Kỹ thuật đo : Đo điện part 10 pot

DAO ĐỘNG KÝ, TIA ÂM CỰC VÀ MÁY GHI X-Y 317 10.3 TRÌNH BÀY TÍN HIỆU TRÊN MÀN ẢNH CỦA DAO ĐỘNG KÝ 10.3.1 Sự phối hợp của tín hiệu y = f(t) và x = Kt Để trình bày tín hiệu cần quan sát trên màn ảnh tín hiệu quan sát được đưa vào ngõ quét dọc (vertical input) còn tín hiệu sóng răng cưa ở mạch tạo tín hiệu quét đưa vào ngõ quét ngang (horizontal input). Tín hiệu dạng răng cưa này còn được gọi là tín hiệu chuẩn thời gian (time base). Như vậy cạnh lên của tín hiệu quét ngang là đường thẳng tỉ lệ theo thời gian t: X = Kt Hệ số K có thể thay đổi được khi thay đổi tần số của tín hiệu quét dạng răng cưa. Cho nên khi tín hiệu vào, giả sử là tín hiệu sin, có biểu thức: = ω y Asin t Khi đó tín hiệu được biểu diễn trên màn ảnh: Y A sinxK(/ )=ω Như vậy sự phối hợp giữa hai tín hiệu quét dọc và quét ngang của hình 10.9a,b sẽ cho hình 10.9c biểu diễn hình ảnh của tín hiệu trên màn ảnh. 10.3.2 Sự đồng bộ hóa giữa hai tín hiệu quét dọc và quét ngang Ở cạnh lên OA của tín hiệu quét dạng răng cưa thể hiện ở hình 10.9b sẽ cho tín hiệu sin xuất hiện trên màn ảnh đến điểm số 9. Sau đó trong thời gian cạnh xuống AB của tín hiệu quét răng cưa, chùm tia điện tử được quét ngang trở lại. Nhưng trong lúc chùm tia điện tử quay trở về thì tín hiệu quan sát vẫn tiếp tục hiện hữu theo thời gian. Do đó dẫn đến điểm bắt đầu ở chu kỳ quét thứ hai của tín hiệu khảo sát không cùng tại vò trí của lần quét thứ nhất (ví dụ ở lần quét thứ nhất (H.10.9c) bắt đầu tại số (1) nhưng lần quét thứ hai tại điểm khác). Như vậy chúng ta có hiện tượng tín hiệu quan sát trên màn ảnh chạy (nhanh hoặc chậm) trên màn ảnh. Đó là hiện tượng không đồng bộ của tín Hình 10.9: Sự biểu thò hình sin trên màn ảnh a) Đầu vào dao động dọc b) Đầu vào dao động CHƯƠNG 10 318 hiệu quét ngang và dọc.  Trong thời gian chùm tia điện tử quay trở về thì cạnh xuống của tín hiệu quét răng cưa đi vào mạch xóa đường hồi (blanking), sẽ tạo ra điện thế lưới V GK rất âm để cho không có tín hiệu quét ngang của chùm tia điện tử xuất hiện trên màn hình trong thời gian này. Hình 10.10: Sơ đồ khối của mạch quét tín hiệu răng cưa có sự điều khiển  Để cho tín hiệu quan sát và tín hiệu răng cưa có cùng vò trí khởi đầu ở mỗi lần quét, thì tín hiệu răng cưa không được tự do xuất hiện mà phải xuất hiện khi có xung kích mà xung kích có tần số phụ thuộc vào tín hiệu quan sát như trình bày của sơ đồ khối hình 10.10. Tín hiệu quan sát được qua mạch khuếch đại trigger (trigger amplifier) tùy theo cách lấy ở ngõ ra sẽ có tín hiệu V o1 và V o2 trái pha. Sau đó được đưa DAO ĐỘNG KÝ, TIA ÂM CỰC VÀ MÁY GHI X-Y 319 vào mạch kích Schmitt, mạch vi phân (differentiator), mạch xén (clipper). Đây là khối đồng bộ hóa cho tín hiệu quét răng cưa để cho tín hiệu răng cưa xuất phát cùng tại vò trí khởi đầu của tín hiệu quan sát ở phần quét dọc (H.10.11) Hình 10.11: Tín hiệu quét răng cưa được đồng bộ với tín hiệu sin quan sát Hình 10.11a: Để thể hiện một chu kỳ tín hiệu sin trên màn ảnh của dao động ký, thì tín hiệu xung kích (gai âm) phải xuất hiện trước khi cạnh lên của tín hiệu quét răng cưa đạt đến mức kích trên của mạch kích schmitt ngay tại vò trí cuối của chu kỳ của tín hiệu sin khảo sát. Điều này làm cho cạnh của tín hiệu quét đột ngột giảm về “0”. Để bắt đầu quét cho chu kỳ tín hiệu sin kế tiếp cho điểm bắt đầu giống như trước. Như vậy sự hoạt động của tín hiệu quét răng cưa được điều khiển bằng xung kích (gai âm), đồng thời khi đó tại cạnh xuống của tín hiệu răng cưa cũng làm cho mạch xóa đường hồi (blanking) tạo ra điện áp V GK rất âm để không có chùm tia điện tử xuất hiện trên màn ảnh (H.10.12). CHƯƠNG 10 320 Hình 10.12: a) Tín hiệu không có mạch xóa đường hồi b) Tín hiệu có mạch xóa Còn ở hình 10.11b là sự thể hiện hai chu kỳ của tín hiệu sin, thời điểm bắt đầu chu kỳ thứ hai của tín hiệu sin nhờ có mạch hold-off (không cho tín hiệu xung kích xuất hiện) tại vò trí này của xung răng cưa, cho nên tín hiệu răng cưa tiếp tục quét ngang để cho chu kỳ thứ hai của tín hiệu sin được xuất hiện trên màn ảnh. Cho đến khi tín hiệu răng cưa đạt gần đến mức trên của mạch kích thì xung kích (gai âm) xuất hiện để tín hiệu răng cưa có cạnh xuống và làm cho tín hiệu quét trở lui. Điểm bắt đầu của tín hiệu quan sát trên màn ảnh phụ thuộc vào điện áp ra của mạch khuếch đại điện áp kích (triggering amplifier) điện áp ra này được điều chỉnh bởi biến trở R 10 như ở hình 10.13. Khi điện áp ra có trò số gần bằng mức kích trên của mạch kích schmitt thì điểm bắt đầu xuất hiện của tín hiệu sin ở mức “0”. Hình 10.13: Sự thay đổi điện thế DC cho mức kích để điều xung xung kích DAO ĐỘNG KÝ, TIA ÂM CỰC VÀ MÁY GHI X-Y 321 Hình 10.13b: Khi điện áp ra ở cách xa mức kích trên của mạch kích schmitt thì điểm bắt đầu của tín hiệu quan sát xuất hiện ở mức cao hơn, phụ thuộc vào khoảng cách của hai mức này. 10.4 DAO ĐỘNG KÝ HAI KÊNH 10.4.1 Tổng quát Để có thể cùng lúc quan sát được hai tín hiệu khảo sát trên màn ảnh, người ta thực hiện dao động ký hai kênh (hoặc nhiều kênh). Trước hết, cải tiến ống phóng tia điện tử (CRT). Hình 10.14: Ống phóng điện tử có hai tia sáng xuất hiện trên màn ảnh Có hai loại: - Loại hai catốt phát ra hai chùm tia điện tử (dual beam) (H.10.14a) - Loại một catốt phát ra một chùm tia điện tử nhờ khóa chuyển đổi điện tử thực hiện tuần tự chùm tia điện tử được quét dọc ở mỗi kênh (do tần số chuyển mạch lớn hơn tần số lưu ảnh của mắt cho nên chúng ta thấy được hai hình ảnh của hai kênh trên cùng một màn ảnh). Như vậy mạch khuếch đại quét dọc sẽ có hai mạch cho mỗi kênh. Tín hiệu quét ngang tuần tự phối hợp với tín hiệu mỗi kênh A và B theo hình 10.16. CHƯƠNG 10 322 Hình 10.15: Sơ đồ khối dao động ký Hình 10.16: Sự trình bày tín hiệu ở hai kênh trên màn ảnh DAO ĐỘNG KÝ, TIA ÂM CỰC VÀ MÁY GHI X-Y 323 Ở chu kỳ thứ nhất tín hiệu quét ngang phối hợp với tín hiệu sin cho kênh A. Ở chu kỳ thứ hai của tín hiệu quét ngang phối hợp với tín hiệu dạng răng cưa của kênh B (H.10.16c). Kết quả hai tín hiệu ở hai kênh cùng xuất hiện trên màn ảnh. 10.5 THANH ĐO (PROBE) CỦA DAO ĐỘNG KÝ Thanh đo của dao động ký có hai mức thay đổi điện áp. - Mức điện áp 1: 1 - Mức điện áp 10: 1. Điện dung C c - điện dung ký sinh của dây dẫn. C i - điện dung ngõ vào quét dọc. R i - điện trở vào của ngõ quét dọc. trong trường hợp này tổng trở vào của ngõ quét dọc: [ ] =+ icii ZCCR / / Trường hợp thanh đo có bộ giảm 10:1 (H.10.18). Trong thanh đo có điện trở R 1 , tụ C 1 , Cs (thay đổi) Cc khi có điện áp vào V 1 của ngõ vào quét dọc i V : i1 V = V csii sci i C + C + C R CRCCC R [( )// ] [ // ][( )// ] ++ 11 Đặt: C 2 = C s + C c + C i . == + + i i i CR VV V CR CR CR CR // (//) (//)(//) (//) 2 11 11 11 21 2 1 1 do đó để thanh đo có: = i VV 1 thì: = 11 2 9 i CR CR // // Nghóa là: = +ω +ω 1 11 2 9 11 i i R R j CR j CR hoặc: +ω = +ω 111 2 1 9 1 ii RjCR RjCR CHƯƠNG 10 324 Như vậy để cho tín hiệu ngõ vào quét dọc giảm đi 10 lần và không phụ thuộc vào tần số tín hiệu thì phải thỏa thêm điều kiện sau: 11 2i CR = CR, khi đó 1 i R= 9R Hình 10.17: Thanh đo không có giảm áp Hình 10.18: Thanh đo có giảm áp 10:1 Ví dụ 10.3: 1i c R M C =10pF; R = 2M C (không biết);;;=Ω Ω 1 9 i C=10pF; C s là tụ điện thay đổi (có trò số lớn nhất 100pF), suy ra muốn cho mạch đo là bộ giảm 10:1 và không phụ thuộc tần số tín hiệu thì: 1 1i2 RC = R.C 11 csi i RC M C = C+C+C = pF RM Ω = Ω 2 9 10 1 = sc C + C + 10pF = 90pF Suy ra: C s + C c = 80 pF Khi đó nếu C c trong khoảng từ 1pF đến 80pF thì chúng ta thay đổi được C s để thỏa điều kiện trên. Trong trường hợp C c > 80pF thì phải thay đổi C 1 cho phù hợp. Giả sử C c = 100pF, thì C 1 phải thay trò số lớn hơn (ví dụ C 1 = 15pF). Khi đó: C s + 100pF = (135pF – 10pF); điều chỉnh: C s = 25pF. Khi đưa tín hiệu xung vuông vào, sẽ có ảnh hưởng đến dạng của tín hiệu tụ C 1 và C 2 như đã nói ở trên. Nếu tín hiệu xung vuông xuất hiện trên màn ảnh có dạng hình 10.19a. DAO ĐỘNG KÝ, TIA ÂM CỰC VÀ MÁY GHI X-Y 325 Hình 10.19: Các dạng tín hiệu xung vuông đáp ứng với tín hiệu xung vuông đưa vào ngõ quét dọc Đáp ứng của mạch RC ngõ vào của dao động ký không thích hợp với tần số cao (bổ chính tần số yếu). Khi đó chúng ta điều chỉnh Cs để tín hiệu xung vuông có dạng như hình 10.19c (bổ chính tần số đúng). Nếu tín hiệu xuất hiện có dạng như hình 10.19b mạch RC đáp ứng quá mức đối với cạnh lên và xuống của xung. Chúng ta phải điều chỉnh tụ C s để có đáp ứng như dạng hình 10.19c. 10.6 BỘ TẠO TRỄ Đối với tín hiệu khảo sát có tần số cao, để cho vận tốc bay của chùm tia điện tử catốt đến bản lệch dọc hoặc lệch ngang, phù hợp với tốc độ truyền của tín hiệu từ ngõ vào đến bản cực lệch dọc hoặc lệch ngang, người ta thường cho tín hiệu đi qua bộ tạo trễ (vì tốc độ truyền tín hiệu lớn hơn vận tốc bay của điện tử). Bộ tạo trễ thường có hai dạng loại dây song hành hoặc dây đồng trục, có hai dạng mạch như sau: Hình 10.20: Mạch tạo trễ Khi tín hiệu đi qua một mạch LC, nó sẽ có thời gian trễ là: CHƯƠNG 10 326 { } =ts LC L(H), C(F)() Khi đó tín hiệu đi qua n bộ sẽ có thời gian trễ: T = nt Và điện trở tải R = L C để có sự điều hợp tổng trở, giúp cho công suất tín hiệu ra không bò suy giảm. Ví dụ 10.4: =μ Ω025T n=11bộ; R= 600 .,sec; Xác đònh t, trò số L và C Giải: Thời gian trễ của 1 bộ t = ,/sec − × 6 025 10 11 Do đó 62 025 10 11 600 − =× = 2 LC và R=LC,/sec / Suy ra 2 LC ;C (, )/ sec − =×=× 22 6 600 600 0 25 10 11 C , − − × ==× × 6 12 025 10 2500 10 11 600 66 C = 37,87pF # 38pF L H#, − = ××× μ 412 36 10 38 10 13 68  Loại dây đồng trục. Khi tín hiệu truyền qua dây có thời gian trễ m ts Vms () (/) = 1 V: tốc độ truyền tín hiệu, với VLC/= 1 , L, C là điện cảm và điện dung của cáp đồng trục. Hình 10.21: Cấu tạo của dây đồng trục Ví dụ 10.5: Cáp đồng trục có = μ10LH; C = 40pF. Xác đònh t Giải: Thời gian trễ t của tín hiệu truyền qua dây t V LC LC//(/) − == = =× 6 111 410 sec , sec − =× = μ 8 210 002 Do đó tốc độ truyền tín hiệu: Vms LC ,/ − == =× × 8 8 11 05 10 210 1- Lõi polyetilene 2- Dây kim loại xoắn ốc 3- Lớp cách điện 4- Dây dẫn ngoài 5- Vỏ bọc bảo vệ [...]... Tín hiệu đo có k p = k f = 2 a) Hãy vẽ dạng của dòng điện cần đo b) Tính các trò số của điện trở R1 và R2 theo trò hiệu dụng của các dòng điện cho trên hình 3 c) Nếu dòng điện đo có dạng sin thì các thang đo mới sẽ là bao nhiêu nếu các điện trở như câu b ĐỀ THI 336 Hình 3 2 ĐỀ THI KỸ THUẬT ĐO - K95 NĂM HỌC 97-98 Câu 1: Cho biết nguyên lý hoạt động của máy đo điện trở đất dùng tỉ số kể từ điện (H.1)... ĐỘNG KÝ, TIA ÂM CỰC VÀ MÁY GHI X-Y 327 10. 7 ỨNG DỤNG CỦA DAO ĐỘNG KÝ 10. 7.1 Đo biên độ và chu kỳ Đo biên đ : Phụ thuộc vào nút phân tầm đo (theo đơn vò Volt/Div) Ví dụ 10. 6: Như ở hình 10. 22 biên độ đỉnh của các tín hiệu: A : VA = 450mV (p-p); B : VB = 200mV(p-p) Đo chu k : phụ thuộc vào nút chu kỳ của tín hiệu quét răng cưa (đơn vò μ sec /di v) Chu kỳ của tín hiệu A: 2TA = 8, 8di v × 0,5 msec/di v =... 1 ĐỀ THI KỸ THUẬT ĐO - LỚP DD 96 – HỌC KỲ 2/99 Câu 1: a) Giải thích tại sao phải dùng hệ số dạng kf và hệ số đỉnh kp trong vôn-kế điện tử đo điện áp A.C.? b) Cho biết quan hệ tín hiệu ra của mạch tích phân hai độ dốc trong biến đổi A/D của vôn-kế chỉ thò số theo điện áp đo VIN, điện áp chuẩn Er, thời gian nạp t1 và thời gian xã t2 ? Câu 2: a) Cho biết sự chính xác của phần tử đo dùng cầu đo phụ thuộc... sai số tương đối VAC − VDC VAC 100 % theo các thành phần tương đương R và L ω khi đo điện áp AC tại tần số f1 c) Áp dụng khi fo = 50Hz; f1 = 1kHz; L = 100 mH; R = 1kΩ 335 Câu 5a: Cho mạch đo như hình 2 Hình 2 a) Xác đònh R, Zi (tổng trở vào) b) Trò số tầm đo V2, V3, khi tầm đo V1=0,1V, R1= 900kΩ , R2 = 90kΩ , R3 = 10kΩ ; IFS = 50μA ; RG = 1kΩ Phần B Câu 4b: Người ta đo một điện trở có trò số danh đònh... bất kỳ hình elip (H .10. 24f, g) sin α = 2 B 2 A DAO ĐỘNG KÝ, TIA ÂM CỰC VÀ MÁY GHI X-Y Hình 10. 2 4: Dùng hình Lissajous để đo sự lệch pha giữa hai tín hiệu 329 CHƯƠNG 10 330 Ví d : 2A = 6div, 2B = 4div, sin α = 2 3 ⇒ α = 41°8 (trường hợp hình elip về phía phải) α = 131°8 (trường hợp elip về phía trái) Hình 10. 2 5: Cách tính tr, tf 10. 7.3 Đo thời gian lên tr của xung: theo đònh nghóa từ 10% biên độ đến 90... 6: Khảo sát mạch đo và dạng tín hiệu đo (H.5) a) Xác đònh điện trở R khi VD = 0,3V (RMS) Cơ cấu đo M (IMAX = 50 μ A, RI = 1K Ω ) Hệ số dạng kf = 1,155; Hệ số đỉnh kp = 1,732 b) Với R đã được xác đònh ở câu a, thì VĐO (hình sin) có trò số bao nhiêu? Biết kf = 1,11 ; kp = 1,414 Hình 5 ĐỀ THI 338 3 ĐỀ THI MÔN KỸ THUẬT ĐO LỚP DĐ95 Câu 1: Cho biết khác nhau của nguyên lý đo của Ohm-kế thường và Ohm-kế điện. .. 4,4msec ⇒ TA = 2, 2m sec Chu kỳ của tín hiệu B: VA = (4,5DIV) × 100 mV/DIV; VB = (2DIV) × 100 mV/DIV 2TA = (8,8DIV) × 0,5ms/DIV; 6TA = (8,8DIV) × 0,5ms/DIV Hình 10. 2 2: Cách tính biên độ và chu kỳ của tín hiệu quan sát 6TB = 8,8div × 0,5msec/div = 4,4msec TB = 4, 4 m sec / 6 = 0,73m sec CHƯƠNG 10 328 10. 7.2 Đo sự lệch pha giữa hai tín hiệu (H .10. 23) Hình 10. 2 3: Cách tính sự lệch pha giữa hai tín hiệu A... khối? Nguyên tắc để tạo sóng răng cưa ở mạch quét? Câu 9: Nguyên tắc hoạt động của Q kế? Cách đo L và C bằng Q kế? Câu 1 0: Phương pháp tích phân hai độ dốc (sơ đồ, dạng sóng, biểu thức tính) 5 ĐỀ THI MÔN KỸ THUẬT ĐO HK2/ 1999-2000 LỚP BT98 ĐCN ĐT VT Câu 1: Cho biết nguyên lý phân tầm đo của ampe kế thường và ampe kế điện tử, giải thích? Câu 2: Cho biết tại sao có hiện tượng không đồng bộ của tín hiệu... đo: Sơ đồ khối được diễn tả bởi hình 10. 28 Vôn kế tự ghi có đặc điểm như sau: - Đáp ứng với những tín hiệu Vi thay đổi có tần số thấp (do đáp ứng tần số của hệ thống cơ học) - Sự tuyến tính phụ thuộc vào độ tuyến tính của biến trở đo lường - Đo được những điện áp khoảng millivôn (millivôn-kế tự ghi), không phụ thuộc vào nội trở của nguồn điện áp đo DAO ĐỘNG KÝ, TIA ÂM CỰC VÀ MÁY GHI X-Y 333 Hình 10. 2 8:. .. nguồn dòng Ir khi R5 = 10k Ω , C1 = 0,1 μ F 4 ĐỀ THI MÔN KỸ THUẬT ĐO HK1 1999-2000 Câu 1: a) Chứng minh góc quay của khung quay điện động tỉ lệ thuận với công suất tác dụng của tải xoay chiều b) Trình bày tất cả các phương pháp đo công suất tác dụng của tải ba pha bằng watt-kế một pha Câu 2: Một ohm-kế có mạch đo như hình 1 Cho biết cơ cấu đó có nội trở Rm = 5kΩ , dòng I FS = 100 μA, nguồn V1 = 3,2V, . i R= 9R Hình 10. 1 7: Thanh đo không có giảm áp Hình 10. 1 8: Thanh đo có giảm áp 1 0:1 Ví dụ 10. 3: 1i c R M C =10pF; R = 2M C (không biết);;;=Ω Ω 1 9 i C=10pF; C s là tụ điện thay đổi (có. dọc: [ ] =+ icii ZCCR / / Trường hợp thanh đo có bộ giảm 1 0:1 (H .10. 18). Trong thanh đo có điện trở R 1 , tụ C 1 , Cs (thay đổi) Cc khi có điện áp vào V 1 của ngõ vào quét dọc i V : . nhất 100 pF), suy ra muốn cho mạch đo là bộ giảm 1 0:1 và không phụ thuộc tần số tín hiệu th : 1 1i2 RC = R.C 11 csi i RC M C = C+C+C = pF RM Ω = Ω 2 9 10 1 = sc C + C + 10pF = 90pF Suy ra: C s