TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC BAÙCH Thí nghiệm Trang bị điện trong máy công nghiệp (ME2006) Bài 1 Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 1 KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Bài 1 MẠCH RLC 1 GIỚI THIỆU Mạch điện RLC[.]
Thí nghiệm Trang bị điện máy cơng nghiệp (ME2006) KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ Bài Bài 1: MẠCH RLC GIỚI THIỆU Mạch điện RLC mạch điện gồm điện trở, cuộn cảm tụ điện, mắc nối tiếp song song Các chữ RLC ký hiệu điện thông thường tương ứng với trở kháng, điện cảm điện dung Mạch tạo thành dao động điều hòa cho dòng điện cộng hưởng giống mạch LC Điểm khác biệt có điện trở làm tắt dần dao động mạch khơng có nguồn nuôi Một mạch luôn tồn trở kháng mạch khơng có điện trở Mạch LC lý tưởng khơng trở kháng mơ hình trừu tượng sử dụng lý thuyết Mạch RLC có nhiều ứng dụng Chúng sử dụng nhiều loại mạch dao động khác Một ứng dụng quan trọng mạch điều chỉnh, chẳng hạn thu phát radio truyền hình (rà đài), sử dụng để lựa chọn dải tần hẹp sóng vơ tuyến từ mơi trường xung quanh Mạch RLC sử dụng lọc thơng dải (bandpass), lọc chặn dải (band-stop), lọc thông thấp hay lọc thông cao Bộ lọc RLC mơ tả mạch bậc hai, có nghĩa điện áp cường độ dòng điện thời điểm mạch biểu diễn phương trình vi phân bậc hai phân tích mạch Mục tiêu: • Làm quen với bảng breadboard đa dụng cụ đo bản: VOM, dao động ký • Làm quen loại nguồn điện DC, AC • Nhận biết đọc giá trị loại điện trở, cuộn cảm, tụ điện • Thực đo đạc thơng số điện áp, dịng điện, độ lệch pha mạch RLC THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 2.1 Thành phần - Bảng breadboard Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT Thí nghiệm Trang bị điện máy công nghiệp (ME2006) - Các loại điện trở, biến trở với mức công suất khác - Các loại tụ điện - Các loại cuộn cảm - Đèn LED - Bộ nguồn 5VDC, 12VDC, 220VAC - Đồng hồ vạn VOM - Dao động ký hai kênh - Dây nối Bài 2.2 Sơ lược đặc tính thiết bị 2.2.1 Breadboard (test board đa năng) Breadboard dạng đế cắm nhiều lỗ, cho phép cắm linh kiện điện tử, IC dây nối để tạo thành mạch điện tử mà khơng cần hàn nối Vì nên sử dụng lại giúp cho việc thiết kế mạch điện tử thí nghiệm dễ dàng Về cấu tạo breadboard gồm có hai phần chính: • Terminal strip: vùng gắn linh kiện Vùng có cột bên trái (A, B, C, D, E) cột bên phải (F, G, H, I, J) Trong đó, cột E cột F cách khoảng 0.3 inch (khoảng cách hai hàng chân IC) nên hai cột ưu tiên để gắn IC Với vùng này, hàng nối với hình vẽ • Bus strip: vùng cung cấp nguồn cho linh kiện điện tử Một bus strip có hai cột, cột nối với hình vẽ 2.2.2 Đèn LED LED (Light Emitting Diode – diode phát quang), diode có khả phát ánh sáng, hay tia hồng ngoại, tử ngoại LED có hai chân với độ dài khác nhau: chân dài cực dương (+), chân lại cực âm hay GND Khi có dịng phân cực thuận qua, LED phát sáng LED chiếu sáng thường có điện áp khoảng 2V dòng điện khoảng 10mA * Đo kiểm tra LED Để thang đo điện trở x1, dây đen đặt chân Cathode, dây đỏ Anode LED sáng tốt Nếu đảo chiều dây LED không sáng Nếu đồng hồ có vạch chia LV, LI ta biết điện áp LED dòng điện qua LED Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT Thí nghiệm Trang bị điện máy công nghiệp (ME2006) Bài 2.2.3 Điện trở (Resistor) Điện trở linh kiện điện tử thụ động mạch điện, hiệu điện hai đầu tỉ lệ với cường độ dịng điện qua theo định luật Ohm Nếu phân loại dựa cơng suất, điện trở thường chia làm loại: công suất nhỏ, công suất trung bình cơng suất lớn Tuy nhiên, thơng thường điện trở chia thành loại: điện trở thường điện trở công suất Nếu phân loại dựa cấu tạo, điện trở phân thành nhóm: Điện trở than: làm từ muội than bột than chì, cơng suất nhỏ Điện trở màng gốm kim: làm từ bột ôxit kim loại dẫn điện, cơng suất nhỏ Điện trở dây quấn: có vỏ kim loại để gắn tản nhiệt, công suất lớn Điện trở bán dẫn: sử dụng kỹ thuật màng mỏng, điện trở xác hoạt động tần số cao Trong thực tế, để đọc giá trị điện trở ngồi việc nhà sản xuất in trị số lên linh kiện người ta cịn dùng qui ước chung dùng vạch màu để đọc trị số điện trở tham số cần thiết khác Giá trị tính thành đơn vị Ohm Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT Thí nghiệm Trang bị điện máy cơng nghiệp (ME2006) Bài Lưu ý: Để tránh lẫn lộn đọc giá trị điện trở, điện trở có tổng số vịng màu từ trở xuống khơng bị nhầm lẫn vị trí bị trống khơng có vịng màu đặt phía tay phải trước đọc giá trị Cịn điện trở có độ xác cao có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ vịng màu tham số nhiệt nhìn thấy có chiều rộng lớn phải xếp bên tay phải trước đọc giá trị 2.2.4 Tụ điện (Capacitor) Tụ điện linh kiện điện tử thụ động sử dụng rộng rãi mạch điện tử, chúng sử dụng mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động, Cấu tạo tụ điện gồm hai cực đặt song song, có lớp cách điện gọi điện môi Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, làm chất điện môi tụ điện phân loại theo tên gọi chất điện môi Cách ghi giá trị điện dung tụ điện tùy theo loại tụ Loại Tụ hóa Hình dáng Đặc điểm Đọc giá trị điện dung Tụ hố tụ có phân cực Ghi trực tiếp thân tụ Ví (-) , (+) ln ln có dụ: 185 µF / 320 V hình trụ Tụ Loại tụ hóa có Ghi trực tiếp thân tụ Tantali điện áp thấp so với tụ hóa, điện dung lớn kích thước nhỏ Tụ giấy • Dạng: xyzK xyzJ Giá trị: xy × 10z (pF) K(J) sai số 5% (10%) • Dạng: xyz Giá trị: 0,xyz (µF) Tụ gốm Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT Đọc giá trị tụ giấy Thí nghiệm Trang bị điện máy công nghiệp (ME2006) Tụ nhỏ Các loại tụ thường Bài • Dạng: xyz khơng chịu điện áp Giá trị: xy × 10z (pF) phân cao mà thơng thường • Dạng ghi thân tụ: cực, tụ khoảng 50V hay 250V Giá trị tính µF đĩa Tụ Đọc giá trị tụ giấy polyester màng mỏng Tụ xoay Thường có giá trị nhỏ, thông thường nằm khoảng từ 100pF đến 500pF, thường có vịng xoay ngắn nên khơng có dải biến đổi rộng Tụ chặn Là tụ xoay có giá trị nhỏ, thường gắn trực tiếp lên mạch điện tử điều chỉnh sau mạch chế tạo xong Tụ Ít sử dụng, dễ bị Ghi trực tiếp thân tụ Polyester hỏng nhiệt hàn nóng đơn vị pF Bất kể tụ điện ghi trị số điện áp sau giá trị điện dung, giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, điện áp tụ bị nổ Khi lắp tụ vào mạch điện có điện áp U người ta lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V, Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT Thí nghiệm Trang bị điện máy công nghiệp (ME2006) Bài * Đo kiểm tra tụ giấy tụ gốm Tụ giấy tụ gốm thường hỏng dạng bị rò rỉ bị chập Dùng VOM, để thang đo điện trở x1KΩ x10KΩ, chạm que đo vào chân tụ Nếu kim phóng lên chút trở vị trí cũ tụ tốt Nếu kim lên lưng chừng thang đo dừng lại khơng trở vị trí cũ tụ bị rò Nếu kim lên Ω không trở tụ bị chập * Đo kiểm tra tụ hóa Tụ hóa bị rị hay bị chập tụ giấy, chúng lại hay hỏng dạng bị khơ (khơ hóa chất bên lớp điện môi) làm điện dung tụ bị giảm Để kiểm tra tụ hóa, ta thường so sánh độ phóng nạp tụ với tụ cịn tốt có điện dung 2.2.5 Cuộn cảm (Choke) Một số loại cuộn cảm có cấu trúc tương tự điện trở Quy định màu cách đọc màu tương tự điện trở Tuy nhiên, giá trị cuộn cảm thường linh động yêu cầu thiết kế mạch cuộn cảm thường tính tốn quấn theo số vịng dây xác định Với loại dây, với loại lõi khác giá trị cuộn cảm khác Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT Thí nghiệm Trang bị điện máy công nghiệp (ME2006) Bài NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 3.1 Thời lượng: tiết cho nhóm sinh viên 3.2 Thực hành 3.2.1 Đọc giá trị điện trở Đọc giá trị điện trở giá trị tối đa biến trở có kit thí nghiệm Báo cáo phần 5.1 3.2.2 Phân loại tụ điện đọc giá trị tụ điện Phân biệt loại tụ điện có kit thí nghiệm đọc giá trị chúng Báo cáo phần 5.2 3.2.3 Phân loại cuộn cảm đọc giá trị cuộn cảm Phân biệt loại cuộn cảm có kit thí nghiệm đọc giá trị chúng Báo cáo phần 5.3 3.2.4 Thí nghiệm với điện trở LED Thực theo bước sau: - Nối tín hiệu +5V nguồn lên dãy bus strip breadboard - Nối tín hiệu GND nguồn lên dãy bus strip breadboard - Nối vào hai hai cực nguồn điện mạch gồm điện trở (bất kỳ) đèn LED mắc nối tiếp Yêu cầu: Bật công tắc nguồn cho mạch quan sát điện trở, đèn LED Báo cáo phần 5.4 3.2.5 Thí nghiệm với mạch R–L–C nối tiếp Thực theo bước sau: - Mắc nối tiếp điện trở tụ điện (hoặc cuộn cảm) - Cấp nguồn 220VAC cho mạch Yêu cầu: - Dùng dao động ký quan sát dạng tín hiệu điện áp điện trở, đọc giá trị: tần số, điện áp đỉnh, điện áp đỉnh – đỉnh, điện áp hiệu dụng điện áp trung bình - So sánh pha điện áp điện trở điện áp tụ điện (hoặc cuộn cảm) - Báo cáo phần 5.5 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tony R Kuphaldt, Lessons In Electric Circuits, Volume I - VI, Design Science License, 5th Edition, 2004 Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT Thí nghiệm Trang bị điện máy công nghiệp (ME2006) Bài KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: 5.1 Liệt kê điện trở có kit thí nghiệm (theo thứ tự giá trị tăng dần) Loại STT Giá trị Sai số 5.2 Liệt kê tụ điện có kit thí nghiệm (theo thứ tự giá trị tăng dần) STT Loại Giá trị 5.3 Liệt kê cuộn cảm có kit thí nghiệm (theo thứ tự giá trị tăng dần) STT Loại Giá trị 5.4 Mạch sử dụng điện trở Ω đèn LED màu Tình trạng mạch: Giá trị dịng điện theo tính tốn lý thuyết là: A Do đó, tình trạng thực tế mạch phù hợp / không phù hợp so với lý thuyết 5.5 Mạch sử dụng điện trở Ω tụ điện/cuộn cảm có giá trị Vp= Vp–p = Vrms = Vavg = Kết lệch pha điện áp điện trở điện áp tụ điện (hoặc cuộn cảm) Lý Họ tên: Nhóm: Ngày thí nghiệm: Kit số: Tiết: Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT