Tổng hợp kiến thức và công thức môn đo lường và cảm biến SPKT

– Ứng dụng: Dùng để chế tạo Amper kế DC, Vôn kế DC, ôm kế, các loại điện kế có độ nhạy cao, chế tạo đầu rung, dùng làm bộ chỉ thị trong các mạch đo các đại lượng không điện, dụng cụ đo

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG

1 CÁC KHÁI NIỆM CHUNG

– Đo lường: Là quá trình đánh giá định lượng đại lượng cần đo để có kết quả bằng số so

với đơn vị đo

– Phương trình: X  AX0 , trong đó:

X là đại lượng cần đo

A là giá trị đo được

– Phương pháp đo: Trực tiếp, gián tiếp, hợp bộ, thống kê

 Không thể kết luận phương pháp đo trực tiếp hay gián tiếp có sai số nhỏ hơn vì phụ thuộc vào CCX của dụng cụ đo cũng như các yếu tố khác

– Đại lượng đo : là thông số đặc trưng cho đại lượng cần đo

+ Theo bản chất: Đại lượng điện và không điện trong đó đại lượng điện gồm:

 Đại lượng điện tích cực: Đại lượng có mang năng lượng điện, khi đo không cần

nguồn cung cấp như: U, I, P, A, T, f

 Đại lượng điện thụ đông: Đại lượng không có mang năng lượng, khi đo cần nguồn

cung cấp như: R, L, C

+ Theo tính chất: Đại lượng tuần hoàn và không tuần hoàn

+ Theo cách thức thay đổi: Đại lượng tương tự và đại lượng số

– Cấp chuẩn hóa trong đo lường:

+ Chuẩn quốc tế

+ Chuẩn quốc gia

+ Chuẩn khu vực

+ Chuẩn phòng thí nghiệm:

– Phân loại sai số:

+ Sai số thô: Có sự khác biệt lớn so với tổng thể

+ Sai số hệ thống: Do thiết bị đo hoặc con người gây ra, mang tính chất lặp lại 

Kiểm định thường xuyên

+ Sai số ngẫu nhiên: Không dự đoán trước được, phụ thuộc vào các yếu tố ngẫu

nhiên bên ngoài  Đo nhiều lần rồi lấy trung bình để giảm sai số ngẫu nhiên

  

– Cấp chính xác (CLASS): Là sai số tương đối quy đổi lớn nhất: CCX qdmax

+ Trong công nghiệp: 1, 1.5, 2, 2.5 ,

+ Trong phòng thí nghiệm: 0.01, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5,

– Chọn tầm đo: Giá trị cần đo phải nằm trong khoảng từ 2

3 tầm đo trở lên.

– Độ nhạy: Là dòng điện hay điện áp nhỏ nhất qua cơ cấu đo mà kim chỉ thị dịch chuyển

hết mặt thang đo Dụng cụ đo được dòng hay áp càng nhỏ thì độ nhạy càng lớnsai số càng nhỏ Độ nhạy thay đổi theo tầm đo

– Độ chính xác: Sai lệch giữa giá trị thực và giá trị cần đo qua nhiều lần đo

– Độ tin cậy: Sự sai lệch kết quả đo qua nhiều lần đo

 Độ chính xác càng cao, độ tin cậy càng cao Chiều ngược lại không đúng

CHƯƠNG 2: CÁC CƠ CẤU CHỈ THỊ

I CƠ CẤU CHỈ THỊ CƠ ĐIỆN (Từ điện, điện từ, điện động)

– Nguyên lý chung: Kim của cơ cấu chỉ thị sẽ dừng lại khi moment quay bằng với

+ Trục và trụ: Đảm bảo cho phần động quay được

+ Lò xo phản kháng: Dẫn điện và tạo moment cản tốt thường làm bằng đồng hay

hợp kim của đồng

+ Dây căng, dây treo, lò xo: Tạo moment cản hay dẫn điện vào khung dây Khi cần

giảm moment cản để tăng độ nhạy  thay lò xo bởi dây căng hay dây treo

 Độ nhạy: Dây căng  dây treo  lò xo

+ Kim chỉ thị: Thường làm bằng nhôm hay hợp kim của nhôm  nhẹ và làm giảm

quán tính Với dụng cụ có CCX cao, kim chỉ thị được làm bằng thủy tinh Trong các chỉ thị có độ nhạy cao, người ta sử dụng chỉ thị quang học

+ Thang đo: Được làm từ nhôm lá, trên mặt khắc vạch chia độ Để tránh sai số 

đặt thêm gương phản chiếu phía dưới thang đo

+ Bộ phận cản dịu: Làm giảm dao động của phần động và giúp xác định vị trí cân

bằng nhanh chóng Gồm cản dịu điện từ và cản dịu khí động

 CƠ CẤU TỪ ĐIỆN

 Cơ cấu duy nhất có lò xo làm bằng dây đồng mảnh (chịu quá tải kém), lò xo có

nhiệm vụ làm moment cản và dẫn điện vào cơ cấu nên chỉ đo được dòng rất nhỏ 

Độ nhạy cao, vì I nhỏ nên công suất cũng nhỏ

 Kim chỉ có cản 2 phía để ngăn cản lò xo biến dạng khi kim quá tầm

– Nguyên lý: Kim dừng khi moment quay bằng moment cản  kim lệch khỏi vị trí ban

+ Thang đo chia đều

+ Độ nhạy cao, độ nhạy dòng điện không đổi

+ Độ chính xác cao, có thể đạt CCX bằng 0,5%

+ Ít bị ảnh hưởng bởi từ trường ngoài, độ cản dịu tốt (nam châm – khung dây)

+ Công suất tiêu thụ nhỏ

– Nhược điểm:

+ Chỉ đo DC

+ Khả năng chịu quá tải kém

+ Chế tạo phức tạp, khung quay thì dể hư hỏng nếu va chạm mạnh

+ Nhiệt độ ảnh hưởng đến độ chính xác

– Ứng dụng: Dùng để chế tạo Amper kế DC, Vôn kế DC, ôm kế, các loại điện kế có độ

nhạy cao, chế tạo đầu rung, dùng làm bộ chỉ thị trong các mạch đo các đại lượng không điện, dụng cụ đo điện tử

 CƠ CẤU ĐIỆN TỪ

– Kí hiệu:

– Cấu tạo: Gồm loại hút và loại đẩy

+ Loại hút: Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây sẽ tạo thành các nam châm điện

hút miếng sắt di động vào hai khe hở không khí tạo thành moment quay

+ Loại đẩy: Khi có dòng điện chạy vào cuộn dây sẽ xuất hiện từ trường hóa các tấm

kim loại tĩnh và động để tạo thành nam châm Giữa các tấm kim loại hình thành lực đẩy lẫn nhau và xuất hiện moment quay

+ Khả năng chịu quá tải lớn

+ Cấu tạo đơn giản

+ Độ tin cậy cao

– Nhược điểm:

+ Thang đo không đều

+ Công suất tiêu thụ lớn

+ Độ chính xác không cao, độ nhạy thấp

+ Ảnh hưởng của từ trường ngoài, sai số do hiện tượng từ trễ, từ dư

– Ứng dụng: Chế tạo amper kế, vôn kế xoay chiều với tần số công nghiệp (50Hz)

 CƠ CẤU ĐIỆN ĐỘNG

– Kí hiệu:

– Cấu tạo:

+ Cuộn dây tĩnh (cuộn dòng): Tiết diện lớn, số vòng dây ít, chịu tải tốt  tạo từ

trường đều khi có dòng điện chạy qua

+ Cuộn dây động (cuộn áp): Tiết diện nhỏ, số vòng dây lớn, chịu tải kém được

mắc nối tiếp với một điện trở R P , được đặt trong cuộn dây tĩnh và gắn trên trục quay, được bọc kín bằng màn chắn từ

– Nguyên lý:

  f I I 1, 2  Thang chia không đều

+ Khi dùng để chế tạo amper kế và vôn kế thì cơ cấu chịu tải kém và thang không đều + Khi dùng để chế tạo watt kế thì cơ cấu chịu tải tốt hơn và thang đo đều

– Ưu điểm:

+ Đo cả AC và DC

+ Khi đo AC thì độ chính xác không cao

– Nhược điểm:

+ Thang đo chia không đều

+ Công suất tiêu thụ lớn

+ Ảnh hưởng của từ trường ngoài

+ Moment quay không lớn

+ Khả năng chịu quá tải kém

– Ứng dụng: Chế tạo amper kế, vôn kế, watt kế với tần số công nghiệp, các  kế hay cos  kế

 TỶ SỐ KẾ TỪ ĐIỆN (LOGOMET TỪ ĐIỆN)

– Cấu tạo: Là cơ cấu từ điện không có lò xo, gồm hai cuộn dây đặt chéo với nhau

– Nguyên lý: Góc quay tỉ lệ với tỉ số dòng điện qua hai cuộn dây

1 2

I f I

    

 

– Ứng dụng: Chế tạo Mega ohm kế, tần số kế,

 TỶ SỐ KẾ ĐIỆN TỪ (LOGOMET ĐIỆN TỪ)

– Cấu tạo: Là cơ cấu điện từ, gồm hai cuộn dây đặt chéo với nhau

– Nguyên lý: 1

2

I f I

    

 

– Ứng dụng: Chế tạo tần số kế,

 TỶ SỐ KẾ ĐIỆN ĐỘNG (LOGOMET ĐIỆN ĐỘNG)

– Cấu tạo: Là cơ cấu điện động, gồm hai cuộn dây đặt chéo với nhau

– Nguyên lý: 1

2

I f I

    

 

– Ứng dụng: Chế tạo cos  kế điện động một pha,

 CƠ CẤU CẢM ỨNG

– Cấu tạo: Gồm hai mạch từ, 2 cuộn dây có đặc điểm giống cơ cấu điện động, đĩa nhôm,

nam châm vĩnh cửu, hoạt động dựa vào dòng điện xoáy trong đĩa nhôm

– Nguyên lý: Moment quay tỉ lệ với sin  với  là góc lệch giữa hai từ thông

M q  kfk k UI i u sin y nếu góc lệch là 90 thì M q kUIcos j  K P P

– Đặc điểm: Chỉ đo AC

– Ứng dụng: Chế tạo công tơ điện

CHƯƠNG 3: ĐO DÒNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP

I ĐO DÒNG ĐIỆN

– Dụng cụ dùng để đo dòng điện là Amper kế

– Phân loại:

+ Theo cơ cấu: Từ điện, điện từ, điện động,

+ Theo loại chỉ thị: Số, kim

+ Theo tính chất của đại lượng đo: AC và DC

– Cách mắc Amper kế: Amper kế được mắc nối tiếp với tải cần đo dòng điện

– Sai số khi mắc Amper kế: A 100%

t

R R

  Nội trở càng nhỏ, sai số càng nhỏ

– Đặc điểm: Nội trở của Amper kế rất nhỏ, lý tưởng bằng 0 Nội trở thay đổi theo tầm đo,

tầm đo càng lớn nội trở càng nhỏ và ngược lại

a) Đo dòng điện một chiều

o Dùng cơ cấu từ điện:

– Nếu dòng điện cần đo nhỏ hơn dòng I fs của cơ cấu thì mạch như hình:

– Mở rộng tầm đo: Nếu dòng điện cần đo nhỏ hơn dòng I fs của cơ cấu thì

cần mắc thêm điện trở Shunt (điện trở mở rộng tầm đo) song song với cơ cấu.

+ Dùng điện trở Shunt từng cấp: dể quá tải khi chuyển mạch, công tắc

chuyển mạch phải có tính liên tục

+ Dùng mạch Aryton: Nhạy hơn và khắc phục phương pháp

trên

o Dùng cơ cấu điện từ:

+ Nếu I  I fs thì amper kế là cơ cấu điện từ không mở rộng tầm đo

+ Nếu I  I fs thì amper kế là cơ cấu điện từ có mở rộng tầm đo

– Cách mở rộng tầm đo:

+ Thay đổi số vòng dây và đường kính dây sao cho lực từ F  NI là không đổi (hay sức từ động F  IW không đổi)

+ Chia cuộn dây tĩnh thành nhiều phân đoạn bằng nhau, thay đổi cách nối ghép các

phân đoạn này (song song hoặc nối tiếp) để tạo ra các thang đo khác nhau

o Dùng cơ cấu điện động:

+ Khi dòng điện cần đo có I 0,5A: Cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc nối

Kết luận: Các cơ cấu trên khi đo dòng nhỏ A và dòng trung bình 1mA  200A thì

mở rộng tầm đo bằng điện trở Shunt trong, khi đo dòng lớn thì mở rồn tầm đo bằng điện trở Shunt ngoài

b) Đo dòng điện xoay chiều

o Dùng cơ cấu từ điện + chỉnh lưu để đo dòng AC nhỏ: : 0, 45

: 0,9

cltb RMS cltb RMS

o Dùng cơ cấu từ điện + bộ biến đổi nhiệt điện: Cho phép đo dòng điện ở tần số

cao, dải tần làm việc rộng ( một chiều đến hàng trăm MHz)  Sai số lớn

– Khi đo dòng điện trung bình 1mA  200A: Sử dụng trực tiếp các amper kế xoay

chiều hoặc một chiều với tầm đo thích hợp

– Khi đo dòng điện lớn:

+ Dòng một chiều: Amper kế một chiều kết hợp với điện trở Shunt ngoài

+ Dòng xoay chiều: Amper kế xoay chiều kết hợp với biến dòng

– Biến dòng: Là máy biến áp hoạt động ở chế độ ngắn mạch thứ cấp  Nếu có hư

hỏng thì kiểm tra cuộn thứ cấp có bị hở mạch hay không

II: ĐO ĐIỆN ÁP

– Dụng cụ dùng để đo điện áp là vôn kế

– Cách mắc vôn kế: Vôn kế được mắc song song với tải cần đo điện áp

– Sai số khi mắc Vôn kế: t 100%

V

R R

  Nội trở càng lớn, sai số càng nhỏ

– Đặc điểm: Nội trở của Amper kế rất lớn, tức là lớn hơn rất nhiều so với R tai Nội trở

vôn kế thay đổi theo tầm đo, tầm đo càng lớn thì nội trở càng lớn và ngược lại

– Độ nhạy và nội trở của vôn kế: 1  

a) Đo điện áp một chiều

o Dùng cơ cấu từ điện:

+ Khi U U m : vôn kế là một chỉ thị từ điện và R m  R V

+ Khi U U m: mở rộng tầm đo áp bằng cách mắc thêm điện trở R p nối tiếp với cơ cấu

– Mở rộng tầm đo:

+ Dùng R p từng cấp song song

+ Dùng R p từng cấp nối tiếp

o Dùng cơ cấu điện từ/ điện động: Tương tự Amper kế

b) Đo điện áp xoay chiều

o Dùng vôn kế từ điện + chỉnh lưu: : 0, 45

cltb RMS cltb RMS

– Khi đo điện áp cao: Dùng vôn kế kết hợp với máy biến áp

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

I PHƯƠNG PHÁP VÔN KẾ VÀ AMPER KẾ

a) Mạch mắc trước (vôn kế trước amper kế)

– Sai số: R A 100%

R

 

– Mạch dùng đo điện trở giá trị lớn

b) Mạch mắc sau (vôn kế sau amper kế)

a) Cấu tạo cơ bản của ohm kế dạng nối tiếp

– Dòng qua cơ cấu:

1

m

E I



– Đặc điểm:

+ Quan hệ giữa góc quay và R X là hàm phi tuyến  thang đo có độ chia nghịch và không đều

max min

+ Kết quả đo phụ thuộc vào nguồn cung cấp, thay đổi tầm đo không làm thay đổi

dòng qua cơ cấu chỉ thị

+ Thang đo được khắc độ theo R X cần đo

– Trên thực tế:

+ Để đảm bảo rằng I m  I fs khi R X 0, người ta

mắc thêm một con biến trở R2 song song với cơ cấu để

điều chỉnh 0 Trước khi đo phải chập hai que đo lại

và chỉnh R2 để ohm kế chỉ 0

 Khi E giảm thì điều chỉnh R2 tăng lên và ngược lại

b) Ohm kế dạng song song

– Dòng qua cơ cấu:

1

./ /

X m

R E

+ Quan hệ giữa góc quay và R X là hàm phi tuyến

 thang đo có độ chia nghịch và không đều

min max

+ Kết quả đo phụ thuộc vào nguồn cung cấp, thay đổi tầm đo không làm thay đổi

dòng qua cơ cấu chỉ thị

+ Thang đo được khắc độ theo R X cần đo

c) Dùng đồng hồ VOM

– Nếu đồng hồ có thang đo 10k thì sẽ có pin 9V kèm theo

IV: DÙNG CẦU ĐO

a) Cầu Wheatstone cân bằng

– Với R1 là điện trở mẫu  6 

 Đo điện trở có giá trị lớn

b) Cầu Wheatstone không cân bằng

– Sử dụng trong công nghiệp

– Áp dụng định lý thevenin, điện thế nút để tìm dòng

g

I qua điện kế khi cầu không cân bằng

c) Cầu Kelvin

– Dùng đo điện trở có giá trị nhỏ Bốn biến trở dạng 4 đầu

– Khi cầu cân bằng: I g 0 và thỏa 1 3

2 4

0

R R

IV: MEGA OHM KẾ CHUYÊN DÙNG

– Bộ chỉ thị: Tỷ số kế từ điện không có lò xo, gồm cuộn dây lệch và cuộn dây kiểm soát – Trị số chỉ của Mega ohm kế không phụ thuộc vào điện áp cung cấp

– Góc quay i không phụ thuộc vào trị số đo R X

– Thay đổi tầm đo bằng cách thay đổi trị số R 2

– Góc quay tỉ lệ với tỉ số dòng qua hai cuộn dây: I1  I2 kim lệch sang trái  

– Có đầu Guard để gắn vào vòng bảo vệ hay dây bảo vệ để loại bỏ điện trở rỉ bề mặt R S

khi đo điện trở cách điện

– Ứng dụng: Đo điện trở cách điện và chỗ dây bị chạm đất của dây điện lưới

V: ĐO ĐIỆN TRỞ RẤT LỚN

– Dùng vôn kế và micro amper kế: Vôn kế mắc trước điện kế Loại trừ dòng điện rò

bằng màn chắn tĩnh điện hoặc dây có bọc kẽm

– Đo điện trở cách điện:

+ Điện trở khối: Điện kế đo dòng xuyên qua khối, dòng rò qua cực phụ xuống đất + Điện trở mặt: Điện kế đo dòng rò, dòng xuyên qua khối nối qua cực chính xuống

đất

– Đo điện trở đất: Dùng cơ cấu từ điện

+ Dùng vôn kế và amper kế:

– Với: Cọc A là cọc đo điện trở đất R X , cọc P là cọc phụ đo điện áp, cọc C là cọc phụ đo dòng điện

– Dùng điện lưới nên sử dụng biến áp cách ly

– Sai số do điện trở cọc phụ đo điện áp P

+ Phương pháp gián tiếp: Dùng 2 cọc nhưng phải đo 3 lần để xác định 3 điện trở

B ĐO ĐIỆN DUNG C

a) Phương pháp vôn kế - amper kế

– Sai số phụ thuộc vào nội trở đồng hồ đo, tần

số, không phụ thuộc vào nguồn cung cấp

b) Phương pháp vôn kế - amper kế - watt kế

P R

X

W

I C

c) Dùng cầu đo: Sai số chủ yếu do điện trở mẫu và điện dung mẫu

+ Mô hình nối tiếp: 1

X

X X X

X

R C

j C R

– Sai số phụ thuộc vào nội trở đồng hồ đo, tần số,

không phụ thuộc vào nguồn cung cấp

b) Phương pháp vôn kế - amper kế - watt kế

P R

I



2 2

c) Dùng cầu đo: Sai số chủ yếu do điện trở mẫu và điện cảm mẫu

+ Mô hình nối tiếp: , X

CHƯƠNG 5: ĐO CÔNG SUẤT VÀ ĐIỆN NĂNG

I: MẠNG BA PHA VÀ KẾT NỐI DÂY

+ Mạng ba pha kết nối hình sao:

b) Dạng mắc sau

do x V

P  P P

c) Dùng watt kế điện động

IV: ĐO CÔNG SUẤT TRONG MẠCH XOAY CHIỀU MỘT PHA

a) Dùng các thiết bị đo , , , cosU I R  để suy ra P

 Đối với dạng mắc trước thì sai số do cuộn dòng gây ra, đối với dạng mắc sau thì sai số

do cuộn áp gây ra

  là hằng số đọc của watt kế, dm là số vạch chia trên thang

đo,  là số vạch chỉ khi đo

+ Nếu sử dụng thêm biến áp, biến dòng thì: P K K P I U W , trong đó:

1 2 1 2

I

U

I K I U K U

cho tỉ số ngược lại thì cần thay đổi cho phù hợp

+ Đặc điểm: Thang chia của watt kế có độ chia đều và không ghi trị số, trước khi đo phải

xác định hằng số đọc của watt kế Tần số cao sẽ gây sai số lớn

V: ĐO CÔNG SUẤT TRONG MẠCH XOAY CHIỀU BA PHA

2 Đo công suất của hệ thống cung cấp điện

+ Quy tắc an toàn: Nối đất cuộn thứ cấp biến dòng và biến áp

 Hệ thống một pha: Sử dụng 1 watt kế + 1 biến áp + 1 biến dòng Các đầu dây có

cùng cực tính được nối chung với nhau xuống đất P K K P I U W

 Hệ thống ba pha: Sử dụng 1 watt kế ba pha hoặc 3 watt kế 1 pha + 3 biến áp + 3

biến dòng PK K P I U W K K I UP W1 P W2 P W3

B ĐO CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG

1 Mạch xoay chiều một pha

a) Phương pháp đo gián tiếp: , , , cosU I R  rồi suy ra Q

b) Phương pháp đo trực tiếp:

+ Đặc điểm: Tương tự như watt mét tác dụng

2 Mạch xoay chiều ba pha

 Sử dụng watt mét tác dụng

a) Mạch ba pha bốn dây đối xứng

+ Nếu tải dung: Q 3P W1 P W2

c) Mạch ba pha bốn dây không đối xứng

 Dùng 2 watt mét 1 pha:  1 2 3

1

Q P P P

C ĐO ĐIỆN NĂNG

+ Chỉ thị: Cơ cấu cảm ứng Điện năng tiêu thụ: APt

1 Công tơ một pha

+ Cấu tạo: Mạch từ, cuộn dòng, cuộn áp, đĩa nhôm, nam châm vĩnh cửu và bộ đếm

+ Hằng số công tơ: K0 N N

A Pt

  , với N là số vòng quay được của đĩa nhôm trong thời

gian t , K0 là hằng số công tơ là số vòng quay được trên một đơn vị công suất, P là công suất tiêu thụ trên tải

+ Đặc điểm: Chỉ đo được AC, công suất tiêu thụ lớn, bị ảnh hưởng bởi từ trường ngoài,

cấu tạo đơn giản, sai số lớn

2 Công tơ ba pha

+ Công tơ ba pha 2 phần tử: Gồm 2 công tơ 1 pha có M được tổng hợp trên một trục q

CHƯƠNG 6: ĐO TẦN SỐ VÀ GÓC LỆCH PHA

UC





2 2

X X

2 Tần số kế cộng hưởng điện từ - bản rung

+ Lá rung nào có tần số f X 2f0 sẽ rung với biên độ cực đại, căn cứ vào biên độ của lá rung mà suy ra f X cần đo

+ Tần số kế điện từ có cấu tạo đơn giản, rẻ, độ tin cậy cao nhưng giới hạn đo hẹp (45 – 65

Hz), sai số từ 1,5 – 2%, không sử dụng được nơi có độ rung lớn và các thiết bị di chuyển

x x

+ Cấu tạo: Cuộn dây tĩnh A mắc nối tiếp với cuộn dây

động B2 và nối tiếp R L C2, 2, 2 Cuộn dây động B1 mắc

nối tiếp với tụ điện C1

4 Đo tần số bằng cầu đo (Cầu Wien)

+ Khi cầu cân bằng: Z Z2 3 Z Z1 4

3 1 4

1 3 2

1 3 1 31

II: ĐO GÓC LỆCH PHA

+ Tại cùng một điểm bắt đầu, tín hiệu nào đạt cực đại, bằng 0, cực tiểu lần đầu tiên trước

nhất thì tín hiệu đó sớm pha hơn tín hiệu còn lại

3 Cos  kế điện động một pha

+ Cấu tạo:

 Cuộn dây tĩnh A mắc nối tiếp với tải

 Cuộn dây động B1 mắc nối tiếp với cuộn

cảm L1 mà mắc song song với tải

 Cuộn dây động B2 mắc nối tiếp với điện

trở R2 mà mắc song song với tải

Chế tạo sao cho I1 I2   f tan

4 Cos  kế điện động ba pha

+ Cấu tạo:

 Cuộn dây tĩnh A mắc nối tiếp với pha A

 Cuộn dây động B B1, 2 mắc nối tiếp với

cos 30

' coscos 30

CHƯƠNG 7: DAO ĐỘNG KÝ ĐIỆN TỬ

I ỐNG PHÓNG TIA ĐIỆN TỬ (CRT)

1 Cấu tạo

+ Tim đèn: Dùng để đốt nóng katot của CRT

+ Katot: Là một ống kim loại, bề mặt phủ một lớp kim loại kiềm thổ, khi tiếp thu nhiệt

năng sẽ bức xạ điện tử

+ Lưới điều khiển: Là ống kim loại làm bằng Niken bao quanh katot, có một lỗ để cho

chùm điện tử qua, được đặt điện áp âm so với katot

+ Anot A1: Có dạng hình trụ, được đặt điện áp dương so với katot, làm nhiệm vụ tăng tốc

+ Điện áp phân cực cho anot: có trị số rất lớn để tăng tốc cho chùm tia điện tử đập mạch

vào màn huỳnh quang

+ Các vòng điện trở: Làm cho các điện tích tụ lại bị trung hòa điện tích

2 Phân cực cho CRT

+ Biến trở P1: Điều chỉnh độ sáng cho tia điện tử

+ Biến trở P2: Thay đổi điện trường cho các bản cực hội tụ A A A1, 2, 3

+ Biến trở P3: Dùng để thay đổi điện thế giữa hai bản cực lệch dọc

+ Biến trở P4: Dùng để thay đổi điện thế giữa hai bản cực lệch ngang

+ Biến trở P5: Thay đổi điện áp bản cực phụ để điều chỉnh độ lệch của chùm tia điện tử

do từ trường nhiễu tạo ra

II: CÁC KHỐI CHỨC NĂNG TRONG DAO ĐỘNG KÝ

1 Khối khuếch đại quét dọc

3 Khối khuếch đại quét ngang

III: DÂY ĐO DAO ĐỘNG KÝ

Ví dụ: Trên màn hình dao động ký xuất hiện tín hiệu như hình vẽ, hãy xác định biên độ,

chu kì và tần số của tín hiệu đã cho Với volt div/ 2 ,V time div/ 0,5ms

Giải: Từ đồ thị ta có một chu kỳ tương ứng 6 ô và biên

độ tương ứng 2 ô

2.2 4 , 6.0,5 3

1

333,3333

Giả sử trên màn hình OSC xuất hiện 2 tín hiệu như

hình, khoảng cách lệch pha như hình vẽ là a Từ đó

ta có góc lệch pha cho bởi:

f a , với a là số điểm tiếp xúc của đường sáng với trục X

b là số điểm tiếp xúc của đường sáng với trục Y

CHƯƠNG 8: TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN

1 KHÁI NIỆM CẢM BIẾN VÀ BỘ CHUYỂN ĐỔI

1 Khái niệm

+ Cảm biến là thiết bị dùng các hiệu ứng vật lý tự nhiên chuyển đổi trực tiếp một dạng năng

lượng bất kỳ thành năng lượng điện

2 Bộ chuyển đổi

+ Bộ chuyển đổi là bộ phận chuyển đổi một dạng năng lượng bất kỳ thành một dạng năng

lượng bất kỳ khác

II TRÌNH TỰ ĐIỀU KHIỂN QUY TRÌNH TỰ ĐỘNG

+ Bước 1: Bộ phận cảm biến đo giá trị cuả đại lượng vật lý liên quan đến đầu ra của qui

trình rồi chuyển đến bộ phận trung tâm còn được gọi là bộ điều khiển

+ Bước 2: Bộ điều khiển so sánh các giá trị được chuyển này với các giá trị định trước mà

qui trình phải đạt được rồi gửi tín hiệu điều chỉnh đến bộ phận thi hành còn được gọi là cơ cấu chấp hành

+ Bước 3: Bộ phận thi hành sẽ thay đổi giá trị các đại lượng vật lý trong qui trình cho phù

hợp với mong muốn

III: CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUY TRÌNH + Cảm biến(sensor): chuyển đổi trực tiếp một dạng năng lượng bất kỳ thành năng lượng

điện

+ Bộ điều khiển(controller): có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ cảm biến rồi xử lý tính toán, so

sánh, gia công, rồi cuối cùng xuất ra tín hiệu điều khiển tới cơ cấu chấp hành

+ Cơ cấu chấp hành(actuator): là bộ phận có chức năng ngược lại với cảm biến, tức là nó

chuyển tín hiệu điều khiển thành một dạng năng lượng khác

IV ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA KẾT QUẢ (ACCURACY) VÀ THIẾT BỊ (PRECISION) + ACCURACY : Cho ta biết mức độ gần nhau (sự chính xác ) giữa kết quả đo và giá trị

thật

+ PRECISION : Cho ta biết mức độ gần nhau (sự chính xác) giữa kết quả ở các lần đo khác

nhau Đối với các thiết bị hiển thị thì Precision còn được theo nghĩa khác là độ tinh vi mà thiết bị chỉ thị được, cụ thể đó là độ chia nhỏ nhất hiển thị được

Ví dụ: Đối với 2 đồng hồ đo áp suất, cái nào có chia vạch hiển thị nhỏ hơn - thì độ chính

xác cao hơn

V: PHÂN LOẠI CẢM BIẾN

1 Tích cực – thụ động:

+ Tích cực: Cảm biến tích cực là loại dựa vào các hiệu ứng, hiện tượng tự nhiên chuyển đổi

trực tiếp đại lượng không điện thành đại lượng điện mà không cần nguồn năng lượng bên ngoài cung cấp

+ Thụ động: Cảm biến thụ động là loại cũng dựa vào các hiện tượng tự nhiên nhưng chuyển

đổi đại lượng không điện thành các đâị lượng thụ động điện đó là điện trở, điện dung,điện cảm Để có được tín hiệu ngõ ra thì cảm biến phải được cung cấp nguồn điện bên ngoài

2 Tương tự - số

+ Tương tự: Cảm biến tương tự là loại tín hiêu ngõ ra dạng tương tự, tức là liên tục theo

thời gian Hầu hết các cảm biến đều thuộc dạng này

+ Số: Cảm biến dạng số là cảm biến có tín hiệu ngõ ra dạng số, xung vuông nhị phân, hoặc

dạng các bước

3 Tương đối – tuyệt đối

+ Tuyệt đối: Cảm biến dạng tuyệt đối phát hiện đối tượng cần đo tham chiếu đến thang đo

vật lý tuyệt đối (tức là không phụ thuộc vào điều kiện đo)

Ví dụ: Nhiệt trở bán dẫn, cảm biến áp suất tuyệt đối (sinh ra một tín hiệu tham chiếu đến áp

suất chân không (áp suất không tuyệt đối)),

+ Tương đối: Cảm biến dạng tương đối chỉ xuất ra tín hiệu liên quan đến những trường hợp

cụ thể nào đó hoặc tham chiếu đến thang đo tương đối

Ví dụ: cặp nhiệt ngẫu,cảm biến áp suất tương đối (sinh ra một tín hiệu tham chiếu đên một

áp suất chuẩn nào đấy khác (thường là áp suất không khí)),

VI: NHỮNG HIỆU ỨNG VẬT LÝ THÔNG DỤNG

VII: NHỮNG DẠNG MẠCH THƯỜNG ĐƯỢC DÙNG TRONG

o Cầu wheatstone

o Mạch OP-AMP: khuếch đại , so sánh, hàm cộng trừ nhân chia lũy thừa

CHƯƠNG 9 – 1: CẢM BIẾN ĐO VỊ TRÍ DỊCH CHUYỂN

I NGUYÊN LÝ

+ Phương pháp 1: bộ cảm biến cung cấp tín hiệu là hàm phụ thuộc vào vị trí các phần tử

cảm biến, đồng thời phần tử này có liên quan đến vật cần xác định vị trí hoặc dịch chuyển

+ Phương pháp 2: ứng với một dịch chuyển cơ bản, cảm biến phát ra một xung Việc xác

định vị trí hoặc dịch chuyển được tiến hành bằng cách đếm số xung phát ra

II: CẢM BIẾN THẾ ĐIỆN TRỞ ( CẢM BIẾN ĐIỆN TRỞ)

+ Cấu tạo: gồm một điện trở cố định (R m) và một tiếp xúc điện (con chạy) liên kết với vật khảo sát Khi vật di chuyển, con chạy di chuyển theo, điện trở đo phụ thuộc vào vị trí con chạy Đo điện trở  vị trí

+ Đặc điểm chung:

 Điện trở cảm biến thay đổi theo vị trí con chạy theo chuyển động thẳng hoặc xoay trong chuyển động tròn

 Độ phân giải cao nhất hiện nay 2000 vòng/inch

 Khoảng cách dịch chuyển có thể từ vài milimet đến vài met tùy từng loại và hãng chế tạo

 Điện áp ra thay đổi từ 0V đến giá trị nguồn cung cấp

+ Ưu điểm:

 Không cần dùng phương pháp đặc biệt để điều chế, gia công tín hiệu ngõ ra

 Đo được dịch chuyển thẳng, quay, góc

 Cấu trúc và hoạt động đơn giản, mạch gia công tín hiệu đơn giản, dễ hiểu, dễ lắp đặt, chính xác,

 Hoạt động tốt trong dải nhiệt độ rộng, và có dải điện trở thay đổi lớn (10Ω ~ 1MΩ)

 Có sẵn nhiều chủng loại để lựa chọn, giá thành rẻ

 Độ phân giải cao, tuyến tính tốt

+ Nhược điểm:

 Tiếp điểm mòn dần do con chạy trượt trên các vòng dây

 Nhiễu do tại tiếp điểm và các đầu nối dây ít nhiều có điện trở, hoặc nếu điện áp không ổn định

 Thời gian sử dụng càng nhiều, độ chính xác sẽ giảm

 Chịu ảnh hưởng nhiễu từ môi trường (bụi, hơi nước, rung, chấn động)

 Đáp ứng động kém do giữa trục và con chạy có quán tính

 Tiếp điểm di chuyển quá nhanh có thể làm tiếp xúc không tốt dẫn đến tín hiệu ngõ

ra bị ngắt quãng, không liên tục

 Lực ma sát giữa tiếp điểm và vòng dây có thể cản trở chuyển động cần đo

III: CẢM BIẾN ĐIỆN CẢM

1 Lõi sắt di chuyển trong cuộn dây

Với W là số vòng của cuộn dây, R là từ trở mạch

Từ, L là điện cảm của cuộn dây Ta có: