kế số giá trị RMS của điện áp mẫu Lập bảng hiệu chỉnh như bảng 2.4 Đọc U

- Tác động vào PGA gain adjust, đọc ra ra trị URMS thay đổi, từ giá trị cao nhất đến giá trị thấp nhất của điện áp hiệu dụng

Bảng 2.4 Hiệu chỉnh bộ biến đổi

Phân áp:

- Sơ đồ thí nghiệm phân áp hình 2.2

- Đặt điện áp U1, đo điện áp U2, lập bảng 2.5

- Kết luận về hệ số biến đổi điện áp, thang đo điện áp

Sơ đồ đo thí nghiệm biến dòng điện trên hình 2.3

- Đặt dòng điện đầu vào I1, đo và tính toán theo bảng 2.6

Bảng 2.6 Tính toán biến dòng điện

U

K = I

- Kết luận: k phụ thuộc gì, thang đo dòng điện thông qua biến dòng

- Biến dòng + 2 điện trở Shunt

- Vạn năng kế số (chất lượng cao)

2.2.1.2 Đo công suất và năng lượng (TN03)

a Mục đích thí nghiệm

- Hiểu ý nghĩa của p, u, i, P

- Quan hệ giữa P, Q, URMS, IRMS, cosϕ

- Các khái niệm về Ea, Er, cosϕ

- Hiệu chỉnh Wattmet công tơ

b Nội dung thí nghiệm

Hiểu ý nghĩa của p, u, i, P, Q

- Thực hiện trên sơ đồ hình 2.4 với: URMS=Un ; IRMS=In

- Đặt điện áp và dòng điện vào mạch đo, đọc các giá trị tức thời của

áp, dòng, công suất và tính giá trị hiệu dụng của điện áp, dòng điện như bảng 2.7

Bảng 2.7 Bảng quan hệ giữa dòng, áp và công suất

U U

n

= ∑

,

n 2 i i=1 RMS

II

- Vẽ đồ thị các tín hiệu: u(t), i(t), p(t)

- Dựng lại u, i theo đúng thời điểm của nó, tức lệch nhau một góc ϕ

1

1 p

Hình 2.4 Sơ đồ đo năng lượng

- Tính sinϕ và Q=Urms.Irms.sinϕ so với Q đọc được ở thanh ghi

- Các kết luận, tính toán sinh viên tự làm

Quan hệ giữa P, Q, URMS, IRMS, cosϕ

- Đặt một điện áp đầu vào U=const, I biến đổi Thí nghiệm với các

cosϕ (gọi là cosϕ đọc), ghi lại giá trị cosϕ tương ứng với bố giá trị cosϕ của bộ tạo góc pha Lập bảng 2.8

Bảng 2.8 Quan hệ giữa P, Q, U RMS , I RMS , cosϕ

- So sánh: P=U I cosra ra ϕ với Pi, Q=U I sinra ra ϕ với Qi Ura, Ira, P, cosϕ

đọc trên thanh ghi của ADE7753 thông qua MCU

- Kết luận: sinh viên tự tính toán, tự kết luận

Bảng 2.9 Hiệu chỉnh wattmet công tơ điện năng

Ea

Er

P

Q cosϕ tính

cosϕ đo

- Nhận xét, kết luận

Hiệu chỉnh: Xác định khả năng hiệu chỉnh của bộ biến đổi

- Lấy một trường hợp I=In, U=Un Đo và lập bảng sau:

Bảng 2.10 Hiệu chỉnh bộ biến đổi

IRMS

hiệu chỉnh I, U, P để lấy ra giá trị khoảng hiệu chỉnh

+ Hiệu chỉnh U: Umax-Umin

+ Hiệu chỉnh I: Imax-Imin

+ Hiệu chỉnh P: Pmax-Pmin

- Thiết bị làm thêm: bộ tạo góc pha trình bày trong chương 3

2.2.1.3 Đo thông số của mạch điện (TN04)

a Mục đích thí nghiệm

- Biết phương pháp đo các thông số của mạch điện

- Đo R bằng phương pháp U, I, P (một chiều và xoay chiều)

- Đo R bằng phương pháp so sánh, đo điện trở nhỏ (một chiều)

- Đo L bằng phương pháp U, I, P (một chiều, xoay chiều)

Bảng 2.11 Bảng tính điện trở bằng dòng một chiều

U I

trong đó:

n i 1

R R=

n

∑

, U, i đọc trên thanh ghi RMS của ADE7753 thông qua MCU

• Đo R bằng dòng xoay chiều

Bảng 2.12 Bảng tính R dùng nguồn xoay chiều

U I

2

P I

- Rút ra kết luận

Ghi chú: Sinh viên tự tính toán và kết luận

• Đo R bằng phương pháp so sánh

- Mắc điện trở cần đo theo sơ đồ hình vẽ (hình 2.5), Rs là điện trở

- Lặp lại thí nghiệm với điện trở rất nhỏ (ví dụ 1m dây dẩn điện) như hình 2.3 Chú ý điện trở 4 đầu (kể cả Rs lẫn Rx)

- Đặt điện áp vào UV, đo điện áp ra U1, U2, lập bảng 2.13

Bảng 2.13 Bảng tính toán với điện trở nhỏ

L

UR

- Đặt nguồn xoay chiều URMS, Lập bảng 2.15

=UZI

Đo điện dung C

=ω

Rx= P2

UC, IC được đọc trên thanh ghi của ADE7753 thông qua MCU

*) Đo điện dung bằng phương pháp so C với mẫu

- Bộ tụ, cuộn dây điện cảm

- Vạn năng kế số chất lượng cao

I

⇒

2.2.2 Nhóm các thí nghiệm dựa trên transmitter thông minh

2.2.2.1 Đo nhiệt độ dùng Sitrans T (TN06)

a Mục đích thí nghiệm

- Lập quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở của Pt-100

- Đặt thông số và kiểm tra mạch đo nhiệt độ bằng nhiệt ngẫu

- Đặt thông số và kiểm tra mạch đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở

Pt-100

- So sánh 3 cách mắc mạch đo nhiệt điện trở

b Nội dung thí nghiệm

Tìm hiểu Sitrans T

- Giải thích sơ đồ khối chức năng

Sinh viên tự nghiên cứu sơ đồ và viết giải thích tóm tắt ở nhà

Quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở

- Thực hiện đo nhiệt độ dùng nhiệt kế mẫu, nhiệt điện trở đo bằng ADE7753+MCU

định nhiệt độ bằng bộ điều khiển bằng nhiệt kế tiếp xúc công tắc

bằng ADE7753+MCU như ở TN04 Lập bảng 2.18

Bảng 2.18 Bảng đo nhiệt độ và quan hệ giữa nhiệt độ và nhiệt điện trở

t0

Rt

- Kết luận, so sánh giá trị đo được ở bảng 2.18

- Tính hệ số phi tuyến của nhiệt điện trở Rt

Thí nghiệm đo nhiệt độ bằng nhiệt ngẫu dùng Sitrans T Đặt thông số,

kiểm tra mạch đo nhiệt độ bằng nhiệt ngẫu

- Loại cặp nhiệt

- Khoảng đo

- Bù trong hay bù ngoài…

Bảng 2.19 Bảng quan hệ nhiệt độ với nguồn ổn áp một chiều

- Lặp lại thí nghiệm để quan sát khả năng hiệu chỉnh của Sitrans T

- Thay đổi cặp nhiệt( tức là thay đổi khoảng đo), tiến hành thí nghiệm như trên

- Sinh viên tự tính toán số liệu và kết luận

Đặt thông số kiểm tra mạch đo nhiệt độ bằng nhiệt điện trở Pt-100 nối với

Sitrans T

- Thực hiện đặt thông số bằng cách khai báo:

- Thực hiện phép đo và đọc số liệu, lập bảng 2.20

Bảng 2.20 Bảng tính nhiệt độ dùng nhiệt điện trở Pt100

- Thay cách mắc (3 dây, 4 dây), lặp lại thí nghiệm

- Sinh viên lắp mạch, tính toán và kết luận

c Thiết bị sử dụng

- Sitrans T của SIEMENS và phần mềm cho SitrransT

- Máy tính PC để lập trình, đặt thông số, điều khiển hiệu chỉnh

- Nguồn một chiều 0-100mV điều chỉnh được

- Hộp điện trở mẫu

- Vạn năng kế số

- Thermostat

- Bộ biến đổi ADE7753+MCU

2.2.2.2 Transmitter đo áp suất Sitrans P (TN07)