KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG: CHƯƠNG 2: CƠ CẤU ĐO

CHệễNG II ã I CHặ THề Cễ ẹIEN : ã 1.1 Chỉ thị từ điện • 1.2 Chỉ thị điện từ • 1.3 Chỉ thị điện động • 1.4 Chỉ thị sắt điện động • 1.5 Chỉ thị cảm ứng • II CHỈ THỊ SỐ : • 1.1 Chỉ thị số khí • 1.2 Chỉ thị số ghép 2.1 Chỉ thị điện Khái niệm chung •a, Định : Mq 30 M C nghóa Chỉ:thị điện loại thị mà kết phép đo sư lệch kimđặc thang chia b,của Phương trình tính độ đo : thang •_ Mô men quay Khi : cho lượng điện (dòng điện hay điện áp) vào cấu đo điện, đo : điện tích lũy lượng Trong điện,từ trường •Wđt = Wt + Wc + WM Năng lượng sinh mô men•quay M = dW / dα = f(u,i) q đt _ Wt : Năng lượng từ trường _ Wc : Năng lượng điện trường _ WM : Năng lượng hỗ cảm _ Mô men cản : đặt vào trục phần động lò Nếu so cản, phần động quay góc α, lò so sinh mô men cản Trong : Mc = D.α D : Mô men cản riêng phụ thuộc vào kích thước vật Wđt ng trình đặc tính thang đo : •Dưới tác động mô men quay mô men cản,phần động cấu đo dừng vị trí cân : M = M f(u,i) = D.α q C Hay : α = D f(u,i) Phương trình phương trình đặc tính thang đo đokhí điện 2.của Các chithiết tiếtbịcơ chung cấu đo điện : Chỉ thị điện cấu tạo phần tónh khác nhau, phần động thường giống Trục Trụ Phần tử công tác Kim thị Thang đo Lò so phản kháng Đối trọng a Trục trụ : * Trục : Làm thép tròn có d = (0.8 ÷ 1,5) mm, chiều dài l = (1,5 ÷ 5) mm, đầu trục có dạng hình nón có góc đỉnh α = (45 ÷ 60)0 đỉnh bán cầu có bán kính r = (0,05 ÷ 0,3) mm Ứng suất - Trụ : đầu trục ρ = 5.107 N/cm2 Làm đá cứng, mặt trụ khoét hình nón có góc đỉnh 800, đỉnh có chỏm cầu có đường kính d =( 0,15 ÷ 0,5) mm d l Trục Giữa trục trụ điều chỉnh lên xuống được, cho mô men ma sát chúng nhỏ nhấât Trụ b Lò so phản kháng : Lò so phản kháng tạo mô men cản dẫn điện vào phần động : * Để đảm bảo độ xác,mô men cản riêng D phải ổn định không thay đổi theo nhiệt độ thời gian sử dụng chế tạo vật liệu có độ đàn hồi dẫn điện tốt : Cu-Bi, Cu-Ph, Cu-Zn * Để phạm vi hoạt động rộng, lò so chế tạo dạng xoắn ốc Trong thị có độ nhạy cao, người ta thay trục, trụ, lò so phản kháng dây căng dây treo Lò so phản Dây că Dây treo c Kim thị quang họcđược : Kim làm nhôm hợp kim nhôm hay thủy tinh - Để đảm độ xác, kim phải thẳng, nhỏ, nhẹ Để dễ quan sát, kim chế tạo với hình dạng khác - Trong thị có độsáng nhạy 1.Nguồn kính thị cao, người thay kim 2.Thấu 3.Vật chuẩn quang học 4.Gương 5.Thang đo 6.Gương phản xạ Khi trục quay góc α, gương quay góc α, tia phản chiếu quay góc 2α d Thang đo : Thang đo phận để khắc độ gía trị đại lượng đo.Nó làm nhôm hợp kim nhôm,trên khắc vạch chia độ Có nhiều loại thang đo kác tùy thuộc vào cấp xác chất thị Một số dạng thang đo Gươn g Để tránh tượng đọc sai,người ta đặt gương phản chiếu phía thang đo Người ta đọc kết qủa kim ảnh gương đ Bộ phận cản dịu : trình đo, phần động dao động Để rút ngắn trình dao động, Trong qúa giảm thời gian dao động,tăng tốc độ đo cải thiện đặc tính động Trong thị điện thường có phận cản dịu Các cản dịu thường dùng : cản dịukiểu gồm mộtkhí: hộp kín, +Bộ Cản dịu không có cánh chuyển gắn liền với trục quay Khi phần động cấu chuyển động, cánh chuyển động chuyển từ bên sang bên tạo nên hiệu áp hai mặt cánh động làm cản trở chuyển phần động + Cản dịu kiểu cảm ứng: Gồm nhôm mỏng, nhôm có hình quạt di chuyển khe hở nam châm vónh cửu, tạo nên dòng điện cảm ứng nhôm Do tác động tương hỗ dòng điện từ trường nam châm tạo lực chống lại chuyển động phần động Kim Trục Cánh Chuyển động Hộp kín Kim thị Trục Nam châmĐóa nhôm Chỉ thị từ điện a,Cấu tạo: * Phần tónh: •Gồm nam châm vónh cửu, cực từ, lõi sắt non, hình thành mạch từ kín ÷ •* Phần động: Gồm khung quay gắn liền với trục, cuộn dây quấn mộtù lõi nhôm nhẹ dây đồng có d = 0,03 ÷ 0,2mm.Trên trục mang kim thị lò so phản kháng, thang đo b Nguyên lý hoạt động: _ Khi có dòng điện chiều vào cuộn dây F cuộn dây sinh từ trường B đt _ Từ trường tác dụng với từ trường nam châm vónh cữu, tạo lực điện từ sinh mô Trong men quay động lên phần q = B.S.W.I đó: tácM động: Mq MC B •*B : cường độ từ trường nam châm Fđt vónh cửu I •* S: tiết diện khung dây •*W: số vòng dây * I: cường độ dòng chạy phần vào động Dưới•tác dụng mô điện men quay, cuộn dây hai lò so phản kháng tạo mô quay Khi quay xoắn men cản: Mc = D.α Tại vị trí cân lúc Mq = Mc ta có : B.S.W.I = D.α α = SI.I 3.Cơ cấu đo điện a.Cấutừ tạo:: * Phần tónh : Là cuộn dây phẳng Bên có khe hở không khí khe hở làm việc * Phần động : lõi thép gắn trục quay, trục mang kim thị, lò so phản kháng Loại đẩy 1.Cuộn dây tròn 2.Miếng sắt cố định 3.Miếng sắt di động 4.Trục 5.Kim thị Loại hút Bộ phậ cản dịu 1.Cuộn dây dẹt 2.Miếng sắt di động 3.Lò so phản kháng 4.Trục 5.Kim thị b.Nguyên lý :* Khi cho dòng điện chiều vào cuộn dây,năng lượng từ trường tích lũy cuộn dây : • Wt = ½.L.I2 Trong : L Hệ sốá từ cảm cuộn dây Năng lượng sinh mô men quay: Mq = dWt/dα = ½.I2.dWl/dα = ½.a.I2 Trong : dL/dα = a số Dưới tác dụng mô men quay, phần động quay Khi quay xoắn hai lò so phản kháng tạo mômen cản • Mc = D.α Tại vị trí cân lúc M q = mc ta có : ½.a.I2 = D.α α = si.I2 Trong SI = a/2.D độ nhạy * Khi cho dòng điện xoay chiều vào cuộn dây phương trình đặc tính thang đo tương tự chiều c Đặc điểm phạm vi ứng dụng : * Ưu điểm: * Khuyết điểm: + Đo dòng điện xoay ∀ + Độ nhạy thấp độ chiều chiều xác không cao + Khả chịu tải ∀ + Thang đo có độ chia tốt không đều, tập trung đầu thưa cuối + Cấu tạo đơn giản,giá thang đo thành rẻ ∀ + Kết đo chịu ảnh hưởng từ trường • + Công suất tiêu thụ tương đối lớn *Phạm vi ứng dụng : Dùng làm dụng cụ đo Volt, Ampe, có độ xác không cao Các dụng đo lắp bảng Cơ cấu đo điện động: a Cấu tạo: * Phần tónh: Gồm cuộn dây (được chia làm hai phấn nối tiếp với nhau), để tạo từ trường có dòng điện chạy qua Trục quay chui qua khe hở hai phần dây tónh * Phần động: Gồm có cuộn dây đặt lòng cuộn dây tónh Cuộn dây gắn với trục quay, trục có lò xo cản, phận cản dịu kim thị.Hình dạng cuộn dây động tónh tròn vuông 1.Cuộn cố định 2.Cuộn di động 3.Lò so phản kháng 4.Kim thị b.Nguyên lý làm việc: Khi cho dòng điện chiều vào cuộn dây lượng hỗ cảm cuộn dây : WM = I1.I2.M12 Trong : M12 hệ số hỗ cảm hai cuộn dây Năng lượng sinh mô men quay : • Mq = dWM/dα = I1.I2.dM12/dα = a.I1.I2 • : dM12/dα = a số Dưới tác dụng mô men quay, phần động quay Khi quay xoắn hai lò so phản kháng tạo mômen cản: • Mc = D.α Tại vị trí cân lúc M q = Mc ta có : a.I1.I2 = D.α α = SI.I1.I2 Trong SI = a/D độ nhạy _ Khi cho dòng điện xoay chiều vào cuộn d i1 = I1Max.sinωt T i2 = I2Max.sin(ωt + ϕ) Mq = i1.i2.dM12/dt= a.I1.I2.cosϕ T0 Phương trình đặc tính thang đo : Trong đó: - SI : Độ nhạy α = SI.I1.I2.cosϕ - I ,I : Tri hiệu dụng - ϕ: Góc lệch pha c Đặc điểm phạm vi ứng I1,I2 dụng: * Khuyết điểm: * Ưu điểm: + Thang đo thị không + Đo dòng điện AC DC tuyến tính + Độ xác tương đối cao + Kết đo chịu ảnh hưởng từ trường + Cấu tạo tương đối phức tạp + Độ nhạy thấp tiêu thụ công suất tương đối lớn * Phạm vi ứng dụng: Chủ yếu dùng để chế tạo làm Waltmét, cosϕ mét Cơ cấu thị sắt điệntạo: động: a.Cấu Giống thị điện động, cuộn dây phần tónh quấn mạch từ b.Nguyên lý: Giống nguyên lý c.Đặc điểm: thịnhạy cao có lõi sắt nên mômen lớn + Độ điện + Do động tổn hao lõi sắt từ nên có độ xác + Kết đo chịu ảnh hưởng từ trường + Kích thước nhỏ so với thị điện động có độ nhạy + Không sử dụng mạch điện chiều có sai số lớn + Thường dùng làm W_mét dụng cụ tự ghi cho Cơ cấu đo cảm ứng : a.Cấu tạo: Nguyên lý: 1.Đóa nhôm 2.Mạch từ cuộn dây 3.Mạch từ cuộn dây 4.Truïc 5.Truï φ1 φ2 Dựa tác dụng tương hổ từ trường Φ i1 tạo lên dòng điện i2 _ ngược Khi cólại dòng điện xoay chiều I1,I2 vào cuộn dây 1,2 dòng điện sinh từ thông Φ 1,Φ 2, từ _thông Các từ thông qua đóa nhôm cảm ứng 1,Φ 2, nhôm, quaΦ đóa đóa nhôm sức điện động e1,e2 _ Vì đóa nhôm mạch điện kín nên có dòng điện cảm ứng icư1,icư2 chạy đóa nhôm _ Dòng điện icư1 qua vùng có từ thông Φ tác dụng với từ thông tạo Mq1 = k1.icư1.Φ _ Dòng điện icư2 qua vùng có từ thông Φ tác dụng với từ thông tạo Mq2 = k2.icư2.Φ Mô men quay tác dụng lên đóa nhôm: T Mq = T Mq1 + Mq2 dt = C.f.Φ Φ 2.sinϕ = C.f.k1.I1.k2.I.2.sinϕ = SI.I1.I.2.sinϕ * Đặc c Đặc điểm: điểm phạm vi - Chỉ sử dụng mạch điện ứng dụng: xoay chiều - Độ nhạy độ xác thấp - Mô men quay phụ thuộc vào tần số - cấu tạo phức tạp * Phạm vi ứng dụng: Dùng để chế tạo CÁC KÝ HIỆU THƯỜNG GẶP TRÊN CÁC MÁY ĐO CƠ Ký hiệu đại lượng đo : A V W Var KWh Ω Hz Điện trở Tần số Điện áp Công suất CôngĐiện suấtnăng òng điện tác dụng phản kháng Ký hiệu thị sử dụng : Sắt điện động Từ điệnĐiện từ Điện động Cảm ứng Tónh điện Ký hiệu thiết bị có máy : Có Có rung Có điot Có Có chắn từchắn tónh điệnbiến BU Có biến Ký hiệu cách đặt máy : 30 Đặt nằm ngang Đặt thẳng đứng Đặt nghiêng góc Ký hiệu điện áp thử cách điện : 2 KV TEST 500 TESTV500 V Đã thửKV cách điện Đã thử cách điện điện áp KV điện áp 500V KV TEST KVthử Chưa cách điện Ký hiệu cấp xác : Là số : 0,1, 0,5, 1, 1,5 CLOSS : 0,1, 0,5, 1, 1,5 Caâu ho 2.2 CHỈ THỊ SỐ Chỉ thị số khí: Gồm có bánh ghép lại, từ hàng đơn vị đến hàng chục, có từ 0→9 Các bánh chuyển động thể số nối với nhông, bánh quay hết vòng kéo theo bánh hàng chục đơn vị Chỉ thị sốlệânh ghép: Các số từ 0→9 tạo thành nhiều đèn ghép lại theo nhiều cách khách Như đèn tượng trưng cho phần số thị Để thể số phải sử dụng mạch điện tử thiết kế logic điều khiển cho đèn sáng Cáccác loại phép đèn thường lên hợp lý dùng đểcách ghép thành số : - Đèn huỳnh quang, Đèn đoạn - Đèn diode phát quang Đèn hùynh quang * Đèn huỳnh quang : Có cấu tạo số (o ÷ 9) ghép đèn Khi điện áp đặt lớp lớp đủ lớn chất huỳnh quang phát sáng Thực tế tầng số điện áp từ 0,5 đến 1Hz thị bắt đầu sáng điện áp 70V, tần số thấp (50Hz) điện áp phải ≥ 220V Độ chói sáng phụ thuộc vào điện áp xoay chiều, thấp 70V, gây bất tiện cho hệ máy đo dùng linh kiệndiode bán phát dẫn quang Ngườibảy ta chế tạo loại7 đoạn): * Đèn đoạn (LED đèn huỳnh điện áp ( sử dụng Các diode quang phát quang chế tạo từ chất bán dẫn chất bán dẫn Cacbide Silicium) Loại Gallium Phosphide Gallium Arsenide phosphide Đây chỉloại cầnbán nguồn cung 3V đến 4Vsáng mối nối dẫn cócấp khảtừ phát (xoay chiều chiều) Các chử p-n phân cựcmột thuận Vì hạt tải mang điện tích số (0và ÷ 9)âm cáckhi chữ sốqua hìnhnối thành dương vượt mối p-n để tái hợp từ 20 chấmnăng sánglượng chấm giải phóng dạng quang Sự phát đèn sạ ánh sáng vùng ánh sáng nhìn thấy không Độ phát sáng phụ thuộc vào dòng phân * Đèn thể lỏng(LCD): Cũngtinh loại thị số ghép có đặc tính tiêu thụ công suất nhỏ (vài µw ) tốc độ đáp ứng chậm so với LED Có hai loại vật liệu tinh thể lỏng dùng Neurmatic Cholesteric Nermatic dùng nhiều Đây loại chất lỏngáp suốt Nếu vào điện trường lớn làm xuất ion di chuyển, phá vỡ cấu trúc tinh thể thông thường, làm cho chất lỏng bị phân cực trở nên chắn ánh sáng Khi điện trường bị ngắt chất lỏng trở dạng tinh thể cũ suốt trở lại Chỉ thị • tónh a Cấiện: tạo: • Gồm cực tính cực động b Nguyên lý: * Đặc điểm điểm:và phạm vi ứng dụng : c.Đặc _ Ưu điểm: + Đo điện áp DC AC dãy tầng rộng điện dung bảng cực nhỏ + Chỉ thị có độ xác tương đối cao + Điện trở đầu vào lớn, đo _công Khuyết điểm: suất nhỏ ++ Thang Đo điện đo không áp caều ( KV ) + Kết đo phụ thuộc vào từ trường + Vì độ nhạy không cao, để an toàn tăng độ nhạy thị người ta dùng hệ thống quang gương quay vôn mét tónh điện 1.Bản cực tónh 2.Bản cực động 3.Trục 4.Kim thị 5.Thang đo ... điện loại thị mà kết phép đo sư lệch kimđặc thang chia b,của Phương trình tính độ đo : thang •_ Mô men quay Khi : cho lượng điện (dòng điện hay điện áp) vào cấu đo điện, đo : điện tích lũy lượng... đặc tính thang đo : •Dưới tác động mô men quay mô men cản,phần động cấu đo dừng vị trí cân : M = M f(u,i) = D.α q C Hay : α = D f(u,i) Phương trình phương trình đặc tính thang đo đokhí điện 2.của... đokhí điện 2.của Các chithiết tiếtb? ?cơ chung cấu đo điện : Chỉ thị điện cấu tạo phần tónh khác nhau, phần động thường giống Trục Trụ Phần tử công tác Kim thị Thang đo Lò so phản kháng Đối trọng a