Dtcn gt dl d dt docx 9433

̀ UBND TỈNH BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ QUY NHƠN GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: ĐO LƯỜNG ĐIỆN, ĐIỆN TỬ NGHỀ: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 99/QĐ-CĐKTCNQN ngày 14 tháng năm 2018 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cơng nghệ Quy Nhơn Bình Định, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Giáo trình biên soạn giáo viên khoa Điện tử trường Cao đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn, sử dụng cho việc tham khảo giảng dạy nghề Điện tử công nghiệp trường Cao đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn Mọi hình thức chép, in ấn đưa lên mạng Internet không cho phép Hiệu trưởng trường Cao đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn vi phạm pháp luật LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Điện tử công nghiệp cho hệ Cao Đẳng Trung Cấp, giáo trình Đo lường điện, điện tử giáo trình mơn học đào tạo chun ngành biên soạn theo nội dung chương trình khung Bộ Lao động Thương binh Xã hội Tổng cục Dạy Nghề phê duyệt Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logíc Khi biên soạn, nhóm biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học công nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiến thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học củng cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Tuy nhiên, tùy theo điều kiện sở vật chất trang thiết bị, trường sử dụng cho phù hợp Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh khiếm khuyết Rất mong nhận đóng góp ý kiến thầy, giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hồn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi Trường Cao Đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn, 172 An Dương Vương, TP Quy Nhơn MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU Bài 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 Các đơn vị hệ SI 1.1.1 Các đơn vị 1.1.2 Đơn vị lực (N) .8 1.1.3 Đơn vị công ( J ) 1.1.4 Đơn vị lượng 1.1.5 Đơn vị công suất (W) 1.2 Các đơn vị điện hệ SI .9 1.2.1 Các đơn vị dòng điện điện tích 1.2.2 Sức điện động, hiệu điện điện áp: 11 1.2.3 Điện trở điện dẫn: 12 1.2.4 Từ thông .12 1.2.5 Điện dung 12 1.3 Đo lường 13 1.3.1 Độ xác mức xác 13 1.3.2.Kỹ thuật đo 13 1.4 Sai số 14 CÂU HỎI ÔN TẬP 16 Bài 2: KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN 17 2.1 Phương pháp đo dòng điện 17 2.2 Phương pháp đo điện áp 20 2.3 Phương pháp đo công suất 23 Bài 3: KHẢO SÁT PHƯƠNG PHÁP ĐO CÁC ĐẠI LƯỢNG KHÔNG ĐIỆN DÙNG MÁY ĐO LCR METER 26 3.1 Khảo sát máy đo LCR meter 26 3.2 Đo điện trở 27 3.3 Đo tụ điện .27 3.4 Đo cuộn dây 28 Bài 4: SỬ DỤNG CÁC THIẾT BỊ ĐO 29 4.1 Sử dụng máy đo VOM 29 4.2 Sử dụng máy đo DMM 33 4.3 Sử dụng máy phát sóng 37 4.4 Sử dụng máy sóng 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 MÔN ĐUN ĐO LƯỜNG ĐIỆN, ĐIỆN TỬ Mã môn đun: MĐ 10 Thời gian thực mô đun: 90h (Lý thuyết: 30; Thực hành: 58; Kiểm tra: 2) Vị trí tính chất mơ đun: - Vị trí: Mơ đun bố trí dạy trước mơn học chuẩn bị bước sang mơn chun ngành - Tính chất: Cung cấp cho học viên kiến thức, kỹ sử dụng thiết bị đo lường điện – điện tử Mục tiêu mơ đun: - Kiến thức: + Trình bày đơn vị hệ thống hệ thống điện thông dụng quốc tế (SI); + Trình bày phương pháp đo đại lượng điện khơng điện; + Trình bày cấu tạo, ứng dụng thiết bị đo; - Kỹ năng: + Sử dụng thiết bị đo; + Đo xác định giá trị theo phương pháp đo đại lượng điện không điện; - Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Đi học đầy đủ, tích cực tham gia thảo luận, chăm đọc tài liệu tham khảo để nắm bắt kiến thức quan trọng + Rèn luyện cho sinh viên thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, xác học tập thực công việc Nội dung mô đun: Số Tên mô đun TT Bài 1: Các khái niệm Bài 2: Khảo sát phương pháp đo đại lượng điện Bài 3: Khảo sát phương pháp đo đại lượng không điện dùng máy đo LCR meter Thời gian (giờ) TS LT TH KT 3 0 32 22 10 4 Bài 4: Sử dụng thiết bị đo Tổng cộng 45 15 29 90 30 58 Bài 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Mã : MĐ 10-01 Thời gian: 03 (LT: 01, TH: 0, Tự học: 02) Giới thiệu: Đơn vị đo giá trị đơn vị tiêu chuẩn đại lượng đo quốc tế qui định mà quốc gia phải tuân thủ Năm 1832, nhà toán học Đức K Gauss rằng, chọn đơn vị độc lập để đo chiều dài (L), khối lượng (M), thời gian (T) - sở đại lượng nhờ định luật vật lý, thiết lập đơn vị đo tất đại lượng vật lý Tập hợp đơn vị đo theo nguyên tắc Gauss đưa hợp thành hệ đơn vị đo Trên giới nhà khoa học thống đưa đơn vị tiêu chuẩn gọi chuẩn Ðây hệ thống đơn vị đo lường quốc tế (SI) hợp pháp đa số nước giới Ví dụ: Chuẩn “ ampe”, ohm”, “ volt”,… Mục tiêu: - Trình bày đơn vị hệ thống hệ thống điện thông dụng quốc tế (SI) - Trình bày khái niệm đo lường sai số đo lường - Tính tốn loại sai số - Rèn luyện tính tư duy, cẩn thận xác 1.1 Các đơn vị hệ SI 1.1.1 Các đơn vị Để cho nhiều nước sử dụng hệ thống đơn vị người ta thành lập hệ thống đơn vị quốc tế (SI) năm 1960 thông qua hội nghị quốc tế mẫu cân Trong hệ thống đơn vị xác định sau: - Đơn vị chiều dài: met (m) - Đơn vị khối lượng: kilogam (kg) - Đơn vị thời gian: giây (s) - Đơn vị cường độ dòng điện: Ampe (A) - Đơn vị nhiệt độ: Kelvin (0K) - Đơn vị cường độ sáng: Candela (Cd) - Đơn vị số lượng vật chất: Mol * Đơn vị đo chiều dài mét (m): Mét đơn vị đo khoảng cách, bảy đơn vị hệ đo lường quốc tế (SI) Định nghĩa gần mét Viện đo lường quốc tế (Bureau International des Poids et Mesures) vào năm 1998 là: " khoảng cách có chiều dài quãng đường tia sáng chân không, khoảng thời gian 1/299.792.458 giây" Trong cách hành văn hàng ngày, nhiều “mét” gọi thước * Đơn vị đo khối lượng (kg): Kilôgam đơn vị đo khối lượng, bảy đơn vị đo hệ đo lường quốc tế (SI), định nghĩa "khối lượng khối kilôgam chuẩn quốc tế, mẫu chuẩn kilogramme hình ống trụ hợp kim gồm 90% platin 10% iridi, có đường kính 39 mm, cao 39 mm” Chữ kilơ (hoặc viết tắt k) viết liền trước đơn vị hệ đo lường quốc tế để đơn vị nhân lên 1000 lần Tại Việt Nam, kilơgam cịn thường gọi cân giao dịch thương mại đời thường * Đơn vị đo thời gian giây (s): Giây (viết tắt s theo chuẩn quốc tế cịn có kí hiệu ″ ) đơn vị đo thời gian, đơn vị hệ đo luờng quốc tế (SI) Định nghĩa quen thuộc giây vốn khoảng thời gian 1/60 phút, hay 1/3600 Hay Giây khoảng thời gian 9.192.631.770 lần chu kỳ thời lượng xạ tương ứng chuyển tiếp hai mức lượng trạng thái nguyên tử Cs133 (Xêzi ) Trong vật lí người ta sử dụng đơn vị nhỏ mili giây (một phần nghìn giây), micrơ giây (một phần triệu giây), hay nano giây (một phần tỉ giây) * Đơn vị đo cường độ dòng điện ( A): Ampe cường độ dịng điện khơng đổi chạy qua hai dây dẫn thẳng, tiết diện nhỏ, dài, song song với cách 1m chân khơng mét dài dây có lực từ 2.10-7 N (Niutơn) mét chiều dài Ampe có ký hiệu A, đơn vị đo cường độ dòng điện I hệ SI, lấy tên theo nhà Vật lý Toán học người Pháp André Marie Ampère * Đơn vị đo nhiệt độ ( K): Trong hệ thống đo lường quốc tế, Kelvin đơn vị đo lường b ả n cho nhiệt độ Nó kí hiệu chữ K Mỗi độ K nhiệt giai Kelvin (1K) tương ứng độ nhiệt giai Celsius (1°C) , Thang nhiệt độ lấy theo tên nhà vật lý, kỹ sư người Ireland William Thomson, n a m tước Kelvin thứ Nhiệt độ nhiệt giai Kelvin đơi cịn gọi nhiệt độ tuyệt đối, 0K ứng với nhiệt độ nhỏ mà vật chất đạt Tại 0K, lý thuyết, chuyển động nhiệt hỗn loạn ngừng Thực tế chưa quan sát vật chất đạt tới xác mức 0K, chúng ln có nhiệt độ cao 0K chút, tức có chuyển động nhiệt hỗn loạn mức độ nhỏ Độ Celsius (°C hay độ C) đơn vị đo nhiệt độ đặt tên theo nhà thiên văn học người Thụy Điển Anders Celsius (1701–1744) Ông người đề hệ thống đo nhiệt độ theo trạng thái nước với 100 độ nước đá đông độ nước sơi khí áp tiêu biểu (standard atmosphere) vào năm 1742 Hai năm sau nhà khoa học Carolus Linnaeus đảo ngược hệ thống lấy độ nước đá đông 100 nước sôi Hệ thống gọi hệ thống centigrade tức bách phân danh từ dùng phổ biến kể từ năm 1948, hệ thống nhiệt độ thức vinh danh nhà khoa học Celsius cách đặt theo tên ông Một lý Celsius dùng thay centigrade thuật ngữ "bách phân" sử dụng lục địa châu Âu để đo góc phẳng phần vạn góc vng Có thể biến đổi công thức từ 0C sang K công thức sau: t° = T -273,15 T = 273,15+ t° (0°C tương ứng với 273,15 K hay 0K = - 273,150C) Trong đó: t0: Kí hiệu nhiệt độ Celcius, đơn vị 0C; T: Kí hiệu nhiệt độ giai Kelvin, đơn vị K * Đơn vị đo lượng chất (mol) - Dùng máy đo VOM đo đọc giá trị điện trở - Dùng máy đo VOM đo kiểm tra chất lượng tụ - Dùng máy đo VOM đo điện áp chiều, điện áp xoay chiều - Dùng máy đo VOM đo dòng điện chiều 4.2 Sử dụng máy đo DMM 4.2.1 Lý thuyết liên quan - Khái quát chung: DMM đồng hồ hiển thị số có khả đo điện trở, điện áp AC DC, dòng điện AC & DC, kiểm tra tụ điện, đo tần số, đo dòng điện lớn, kiểm tra ốt Transistor Đây loại thông dụng đại cho người làm công tác kiểm tra điện điện tử Kết phép đo thường hiển thị hình tinh thể lỏng nên đồng hồ cịn g ọ i đồng hồ vạn điện tử số Việc lựa chọn đơn vị đo, thang đo hay vi chỉnh thường tiến h n h nút bấm, hay công tắc xoay, có nhiều nấc, việc cắm dây nối kim đo vào lỗ Nhiều vạn kế đại tự động chọn thang đo Đồng hồ số sử dụng nguyên lý mạch số để đo điện áp tương tự Đồng hồ số có tất ưu điểm mạch điện tử số so với mạch điện tử tương tự Vạn kế điện tử cịn có thêm chức sau: + Kiểm tra nối mạch: máy kêu "bíp" điện trở đầu đo (gần) + Hiển thị số thay cho kim thước + Thêm khuếch đại điện để đo hiệu điện hay cường độ dòng điện nhỏ điện trở lớn + Đo độ tự cảm cuộn cảm điện dung tụ điện, có ích kiểm tra lắp đặt mạch điện + Kiểm tra diode transistor, có ích cho sửa chữa mạch điện + Hỗ trợ cho đo nhiệt độ cặp nhiệt + Đo tần số trung bình, khuếch đại âm thanh, để điều chỉnh mạch điện radio Nó cho phép nghe tín hiệu thay cho nhìn thấy tín hiệu (như dao động kế) + Dao động kế cho tần số thấp, có vạn kế có giao tiếp với máy tính + Bộ kiểm tra điện thoại + Bộ kiểm tra mạch điện ô-tô 35 + Lưu giữ số liệu đo đạc (ví dụ hiệu điện thế) Ưu điểm: Đồng hồ số có số ưu điểm so với đồng hồ khí, độ xác cao hơn, trở kháng đồng hồ cao hơn, khơng gây sụt áp đo vào dòng điện yếu, đo tần số điện xoay chiều Nhược điểm:Đồng hồ có số nhược điểm chạy mạch điện tử lên hay hỏng, khó nhìn kết trường hợp cần đo nhanh, khơng đo độ phóng nạp tụ - Mặt trước đồng hồ DMM: + mA/A: sử dụng lỗ cắm lỗ COM thực chức đo dòng điện AC DC nhỏ 2A + 20A: sử dụng lỗ cắm lỗ COM thực chức đo dòng điện AC DC từ 2A đến 20A + Display panel: Màn hình hiển thị số + Mode Switch: chọn cách thức đo ( MODE) Khi nhấn nút cách thức đo thay đổi Min → Max→Rel→Comp→Normal ( trạng thái Normal khơng hiển thị lên hình) Min mode: thị giá trị nhỏ Max mode: thị giá trị lớn Rel Mode: thị giá trị liện hệ giá trị đo lường giá trị chuẩn Comp mode: kiểm tra việc đo lường vòng giá trị nhỏ với giá trị đo giá trị lớn với giá trị đo + RECALLSwitch: Nút nhấn sử dụng muốn xem giá trị chuẩn mode Rel + HOLD Switch: Nút nhấn sử dụng muốn giữ lại giá trị đo + Power Switch: công tắt mở máy hay tắt nguồn + Range: Chọn lựa đại lương cần đo: Điện áp, dịng điện, điện trở 36 Hình 4.3: Đồng hồ vạn kế điện tử (DMM) + Continuty: kiểm tra ngắn mạch mạch điện +Ω: Nút nhấn chọn muốn đo điện trở + P A; = A: Nút nhấn chọn muốn đo dòng DC dòng AC + PV;=V: Nút nhấn chọn muốn đo điện áp DC điện áp AC + Frequency: Nút nhấn chọn muốn đo tần số + V/ Ω/ dBm/ Hz: Sử dụng ổ cắm COM (17) thực chức đo diện áp, điện trở, decibel, tần số + COM: Sử dụng ổ cắm ổ cắm ( 1), (2),và ( 16) muốn thực chức đo dòng điện DC AC, Đo điện áp, điện trở tần số 4.1.2 Trình tự thực Đo điện áp chiều (hoặc xoay chiều) hình 4.4 - 4.5 37 Hình 4.4: Đặt đồng hồ vào thang đo điện áp DC AC Bước 1: Để que đỏ đồng hồ vào lỗ cắm ” VΩ mA” que đen vào lỗ cắm “COM” Bước 2: Bấm nút DC/AC để chọn thang đo DC đo áp chiều AC đo áp xoay chiều Bước 3: Xoay chuyển mạch vị trí “V” để thang đo cao chưa biết rõ điện áp, giá trị báo dạng thập phân ta giảm thang đo sau Hình 4.5: Đo sụt áp điện trở bóng đèn Bước 4: Đặt thang đo vào điện áp cần đo đọc giá trị hình LCD đồng hồ Bước 5: Nếu đặt ngược que đo (với điện chiều) đồng hồ báo giá trị âm (-) Đo dòng điện chiều (hoặc xoay chiều) hình 4.6 Bước 1: Chuyển que đo đồng hồ thang mA đo dòng nhỏ, 20A đo dòng lớn Bước 2: Xoay chuyển mạch vị trí “A” Bước 3: Bấm nút DC/AC để chọn đo dòng chiều DC hay xoay chiều AC Bước 4: Đặt que đo nối tiếp với mạch cần đo 38 Bước 5: Đọc giá trị hiển thị hình Hình 4.6: Đo dịng điện chạy qua điện trở bóng đèn Đo điện trở (hình 4.7) Bước 1: Xoay chuyển mạch vị trí đo ” Ω “, chưa biết giá trị điện trở chọn thang đo cao nhất, kết số thập phân ta giảm xuống Bước 2: Đặt que đo vào hai đầu điện trở Bước 3: Đọc giá trị hình Lưu ý: Chức đo điện trở cịn đo thơng mạch, giả sử đo đoạn dây dẫn thang đo trở, thông mạch đồng hồ phát tiến kêu Hình 4.7: Đo điện trở đo công suất Đo tần số Bước 1: Xoay chuyển mạch vị trí “FREQ” ” Hz” Bước 2: Để thang đo đo điện áp Bước 3: Đặt que đo vào điểm cần đo Bước 4: Đọc trị số hình 39 4.2.3 Thực hành Dùng đồng hồ DMM thực đo: - Đo giá trị điện trở - Đo điện áp chiều điện áp xoay chiều - Đo dòng điện chiều dòng điện xoay chiều 4.3 Sử dụng máy phát sóng 4.3.1 Lý thuyết liên quan 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 phân thành loại * Theo khoảng tần số + Máy phát tín hiệu tần số thấp < 20Hz tai người nghe + Máy phát tín hiệu tần số thấp từ 20Hz đến 200KHz + Máy phát âm tần: 20Hz đến 20KHz khoảng tần số 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 tam giác) + Máy phát có tần số thay đổi + Máy phát ồn * 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 40 + Máy phát xung với điều chế tổng hợp (cùng lúc thực nhiều dạng điều chế) Sơ đồ khối: Hình 4.8: Máy phát tín hiệu 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 phất LC, máy phát trộn tần, máy phát RC Bộ khuếch đại dùng để khuếch đại tín hiệu máy phát gốc nâng cao cơng 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 4.3.2 Trình tự thực Bước 1: Nhận diện mặt máy (theo hình 4.9) Máy phát sóng thiết bị tạo tín hiệu cần để thử, điều chỉnh sửa chữa mạch Máy phát sóng cho phép điều chỉnh tần số, biên độ dạng sóng đặc tính điều biên tín hiệu để kiểm tra hoạt động mạch cần thử với điều kiện khác tín hiệu, kết hợp với thiết bị đo khác để thử mạch, để kiểm tra đồng hồ vôn kế, dao động kế,… 41 Hình 4.9: Mặt trước máy phát âm tần Bước 2: Điều chỉnh vị trí núm mặt máy Vị trí núm điều Chức chỉnh Freqency Hz + Núm xoay chọn tần số Hz để chọn tần số tín hiệu ngõ Freq.Range + Công tắc dùng để chọn dải tần số x 1-10-100 Hz x 10 -100 -1kHz x 100 -1kHz – 10kHz x kHz – 10 – 100 kHz x 10 kHz – 100 – 1MHz Power + Công tắt nguồn xoay chiều Wave Form + Cơng tắt chọn dạng sóng tín hiệu ngõ sóng sin hay sóng vng 5.Sync + Ngõ vào nối tiếp với tín hiệu đồng tần số ngồi Fine Control + Núm điều chỉnh biên độ tín hiệu High – Low + Công tắt ấn định mức ngõ mức (Low) ngõ bị giảm xuống 1/10 (20dB) Output + Chỗ kết nối tín hiệu ngõ đến tải, tổng trở nguồn xấp xỉ 600Ω Led + Đèn LED sáng bật công tắc nguồn Bước 3: Kết hợp với thiết bị khác để đo dạng tín hiệu 42 4.3.3 Thực hành Khảo sát tín hiệu cần đo máy phát sóng 4.4 Sử dụng máy sóng 4.4.1 Lý thuyết liên quan Máy sóng hay cịn gọi dao động ký, osilloscope Dao động ký (máy sóng - MHS) 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 Dao động ký (hình 4.10) thiết bị đo thực vẽ dao động đồ hình dạng sóng tín hiệu nhờ ống tia điện tử CRT (Cathode Ray Tube) Dao động ký điện tử đo hàng loạt thơng số tín hiệu: trị đỉnh, trị tức thời điện áp, dòng điện; đo thời hạn xung, tần số, đo di pha, đo hệ số điều chế biên độ, vẽ đặc tuyến linh kiện Nhờ trở kháng lối vào lớn nên phép đo có ưu điểm không làm ảnh hưởng tới chế độ công tác mạch Các phương pháp đ o dùng dao động ký thơng dụng, phép đo đơn giản, thực nhanh chóng dễ dàng, kết đo xác Một đặc điểm quan trọng phép đo trực quan, vừa quan sát dạng tín hiệu nghiên cứu vừa đo đạt thông số đặc tính tín hiệu Các dao động ký điện tử phân loại theo dấu hiệu khác nhau: Phân loại theo dãi tần: tần cao, tần thấp; Phân loại theo kênh đo: kênh, kênh, nhiều kênh; Phân loại theo số tia điện tử: tia hay nhiều tia; Loại có nhớ hay khơng có nhớ Hình 4.10: Máy sóng * Cấu tạo: 43 Sơ đồ cấu tạo máy sóng bao gồm khối chính: Ống tia điện tử, khối lệch đứng Y, khối lệch ngang đồng X, kênh khống chế độ sáng (kênh Z) Hình 4.11: Sơ đồ khối máy sóng * Nguyên lý hoạt động: Ống tia điện tử: Là phận trung tâm máy sóng (MHS), sử dụng loại tia khống chế điện trường Có nhiệm vụ hiển thị dạng sóng hình đối tượng điều khiển (Uy, Ux, Ug) Kênh lệch đứng Y: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu vào cần quan sát, biến đổi tạo điện áp phù hợp cung cấp cho cặp lái đứng Y1, Y2 Gồm khối chức sau: Chuyển mạch kết nối đầu vào S1: Cho phép chọn chế độ hiển thị tín hiệu S1 AC: Chỉ hiển thị thành phần xoay chiều Uth S1 DC: Chỉ hiển thị thành phần chiều xoay chiều Uth S1 GND: Chỉ quan sát tín hiệu nối đất (0V) Mạch vào phân áp Y: Có nhiệm vụ phối hợp trở kháng phân áp tín hiệu vào để tăng khả đo điện áp cao Thường dùng khâu phân áp R – C mắc nối tiếp nhau, hệ số phân áp không phụ thuộc vào tần số, chuyển mạch phân áp đưa mặt máy ký hiệu Volts/Div Tiền khuếch đại: Có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu, làm tăng độ nhạy chung kênh Y Thường dùng mạch khuếch đại có trở kháng vào lớn có hệ số khuếch đại lớn Tạo trễ: Có nhiệm vụ giữ chậm tín hiệu trước đưa tới khuyếch đại (KĐ) Y 44 đối xứng, thường dùng chế độ quét đợi để tránh phần sườn trước tín hiệu quan sát Thường dùng chân L – C mắc nối tiếp Khuếch đại Y đối xứng: Có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu, làm tăng độ nhạy chung kênh Y, đồng thời tạo điện áp đối xứng để cung cấp cho cặp lái đứng Y1, Y2 Tạo điện áp chuẩn: Tạo điện áp chuẩn có dạng biên độ, tần số biết trước, dùng để kiểm chuẩn lại hệ số lệch tia MHS Khối lệch ngang X đồng bộ: Có nhiệm vụ tạo điện áp quét phù hợp dạng đồng pha so với Y1,Y2 để cung cấp cho mạch lái ngang X1X2 Chuyển mạch đồng S2: Cho phép chọn tín hiệu đồng khác S2 CH: Tự đồng (Uđb = Uth) S2 EXT: Đồng ngồi (Uđb = UEXT), tín hiệu đồng đưa qua đầu vào EXT S2 LINE: Đồng với lưới điện AC 50Hz (Uđb = UAC50HZ) lấy từ nguồn nuôi Khuếch đại đồng tạo dạng: khuếch đại tín hiệu đồng Uđb phù hợp tạo dạng xung nhọn đơn cực có chu kỳ: Tx = Tđb Tạo xung đồng bộ: Chia tần Ux tạo xung đồng có chu kỳ: Txđb = nTx = nTđb Xung điều khiển tạo điện áp quét để tạo Uq cưa tuyến tính theo chế độ quét đợi quét liên tục có chu kỳ Tq = Txđb Khuếch đại X đối xứng: khuếch đại điện áp quét tạo điện áp đối xứng để đưa tới cặp lái ngang X1X2 Mạch vào khuếch đại X: Nhận tín hiệu Ux khuếch đại, phân áp phù hợp Chuyển mạch S3: Chuyển mạch lựa chọn chế độ quét (quét liên tục, quét đợi) Bộ tạo điện áp quét: Tạo điện áp quét liên tục (hoặc quét đợi) đưa đến cặp phiến X Kênh điều khiển chế độ sáng Z: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều chế độ sáng Uz vào, thực chọn cực tính khuếch đại phù hợp đưa tới lưới điều chế G CRT * Các chức điều khiển mặt máy sóng Điều khiển cường độ tia [Intensity control] dùng để điều chỉnh độ sáng vệt Điều khiển độ hội tụ [Focus control] dùng để điều khiển độ sắc nét vệt sáng 45 Điều khiển định thời, điều chỉnh khoảng thời gian/vạch chia mạch dao động quét (gốc thời gian) Điều khiển hệ số khuếch đại dọc (Y) dùng để điều chỉnh biên độ dạng sóng hiển thị theo chiều dọc, khoảng từ 5mV/div đến 20V/div Điều khiển hệ số khuếch đại ngang (H) dùng để điều chỉnh độ dài vệt theo chiều ngang Điều khiển quét dùng để chọn mạch quét hay quét ngồi Điều khiển kích khởi [Trigger control] dùng để chọn xung kích khởi từ khuếch đại dọc (Y), từ tín hiệu điện lưới hay tín hiệu ngồi (đối với loại máy sóng có thêm chức điều khiển đồng bộ) Điều khiển mức kích khởi, dùng để điều chỉnh mức xung kích khởi Điều khiển vị trí ngang, dùng để điều chỉnh vị trí dạng sóng hiển thị theo chiều ngang Điều khiển vị trí dọc dùng để điều chỉnh vị trí dạng sóng hiển thị theo chiều dọc * Sử dụng máy sóng Khi chưa bật chuyển mạch nguồn cung cấp, đặt núm chức điều khiển độ hội tụ [focus], cường độ chùm tia [intensity] điều khiển hệ số khuếch đại [V/div] vị trí thấp (tận bên trái), chức điều khiển vị trí dọc ngang vị trí gần điểm Tiếp theo bật chuyển mạch nguồn cung cấp máy sóng Sau khoảng thời gian khởi động máy sóng cathode cần phải đốt nóng hồn tồn, tạo cường độ chùm tia yêu cầu Điều chỉnh chức điều khiển cường độ chùm tia để có vệt sáng rõ ràng xuất hình Điều chỉnh chức điều khiển vị trí dọc ngang cần (đơi hệ số khuếch đại ngang biểu thành vệt sáng điểm sáng bắt đầu khung hình) Khi điểm sáng nhìn thấy, di chuyển điểm sáng vào trung tâm điều chỉnh độ hội tụ, độ nhoè để làm cho điểm sáng gọn Chức điều khiển cường độ tia cần phải điều chỉnh để điểm sáng khơng q chói khơng q mờ Đặt chế độ quét theo vị trí quét [Int.], điều chỉnh hệ số khuếch đại ngang để mở rộng điểm sáng thành đường sáng đầy đủ ngang hình 46 Kiểm tra di chuyển theo chiều dọc đường sáng ngang Mạch khuếch đại dọc định chuẩn có sẵn thiết bị đo Đặt đầu que đo vào hệ thống cần đo Chuyển mạch nguồn hệ thống cần đo bật [ON] Điều chỉnh chức điều khiển hệ số khuếch đại dọc để có độ cao dạng sóng u cầu hình Điều chỉnh dao động quét (gốc thời gian) để có số chu kỳ cần thiết hình Đối với máy sóng kích khởi, chu kỳ cần phải ổn định Khảo sát dạng sóng, đo biên độ kiểm tra đặc tính tín hiệu Để có mẫu hình Lissajous, đưa tín hiệu ngồi cung cấp từ máy tạo sóng đến đầu vào qt ngồi, dùng cho phép đo tần số pha 4.4.2 Trình tự thực * Đo biên độ điện áp đỉnh – đỉnh: Biên độ điện áp đỉnh – đỉnh dạng sóng (hình 4.12) đo dễ dàng nhờ xuất hình thơng qua kích thước đồ thị hình Trên hình 4.12 minh họa sóng sin Hình 4.12: Đo biên độ đỉnh – đỉnh sóng sin Việc tính giá trị điện áp tín hiệu đuợc thực bước sau: Bước 1: Tính đếm số theo chiều dọc tín hiệu hình máy sóng Bước 2: Xác định vị trí núm VOTS/DIV Bước 3: Lết = số nhân với vị trí núm VOTS/DIV * Đo chu kỳ tín hiệu: Chu kỳ tín hiệu đo cách tính số chu kỳ gốc thời gian Giá trị gốc thời gian có chu kỳ chu kỳ tín hiệu 47 Việc tính chu kỳ tín hiệu đuợc thực bước sau: Bước 1: Tính đếm số theo chiều ngang tín hiệu hình máy sóng Bước 2: Xác định vị trí núm TIME/DIV Bước 3: Kết = số ô nhân với vị trí núm TIME/DIV *Đo độ lệch pha hai tín hiệu: Hiệu số pha hai sóng hình sin ∆t đo phương pháp minh họa hình 4.13 Mỗi sóng có chu kỳ ứng với vạch ngang thời gian thời điểm bắt đầu chu trình 1,4 vạch Ta có chu trình = 3600, vậy, giá trị vạch chia là: vạch chia = 3600/8 = 450 Hiệu số pha điện áp là: ∆t = 1,4 vạch x 450/vạch = 630 Hình 4.13: Đo hiệu số pha sóng sin 4.4.3 Thực hành - Khảo sát dạng sóng (sóng sin, sóng vng, sóng tam giác….) - Tính giá trị biên độ điện áp chu kỳ dạng sóng - Đo điện áp chiều mạch - Đo độ lệch pha hai tín hiệu… 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Khoa Điện tử, 2018, Giáo trình đo lường điện, điện tử, lưu hành nội bộ; [2] Nguyễn Ngọc Tân, Ngô Văn Kỳ, 2015, Kỹ thuật đo - Tập 1: Đo Điện, NXB Đại học quốc gia [3] Nguyễn Ngọc Tân, Ngô Tấn Nhơn, 2016, Kỹ thuật đo - Tập 2: Đo Điện tử, NXB Đại học quốc gia 49