Giáo trình Đo lường điện điện tử (Nghề Cơ điện tử Cao đẳng)

UBND TỈNH NINH THUẬN TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NINH THUẬN GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: ĐO LƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: ngày Trường cao đẳng nghề Ninh Thuận Năm 2019 tháng năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo nghề Cơ điện tử trình độ Cao Đẳng Nghề Trung Cấp Nghề, giáo trình Đo Lường Điện -Điện Tử giáo trình mơn học đào tạo chuyên 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 tiển cao Nội dung giáo trình biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 45 gồm có: Bài 1: Các khái niệm Bài 2: Thiết bị điện Bài 3: Đồng hồ VOM/DM Bài 4: Đo lường máy sóng Bài 5: Các máy phát tín hiệu Trong q trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học cơng nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Ninh Thuận, ngày tháng năm 2019 Tham gia biên soạn Chủ biên: MỤC LỤC TRANG TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Bài 1: Các khái niệm - Các đơn vị hệ SI - Khái niệm đo lường - Sai số đo lường - Thị sai Bài 2: Thiết bị điện - Thiết bị đo kiểu nam châm vĩnh cửu với cuộn dây quay - Ampe kế đo điện chiều - Vôn kê chiều - VOM/DMM vạn Bài 3: Đồng hồ VOM/DMM - Vôn kế - Ampe kế - Omh kế Bài 4: Đo lường máy sóng - Đo lường AC - Đo thời gian tần số Bài 5: Các máy phát tín hiệu - Máy phát tín hiệu tần số thấp - Các máy phát hàm TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 60 96 123 129 MÔN HỌC ĐO LƯỜNG ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Mã môn học: MH 18 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học - Vị trí: Mơn học bố trí dạy từ đầu khóa học, trước học mơn chun mơn học song song với môn khác linh kiện điện tử, điện bản, máy điện, điện kỹ thuật - Vai trị: Giáo trình “Đo lường điện - điện tử” nhằm cung cấp cho học sinh kiến thức phương pháp kỹ thuật đo lường đại lượng vật lý Môn học Đo lường điện tử mơn học đóng vai trị quan trọng môn đào tạo nghề áp dụng việc đo lường thiệt bị điện cần có thơng số, số liệu để sửa chữa Mơn học địi hỏi người học phải có khả tư duy, kiên trì nắm vững kiến thức học môn học sở để ứng dụng - Ý nghĩa: Là môn học bắt buộc, sau học xong “đo lường điện tử” phải biết sử dụng thành thạo dụng cụ đo thiết bị đo điện tử quan trọng thực nghiệm vật lý Có kỹ phân tích thiết kế mạch đo đơn giản, từ có sở để phân tích thiết kế mạch đo hệ thống đo lường phức tạp Người học ứng dụng để kiểm tra, đo đạt thông số, thiết bị mạch điện, tín hiệu dạng sóng - xung mạch động điện AC pha, AC pha, động điện chiều - Tính chất mơn học: Là mơn học kỹ thuật sở Mục tiêu môn học Sau học xong mơn học học viên có lực * Về kiến thức: - Trình bày khái niệm sai số đo lường, loại sai số biện pháp phịng tránh - Trình bày loại cấu đo dùng kỹ thuật điện, điện tử - Trình bày cấu cách sử dụng loại máy đo thông dụng kỹ thuật: VOM, DVOM, máy sóng - Trình bày cấu cách sử dụng loại máy phát: Âm tần, cao tần… * Về kỹ năng: - Đo thông số đại lượng mạch điện - Sử dụng loại máy phát tín hiệu chuẩn - Thực bảo trì, bảo dưỡng cho máy đo * Năng lực tự chủ trách nhiệm: - Chủ động, tư sáng tạo học tập - Đảm bảo an tồn vệ sinh cơng nghiệp Nội dung mơn học: Số Tên Thời gian TT Bài 1: Các khái niệm - Các đơn vị hệ SI - Khái niệm đo lường - Sai số đo lường - Thị sai Bài 2: Thiết bị điện - Thiết bị đo kiểu nam châm vĩnh cửu với cuộn dây quay - Ampe kế đo điện chiều - Vôn kê chiều - VOM/DMM vạn Bài 3: Đồng hồ VOM/DMM - Vôn kế - Ampe kế - Omh kế Bài 4: Đo lường máy sóng - Đo lường AC - Đo thời gian tần số Bài 5: Các máy phát tín hiệu - Máy phát tín hiệu tần số thấp - Các máy phát hàm Cộng: Tổng Lý số thuyết Thực hành, Bài tập Kiểm tra* (LT TH) 4 10 15 12 10 45 12 31 BÀI 1: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Mã bài: MH18-01 Giới thiệu Đơn vị đo: Là 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) Rèn luyện tính tư duy, cẩn thận xác Nội dung chính: Các đơn vị hệ SI - Mục tiêu:Hiểu khái niệm đơn vị tiêu chuẩn hệ SI 1.1 Các đơn vị bản: 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 1.1.1 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 1.1.2 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” thể hình 1.1 Mẫu chế tạo vào năm 1879 Luân Dôn bảo quản, đậy kín chng kính, đặt Văn phòng Quốc tế Đo lường, vùng Sèvres - Paris Hình 1.1 Tuy nhiên, sau 100 năm chế tạo ra, mẫu chuẩn bị biến đổi Một vấn đề quan trọng kilôgam có xu hướng bớt khối lượng với thời gian bị mịn (bằng khoảng hạt cát có đường kính 0,4 mm) Đối với chúng ta, điều chẳng hấn Nhưng nhà khoa học khơng chấp nhận đơn vị trọng lượng sở cho nhiều đơn vị đo lường khác, khoa học địi hỏi phải xác khơng cho phép sai lệch Cần phải tìm mẫu chuẩn khác theo định nghĩa, tức có thuộc tính khơng thay đổi tự nhiên Nói cách khác, mẫu chuẩn phải phi vật thể Đa phần quốc gia tuân thủ hệ đo lường quốc tế có khối kilơgam chuẩn, chế tạo bảo quản y hệt chính, đem so sánh lại với khoảng 10 năm lần Chữ kilô (hoặc viết tắt k) viết liền trước đơn vị hệ đo lường quốc tế để đơn vị nhân lên 1000 lần Tại Việt Nam, kilôgam thường gọi cân giao dịch thương mại đời thường 1.1.3 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 lường 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) 1.1.4 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 1.1.5 Đơn vị đo nhiệt độ ( K): Trong hệ thống đo lường quốc tế, Kelvin đơn vị đo lường 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, nam 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 Chú ý: không dùng chữ "độ K" (hoặc "0K") ghi kèm số, kí hiệu K thơi, ví dụ 45K, 779K, khơng ghi 45 độ K (hoặc 450K), đọc 45 Kelvin, 779 Kelvin, "45 độ Kelvin", - Trong đời sống Việt Nam nhiều nước, đo 0C (10C trùng 274,15K) - Trong đời sống nước Anh, Mỹ số nước, đo 0F (10F trùng 255,927778K, 10C 1.80F) 1.1.6 Đơn vị đo lượng chất (mol): Mol lượng chất hệ chứa lượng phân tử số nguyên tử 0,012kg carbon 12 Mol dùng để nói đến phần tử nhỏ bé: Mol nguyên tử, mol phân tử, mol ions, electron, phần tử khác nhóm phần tử khác Ví dụ: Khối lượng mol nguyên tử ôxy 16g; khối lượng mol phân tử ôxy 32g, 1.1.7 Đơn vị đo cường độ ánh sáng (Cd): Đơn vị cường độ sáng Candela (Cd) cường độ sáng điểm đặt cách nguồn sáng đơn sắc có tần só 540x1012 Hz với cơng suất 1/683 Watt steradian (steradian đơn vị góc khối) 1.2 Đơn vị lực ( N) Trong vật lý, lực đại lượng vật lý dùng để biểu thị tương tác vật, làm thay đổi trạng thái chuyển động làm biến đổi hình dạng vật Lực miêu tả nhiều cách khác đẩy kéo Lực tác động vào vật thể làm xoay biến dạng, thay đổi ứng suất, chí thay đổi thể tích Lực bao gồm hai yếu tố độ lớn hướng Theo định luật Newton II, F=ma, vật thể có khối lượng không đổi tăng tốc theo tỉ lệ định với lực tổng hợp theo khối lượng vật Newton (viết tắt N) đơn vị đo lực hệ đo lường quốc tế (SI), lấy tên nhà bác học Isaac Newton Nó đơn vị dẫn xuất SI nghĩa định nghĩa từ đơn vị đo Cụ thể lực khối lượng nhân gia tốc (định luật Newton): (1.4) Trong đó: F: Lực, đơn vị Newton (N) m: Khối lượng, đơn vị kg a: Gia tốc, đơn vị m/s2 - Trên bề mặt Trái Đất, vật có khối lượng kg có lực trọng trường 9.81 N (hướng xuống) Trọng lượng người có khối lượng 70 kg so với Trái Đất xấp xỉ 687 N 1.3 Đơn vị công ( J ) Công học, gọi tắt công, lượng thực có lực tác dụng lên vật thể làm vật thể điểm đặt lực chuyển dời Công học thu nhận vật thể chuyển hóa thành thay đổi cơng vật thể, nội vật thể khơng đổi Cơng xác định tích vơ hướng véctơ lực véctơ quảng đường đi: A=F.s (1.5) Trong đó: - A cơng, SI tính theo “J” - F véc-tơ lực không biến đổi quãng đường di chuyển, SI tính theo “N” BÀI 2: TÌM HIỂU MÁY PHÁT SĨNG - Quan sát máy phát sóng Ghi lại nút có máy phát sóng Chức nút - Các dây nối vào OUTPUT, bật POWER Thay đổi dạng sóng tín hiệu Thay dổi phím FUNCTION, quan sát dạng sóng dao động ký, vẽ dạng sóng Thay đổi dạng sóng tín hiệu - Tạo sóng sin tần số 50hz Quan sát tín hiệu dao động ký vẽ dạng sóng quan sát - Thay đổi nút AMPLITUDE máy phát sóng đồng thời quan sát tín hiệu dao động ký, biên độ tín hiệu có thay đổi khơng? Tần số tín hiệu có thay đổi không? - Khi thay đổi nút AMPLITUDE, biên độ tín hiệu thay đổi từ đến bao nhiêu? - Nhấn phím -30dB biên độ tín hiệu thay đổi khơng? Tần số tín hiệu có thay đổi khơng? Độ nhay bao nhiêu? - Reset thay đổi OFFSET Quan sát tín hiệu dao động ký vẽ dạng sóng Nhận xét 38 Thay đổi tần số tín hiệu - Tạo sóng hình sin, chọn nút RANGE Hz/ GATE TIME - Thay đổi nút MAIN máy phát sóng đồng thời quan sát tín hiệu dao động ký, biên độ tín hiệu có thay đổi khơng? Tần số tín hiệu có thay đổi khơng? - Khi thay đổi MAIN, biên độ/ tần số tín hiệu thay đổi từ đến bao nhiêu? - Khi thay đổi FINE, biên độ/ tần số tín hiệu thay đổi từ đến bao nhiêu? - Thay đổi nút RANGE Hz/ GATE TIME Quan sát tín hiệu dao động ký Biên độ tín hiệu có thay đổi khơng? Tần số tín hiệu có thay đổi khơng? Thay đổi nào? ………………………………………………………………………………… Thay đổi chu kỳ làm việc (Duty cycle) - Tạo sóng vng, chọn nút 100Hz RANGE Hz/ GATE TIME - Nhấn núm RAMP/PULSE vào trong, quan sát tỷ lệ chu kỳ làm việc với chu kỳ tín hiệu quan sát Vẽ dạng sóng - Kéo núm RAMP/PULSE ngoài, điều chỉnh quan sát tỷ lệ chu kỳ làm việc với chu kỳ tín hiệu quan sát Tỷ lệ thay đổi phạm vi từ đâu đến đâu? 39 Bài 3: KHẢO SÁT MẠCH BẰNG DAO ĐỘNG KÝ khảo sát mạch phân điện trở dao động ký Hình 7.1 Các thiết bị trang thái sẵn sàng, mắc mạch hình 7.1 - Từ ngõ [ OUT – PUT] nguồn [ AF] lấy tín hiệu hình sin có giá trị 2v ngõ ( xác định 2v VOM), ứng với tần số 1kHz - Sau đưa tín hiệu tới cầu phân điểm [ A] [D], vào dao động ký hình 7.2 40 Hình 7.2 - Trước hết que dò dương [ →] dao động ký nối với điểm [ A] điều chỉnh núm xoay: [VOLTS/DIV], [TIME/DIV], [POSITION  ], [TRIGGER LEVER], để có sóng đứng im, biên độ [h] khoảng [4→6] hình, giữ ngun, khơng điều chỉnh dao động ký - Tiếp theo đặc que dò dương [→] đến diểm B,C thay đổi vị trí que dị dương B,C khơng thay đổi vị trí núm điều chỉnh dao động ký) - Quan sát vẽ lại sóng xuất dao động ký - Giải thích dạng sóng vừa vẽ 41 Đo điện trở dao động ký - Từ ngõ [ OUT- PUT] nguồn [ AF] lấy tín hiệu sóng sin có biên độ hiệu dụng 2v ( xác định 2v Vom ), ứng với tần số kHz hình 7.3 Hình 7.3 - Đặt que dị dương đến diểm [A] que dò âm đến điểm [B]  - Điều chỉnh núm xoay [VOLTS/DIV], [TIME/DIV], [POSITION [TRIGGER LEVER], để có sóng đứng im hình dao động ký ], 42 - Ghi nhận giá trị biên độ h1 [ô] vào bảng - Giữ nguyên núm điều chỉnh nguồn [AF] dao động ký - Tiếp theo đặt que dò dương đến điểm [C], ghi nhận giá trị h2 [ơ] vào bảng Sau thay đổi biên độ sóng sin từ ngõ sóng (UAC ) [OUT PUT] nguồn [ AF] từ (1.5v đến 3v ) lặp lại bước đo Ghi nhận kết h1 [ô] h2 [ô] vào bảng UAC (v) h1[ô] h2[ô] R1 = (h1 / h2 )x R2 (Ω) 1.5 2.5 3 Đo diện dung dao động ký - Từ ngõ [ OUT – PUT] nguồn [ AF] lấy tín hiệu sóng sin có biên độ hiệu dụng 2v ( xác định 2v VOM), ứng với tần số 1kHz hình Sau mắc mạch hình 7.4 Hình 7.4 - Đặt que dò dương đến điểm [D] que dò âm đến [ E] - Điều chỉnh núm xoay [VOLTS/DIV], [TIME/DIV], [POSITION LEVER], để có sóng đứng im hình dao động ký  ], [TRIGGER 43 - Ghi nhận giá trị biên độ h1 [ơ] sóng UDE vào bảng - Giữ nguyên núm điều chỉnh nguồn [AF] dao động ký - Tiếp theo đặt que dò dương đến điểm [ F], ghi nhận giá trị h2 [ô] sóng UEF vào bảng Sau thay đổi tần số sóng sin từ nguồn [ AF]: f( 1kHz đến 3kHz) lặp lại bước đo Ghi nhận kết h1 h2 [ô] vào bảng f (kHz) h1[ô] h2[ô] L = ? ( H) 1.5 2.5 Đo điện cảm dao động ký - Từ ngõ [ OUT – PUT] nguồn [ AF] lấy tín hiệu sóng sin có biên độ hiệu dụng 2v ( xác định 2v VOM), ứng với tần số 1kHz hình Sau mắc mạch hình 7.5 Hình 7.5 - Chọn R= 39Ω 18Ω, 82Ω, đặt que dò dương đến điểm [A] que dò âm đến điểm [B] - Điều chỉnh núm xoay [VOLTS/DIV], [TIME/DIV], [POSITION  ], [TRIGGER LEVER], để có sóng đứng im hình dao động ký - Ghi nhận giá trị biên độ h1 [ơ] sóng UAB vào bảng - Giữ nguyên núm điều chỉnh nguồn [AF] dao động ký 44 - Tiếp theo đặt que dò dương đến điểm [ C], ghi nhận giá trị h2 [ơ] sóng UAC vào bảng Sau thay đổi tần số sóng sin từ nguồn [ AF]: f( 1kHz đến 3kHz) lặp lại bước đo Ghi nhận kết h1 h2 [ô] vào bảng Với cơng thức tính L tự xác định f (kHz) h1[ô] h2[ô] L = ? ( H) 1.5 2.5  YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI Nội dung: + Về kiến thức: Trình bày phương pháp sử dụng máy sóng để đọc, đo thơng số kỹ thuật mạch điện + Về kỹ năng: sử dụng thành thạo nút chức dao động ký (OSC) Đo, Xác định đọc giá trị biên độ, điện áp thơng qua dạng tín hiệu ngõ vào + Về thái độ: Đảm bảo an tồn vệ sinh cơng nghiệp Phương pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm + Về kỹ năng: Đánh giá kỹ thực hành lắp ráp, mạch điện theo yêu cầu + Thái độ: Tỉ mỉ, cẩn thận, xác, ngăn nắp cơng việc 45 BÀI 5: CÁC MÁY PHÁT TÍN HIỆU Mã bài: MH18-05 Giới thiệu: Trong kỹ thuật điện tử, để phục vụ cho việc khảo sát, tính tốn, thiết kế hay sửa chữa, người ta dùng loại máy phát sóng để có dạng sóng với tần số biên độ chuẩn Mục tiêu: - Trình bày cấu trúc, hoạt động, sử dụng máy phát tín hiệu phục vụ cho đo lường - Có tinh thần trách nhiệm việc bảo quản thiết bị học tập Nội dung: Máy phát tín hiệu tần số thấp - Mục tiêu:Trình bày nguyên lý hoạt động ứng dụng với tín hiệu RF AF Sử dụng thành thạo nút chức máy theo qui trình 1.1 Khái niệm Máy phát tín hiệu đo lường nguồn phát tín hiệu chuẩn ổn định với thơng số biết biện độ, tần số dạng (sóng) tín hiệu 1.2 Phân loại Máy phát tín hiệu đo lường phân thành loại 1.2.1 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 1.2.2 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 1.2.3 Theo dạng điều chế  Máy phát sóng hình sin với điều chế biên độ (AM) 46  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  Máy phát xung với điều chế tổng hợp (cùng lúc thực nhiều dạng điều chế) 1.3 Sơ đồ khối: Hình 6.1: 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 công 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 1.3.1 Máy phát LC Trong máy phát LC tần số mạch dao động xác định điện dung C điện cảm L chế độ tự kích khung dao động máy phát LC thơng dụng chế tạo máy phát có dãi tần hẹp số giá trị tần số cố định Hình 6.2: Sơ đồ máy phất LC 1.3.2 Máy phát trộn tần số 47 Hình 6.3; Sơ đồ máy phát trộn tần Máy phát gốc gồm máy phát LC cao tần có tần số f gần giống nhau, trộn tần lọc thấp tần Máy phát tần cố định phát f1, máy phát tần số hiệu chỉnh phát tần số f2 Điện áp máy phát đưa qua mạch lặp lại emitter đến trộn tần ( tạo hỗn hợp tần số ± mf1 ± nf2 - m, n số nguyên) tần số f = f2-f1 Bộ lọc cho qua hiệu số tần số f = f2f1, sau qua khuếch đại qua phân áp đến đầu Trước phân áp mắc thêm volt kế để đo mức điện áp Các giá trị f1, f2 chọn cho hiệu tần số f nằm dải tần số thấp, chẳng hạn f1 = 180KHz, f2 = 180 ÷ 200KHz ∆f = ÷ 20KHz 1.3.3 Máy phát RC Hình 6.4: máy phát trộn tần RC Máy phát gốc khuếch đại hai tầng với phản hồi dương tần số mạch RC Mạch tảo di pha bao gồm điện trở tụ điện R1 C1 R2 C2 theo sơ dồ cầu bảo đảm tự kích tần số xác định Mạch phản hồi âm mạch phân áp điện trở nhiệt R3 có hệ số nhiệt điện trở âm điện trở R4 , từ lấy điện áp phản hồi âm Giả sử điện áp tăng, dao động mạch phản hồi âm tăng dẫn đến giảm điện trở nhiệt R3 làm tăng điện áp rơi R4 (phản hồi âm) làm cho điện áp giảm đến giá trị định mức cố định điện áp máy phát Các máy phát hàm 48 - Mục tiêu: Trình bày nguyên lý hoạt động, xác định khối chức nút hiệu chỉnh máy đo đạt Trong cac máy tạo tín hiệu tạo sóng sin, máy tạo xung tạo xung vuông chữ nhật, máy tạo hàm tạo loại dạng sóng khác nhau; sóng sin, xung vng, chữ nhật, tam giác tín hiệu cưa Các dạng sóng khác nahu tạo máy tạo hàm lấy đồng thời mạch dao động thiết bị mạch dao động đa hài hay mạch dao động tạo sóng sin kiểu cầu Wien Các dạng dao động, sóng sin biến đổi từ sóng sin mạch sữa dạng kiểu điện trở - diode Các dao động có dạng biến đổi thành xung mạch kích khởi trigo Schmitt 2.1 Sơ đồ khối Hình 6.5: Sơ đồ khối máy taọ hàm 2.2 Nguyên lý Mạch dao động cầu Wien tạo tín hiệu sóng sin có băng tần rộng, từ vài hertz đến dãi Megahertz Bộ khuếch đại đệm bảo tín hiệu dao động không bị suy giảm Mạch khuếch đại công suất mạch suy giảm mức tín hiệu tạo sóng sin đầu A Bộ tạo xung sử dụng mạch kích Schmitt để biến đổi sóng sin thành xung Bộ điều chỉnh dạng xung tạo xung có độ rộng cơng suất xung theo u cầu đầu B Tín hiệu mạch kích khởi schmitt cung cấp đến mạch tích phân opamp đến mạch điều hịa tín hiệu để có sóng tam giác đầu C chuyển mạch UJT biến đổi sóng tam giác thành tín hiệu cưa, sau điều hịa tín hiệu có đầu D Các cơng dụng máy tạo hàm - Tín hiệu sóng sin dùng để đo thử hệ số khuếch đại mạch khuếch đại - Sóng vng đo thử đáp ứng tần số thấp tần số cao mạch khuếch đại nhờ máy sóng 49 - Các sóng tam giác dùng để đo thử độ tuyến tính mạch mà sóng tam giác truyền qua Bất kỳ méo dạng cạnh tam giác, quan sát hình máy sóng, cho biết độ khơng tuyến tính tạo mạch khuếch đại - Tín hiệu rẳng cưa dùng để đo thử tạo sóng quét mạch khuếch đại quét máy thu hình, máy sóng monitor  Hướng dẫn sử dụng máy phát sóng âm tần AF hình 6.4 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,… Hình 6.4 Mặt trước máy phát âm tần Vị trí núm điều chỉnh Freqency Hz Freq.Range Chức + Núm xoay chọn tần số Hz để chọn tần số tín hiệu ngõ + Cơng 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 50 Power Wave Form 5.Sync Fine Control High – Low output Led + Công tắt nguồn xoay chiều + Cơng tắt chọn dạng sóng tín hiệu ngõ sóng sin hay sóng vng + Ngõ vào nối tiếp với tín hiệu đồng tần số ngồi + Núm điều chỉnh biên độ tín hiệu + Công tắt ấn định mức ngõ mức (Low) ngõ bị giảm xuống 1/10 (20dB) + Chỗ kết nối tín hiệu ngõ đến tải, tổng trở nguồn xấp xỉ 600Ω + Đèn LED sáng bật công tắc nguồn  YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP BÀI Nội dung: + Về kiến thức: Trình bày cấu trúc, hoạt động, sử dụng máy phát tín hiệu phục vụ cho đo lường + Về kỹ năng: Sử dụng thành thạo nút chức máy theo qui trình Đo, xác định giá trị điện áp, dịng điện, biện độ tín hiệu theo phương pháp đo , + Về thái độ: Đảm bảo an tồn vệ sinh cơng nghiệp Phương pháp: + Về kiến thức: Được đánh giá hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm + Về kỹ năng: Đánh giá kỹ thực hành lắp ráp, mạch điện theo yêu cầu + Thái độ: Tỉ mỉ, cẩn thận, xác, ngăn nắp cơng việc 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kỹ Thuât Đo Điện, Nguyễn Ngọc Tân - Ngô Văn Kỳ, Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh [2] Cơ Sở Kỹ Thuật Đo Lường Điện Tử, Vũ Quý Điềm, Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật [3] Giáo Trình Đo Lường Điện Tử, Dư Quang Bình, Đại Học Đà Nẵng [4] Dụng cụ đo điện, Nguyễn Trọng Quế, NXB KHKT, Hà Nội [5] Đo lường điện cảm biến đo lường, Nguyễn Văn Hịa - Bùi Đăng Thanh Hồng sỹ Hồng, NXB Giáo Dục, 2005 [6] Kỹ thuật đo lường điện điện tử, Lưu Thế Vinh, Đại học Đà Lạt [7] Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển, Lê Văn Doanh, NXB KH&KT 2001 [8] Kỹ thuật đo, Nguyễn Ngọc Tân (chủ biên) - - NXB KH&KT 2000 [9] Giáo trình cảm biến, Phan Quốc Phơ (chủ biên) - - NXB KH&KT 2005 [10] Measurement Systems-Application and Design, Ernest O Doebelin, 5st edition, McGraw-Hill [11] http://www.hieuchuan.vn/2010/10/cac-on-vi-o-luong-co-ban-theo-he-si.html [12] http://lqv77.com/2009/02/15/co-ban-su-dung-dong-ho-vom/ 52