Thực hành đo lường và cảm biến điện tử

MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU Tạo các kỹ năng sử dụng đồng hồ volt kế và ampe kế, đồng hồ VOM, đồng hồ số để thực hiện các phép đo điện áp và dòng điện trong một mạch cụ thể một cách đúng kỹ thuật,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN KHOA KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ

-  -

THỰC HÀNH

ĐO LƯỜNG VÀ CẢM BIẾN ĐIỆN TỬ

Biên soạn: TS Nguyễn Đỗ Dũng

Bộ môn: Điện tử - Viễn thông

Tài liệu lưu hành nội bộ

BÀI THỰC HÀNH SỐ 1

ĐO ĐIỆN ÁP – DÒNG ĐIỆN

I MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU

Tạo các kỹ năng sử dụng đồng hồ volt kế và ampe kế, đồng hồ VOM,

đồng hồ số để thực hiện các phép đo điện áp và dòng điện trong một mạch cụ

thể một cách đúng kỹ thuật, đúng phương pháp và đọc chính xác kết quả đo

II NỘI DUNG THỰC HÀNH

1 THÍ NGHIỆM 1

Bước 1: Lắp mạch như hình vẽ Cấp nguồn

Bước 2: Điều chỉnh nguồn UDC = 30V Quan sát các chỉ số ở các đồng hồ Ghi

kết quả vào bảng 1

UDC (V)

I(A)

Tính R

Nhận xét kết quả đo

2 THÍ NGHIỆM 2

R 10K

A

UDC

A

V

UDC

Hình 3

A

V

R 1

10K

U DC

V1

V2

R 2

15K

Bước 1: Lắp theo sơ đồ hình 3

Bước 2: Điều chỉnh nguồn UDC = 30V Quan sát chỉ số ở các đồng hồ Bước 3: Tiến hành đo dòng điện và điện áp theo trình tự như bảng 2

3 THÍ NGHIỆM 3

Bước 1: Lắp theo sơ đồ hình 4 với R1 = R2 = R3 = 10K

Bước 2: Điều chỉnh nguồn UDC = 30V Quan sát chỉ số ở các đồng hồ Bước 3: Tiến hành đo dòng điện và điện áp theo trinh tự như bảng 3

4 THÍ NGHIỆM 4

Bước 1: Lắp lại mạch như sơ đồ hình 1

Bước 2: Thay đổi nguồn DC cung cấp vào mạch khoảng 3 giá trị

Quan sát các chỉ số trên đồng hồ, ghi kết quả đo vào bảng 4

Hình 4

A

V

R1

UDC

A

A

R2 R3

Lần đo/ đại lượng

đo

Đo lần 1

Đo lần 2

Đo lần 3

5 THÍ NGHIỆM 5 (phương pháp dòng điện)

Bước 1: Lắp mạch theo sơ đồ hình vẽ cấp nguồn 12V

Bước 2: Dùng đồng hồ số đo điện áp trên điện trở cần kiểm tra Rx lần lượt với các giá trị điện trở mẫu trên hình vẽ Sau đó dùng công thức

𝑅 = 𝐸 − 𝑈đ

𝑈đ 𝑅 Tính Rx

Bước 3: Thay Rx = 15K thực hiện lại bước 2

Điện trở cần

kiểm tra

Uđo

(bằng vôn kế)

Uđo

(bằng tính toán)

(Tính được)

(Điện trở mẫu)

Rx = 10K

50K 14K 5K 2K

Điện trở Rx tính trung bình cộng:

Sai số tuyệt đối : Sai số tương đối :

Rx = 15K

50K 14K 5K 2K

BÀI THỰC HÀNH SỐ 2

ĐO CÁC THAM SỐ TÍN HIỆU (Tần số, pha, thời gian,)

I MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU

- Giúp sinh viên củng cố kiến thức đã học

- Yêu cầu hiểu được các chế độ quét trong Oscilloscope

-Yêu cầu sinh viên nắm vững các phương pháp đo tần số, pha, thời gian … bằng Oscilloscope

II NỘI DUNG THỰC HÀNH

1 THÍ NGHIỆM 1: Đo tần số chưa biết

Bước 1: Kết nối hai bộ tạo tín hiệu là A và B với kênh 1 và 2 tương ứng

Bước 2: Dùng máy phát tín hiệu A áp dụng dạng sóng hình sin tần số 1 kHz và biên độ 2V đến kênh 1

Bước 3: Dùng máy phát tín hiệu B áp dụng dạng sóng hình sin tần số 0,5 kHz

và biên độ 2V đến kênh 2

Bước 4: Nhấn nút X-Y trên Ôxilo và quan sát màn hình Vẽ biểu đồ của thu được mẫu Lissajous

Bước 5: Tương tự thay đổi tần số của cả hai máy phát điện và quan sát và ghi lại các mẫu Lissajous khác nhau Thực hiện đọc 5 kết quả cho tỷ lệ a / b khác nhau

và ghi lại đọc trong Bảng 1

Ví dụ: Ta có dao động đồ Lissajou sau:

Việc áp dụng quy tắc này cho con số dưới đây cho tỷ lệ tần số: fy/fx = a/b = 5/2

Bảng 1: Đo tần số và quan sát dao động đồ Lissajous

Số ô tiếp

tuyến dọc

Số ô tiếp tuyến ngang

Tần số máy phát

A fH (KHz)

Tần số máy phát A fV (KHz)

Kết quả quan sát được

2 THÍ NGHIỆM 2: Đo độ lệch pha giữa 2 tín hiệu cùng tần số

Bước 1: Lắp mạch theo hình vẽ:

Hoặc

Bước 2: Đưa tín hiệu hình sin có biên độ 4Vpp, vào hình có tần số: 10KHz từ máy phát vào theo sơ đồ mạch Dùng Oscilloscope đo tín hiệu ở đầu vào và đầu

ra của mạch cùng giá trị chuyển mạch thời gian Time/div Quan sát dạng sóng của tín hiệu

Bước 3: Tính độ lệch thời gian ∆T, từ đó tính độ lệch pha ∆φ Vẽ giản đồ thời gian

BÀI THỰC HÀNH SỐ 3

ĐO ĐIỆN TRỞ - ĐIỆN DUNG – ĐIỆN CẢM

(Dùng Oscillocope để đo)

I MỤC ĐÍCH – YÊU CẦU

- Giúp cho sinh viên thành thạo các dụng cụ đo và các phương pháp đo khác nhau dùng Oscilloscope

- Đo và đọc được các trị số của điện trở

- Biết cách thực hiện các phương pháp đo đạt, kiểm tra các trị số của R, L, C

II NỘI DUNG THỰC HÀNH

1 THÍ NGHIỆM 1 (đo điện trở bằng Oscillocope)

Bước 1: Lắp mạch như hình vẽ

Bước 2: Từ máy phát âm tần lấy một tín hiệu hình sin có biên độ hiệu dụng 1V (xác định bằng VOM) tần số 1Kz

Bước 3: Dùng Oscillocope đo tín hiệu tại A, B ghi nhận giá trị biên độ h1 vào bảng sau đó đo tín hiệu tại C, B ghi nhận giá trị biên độ h2 vào bảng

Bước 4: Thay đổi biên độ hiệu dụng như trong bảng và thực hiện lại bước 3

𝒉𝟐𝑹𝟐

1

2.5

3

4.5

2 THÍ NGHIỆM 2 (đo điện cảm bằng Oscillocope)

Bước 1: Trước khi lắp mạch như hình vẽ, đo điện trở cuộn dây

Bước 2: Từ máy phát âm tần lấy một tín hiệu hình sin có biên độ hiệu dụng 3V với tần số đặt vào cuộn dây là 5/10/20KHz

Bước 3: đo điện trở của cuộn dây và dùng Oscillocope đo điện rơi trên cuộn dây

Bước 4:

- Công thức tính điện trở nguồn phát và giá trị cuộn dây:

- Thay đổi tần số và cuộn dây như trong bảng và thực hiện lại bước 3

5

10

20

3 THÍ NGHIỆM 3 (đo điện dung bằng Oscillocope)

Cách 1: Đo theo tỉ lệ điện áp rơi

Bước 1: Lắp sơ đồ như hình vẽ

Bước 2: Từ máy phát âm tần lấy một tín hiệu hình sin có biên độ hiệu dụng 2V (xác định bằng VOM) tần số 1KHz

Bước 3: Dùng Oscillocope đo tín hiệu tại D, E ghi nhận giá trị h1 vào bảng sau

đó đo tín hiệu tại F, E Ghi nhận giá trị h2 vào bảng

𝒉𝟐

𝟏 𝑹𝝎

1

2

3.5

Cách 2: Đo theo thời gian nạp của tụ C

Bước 1 và Bước 2: Các bước thực hiện tương tự như ở Cách 1, chú ý thay tín hiệu hình sin bằng tín hiệu xung vuông với tần số 1KHz

Bước 3: Dùng Oscillocope đo Vxung và tính Vc, tnạp, C

Bước 4: Lặp lại các bước đo thêm 2, 3 tụ có trị số khác nhau Ghi kết quả

đạt được vào bảng

1

2

3

BÀI THỰC HÀNH SỐ 4

KHẢO SÁT TÍN HIỆU TỪ MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG OP-AMP

I MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU

- Nắm vững các phương pháp đo điện áp và đo cộng tín hiệu trên máy dao động

kỳ

- Đo các thông số từ các mạch khuếch đại được xây dựng từ thuật toán op-amp

và các phần tử thụ động

- Biết công dụng của các linh kiện điện tử sử dụng để đạt các yêu cầu trên

II NỘI DUNG

1 THÍ NGHIỆM 1

H.1 a) Mạch khuếch đại đảo

H.1 b) Mạch khuếch đại không đảo

in

in

Bước 1: Lắp mạch điện như hình vẽ H.1 Cấp nguồn cho IC: 12V

Bước 2: Nối nguồn ngõ vào (in) của IC với điện áp Uv = 0V (nối đất – Ground) Dùng VOM đo điện áp ra của mạch (out)

Bước 3: Cấp tín hiệu hình sin ngõ vào của hình H.1 có tần số như hình vẽ và biên độ theo các trường hợp sau:

a) Uv = 10 Vp-p

b) Uv = 24 Vp-p

Bước 4: Dùng Oscilloscope đo và vẽ lại quan hệ pha và biên độ tín hiệu của tín hiệu ngõ vào và ngõ ra trong cả hai trường hợp a) và b) của Bước 3

Bước 5: Nhận xét kết quả đạt được ở Bước 2 và Bước 4 (Giải thích các kết quả đó)

2 THÍ NGHIỆM 2:

H.2 a) Mạch phân áp H.2 b) Mạch cộng đảo

B

A

Bước 1: Lắp mạch điện như hình vẽ H.2 Cấp nguồn cho IC: 12V

Bước 2: Dùng VOM đo mạch phân áp ở hai điểm A và B của hình H.2 a) Sau

đó, mắc mạch phân áp vào hai ngõ vào của mạch H.2 b) Dùng VOM đo tín hiệu ngõ ra của mạch cộng đảo Dùng Oscilloscope đo và vẽ lại quan hệ tín hiệu ngõ vào và ngõ ra

Bước 3: Cấp tín hiệu hình sin và xung hình vuông ngõ vào của hình H.2 b) có tần số như hình vẽ và biên độ theo các trường hợp sau:

a) Tín hiệu sin Uv1 = 10 Vp-p; tín hiệu xung vuông Uv2 = 4 Vp-p

b) Tín hiệu sin Uv1 = 10 Vp-p; tín hiệu xung vuông Uv2 = 10 Vp-p

Bước 4: Dùng Oscilloscope đo và vẽ lại quan hệ pha và biên độ của tín hiệu ngõ vào và ngõ ra trong cả hai trường hợp a) và b) của Bước 3

Bước 5: Nhận xét kết quả đạt được ở Bước 2 và Bước 4

BÀI THỰC HÀNH SỐ 5

KHẢO SÁT CÁC MẠCH TẠO CÁC DẠNG SÓNG TÍN HIỆU

I MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU

- Nắm vững các mạch tạo hiệu: xung vuông, tam giác, răng cưa và hình sin…

- Nắm vững các phương pháp đo điện áp và đo cộng tín hiệu trên máy dao động

kỳ

- Đo các thông số từ các mạch được xây dựng từ IC thuật toán (Op-amp) hoặc

IC 555 và các phần tử thụ động

- Biết công dụng của các linh kiện điện tử sử dụng để đạt được các thông số yêu cầu

II NÔI DUNG THỰC HÀNH

1 THÍ NGHIỆM 1

H.1 a) Mạch tạo tín hiệu xung vuông dùng Op-amp

H.1 b) Mạch tạo tín hiệu xung vuông dùng IC 555

Bước 1: Lắp mạch điện như hình vẽ H.2 Cấp nguồn cho IC thuận toán:

12V

Bước 2: Dùng Oscilloscope đo tín hiệu ngõ ra và quan sát mối quan hệ tín hiệu ngõ ra và ngõ vào của mạch (hình H.1 a)) trong hai trường hợp:

a) C = 400 nF

b) C = 0,1uF

Bước 3: Dùng Oscilloscope đo tín hiệu ngõ ra và quan sát mối quan hệ tín hiệu ngõ ra và ngõ vào của mạch (hình H.1 b)) trong hai trường hợp:

a) C = 400 nF và C = 0,1uF

b) C = 400 nF và điện trở R ở mạch phân áp lần lượt thay các giá trị: 560, 1K, 10K

Bước 4: Nhận xét kết quả đạt được ở Bước 2 và Bước 3

2 THÍ NGHIỆM 2

R

H.2 Mạch tạo xung tam giác

H.3 Mạch tạo xung răng cưa Bước 1: Lắp mạch điện như hình vẽ H.2 và H.3 Cấp nguồn cho IC thuận toán: 12V

Bước 2: Dùng Oscilloscope đo tín hiệu ngõ ra và quan sát mối quan hệ tín hiệu ngõ ra và ngõ vào của mạch (hình H.2) trong hai trường hợp:

a) C = 400 nF

b) C = 0,1uF

Bước 3: Dùng Oscilloscope đo tín hiệu ngõ ra và quan sát mối quan hệ tín hiệu ngõ ra và ngõ vào của mạch (hình H.1 b)) trong hai trường hợp:

a) C = 200 nF và C = 0,1uF

b) C = 200 nF và điện trở R ở mạch phân áp lần lượt thay các giá trị: 560, 1K, 1,5K

Bước 4: Nhận xét kết quả đạt được ở Bước 2 và Bước 3

R