báo cáo thí nghiệm môn kỹ thuật mạch điện

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Năng lượng, Bộ môn Kĩ thuật Điện ================= BÁO CÁO THÍ NGHIỆM MÔN HỌC : KỸ THUẬT MẠCH ĐIỆN Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thị Thanh Hà nội, tháng năm 2016 BÀI HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ ĐO VÀ OSCILLOCOPE A Cách sử dụng đồng hồ đo điện Trong điện - điện tử, đồng hồ đo dụng cụ thiếu người kỹ thuật viên Nó sử dụng để đo điện áp, dòng điện, điện trở, điện dung, kiểm tra đi-ốt (diode), tran-si-to (transistor) người ta gọi dụng cụ đồng hồ vạn (multimeter) có nơi gọi VOM (đọc Vê-ô-em) Đồng hồ vạn thường gồm loại: Loại hiển thị kim loại hiển thị số Mỗi loại đồng hồ có ưu nhược điểm riêng, viết nhằm mục đích hướng dẫn sử dụng thiết bị hữu ích giúp bạn phân biệt ưu, khuyết điểm loại Đồng hồ vạn dạng hiển thị kim Đồng hồ vạn dạng hiển thị số Cách sử dụng đồng hồ vạn Cách đo điện áp: Đối với loại đồng hồ hiển thị kim đồng hồ hiển thị số, cách đo thực - Xoay thang đo sang vùng giá trị điện áp cần đo Ví dụ: bạn muốn đo điện áp 220VAC, bạn xoay núm vặn đến số 250VAC, không nên chọn thang đo lớn (Ví dụ 1000VAC) điều làm kết đo không xác Ngược lại, chọn chọn thang đo nhỏ (ví dụ 110VAC), dẫn đến gãy kim đo Xoay thang đo đến giá trị 250VAC - *Lưu ý: - Khi đo điện áp xoay chiều, cần chọn chế độ đo xoay chiều (khu vực có ký hiệu đồng hồ ACV) - Khi đo điện áp chiều (DC), cần chọn chế độ đo chiều (khu vực có ký hiệu đồng hồ DCV) - Cặp hai que đo vào nguồn cần đo hình bên - Đọc giá trị thể đồng hồ Cách đo dòng điện Thông thường đồng hồ vạn dùng kim đồng hồ dạng hiển thị số dùng que đo, chúng dùng để đo dòng điện chiều (DC), không dùng để đo dòng xoay chiều (AC) Bạn nên nhớ điều đó! Ngoài đo, cần quan tâm đến giá trị dòng điện cần đo kiểm tra xem loại đồng hồ bạn sử dụng dùng hay không Ví dụ: bạn muốn đo dòng tiêu thụ khoảng 1A phải đảm bảo đồng hồ bạn dùng chịu dòng qua 1A Trong trường hợp thấp hơn, đo dẫn đến đứt cầu chì Cách đo dòng điện chiều sau: - Chuyển thang đo sang nấc đo dòng điện DC: Cũng tương tự cách đo điện áp, bạn cần chọn vùng giá trị đo gần với giá trị dòng điện đo, ví dụ ta chọn thang đo DC 0.25A - Mắc que đo nối tiếp với nguồn tải cần đo theo sơ đồ bên dưới: - Đọc giá trị dòng điện thể qua kim đo mặt số Cách đo dòng điện qua tải đồng hồ vạn a Đo thông mạch: Ngoài khả đo dòng điện, điện áp v.v chức thực tế mà người ta thường hay dùng đo thông mạch Ví dụ: ta có đoạn dây dẫn dài 10m, để biết đoạn dây bên có bị đứt hay không? - Ta cần chuyển sang thang đo x1 khu vực đo Ohm (Ω) Đối với bạn dùng loại đồng hồ số, chuyển sang chế độ đo thông mạch với ký hiệu - Sau cặp que đồng hồ đo vào đầu dây dẫn - Nếu dây dẫn bị đứt, kim đồng hồ không lên Trong trường hợp ngược lại, kim đồng hồ lên còi đồng hồ kêu (tùy loại đồng hồ) LÀM QUEN VỚI OSCILLOSCOPE Máy Oscilloscope hay gọi Máy đo dao động ký, công cụ hỗ trợ đắc lực cho việc sửa chữa thiết bị viễn thông điện tử nói chung, hay điện thoại di động Laptop nói riêng Nhờ vào thiết bị hỗ trợ này, việc tìm Pan hỏng trở nên dễ dàng, nhanh lẹ hơn, xác đỡ tốn Hiện có 02 loại oscilloscope: – Kỹ thuật Analog: loại cũ, tần số thấp công nghệ cũ – Kỹ thuật Digital: dùng thịnh hành nhất, tần số cao nhiều Cách sử dụng loại tương tự nhau, tham khảo hướng dẫn bên (tham khảo từ nhiều nguồn): HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG OSCILLOSCOPE I Giới thiệu Panel: A Panel trước: CRT: POWER: Công tắc máy, bật công tắc lên đèn led sáng INTEN: Điều chỉnh độ sáng điểm tia FOCUS: Điều chỉnh độ sắc nét hình TRACE RATOTION: Điều chỉnh tia song song với đường kẻ ngang hình Vertical: CH1 (X): Đầu vào vertical CH1 trục X chế độ X-Y CH2 (Y): Đầu vào vertical CH2 trục Y chế độ X-Y AC-GND-DC: Chọn lựa chế độ tín hiệu vào khuếch đâị dọc – AC nối AC – GND khuếch đại dọc tín hiệu vào nối đất tín hiệu vào ngắt – DC nối DC VOLTS/DIV: Chọn lựa độ nhạy trục dọc từ 5mV/DIV đến 5V/DIV, tổng cộng 10 tầm VAIRIABLE: Tinh chỉnh độ nhạy với giá trị > 1/2.5 giá trị đọc Độ nhạy chỉnh đến giá trị đặc trưng vị trí CAL POSITION: Dùng để điều chỉnh vị trí tia VERT MODE: Lựa chọn kênh – CH1: Chỉ có kênh CH1 – CH1: Chỉ có kênh CH1 – DUAL: Hiện thị hai kênh – ADD: Thực phép cộng (CH1 + CH2) phép trừ (CH1-CH2) (phép trừ có tác dụng CH2 INV nhấn) ALT/CHOP: Khi nút nhả chế độ Dual kênh kênh hiển thị cách luân phiên, nút ấn vào chế độ Dual, kênh kênh hiển thị đồng thời Triggering: EXT TRIG IN : Đầu vào Trigger ngoài, để sử dụng đầu vào này, ta điều chỉnh Source vị trí EXT SOURCE: Dùng để chọn tín hiệu nguồn trigger (trong hay ngoài), tín hiệu đầu vào EXT TRIG IN – CH1: Chọn Dual hay Add Vert Mode, chọn CH1 để lấy tín hiệu nguồn Trigger bên – CH2: Chọn Dual hay Add Vert Mode, chọn CH2 để lấy tín hiệu nguồn Trigger bên – TRIG.ALT: Chọn Dual hay Add Vert Mode, chọn CH1 CH2 SOURCE, sau nhấn TRIG.ALT, nguồn Trigger bên hiển thị luân phiên kênh kênh – LINE: Hiển thị tín hiệu Trigger từ nguồn xoay chiều – EXT: Chọn nguồn tín hiệu Trigger bên đầu vào EXT TRIG IN – SLOPE: Nút Trigger Slope o “+” Trigger xảy tín hiệu Trigger vượt mức Trigger theo hướng dương o “-” Trigger xảy tín hiệu Trigger vượt mức Trigger theo hướng âm – TRIGGER MODE: Lựa chọn chế độ Trigger o Auto: Nếu tín hiệu Trigger tín hiệu Trigger nhỏ 25 Hz mạch quét phát tín hiệu quét tự mà không cần đến tín hiệu Trigger o Norm: Khi tín hiệu Trigger mạch quét chế độ chờ tín hiệu hiển thị o TV-V: Dùng để quan sát tín hiệu dọc hình ảnh TV o TV-H: Dùng để quan sát tín hiệu ngang hình ảnh TV Time base: – TIME/DIV: Cung cấp thời gian quét từ 0.2 us/ vạch đến 0.5 s/vạch với tổng cộng 20 bước – X-Y: Dùng oscilloscope chế độ X-Y – SWP.VAR: Núm điều khiển thang chạy thời gian quét sử dụng CAL thời gian quét hiệu chỉnh giá trị đặt trước TIME/DIV Thời gian quét TIME/DIV bị thay đổi cách liên tục trục không vị trí CAL Xoay núm điều khiển đến vị trí CAL thời gian quét đặt trước giá trị TIME/DIV Vặn núm điều khiển ngược chiều kim đồng hồ đến vị trí cuối để giảm thời gian quét 2.5 lần nhiều – POSITION: Dùng để chỉnh vị trí tia theo chiều ngang – X10 MAG: Phóng đại 10 lần CAL: Cung cấp tín hiệu 2Vp-p, 1KHz, xung vuông dùng để chỉnh que đo GND: Tiếp đất thiết bị với sườn máy B Panel sau: Z AXIS INPUT: Cho điều biến mật độ CH1 SIGNAL OUTPUT: Cấp áp 20mV/vạch từ máy đếm tần AC POWER: Nguồn xoay chiều FUSE: Cầu chì II Cách thức vận hành: Hoạt động – kênh: Trước khởi động máy phải đảm bảo điện áp đầu vào yêu cầu Sau thực việc bật công tắc nhấn nút theo bảng sau: Thành phần Thiết lập Thành phần Thiết lập Power Off Slope + Inten Ở Trig.alt Nhả Focus Ở Trigger mode Auto Vert mode Ch1 Time/div 0.5ms/div Alt/chop Nhả (Alt) Swp.var Cal Ch2 inv Nhả Position Ở Volts/div 0.5V/div X10 mag Nhả Variable Cal AC-GND-DC GND Source Ch1 Sau thiết lập công tắc nút nối dây điện vào máy thực thao tác sau: 1) Nhấn nút Power bảo đảm đèn led bật sáng Trong vòng 20 s có tia xuất hình Nếu không thấy tia xuất mà hình vòng 60s nên kiểm tra lại bước thiết lập công tấc 2) Điều chỉnh độ sáng tối độ sắc nét núm Focus Inten 3) Điều chỉnh tia đường ngang trung tâm núm Trace Rotation nút Position 4) Nối que đo vào đầu Ch1 2Vp-p Cal 5) Đặt công tắc AC-GND-DC vị trí AC , Dạng sóng xuất mà hình 6) Điều chỉnh Focus để có hình ảnh rõ nét 7) Hiển thị dạng sóng rõ ràng cách chỉnh núm Volts/Div Time/Div tới vị trí khác 8) Chỉnh núm Position ngang dọc để đọc điện áp thời gian dẽ dàng *Ghi chú: Các mô tả hoạt động đơn giản cho kênh Ch1, kênh Ch2 hoạt động tương tự Thao tác hai kênh hoạt động: Đặt Vert Mode Dual, nối hai đầu dò vào Cal, đặt AC-GND-DC AC chỉnh núm Position để thấy hai tia riêng biệt X-Y: Đặt núm chuyển đổi Time/Div sang X-Y để kích hoạt máy hoạt động chế độ X-Y Trục X tín hiệu: Kênh Ch1 Trục Y tín hiệu: Kênh Ch2 *Ghi chú: Khi tần số cao hiển thị chế độ X-Y, phải ý đến khác pha tần số hai trục X-Y BÀI LÀM QUEN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VÀ THIẾT BỊ ĐO R1 V1 10V R2 1.0kΩ V1 = 7V V2 = 0.5V V3 = 3V V4 = 2,5V 440Ω R3 500Ω R4 2.2kΩ R2 2kΩ R1 300Ω R3 R4 1kΩ 440Ω R5 440Ω V1 12V V1 = 3V V2 = 6.9V V3 = 6.5V V4 = 0.4V V5 = 2.5V V6 = 2.1V R6 500Ω Nhận xét: Qua việc lắp mạch thực tế mạch in, ta thấy định luật luật Kirchoff dòng, luật Kirchoff áp, quan hệ chia dòng quan hệ chia áp hoàn toàn xác Mạch điện thực hành bảng hàn mạch: • Mạch điện trở 1: • Mạch điện trở 2: • Mạch điện trở 3: • Mạch điện trở 4: • Mạch điện trở 5: BÀI NGUỒN CẤP ĐIỆN MỘT CHIỀU A Nguồn Mục đích thí nghiệm Chúng ta thường quen với “AC adapter” – thiết bị biến đổi nguồn điện xoay chiều 100240V AC, 50 (60) Hz thành nguồn DC với điện áp điển hình 6V 9V DC Cấu trúc adapter tương đối đơn giản, Hình I-1 Nguồn Máy biến Chỉnh Lọc AC áp lưu Hình I-1: Cấu trúc nguồn cấp điện chiều (DC) Đầu DC Trong vài ứng dụng máy biến áp nặng cồng kềnh Kĩ thuật ngày chế tạo nguồn DC sử dụng điều khiển đóng cắt (băm xung) với ưu điểm hiệu gọn nhẹ cấu trúc Hình I-2 Thiết bị kiểu sử dụng rộng rãi máy tính hệ thống điện tử đại khác (vũ trụ) Điều khiển Đầu Chỉnh đóng cắt DC lưu Hình I-2: Cấu trúc nguồn cấp điện DC dùng điều khiển đóng cắt Nguồn AC Mục đích thí nghiệm thiết kế xây dựng nguồn cấp điện 7V DC cho điện trở 2kΩ Chúng ta chọn cấu trúc – kiểu “máy biến áp – chỉnh lưu – lọc” Tiến hành thí nghiệm Diode Một diode lí tưởng cho phép dòng điện qua theo hướng Hình I-4 biểu diễn kí hiệu đặc tính điện áp – dòng điện diode lí tưởng Diode lí tưởng coi mạch ngắn theo chiều thuận (chiều mũi tên kí hiệu diode) mạch hở theo chiều ngược lại Hình I-4: Kí hiệu đặc tính v-i diode lí tưởng Chuẩn bị lí thuyết Vẽ dạng điện áp kì vọng vL(t) cho mạch điện Hình I-5 D1 V1 7Vrms 60Hz 0° 1N4002G R1 2kΩ Hình I-5 Giả sử nối thêm tụ điện C song song với tải Hình I-6 Tính toán giá trị C cho đỉnh vL(t) suy giảm với số thời gian τ ~ 0,02s Vẽ dạng vL(t) có thêm C mạch Nhận xét vai trò tụ điện mạch điện V1 7Vrms 60Hz 0° D1 1N4002G C1 50µF R1 2kΩ Hình I-6 Thí nghiệm Chú ý: Để hiểu mạch cấp nguồn DC cần quan sát cẩn thận thay đổi dạng sóng giá trị điện áp thứ cấp máy biến áp phần khác mạch điện Cũng cần phải biết cách đo giá trị điện trở sử dụng mạch điện để thu kết xác Mắc mạch điện Hình I-5 sử dụng điện áp thứ cấp máy biến áp làm nguồn AC dùng diode loại ?? Lưu lại dạng sóng vL(t) so sánh với chuẩn bị lí thuyết Ghi lại giá trị đỉnh Vpp giá trị trung bình Vavg (giá trị DC) điện áp Nhận xét giá trị DC tín hiệu Mạch điện gọi chỉnh lưu nửa sóng, chỉnh lưu nửa dương sóng sin đầu vào Nối thêm tụ điện C song song với tải Hình I-6 Lưu lại dạng sóng, giá trị đỉnh Vpp giá trị trung bình Vavg điện áp Giá trị đỉnh (peak to peak) Vpp quan sát tín hiệu AC xếp chồng lên tín hiệu DC gọi điện áp gợn sóng (hài) Đặt điện áp DC khoảng 7V lên tải 2kΩ (Sử dụng thêm chia điện áp đơn giản cần thiết) Quan sát, lưu lại dạng sóng oscilloscope ghi lại giá trị đỉnh Vpp giá trị trung bình Vavg điện áp tải 3 Kết nhận xét Sơ đồ mạch Hình I-5: Mạch chỉnh lưu nửa sóng Nhận xét: Mạch điện gọi chỉnh lưu nửa sóng, chỉnh lưu nửa dương sóng sin đầu vào Điện áp đầu điện áp chiều: Vt= Von –VD Trong Vt: điện áp đầu Von: điện áp đầu vào VD= 0.7V điện áp diode Sơ đồ mạch Hình I-6: Mạch chỉnh lưu nửa sóng cáo tụ san phẳng Nhận xét: Tụ điện có chức san phẳng điện áp B Nguồn tân tiến Mục đích thí nghiệm Các chỉnh lưu nửa sóng thường cho quan hệ điều chỉnh tải không tốt Trong thí nghiệm này, xây dựng nguồn cấp điện DC tốt sở sử dụng chỉnh lưu toàn sóng (hai nửa sóng) Một diode zener mắc thêm vào mạch điện để tiếp tục cải thiện quan hệ điều chỉnh tải Tiến hành thí nghiệm Chuẩn bị lí thuyết Nối diode thành mạch chỉnh lưu cầu toàn sóng Vẽ dạng điện áp vL(t) với khoảng thời gian chu kì điện áp nguồn hình sin cho mạch điện Hình II-1 Hình II-1: Thí nghiệm Để chỉnh lưu hai nửa sóng đầu vào hình sin, cần sử dụng chỉnh lưu toàn sóng mô tả Hình II-1 Lắp mạch điện lên bảng thí nghiệm Lưu lại dạng sóng vL(t) so sánh với chuẩn bị lí thuyết Ghi lại giá trị đỉnh-đỉnh Vpp giá trị trung bình Vavg (giá trị DC) điện áp Nhận xét giá trị DC tín hiệu, so sánh với giá trị thu thí nghiệm với chỉnh lưu nửa sóng Nối thêm tụ điện C song song với tải Hình II-2 (không có RS) Lưu lại dạng sóng, giá trị đỉnh-đỉnh Vpp giá trị trung bình Vavg điện áp Giá trị đỉnh-đỉnh (peak to peak) Vpp quan sát tín hiệu AC xếp chồng lên tín hiệu DC gọi điện áp gợn sóng (hài) Đặt điện áp DC V lên tải 100Ω Thường Vavg lớn 9,1V cần phải sử dụng thêm chia điện áp đơn giản Tính giá trị RS (mạch điện trở nối tiếp) nối thêm vào mạch điện thấy Hình II-2 Quan sát, lưu lại dạng sóng oscilloscope ghi lại giá trị đỉnh-đỉnh Vpp giá trị trung bình Vavg điện áp tải Đo điện áp tải (DC) DMM (đồng hồ đo số vạn năng) Kết luận nhận xét Nhận xét: Điện áp xoay chiều 5Vrms sau qua mạch chỉnh lưu cầu trở thành điện áp chiều với Vt= Von – 2VD Trong Vt: điện áp đầu Von: điện áp đầu vào VD= 0.7V điện áp diode Sau nối tụ điện áp đầu san phẳng Tụ lớn độ san phẳng cao ... trở 2: • Mạch điện trở 3: • Mạch điện trở 4: • Mạch điện trở 5: BÀI NGUỒN CẤP ĐIỆN MỘT CHIỀU A Nguồn Mục đích thí nghiệm Chúng ta thường quen với “AC adapter” – thiết bị biến đổi nguồn điện xoay... lắp mạch thực tế mạch in, ta thấy định luật luật Kirchoff dòng, luật Kirchoff áp, quan hệ chia dòng quan hệ chia áp hoàn toàn xác Mạch điện thực hành bảng hàn mạch: • Mạch điện trở 1: • Mạch điện. .. OSCILLOCOPE A Cách sử dụng đồng hồ đo điện Trong điện - điện tử, đồng hồ đo dụng cụ thiếu người kỹ thuật viên Nó sử dụng để đo điện áp, dòng điện, điện trở, điện dung, kiểm tra đi-ốt (diode), tran-si-to