báo cáo thí nghiệm môn kỹ thuật mạch điện

Cách sử dụng đồng hồ đo điện Trong điện - điện tử, đồng hồ đo là dụng cụ không thể thiếu đối với người kỹ thuật viên.. Cách đo dòng điện Thông thường đối với đồng hồ vạn năng dùng

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI Khoa Năng lượng, Bộ môn Kĩ thuật Điện.

BÀI 1 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ĐỒNG HỒ ĐO VÀ OSCILLOCOPE

A Cách sử dụng đồng hồ đo điện

Trong điện - điện tử, đồng hồ đo là dụng cụ không thể thiếu đối với người kỹ thuật viên Nó được 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 này là đồng hồ vạn năng (multimeter) có nơi gọi

là VOM (đọc là Vê-ô-em).

Đồng hồ vạn năng thường gồm 2 loại: Loại hiển thị bằng kim và loại hiển thị bằng số

Mỗi loại đồng hồ có ưu và nhược điểm riêng, bài viết này nhằm mục đích hướng dẫn sử dụng thiết bị hữu ích này và giúp các bạn phân biệt được ưu, khuyết điểm của từng loại

Đồng hồ vạn năng dạng hiển thị kim Đồng hồ vạn năng dạng hiển thị số

1 Cách sử dụng đồng hồ vạn năng

Cách đo điện áp:

- Đối với 2 loại đồng hồ hiển thị bằng kim và đồng hồ hiển thị số, cách đo được thực hiện như nhau

- Xoay thang đo sang vùng giá trị điện áp cần đo

Ví dụ: nếu bạn đang muốn đo điện áp 220VAC, bạn xoay núm vặn đến số 250VAC, không

nên chọn thang đo quá lớn (Ví dụ 1000VAC) vì điều này làm kết quả đo không chính xác Ngược lại, nếu chọn chọn thang đo quá nhỏ (ví dụ 110VAC), có thể dẫn đến gãy kim đo

Xoay thang đo đến giá trị 250VAC.

*Lưu ý:

- Khi đo điện áp xoay chiều, cần chọn ở chế độ đo xoay chiều (khu vực có ký hiệu

trên đồng hồ là ACV).

- Khi đo điện áp một chiều (DC), cần chọn ở chế độ đo một chiều (khu vực có

ký hiệu trên đồng hồ là DCV).

- Cặp hai que đo vào nguồn cần đo như hình bên dưới.

- Đọc giá trị được thể hiện trên đồng hồ.

2 Cách đo dòng điện

Thông thường đối với đồng hồ vạn năng dùng kim hoặc đồng hồ dạng hiển thị số dùng que

đo, chúng chỉ dùng để đo được dòng điện một chiều (DC), không dùng để đo dòng xoay chiều(AC) Bạn nên nhớ điều đó!

Ngoài ra khi đo, cần quan tâm đến giá trị dòng điện cần đo và kiểm tra xem loại đồng hồ bạn đang sử dụng có thể dùng được hay không.

Ví dụ: nếu bạn đang muốn đo dòng tiêu thụ khoảng 1A thì phải đảm bảo rằng đồng hồ bạn

đang dùng có thể chịu được dòng đi qua ít nhất là 1A Trong trường hợp thấp hơn, khi đo

sẽ dẫn đến đứt cầu chì.

Cách đo dòng điện một chiều như sau:

- Chuyển thang đo sang nấc đo dòng điện DC: Cũng tương tự như cách đo điện áp, bạn cần

chọn vùng giá trị đo gần với giá trị dòng điện sắp đo, ví dụ ta chọn thang đo là DC 0.25A

- Mắc que đo nối tiếp với nguồn và tải cần đo theo sơ đồ bên dưới:

- Đọc giá trị dòng điện thể hiện qua kim đo hoặc trên mặt số.

Cách đo dòng điện đi qua tải bằng đồng hồ vạn năng.

- Sau đó cặp 2 que của đồng hồ đo vào 2 đầu dây dẫn

- Nếu dây dẫn bị đứt, kim đồng hồ sẽ không lên Trong trường hợp ngược lại, kim đồng hồ sẽ

đi lên và còi trên đồng hồ sẽ kêu (tùy loại đồng hồ)

LÀM QUEN VỚI OSCILLOSCOPE

Máy Oscilloscope hay còn gọi là Máy đo dao động ký, là một trong các công cụ hỗ trợ rất đắclực cho việc sửa chữa thiết bị viễn thông điện tử nói chung, hay điện thoại di động và Laptop nói riêng Nhờ vào các thiết bị hỗ trợ này, việc tìm ra Pan hỏng trở nên dễ dàng, nhanh lẹ hơn,chính xác hơn và đỡ tốn kém hơn

Hiện tại có 02 loại oscilloscope:

– Kỹ thuật Analog: loại cũ, tần số thấp vì công nghệ cũ

– Kỹ thuật Digital: đang dùng thịnh hành nhất, tần số cao hơn rất nhiều

POWER: Công tắc chính của máy, khi bật công tắc lên thì đèn led sẽ sáng

INTEN: Điều chỉnh độ sáng của điểm hoặc tia

FOCUS: Điều chỉnh độ sắc nét của hình

TRACE RATOTION: Điều chỉnh tia song song với đường kẻ ngang trên màn hình

2 Vertical:

CH1 (X): Đầu vào vertical CH1 là trục X trong chế độ X-Y

CH2 (Y): Đầu vào vertical CH2 là trục Y trong chế độ X-Y

AC-GND-DC: Chọn lựa chế độ của tín hiệu vào và khuếch đâị dọc

POSITION: Dùng để điều chỉnh vị trí của tia

VERT MODE: Lựa chọn kênh

– CH1: Chỉ có 1 kênh CH1

– CH1: Chỉ có 1 kênh CH1

– DUAL: Hiện thị cả hai kênh

– ADD: Thực hiện phép cộng (CH1 + CH2) hoặc phép trừ (CH1-CH2) (phép trừ chỉ có tác dụng khi CH2 INV được nhấn)

ALT/CHOP: Khi nút này được nhả ra trong chế độ Dual thì kênh 1 và kênh 2 được hiển thị một cách luân phiên, khi nút này được ấn vào trong chế độ Dual, thì kênh 1 và kênh 2 được hiển thị đồng thời

– TRIG.ALT: Chọn Dual hay Add ở Vert Mode, chọn CH1 hoặc CH2 ở SOURCE, sau đó nhấn TRIG.ALT, nguồn Trigger bên trong sẽ hiển thị luân phiên giữa kênh 1 và kênh 2.– LINE: Hiển thị tín hiệu Trigger từ nguồn xoay chiều

– EXT: Chọn nguồn tín hiệu Trigger bên ngoài tại đầu vào EXT TRIG IN

– SLOPE: Nút Trigger Slope

o “+” Trigger xảy ra khi tín hiệu Trigger vượt quá mức Trigger theo hướng dương

o “-” Trigger xảy ra khi tín hiệu Trigger vượt quá mức Trigger theo hướng âm

– TRIGGER MODE: Lựa chọn chế độ Trigger

o Auto: Nếu không có tín hiệu Trigger hoặc tín hiệu Trigger nhỏ hơn 25 Hz thì mạch quét phát ra tín hiệu quét tự do mà không cần đến tín hiệu Trigger

o Norm: Khi không có tín hiệu Trigger thì mạch quét ở chế độ chờ và không có tín hiệu nào được hiển thị

o TV-V: Dùng để quan sát tín hiệu dọc của hình ảnh trong TV

o TV-H: Dùng để quan sát tín hiệu ngang của hình ảnh trong TV

vị trí CAL và thời gian quét được đặt trước giá trị tại TIME/DIV Vặn núm điều khiển ngược chiều kim đồng hồ đến vị trí cuối cùng để giảm thời gian quét đi 2.5 lần hoặc nhiều hơn.– POSITION: Dùng để chỉnh vị trí của 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:

1 Hoạt động cơ bản – 1 kênh:

Trước khi khởi động máy phải đảm bảo điện áp đầu vào đúng yêu cầu Sau đó thực hiện việc bật các công tắc và nhấn nút theo bảng sau:

Thành phần Thiết lập Thành phần Thiết lập

1) Nhấn nút Power và bảo đảm rằng đèn led bật sáng Trong vòng 20 s sẽ có tia xuất hiện trên màn hình Nếu không thấy tia xuất hiện trên mà hình trong vòng 60s thì nên kiểm tra lại các bước thiết lập công tấc ở trên.

2) Điều chỉnh độ sáng tối và độ sắc nét bằng núm Focus và Inten

3) Điều chỉnh tia ở đường ngang trung tâm bằng núm Trace Rotation và nút Position

4) Nối que đo vào đầu Ch1 và 2Vp-p Cal

5) Đặt công tắc AC-GND-DC ở vị trí AC , Dạng sóng sẽ xuất hiện trên mà hình

6) Điều chỉnh Focus để có được hình ảnh rõ nét

7) Hiển thị dạng sóng rõ ràng hơn bằng cách chỉnh núm Volts/Div và Time/Div tới các vị trí khác nhau

8) Chỉnh núm Position ngang và dọc để đọc được điện áp cũng như thời gian dẽ dàng hơn

*Ghi chú: Các mô tả trên là hoạt động đơn giản cho kênh Ch1, đối với kênh Ch2 thì hoạt

động cũng tương tự.

2 Thao tác khi hai kênh hoạt động:

Đặt Vert Mode ở Dual, nối hai đầu dò vào Cal, đặt AC-GND-DC ở AC và chỉnh núm Position

để thấy được hai tia riêng biệt

3 X-Y:

Đặt núm chuyển đổi Time/Div sang X-Y để kích hoạt máy hoạt động ở chế độ X-Y

Trục X tín hiệu: Kênh Ch1

Trục Y tín hiệu: Kênh Ch2

*Ghi chú: Khi tần số cao được hiển thị trong chế độ X-Y, phải chú ý đến sự khác nhau về pha

cũng như về tần số giữa hai trục X-Y

BÀI 2 LÀM QUEN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VÀ THIẾT BỊ ĐO

Trong bài thí nghiệm này, ta sẽ làm quen với các linh kiện điện tử: điện trở, diode,

tụ và các thiết bị đo : oscillosope và máy đo cầm tay.

1 Nâu- đen- nhũ

10 Nâu- đen- đen

100 Nâu- đen- nâu

10k Nâu- đen- cam

1M Nâu- đen- xanh

2 Phân loại điện trở

Điện trở thường: có công suất nhỏ, từ 0,125W đến 0,5W

Điện trở công suất: công suất lớn hơn, từ 1W, 2W, 5W, 10W

Điện trở sứ hay điện trở nhiệt: là 1 dạng điện trở công suất , có vở bọc bằng sứ và khi hoạt động thì chúng tỏa nhiệt

3 Biến trở là: Điện trở có giá trị có thể điều chỉnh được

4 Tụ điện

Có giá trị đo bằng đơn vị Farad (kí hiệu là F) Giá trị F là rất lớn nên hay dùng các giá trị nhỏ hơn như micro fara (μF), nano Fara (nF) hayF), nano Fara (nF) hay picro Fara (pF) Chỉ số cuối trong các loại tụ không ghi rõ chỉ số có giá trị là 10 mũ (pF)

1F=106μF), nano Fara (nF) hayF=109nF=1012pF

Tụ chia làm 2 loại: phân cực và không phân cực, tụ phân cực thường là tụ hóa

Tụ gốm là: là tụ có lớp vỏ ngoài bằng gốm, được bọc keo và nhuộm màu

Tụ giấy: Là tụ điện có bản cực là các lá nhôm hoặc thiếc cách nhau bằng lớp giấy tẩm dầu cách điện làm dung môi

Tụ hóa là: Là tụ giấy có dung môi hóa học đặc hiệu > tạo điện dung cao và rất cao cho tụ điện Nếu bên ngoài có vỏ nhôm bọc nhựa thì còn gọi là tụ nhôm

Sử dụng đồng hồ đo thử giá trị điện trở

Diode muỗi : công suất và kích thước nhỏ

Diode thường: phân chia theo công suất, ví dụ diode 1A, diode 4A

trở được đo Nếu bất kỳ giá trị đo không bằng với giá trị danh nghĩa, kiểm tra lần 2 nhãn điện trở

và thay thế điện trở

2 Sử dụng bảng mạch cắm, lắp ráp mạng mô tả trong hình 1 Sử dụng DMM như là một Vôn kế,điều chỉnh điện áp cấp để được 10 V

V1 10V

R1 1.0kΩΩ

R2 440Ω R3

500Ω

R4 2.2kΩΩ

Hình 1

3 Đo và ghi điện áp trên điện trở Chắc chắn ghi đúng chiều phân cực điện áp Kiểm tra lại LKAcho vòng chính giữa trong mạch

Thí nghiệm 2:

1 Lấy các điện trở ¼ W với các giá trị R1 = 300Ω; R2 = 2kΩ; R3 = 1kΩ; R4 = 440 kΩ, R5 =

440Ω, R6 = 500Ω Sử dụng đặc điểm đồng hồ Ohm của DMM, xác định giá trị thật của các điện trở Ghi lại các giá trị điện trở được đo Nếu bất kỳ giá trị đo không bằng với giá trị danh nghĩa, kiểm tra lần 2 nhãn điện trở và thay thế điện trở

2 Sử dụng bảng mạch cắm, lắp ráp mạng mô tả trong hình 1 Sử dụng DMM như là một Vôn kế, điều chỉnh điện áp cấp để được 10 V

V1 12V

R1 300Ω

R2 2kΩΩ R3

1kΩΩ

R4 440Ω R5

440Ω

R6 500Ω

3 Đo và ghi điện áp trên điện trở Chắc chắn ghi đúng chiều phân cực điện áp Kiểm tra lại LKA cho vòng chính giữa trong mạch

3 Kết quả và nhận xét

10V

R1 1.0kΩΩ

R2 440Ω R3

500Ω

R4 2.2kΩΩ

1kΩΩ

R4 440Ω R5

440Ω

R6 500Ω

 Mạch điện trở 2:

 Mạch điện trở 3:

 Mạch điện trở 5:

BÀI 4 NGUỒN CẤP ĐIỆN MỘT CHIỀU

A Nguồn cơ bản

1 Mục đích thí nghiệm

Chúng ta thường quen với các “AC adapter” – các thiết bị biến đổi nguồn điện xoay chiều 240V AC, 50 (60) Hz thành nguồn DC với điện áp điển hình là 6V hoặc 9V DC Cấu trúc củamột adapter tương đối đơn giản, Hình I-1.

100-Trong một vài ứng dụng máy biến áp có thể quá nặng hoặc quá cồng kềnh Kĩ thuật ngày nay

đã chế tạo được các nguồn DC sử dụng bộ điều khiển đóng cắt (băm xung) với ưu điểm là hiệuquả và gọn nhẹ hơn như cấu trúc Hình I-2 Thiết bị kiểu này được sử dụng rộng rãi trong máytính và các hệ thống điện tử hiện đại khác (vũ trụ)

Mục đích của thí nghiệm này là thiết kế và xây dựng một nguồn cấp điện 7V DC cho một điệntrở 2kΩ Chúng ta chọn cấu trúc cơ bản – kiểu “máy biến áp – chỉnh lưu – lọc”

2 Tiến hành thí nghiệm

Diode

Một diode lí tưởng chỉ cho phép dòng điện qua theo một hướng Hình I-4 biểu diễn kí hiệu vàđặc tính điện áp – dòng điện của một diode lí tưởng Diode lí tưởng được coi là một mạch ngắntheo chiều thuận (chiều mũi tên trong kí hiệu diode) và một mạch hở theo chiều ngược lại

Chỉnh lưu

V1 7Vrms 60Hz 0°

D1

1N4002G

R1 2kΩΩ

D1

1N4002G

R1 2kΩΩ

C1 50µF

Hình I-6Thí nghiệm

Chú ý: Để hiểu được mạch cấp nguồn DC cần quan sát cẩn thận sự thay đổi của dạng sóng vàgiá trị điện áp thứ cấp máy biến áp trên các phần khác nhau của mạch điện Cũng cần phải biếtcách đo giá trị của các điện trở sử dụng trong mạch điện để thu được các kết quả chính xác

1 Mắc mạch điện như Hình I-5 sử dụng điện áp thứ cấp máy biến áp làm nguồn AC vàdùng diode loại ?? Lưu lại dạng sóng v L (t) và so sánh với chuẩn bị lí thuyết Ghi lại các giá trị đỉnh V pp và giá trị trung bình V avg (giá trị DC) của điện áp Nhận xét về giá trị DC của tín hiệu.Mạch điện này được gọi là chỉnh lưu nửa sóng, nó chỉ chỉnh lưu nửa dương của sóng sin đầuvào

2 Nối thêm một tụ điện C song song với tải như Hình I-6 Lưu lại dạng sóng, giá trị đỉnh

Vpp và giá trị trung bình V avg của điện áp Giá trị đỉnh (peak to peak) V pp quan sát được là tínhiệu AC xếp chồng lên tín hiệu DC và được gọi là điện áp gợn sóng (hài) Đặt điện áp DCkhoảng 7V lên tải 2kΩ (Sử dụng thêm bộ chia điện áp đơn giản nếu cần thiết) Quan sát, lưu

lại dạng sóng trên oscilloscope và ghi lại giá trị đỉnh V pp và giá trị trung bình V avg của điện áptải

Vt= Von –VD Trong đó Vt: là điện áp đầu ra

Von: là điện áp đầu vào

VD= 0.7V điện áp trên 1 con diode

Sơ đồ mạch Hình I-6: Mạch chỉnh lưu nửa sóng cáo tụ san phẳng

Nhận xét: Tụ điện có chức năng san phẳng điện áp.

B Nguồn tân tiến

1 Mục đích thí nghiệm

Các bộ chỉnh lưu nửa sóng thường cho quan hệ điều chỉnh tải không tốt Trong thí nghiệmnày, chúng ta xây dựng một nguồn cấp điện DC tốt hơn trên cơ sở sử dụng chỉnh lưu toànsóng (hai nửa sóng) Một diode zener được mắc thêm vào mạch điện để tiếp tục cải thiệnquan hệ điều chỉnh tải

2 Tiến hành thí nghiệm

Chuẩn bị lí thuyết

Nối 4 diode thành mạch chỉnh lưu cầu toàn sóng Vẽ dạng điện áp v L (t) với khoảng thời gian ít

nhất là 1 chu kì điện áp nguồn hình sin cho mạch điện như Hình II-1

Thí nghiệm

4 Để chỉnh lưu cả hai nửa sóng đầu vào hình sin, cần sử dụng bộ chỉnh lưu toàn sóng như

mô tả trên Hình II-1 Lắp mạch điện này lên bảng thí nghiệm Lưu lại dạng sóng v L (t) và so sánh với chuẩn bị lí thuyết Ghi lại các giá trị đỉnh-đỉnh V pp và giá trị trung bình V avg (giá trịDC) của điện áp Nhận xét về giá trị DC của tín hiệu, so sánh với các giá trị thu được khi thínghiệm với chỉnh lưu nửa sóng

5 Nối thêm một tụ điện C song song với tải như Hình II-2 (không có R S) Lưu lại dạng

sóng, giá trị đỉnh-đỉnh V pp và giá trị trung bình V avg của điện áp Giá trị đỉnh-đỉnh (peak to

peak) V pp quan sát được là tín hiệu AC xếp chồng lên tín hiệu DC và được gọi là điện áp gợn

sóng (hài) Đặt điện áp DC bằng 5 V lên tải 100Ω Thường V avg lớn hơn 9,1V và cần phải sử

dụng thêm bộ chia điện áp đơn giản Tính giá trị của R S (mạch điện trở nối tiếp) và nối thêm

nó vào mạch điện như thấy trên Hình II-2 Quan sát, lưu lại dạng sóng trên oscilloscope và ghi

lại giá trị đỉnh-đỉnh V pp và giá trị trung bình V avg của điện áp tải Đo điện áp tải (DC) bằngDMM (đồng hồ đo số vạn năng)

6 Kết luận và nhận xét

Hình II-1:

Nhận xét:

Điện áp xoay chiều 5Vrms sau khi qua mạch chỉnh lưu cầu sẽ trở thành điện áp 1 chiều vớiVt= Von – 2VD Trong đó Vt: là điện áp đầu ra

Von: là điện áp đầu vào

VD= 0.7V điện áp trên 1 con diode

Sau khi nối tụ thì điện áp đầu ra sẽ được san phẳng Tụ càng lớn thì độ san phẳng càng cao