Thiết Bị Đo

- Sinh viên biết sử dụng các thiết bị đo để kiểm tra các mạch và thiết bị điện tử - Sinh viên sử dụng thành thạo các thị bị đo điện tử

Xưởng điện tử Bài 1 TÌM HIỂU THIẾT BỊ ĐO I. Mục đích, yêu cầu - Sinh viên biết sử dụng các thiết bị đo để kiểm tra các mạch và thiết bị điện tử - Sinh viên sử dụng thành thạo các thị bị đo điện tử II. Nội dung 1. Đồng hồ đồng hồ vạn năng ( VOM) Đồng hồ vạn năng ( VOM ) là thiết bị đo không thể thiếu được với bất kỳ một kỹ thuật viên điện tử nào, đồng hồ vạn năng có 4 chức năng chính là Đo điện trở, đo điện áp DC, đo điện áp AC và đo dòng điện. Ưu điểm của đồng hồ là đo nhanh, kiểm tra được nhiều loại linh kiện, thấy được sự phóng nạp của tụ điện , tuy nhiên đồng hồ này có hạn chế về độ chính xác và có trở kháng thấp. 1.1 VOM kim: Hình dạng: Thông số kỹ thuật : Chỉ thị kim DCV : 0.1/0.5/2.5/10/50/250/1000V ACV : 10/50/250/1000V DCA : 50µA/2.5/25/250mA ACA : 15A Ω : 2/20kΩ/2/20MΩ 1.2 VOM số: Hình dạng: Thông số kỹ thuật: - Màn hình LCD 3 ½” - Có chức năng hiển thị báo pin yếu - Sampling rate: 2.5 lần/giây - Nhiệt độ hoạt động: 0oC ~ 40oC dưới 80% RH - Nhiệt độ bảo quản: -10oC ~ 60oC từ 0 ~ 80% RH (tháo pin ra) Thực tập nhận thức Trang 1 Xưởng điện tử - Pin: 1 pin 9V chuẩn - Thời gian sử dụng: khoảng 150 giờ - Kích thước: 153 x 74 x 45 mm - Trọng lượng: Khoảng 355g (bao gồm pin và vỏ). 1.3 Hướng dẫn sử dụng: 1.3.1 Đo điện áp xoay chiều: Khi đo điện áp xoay chiều ta chuyển thang đo về thang AC, để thang AC cao hơn điện áp cần đo một nấc. Đặt hai que vào hai điểm cần đo. 1.3.2 Đo điện áp một chiều DC: Khi đo điện áp một chiều DC, chuyển thang đo về thang DC, khi đo ta đặt que đỏ vào cực dương (+) nguồn, que đen vào cực âm (-) nguồn, để thang đo cao hơn điện áp cần đo một nấc 1.3.3 Đo điện trở: Để thang đồng hồ về các thang đo trở, tùy vào giá trị của điện trở mà để thang đo cho thích hợp => sau đó chập hai que đo và chỉnh triết áp để kim đồng hồ báo vị trí 0 ohm. : Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số trên thang đo , Giá trị đo được = chỉ số thang đo X thang đo 1.3.4 Đo kiểm tra tụ điện: Ta có thể dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp và hư hỏng của tụ điện , khi đo tụ điện , nếu là tụ gốm ta dùng thang đo x1K ohm hoặc 10K ohm, nếu là tụ hoá ta dùng thang x 1 ohm hoặc x 10 ohm. Dùng thang x 1K ohm để kiểm tra tụ gốm • Tụ C1 còn tốt => kim phóng nạp khi ta đo • Tụ C2 bị dò => lên kim nhưng không trở về vị trí cũ • Tụ C3 bị chập => kim đồng hồ lên = 0 ohm và không trở về. 1.3.5 Đo dòng điện Cách 1 : Dùng thang đo dòng Để đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng, ta đo đồng hồ nối tiếp với tải tiêu thụ và chú ý là chỉ đo được dòng điện nhỏ hơn giá trị của thang đo cho phép, ta thực hiện theo các bước sau: • Bước 1 : Đặt đồng hồ vào thang đo dòng cao nhất . • Bước 2: Đặt que đồng hồ nối tiếp với tải, que đỏ về chiều dương, que đen về chiều âm . • Tùy vào giá trị dòng điện chỉnh thang đo cho thích hợp. Chỉ số kim báo sẽ cho ta biết giá trị dòng điện . Cách 2 : Dùng thang đo áp DC Ta có thể đo dòng điện qua tải bằng cách đo sụt áp trên điện trở hạn dòng mắc nối với tải, điện áp đo được chia cho giá trị trở hạn dòng sẽ cho biết giá trị dòng điện, phương pháp này có thể đo được các dòng điện lớn hơn khả năng cho phép của đồng hồ và đồng hồ cũmg an toàn hơn. 1.3.6 Cách đọc trị số dòng điện và điện áp khi đo: Khi đo điện áp DC thì ta đọc giá trị trên vạch chỉ số DCV.A. Khi đo điện áp AC thì đọc giá trị trên vạch AC.10V, nếu đo ở thang có giá trị khác thì ta tính theo tỷ lệ 1.3.7 Đo tần số ( VOM số): Thực tập nhận thức Trang 2 Xưởng điện tử • Xoay chuyển mạch về vị trí "FREQ" hoặc " Hz". Để thang đo như khi đo điện áp . • Đặt que đo vào các điểm cần đo. Đọc trị số trên màn hình. 1.3.8 Đo Logic ( VOM số): • Đo Logic là đo vào các mạch số ( Digital) hoặc đo các chân của vi xử lý, đo Logic thực chất là đo trạng thái có điện - Ký hiệu "1" hay không có điện "0", cách đo như sau: • Xoay chuyển mạch về vị trí "LOGIC". Đặt que đỏ vào vị trí cần đo que đen vào mass • Màn hình chỉ "▲" là báo mức logic ở mức cao, chỉ "▼" là báo logic ở mức thấp 2. Máy phát xung FG 32 hay máy tạo sóng đo lường (function generator): là bộ nguồn tạo ra các tín hiệu chuẩn về biên độ, tần số và dạng sóng dùng trong thử nghiệm và đo lường. Các máy tạo sóng trong phòng thí nghiệm có các dạng sau: Máy tạo sóng sin tần thấp LF (low frequency); Máy tạo sóng sin tần số vô tuyến RF (radio frequency); Máy tạo hàm; Máy phát xung; Máy phát tần số quét, máy phát các tín hiệu thử nghiệm. Các máy tạo tín hiệu RF thường có dải tần số từ 0 kHz đến 100 kHz, với mức điện áp có thể điều chỉnh từ 0 - 10V. Các máy tạo hàm cũng thường là máy phát RF với 3 dạng sóng đặc trưng là sóng vuông, sóng tam giác và sóng hình sin. Hình dạng: 1.Nút Power: khi bận ấn nút ON thì đèn LED sáng báo hiệu đã cung cấp nguồn cho máy. 2. Frequency: điều chỉnh tần số. Tần số sẽ là sản phẩm chung của nút số (2) và (11). 3. Ngõ ra SYNC: ngõ ra đồng bộ. Sóng vuông ngõ ra A TTL có cùng tần số giống với sóng chính ngõ ra BNC. 4. Ngõ ra quét: ngõ ra tín hiệu quét BNC. Nó sẽ hoạt động độc lập khi Sweep là ON hoặc OFF; BNC có sóng ngõ ra dạng răng cưa. Tần số được điều khiển bởi tốc độ quét. 5. Ngõ ra chính: ngõ ra sóng chức năng BNC. Trở kháng ngõ ra là 50 Ohm, biên độ đỉnh – đỉnh không tải là 20 Vpp, có tải là 10 Vpp với tải 50 Ohm. 6. Biên độ: vặn nút để chỉnh biên độ của tín hiệu sóng ra. Kéo nút lên để giảm tín hiệu ra 10 lần. Tác động này chỉ xảy ra với sóng ra chính. 7. DC offset: điều khiển nút, chọn vị trí OFF trong điều kiện bình thường. Nhấn ON và điều chỉnh bù điện áp DC. 8. Tốc độ quét: vặn nút để điều chỉnh tốc độ quét từ 5 s đến 10 ms, ngõ ra quét là NBC (4). Nếu nút này được kéo ra thì tín hiệu ngõ ra và tín hiệu quét là đồng bộ với nhau. 9. Độ rộng tia quét: vặn nút này để điều chỉnh độ rộng tia quét. Nhấn vào để thấy tia quét, kéo ra để thấy tác động tia quét. Nút (8) phải được kéo ra. 10. Chọn sóng chức năng: vặn để chọn sóng ra. Thực tập nhận thức Trang 3 Xưởng điện tử 11. Khoảng tần số: điều chỉnh chính về tần số. Tần số ra sẽ thay đổi 10 lần cho mỗi bước thay đổi. Tần số của tín hiệu ra là sản phẩm chung của nút số (2) và (11). 3. Oscilloscope Máy hiện sóng “oscilloscope” là một thiết bị hiển thị đồ thị - nó vẽ ra đồ thị của một tín hiệu điện. Trong hầu hết các ứng dụng, đồ thị chỉ ra tín hiệu thay đối thế nào theo thời gian: Trục dọc (Y) biểu diễn điện áp và trục ngang (X) biểu diễn thời gian. Cường độ hay độ sáng của sự hiển thị đôi khi được gọi là trục Z. Đây là đồ thị đơn giản có thể chỉ ra cho ta nhiều điều về một tín hiệu. Sau đây là một số công năng: + Nhận dạng tín hiệu (Xung vuông, răng cưa, hình sin, tin hiệu hình, tín hiệu tiếng…) + Xác định rõ các giá trị thời gian và mức điện áp và đường đi của một tín hiệu + Tính toán được tần số của một tín hiệu dao động + Nhận thấy “các phần động” của một mạch điện được biểu diễn bởi tín hiệu + Chỉ ra nếu một thành phần lỗi làm méo dạng tín hiệu + Tìm ra tín hiệu như thế nào là dòng một chiều hay dòng xoay chiều + Chỉ ra tín hiệu như thế nào là nhiễu và nếu có thì nhiễu thay đổi thế nào theo thời gian Máy oscilloscope trông rất giống với một cái tivi nhỏ, nó có một mạng lưới được vẽ trên màn hình và có nhiều núm điều khiển hơn tivi. Mặt trước của một oscilloscope thường có các phần điều khiển được chia thành các phần Dọc, Ngang và Trigger. Có các điều khiển hiển thị và các đầu nối đầu vào. 3.1 Mặt trước 3.2 Mặt sau: 3.3 Công dụng các nút: 1. POWER: Tắt/ mở nguồn cho Oscilloscope (P.ON/P.OFF) 2. INTENSITY: Điều chỉnh độ sáng của điểm hoặc tia 3. TRACE ROTATION: Chỉnh vệt sáng về vị trí nằm ngang để song song với đường màn hình 4. FOCUS: Điều chỉnh độ nét của tia sáng Thực tập nhận thức Trang 4 Xưởng điện tử 5. CAL(2VPP): Cung cấp dạng sóng vuông chuẩn 2Vpp, tần số 1KHz dùng để kiểm tra độ chính xác về biên độ cũng như tần số của máy hiện sóng trước khi sử dụng, ngoài ra còn kiểm tra lại sự méo do đầu que đo gây ra. 6. BEAM FIND: Ấn nút này, vệt sang sẽ xuất hiện ở tâm màn hình không bị ảnh hưởng của các núm khác, dùng đế định vị tia sáng. 7. CH1(X): Đầu vào vertical CH1 là trục X trong chế độ X-Y 8. CH2 (Y): Đầu vào vertical CH2 là trục Y trong chế độ X-Y 9. AC-GND-DC: Chọn lựa chế độ của tín hiệu vào và khuếch đại dọc - AC nối AC - GND khuếch đại dọc tín hiệu vào được nối đất và tín hiệu vào được ngắt ra - DC nối DC 10. VOLTS/DIV: Chọn lựa độ nhạy của trục dọc từ 5mV/DIV đến 5V/DIV 11. VAIRIABLE: Tinh chỉnh độ nhạy với giá trị > 1/2.5 giá trị đọc được. 12. POSITION: Dùng để điều chỉnh vị trí của tia 13. VERT MODE: Lựa chọn kênh - CH1: Chỉ có 1 kênh CH1 - CH2: Chỉ có 1 kênh CH2 - DUAL: Hiển thị cả 2 kênh - ADD: Thực hiện phép cộng (CH1 + CH2) hoặc phép trừ (CH1-CH2) (phép trừ chỉ có tác dụng khi CH2 INV được nhấn). 14. ALT/CHOP: Khi nút này được nhả ra trong chế độ Dual thì kênh 1 và kênh 2 được hiển thị một cách luân phiên, khi nút này được ấn vào trong chế độ Dual thì kênh 1 và kênh 2 được hiển thị đồng thời. 15. EXT TRIG IN : Đầu vào Trigger ngoài, để sử dụng đầu vào này, ta điều chỉnh Source ở vị trí EXT. 16. SOURCE: Dùng để chọn tín hiệu nguồn trigger (trong hay ngoài) và tín hiệu đầu vào EXT TRIG IN - CH1: Chọn Dual hay Add ở Vert Mode, chọn CH1 để lấy tín hiệu nguồn Trigger bên trong. - CH2: Chọn Dual hay Add ở Vert Mode, chọn CH2 để lấy tín hiệu nguồn Trigger bên trong. - LINE: Hiển thị tín hiệu Trigger từ nguồn xoay chiều - EXT: Chọn nguồn tín hiệu Trigger bên ngoài tại đầu vào EXT TRIG IN 17. TRIG.ALT: Chọn Dual hay Add ở Vert Mode, chọn CH1 hoặc CH2 ở SOURCE, sau đó nhấn TRIG.ALT, nguồn Trigger bên trong sẽ hiển thị luân phiên giữa kênh 1 và kênh 2. 18. SLOPE: Nút Trigger Slope - “+” Trigger xảy ra khi tín hiệu Trigger vượt quá mức Trigger theo hướng dương - “-” Trigger xảy ra khi tín hiệu Trigger vượt quá mức Trigger theo hướng âm. 19. TRIGGER MODE: Lựa chọn chế độ Trigger - AUTO: Mạch quét ngang tự động. Chỉ cho kích khởi các tín hiệu lớn hơn 100Hz, đối với các tín hiệu nhỏ hơn 100Hz thì đặt ở chế độ NORM. Thực tập nhận thức Trang 5 Xưởng điện tử - NORM: Chế độ kích khởi bình thường. Ở chế độ này khi mất tín hiệu kích khởi, mạch quét ngang ngưng hoạt động, tức mất vệt sáng trên màn hình. - TV-V: Dùng để quan sát tín hiệu dọc. Tần số kích khởi nhỏ hơn 1KHz - TV-H: Dùng để quan sát tín hiệu ngang. Dải tần hoạt động từ 1KHz -100KHz 20. TIME/DIV: Cung cấp thời gian quét từ 0.2 us/ vạch đến 0.5 s/vạch với tổng cộng 20 bước. 21. X-Y: Dùng oscilloscope ở chế độ X-Y 22. SWP.VAR: Núm điều khiển thang chạy của thời gian quét được sử dụng khi CAL và thời gian quét được hiệu chỉnh giá trị đặt trước tại TIME/DIV. Vặn núm điều khiển ngược chiều kim đồng hồ đến vị trí cuối cùng để giảm thời gian quét đi 2.5 lần hoặc nhiều hơn. 23. POSITION: Dùng để chỉnh vị trí của tia theo chiều ngang. 24. X10 MAG: Phóng đại 10 lần. 3.4 Hướng dẫn sử dụng: Trước khi khởi động máy phải đảm bảo điện áp đầu vào đúng yêu cầu. Sau đó thực hiện việc bật các công tắc và nhấn nút theo bảng sau: Thành phần Số Thiết lập Power 9 Off Inten 2 Ở giữa Focus 4 Ở giữa Illum 6 Vert mode 39 Ch1 Chop 41 Nhả ra Ch2 inv 36 Nhả ra Position 40,37 Ở giữa Volts/div 10,14 0.5V/div Variable 13,17 Cal AC-GND-DC 11,15 GND Coupling 25 AC SLOPE 22 + Trig alt 24 Nhả ra Level lock 29 Nhấn vào Holdoff 31 Nhỏ nhất Trigger mode 28 Auto Horiz display mode 38 A Time/div 18 0.5ms/div Swp.uncal 19 Nhả ra Position 34 Ở giữa X10 mag 33 Nhả ra X-Y 27 Nhả ra Sau khi thiết lập công tắc và các nút như trên thì nối dây điện vào máy và thực hiện các thao tác sau: 1) Nhấn nút Power và bảo đảm rằng đèn led bật sáng. Trong vòng 20 s sẽ có tia xuất hiện trên màn hình. Nếu không thấy tia xuất hiện trên mà hình trong vòng 60s thì nên kiểm tra lại các bước thiết lập công tắc ở trên. 2) Điều chỉnh độ sáng tối và độ sắc nét bằng núm Focus và Inten 3) Điều chỉnh tia ở đường ngang trung tâm bằng núm Trace Rotation và nút Position Thực tập nhận thức Trang 6 Xưởng điện tử 4) Nối que đo vào đầu Ch1 và 2Vp-p Cal 5) Đặt công tắc AC-GND-DC ở vị trí AC , Dạng sóng sẽ xuất hiện trên mà hình 6) Điều chỉnh Focus để có được hình ảnh rõ nét. 7) Hiển thị dạng sóng rõ ràng hơn bằng cách chỉnh núm Volts/Div và Time/Div tới các vị trí khác nhau 8) Chỉnh núm Position ngang và dọc để đọc được điện áp cũng như thời gian dẽ dàng hơn Ghi chú: Các mô tả trên là hoạt động đơn giản cho kênh Ch1, đối với kênh Ch2 thì hoạt động cũng tương tự. 3.5 Cách tính toán: Mỗi ô vuông trên màn hình sẽ tương đương với 1 đơn vị của thang đo : - Cách tín điện áp - Cách tính chu kỳ và tần số Nếu số ô của một chu kỳ là số lẻ, ta phải đếm chu kỳ tương ứng với ô số chẵn, sau đó lấy chu kỳ chia cho số ô để biết được số ô trong một chu kỳ. Thực tập nhận thức Trang 7 Thứ tự tính điện áp: Đọc giá trị vol/div. Đọc số ô theo chiều dọc. Vpp = số ô theo chiều dọc * vol/div. Ví dụ: bạn đo một tín hiệu mà bạn để Núm vol/div 0,5V. Số ô 3 ô. Vậy điện áp là 3*0.5 1.5 V. Thứ tự để tính chu kỳ và tần số của tín hiệu: Đọc số time/div Đếm số ô theo chiều ngang 1 chu kỳ. Chu kỳ của tín hiệu: T = số ô/1 T * time/div. Tần số của tín hiệu: f = 1/T Ví dụ: khi đo trên máy hiện sóng, time/div = 5s. Số ô là 4. Vậy chu kỳ T= 5*4 = 20s. Tần số f =1/20 =0.5Hz Xưởng điện tử - Cách tính điện áp một chiều : Thứ tự tính điện áp DC của tín hiệu: Chỉnh tia sáng nằm ở tâm màn hình. Khi đo điện áp DC tia sáng bị dịch chuyển theo chiều dọc. Điện áp DC = số ô dịch chuyển * vol/div Ví dụ: Biết vol/div = 5 V/ô. Vậy Vdc= 5*2 = 10 V - Xác định độ lệch pha giữa 2 tín hiệu: Bật máy về chế độ hiển thị 2 kênh. Độ lệch pha của tín hiệu: Tính số ô trên một chu kỳ (n). Tính số ô lệch nhau giữa 2 chu kỳ (m). Độ lệch pha = (360 * m)/n. Ví dụ: Thực tập nhận thức Trang 8 Biết time/div = 2 s. Ta có 5 ô = 2 chu kỳ. Do đó số ô/T= 5/2 ô. Chu kỳ T = 5/2*2 = 5 s. Tần số: f =1/T = 1/5 = 0.2 Hz Time/div = 0.5ms. m = 1. n = 4. Độ lệch pha =( 360*1)/4 = 90 độ Xưởng điện tử III. Phần thực tập cụ thể - Sinh viên dùng đồng hồ để đo dòng, áp, điện trở. - Sinh viên sử dụng Oscilloscope để đo các tần số ở máy phát xung với các tần số khác nhau( sử dụng hết các chức năng trên máy). Chý ý: Khi viết báo cáo thực tập theo thiết bị mà sinh viên đã sử dụng trong quá trình thực tập, không viết theo các thiết bị khác. Thực tập nhận thức Trang 9