Tìm hiểu phương pháp đo điện áp trong kỹ thuật đo lường điện tử

A DÙNG VONTMETER TỪ ĐIỆN Dụng cụ đo: Vontmeter từ điện được mắc song song với mạch có điện áp cần đo sao cho cực dương của vontmeter nối với điểm có điện thế cao và cực âm nối với điểm

ĐO ĐIỆN ÁP

1 ĐẶC ĐIỂM & YÊU CẦU:

 Phép đo dễ tiến hành, thực hiện nhanh chóng, độ chính xác cao

 Khoảng giá trị điện áp cần đo rộng (vài µV – vài trăm kV), trong dải tần số rộng (vài Hz – hàng nghìn MHz) và dưới nhiều dạng tín hiệu điện áp khác nhau

 Thiết bị đo phải có Zvào lớn

*CÁC TRỊ SỐ ĐIỆN ÁP CẦN ĐO:

 Trị số đỉnh (Um), trị số hiệu dụng (Uhd, U), trị số trung bình (Utb, U0)

20

 Điện áp chu kì dạng không sin:

0

n

k k

 Quan hệ giữa U, Um, U0:

kb: hệ số biên độ của tín hiệu điện áp

kd: hệ số dạng của tín hiệu điện áp

m b

U k

U



1 Đo điện áp một chiều

A) DÙNG VONTMETER TỪ ĐIỆN

 Dụng cụ đo: Vontmeter từ điện được mắc song song với mạch

có điện áp cần đo sao cho cực dương của vontmeter nối với điểm có điện thế cao và cực âm nối với điểm có điện thế thấp hơn

 Yêu cầu: điện trở vào của Vontmeter Rv lớn để đảm bảo

vontmeter ảnh hưởng rất ít đến trị số điện áp cần đo

 Để đo điện áp lớn mắc điện trở phụ vào mạch đo

max max

*VONTMETER CÓ NHIỀU THANG ĐO:

 Được cấu tạo từ 1 dụng cụ đo độ lệch, một số điện trở phụ thuộc và 1 công tắc xoay

 2 mạch vontmeter nhiều thang đo thường dùng:

Hình 1a:

• Các điện trở phụ được mắc nối tiếp và mỗi chỗ được nối với 1 trong các đầu ra của công tắc

• Khoảng đo: Uđo=Iv(Rv+Rp)

Rp có thể là Rp1, Rp2, Rp3

Hình 1a.

*ĐỘ NHẠY CỦA VONTMETER:

Là tỉ số giữa điện trở toàn phần và chỉ số điện áp toàn thang của vontmeter

Đơn vị: Ω/VV

Độ nhạy càng lớn thì vontmeter càng chính xác

hiển thị

 Thiết bị vào gồm:

+Bộ lọc tần thấp để cho Uđo không còn sóng hài

+Bộ phân áp: thay đổi thang đo

+Bộ chuyển đổi phân cực điện áp: thay đổi cực tính Uđo

 Bộ biến đổi điện áp – khoảng thời gian: biến đổi trị số Uđo ra khoảng thời gian ∆t để điều khiển cổng đóng mở

 Cổng: biến đổi khoảng thời gian ∆t thành cổng

 Bộ tạo xung đếm: tạo ra các xung đếm có tần số nhất định đưa tới Cổng Chỉ các xung đếm xuất hiện trong khoảng thời gian

∆t ứng với cổng mở mới thông qua dc cổng tới BĐX

 Bộ đếm xung: đếm các xung trong khoảng thời gian ∆t

 Thiết bị hiển thị số: chuyển đổi từ xung đếm thành chữ số hiển thị

Sơ đồ khối chi tiết

NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC:

 Khi chưa đo: khóa S mở (không ở vị trí nạp hoặc phóng).

 Quá trình biến đổi thực hiện qua 2 bước:

1 Tại t 1 , bộ điều khiển đưa ra xung đk1 đưa khóa S về vị trí n, điện

áp Ux qua mạch vào => qua R nạp cho C => Uc tăng.

2 Đến thời điểm t 2 , bộ đk đưa ra xung đk2 đưa S về vị trí p và kết

thúc quá trình nạp, C sẽ phóng điện qua nguồn điện áp mẫu

(nguồn điện áp ko đổi, 1 chiều E0), UC giảm tới thời điểm t3 =>

UC=0, bộ so sánh đưa ra xung so sánh USS.

Xung đk2 và xung U SS sẽ dc đưa vào đầu thiết lập (S) và xóa (R)

của Trigger=> đầu ra của Trigger là xung vuông có độ rộng T x , xung này sẽ điều khiển đóng mở khóa để cho phép xung đếm chuẩn qua khóa => kích thích cho bộ đếm xung.

Giả sử trong thời gian Tx có Nx xung qua khóa, số xung Nx dc đưa

qua mạch giải mã và chỉ thị để biểu thị kết quả UDC cần đo.

3 ĐO ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU

 Sơ đồ khối của Vontmeter đo điện áp xoay chiều

Thiết bị chỉ thị

kim

 Sơ đồ khối của vontmeter đo điện áp xoay chiều có

Tách sóng

Thiết bị chỉ thị kim

 Thiết bị vào: gồm các phần tử để biến đổi điện áp đo ở đầu vào như bộ phân áp, mạch tăng trở kháng vào với mục đích là ghép Uđo một cách thích hợp với mạch đo.

 Bộ tách sóng: biến đổi điện áp xoay chiều thành 1 chiều

CÁC LOẠI MẠCH TÁCH SÓNG

A) TÁCH SÓNG ĐỈNH (BIÊN ĐỘ)

 Là tách sóng mà Ura trực tiếp tương ứng với trị số biên độ của Uvào Phần tử để gim giữ lại trị số biên độ của Uđo là tụ điện Tụ điện dc nạp tới giá trị đỉnh của Uđo thông qua phần

tử tách sóng

 Mạch có thể dùng diode hoặc transistor Ở đây ta dùng mạch tách sóng đỉnh dùng diode

Mạch tách sóng đầu vào mở

Nguyên lí làm việc:

 Trong nửa chu kì (+) đầu tiên, D thông, C dc nạp điện nhanh qua trở RĐ thông với hằng số nạp ﺡn =RĐ thông C và Uc tăng đến khi Uc Ux(t) Lúc này D tắt và C phóng điện qua Rt với hằng số phóng ﺡp=Rt.C

 Khi Uc giảm tới <Ux(t) thì tụ lại dc nạp

Nếu chọn ﺡn<< ﺡp thì sau vài chu kì Uc có giá trị không đổi và xấp xỉ Um

Nhận xét:

 Dải tần rộng

 Nếu điện áp đo có cả thành phần 1 chiều thì điện áp đồng hồ

đo được: URt=U0+UmHijahqnwo

qjwfqwf

*MẠCH TẠO SÓNG ĐỈNH ĐẦU VÀO ĐÓNG

UX(T)=U0+UMSINΩT

Nguyên lí làm việc:

Cho điện áp vào hình sin,

trong nửa chu kì (+) đầu

B) MẠCH TÁCH SÓNG TRUNG BÌNH

Có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành 1 chiều có giá trị trung bình tỉ lệ với trị số điện áp trung bình của điện áp vào Thường dùng các mạch chỉnh lưu cả chu kì hoặc nửa chu kì.

MẠCH CHỈNH LƯU NỬA CHU KÌ

 D1 là chỉnh lưu nửa chu kì,

D2 là ngăn điện áp ngược

MẠCH CHỈNH LƯU CẢ CHU KÌ

Mạch tách sóng hiệu dụng

Để tách sóng hiệu dụng cần những bước sau:

 Bình phương điện áp: dùng mạch bình phương điện áp hoặc dùng mạch có đặc tuyến Volt – Ampere bậc 2

Minh họa sơ đồ dụng cụ đo điện áp ( vôn kế)

Một số hình ảnh về dụng cụ đo điện áp

Vonmet chỉ thị kim Vonmet chỉ thị số

 Tài liệu tham khảo:

-Cơ sở kỹ thuật đo lường điện tử - Pgs.Vũ Quý Điềm, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật

- Bài giảng môn cơ sở đo lường điện tử - Ks Đỗ Mạnh Hà, Học viện công nghệ bưu chính viễn thông.

- Đo lường điện tử - Dư Quang Bình, Đại học bách khoa Đà Nẵng.

- Và một số tài liệu khác trên các website: tailieu.vn, ebook.edu.vn, google.com

 Trong quá trình hoàn thành bài, nhóm đã có những cố

gắng nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót và sai lầm, rất mong thầy giáo và các bạn thông cảm và góp ý bổ sung để nhóm có thể hoàn thiện bài làm hơn.

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN THẦY & CÁC

BẠN ĐÃ THEO DÕI ! 