TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO THỰC HÀNH – THÍ NGHIỆM HỌC PHẦN KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG MÃ HỌC PHẦN 13307H Giảng viên TRẦN SINH BIÊN Sinh viên TR[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO THỰC HÀNH – THÍ NGHIỆM HỌC PHẦN: KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG MÃ HỌC PHẦN: 13307H Giảng viên: TRẦN SINH BIÊN Sinh viên: TRỊNH HỒNG TÙNG DƯƠNG MSV: 90216 Nhóm: No1 – TH2 HẢI PHÒNG, 4/2023 Mục lục Trang Bài 1: Dùng đồng hồ vạn 1b.Đo điện trở Bài 2:Đo lường đại lượng không điện: Đo nhiệt độ BÀI 1: DÙNG ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG 10 B ĐO ĐIỆN TRỞ Mục tiêu - Học sử dụng thiết bị đo: Phân tích cấu tạo, hoạt động, chức sử dụng loại đồng hồ vạn có thang đo điện trở. - Biết cách đo điện trở theo phương pháp trực tiếp gián tiếp. - Biết cách đọc kết đo đánh giá kết đo. Công tác chuẩn bị sinh viên - Nghiên cứu nội dung thí nghiệm để hiểu rõ mục đích, yêu cầu thí nghiệm. - Phải thuộc trả lời câu hỏi lý thuyết liên quan tới thí nghiệm Sinh viên phải nắm vững kiến thức lý thuyết phương pháp đo điện trở trực tiếp phương pháp đo điện trở gián tiếp. - Đọc kỹ tài liệu hướng dẫn thí nghiệm. Trang thiết bị cần thiết - Đồng hồ vạn có thang đo điện trở. - Ơmmét. - Ampemét DC Vônmét DC. - Nguồn áp DC. - Các dụng cụ khác: điện trở mẫu, biến trở…. Nội dung, quy trình - Dụng cụ sử dụng để đo điện trở gọi Ômmét. - Cơ cấu thị Ômmét thường dùng cấu thị từ điện. - Tìm hiểu vè sơ đồ phương pháp đo điện trở gián tiếp khác nhau: + Sử dụng Vônmét Ampemét (2 sơ đồ); + Sử dụng Vônmét điện trở mẫu; + Sử dụng Ampemét điện trở mẫu. Hình 1.4 Đồng hồ vạn có thang đo điện trở - So sánh khác phương pháp đo điện trở gián tiếp - Vấn đề sai số sử dụng phương pháp đo điện trở gián tiếp khác Hình 1.5 Đo điện trở vônmét ampemét Một số ký hiệu: U0 - nguồn điện áp DC; Rt - điện trở tải (giá trị đọc theo vạch màu); Uđo - điện áp DC đo được; Iđo - dòng điện DC đo được; Rđo - điện trở đo tính theo công thức Rđo = Uđo/ Iđo; Rthực - điện trở thực; ∆R - sai số tuyệt đối; γR - sai số tương đối; a) Đo điện trở phương pháp gián tiếp: sử dụng Vônmét Ampemét (theo sơ đồ a b; sơ đồ lập bảng đây) Bảng 1.4 Bảng phân tích số liệu thực nghiệm đo điện trở phương pháp gián tiếp STT U0 Rt Uđo 1,5 V loại Rđo Rthực ∆R γR 1.25 1.26 0.99 1878 8.82 89.36 1.23 1.1 1.11 2184 1,074 0.49 1.27 2.4 0.5 1.803 1.303 0.72 1.27 2.7 0.4 5110 4.71 0.92 1.24 3,7 0.2 1992 3.23 1.1 0,8 1.8 0.77 2.3 9.87k 7.57 1.8 1.6 1.12 2184 1.064 7,1 1.7 7.6 0.2 1803 1.6 7,1 1.8 0.36 5110 4.75 7,1 1.85 1.55 1.19 992 8.73 10 1.25 1.26 0.99 1878 8.82 89.36 khác 9V loại khác Iđo Nhận xét b) Đo điện trở phương pháp trực tiếp Bảng 1.5 Bảng phân tích số liệu thực nghiệm đo điện trở phương pháp trực tiếp STT Rt Rđo 10k Rthực 9.68k ∆R 0.32kΩ γR 3.3kΩ Nhận xét loại 1.9k 1.804k 0.096kΩ 5.32kΩ khác 0.8k 0.99k -0.19kΩ 9.1kΩ 1k7 2.1k 0.4kΩ 19kΩ 4k5 5.1k -0.6kΩ 11.7kΩ loại khác 10 Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý đồng hồ vạn có thang đo dịng điện DC, điện áp DC, điện áp AC điện trở - Phân tích sơ đồ mạch đo điện trở hình 1.2 - Phân tích thang đo 2.5 DCmA : Chạy từ COM (+) đỏ qua cầu chì F1 qua R11 qua thang 2.5 qua thang 50µA chạy qua R7 qua D6 thị COM(-) đen - Phân tích sơ đồ mạch đo điện trở hình 1.2: Bắt đầu từ Com(+) que đỏ qua cầu chì F1, đến thang đo DCmA, xuống R12, qua D6,qua R7, qua thị Com(-) que đen - Điều cần ý đo điện trở nhỏ: - Khi đo điện trở nhỏ (cỡ 10kΩ), tay không tiếp xúc đồng thời vào que đo tiếp xúc điện trở người mắc song song với điện trở cần đo làm giảm kết đo - So sánh khác phương pháp đo điện trở gián tiếp Đo điện trở Volt kế Ampe kế * Phương pháp đo điện trở Volt kế Ampe kế Theo định luật Ohm, ta có: R = U/I Như vậy, để xác định giá trị điện trở ta sử dụng ampe kế volt kế Ở phương pháp này, ta xác định giá trị điện trở hoạt động (đo nóng) theo yêu cầu -Có hai cách mắc mạch Mắc rẽ dài hay ampe kế mắc sau, nghĩa mắc volt kế trước, ampe kế mắc sau Mắc rẽ ngắn hay ampe kế mắc trước,nghĩa mắc ampe kế trước, volt kế mắc sau *Phương pháp điện trở so sánh với điện trở mẫu -Ta xác định điện trở hai cách: - Điện trở đo điện trở mẫu Ro mắc nối tiếp Điện trở đo điện trở mẫu Ro mắc song song Như ta cần có xác định điện trở mẫu Các vấn đề sai số sử dụng phương pháp đo điện trở gián tiếp khác Khi dòng điện chạy qua làm dây dẫn nóng lên, dãn nở, điện trở dây dẫn tăng không tỉ lệ với U I (ko theo định luật Ôm) nên gây sai sót Do nhiều ngun nhân thiết bị đo, thiết bị ko cịn độ xác cao, nguồn điện ko ổn định chí lý thời tiết làm ảnh hưởng đến kết - Điều cần ý đo điện trở cách điện Luôn kiểm tra nguồn điện ngắt nguồn điện với thiết bị tiến hành đo Ngắt nguồn điện nối đất để đảm bảo an toàn Kiểm tra đồng hồ đo điện cần đảm bảo độ xác cao, khơng bị hỏng hóc Chú ý, nên vệ sinh bề mặt đo để đảm bảo kết đo xác. BÀI 2: ĐO LƯỜNG CÁC ĐẠI LƯỢNG KHÔNG ĐIỆN: ĐO NHIỆT ĐỘ Mục tiêu - Hiểu biết cảm biến nhiệt điện trở kim loại PT100, cặp nhiệt ngẫu - Hiểu biết nguyên lý hoạt động cảm biến PT100 cặp nhiệt ngẫu - Biết cách đấu nối PT100 cặp nhiệt ngẫu - Tìm hiểu mạch đo xây dựng thí nghiệm Cơng tác chuẩn bị sinh viên - Nghiên cứu nội dung thí nghiệm để hiểu rõ mục đích, yêu cầu thí nghiệm - Phải thuộc trả lời câu hỏi lý thuyết liên quan tới thí nghiệm - Sinh viên phải nắm vững nguyên lý hoạt động cảm biến - Đọc kỹ tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Trang thiết bị cần thiết - Cảm biến PT100, cặp nhiệt ngẫu - Nguồn nhiệt (Lò nhiệt) Nội dung, quy trình 4.1 Nội dung thí nghiệm 4.1.1 Ngun lý hoạt động cảm biến a Nhiệt điện trở kim loại PT100 Nguyên lý chung đo nhiệt độ điện trở dựa vào phụ thuộc điện trở suất vật liệu theo nhiệt độ Trường hợp PT100, mối quan hệ có dạng: (2.1) Trong nhiệt độ T đo oC, T0=0oC A, B, C hệ số thực nghiệm 12 10 Hình 2.1 Nhiệt kế cơng nghiệp dùng điện trở platin 1) Dây platin 2) Gốm cách điện 3) ống platin 4) Dây nối 5) Sứ cách điện 6) Trục gá 7) Cách điện 8) Vỏ bọc 9) Xi măng b Cặp nhiệt ngẫu Phương pháp đo nhiệt độ cảm biến nhiệt ngẫu dựa sở hiệu ứng nhiệt điện Người ta nhận thấy hai dây dẫn chế tạo từ vật liệu có chất hố học khác nối với mối hàn thành mạch kín nhiệt độ hai mối hàn t t 0khác mạch xuất dòng điện Sức điện động xuất hiệu ứng nhiệt điện gọi sức điện động nhiệt điện Nếu đầu cặp nhiệt ngẫu hàn nối với nhau, cịn đầu thứ hai để hở hai cực xuất hiệu điện Phương trình gọi phương trình cặp nhiệt ngẫu: E AB = eAB(t) - eAB (t ) (2.2) 4.1.2 Các thao tác thực hành Dùng cảm biến nhiệt điện trở kim loại cặp nhiệt ngẫu đo nhiệt độ lò nhiệt với giá trị nhiệt độ khác nhau, lập bảng phân tích sau: Bảng 2.1 Bảng phân tích số liệu thực nghiệm với cảm biến RTD PT100 STT To RPT100 140° 133Ω 135° 131Ω 130° 130Ω 125° 129Ω Nhận xét 11 120° 127Ω 115° 126Ω 110° 125Ω 105° 124Ω 100° 123Ω 10 95° 121Ω Bảng 2.2 Bảng phân tích số liệu thực nghiệm với cảm biến nhiệt ngẫu K STT To UK 140° 4.7 135° 4.4 130° 4.2 125° 120° 3.8 115° 3.6 110° 3.4 105° 3.2 100° 10 95 ° 2.7 Nhận xét 12 4.2 Q trình thí nghiệm nhận xét - Cho lò nhiệt hoạt động, đưa PT100 vào lò nhiệt đo với giá trị nhiệt độ khác ta thu giá trị điện trở tương ứng Thao tác tương tự cảm biến cặp nhiệt ngẫu ta thu giá trị điện áp khác Sau khảo sát đặt tính: -R=f(T) 13 - U=f(T) 14 - Nguyên lý hoạt động nhiệt điện trở kim loại PT100: +) Cảm biến nhiệt độ Pt100 hoạt động dựa nguyên tắc nhiệt điện trở Nghĩa điện trở tăng lên nhiệt độ tăng lên Giá trị điện trở thay đổi tỷ lệ thuận với thay đổi nhiệt độ (nhiệt độ tăng giá trị điện trở tăng ngược lại nhiệt độ giảm giá trị điện trở giảm) Dãi đo nhiệt độ khoảng từ -200 đến 600oC.Khi đó, ta cần đo giá trị điện trở quy đổi ngược nhiệt độ - Nguyên lý hoạt động cặp nhiệt ngẫu: +) Nguyên lý hoạt động cặp nhiệt ngẫu dựa hiệu ứng nhiệt Seebeck Cụ thể: kim loại khác hàn dính lại đầu (Measuring junction) tạo điện áp Mô nguyên lý theo sơ đồ sau: Điểm nối kim loại (Measuring point) nơi tiếp xúc với nhiệt độ cao – (1) đầu nóng Hai đầu dây cịn lại khơng hàn cố định đánh dấu (-) (+) – (2) đầu lạnh Khi (1) (2) có chênh lệch nhiệt độ, tạo dịch chuyển electron dẫn tới sinh hiệu điện đầu dây Theo đó, kim loại hàn điểm nóng, nơi dùng để đo nhiệt độ Khi nhiệt độ điểm nóng tăng điểm điện áp điểm lạnh tăng theo (không theo tuyến tính) Khi người ta đo điện áp đầu lạnh cho xác nhiệt độ đầu nóng 15 16 17