Tài liệu Thực hành môn Kỹ thuật đo lường TNUT

Sinh viên được tạo điều kiện để nghiên cứu các tài liệu thực hành, đọc các tài liệu tham khảo cần thiết, làm các tính toán sơ bộ nếu cần, và thu thập đủ kiến thức về bài thực hành trước

ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN

KHOA ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐO LƯỜNG – ĐIỀU KHIỂN

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG 1

Biên soạn: TS Nguyễn Văn Chí

MỤC LỤC

I Nguyên tắc và quy trình thực hành 3

II Nội quy an toàn phòng thực hành 4

III Quy tắc viết báo cáo thực hành 5

IV Hướng dẫn sử dụng một số thiết bị đo cơ bản 6

Bài thực hành #1: Sai số trong đo lường và phép đo thống kê 20

Bài thực hành #2: Đo lường dòng điện và điện áp một chiều 24

I NGUYÊN TẮC VÀ QUY TRÌNH THỰC HÀNH

1 Sinh viên phải tham gia đầy đủ tất cả các bài thực hành theo lịch trình Nếu sinh viên bỏ 1 bài thực hành nào đó thì sinh viên sẽ được thực hành lại trong tuần cuối cùng của học kỳ đó Những sinh viên nghỉ quá 01 bài thực hành sẽ phải học lại học phần này và đạt điểm “F”

2 Số sinh viên tối đa trong nhóm thực hành là 5 sinh viên

3 Các buổi thực hành bắt đầu theo lịch của phòng thực hành, sinh viên đến muộn 15 phút sẽ coi như vắng mặt trong buổi thực hành đó

4 “Tài liệu thực hành” được phát cho sinh viên trước 1 tuần khi buổi thực hành diễn

ra Sinh viên được tạo điều kiện để nghiên cứu các tài liệu thực hành, đọc các tài liệu tham khảo cần thiết, làm các tính toán sơ bộ (nếu cần), và thu thập đủ kiến thức về bài thực hành trước khi đến phòng thực hành Điều này sẽ được kiểm tra bởi giáo viên hướng dẫn và sẽ quyết định tới điểm của sinh viên

5 Hai bản sao "trang kết quả thực hành" để trống cần được chuẩn bị trước khi thực hành "Trang kết quả thực hành" được cho ở cuối mỗi phần thực hành Tất cả các kết quả thực nghiệm (và đồ họa nếu cần thiết) phải được viết trên những tờ giấy này Các giáo viên hướng dẫn thực hành phải ký vào Một bản sao của tờ thực hành này sẽ được nộp lại cho người hướng dẫn sau khi thực hành Tờ còn lại sinh viên giữ để sử dụng cho việc viết báo cáo

6 Sinh viên phải thực hiện tất cả các quy tắc an toàn đối với bản thân và các thiết bị Sinh viên phải chịu trách nhiệm thay thế các thiết bị hoặc dụng cụ bị hư hỏng do sử dụng sai quy tắc

7 Sinh viên cần phải tuân theo tất cả các "Quy tắc an toàn" trong phòng thực hành

8 Sinh viên cần phải dọn vệ sinh sạch sẽ và sắp xếp gọn gàng đồ đạc và thiết bị sau khi hoàn thành thực hành, đàm bảo phòng thực hành sạch sẽ và ngăn nắp Tất cả các thiết bị cần được tắt nguồn trước khi rời khỏi phòng thực hành

9 Sinh viên học lại nên tham dự các bài thực hành đầy đủ bao gồm việc nộp báo cáo thực hành

II NỘI QUY AN TOÀN PHÒNG THÍ NGHIỆM

1 Nghiêm cấm các hành vi ăn, uống, hút thuốc, ngủ gật trong phòng thực hành

2 Tránh gây mất trật tự

3 Đồ trang sức, trang phục, theo quan điểm của nhân viên phòng thực hành, là có hại thì không được đeo, mặc trong khi làm việc với các máy móc thiết bị trong phòng thực hành Tất cả người sử dụng phải mang giày đầy đủ (không dép) và mặc quần áo dài Tóc dài phải cột lại phía sau một cách cẩn thận Không được đeo vòng cổ

4 Bàn ghế chỉ dành cho thiết bị thực hành Không để áo khoác, áo len, cặp và đồ dùng

cá nhân không liên quan khác lên bàn ghế

5 Giữ không gian làm việc của bạn gọn gàng và đặt tất cả các thiết bị không thực sự dùng cho việc tiến hành thực hành sang một bên

6 Đi lại từ tốn tránh va chạm vào các thiết bị

7 Đảm bảo rằng có ít nhất 3 người luôn ở phòng thực hành

8 Nghiêm cấm mở (bóc) bất kì thiết bị nào trong phòng thực hành

9 Sử dụng dây nguồn và cầu chì phù hợp Thay thế dây nguồn nếu nó nứt, hỏng hoặc mất bất kì chân nào Sử dụng các dây nối chỉ khi cần thiết và chỉ là tạm thời

10 Điện áp một chiều hiệu dụng trên 50V DC luôn nguy hiểm Biện pháp ngăn ngừa bổ cần được thực hiện khi sử dụng điện áp lớn

11 Luôn luôn thận trọng khi cấp điện vào mạch thực hành Một số linh kiện trong mạch như là tụ điện, điện cảm có thể tạo ra điện áp cao dù khi đó điện áp cấp cho mạch thấp

12 Nghiêm cấm cầm các thiết bị vẫn mang điện khi mà tay, chân hoặc cơ thể ướt hoặc đổ

mồ hôi, khi đứng trên mặt sàn ướt hoặc bề mặt kim loại

13 Nghiêm cấm trong khi thao tác với một mạch có điện áp hoặc dòng điện mà bỏ 1 tay vào túi áo hoặc sau lưng

14 Tất cả các vụ tai nạn, trong đó có vết thương nhỏ và tất cả các điều kiện nguy hại phải được báo cáo ngay cho nhân viên phòng thực hành

III QUY TẮC VIẾT BÁO CÁO THỰC HÀNH

Mỗi sinh viên của mỗi nhóm cần phải nộp báo cáo thực hành trong 1 tuần sau khi hoàn thành buổi thực hành Sinh viên nộp báo cáo muộn sẽ bị trừ 2 điểm Báo cáo sẽ không được chấp nhận nếu nộp chậm sau 2 tuần

Các bản báo cáo thực hành bao gồm các mục sau:

1 Trang bìa báo cáo: trang bìa của báo cáo để trống có thể được tìm thấy ở phần phụ lục Sinh viên cần hoàn thành trang này và để nó ở trang đầu tiên của bản báo cáo

2 Công việc sơ bộ: Nên có các đoạn lý thuyết ngắn và phương pháp thực hành Không được viết lặp lại các phần đã nêu trong tài liệu hướng dẫn này Các mục bên dưới đây phải được viết bằng chính sự hiểu biết của sinh viên:

a) Mục tiêu kỹ thuật của bài thực hành

b) Các phép tính toán và câu trả lời

3 Mô hình thực hành: mục này bao gồm:

a) Bản vẽ rõ ràng về mô hình thực hành (chỉ ra tất cả các dụng cụ đo lường, với tên các loại và nhãn),

b) Danh mục thiết bị: danh sách nên bao gồm tên thiết bị, tên của nhà sản xuất và số lượng thiết bị

c) Danh sách các linh kiện điện tử và các công cụ, thiết bị khác có liên quan được dùng trong thực hành

4 Kết quả thực hành: Phần này nên bao gồm:

a) Kết quả tính toán trong phần công việc sơ bộ ở dạng bảng,

b) Tất cả các giá trị đo ở dạng bảng,

c) Tất cả các đồ thị đường với các tiêu đề, đơn vị, và tỷ lệ phù hợp trên cả hai trục tọa độ, trên mỗi đồ thị

5 Kết luận: bao gồm:

a) Tất cả các thảo luận về kết quả thực hành

b) Nhận xét về sự khác nhau giữa kết quả thực nghiệm và kết quả lý thuyết

c) Nguyên nhân sinh có thể ra các lỗi và cách làm giảm các lỗi này,

d) Ý kiến cá nhân về bài thực hành

Mặc dù các bản báo cáo thực hành có thể được viết bằng tay với các loại mực khác nhau nhưng yêu cầu phải rõ ràng và sạch sẽ Điểm có thể bị trừ nếu mà bản báo cáo không được trình bày một cách rõ ràng Điểm được đánh giá thông qua chất lượng của báo cáo thay

vì độ dài Hiểu biết của sinh viên thông qua trả lời các câu hỏi của báo cáo, trình bày kết quả báo cáo sau khi thực hành sẽ rất có giá trị và quyết định đến điểm thực hành Sự rõ ràng về ý tưởng, suy nghĩ và hiểu biết là các yếu tố cần thiết để đạt điểm cao

IV HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐO CƠ BẢN

1 MỤC ĐÍCH

Nắm được cách sử dụng các thiết bị đo như đồng hồ VOM kim và VOM số, Vôn kế, Ampe kế, Ampe kìm…để thực hiện đo các đại lượng điện thường gặp một cách đúng kỹ thuật, đúng phương pháp và đọc chính xác kết quả đo

Phần này sinh viên tự đọc và tự thực hành trên phòng thực hành theo yêu cầu của giáo viên hướng dẫn trong khi thực hành bài số 1 và số 2

- Pin: R6Px2

- Cầu chì: Ø6.3x30mm (250V/0.5A)

- Kích thước/cân nặng: 144x99x41/270g

- Phụ kiện: Sách hướng dẫn sử dụng, đầu que đo

3.1.1 Giới thiệu về đồng hồ vạn năng ( VOM)

Đồng hồ vạn năng ( VOM ) là thiết bị đo không thể thiếu được với bất kỳ một kỹ sư điện nào, đồng hồ vạn năng có 4 chức năng chính là đo điện trở, đo điện áp DC, đo điện áp

AC và đo dòng điện

Ưu điểm của đồng hồ là đo nhanh, kiểm tra được nhiều loại linh kiện, kiểm tra được quá trình phóng nạp của tụ điện, tuy nhiên đồng hồ này có hạn chế về độ chính xác và có trở kháng thấp khoảng 20K/Vol do vây khi đo vào các mạch cho dòng thấp thường bị sụt áp

3.1.2 Hướng dẫn đo điện áp xoay chiều

Sử dụng đồng hồ vạn năng đo áp AC

Khi đo điện áp xoay chiều ta chuyển thang đo về các thang AC, để thang AC cao hơn điện áp cần đo một nấc, Ví dụ nếu đo điện áp AC220V ta để thang AC 250V, nếu ta để thang

thấp hơn điện áp cần đo thì đồng hồ báo kịch kim, nếu để thanh quá cao thì kim báo thiếu chính xác

* Chú ý – chú ý :

Tuyết đối không để thang đo điện trở hay thang đo dòng điện khi đo vào điện áp xoay chiều => Nếu nhầm đồng hồ sẽ bị hỏng ngay lập tức !

Để nhầm thang đo dòng điện, đo vào nguồn AC => sẽ hỏng đồng hồ

Để nhầm thang đo điện trở, đo vào nguồn AC=> sẽ hỏng các điện trở trong đồng hồ

Nếu để thang đo áp DC mà đo vào nguồn AC thì kim đồng hồ không báo , nhưng đồng hồ không ảnh hưởng

Để thang DC đo áp AC đồng hồ không lên kim tuy nhiên đồng hồ không hỏng

3.1.3 Hướng dẫn đo điện áp một chiều DC bằng đồng hồ vạn năng

Khi đo điện áp một chiều DC, ta nhớ chuyển thang đo về thang DC, khi đo ta đặt que

đỏ vào cực dương (+) nguồn, que đen vào cực âm (-) nguồn, để thang đo cao hơn điện áp cần

đo một nấc Ví dụ nếu đo áp DC 110V ta để thang DC 250V, trường hợp để thang đo thấp hơn điện áp cần đo => kim báo kịch kim, trường hợp để thang quá cao => kim báo thiếu chính xác

Dùng đồng hồ vạn năng đo điện áp một chiều DC

* Trường hợp để sai thang đo :

Nếu ta để sai thang đo, đo áp một chiều nhưng ta để đồng hồ thang xoay chiều thì đồng hồ sẽ báo sai, thông thường giá trị báo sai cao gấp 2 lần giá trị thực của điện áp DC, tuy nhiên đồng hồ cũng không bị hỏng

Để sai thang đo khi đo điện áp một chiều => báo sai giá trị

* Trường hợp để nhầm thang đo

Chú ý – chú ý : Tuyệt đối không để nhầm đồng hồ vào thang đo dòng điện hoặc thang đo

điện trở khi ta đo điện áp một chiều (DC) , nếu nhầm đồng hồ sẽ bị hỏng ngay !!

Trường hợp để nhầm thang đo dòng điện khi đo điện áp DC => đồng hồ sẽ bị hỏng !

Trường hợp để nhầm thang đo điện trở khi đo điện áp DC => đồng hồ sẽ bị hỏng các điện

trở bên trong!

3.1.4 Hướng dẫn đo điện trở và trở kháng

Với thang đo điện trở của đồng hồ vạn năng ta có thể đo được rất nhiều thứ

• Đo kiểm tra giá trị của điện trở

• Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn dây dẫn

• Đo kiểm tra sự thông mạch của một đoạn mạch in

• Đo kiểm tra các cuộn dây biến áp có thông mạch không

• Đo kiểm tra sự phóng nạp của tụ điện

• Đo kiểm tra xem tụ có bị dò, bị chập không

• Đo kiểm tra trở kháng của một mạch điện

• Đo kiểm tra đi ốt và bóng bán dẫn

* Để sử dụng được các thang đo này đồng hồ phải được lắp 2 Pịn tiểu 1,5V bên trong, để xử dụng các thang đo 1KΩ hoặc 10KΩ ta phải lắp Pin 9V

3.1.5 Đo điện trở :

Đo kiểm tra điện trở bằng đồng hồ vạn năng

Để đo tri số điện trở ta thực hiện theo các bước sau :

• Bước 1 : Để thang đồng hồ về các thang đo trở, nếu điện trở nhỏ thì để thang ×1Ω hoặc ×10 Ω, nếu điện trở lớn thì để thang ×1KΩ hoặc 10KΩ => sau đó chập hai que

đo và chỉnh triết áp để kim đồng hồ báo vị trí 0Ω

• Bước 2 : Chuẩn bị đo

• Bước 3 : Đặt que đo vào hai đầu điện trở, đọc trị số trên thang đo ,

Giá trị đo được = chỉ số thang đo × thang đo

Ví dụ : nếu để thang × 100 Ω và chỉ số báo là 27 thì giá trị là = 100 × 27 = 2700 Ω =

3.1.6 – Dùng thang điện trở để đo kiểm tra tụ điện

Ta có thể dùng thang điện trở để kiểm tra độ phóng nạp và hư hỏng của tụ điện , khi

đo tụ điện , nếu là tụ gốm ta dùng thang đo ×1KΩ hoặc 10KΩ, nếu là tụ hoá ta dùng thang ×

Dùng thang × 1KΩ để kiểm tra tụ gốm

Phép đo tụ gốm trên cho ta biết :

• Tụ C1 còn tốt => kim phóng nạp khi ta đo

• Tụ C2 bị dò => lên kim nhưng không trở về vị trí cũ

• Tụ C3 bị chập => kim đồng hồ lên = 0 Ω và không trở về

Dùng thang × 10 Ω để kiểm tra tụ hoá

Ở trên là phép đo kiểm tra các tụ hoá, tụ hoá rất ít khi bị dò hoặc chập mà chủ yếu là bị khô ( giảm điện dung) khi đo tụ hoá để biết chính xác mức độ hỏng của tụ ta cần đo so sánh

• Ở trên là phép đo so sánh hai tụ hoá cùng điện dung, trong đó tụ C1 là tụ mới còn C2

là tụ cũ, ta thấy tụ C2 có độ phóng nạp yếu hơn tụ C1 => chứng tỏ tụ C2 bị khô ( giảm điện dung )

• Chú ý khi đo tụ phóng nạp, ta phải đảo chiều que đo vài lần để xem độ phóng nạp

3.1.6 Hướng dẫn đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng

Cách 1 : Dùng thang đo dòng

Để đo dòng điện bằng đồng hồ vạn năng, ta đo đồng hồ nối tiếp với tải tiêu thụ và chú ý là chỉ đo được dòng điện nhỏ hơn giá trị của thang đo cho phép, ta thực hiện theo các bước sau

• Bươc 1 : Đặt đồng hồ vào thang đo dòng cao nhất

• Bước 2: Đặt que đồng hồ nối tiếp với tải, que đỏ về chiều dương, que đen về chiều âm

• Nếu kim lên thấp quá thì giảm thang đo

• Nếu kim lên kịch kim thì tăng thang đo, nếu thang đo đã để thang cao nhất thì đồng

hồ không đo được dòng điện này

• Chỉ số kim báo sẽ cho ta biết giá trị dòng điện

Khi đo điện áp DC thì ta đọc giá trị trên vạch chỉ số DCV.A

• Nếu ta để thang đo 250V thì ta đọc trên vạch có giá trị cao nhất là 250, tương tự để thang 10V thì đọc trên vạch có giá trị cao nhất là 10 trường hợp để thang 1000V

nhưng không có vạch nào ghi cho giá trị 1000 thì đọc trên vạch giá trị Max = 10, giá trị đo được nhân với 100 lần

• Khi đo điện áp AC thì đọc giá trị cũng tương tự đọc trên vạch AC.10V, nếu đo ở thang có giá trị khác thì ta tính theo tỷ lệ Ví dụ nếu để thang 250V thì mỗi chỉ số của vạch 10 số tương đương với 25V

• Khi đo dòng điện thì đọc giá trị tương tự đọc giá trị khi đo điện áp

3.1.7 Các yêu cầu trước khi thực hiện phép đo:

+ Xác định loại đại lượng cần đo: Áp DC; Áp AC; Dòng DC; Điện Trở R…

+ Ước lượng trị số tối đa có thể có

+ Chọn thang đo có trị số lớn hơn trị số ước lượng (Giá trị ghi trên thang đo là trị số tối đa có thể đo được Vì vậy tuyệt đối không được đo trị số vượt quá thang đo Nếu trị số đo thực tế quá nhỏ so với giới hạn của thang đo thì kim lệch rất ít và kết quả đo khó đọc; khi đó ta chọn thang đo thấp hơn sao cho kim chỉ thị lệch khoảng 2/3 mặt chỉ thị để kết quả đo đọc được dễ dàng)

+ Xác định phương pháp đo

3.1.8 Thực hiện các phép đo cụ thể :

a Đo điện trở :

+ Chọn thang đo điện trở và thang đo thích hợp

+ Đặt hai que của đồng hồ đo vào hai đầu điện trở cần đo

+ Đọc kết quả đo

Chú ý : Khi đo điện trở, điện trở phải được cách ly hoàn toàn với mạch (đo nguội)

- Mỗi khi chuyển thang đo của thang đo điện trở, ta cần phải chỉnh 0 cho Vôn

kế thì kết quả đo mới chính xác Cách chỉnh “0” cho Vôn kế như sau: chập hai đầu que đo lại với nhau và điều chỉnh nút “ADJ” sao cho kim chỉ thị chỉ đúng tại vạch số 0 rồi mới đo

b Đo điện áp DC:

+ Chọn thang đo điện áp một chiều và thang đo thích hợp

+ Đặt hai que của đồng hồ đo vào hai đầu cần đo điện áp

+ Đọc kết quả đo

c Đo điện áp AC:

+ Chọn thang đo điện áp xoay chiều và thang đo thích hợp

+ Đặt hai que của đồng hồ đo vào hai đầu cần đo điện áp

+ Đọc kết quả đo

d Đo dòng điện DC:

+ Chọn thang đo dòng điện một chiều và thang đo thích hợp

+ Đặt nối tiếp hai que của đồng hồ đo vào hai đầu cần đo dòng điện

+ Đọc kết quả đo

3.2 ĐỒNG HỒ VÔN KẾ CHỈ THỊ SỐ

Wellink HL-1230

Chức năng:

- Đo điện áp xoay chiều và một chiều

- Đo dòng điện xoay chiều và một chiều

- Đo điện trở

- Đo tần số

Đo điện dung

- Đo hfe của Transistor

- Đo kiểm tra di-ốt

- Đo kiểm tra dây dẫn

Các nút chức năng:

- Display Panel: Màn hình hiển thị số

- Power Switch : Công tắc mở hay ngắt nguồn

- mA/A:Sử dụng ổ cắm này và Com khi thực hiện chức năng đo dòng điện xoay chiều và một chiều nhỏ hơn 1A

- 10A: Sử dụng ổ cắm này và Com khi thực hiện chức năng đo dòng điện xoay chiều và một chiều từ 1A đến 10A

- V: Sử dụng ổ cắm này và Com khi thực hiện chức năng đo điện áp xoay chiều đến 750V và

áp một chiều từ đến 1000V

- Ω: Sử dụng ổ cắm này và Com khi thực hiện chức năng đo điện áp xoay chiều đến 750V và

áp một chiều từ đến 1000V

- DC/AC: Công tắc gạt sang trái đo DC Công tắc gạt sang phải đo AC

- Hz : Switch chỉ vị trí này khi muốn đo tần số đến 100kHz

- Cx: Dùng để đo tụ điện từ 2nF đến 20µF

- DH: Công tắc này gạt sang phải khi muốn giữ lại giá trị đang đo

- COM: Sử dụng ổ cắm này và một trong các ổ cắm VΩmA, 10A khi muốn thực hiện một trong các chức năng đo dòng điện, điện áp, điện trở, tần số

3.3 ĐỒNG HỒ AMPE KÌM

Kyoritsu – 2017

Chức năng:

- Loại : Hiển thị số - ф55mm