Định Nghĩa Và Phân Loại Phép Đo.pdf

Các Đặc Trưng Của Kỹ Thuật Đo Lường 1.2.1 Đại lượng đo hay còn gọi là tín hiệu đo -Đại lượng đo là các đặc trưng và bản chất vật lý của một vật có thể đo được trong ngành điện-điện tử có

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

_ _

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: ĐO LƯỜNG ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI: ………

………

Giáo viên hướng dẫn: Ths.Nguyễn Hữu Châu Minh

Sinh viên thực hiện: ………Huỳnh Tấn Phát………

Mã số SV:…………2105130047…….

Lớp: …21ĐHTĐ01……….

Thành phố Hồ Chí Minh tháng 11/2022

Nhận xét của giảng viên hướng dẫn

……….

……….

……….

……….

……….

……….

………

……….

……….

………

Tp Hồ Chí Minh, ngày …tháng … năm… Giảng Viên Hướng Dẫn

Ths.Nguyễn Hữu Châu Minh

LỜI CẢM ƠN

………

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

………

CHƯƠNG I :Khái Niệm Chung Về Đo Lường.

1.1 Định Nghĩa và Phân Loại Phép Đo

1.2 Các Đặc Trưng Của Kỹ Thuật Đo Lường

1.2.1 Đại lượng đo hay còn gọi là tín hiệu đo

-Đại lượng đo là các đặc trưng và bản chất vật lý của một vật có thể đo được trong ngành điện-điện

tử có thể là :điện áp, trở kháng,tần số,…

-Có 2 Loại đại lượng đo là : Đại Lượng Đo Tiền Định và Đại Lượng Đo Ngẫu Nhiên

1.2.2 Điều Kiện Đo

-Những yếu tố có thể gây ảnh hưởng đến quá trinh đo lường cần được lưu ý được gọi là điều kiện

-Phương Pháp Đo Kiểu So Sánh: Là sự biến đổi có khâu phản hồi để so sánh kết quả 1.11

1.4 Phân Loại Các Thiết Bị Đo

-Các thiết bị đo được chia thành nhiều loại với nhiều chức năng khác nhau để phù hợp với nhiều mục đích sử dụng

1.5 Các Đặc Tính Cơ Bản Cuả Thiết Bị Đo

-Có rất nhiều dụng cụ đo khác nhau nhưng về đặc tính chúng vẫn có nhiều điểm chung cơ bản:

Chiều dài Met(m)Khối lượng Kilogram(kg)Thời Gian Giây (s)Cường độ dòng điện

Ampe (A)Nhiệt độ Kelvin (oK)Cường độ sáng Candela( Cd)

CHƯƠNG 2: CƠ CẤU ĐO

2.1 Cơ Cấu Đo Từ Điện

2.1.1 Cấu Tạo

Hình 2.1 (Nguồn: ho-luong-dien-phan-gom-4-phan/)

2.1.3 Ứng Dụng

-Là nguyên lý cơ bản để tạo ra các thiết bị đo : đồng hồ vạn năng,Vol kế,Ampe kế,…

2.2 Cơ Cấu Đo Điện Từ

2.2.1 Cấu Tạo

-Tương tự với cơ cấu đo từ điện cơ cấu đo điện từ có 2 phần: Phần tĩnh và phần động

Hình 2.2 Nguồn (https://tieuluan.info/mc-lc-li-ni-u.html?page=2 )

-Phần tĩnh: bao gồm cuộn dây có khe hở không khí (khe hở làm việc ) bên trong

-Phần động: bên trong có lá kim loại (2) gắn trên trục quay (5) chuyển động qua lại trên khe hở của cuộn dây Những thành phần còn lại lò xo cản (3), cản dịu không khí (4), kim chỉ (6).2.2.2 Nguyên Lý Hoạt Động

-Khi có dòng điện I bất kỳ (AC or DC) đi qua cuộn dây (phần tĩnh ) sẽ làm xuất hiện lực từ hút lá kim loại làm xuất hiện momen quay

CHƯƠNG 3 :THIẾT BỊ PHÁT TÍN HIỆU ĐO LƯỜNG.

3.1 Khái niệm về đo lường

3.1.1 Mục đích -ý nghĩa

-Thời 4.0 gắn liền với sự ra đời của hàng loạt của các loại máy móc, thiết bị điện tử công nghệ cao

-Để có thể hoạt động đúng với mục đích được tạo ra các loại máy móc được đòi hỏi phải hoạt độngthật chính xác và an toàn với mức sai số ở mức tối thiểu.Các thiết bị đo lường được sinh ra với sứ mệnh là một giải pháp vấn đề trên.

3.1.2 Đại lượng đo lường

-Đại lượng đo lường được chia làm loại là: Đại lượng có điện và đại lượng không điện

-Trong đó đại lượng có điện được chia làm 2 loại là : Thụ động và tác động

+Đại lượng điện tác động :Là đại lượng mang năng lượng của chúng cung cấp vào mạch đo (dòng điện,điện áp, công suất)

+Đại lượng điện thụ động:Là những năng lượng không mang năng lượng khi đo phải cung cấp năng lượng vào mạch đo

3.2 Khái niệm chung về thiết bị phát hiện tín hiệu

-Máy phát tín hiệu đo lường là loại thiết bị chuyển hóa các thông số đo lường thành các dạng thông

số phổ biến như biên độ, tần số và các dạng sóng tín hiệu

-Máy phát tín hiệu thường được sử dụng để điều chỉnh các thiết bị đo, tín hiệu vô tuyến điện tử, thiết bị tự động và máy tính,… ngoài ra cũng có thể trở thành giải pháp để khắc phục sự cố kỹ thuật

Cấp độ 1 Chuẩn Quốc Tế (International standard):

-Các thiết bị đo lường cấp chuẩn quốc tế được định chuẩn tại Trung tâm đo lường quốc tế tại Paris (Pháp)

Cấp độ 2 Chuẩn quốc gia (National standard):

-Mỗi quốc gia đều có các viện định chuẩn khác nhau nhưng tất cả đều phải dựa trên tiêu chuẩn quốc tế

-Trong một quốc gia có thể có trung tâm định chuẩn cho từng khu vực được chuẩn hóa dựa trên tiêu chuẩn quốc gia

Cấp độ 4 Chuẩn phòng thí nghiệm ( Lad standard)

-Trong từng khu vực chuẩn hóa sẽ có những phòng thí nghiệm công nhận đủ

-Mở Rộng Tầm Đo Cho Từng Cơ Cấu Với Dòng DC

+Cơ Cấu Đo Từ Điện : Đối với cơ cấu đo này cách phổ biến nhất chính là sử dụng điện trở Shunt

Khí có điện trở shunt trong

mạch đo dòng điện đi qua phân nhánh vào khung quay Nếu muốn điều chỉnh tầm đo ta chỉ cần điểu chỉnh điện trở Shunt.

+Cơ Cấu Đo Điện Từ: Muốn thay đổi thang đo của cơ cấu đo điện từ ta cần sự tác động lên phần tĩnh tức số vòng dây của cuộn cố định Vì ampe kế điện từ được chế tạo bằng cách chia cuộn dây

cố định ra thành nhiều phần khác nhau với mỗi cách nối ghép ta sẽ cho ta một giá trị thang đo khác.+Cơ Cấu Đo Điện Động: Tương tự như cơ cấu đo từ điện ta để thay đổi thang đo của cơ cấu điện động ta chỉ cần mắc điện trở shunt song song với cuộn dây di động rồi điều chỉnh điện trở Shunt để

-Mở Rộng Tầm Đo Cho Từng Cơ Cấu Với Dòng AC:

+Sử dụng điện trở Shunt: Trong cơ cấu đo từ điện người ta thường mắc nối tiếp với một diode nhằm biến đổi dòng AC thành DC.Do đó để thay đổi tầm đo ta mắc song song một điện trở Shunt với diode với mạch đo.(Tương tự dòng DC nhưng có thêm diode)

+Sử dụng phương pháp biến dòng: Hoạt động dựa trên sự tương tác từ thông của dòng tải cần đo I1

và dòng điện qua cơ cấu đo I2 (hiện tượng hỗ cảm )

Nguồn : GIÁO TRÌNH ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ.

3.2 Đo Điện Áp: Thiết bị thường dùng là vôn kế Đo bằng cách mắc song song với phụ tải 3.2.1 Đo Điện Áp DC

-Nguyên lý đo: Chuyển điện áp thành dòng điện và để dòng điện qua qua cơ cấu đo

- Các cơ cấu đo như : từ điện, điện từ, điện động đều được sử dụng để làm vol kế đo DC bằng mắc nối tiếp thêm điện trở Rs

Nguồn : Gíao Trình Đo Lường Điện Tử Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng TPHCM.3.2.2.Đo Điện Áp AC

- Nguyên lý đo : Tương tự với đo dòng AC mắc thêm điện trở Rs vào cơ cấu đo riêng cơ cấu đo từ điện phải dùng thêm diode hoặc bộ biến đổi nhiệt điện

Nguồn : Gíao Trình Đo Lường Điện Tử Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng TPHCM.3.3 Đo điện áp DC bằng phương pháp biến trở: Ưu điểm của phương pháp này là không ảnh đến điện trở bên trong Vôn kế

-Nếu ta mắc 1 biến trở nối tiếp với vôn kế thì ta sẽ thấy rất ít sự khác biệt Nhưng khi ta mắc nó với

1 phụ tải hay động cơ thì ta sẽ thấy sự thay đổi rõ rệt

-Khác với Định Luật Ohm U=I*R thì ta thấy điện trở

và hiệu điện thế tỷ lệ thuận với nhau do đó khi ta

tăng biến trở lên và đo điện áp ở đầu ra động cơ ta sẽ

thấy điện áp ở hai đầu động cơ tăng và ngược lại

Nhưng trong thực tế khi ta lắp 1 biến trở vào trong

mạch điện thì 1 phần điện áp ban đầu đã được chia sẻ

với bộ biến trở Do đó khi ta tăng biến trở điện áp sẽ

giảm

Nguồn : What will happen to the voltmeter reading if the rheostat is increased? - Quora

CHƯƠNG 4: ĐO ĐIỆN TRỞ- ĐIỆN DUNG-ĐIỆN CẢM

4.1 Đo điện trở bằng Volt kế và Ampe kế

-Đây được xem là cách đo “nóng” khi điện trở đang hoạt động

-Có 2 cách mắc : mắc volt kế trước- ampe kế sau (trái), mắc ampe kế trước - volt kế sau (phải)

Nguồn: Giáo Trình Đo Lương Điện Tử Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng TPHCM

-Với mỗi cách đo cho ra 1 phép tính với 1 công thức khác nhau

4.2 Mạch Đo Điện Trở Trong Ohm Kế

Nguồn: Giáo Trình Đo Lương Điện Tử Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng TPHCM-Khi sử dụng Ohm kế để đo điện trở được gọi là là đo “nguội” bởi mạch đo có nguồn E ( pin ) là nguồn năng lượng riêng và điện trở Rx không mang năng lượng

- Biến trở R2 được mắc vào mạch đo với nhiệm vụ điều chỉnh kim chỉ của ôm kế chỉ về mức 0Ω khi nguồn E thay đổi

-Dòng Im là dòng điều chỉnh cơ cấu chỉ thị

-Cấu tạo của cầu Wheatstone gồm : hai chân đầu vào và hai chân đầu ra với 2 nhánh điện trở mắc nối tiếp song song với nhau theo hình thoi :

Nguồn: https://dientutuonglai.com/cau-wheatstone.html

4.4 Cầu đôi Kelvin

-Có thể nói cầu Kelvin là một phiên bản cải tiến so

với cầu Wheatstone Cầu Wheatstone có thể được

sử dụng đo mức điện trở bằng hoặc lớn hơn 1Ω

nhưng khi thực hiện đo các mức thấp hơn điều này

sẽ trở nên khó khan hơn và tạo ra nhiều sai số

hơn.Do đó người ta tạo ra 1 phiên bản cải tiến hơn

gọi là cầu Kelvin

-Cầu Kelvin sử dụng điện trở mẫu để tránh sự sai

số do tiếp xúc của đầu điện trở với dây dẫn có

4.5.1 Đo điện trở bằng Volt kế,Ampe kế

-Ta mắc volt kế song song với dây dẫn cần đo và

micro Ampe kế mắc nối tiếp sau đo dùng vòng

bảo vệ Guard để tránh rò rỉ điện trở ra ngoài dẫn

đến sai số

4.5.2 Đo điện trở bằng MegaOhm chuyên dụng

-Cơ cấu đo được dùng cho MegaOhm gồm 2 cuộn dây: cuộn dây lệch và cuộn dây kiểm soát Cả 2 cuộn được gắn với kim chỉ thỉ và chịu tác động của momen quay

-Điện trở bên trong cơ cấu đo của

MegaOhm thường lớn để đảm bảo an

toàn khi tiếp xúc những dòng điện có trị

số lớn

Nguồn: bang-megaohm-an-toan-chinh-xac-cao

https://maydochuyendung.com/tin-tuc/huong-dan-su-dung/cach-do-dien-tro-cach-dien-4.6 Đo điện trở nối đất

-Đo điện trở nối đất bằng Volt kế và Ampe kế; Đo trực tiếp và đo gián tiếp

+Mạch đo trực tiếp

Nguồn: Giáo Trình Đo Lương Điện Tử Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng TPHCM.Theo thứ tự Cọc A đo điện trở,Cọc B đo điện áp, Cọc C đo dòng điện ta sẽ có được giá trị như : Vab, Ic từ những phép tính, định luật ta có thể tính được điện trở nối đất ở cọc A Ra

+Mạch đo gián tiếp: Tương như hình trên nhưng ta có cách đo khác volt và ampe kế sẽ cho ra điện trở của từng cặp cọc (A-B, B-C, A-C) từ đó ta lập hệ phương trình để tính ra điện trở của cả ba cọc

từ đó ta có được giá trị điện trở cọc A

4.7 Đo điện dung và điện cảm dùng volt kế và ampe kế

4.7.1 Đo điện dung

-Khi đo điện dung ta xét đến 2 dạng là có tổn hao và không có tổn hao, tụ điện điện không xét đến tổn hao được gọi là tụ điện lý tưởng

-Để xét tổn hao ta căn cứ vào δ nếu δ nhỏ thì ta mắc điện trở Rx nối tiếp với tụ điện ngược lại với δlớn ta mắc điện trở Rx song song với tụ điện

4.7.2 Đo điện cảm

Mạch đo điện cảm được mắc như hình trên với công thức:

4.7.3 Cầu đo điện dung và điện cảm Có hai loại cầu đo: cầu đo đơn giản và cầu đo phổ quát được :dùng để đo điện dung và điện cảm Cả hai loại này đều dựa vào nguyên lý cầu đo Wheatstone Cầu đơn giản đo tụ điện và cuộn dây khi không xét đến tổn hao Trong cầu đo phổ quát có xét đến hệ sốtổn hao D của tụ điện cũng như hệ số phẩm chất Q của cuộn dây.

CHƯƠNG 5 : ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG

5.1 Đo công suất 1 chiều DC

-Với cách đo sử dụng volt kế và ampe kế người ta thường sử dụng mạch đo mắc theo dạng V-A, V( dạng trước sau có volt kế và ampe kế)

A Cả hai các đều có chung nhược điểm là bị ảnh hưởng bởi điện trở nội

5.2 Đo công suất xoay chiều AC

-Công suất xoay chiều mạch 1 là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của mạch điện xoay chiều

Công thức tính công suất ở mạch xoay chiều

P= UICos(øu – øt) = UICosø

5.3 Đo công suất tải 3 pha

- Dòng điện 3 pha thường được sử dụng cho các loại máy móc có lượng điện năng tiêu thụ khá lớn.Những loại máy móc công nghiệp sử dụng điện 3 pha đều có dán thông số về điện năng tiêu thụ giúp người dùng hay chủ doanh nghiệp hiểu hơn về sản phẩm

5.4 Đo công suất phản kháng

- Công suất phản kháng Q được xem là công suất vô ích trên tải được tạo ra bởi tính cảm ứng của các phụ tải Người ta dùng công thức Q = S*Sinφ để xác định công suất phản kháng

- Mặc dù không sinh ra công nhưng công suất phản kháng Q lại gây ảnh hưởng về mặt kinh tế vũngnhư kỹ thuật Để đánh giá ảnh hưởng của Q người dựa vào hệ số công suất

5.5 Đo điện năng

-Để đo điện năng tiêu thụ người ta thường sử dụng công tơ điện.Có 2 loại phổ biến được tập đoàn điện lực Việt Nam đang sử dụng đó chính là công tơ điện cảm ứng và công tơ điện tử

Nguyên lý hoạt động: Khi có dòng điện xoay chiều đi qua cuộn dong sẽ làm sinh ra từ thông biên thiên qua đĩa nhôm làm sinh ra dòng điện xoáy Ii Ở cuộn áp sinh ta từ thông Va biến thiên tạo ra dòng Iư.Hai dòng Ii và Iư ngược chiều nhau cùng tác động với từ thông I và từ thông Va tạo ra momen quay ở đĩa nhôm Tốc độ quay của đĩa nhôm tỷ lệ thuận với công suất P cần đo CHƯƠNG 6 : DAO ĐỘNG KÝ

6.1 Ống phóng điện tử

- Ống phóng điện tử (CRT) là một ống chân không sử dụng 1 hay nhiều súng điện tử và 1 lân manghình được phủ huỳnh quang để hiện thị hình ảnh khi bị các electron đập vào Những hình ảnh có thể là các dạng sóng, tín hiệu đo được từ các phụ tải

6.2 Các khối chức năng trong OSC (Osciliscope)

-OSC là thiết bị thí nghiệm điện thử được sử dụng để hiện thị các dạng tín hiệu cần quan sát ở các thiết bị, phụ tải

Nguồn: https://vi.m.wikipedia.org/wiki/Dao_%C4%91%E1%BB%99ng_k%C3%B

1/Nút Power : Nút mở tắt dao động ký; 4/ INTENSITY: Điều chỉnh độ sáng ; 5/ FOCUS: Điều chỉnh độ nét của ảnh; 6/ Nguồn tín hiệu 1kHz;7/ Position: Điều chỉnh vị trí của tín hiệu;8/ INV: Đảo dạng sóng;9/ Điều chỉnh giá trị V hay mV;10/ VARIABLE: Điều thu gọn trong khoảng;11/ Đầu vào tín hiệu AC hoặc DC;13,14/ Cột nhận tín hiệu kênh 1, kênh 2(CH1,CH2);15/ Biểu thị kênh 1, kênh 2,16/ Phóng đại hình ảnh; 17/X-Position: Dịch chuyển sóng theo chiều ngang; 25/ Điều chỉnh độ trigger

6.3 Sự tạo hình ảnh trên OSC

Nguyên lý hiển thị hình ảnh trên OSC tương tự như sử dụng ống phóng điện từ nhưng khác nhau

về kích thước và biên đổ hiển thị sóng Chùm điện tử phía sau ống chân không được làm nóng và làm cho hội tụ bởi 1 hay nhiều điểm Anode đập vào 1 điểm phía trước màn hình được phủ huỳnh quang của ống phát sáng

6.4 Đo dao động ký 2 tia

-Dao động ký 2 tia là loại dao động ký có nhiều kênh

-Để đo được loại dao động này ta cần xác định 2 góc lệch pha của 2 dạng sóng u1 và u2.CHƯƠNG 7 :ĐO LƯỜNG ĐẠI LƯỜNG KHÔNG ĐIỆN

7.1 Khái niệm về đại lượng không điện

-Đại lượng không điện là đại lượng mà bản chất không mang điện tích như :nhiệt độ, độ ẩm, nồng

độ CO2 trong không khí, để đo được những đại lượng nay ta cần phải chuyển hoá chúng về dạng điện năng để phù hợp với cơ cấu đo

Nguon: https://voer.edu.vn/c/do-luong-cac-dai-luong-khong-dien/39b17774/95cd67da

-Các dạng chuyển đổi đo lường

+ Chuyển đổi điện trở

+Chuyển đổi lực căng

+ Chuyển đổi điện dung:

+Chuyển đổi điện cảm

+Chuyển đổi nhiệt điện

Nguyên lý cơ bản của việc đo nhiệt độ và đo ứng suất:

+Đo Ứng Suất : Để đo ứng suất người ta sử dụng dạng chuyển đổi lực căng.và 1 nhánh cầu đo Sự biến thiên của dòng điện được đưa vào nhánh cầu đo để khuếch đại rồi sau đo đưa vào cơ cấu đo +Đo Nhiệt Độ: Ta sử dụng các phương pháp chuyển đổi điện trở và nhiệt điện.Ta căn cứ vào sự thay đổi của điện trở do sự tác động đến cảm ứng từ ở cuộn cảm Sự thay đổi này liên hệ chặt chẽ với môi trường xung quanh, diện tích thay đổi nhiệt tốc độ truyền nhiệt, nên ngoài đo được nhiệt độ

ta cũng có thể sử dụng 2 cơ cấu đo này để đo độ ẩm, tốc đôn truyền,

BÁO CÁO PROJECT A

SỬ DỤNG ARDUINO ĐỂ CHẾ TẠO VÔN KẾ (0-5V) KẾT HỢP MÔ

PHỎNG QUÁ TRÌNH QUA PROTEUS

(Trạng Thái Chưa Hoàn Thành ) 1/ Danh sách về thiết bị cần có

-1 BOARD ARDUINO UNO R3

-MÀN HÌNH LCD 16*2

-DÂY CẮM ĐỰC – ĐỰC

-ĐIỆN TRỞ 1K,10K

-BOARD TEST MẠCH VÀ BIẾN

Link Code:

Bước 3: Sau khi kiểm tra không có vấn đề gì ta tiến hành nạp Code vào Arduino

3/ Các lỗi cơ bản thường gặp khi thực hiện quá trình.

3.1/Lỗi không tìm được file hex để nạp code mô phỏng.

Ta vào mục File=>Preference sau đó click vào mục Complication và tiến hành kiểm tra code lại lần nữa.