4 3 9 thiết kế và thi công mô hình máy đo tần số

Luận Văn Tốt Nghiệp Mơ Hình Máy Đo Tần Số BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH MÁY ĐO TẦN SỐ HIỂN THỊ SỐ DÙNG TRONG GIẢNG DẠY SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHÁNH NGUYỄN MINH TỨ LỚP: 95 KĐĐ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:CÔ VŨ BẢO TUYÊN Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Luận Văn Tốt Nghiệp Mơ Hình Máy Đo Tần Số BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA : ĐIỆN BỘ MÔN : ĐIỆN TỬ NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn : cô VŨ BẢO TUYÊN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN KHÁNH NGUYỄN MINH TỨ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN XÉT DUYỆT Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Luận Văn Tốt Nghiệp Mơ Hình Máy Đo Tần Số GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Luận Văn Tốt Nghiệp Mơ Hình Máy Đo Tần Số BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA : ĐIỆN BỘ MÔN : ĐIỆN TỬ NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Giáo viên xét duyệt: Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN KHÁNH NGUYỄN MINH TỨ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN XÉT DUYỆT Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Luận Văn Tốt Nghiệp Mơ Hình Máy Đo Tần Số GIÁO VIÊN XÉT DUYỆT MỤC ĐÍCH VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI I./ Mục đích đề tài: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Luận Văn Tốt Nghiệp Mơ Hình Máy Đo Tần Số Đề tài mơ hình máy đo tần số ứng dụng làm đồ dùng dạy học cho môn học đo lường điện Thiết bị đo tần số có nhiều loại nhiều phương pháp đo máy đo tần số thị kim, máy đo tần số thị rung, máy đo tần số thị số.v.v… Trong luận văn tốt nghiệp, chúng em tìm hiểu mạch điện thi cơng máy đo tần số thị số dạng mơ hình dùng giảng dạy Mơ hình sử dụng linh kiện vi mạch số nhằm giới thiệu cho người hiểu thêm ứng dụng cuả vi mạch số thiết bị đo lường điện Mơ hình máy đo tần số thị số sau thi công dùng cho việc giảng dạy học tập cuả sinh viên trường đại học sư phạm kỹ thuật môn học đo lường điện II./ Giới hạn đề tài: Các thiết bị đo lường điện dùng kỹ thuật số đa dạng nhiều chức thời gian hạn chế nên thực điều bản: tìm hiểu loại máy đo tần số, cấu trúc nguyên lý hoạt động cuả vi mạch số Sau thiết kế, thi công mạch đo tần số dùng vi mạch số Giới hạn tần số làm việc cuả máy khoảng tần số HZ đến 20 KHZ, biên độ tín hiệu cần đo cao đáp ứng 15 V thấp 100mV Nguồn điện cung cấp cho máy 220 V Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Luận Văn Tốt Nghiệp Mơ Hình Máy Đo Tần Số MỤC LỤC Lường Điện I II Tần Số Lời nói đầu Chương I : Tổng Quan Về Đo Sai số cấp xác Các loại thiết bị đo tần số Chương II : Cơ Sở Lý Luận III Giới thiệu vi mạch số IV Các mạch taọ dao động V Cấu tạo mạch đếm VI Mạch giải mã hiển thị VII Giao tiếp công suất Chương III : Thiết Kế Mạch Đếm I II III Sơ đồ khối toàn mạch Mạch dao động chuẩn Mạch chia tần số tín hiệu ngõ vào mạch khống chế thời gian đếm giây IV Mạch giới hạn biên độ tín hiệu ngõ vào V Mạch đếm giải mã VI Mạch hiển thị VII Mạch nguồn Chương IV : Thi Cơng I Hình dạng mơ hình II Sơ đồ ngun lý Mạch ngõ vào Mạch dao động chuẩn Mạch đếm giải mã Mạch hiển thị III Lắp ráp cân chỉnh thiết bị Chương VI: Kết Luận Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Luận Văn Tốt Nghiệp Mơ Hình Máy Đo Tần Số Chương I TỔNG QUAN VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN I/ SAI SỐ VÀ CẤP CHÍNH XÁC: 1/ Nguyên nhân sai số: Mọi phép đo có sai số Sai số nguyên nhân khác gây dụng cụ đo, điều kiện tiến hành phép đo người đo Dụng cụ đo chế tạo với độ xác khác giá trị đọc từ dụng cụ đo Độ xác thân dụng cụ đo cịn phụ thuộc vào mơi trường Mức độ ảnh hưởng môi trường đến kết đo tùy thuộc vào kết cấu cụ thể dụng cụ đo Người ta đưa thêm đại lượng sai số đáng kể vào kết đo Sai số người đo, trước hết sai số đọc đặc biệt phải suy với thang đo phi tuyến Khi kim nằm hai độ khắc vạch người đọc cần phải phán đoán giá trị gần kết đo Sai số ngoại suy không 0,5 giá trị hai vạch khắc độ Ngồi cịn phụ thuộc vào trình độ sử dụng dụng cụ đo, người đo gây sai số khác Nhưng sai số lớn, ta gọi phép đo sai số, phải loại bỏ tính toán 2/ Phân loại sai số: Người ta chia sai số làm loại theo tính chất thống kê a/ Sai số hệ thống: Là sai số có giá trị xác định điều kiện xác định Do ta biết trước giá trị tính bù vào kết đo, tức ta bỏ sai số hệ thống khỏi kết đo sau tính tốn b/ Sai số ngẫu nhiên: Là sai số có giá trị ngẫu nhiên tiến hành phép đo điều kiện Để có kết đo xác ta dùng phương pháp thống kê, lấy trung bình cộng kết đo, với số phép đo lớn Cần nhớ phép lấy trung bình cộng khơng thể loại bỏ sai số hệ thống Việc phân chia sai số hệ thống sai số ngẫu nhiên có tính chất tương đối Cùng nguyên nhân gây sai số, tùy thuộc vào điều kiện nghiên cứu, lúc coi sai số ngẫu nhiên, lúc khác coi sai số hệ thống Nói chung sai số coi sai số hệ thống ta biết rõ nguyên nhân mức độ gây sai số tác động Nếu ta quan tâm đến tính chất thống kê sai số, khơng khống chế nguyên nhân gây sai số, sai số có tính chất ngẫu nhiên Việc lấy trung bình cộng loại sai số ngẫu nhiên số lượng phép đo đủ lớn, sau cho tác động gây sai số ngẫu nhiên biến đổi phạm vi lớn, sai số ngẫu nhiên có dạng phân bố chuẩn 3/ Cấp xác dụng cụ đo: Cấp xác dụng cụ hay thiết bị đo tỉ số tính theo phần trăm sai số lớn cho phép điều kiện làm việc bình thường thiết bị Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Luận Văn Tốt Nghiệp Mơ Hình Máy Đo Tần Số đo với giá trị định mức thiết bị Do sử thiết bị đo lường cần quan tâm đến cấp xác thiết bị đo ghi máy sổ tay kỹ thuật thiết bị đo Để từ cấp xác đánh giá sai số kết đo Ví dụ vơn kế có ghi cấp xác nghĩa giới hạn sai số cho tầm đo 1% II/ CÁC LOẠI THIẾT BỊ ĐO TẦN SỐ: 1/ Tần số kim kiểu tỉ số kế điện động: Hình II.1a Tần số kim kiểu tỉ số điện động, cấu đo tỉ số điện động Cuộn tĩnh mắc nối tiếp nối tụ điện C Cuộn động mắc nối tiếp với tụ C2, cuộn động mắc nối tiếp với điện cảm LF Chọn giá trị điện cảm L đủ lớn, tụ điện có giá trị đủ nhỏ để bỏ qua ảnh hưởng điện trở thân cuộn dây tỉ số kế Từ (H.II.1) ta thấy dòng I pha với dòng It, I2 chậm pha 180o so với dòng Để loại bỏ gốc chậm pha này, ta bảo đầu dây động lúc dòng điện qua dòng tĩnh hai cuộn động đồng pha, không phụ thuộc vào tần số nguồn Giá trị hiệu dụng dòng điện qua cuộn dây động tính: Như gốc  kim tương ứng với giá trị: Với giá trị L,C biết không thay đổi ta xác định giá trị tần số nguồn theo số  kim Người ta khắc độ trực tiếp lên mặt độ số Để tăng độ nhạy phạm vi đo từ f đến f2 tức phạm vi cần đo tầng số kế ta thay L C hai mạch cộng hưởng nối tiếp với tần số cộng Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh Luận Văn Tốt Nghiệp Mơ Hình Máy Đo Tần Số hưởng nhỏ f1, vị trí C2 thay mạch cộng hưởng nối tiếp tầng số cộng hưởng cao f2 Với tần số khoảng f đến f2, mạch cộng hưởng ln có tính chất điện cảm, cộng hưởng ln có tính chất điện dung, với điều kiện pha tương tự mắc L C2, với mạch cộng hưởng trở kháng lân cận tần số cộng hưởng thay đổi nhanh theo tần số, độ nhạy cao 2./ Tần số kim kiểu tỉ số từ điện: Hình II.2 Người ta dùng cấu đo tỉ số kế từ điện để tạo tần số kế kim Nhưng tỉ số kế từ điện đo dòng chiều ta phải dùng mạch chỉnh lưu Và dùng mạch chỉnh lưu nên ta khơng phải quan tâm đến pha dòng điện nên mạch đo đơn giản Cuộn động nối đến đường chéo cầu chỉnh lưu (I), cuộn động nối đến đường chéo cầu chỉnh lưu (II) Dòng qua cuộn dòng chỉnh lưu mạch chứa điện dung, dòng qua cuộn dòng chỉnh lưu mạch chứa điện trở Bỏ qua trở kháng vào cầu chỉnh lưu Ta có: Tỉ số kế đo tỉ số dòng qua cuộn cuộn đo tỉ số IR IC Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 10