Giáo trình Thực hành Đo lường điện và điện tử (Nghề: Cơ điện tử - Cao đẳng) - Trường CĐ nghề Kỹ thuật Công nghệ

(NB) Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 45 giờ gồm có: Khái niệm chung về đo lường; dụng cụ đo cơ điện; dụng cụ đo điện tử; đo các đại lượng điện và không điện. Mời các bạn cùng tham khảo!

2 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Trên sở chương trình khung đào tạo Bộ Lao động - Thương binh Xã hội ban hành, Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật công nghệ tổ chức biên soạn giáo trình đào tạo phục vụ cho giảng viên, giáo viên giảng dạy học tập, thực tập học sinh, sinh viên nghề Cơ điện tử thời kỳ cơng nghiệp hố – đại hố đất nước Trong tài liệu mơn học Thực hành Đo lường điện - điện tử đóng vai trị quan trọng việc đào tạo hình thành kỹ cho học viên, sinh viên theo học nghề Cơ điện tử Khi biên soạn, nhóm biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 45 gồm có: Bài 1: Khái niệm chung đo lường Bài 2: Dụng cụ đo điện Bài 3: Dụng cụ đo điện tử Bài 4: Đo đại lượng điện không điện Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học công nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hồn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi Khoa Điện tử - Điện lạnh, Trường Cao đẳng nghề Kỹ thuật công nghệ, Thị trấn Đông Anh, Huyện Đông Anh, Thành phố Hà Nội Hà Nội, ngày tháng năm 2019 BAN CHỦ NHIỆM BIÊN SOẠN GIÁO TRÌNH NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐO LƯỜNG Khái niệm đo lường sai số 1.1 Vị trí đo lường 1.2 Sai số đo lường 10 Các phận máy đo 11 2.1 Mạch đo 11 2.2 Cơ cấu đo 12 2.3 phận phụ 13 BÀI 2: DỤNG CỤ ĐO CƠ ĐIỆN Cơ cấu đo từ điện 16 16 1.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc 16 1.2 Đặc điểm, công dụng 17 1.3 Những ý sử dụng 17 Cơ cấu đo điện từ 17 2.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc 17 2.2 Đặc điểm, công dụng 18 2.3 Những ý sử dụng 18 Cơ cấu đo điện động 19 3.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc 19 3.3 Những ý sử dụng 20 Cơ cấu đo cảm ứng 20 4.1 Cấu tạo, nguyên lý làm việc 20 4.2 Đặc điểm, công dụng 21 4.3 Đặc điểm công dụng 21 BÀI 3: DỤNG CỤ ĐO ĐIỆN TỬ 22 Dụng cụ đo điện tử tương tự 22 1.1 Khái niệm chung 22 1.2 Vôn kế tranzitor 22 1.3 Vôn kế điện tử xoay chiều 23 1.4 Ôm kế điện tử 23 1.5 Điện kế điện tử 24 1.6 Vôn kế điện tử nhiều thang đo 24 Dụng cụ đo số 24 2.1 Khái niệm chung 24 2.2 máy đo tần số số 25 2.3 Vôn kế số 26 2.4 Đồng hồ vạn số 26 Máy tạo tín hiệu 27 3.1 Khái niệm chung 27 3.2 Máy tạo hàm 28 3.3 Bộ tạo xung 28 Máy sóng 29 4.1 Kh niệm chung 29 4.2 Ống tia điện tử 30 4.3 Hệ thống mạch điều khiển 31 4.4 Công dụng 32 Dụng cụ tự ghi 33 5.1 Khái niệm chung 33 5.2 Nguyên tắc cấu tạo 33 5.3 Công dụng 33 BÀI 4: ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN VÀ KHÔNG ĐIỆN Đo điện áp 34 34 1.1 Đo điện áp chiều 35 1.2 Đo điện áp xoay chiều 35 1.3 Mở rộng giới hạn đo 38 Đo dòng điện 39 2.1 Đo dòng điện chiều 39 2.2 Đo dòng điện xoay chiều 39 2.3 Mở rộng giới hạn đo Đo công suất 43 44 3.1 Dụng cụ đo công suất 44 3.2 Đo công suất mạch chiều,mạch xoay chiều pha 45 3.3 Đo công suất mạch xoay chiều pha 45 Đo điện 46 4.1 Dụng cụ đo điện 46 4.2 Đo điện mạch pha 47 Đo điện trở 49 5.1 Đo điện trở V-A 50 5.2 Đo điện trở cầu đo 50 5.3 Đo điện trở Ơm kế-Mê gơm kế 52 Đo tần số 56 6.1 Dụng cụ đo 57 6.2 Phương pháp đo 58 Đo đại lượng không điện 58 7.1 Khái niệm chung 59 7.2 Các phận 59 7.3 Một số chuyển đổi 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Thực hành Đo lường điện - điện tử Mã mơ đun: MĐ CĐT16 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí: Mơ đun học trước mô đun chuyên môn, với mục đích bổ trợ cho để giúp sinh viên hiểu rõ nguyên lí thiết bị đo, cách sử dụng thiết bị đo - Tính chất:Là mơ đun tích hợp lý thuyết với thực hành - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Mô tả nguyên tắc hoạt động thiết bị đo + Hiểu biết sai phạm để tránh sử dụng thiết bị đo - Kỹ năng: + Sử dụng thiết bị đo lường thông dụng + Đo đọc thông số đại lượng mạch điện + Vận dụng thiết bị đo để xác định linh kiện điện tử hư hỏng - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn luyện thái độ làm việc chuyên nghiệp;tinh thần tích cực học tập, chủ động trau dồi kiến thức, tu dưỡng đạo đức nghề nghiệp Nội dung mô đun: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Thời gian (giờ) Số TT Tên mô đun Bài 1: Khái niệm chung đo lường Tổng Lý số thuyết 2 11 Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập Kiểm tra Khái niệm đo lường sai số Các phận máy đo Bài 2: Dụng cụ đo điện Cơ cấu đo từ điện Cơ cấu đo điệntừ Cơ cấu đo điện động Cơ cấu đo cảm ứng Bài 3: Dụng cụ đo điện tử 14 11 15 Dụng cụ đo điện tử tương tự 2.Dụng cụ đo số Máy tạo tín hiệu Máy sóng Dụng cụ tự ghi Bài 4: Đo đại lượng điện không điện Đo điện áp Đo dòng điện Đo công suất Đo điện Đo điện trở Đo tần số Đo đại lượng không điện Thi kết thúc mô đun 3 Cộng: 45 14 26 BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐO LƯỜNG Mã bài: MĐ CĐT16 - 01 Giới thiệu: Đo lường so sánh đại lượng chưa biết (Đại lượng đo) với đại lượng chuẩn hóa (Đại lượng mẫu đại lượng chuẩn) Như công việc đo lường nối thiết bị đo vào hệ thống khảo sát quan sát kết đo đại lượng cần thiết thiết bị đo Trong thực tế khó xác định ‘’ trị số thực’’ đại lượng đo Vì trị số đo cho thiết bị đo gọi trị số tin (Expected value) Bất kỳ đại lượng đo bị ảnh hưởng nhiều thông số Do kết đo phản ánh trị số tin cậy Cho nên có nhiều hệ số ảnh hưởng đo lường liên quan đến thiết bị đo Ngồi có hệ số khác liên quan đến người sử dụng thiết bị đo Như độ xác thiết bị đo diễn tả hinh thức sai số Mục tiêu: + Cung cấp khái niệm đo lường sai số, phận dụng cụ đo điện +Chủ động sáng tạo học tập Nội dung chính: Khái niệm đo lường sai số 1.1 Vị trí đo lường Trong thực tế sống trình cân đo đong đếm diễn liên tục với đối tượng, việc cân đo đong đếm vô cần thiết quan trọng Với đối tượng cụ thể q trình diễn theo đặc trưng chủng loại đó, với đơn vị định trước Trong lĩnh vực kỹ thuật đo lường không thông báo trị số đại lượng cần đo mà làm nhiệm vụ kiểm tra, điều khiển xử lý thông tin Đối với ngành điện việc đo lường thông số mạch điện vô quan trọng Nó cần thiết cho q trình thiết kế lắp đặt, kiểm tra vận hành dị tìm hư hỏng mạch điện Đo lường trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết số so với đơn vị đo (mẫu) 10 Đo lường điện trình đo đại lượng điện mạch điện Các đại lượng điện chia làm hai loại: đại lượng điện tác động đại lượng điện thụ động + Đại lượng điện tác động: đại lượng dịng điện, điện áp, cơng suất, điện năng…là đại lượng mang điện Khi đo đại lượng này, thân lượng cung cấp cho mạch đo + Đại lượng điện thụ động: đại lượng điện trở, điện cảm, điện dung…các đại lượng không mang lượng phải cung cấp điện áp dòng điện cho đại lượng đưa vào mạch đo 1.2 Sai số đo lường Khi đo, số dụng cụ đo kết tính tốn ln có sai lệch với giá trị thực đại lưọng cần đo Lượng sai lệch gọi sai số Các loại sai số: + Sai số hệ thống: sai số mà giá trị ln khơng đổi thay đổi có quy luật Sai số nguyên tắc loại trừ Nguyên nhân: Do trình chế tạo dụng cụ đo ma sát, khắc vạch thang đo, hiệu chỉnh “0” không đúng, biến đổi nguồn cung cấp (nguồn pin) vv + Sai số ngẫu nhiên: sai số mà giá trị thay đổi ngẫu nhiên thay đổi môi trường bên ngồi (người sử dụng, nhiệt độ mơi trường thay đổi, chịu ảnh hưởng điện trường, từ trường, độ ẩm, áp suất v.v ) Nguyên nhân: - Do vị trí đọc kết người đo khơng đúng, đọc sai v.v - Dùng cơng thức tính tốn khơng thích hợp, dùng cơng thức gần tính tốn Nhiệt độ môi trường thay đổi, chịu ảnh hưởng điện trường, từ trường, độ ẩm, áp suất v.v ) Phương pháp hạn chế sai số: Để hạn chế sai số trường hợp, có phương pháp sau: + Đối với sai số hệ thống: loại trừ hết nguyên nhân gây sai số cách chuẩn lại thang chia độ, hiệu chỉnh giá trị “0” ban đầu… + Đối với sai số ngẫu nhiên: người sử dụng cụ đo phải cẩn thận, vị trí đặt mắt phải vng góc với mặt độ số dụng cụ (vị trí kim ảnh kim trùng nhau), tính tốn phải xác, sử dụng cơng thức phải thích hợp, điều kiện sử dụng phải phù hợp với điều kiện tiêu chuẩn 11 Các phận máy đo Đo lường trình so sánh đại lượng đo với đơn vị Phép đo phải thực thao tác chính: - Biến đổi tín hiệu tin tức - So sánh đại lượng đo với đơn vị (hay với mẫu) - Chỉ báo kết Thiết bị cho phép thực trình so sánh đại lượng đo với đơn vị (hay với mẫu) gọi dụng cụ đo hay máy đo Theo phương pháp thực phép đo phân hai dạng máy đo chính: máy đo tương tự (analog) máy đo số (digital) 2.1 Mạch đo Máy đo tương tự thường dạng điện, thị kim có sơ đồ cấu trúc bao gồm khối chức bản: mạch đo, cấu đo thị Khi đo đại lượng thụ động (R,L,C) mạch đo cấp thêm nguồn ni (hình 1.2) ĐẠI LƯỢNG ĐO MẠCH ĐO CƠ CẤU ĐO CƠ ĐIỆN CHỈ THỊ KIM NGUỒN NUÔI Hình 1 Sơ đồ cấu trúc máy đo điện Máy đo số có sơ đồ cấu trúc hình 1.3 bao gồm khối chức chính: mạch đo, biến đổi tương tự số, giải mã, mạch thị số ĐẠI LƯỢNG ĐO MẠCH ĐO BIẾN ĐỔI TƯƠNG TỰ - SỐ GIẢI MÃ NGUỒN NI Hình 2.Sơ đồ cấu trúc máy đo thị số Mạch đo có nhiệm vụ thu nhận biến đổi tín hiệu cần đo dạng tín hiệu chuẩn phù hợp với cấu đo Mạch đo thường thực chức như: mạch chọn thang đo (mạch phân áp, phân dòng), mạch chọn chức đo, mạch chỉnh lưu, mạch chuyển đổi dòng- áp, mạch phối hợp trở kháng… Với máy đo đại lượng không điện mạch đo cịn bao gồm mạch cảm biến chuyển đổi đo lường, mạch biến đổi tín hiệu 48 Mq = Mc  n P K1 P = K n K K1 K3   K3 P K2 ) K2 ; ( Như tốc độ quay đĩa nhôm tỷ lệ với công suất P mạch cần đo Sau thời gian t đĩa nhơm quay N vịng tức n = N/t suy ra: N = C P.P.t = CP.W Nghĩa số vịng cơng tơ sau thời gian t tỉ lệ với lượng W tiêu thụ phụ tải thời gian CP gọi số cơng tơ: CP = N/W [vịng/kWh] Là số vịng cơng tơ tiêu hao cơng suất 1kW Số lượng ghi lại hộp số học mặt cơng tơ Hình7.2: Hình ảnh cơng tơ pha 4.2.2 Sơ đồ nối dây công tơ pha Trong công tơ, mở nắp che trụ đấu dây mặt trụ đấu dây bao giời có sơ đồ nối dây kèm Người thợ điện dựa váo sơ đồ đo để đấu dây cho Trên thực tế thướng có số sơ đồ nối dây hình đây: a, b, c, Hình7.3: Sơ đồ nối dây cơng tơ pha Hình a: Có trụ đấu dây Trong trụ đầu vào cuộn dịng cuộn áp, trụ số đầu cuộn dòng, trụ số nối liền đầu cịn lại cuộn áp, trụ đầu vào dây trung tính cịn trụ đầu dây trung tính Đây sơ đồ nối dây trực tiếp, đo điện mạch cơng suất nhỏ Hình b: Có trụ đấu dây Trong trụ đầu vào cuộn dịng cuộn áp, trụ đầu vào dây trung tính, trụ số đầu dây trung tính, trụ đầu cuộn dòng 49 nối với tải Đây sơ đồ nối dây trực tiếp, đo điện mạch cơng suất nhỏ Hình c: Là sơ đồ đo điện mạch công suất lớn, nên dịng điện đưa vào cuộn dịng phải thơng qua biến dòng CT qua trụ Các trụ hai đầu cuộn áp mắc song song với tải Đối với công tơ pha hay pha có cực tính cuộn dòng cuộn áp đánh dấu (*), mắc dây cần ý đấu đầu cực tính Nếu cuộn đấu ngược công tơ quay ngược 4.2.2 Lắp đặt, nối dây cơng tơ pha - Loại cơng tơ:Các hộ có nhu cầu tiêu thụ 100kWh/tháng lắp loại công tơ 3(9)A Cịn 100kWh/tháng lắp loại cơng tơ 5(20)A Các sơ sản xuất kinh doanh, chế biến, hộ tập thể công cộng lắp loại công tơ 10(40)A - Vị trí lắp đặt cơng tơ: Tất cơng tơ đêu phải kẹp chì kỹ thuật quan nhà nước uỷ quyền kiểm định công tơ kẹp chì thương mại đơn vị kinh doanh Cơng tơ treo cột điện, nhà Treo độ cao khoảng 2,5m lắp đặt cột không 1,7m lắp đặt nhà - Hộp công tơ: Sử dụng loại hộp đặt nhiều công tơ tuỳ theo yêu cầu thực tế Trong hộp phải lắp đặt áp tơ mát cầu chì loại 20A, 30A 40A phía sau cơng tơ Hộp cơng tơ sử dụng loại hộp sắt sơn tĩnh điện với cách điện đơn kép, hộp inox hộp composit Hộp công tơ chế tạo theo kiểu hộp kín có cánh cửa với hở để đọc số cơng tơ, thay cầu chì, áp tơ mát,… - Sau chọn công tơ, chọn hộp, …ta tiến hành đấu lắp theo sơ đồ hình 7.4 Hình7.4: Sơ đồ nối dây Đo điện trở Hình7.5: Hộp công tơ pha 50 5.1 Đo điện trở V-A Dùng ampemet volmet đo dòng áp điện trở suy R’x = Uv / Ia thơng qua hai sơ đồ (hình 5.1): Hình 5.1: Phương pháp Volt – ampe Hình 5.1a: vơn kế mắc trước ampe kế mắc sau, điện trở cần đo R x xác định bởi: Rx  U I  5.1 Trong đó: U – điện áp đo vơn-kế; I – dịng điện đo ampekế Theo mạch đo: U = Ua + Ux (5.2) với: Ua - điện áp rơi ampe-kế; Ux - điện áp rơi R Điều gây sai số trị số điện trở là: Rx  U x U Ua  5.3 I I Hình 5.1b: Ampe-kế mắc trước, vôn-kế mắc sau Điện trở Rx xác định bởi: Rx  U I Trong đó: U – điện áp đo vơn-kế; I – dịng điện đo ampekế Dịng I dòng điện Ix qua Rx Iv qua volt kế nên có trị số là: I = Ix + I v Điều gây sai số trị số điện trở là: Rx  U U   5.4 Ix I  Iv 5.2 Đo điện trở cầu đo - Đo điện trở trung bình cầu đơn (hình5.8) 51 Hình 5.8: Đo điện trở trung bình cầu đơn Các điện trở R1, R2, R3 điện trở mẫu làm hợp kim mangan có độ xác cao, Rx điện trở cần đo Chỉ thị G co cấu từ điện có độ nhạy cao, cầu xảy trạng thái cân điện hai điểm AB ta có đẳng thức sau:  I R  I RX  I1  I  1  I2  I4  I R3  I R4 Vậy:  5.16  R R1 R  x  Rx  R4 R3 R4 R3  5.17  Thông thường R1/ R3 bội số 10 thường ( 0,001; 0,01; 0,1; 1; 10; 100 ) Cầu đơn có nhược điểm không loại trừ điện trở dây nối có ưu điểm dễ cân - Ðo điện trở nhỏ cầu kép Cầu kép (hình 5.9) theo sơ đồ bốn dây thường dùng đo điện trở lớn 5mΩ Các điện trở nhỏ đo tăng sai số Khi đo ta diều chỉnh cho cầu cân bằng, tức kim điện kế 0, dòng qua thị 0, ta có: + Dịng qua R1, R2 dòng I1, dòng qua R3, R4 dòng I2 + Theo vịng ta có: I Rx  I1.R1  I R3  I Rx  R1 ( I1  I + Theo vòng ta có: R3 ) R1  5.18 52 I R0  I1.R2  I R4  I R0  R2 ( I1  I R4 ) R2  5.19  R3 Rx R R1  R0 R2 I  I R4 R2 I1  I  5.20  Vậy: Với điều kiện:  Rx  R3 R4 R1 R3  hay  R1 R2 R2 R4 R1 R0 R2  5.21 Hình 5.9: Sơ đồ cầu kép Như q trình đo ln giữ tỉ số R1/R2 = R3 /R4 ta tính Rx thơng qua tỉ số Cầu kép có ưu điểm bật loại trừ điện trở dây nối, có nhược điểm khó cân Rx cuộn dây máy điện 5.3 Đo điện trở Ôm kế-Mê gôm kế Thiết bị dùng để đo điện trở trực tiếp gọi ômmét Ký hiệu:  a Đo ômmét: * Ôm mét nối tiếp: Là ôm mét điện trở cần đo Rx mắc nối tiếp với cấu đo RX Rct C Un RP 53 Hình 2.22: Mạch ngun lý ơm mét nối tiếp C: Cơ cấu đo kiểu từ điện Rct: Điện trở cấu (Không đổi) Un: Điện áp nguồn chiều (Pin) RP: Điện trở dùng giới hạn dòng điện bảo vệ cấu đảm bảo cho RX=0 dòng qua cấu đo lớn (lệch hết thang chia độ) RX: Điện trở cần đo Điện trở ơm mét tính sau: R Ω = R ct + R P = Khi đo, dòng điện qua cấu đo là: U0 Ictmax I U RP  RX  Rct Nếu giữ U RP khơng đổi dịng điện I phụ thuộc vào giá trị điện trở RX, từ góc lệch kim  phụ thuộc vào giá trị điện trở cần đo.Trên thang đo người ta ghi trực tiếp trị số điện trở + Điện trở RP chọn cho chập hai đầu que đo(RX = 0) (Tức Ict giá trị đại) kim ơmmét quay hết mặt chia độ hở mạch (RX = , khơng có dịng qua cấu) kim đứng n Như ômmét, mặt chia độ ngược với chiều quay kim + Trong q trình dùng ơmmét đo điện trở, điện áp pin (Un) giảm dần làm kết đo xác Do để khắc phục sai số nguồn cung cấp thay đổi người ta mắc thêm triết áphoặc biến trở Rm để chỉnh “0” cách, trước tiến hành đo phải ngắn mạch đầu (RX=0) sau chỉnh Rm để kim thị “0” Rp thang đo sau bắt đầu đo R Un Rm + Rct R x * Ôm mét song song: Hình 2.23: Ơm mét thị nối tiếp Điện trở cần đo Rx đấu song song với cấu đo 54 Rp Rm Un I Rct C Ict IX RX Hình 2.24: Đấu song song Rx với cấu đo Ưu điểm ơmmét loại đo điện trở tương đối nhỏ điện trở ơm mét R nhỏ dịng điện từ nguồn cung cấp khơng lớn Do Rx mắc song song với cấu đo nên Rx =  (chưa có Rx) dịng điện qua cấu đo lớn nhất, với Rx=0 dòng điện qua cấu đo gần không Thang đo khắc độ giống Vôn mét Điều chỉnh thang đo ômmét trường hợp nguồn cung cấp thay đổi dùng biến trở RM điều chỉnh ứng với Rx =  Xác định RM giống sơ đồ ơmmét mắc nối tiếp * Ơm mét nhiều thang đo Việc mở rộng nhiều thang đo cho Ohmmet tuân theo nguyên tắc chuyển từ giới hạn đo sang giới hạn đo khác cách thay đổi điện trở vào Ohmmet với số lần định cho Rx = kim đảm bảo lệch hết thang đo tức dòng qua cấu đo giá trị định mức chọn Để mở rộng giới hạn đo Ohmmet người ta dùng nhiều nguồn cung cấp điện trở phân dịng cho thang đo khác Hình bên ví dụ sơ đồ Ohmmet nhiều thang đo chØnh lƯch kh«ng R2 R1 R3 R7 R8 R4 R9 R5 R10 R6 R11 Rx100 Rx10 Rx10k Rx1k Rx1 + 1.5V + 9V công tắc Rx Hỡnh 2.25: Ôm mét nhiều thang đo 55 Chú ý: Công tắc đo có phần tiếp xúc động xoay nấc chiều ngược chiều kim đồng hồ Công tắc có hai phần tiếp xúc tiếp xúc với điện trở phân dòng tương ứng thang đo tiếp xúc với nguồn cung cấp cho dải đo Khi thang đo điện trở giá trị nhỏ sử dụng nguồn nhỏ (ví dụ 1,5V) Khi thang đo điện trở giá trị lớn sử dụng nguồn lớn (ví dụ 9V hoặc15V) b Đo Mêgômét: Mêgômét dụng cụ đo điện trở lớn mà ômmét không đo Mêgômét thường dùng đo điện trở cách điện máy điện, khí cụ điện, cuộn dây máy điện M Ký hiệu: - Cấu tạo: (Hình 2.26) Gồm tỷ số kế từ điện manhêtô kiểu tay quay dùng làm nguồn để đo Phần động gồm có khung dây (1) (2) đặt lệch 900 quấn ngược chiều nhau, khơng có lị xo đối kháng Khe hở nam châm lõi thép không nhằm tạo nên từ trường không Nguồn điện cung cấp cho cuộn dây máy phát điện chiều quay tay có điện áp từ (500  1000)V Điện trở cần đo RX đượcmắc nối tiếp với cuộn dây (1) Điện trở phụ RP đượcmắc nối tiếp với cuộn dây (2) M M1 M2 N I2 S RP I1 RX + - Hình 2.26: Mêgômétkiểutuwf ddieenk từ điện 56 - Nguyên lý: Khi đo, ta quay máy phát điện với tốc độ (khoảng 70  80 vòng/phút) Sức điện động máy phát điện tạo hai dòng điện I1 I2 cuộn dây, nghĩa xuất mômen quay M1 M2 ngược chiều Như kim quay theo hiệu số mômen dừng lại M1 = M2 Vì mơmen quay tỷ lệ với dịng điện nên ta có: M1 = K1.I1 M2 = K2.I2 Do kim cân thì: K1.I1 = K2.I2 I1 K  I K1 K2 Do từ trường phân bố không khe hở khơng khí nên tỷ số K1 phụ thuộc vào vị trí cuộn dây, nghĩa phụ thuộc vào góc quay  kim I1 K   f x  I K1 Mặt khác dòng điện I1 I2 bằng: I1  U r1  RX I2  U r2  RP I1 r  RP   f ( x) r1  RX Nên: I r1, r2 điện trở cuộn dây(1) (2) Nghĩa góc quay  kim phụ thuộc vào RX (vì r1, r2 Rp không đổi) Trên thang đo Mêgômét người ta ghi trực tiếp trị số điện trở k, M tương ứng với góc quay kim * Chú ý: - Vì khơng có lị xo cân nên không đo kim vị trí mặt số - Khơng nên chạm vào đầu dây để tránh bị điện giật quay Đo tần số 57 6.1 Dụng cụ đo Tần số thông số quan trọng tín hiệu điện, cho biết dao động thực nhanh hay chậm Về giá trị tần số số dao động thực giây (đo Hz) Như vậy, tần số có giá trị nghịch đảo chu kỳ: f (Hz)  T (s) (9.1) Trong dao động tuần hồn góc pha (t) đặc trưng cho trạng thái dao động thời điểm (t)  2 f t  0 (9.2) Sơ đồ đấu nối thiết bị cho phép đo Thiết bị: Dao động ký kênh Instek GOS 652G Máy phát hàm GW-Instek GFG-8216A Bảng mạch thực tập: Electronic Circuit Board Sử dụng máy phát hàm Nếu sử dụng nguồn tín hiệu chuẩn từ máy phát hàm ta thực sơ đồ nguyên tắc kết nối máy phát hàm với dao động ký hình 9.2 M Y T M OUTPUT DAO Đ NG CH1 CH2 Hình Sơ đồ nối máy phát hàm với dao động ký Chức thiết bị phép đo Máy phát hàm GW-Instek GFG-8216A Đây loại máy phát đa với tham số kỹ thuật sau:  Dạng tín hiệu ra: Cho dạng sóng sin, tam giác, vng với mức lối CMOS TTL  Tần số: 0,3Hz – 3MHz với dải tần 1-10-100-1k-10k-100k-1MHz  Chỉnh DC offset: -5V - +5V Chú ý: Trong thực hành sử dụng loại máy phát hàm 58 Dao động ký kênh Instek GOS 652G Đây dao động ký kênh đo CH1 CH2 với dải tần làm việc đến 50MHz Trong thực hành sử dụng loại khác Sử dụng Electronic circuit board Khi khơng có máy phát xung chuẩn sử dụng mơ hình thực tập Electronic circuit board với nguồn xung chuẩn cho dạng tín hiệu: vng, tam giác, sin với tần số điều chỉnh từ ÷ 1kHz với dải tần tần số cố định 1kHz, 50Hz Biên độ xung điều chỉnh từ ÷ 11V 6.2 Phương pháp đo Chuẩn độ dao động ký  Bật công tắc nguồn dao động ký, kiểm tra setup chế độ ban dầu cho dao động ký  Chuẩn độ máy với nguồn áp chuẩn VCAL (1kHz) Đo tần số điện áp tín hiệu  Bật cơng tắc nguồn máy phát tín hiệu, reset phím điều khiển vị trí ban đầu  Kết nối máy phát với dao động ký  Đặt tần số máy phát 1kHz  Đặt núm Time/DIV dao động ký vị trí 0.5ms  Chọn chế độ tín hiệu xung tam giác  Quan sát dạng sóng dao động ký  Chỉnh DC offset để có dạng sóng tam giác cân  Chọn chức phát xung vuông, quan sát xem đối xứng chưa  Chọn sóng sin, quan sát xem có bị méo dạng khơng  Đo chu kỳ tín hiệu theo cơng thức: T = (Số ứng với chu kỳ) x hệ số (Time/DIV)  Tính tần số tín hiệu theo cơng thức (9.1) f ( Hz)  T( s) Đo đại lượng không điện (9.5) 59 7.1 Khái niệm chung Dùng để mơ tả tính chất, tượng trình phi điện Hầu hết đại lượng vật lý đại lượng không điện, chẳng hạn như:  Các đại lượng cơ: chiều dài, khối lượng, thời gian, …  Các đại lượng nhiệt: nhiệt độ, nhiệt lượng,…  Các đại lượng quang: quang thông, cường độ sáng, v.v… Hầu hết đại lượng vật lý bắt gặp thực tế không điện Đo không điện: Là phương pháp đo trực tiếp đại lượng không điện dụng cụ đo không điện Ví dụ đo nhiệt độ nhiệt kế thủy ngân Đo chiều dài thước mét Đo tốc độ quay truyền động hộp số v.v… Các dụng cụ đo khơng điện thường có dạng đơn giản, độ xác giới hạn khó khơng thể đo lường từ xa Hệ đơn vị đo lường quốc tế SI (Système International d’Unites): Các đại lượng vật lý STT Tên gọi Đơn vị đo Ký hiệu Tên đơn vị Ký hiệu Chiều dài l metre m Khối lượng m kilogram kg Thời gian t second (giây) s Nhiệt độ T Kelvin K Cường độ dòng điện I Ampere A Cường độ sáng J candela cd Lượng vật chất n mole mol Góc phẳng  radian rad Góc khối  steradian sr 7.2 Các phận Đo lường trình so sánh đại lượng đo với đơn vị Phép đo phải thực thao tác chính: - Biến đổi tín hiệu tin tức - So sánh đại lượng đo với đơn vị (hay với mẫu) - Chỉ báo kết 60 Thiết bị cho phép thực trình so sánh đại lượng đo với đơn vị (hay với mẫu) gọi dụng cụ đo hay máy đo Theo phương pháp thực phép đo phân hai dạng máy đo chính: máy đo tương tự (analog) máy đo số (digital) Máy đo tương tự thường dạng điện, thị kim có sơ đồ cấu trúc bao gồm khối chức bản: mạch đo, cấu đo thị Khi đo đại lượng thụ động (R,L,C) mạch đo cấp thêm nguồn ni (hình 1.2) MẠCH ĐO ĐẠI LƯỢNG ĐO CHỈ THỊ KIM CƠ CẤU ĐO CƠ ĐIỆN NGUỒN NI Hình Sơ đồ cấu trúc máy đo điện Máy đo số có sơ đồ cấu trúc hình 1.3 bao gồm khối chức chính: mạch đo, biến đổi tương tự số, giải mã, mạch thị số ĐẠI LƯỢNG ĐO MẠCH ĐO BIẾN ĐỔI TƯƠNG TỰ - SỐ GIẢI MÃ NGUỒN NUÔI Hình 9.Sơ đồ cấu trúc máy đo thị số Mạch đo có nhiệm vụ thu nhận biến đổi tín hiệu cần đo dạng tín hiệu chuẩn phù hợp với cấu đo Mạch đo thường thực chức như: mạch chọn thang đo (mạch phân áp, phân dòng), mạch chọn chức đo, mạch chỉnh lưu, mạch chuyển đổi dòng- áp, mạch phối hợp trở kháng, … Với máy đo đại lượng khơng điện mạch đo cịn bao gồm mạch cảm biến chuyển đổi đo lường, mạch biến đổi tín hiệu Với máy đo thị số phần mạch đo thực chức như: chuyển mạch thang đo (di chuyển dấu chấm động), biến đổi lấy mẫu tín hiệu đo… 7.3 Một số chuyển đổi Đo đại lượng không điện phương pháp đo điện: Do đặc tính ưu việt phương pháp đo điện, nên ngày dụng cụ đo điện sử dụng hầu hết hệ thống đo lường đo tất đại lượng vật lý Để đo đại lượng không điện phương pháp đo điện người ta phải sử dụng chuyển đổi đo lường để chuyển tín hiệu khơng điện thành tín 61 hiệu điện, sau dùng hệ thống đo điện để xử lý đo đạc Sơ đồ nguyên tắc phương pháp hình Đại lượng đo khơng điện X (cơ, quang, nhiệt,…) Chuyển đổi đo lường Mạch đo điện xử lý tín hiệu Chỉ thị, lưu trữ kết Hình Đo đại lượng khơng điện phương pháp điện Các chuyển đổi đo lường đóng vai trị nhà “phiên dịch” chuyển ngơn ngữ “không điện” lối vào thành ngôn ngữ “điện” lối Chúng thường cảm biến (sensor), đầu dị thu nhận tín hiệu khơng điện cần đo lối vào biến đổi chúng thành tín hiệu điện lối Tùy thuộc vào tín hiệu lối vào cơ, nhiệt, quang, hóa,… mà ta sử dụng chuyển đổi tương ứng: - Chuyển đổi – điện - Chuyển đổi nhiệt – điện - Chuyển đổi quang – điện - Chuyển đổi hóa – điện, - Chuyển đổi xạ ion hóa - v.v… 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Hòa, Bùi Đăng Thảnh, Hồng Sỹ Hồng Giáo trình Đo lường điện cảm biến đo lường Nxb giáo dục, 2005 [2] Nguyễn Văn Hịa Giáo trình đo lường đại lượng điện không điện Nxb giáo dục, 2002 [3] Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Trọng Quế, Nguyễn Văn Hòa Kỹ thuật đo lường đại lượng vật lý Nxb Giáo dục, Hà Nội, 1999 T1, T2 [4] Lưu Thế Vinh Giáo trình đo lường – cảm biến Nxb ĐH Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2007 [5] Dư Quang Bình - Giáo Trình Đo Lường Điện Tử - Đại Học Đà Nẵng Nguyễn Trọng Quế -Dụng cụ đo điện - NXB KHKT, Hà Nội, 1980 [6] Nguyễn Văn Hòa, Bùi Đăng Thanh, Hoàng sỹ Hồng Đo lường điện cảm biến đo lường- NXB Giáo Dục, 2005 [7] Lưu Thế Vinh, Kỹ thuật đo lường điện điện tử, Đại học Đà Lạt [8] Lê Văn Doanh (chủ biên) - Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển - NXB KH&KT 2001 [9] Nguyễn Ngọc Tân (chủ biên) - Kỹ thuật đo - NXB KH&KT 2000 [10] Phan Quốc Phơ (chủ biên) - Giáo trình cảm biến - NXB KH&KT 2005 [11] Ernest O Doebelin - Measurement Systems-Application and Design - 5st edition - McGraw-Hill [12] Nguyễn Xuân Phú, Vật liệu điện, NXB Khoa học Kỹ thuật 1998 [13] Nguyễn Xuân Phú, Cung cấp điện, NXB Khoa học Kỹ thuật 1998 [14] Ngô Diên Tập, Đo lường điều khiển máy tính, NXB Khoa học Kỹ thuật 1997 [15] Bùi Văn Yên, Sửa chữa điện máy công nghiệp, NXB Đà nẵng, 1998 [16] Đặng Văn Đào, Kỹ Thuật Điện, NXB Giáo Dục 1999 [17] Nguyễn Thế Đạt, Giáo trình An tồn lao động, NXB Giáo Dục 2002 [18] Nguyễn Đình Thắng, Giáo trình An toàn điện, NXB Giáo Dục 2002 [19] Nguyễn Văn Hoà, Giáo trình Đo lường đại lượng điện khơng điện, NXB Giáo Dục 2002 [20] http://www.hieuchuan.vn/2010/10/cac-on-vi-o-luong-co-ban-theo-he-si.html [21] http://lqv77.com/2009/02/15/co-ban-su-dung-dong-ho-vom ... Khái niệm đo lường sai số Các phận máy đo Bài 2: Dụng cụ đo điện Cơ cấu đo từ điện Cơ cấu đo điệntừ Cơ cấu đo điện động Cơ cấu đo cảm ứng Bài 3: Dụng cụ đo điện tử 14 11 15 Dụng cụ đo điện tử tương... GIÁO TRÌNH NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ MỤC LỤC Trang TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐO LƯỜNG Khái niệm đo lường. .. bảo hành điện tử 34 BÀI 4: ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN VÀ KHÔNG ĐIỆN Mã bài: MĐ CĐT16 - 04 Giới thiệu: Đo lường điện việc xác định đại lượng chưa biết điện dịng điện, điện áp, cơng suất… dụng cụ đo lường