Giáo trình kỹ thuật đo lường (nghề kỹ thuật lắp ráp, sửa chữa máy tính cao đẳng)

1 TRƢỜNG CĐ CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA CNTT&NN -   - GIÁO TRÌNH Môn học: Kỹ thuật đo lƣờng NGHỀ: KỸ THUẬT LẮP RÁP, SỬA CHỮA MÁY TÍNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành theo Quyết định số: 979/QĐ-CĐVX-ĐT ngày 12 tháng 12 năm 2019 Hiệu trưởng) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun 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 Đo lường mảng kiến thức kỹ thiếu với người thợ điện tử nào, đặc biệt cho người phụ trách phần điện tử xí nghiệp, nhà máy, thường gọi điện tử công nghiệp Những vấn đề đo lường kỹ thuật có liên quan trực tiếp tới chất lượng, độ tin cậy tuổi thọ thiết bị hệ thống điện - điện tử làm việc Vì địi hỏi người thợ lành nghề phải tinh thông sở đo lường kỹ thuật, phải hiểu rõ đơn vị đo, mẫu chuẩn ban đầu đơn vị đo tổ chức kiểm tra dụng cụ đo; hiểu rõ nguồn gốc nguyên nhân sai số trình đo phương pháp xác định chúng Khi biên soạn giáo trình này, người biên soạn xem xét, cân nhắc đến đặc điểm riêng biệt nghề lắp ráp sửa chữa máy tính thời gian đào tạo Mơn học kỹ thuật đo lường dạy cho học viên cách sử dụng tất dụng cụ đo miêu tả mà tạo cho học viên lực vận dụng kết đo vào việc phân tích, xác định sai, lỗi thiết bị hệ thống điện điện tử máy tính MỤC LỤC Bài mở đầu: Giới thiệu tổng quan 1.Tầm quan trọng kỹ thuật đo lường nghề Sửa chữa máy tính 2.Những kiến thức cần có để học môn Kỹ thuật đo lường Bài 1: Các khái niệm kỹ thuật đo lƣờng Các khái niệm kỹ thuật đo lường Định nghĩa phân loại thiết bị Sơ đồ cấu trúc thiết bị đo lường Các đặc tính thiết bị đo Các phương pháp đo dòng điện Đo dòng điện nhỏ Đo dịng điện trung bình lớn loại ampemet Phương pháp đo điện áp Đo điện áp trung bình lớn loại volmet Đo điện áp voltmet thị số Phương pháp đo điện trở Đo điện trở VOM thị kim Đo điện trở VOM thị số Bài 2: Các cấu thị Cơ cấu đo kiểu từ điện Cơ cấu đo kiểu điện từ Cơ cấu đo kiểu điện động Cơ cấu đo kiểu cảm ứng Bài 3: Các thiết bị đo Máy đo VOM Dao động ký tia Dao động ký tia Máy phát sóng TÀI LIỆU THAM KHẢO 6 7 7 14 15 16 16 22 22 25 28 28 35 37 37 39 40 41 43 43 49 52 53 61 MÔ ĐUN : KỸ THUẬT ĐO LƢỜNG Mã mơ đun:MĐ13 Vị trí, ý nghĩa, vai trị mơn học: - Vị trí:  Mơ đun bố trí sau mơn học chung  Học trước môn học/ mô đun đào tạo chuyên ngành - Tính chất:  Là mơ đun tiền đề cho môn học chuyên ngành  Là mô đun bắt buộc - Ý nghĩa, vai trị mơ đun :  Là mô đun thiếu nghề Sửa chữa, lắp ráp máy tính Mục tiêu mơn học: - Sử dụng thiết bị đo - Hiểu nguyên tắc hoạt động thiết bị đo - Hiểu biết sai phạm để tránh sử dụng thiết bị đo - Vận dụng thiết bị đo để xác định linh kiện điện tử hỏng - Tự tin việc đo lường, kiểm tra đại lượng điện, điện tử Mã MĐ13 - 01 MĐ13 - 02 MĐ13 - 03 MĐ13 - 04 Tên chƣơng mục/bài Giới thiệu tổng quan Các khái niệm kỹ thuật đo lường Các cấu thị Các thiết bị đo Thời lƣợng Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết hành tra 1 0 BÀI MỞ ĐẦU 15 22 10 12 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN MÃ BÀI : MĐ13-01 Mục tiêu : - Trình bày tầm quan trọng kỹ thuật đo lường nghề Sửa chữa máy tính - Phân tích kiến thức cần có để học mơn Kỹ thuật đo lường - Cẩn thận tỉ mỉ, xác học tập Nội dung : Tầm quan trọng kỹ thuật đo lƣờng nghề Sửa chữa máy tính Mục tiêu : - Trình bày tầm quan trọng kỹ thuật đo lường nghề Sửa chữa máy tính Đo lường trình thu nhận đánh giá giá trị thông số kỹ thuật đặc trưng đối tượng cần đo thực nghiệm nhờ phương tiện kỹ thuật đặc biệt Các thông số kỹ thuật thường đánh giá đại lượng vật lý so sánh với đơn vị Thơng qua đo lường người ta đánh giá chất lượng, giá trị đối tượng đo, việc đo lường xác việc đánh giá đối tượng đo xác nhiêu Các đối tượng cần đo khoa học kỹ thuật đời sống vô phong phú Mỗi đối tượng cần xác định thông số kỹ thuật mà cần phải xác định nhiều thơng số kỹ thuật khác đánh giá cách đầy đủ toàn diện kỹ thuật điện điện tử vấn đề quan tâm đo lường đo tín hiệu điện Đo lường tín hiệu điện có ý nghĩa quan trọng khoa học kỹ thuật đời sống Nhờ kết thông tin giá trị đại lượng đo mà người tạo nhiều thiết bị kỹ thuật phục vụ cho nghiên cứu đời sống Đồng thời nhu cầu phát triển khoa học kỹ thuật đời sống tác động trở lại thiết bị, dụng cụ đo lường làm cho ngày hoàn thiện Các thiết bị dụng cụ đo lường tín hiệu điện đa dạng, có độ xác cao, kích thước nhỏ Chúng ta nhờ thiết bị, dụng cụ tiến hành đo cách trực tiếp gián tiếp từ xa, đo kiểm tra liên tục đo kiểm tra theo chương trình định từ trước cac thiết bị đo lường tín hiệu ngày tham gia tích cực vào cơng việc tự động hóa q trình sản xuất hệ thống điều khiển từ đơn giản đến phức tạp Các dụng cụ, thiết bị đo lường tín hiệu điện khơng đo thị giá trị đặc trưng tín hiệu điện mà cịn có khả khác lớn tạo hình dáng tín hiệu theo tỷ lệ so với tín hiệu, so sánh thay đổi tín hiệu qua mạch điện, vẽ đặc tuyến mạch điện phần tử mạch điện tham gia tích cực vào việc đo lường đại lượng không điện Việc đo lường tín hiệu điện có nhiều mục đích khác đo lấy kết để phục vụ việc sửa chữa , hiệu chỉnh thiết bị, máy móc điện tử khác Có thể đo lấy kết để nghiên cứu chế tạo thiết bị máy móc Có thể đo lấy kết điều chỉnh, điều khiển hệ thống thiết bị phục vụ nghiên cứu, sản xuất đời sống 2.Những kiến thức cần có để học môn Kỹ thuật đo lƣờng - Kiến thức kỹ thuật điện, điện tử - Kiến thức linh kiện điện tử BÀI CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT ĐO LƢỜNG MÃ BÀI :MĐ13-02 Mục tiêu: - Hiểu khái niệm kỹ thuật đo lường - Sử dụng thành thạo phương pháp đo - Tính cẩn thận, tỉ mỉ cơng việc Nội dung : Các khái niệm kỹ thuật đo lƣờng Mục tiêu : - Trình bày khái niệm kỹ thuật đo lường 1.1 Định nghĩa phân loại thiết bị 1.1.1 Định nghĩa - Đo lường: Là trình đánh giá địnhlượng đối tượng cần đo để có kết số so với đơn vị Quá trình đo gồm thao tác chính: - Thiết bị đo thiết bị mẫu + Thiết bị đo: Là hệ thống mà lượng vào đại lượng đo, lượng thị kim, tự ghi số + Thiết bị mẫu: Là TB đo chuẩn dùng để kiểm tra hiệu chỉnh TB đo Ví dụ: Muốn kiểm định cơng tơ cấp xác bàn kiểm định cơng tơ phải có cấp xác 0,5 1.1.2 Phân loại a Dụng cụ đo lƣờng - Mẫu: thiết bị đo để khôi phục đại lượng vật lí định Những mẫu dụng cụ đo phải đạt cấp xác cao từ 0,001% đến 0,1% tùy theo cấp, loại - Dụng cụ đo lƣờng điện: dụng cụ đo lường điện để gia công thông tin đo lường, tức tín hiệu điện có quan hệ hàm với đại lượng vật lí cần đo b Chuyển đổi đo lƣờng Là loại thiết bị để gia cơng tín hiệu thông tin đo lường để tiện cho việc truyền, biến đổi, gia công tiếp theo, cất giữ không cho kết trực tiếp Chuyển đối chuẩn hóa: có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện phi tiêu chuẩn thành tín hiệu điện tiêu chuẩn (thong thường U = đến 10v ; I = đến Chuyển đổi sơ cấp: có nhiệm vụ biến tín hiệu khơng điện sang tín hiệu điện, ghi nhận thơng tin giá trị cần đo Có nhiều loại chuyển đổi sơ cấp khác như: chuyển đổi điện trở, điện cảm, điện dung, nhiệt điện, quang điện… c Tổ hợp thiết bị đo Là tổ hợp thiết bị đo thiết bị phụ để tự động thu thập số liệu từ nhiều nguồn khác nhau, truyền thông tin đo lường qua khỏang cách theo kênh liên lạc chuyển dạng để tiện cho việc đo điều khiển - Đối với hệ thống đo lường nhiều kênh d Cách thực phép đo - Đo trực tiếp: cách đo mà kết nhận trực tiếp từ phép đo - Đo gián tiếp: cách đo mà kết đo suy từ phối hợp kết nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp - Đo hợp bộ: cách đo gần giống đo gián tiếp số lượng phép đo theo cách trực tiếp nhiều kết đo nhận thường phải thơng qua giải phương trình (hay hệ phương trình) mà thơng số biết số liệu đo đựơc - Đo thống kê: để đảm bảo độ xác phép đo nhiều người ta phải sử dụng cách đo thống kê Tức phải đo nhiều lần Cách đo đặc biệt hữu hiệu tín hiệu đo ngẫu nhiên kiểm tra độ xác dụng cụ đo 1.2 Sơ đồ cấu trúc thiết bị đo lƣờng 1.2.1.Hệ thống đo lƣờng biến đổi thẳng Trong hệ thống đo biến đổi thẳng đại lượng vào x qua nhiều khâu biến đổi trung gian biến thành đại lượng y - Trong trường hợp quan hệ lượng vào lượng tuyến tính : 10 Nếu thiết bị gồm nhiều khâu nối tiếp quan hệ lượng vào lượng viết: 1.2.2 Hệ thống đo kiểu so sánh Hệ thống đo kiểu so sánh Sau yx so sánh với đại lượng bù yk Ta có: 47 1.2.3 Chú ý - Khi chưa biết giá trị điện áp điểm đo cần để đồng hồ thang đo cao - Xác định chiều điện áp cần đo điện áp chiều - Chọn thang đo gần với giá trị đo tốt Giảm nhiều sai số - Không cầm tay vào đầuhở que đo 1.3 Đo dòng điện xoay chiều chiều 1.3.1 Đo dịng điện xoay chiều: a) Thang đo Có thang đo AC15A Lúc que đo màu đỏ chuyển sang chốt cắm khác vị trí hình vẽ DC.V 1000 OFF1000 AC.V 250 50 250 50 10 10 2.5 0.5 0.1 50µA 2.5 DC.mA AC15A x10K MAX 15A x1K x10 25 250 x1 AC15A b) Cách đọc kết đo Với thang AC15A: Lấy kết trực tiếp thang chia độ AC15A P 1.3.2 Đo dòng điện chiều (DC.A): a) Thang đo: Có thang đo Thang 250: Giá trị lớn có N thể đo 250mA COM Thang 25: Giá trị lớn DC.V 1000 OFF1000 AC.V 250 250 đo 25mA 50 50 10 Thang đo 2,5: Giá trị lớn có 10 AC15A 2.5 thể đo 2,5mA 0.5 x10K Thang đo 50: Giá trị lớn có 50µA 0.1 x1K x10 2.5 thể đo 50  A x1 25 MAX DC.mA DC 1000V AC 1000V 250 b) Cách đọc kết đo Với thang 250: Ta lấy trực tiếp kết thang chia độ 250 DC.V.A.( mA) Với thang 25: Ta lấy kết thang chia độ 250 DC.V.A chia cho 10 ( mA) Với thang 2,5: Ta lấy kết thang chia độ 250 DC.V.A chia cho 100 ( mA) Với thang 50  A: Ta lấy kết thang chia độ 50 DC.V.A.(  A) 48 1.3.3 Chú ý - Khi chưa biết giá trị dòng điện đoạn mạch đo cần để đồng hồ thang đo cao - Xác định chiều dòng điện cần đo dòng điện chiều - Chọn thang đo gần với giá trị đo tốt Giảm nhiều sai số 1.4 Đo điện trở 1.4.1 Thang đo: DC.V 1000 OFF1000 AC.V Có thang đo: 250 250 - Thang x1: Đo 50 50 điện trở nhỏ 10 10 - Thang x10:Đo 2.5 AC15A điện trở < 2K  x10K - Thang x1K: Đo 0.5 0.1 điện trở < 200K  x1K 50µA - Thang x10K: Đo x10 2.5 điện trở < 2M  x1 25 250 DC.mA 1.4.2 Cách đọc kết đo: - Thang x1: Kết thang chia độ nhân với Đơn vị tính  - Thang x10: Kết thang chia độ nhân với 10 Đơn vị tính  - Thang x1K: Kết thang chia độ nhân với 1K Đơn vị tính K - Thang x10K: Kết thang chia độ nhân với 10K Đơn vị tính K  1.4.3 Chú ý - Đối với thang đo x1K thang đo x10K Không cầm tay vào đầu que đo - Khi chưa biết giá trị điện trở cần để đồng hồ thang đo nhỏ - Chọn thang đo gần với giá trị đo tốt Giảm nhiều sai số 49 Dao động ký tia Mục tiêu: - Phân tích sơ đồ mạch, Sử dụng, khắc phục cố hư hỏng máy dao động ký 2.1.Khái niệm: Dao động ký điện tử tia gồm ống phóng tia điện tử, mạch điện tử dễ điều khiển đưa tín hiệu vào Dao động ký điện tử sử dụng để quan sát dạng tín hiệu 2.2.Cấu tạo nguyên lý họat động: Bản lệch dọc (Y) Catot Lưới A1 A2 A3 Bản chắn Bản lệch ngang (X) Lớp than chì Tim đèn Màn huỳnh quang 6.3VAC Điện trở vòng bảo vệ R1 Anod R2 Nguồn cung cấp Cấu tạo ống phóng tia điện tử 2.3.Ống phóng tia điện tử (CRT: Cathode Ray Tube): Tim đèn dùng để đốt nóng catot CRT, điện đốt tim đèn 6.3VAC Catot K: bề mặt có phủ lớp oxit kim loại tiếp thu nhiệt xạ điện tử (hiện tượng nhiệt phát xạ) Lưới điều khiển: Có dạng ly Nikel, có lỗ chùm điện tử qua, lưới điện tử bao quanh catot Điện phân cực catot lưới tạo điện trường điều khiển số điện tử phép khỏi lưới Khi VGK (điện lưới catot) âm số điện tử khỏi lưới VGK đạt đến trạng thái ngưng dẫn chùm tia điện tử khơng khỏi lưới Bản cực gia tốc A1: làm tăng gia tốc cho chùm tia điện tử, cực có dạng hình trụ, đầu hở hướng chùm tia điện tử vào, đầu kín chứa lỗ nhỏ tâm cho chùm tia điện tử tập trung lại qua 50 Lăng kính A2, A3: phối hợp với cực A1 tạo thành hệ thống thấu kính điện tử Do phân cực điện áp khác A1, A2 A2, A3 hình thành lực tĩnh điện tác động vào đường đẳng thế, phân áp thay đổi làm đường đẳng thay đổi tạo độ hội tụ chùm tia điện tử thay đổi Bản lệch dọc lệch ngang: chùm tia điện tử qua lệch dọc lệch ngang, điện trường hai lái chùm tia điện tử lệch theo chiều dọc chiều ngang lực tĩnh điện (lưu ý điều khác với lệch chùm tia điện tử đèn hình tivi lực điện từ, nghĩa cuộn dây lệch thay cho cực lệch) Độ lệch chùm tia điện tử theo chiều dọc ngang phụ thuộc vào điện áp cực Giữa hai cực lệch dọc lệch ngang dao động ký có chắn nối mass để ngăn cách ảnh hưởng điện trường hai lệch dọc lệch ngang lẫn Màn hình huỳnh quang: mặt ảnh ống CRT phủ lớp phát quang, tuỳ theo vật liệu lớp phát quang mà tia sáng phát chùm tia điện tử đập vào hình huỳnh quang có màu khác Chẳng hạn: Zn2SiO4 Mn cho màu xanh lá, muối Sulfuric cadnium cho màu vàng Lớp than chì xung quanh ống cạnh hình thu nhận điện tử phát xạ thứ cấp (các điện tử đập vào ảnh dội trở lại) điện âm khơng tích tụ lại hình Điện áp phân cực cho Anot có trị số lớn khoảng KV nhằm tăng tốc cho chùm tia điện tử đập mạnh vào hình huỳnh quang Các vịng điện trở hình xốy ốc bên ngồi nối mass làm cho điện tích tụ, điện trường lớn Catot anod bị trung hồ điện tích Các điện trở điều chỉnh R1 để điều chỉnh độ sáng, R2 để điều chỉnh tiêu cự điểm sáng Điện áp A2 lớn gấp  lần A1 Nguồn cung cấp tạo điện áp chiều Anod khoảng vài KV cho lưới, catot, cực gia tốc tất điện DC cho mạch điện dao động ký Ống phóng tia điện tử bóng thủy tinh bên hút chân không Các chùm electron từ Catot (K) bay huớng Anot (A 1, A2, A3) làm tăng tốc độ chùm tia hướng mặt hình phủ chất huỳnh quang Chùm electron va chạm vào phát sáng người quan sát nhìn thấy điểm sáng Điện cực điều khiển G có điện âm so với K làm cho chùm tia hội tụ Nếu đặt tín hiệu xoay chiều vào hai cực Y chùm electron chuyển động lên xuống nhìn thấy hình đường thẳng đứng Nếu đặt tín hiệu xoay chiều vào hai cực X chùm electron chuyển động qua bên trái phải nhìn thấy hình đường nằm ngang Nếu lúc đặt tín hiệu xoay chiều vào X, Y thấy hình đường cong khép kín Hình dáng đường cong phụ thuộc vào độ lệch pha tỉ số tần số hai tín hiệu 51 Điện áp cần đo đưa vào cực Y, cực X đưa tín hiệu quét tùy thuộc vào mục đích phép đo 2.4.Tín hiệu quét ngang: Tín hiệu vào dọc t t Tín hiệu quét ngang Tín hiệu xung kích (gai âm) Tín hiệu quét ngang Chùm electron xê dịch theo chiều thẳng đứng phụ thuộc thay đổi tín hiệu vào Nếu khơng có tác động kéo ngang ta thấy vạch thẳng đứng Để kéo tín hiệu nằm ngang người ta sử dụng tín hiệu tạo gốc thời gian đặt vào hai cực X gọi tín hiệu quét ngang Tín hiệu qt ngang có dạng xung hình cưa Nếu tần số tín hiệu quét nhỏ n lần tần số tín hiệu cần quan sát có n chu kỳ tín hiệu quan sát Nếu tỉ số tần số bội số số nguyên hình huỳnh quang xuất đường cong đứng yên Ngược lại, đường cong chuyển động không quan sát Vì vậy, cần thiết phải có đồng tín hiệu vào tín hiệu quét Để đạt đồng ta điều chỉnh tần số quét núm điều khiển TIME/DIV hình ảnh hình huỳnh quang đứng yên 2.5.Sơ đồ khối dao động ký tia: Tín hiệu Y đưa vào qua phân áp vào đến khuếch đại Y đưa thẳng cực Y (nếu tín hiệu đủ lớn khơng cần qua khuếch đại) Cách đồng trong: tín hiệu từ khuếch đại Y đưa qua mạch đồng để kích thích máy phát cưa (máy phát quét) sau qua khuếch đại X đưa vào cực X Mặt khác đưa trực tiếp tín hiệu X vào khuếch đại X nối vào cực X qua công tắc B3: trường hợp muốn sử dụng đồng ngồi thơng qua khóa B2 tín hiệu đưa thẳng vào mạch đồng để kích cho máy phát cưa 52 Y Kênh Y B1 Đồng Phân áp vào KĐ Y Chuẩn biên độ Chuẩn thời gian Y ĐK tia Đồng B2 Mạch đb Máy phát cưa B3 KÑ X X X Sơ đồ khối dao động ký tia Nguyên lý đo biên độ điện áp dao động ký: [Volt/Div + Position] Khi cần đo điện áp, trước tiên khóa B1 điều chỉnh sang phận chuẩn biên độ (nghĩa ngăn cách ngõ vào – ngõ ra, tương ứng với chế độ GND), quan sát đồng thời chỉnh nút Position cho đường thẳng hình trùng với trục Ox (trục ngang) độ lệch biên độ chuẩn calip “0” Sau đó, bật khóa B1 sang vị trí tín hiệu Y, nghĩa chuyển từ chế độ GND sang chế độ DC/AC để đo biên độ tín hiệu đo cực đại gấp lần biên độ chuẩn để tính độ lớn Y theo tín hiệu chuẩn Ví dụ, núm chỉnh Volt/Div vị trí 2V/Div nghĩa Div (một ô theo phương đứng, trục tung) hình tương ứng với 2Volt Nguyên lý đo chu kỳ (thời gian) dao động ký: [Time/Div + Position] Khi cần đo chu kì, ta cần phải chuẩn thời gian cách sử dụng chuẩn thời gian để đánh dấu quãng thời gian ứng với giá trị chuẩn toàn tín hiệu Ví dụ: Núm chỉnh Time/Div vị trí 2ms/Div nghĩa Div (một ô theo phương ngang, trục hồnh) hình tương ứng 2ms Nhận xét: Độ nhạy ống phóng điện tử độ lệch h điểm sáng đưa vào cực điện áp 1V Thơng thường ống phóng tia điện tử có độ nhạy khoảng 0.3  0.5mm/V Tần số tín hiệu đo lớn, ngày dao động ký điện tử quan sát tín hiệu đến 100MHz lớn Dao động ký tia Mục tiêu: 53 - Phân tích sơ đồ mạch, Sử dụng, khắc phục cố hư hỏng máy dao động ký tia Cấu tạo dao động ký hai tia gần giống dao động ký tia Trong dao động ký hai tia tạo tia cách: a) Dùng hai nguồn riêng biệt b) Dùng chung nguồn Cấu tạo ống CRT - Dùng chùm tia điện tử từ nguồn phát riêng biệt, việc điều khiển tia hồn tồn độc lập Chỉ có phận chung cho tia cực X phía cực A B - Dùng chùm tia điện tử từ nguồn phát chung việc điều khiển tia lái tia tín hiệu cực A B Với dao động ký tia lúc quan sát tín hiệu hồn tồn khác Điều cho phép so sánh dạng sóng với biên độ, pha chu kỳ; nút điều khiển kênh A B hoàn tồn độc lập nên điều chỉnh tia hồn tồn theo ý muốn Máy phát sóng Mục tiêu: - Phân tích sơ đồ mạch điện máy phát sóng 4.1 Khái niệm chung thiết bị phát tín hiệu: 4.1.1.Khái niệm: Máy phát tín hiệu đo lường nguồn phát tín hiệu chuẩn ổn định với thông số biết biên độ, tần số dạng (sóng) tín hiệu Máy phát tín hiệu đo lường có độ xác độ ổn định cao, có khả điều chỉnh thơng số tín hiệu thường sử dụng để hiệu chỉnh thiết bị đo, tín hiệu vơ tuyến điện tử, thiết bị tự động máy tính, khắc độ dụng cụ đo Máy phát tín hiệu đo lường vẽ đặc tính biên độ, biên độ-tần số, đặc tính độ mạng cực, xác định hệ số đường truyền, độ méo; làm nguồn cung cấp cho mạch đo kiểu cộng hưởng kiểu cầu xoay chiều 54 4.1.2.Phân loại: Máy phát tín hiệu đo lường phân thành loại: *Theo khoảng tần số tín hiệu ra: +Máy phát tín hiệu tần số thấp < 20Hz tai người khó nghe +Máy phát tín hiệu tần số thấp từ 20Hz đến 200KHz: - Máy phát âm tần: 20Hz đến 20KHz khoảng tần số tai người nghe - Máy phát siêu âm: 20KHz đến 200KHz +Máy phát tần số cao: 200KHz đến 30MHz +Máy phát siêu cao tần: 30MHz đến 10GHz +Máy phát cực cao tần: >10GHz *Theo dạng tín hiệu ra: +Máy phát xung vng +Máy phát sóng hình sin +Máy phát dạng sóng đặc biệt (xung tam giác, xung cưa, xung hình nấc thang, …) +Máy phát có tần số thay đổi +Máy phát ồn (noise) *Theo dạng điều chế: +Máy phát sóng hình sin với điều chế biên độ (AM) +Máy phát sóng hình sin với điều chế tần số (FM) +Máy phát xung với điều chế độ rộng xung, tần số xung pha xung +Máy phát xung với điều chế tổng hợp (cùng lúc thực nhiều dạng điều chế) *Đặc trƣng máy phát tín hiệu: +Khoảng tần số mà máy phát ra, máy phát từ 1Hz đến 1MHz +Độ xác việc đặt tần số +Độ ổn định tần số phát thời gian, tần số, biên độ dạng sóng +Độ méo tín hiệu +Sự phụ thuộc thơng số tín hiệu vào phụ tải giới hạn hiệu chỉnh 4.2 Máy phát tín hiệu tần số thấp: Máy phát tín hiệu tần số thấp điều chỉnh tần số nhảy cấp liên tục từ 20Hz đến 200KHz, có biên độ từ 1mV đến 150V với công suất cực đại 1mW đến 10W 4.2.1.Các đặc tính: - Độ méo phi tuyến: Độ méo phi tuyến sóng hài tín hiệu đặc trưng hệ số sóng hài Độ méo xác định tỉ số bậc hai tổng tất bình phương sóng hài 55 Km  u 22  u 32   u n2 ( %) (3.1) u1 - Dải tần số phát đặt trưng hệ số phủ sóng Kp, tỉ số tần số cực đại cực tiểu f K p  max (3.2) f - Độ ổn định tần số máy phát xác định tỉ số thay đổi tuyệt đối tần số f với tần số ban đầu điều kiện ổn định f  f1 f  (3.3) f0 f0 đó: f1 tần số máy phát có thay đổi đột ngột bên ngồi, f0 tần số ban đầu - Độ xác việc đặt tần số xác định chất lượng bảng khắc độ cấu hiệu chỉnh 4.2.2.Sơ đồ khối máy phát tín hiệu đo lƣờng: Máy phát Gốc Khuếch đại Phân áp Biến áp Bộ phận đầu V Sơ đồ khối máy phát tín hiệu đo lường Máy phát gốc tạo tín hiệu hình sin ổn định biên độ tần số Máy phát gốc định hình dáng hay đặc tính tuần hồn tín hiệu Máy phát gốc thường máy phát LC, máy phát trộn tần, máy phát RC Bộ khuếch đại dùng để khuếch đại tín hiệu máy phát gốc nâng cao công suất đầu máy phát Bộ phận đầu bao gồm phân áp biến áp … dùng để điều chỉnh kiểm tra biên độ đầu cho mắc tải vào máy phát đạt công suất cực đại độ méo phi tuyến nhỏ 4.2.3.Máy phát LC: Trong máy phát LC tần số mạch dao động xác định điện dung C điện cảm L chế độ tự kích khung dao động Nhược điểm: khung dao động có kích thước lớn khó hiệu chỉnh Chẳng hạn, để tạo máy phát có f=20Hz đến 20KHz, tức Kp=10 cần phải có điện dung điện cảm lớn Máy phát LC thơng dụng chế tạo máy phát có dãi tần hẹp số giá trị tần số cố định 56 Lx Cx Sơ đồ mạch máy phát LC 4.2.4.Máy phát trộn tần số: Máy phát tần số cố định Máy phát gốc Ngõ Máy phát trộn tần LC Lọc thông thấp Khuếch đại Phân áp V Máy phát tần số hiệu chỉnh Sơ đồ khối máy phát trộn tần số Máy phát gốc bao gồm máy phát LC cao tần có tần số f gần giống nhau, trộn tần lọc thấp tần Máy phát tần số cố định phát f 1, máy phát tần số hiệu chỉnh phát tần số f2 Điện áp máy phát đưa qua mạch lặp lại emitter đến trộn tần (tạo hỗn hợp tần số  mf1  nf2 (trong m, n số nguyên) tần số f=f2-f1 Bộ lọc cho qua hiệu tần số f=f2-f1, sau qua khuếch đại qua phân áp đến đầu Trước phân áp mắc thêm volt kế để đo mức điện áp Các giá trị f1, f2 chọn cho hiệu tần số f nằm dải tần số thấp, chẳng hạn, f1=180KHz, f2=180  200KHz f   20KHz Nhược điểm: mạch phức tạp, ổn định Tuy nhiên máy phát trộn tần sử dụng kiểm tra đo lường điện áp khơng phụ thuộc tần số, tần số hiệu chỉnh liên tục nhờ thay đổi điện dung tụ xoay máy phát hiệu chỉnh 57 4.2.5.Máy phát RC: Mạch dao động cầu Wien R3 R1 C1 R2 C2 R4 Mạch khuếch đại Vout Máy phát trộn tần RC Máy phát gốc khuếch đại hai tầng với phản hồi dương tần số mạch RC Mạch tạo di pha bao gồm điện trở tụ điện R1C1 R2C2 theo sơ đồ cầu bảo đảm tự kích tần số xác định Mạch phản hồi âm mạch phân áp điện trở nhiệt R có hệ số nhiệt điện trở âm điện trở R4, từ lấy điện áp phản hồi âm Giả sử điện áp tăng, dao động mạch phản hồi âm tăng dẫn đến giảm điện trở nhiệt R3 làm tăng điện áp rơi R4 (phản hồi âm) làm cho điện áp giảm xuống đến giá trị định mức cố định điện áp máy phát 4.3.Máy phát xung: 4.3.1.Đặc tính máy phát xung: Máy phát xung phát xung vng, biên độ từ 150mV  200V, độ rộng xung ns  s tần số từ 2Hz đến 2MHz thay đổi phát xung chuẩn 58 4.3.2.Sơ đồ khối: Máy phát gốc Mạch trễ xung Mạch tạo độ dài xung Đầu Cuối ngắt Mạch truyền xung Ngõ Ngõ vào Máy khởi động Mạch tạo xung đồng Đo biên độ xung Sơ đồ khối máy phát xung Máy phát gốc đưa đến khởi động, lúc máy phát gốc làm việc chế độ tự động bảo đảm điều chỉnh tần số xung Nếu khởi động ngồi máy phát gốc ngắt đưa tín hiệu khởi động từ bên ngồi vào Xung đầu khởi động đưa đến tạo xung đồng đến mạch trễ xung Bộ tạo xung đồng tạo r a xung đồng cực âm dương Qua đưa đến ngõ máy phát Mạch trễ xung cho xung điều chỉnh thời gian lệch xung so với xung đồng Xung từ đầu mạch trễ xung kích cho mạch tạo độ dài xung làm việc Mạch cho xung bắt đầu kết thúc với khoảng thời gian chúng hiệu chỉnh Các xung đến mạch tạo xung điều chỉnh biên độ Xung bắt đầu tạo sườn đầu, xung kết thúc tạo sườn cuối xung Xung ngắt để đưa nhanh mạch tạo xung trạng thái ban đầu Mạch tạo xung tạo xung vuông với biên độ lớn nhất, độ dài xung tần số đáp ứng với tải Biên độ xung điều chỉnh (thô tinh) từ Um  0.01Um Qua chia giảm biên độ Bộ khuếch đại đầu dùng để tăng cơng suất máy phát có tải tồn dải tần số Điện áp điều chỉnh từ đến giá trị cực đại nhờ chiết áp lắp đầu vào khuếch đại Bộ khuếch đại bao gồm tầng khuếch đại điện áp tầng khuếch đại công suất điện áp đo volt kế Phân áp 59 4.3.3.Máy phát sóng quét: Vcc R3 R1 T1 R2 u1 B1 C1 T2 R5 R4 R6 C2 u2 Điện áp trigger Lối vào đồng R7 Máy phát sóng qt Ngồi lối vào đồng thông qua tụ C2, điện áp vào trigger S điện áp u1 mạch tạo xung cưa thơng qua R6 Khi có tín hiệu đồng vào trigger S đầu xuất xung u Xung qua T2 làm mở khóa T1 dòng điện qua T1 nạp vào tụ C1, tạo xung cưa Điện áp tụ C1 tiếp tục tăng tuyến tính mức khởi động cao trigger S Lúc này, đầu trở nên dương làm T2 thơng tụ C1 phóng nhanh qua T2 Khi điện áp C1 giảm xuống mức khởi động trigger S lúc đầu trở nên âm, T2 ngắt điện áp tụ C1 bắt đầu tăng tuyến tính lần Cứ điện áp cưa đầu u1 phụ thuộc vào chu kỳ (tần số) tín hiệu đồng Máy phát sóng quét làm việc chế độ: chế độ liên tục chế độ chờ - Chế độ liên tục: chế độ quét thông thường - Chế độ chờ: chế độ để quan sát xung rời rạc cách xa Thực hành Bài thực hành số 1: *Dùng đồng hồ vạn đo điện trở + Trình tự thực - Điều chỉnh đồng hồ vạn thang đo điện trở thích hợp - Đặt đầu que đo vào đầu điện trở 60 - Đọc thông số điện trở thang đo đồng hồ - Ghi lại giá trị điện trở đọc thang đo Bài thực hành số 2: *Dùng đồng hồ vạn đo điện áp chiều + Trình tự thực - Điều chỉnh đồng hồ vạn thang đo điện áp chiều thích hợp - Đặt đầu que đo vào điểm đo điện áp - Đọc thông số điện áp thang đo đồng hồ Ghi lại giá trị điện áp đọc thang đo Bài thực hành số 3: *Dùng đồng hồ vạn đo điện áp xoay chiều + Trình tự thực - Điều chỉnh đồng hồ vạn thang đo điện áp xoay chiều thích hợp - Đặt đầu que đo vào điểm đo điện áp - Đọc thông số điện áp thang đo đồng hồ Ghi lại giá trị điện áp đọc thang đo Bài thực hành số 4: *Dùng đồng hồ vạn đo dòng điện xoay chiều + Trình tự thực - Điều chỉnh đồng hồ vạn thang đo dịng điện xoay chiều thích hợp - Đặt đầu que đo vào điểm đo dòng điện mắc nối tiếp với mạch điện cần đo - Đọc thơng số dịng điện xoay chiều thang đo đồng hồ Ghi lại giá trị điện áp đọc thang đo Bài thực hành số 5: *Dùng đồng hồ vạn đo dòng điện chiều + Trình tự thực - Điều chỉnh đồng hồ vạn thang đo dòng điện chiều thích hợp - Đặt đầu que đo vào điểm đo dòng điện mắc nối tiếp với mạch điện cần đo - Đọc thơng số dịng điện xoay chiều thang đo đồng hồ Ghi lại giá trị điện áp đọc thang đo Bài thực hành số 6: *Dùng máy sóng đo điện áp xoay chiều + Trình tự thực 61 - Đặt đầu que đo vào điểm đo điện áp Chọn kênh đo Điều chỉnh VOL/DIV TIME/DIV cho thích hợp Đọc thơng số máy sóng Bài thực hành số 7: *Dùng máy phát tần số máy sóng + Trình tự thực - Đặt que đo máy sóng vào kênh phát máy phát tần số - Điều chỉnh tần số điện áp máy phát tần - Điều chỉnh VOL/DIV TIME/DIV cho thích hợp - Đọc thơng số máy sóng TÀI LIỆU THAM KHẢO - Nguyễn Ngọc Tân, Kỹ thuật đo, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2001 - Phạm Thượng Hàn, Kỹ thuật đo lường đại lượng vật lý, tập1, tập 2, Nhà xuất giáo dục, 1996 - Bùi Văn Sáng, Đo lường điện - vô tuyến điện, Học viện Kỹ thuật Quân sự, 1996 ... 1.Tầm quan trọng kỹ thuật đo lường nghề Sửa chữa máy tính 2.Những kiến thức cần có để học mơn Kỹ thuật đo lường Bài 1: Các khái niệm kỹ thuật đo lƣờng Các khái niệm kỹ thuật đo lường Định nghĩa... trọng kỹ thuật đo lường nghề Sửa chữa máy tính Đo lường q trình thu nhận đánh giá giá trị thông số kỹ thuật đặc trưng đối tượng cần đo thực nghiệm nhờ phương tiện kỹ thuật đặc biệt Các thông số kỹ. .. chữa máy tính - Phân tích kiến thức cần có để học mơn Kỹ thuật đo lường - Cẩn thận tỉ mỉ, xác học tập Nội dung : Tầm quan trọng kỹ thuật đo lƣờng nghề Sửa chữa máy tính Mục tiêu : - Trình bày