ĐO ĐIỆN - ĐO DÒNG VÀ ÁP pdf

Chương trình đo điện Chương trình đo điện  Chương 1 Chương 1 : Tổng quát về đo lường. : Tổng quát về đo lường.  Chương 2 Chương 2 : Đo dòng và áp. : Đo dòng và áp.  Chương 3 Chương 3 : Đo điện trở. : Đo điện trở.  Chương 4 Chương 4 : Đo L,C,M. : Đo L,C,M.  Chương 5 Chương 5 : Đo công suất và điện năng. : Đo công suất và điện năng.  Chương 6 Chương 6 : Dao động kí. : Dao động kí.  Chương 7 Chương 7 : Vôn kế số. : Vôn kế số.  Chương 8 Chương 8 : Các cảm biến dùng trong đo lường. : Các cảm biến dùng trong đo lường. Ch.2: Đo dòng và áp Ch.2: Đo dòng và áp 2.1. Cơ cấu chỉ thị kim. 2.1. Cơ cấu chỉ thị kim. 2.2. Đo dòng điện AC và DC. 2.2. Đo dòng điện AC và DC. 2.3. Đo điện áp AC và DC. 2.3. Đo điện áp AC và DC. 2.4. Đo điện áp DC bằng phương pháp biến trở. 2.4. Đo điện áp DC bằng phương pháp biến trở. 2.5. Vôn kế điện tử đo điện áp DC. 2.5. Vôn kế điện tử đo điện áp DC. 2.6. Vôn kế điện tử đo điện áp AC. 2.6. Vôn kế điện tử đo điện áp AC. 2.7. Ampe-kế điện tử đo dòng AC và DC. 2.7. Ampe-kế điện tử đo dòng AC và DC. 2.1. Cơ cấu chỉ thị kim 2.1. Cơ cấu chỉ thị kim 2.1.1.Cơ cấu từ điện 2.1.1.Cơ cấu từ điện : :  Chỉ đo dòng DC Chỉ đo dòng DC . .  M M q q = NBSI = K = NBSI = K q q I; I;  M M c c = K = K c c θ. θ.  Độ nhạy dòng: Độ nhạy dòng: S S I I = dθ/dI = K = dθ/dI = K q q /K /K c c = K. = K.  Trên thực tế:S Trên thực tế:S I I = 1/I = 1/I fs fs  Thang đo tuyến tính. Thang đo tuyến tính.  Có độ chính xác cao. Có độ chính xác cao.  I I fs fs cở100μA;R cở100μA;R m m cở1KΩ. cở1KΩ. H.2.1.Cơ cấu từ điện 2.1.2.Cơ cấu điện từ 2.1.2.Cơ cấu điện từ Hình 2.6. Loại hút Hình 2.7: Loại đẩy Hình 2.6. Loại hút Hình 2.7: Loại đẩy Đặc điểm cơ cấu đo điện từ Đặc điểm cơ cấu đo điện từ  Có 2 loại : Lực hút và lực đẩy. Có 2 loại : Lực hút và lực đẩy.  Dùng với cả 2 dòng điện DC và AC. Dùng với cả 2 dòng điện DC và AC.  M M q q = K = K q q I I 2 2 ; M ; M c c = K = K c c θ. θ.  Thang đo không tuyến tính. Thang đo không tuyến tính.  Tiêu thụ năng lượng nhiều hơn cơ cấu từ điện. Tiêu thụ năng lượng nhiều hơn cơ cấu từ điện.  Độ chính xác nhỏ hơn cơ cấu từ điện. Độ chính xác nhỏ hơn cơ cấu từ điện.  Từ trường tạo bởi cuộn dây có trị số nhỏ nên Từ trường tạo bởi cuộn dây có trị số nhỏ nên cần có màn bảo vệ từ để tránh ảnh hưởng của cần có màn bảo vệ từ để tránh ảnh hưởng của từ trường nhiễu. từ trường nhiễu.  Chịu được sự quá tải cao. Chịu được sự quá tải cao.  I I fs fs cở mA; R cở mA; R m m cở vài Ω đến vài trăm Ω. cở vài Ω đến vài trăm Ω. 2.1.3.Cơ cấu điện động 2.1.3.Cơ cấu điện động  Dùng với cả 2 dòng điện Dùng với cả 2 dòng điện DC và AC. DC và AC.  Là cơ cấu có sự phối Là cơ cấu có sự phối hợp của cơ cấu từ điện hợp của cơ cấu từ điện và điện từ. và điện từ.  Dùng làm bộ chỉ thị cho Dùng làm bộ chỉ thị cho vôn kế,ampe kế, watt kế. vôn kế,ampe kế, watt kế.  M M q q = K = K q q I I 1 1 I I 2 2 (DC). (DC). )(. 1 0 21 ACdtii T KM T qq ∫ = 2.2. Đo dòng DC và AC 2.2. Đo dòng DC và AC  2.2.1.Nguyên lý 2.2.1.Nguyên lý : Cả 3 cơ cấu nói ở trên đều được : Cả 3 cơ cấu nói ở trên đều được dùng làm bộ chỉ thị ampe-kế. Riêng cơ cấu từ điện dùng làm bộ chỉ thị ampe-kế. Riêng cơ cấu từ điện khi đo dòng AC thì phải biến đổi AC ra DC. khi đo dòng AC thì phải biến đổi AC ra DC. Điều Điều kiện I kiện I đo đo ≤ I ≤ I fs fs hoặc cần nới rộng tầm đo. hoặc cần nới rộng tầm đo. 2.2.2.Nới rộng tầm đo ampe-kế 2.2.2.Nới rộng tầm đo ampe-kế  Dùng điện trở shunt Dùng điện trở shunt : R : R s s =I =I fs fs R R m m /(I /(I tđ tđ -I -I fs fs ). Nới rộng nhiều tầm ). Nới rộng nhiều tầm đo với điện trở shunt có cách mắc thông thường và đo với điện trở shunt có cách mắc thông thường và cách mắc Ayrton. cách mắc Ayrton.  Thay đổi số vòng dây quấn cơ cấu đo Thay đổi số vòng dây quấn cơ cấu đo (điện từ, điện (điện từ, điện động). động).  Dùng biến dòng Dùng biến dòng (dùng cho ampe-kế AC). K (dùng cho ampe-kế AC). K i i = I = I 1 1 /I /I 2 2 ≈ n ≈ n 2 2 /n /n 1 1 . . Không được để hở thứ cấp khi sơ cấp có dòng Không được để hở thứ cấp khi sơ cấp có dòng . . . . 2.2.3.Đo dòng AC dùng cơ cấu đo 2.2.3.Đo dòng AC dùng cơ cấu đo từ điện từ điện H.2.16.Chỉnh lưu bán kỳ H.2.17.Chỉnh lưu toàn kỳ. H.2.16.Chỉnh lưu bán kỳ H.2.17.Chỉnh lưu toàn kỳ.  Dùng diod chỉnh lưu Dùng diod chỉnh lưu : Chỉnh lưu bán kỳ và toàn kỳ. : Chỉnh lưu bán kỳ và toàn kỳ. Bán kỳ: I Bán kỳ: I hd hd =2.22I =2.22I tb. tb. Toàn kỳ: I Toàn kỳ: I hd hd =1.11I =1.11I tb. tb.  Dùng cặp nhiệt điện Dùng cặp nhiệt điện : Cặp nhiệt điện được cung cấp : Cặp nhiệt điện được cung cấp nhiệt lượng do dòng điện này, tạo nên điện áp DC nhiệt lượng do dòng điện này, tạo nên điện áp DC cho cơ cấu từ điện (dùng với tín hiệu không sin). cho cơ cấu từ điện (dùng với tín hiệu không sin). 2.2.4.Ampe-k kp 2.2.4.Ampe-k kp L thit b o dũng in m khụng cn ngt mch nờn L thit b o dũng in m khụng cn ngt mch nờn rt tin li (vớ d nh o dũng ng c in). rt tin li (vớ d nh o dũng ng c in). Mch o dũng in s dng bin dũng vi c cu o Mch o dũng in s dng bin dũng vi c cu o t in v diod chnh lu cú phn m rng tm o t in v diod chnh lu cú phn m rng tm o . . Bin dũng khụng cú cun s Bin dũng khụng cú cun s , ly dõy dn dũng in , ly dõy dn dũng in lm s cp vi lm s cp vi qui nh s vũng s cp l 1. qui nh s vũng s cp l 1. Hỡnh 2.20: Keùp ủo doứng ủieọn. [...]... ampe-kế trên mạch đo  Hình a: I = V/R Hình b: Ia = V/(R+Ra)  I ≈ Ia ↔ Ra « R  Khi mắc ampe-kế vào mạch đo tương đương với việc ta mắc nối tiếp vào mạch đo 1 điện trở bằng nội trở ampe-kế Để ampe-kế chỉ kết quả chính xác ta cần Ra « R (điện trở tải)   2.3 .Đo điện áp AC và DC 2.3.1Ngun lý:  Điện áp đo được chuyển thành dòng điện đo đi qua cơ cấu chỉ thị với điều kiện: Iđo = Vđo/(Rs+Rm) ≤Ifs  Rs: Điện. .. đo dòng DC I2 + – Ifs Rm A Iđo R1 I3 I4 B Iđo RS1 RS2 RS3 Mạch đo điện áp DC RS4 H.2.58: Mạch phân tầm đo dòng  Đo dòng trong ampe-kế điện tử là chuyển dòng Iđo thành điện áp Vđo bằng cách cho dòng điện Iđo qua điện trở Rs như hình 2.57. (Đo dòng DC và AC)  Phân tầm đo dòng điện bằng cách thay đổi điện trở như hình 2.58 Mạch phân tầm có đặc điểm: I1(Rs1+Rs2+Rs3+Rs4)=I2(Rs2+Rs3+Rs4)=I3(Rs3+Rs4)=I4Rs4=h.s... trục” Đầu đo Đầu “mass” Mạch kẹp trong “probe đo R1 D1 e(t) vC S C A1 A2 a) R2 Ri R1 V1 D1 e(t) A1 b) E=Em tri đỉnh của e(t) C s A2 E=Em D2 Hình 2.56 Mạch đo trị đỉnh dùng IC: a.Mạch đo trị đỉnh khơng có hồi tiếp b.Mạch đo trị đỉnh có hồi tiếp 2.7.Ampe-kế điện tử đo dòng điện A Iđo I1 + Vđo _ Rs Iđo B Hình 2.57: Mạch đo dòng DC I2 + – Ifs Rm A Iđo R1 I3 I4 B Iđo RS1 RS2 RS3 Mạch đo điện áp DC RS4... đo: Vtđo=Vo/ Av;Với Vo= Imax(Rs+Rmax) Hình 2.43: Mạch đo chuyển đổi điện áp sang dòng điện 3.Mạch chuyển đổi điện áp ra dòng điện: Như hình trên  Ta có : Vi+ ≈ Vi- = VR1 = Im R1  Tính điện áp tầm đo: Vtđ = VR1 = Imax R1 4 Mạch khuếch đại vi sai: Như hình trên  Điện áp ra V = V02 – V01 = (1+2R2/R1)(E2 – E1) 2.5.3 .Đo điện áp DC nhỏ dùng phương pháp “chopper” Mạch điều hợp tổng trở Mạch chopper Khuếch... vơn kế là tổng trở vào của mạch phân tầm đo: Zi = R1 + R2 + R3 + R4 = h.s (1)  Điện áp ngõ ra mạch phân tầm là khơng đổi khi điện áp ngõ vào bằng điện áp tầm đo: V1 = V2(R2+R3+R4)/Zi = V3(R3+R4)/Zi = V4R4/Zi (2)  Vin+≈ Vin- = Vo = Im(Rs + Rm) Tính V1? 2.Mạch khuếch đại khơng đảo pha: Dùng cho tầm đo bé  Điện áp ngõ ra: Vo = AvVi; Độ lợi Av = 1+(R1/R2)  Tính điện áp tầm đo: Vtđo=Vo/ Av;Với Vo= Imax(Rs+Rmax)... ph.ph biến trở Hình 2.29: Mạch đo điện áp DC bằng biến trở  Khi đo S ở vị trí 1, chỉnh con chạy để điện kế chỉ 0  Ta xác định được điện áp cần đo Vx = R’BCI = V’BC với I = B1/(K1R1+RAB); 0 ≤ K1 ≤1  Kết quả đo khơng phụ thuộc vào nội trở của nguồn điện áp cần đo 2.5.Vơn kế điện tử DC 2.5.1.Vơn kế điện tử DC dùng transistor 1.Mạch đo dùng transistor có cách mắc kiểu điện áp hay gọi là cách mắc khơng... đo Rs+Rm: Nội trở vơn kế Sv= Nội trở vơn kế/Vtđo: Độ nhạy của vơn kế, đơn vị: KΩ/vơn 2.3.2.Nới rộng tầm đo vơn kế  Thay đổi điện trở tầm đo (áp dụng trong máy đo VOM) Có 2 cách thực hiện như hình trên Nội trở vơn kế càng lớn khi Vtđo càng lớn  Dùng biến áp ( dùng với vơn kế AC) Sơ cấp nối với điện áp đo, thứ cấp nối với vơn kế Tỉ số biến áp Kv = V1/V2 ≈ n1/n2  2.3.3 .Đo áp AC dùng cơ cấu đo từ điện. .. thiết kế tầm đo đủ lớn  2.Mạch khuếch đại hồi tiếp âm : Như hình trên Cho ta độ lợi ổn định Av lớn hơn 1  Dùng thiết kế mạch đo điện áp có trị số nhỏ  3.Mạch đo áp DC dùng transistor trường(JFET)  Mạch đo có ngõ vào dùng JFET để có tổng trở vào lớn  Kết hợp mạch phân tầm đo ở ngõ vào 2.5.2.Vơn kế điện tử DC dùng OP-AMP 1.Mạch đo khơng có khuếch đại điện áp: Như hình trên  Tổng trở vào của vơn... sin) +Vcc + A1 V đo -VEE Rm -VEE + R1 I1 E1 – TC1 + E2 – R2 I2 TC2 I1(RMS) Ta có: A2 – AVVđo  +Vcc V0 = R2 R1 A Vđo V I2 I2(DC) 2.6.4.Phương pháp trị đỉnh Hình 2.53.Mạch đo áp AC dùng mạch nhân đơi điện áp  Điện áp AC được biến đổi ra áp DC có trị số bằng trị đỉnh bằng 2 cách:  Dùng mạch nhân đơi điện áp hoặc mạch kẹp H.a: Mạch kẹp đỉnh âm H.b: Mạch kẹp đỉnh dương H.Mạch kẹp và mạch lọc hạ thơng... trở và điện dung ký sinh của diod Trường hợp 4 diod: Vtđ = 1.11Ifs(R+Rm) + 2Vd 2.3.4.Ảnh hưởng vơn kế trên mạch đo H.2.27: H.2.28: Mạch tương đương khi mắc vơn kế Mạch đo nguồn áp  Khi mắc vơn kế vào mạch đo thì có thể xem như tổng trở vào vơn kế mắc song song với phần tử đo  Để vơn kế chỉ kết quả chính xác ta cần có nội trở vơn kế rất lớn so với điện trở tải hoặc nội trở của nguồn 2.4 .Đo điện áp . DC. 2.3. Đo điện áp AC và DC. 2.3. Đo điện áp AC và DC. 2.4. Đo điện áp DC bằng phương pháp biến trở. 2.4. Đo điện áp DC bằng phương pháp biến trở. 2.5. Vôn kế điện tử đo điện áp DC. 2.5. Vôn kế điện. DC. 2.5. Vôn kế điện tử đo điện áp DC. 2.6. Vôn kế điện tử đo điện áp AC. 2.6. Vôn kế điện tử đo điện áp AC. 2.7. Ampe-kế điện tử đo dòng AC và DC. 2.7. Ampe-kế điện tử đo dòng AC và DC. 2.1. Cơ cấu. trong đo lường. : Các cảm biến dùng trong đo lường. Ch.2: Đo dòng và áp Ch.2: Đo dòng và áp 2.1. Cơ cấu chỉ thị kim. 2.1. Cơ cấu chỉ thị kim. 2.2. Đo dòng điện AC và DC. 2.2. Đo dòng điện AC và