Tài liệu Chương trình đo điện_ Chương 2 pdf

Chương trình đo điện Chương trình đo điện  Chương 1: Tổng quát về đo lường.  Chương 2: Đo dòng và áp.  Chương 3: Đo điện trở.  Chương 4: Đo L,C,M.  Chương 5: Đo công suất và điện năng.  Chương 6: Dao động kí.  Chương 7: Vôn kế số.  Chương 8: Các cảm biến dùng trong đo lường. Ch.2: Đo dòng và áp Ch.2: Đo dòng và áp 2.1. Cơ cấu chỉ thị kim. 2.2. Đo dòng điện AC và DC. 2.3. Đo điện áp AC và DC. 2.4. Đo điện áp DC bằng phương pháp biến trở. 2.5. Vôn kế điện tử đo điện áp DC. 2.6. Vôn kế điện tử đo điện áp AC. 2.7. Ampe-kế điện tử đo dòng AC và DC. 2.1. Cơ cấu chỉ thị kim 2.1. Cơ cấu chỉ thị kim 2.1.1.Cơ cấu từ điện:  Chỉ đo dòng DC.  Mq= NBSI = KqI;  Mc= Kcθ.  Độ nhạy dòng: SI = dθ/dI = Kq/Kc= K.  Trên thực tế:SI = 1/Ifs  Thang đo tuyến tính.  Có độ chính xác cao.  Ifscở100μA;Rmcở1KΩ. H.2.1.Cơ cấu từ điện 2.1.2.Cơ cấu điện từ 2.1.2.Cơ cấu điện từ Hình 2.6. Loại hút Hình 2.7: Loại đẩy Đặc điểm cơ cấu đo điện từ Đặc điểm cơ cấu đo điện từ  Có 2 loại : Lực hút và lực đẩy.  Dùng với cả 2 dòng điện DC và AC.  Mq = KqI 2 ; Mc = Kcθ.  Thang đo không tuyến tính.  Tiêu thụ năng lượng nhiều hơn cơ cấu từ điện.  Độ chính xác nhỏ hơn cơ cấu từ điện.  Từ trường tạo bởi cuộn dây có trị số nhỏ nên cần có màn bảo vệ từ để tránh ảnh hưởng của từ trường nhiễu.  Chịu được sự quá tải cao.  Ifs cở mA; Rm cở vài Ω đến vài trăm Ω. 2.1.3.Cơ cấu điện động 2.1.3.Cơ cấu điện động  Dùng với cả 2 dòng điện DC và AC.  Là cơ cấu có sự phối hợp của cơ cấu từ điện và điện từ.  Dùng làm bộ chỉ thị cho vôn kế,ampe kế, watt kế.  Mq = KqI1I2 (DC). )(. 1 0 21 ACdtii T KM T qq ∫ = 2.2. Đo dòng DC và AC 2.2. Đo dòng DC và AC  2.2.1.Nguyên lý: Cả 3 cơ cấu nói ở trên đều được dùng làm bộ chỉ thị ampe-kế. Riêng cơ cấu từ điện khi đo dòng AC thì phải biến đổi AC ra DC. Điều kiện Iđo≤ Ifs hoặc cần nới rộng tầm đo. 2.2.2.Nới rộng tầm đo ampe-kế 2.2.2.Nới rộng tầm đo ampe-kế  Dùng điện trở shunt: Rs=IfsRm/(Itđ-Ifs). Nới rộng nhiều tầm đo với điện trở shunt có cách mắc thông thường và cách mắc Ayrton.  Thay đổi số vòng dây quấn cơ cấu đo (điện từ, điện động).  Dùng biến dòng (dùng cho ampe-kế AC). Ki = I1/I2≈ n2/n1. Không được để hở thứ cấp khi sơ cấp có dòng . . 2.2.3.Đo dòng AC dùng cơ cấu đo 2.2.3.Đo dòng AC dùng cơ cấu đo từ điện từ điện H.2.16.Chỉnh lưu bán kỳ H.2.17.Chỉnh lưu toàn kỳ.  Dùng diod chỉnh lưu: Chỉnh lưu bán kỳ và toàn kỳ. Bán kỳ: Ihd=2.22Itb. Toàn kỳ: Ihd=1.11Itb.  Dùng cặp nhiệt điện: Cặp nhiệt điện được cung cấp nhiệt lượng do dòng điện này, tạo nên điện áp DC cho cơ cấu từ điện (dùng với tín hiệu không sin). 2.2.4.Ampe-k kp 2.2.4.Ampe-k kp L thit b o dũng in m khụng cn ngt mch nờn rt tin li (vớ d nh o dũng ng c in). Mch o dũng in s dng bin dũng vi c cu o t in v diod chnh lu cú phn m rng tm o. Bin dũng khụng cú cun s, ly dõy dn dũng in lm s cp vi qui nh s vũng s cp l 1. Hỡnh 2.20: Keùp ủo doứng ủieọn. [...]... Hình 2. 56 Mạch đo trị đỉnh dùng IC: a.Mạch đo trị đỉnh khơng có hồi tiếp b.Mạch đo trị đỉnh có hồi tiếp A2 E=Em 2. 7.Ampe-kế điện tử đo dòng điện A Iđo I1 + Vđo _ Rs Iđo B Hình 2. 57: Mạch đo dòng DC I2 + – Ifs Rm A Iđo R1 I3 I4 B Iđo RS1 RS2 RS3 Mạch đo điện áp DC RS4 H .2. 58: Mạch phân tầm đo dòng  Đo dòng trong ampe-kế điện tử là chuyển dòng Iđo thành điện áp Vđo bằng cách cho dòng điện Iđo qua điện... lưu trung bình 2. Trị hiệu dụng thực 3.Trị đỉnh   Hệ số dạng Kf =Trị hiệu dụng/Trị chỉnh lưu trung bình Hệ số đỉnh Kp = Trị đỉnh/Trị hiệu dụng 2. 6 .2. Ph Ph trị chỉnh lưu trung bình:(tín hiệu sin) Tính Vtđo? 2. 6.3.Phương pháp trị hiệu dụng thực (tín hiệu khơng sin) +V cc + A1 V đo -VEE Rm -VEE + R1 I1 E1 – TC1 + E2 – R2 I2 TC2 I1(RMS) Ta có: A2 – AVVđo  +Vcc V0 = R2 R1 A Vđo V I2 I2(DC) 2. 6.4.Phương... Vđo/(Rs+Rm) ≤Ifs Rs: Điện trở tầm đo Rs+Rm: Nội trở vơn kế Sv= Nội trở vơn kế/Vtđo: Độ nhạy của vơn kế, đơn vị: KΩ/vơn 2. 3 .2. Nới rộng tầm đo vơn kế  Thay đổi điện trở tầm đo (áp dụng trong máy đo VOM) Có 2 cách thực hiện như hình trên Nội trở vơn kế càng lớn khi Vtđo càng lớn  Dùng biến áp ( dùng với vơn kế AC) Sơ cấp nối với điện áp đo, thứ cấp nối với vơn kế  Tỉ số biến áp Kv = V1/V2 ≈ n1/n2 2. 3.3 .Đo. .. phân tầm đo: Zi = R1 + R2 + R3 + R4 = h.s (1) Điện áp ngõ ra mạch phân tầm là khơng đổi khi điện áp ngõ vào bằng điện áp tầm đo: V1 = V2(R2+R3+R4)/Zi = V3(R3+R4)/Zi = V4R4/Zi (2)  Vin+≈ Vin- = Vo = Im(Rs + Rm) Tính V1? 2. Mạch khuếch đại khơng đảo pha: Dùng cho tầm đo bé   Điện áp ngõ ra: Vo = AvVi; Độ lợi Av = 1+(R1/R2) Tính điện áp tầm đo: Vtđo=Vo/ Av;Với Vo= Imax(Rs+Rmax) Hình 2. 43: Mạch đo chuyển... nội trở của nguồn 2. 4 .Đo điện áp DC bằng ph.ph biến trở Hình 2. 29: Mạch đo điện áp DC bằng biến trở    Khi đo S ở vị trí 1, chỉnh con chạy để điện kế chỉ 0 ’ ’ Ta xác định được điện áp cần đo Vx = R BCI = V BC với I = B1/(K1R1+RAB); Kết quả đo khơng phụ thuộc vào nội trở của nguồn điện áp cần đo 0 ≤ K1 ≤1 2. 5.Vơn kế điện tử DC 2. 5.1.Vơn kế điện tử DC dùng transistor 1.Mạch đo dùng transistor có.. .2. 2.5.Ảnh hưởng ampe-kế trên mạch đo     Hình a: I = V/R  Để ampe-kế chỉ kết quả chính xác ta cần Ra « R (điện trở tải) Hình b: Ia = V/(R+Ra) I ≈ Ia ↔ Ra « R Khi mắc ampe-kế vào mạch đo tương đương với việc ta mắc nối tiếp vào mạch đo 1 điện trở bằng nội trở ampe-kế 2. 3 .Đo điện áp AC và DC   2. 3.1Ngun lý: Điện áp đo được chuyển thành dòng điện đo đi qua cơ cấu chỉ thị với điều kiện: Iđo... diod: Vtđ = 1.11Ifs(R+Rm) + 2Vd Khuyết điểm của vơn kế AC dùng diod chỉnh lưu là phụ thuộc vào dạng tín hiệu và tần số cao có ảnh hưởng đến tổng trở và điện dung ký sinh của diod 2. 3.4.Ảnh hưởng vơn kế trên mạch đo H .2. 27: H .2. 28: Mạch tương đương khi mắc vơn kế Mạch đo nguồn áp  Khi mắc vơn kế vào mạch đo thì có thể xem như tổng trở vào vơn kế mắc song song với phần tử đo  Để vơn kế chỉ kết quả... Vi- = VR1 = Im R1 Tính điện áp tầm đo: Vtđ = VR1 = Imax R1 4 Mạch khuếch đại vi sai: Như hình trên  Điện áp ra V = V 02 – V01 = (1+2R2/R1)(E2 – E1) 2. 5.3 .Đo điện áp DC nhỏ dùng phương pháp “chopper” Mạch điều hợp tổng trở Mạch chopper Khuếch đại AC +V +V + +V DE MOD – Vi Mạch giải điều chế -V -V + – -V Dao động DC 0V DC 0V 2. 6.Vơn kế điện tử AC 2. 6.1.Tổng qt: Để đo áp AC, ta chuyển điện áp AC ra DC... áp Kv = V1/V2 ≈ n1/n2 2. 3.3 .Đo áp AC dùng cơ cấu đo từ điện  Ta phải dùng cặp nhiệt điện (tín hiệu khơng sin) hay diod chỉnh lưu để biến đổi tín hiệu AC ra DC đưa vào cơ cấu đo  Dùng diod chỉnh lưu có thể sử dụng chỉnh lưu bán kỳ như hình bên hoặc chỉnh lưu tồn kỳ  Chỉnh lưu bán kỳ: Vtđo = 2. 22Ifs(R1+Rm)+Vd   Chỉnh lưu tồn kỳ: Có thể dùng cầu 4 diod hoặc 2 diod và 2 điện trở như hình trên  Trường... Hình 2. 53.Mạch đo áp AC dùng mạch nhân đơi điện áp   Điện áp AC được biến đổi ra áp DC có trị số bằng trị đỉnh bằng 2 cách: Dùng mạch nhân đơi điện áp hoặc mạch kẹp H.a: Mạch kẹp đỉnh âm H.b: Mạch kẹp đỉnh dương H.Mạch kẹp và mạch lọc hạ thơng Dây dẫn đồng trục” Đầu đo Đầu “mass” Mạch kẹp trong “probe đo R1 D1 e(t) vC S C A1 A2 a) R2 Ri R1 V1 D1 e(t) A1 b) E=Em tri đỉnh của e(t) C s D2 Hình 2. 56 . Chương trình đo điện Chương trình đo điện  Chương 1: Tổng quát về đo lường.  Chương 2: Đo dòng và áp.  Chương 3: Đo điện trở.  Chương 4: Đo L,C,M.  Chương. áp Ch .2: Đo dòng và áp 2. 1. Cơ cấu chỉ thị kim. 2. 2. Đo dòng điện AC và DC. 2. 3. Đo điện áp AC và DC. 2. 4. Đo điện áp DC bằng phương pháp biến trở. 2. 5.