Báo cáo thí nghiệm mạch điện

Đại học Thủy lợi Báo Cáo Thí Nghiệm Mạch Điện Giảng viên hướng dẫn : Trần Thị Kim Hồng Tên sinh viên : Trương Văn Quảng Lớp Thí nghiệm : Thí nghiệm mạch điện 211001_EENG148_1 Mã sinh viên Hà Nội -2021-2022 : 1851122368 Bài 1: LÀM QUEN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VÀ THIẾT BỊ ĐO Trong thí nghiệm này, ta làm quen với linh kiện điện tử: điện trở, diode, tụ thiết bị đo : oscillosope máy đo cầm tay I Linh kiện điện tử thiết bị đo Đọc giá trị điện trở Màu Đen Nâu Đỏ Cam Vàng Xanh Xanh dương Tím Xám Trắng Nhũ vàng Nhũ bạc Bảng màu điện trở Vòng Vòng (hàng chục ) (hàng đơn vị ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Vòng (số bội ) x100 x101 x102 x103 x104 x105 x106 x107 x108 x109 x10-1 x10-2 Vòng (sai số ) ±1% ± 2% ±10% ±10% Điện trở thơng thường có vạch vạch, vạch vạch nhũ, sai số giá trị điện trở, vạch nhũ thường nằm cuối Nằm cạnh vạch nhũ vạch độ lớn với giá trị 10 mũ giá trị vạch Phân loại điện trở -Điện trở thường: có cơng 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: dạng điện trở công suất , có bọc sứ hoạt động chúng tỏa nhiệt Biến trở là: Điện trở có giá trị điều chỉnh Tụ điện Có giá trị đo đơn vị Farad (kí hiệu F) Giá trị F lớn nên hay dùng giá trị nhỏ micro fara (μF), nano Fara (nF) hay picro Fara (pF) Chỉ số cuối loại tụ không ghi rõ số có giá trị 10 mũ (pF) 1F=106μF=109nF=1012pF -Tụ chia làm loại: phân cực không phân cực, tụ phân cực thường tụ hóa -Tụ gốm là: tụ có lớp vỏ ngồi gốm, bọc keo nhuộm màu -Tụ giấy: Là tụ điện có cực nhôm thiếc cách lớp giấy tẩm dầu cách điện làm dung môi -Tụ hóa là: Là tụ giấy có dung mơi hóa học đặc hiệu > tạo điện dung cao cao cho tụ điện Nếu bên ngồi có vỏ nhơm bọc nhựa cịn gọi tụ nhơm Giá trị tụ (F) Kí hiệu 0.1nF 101 1nF 102 10nF 103 100nF 104 Đồng hồ vạn Các thang đo gồm có: -Sử dụng đồng hồ đo thử giá trị điện trở, điện dung -Sử dụng đồng hồ đo điện áp, cường độ dịng điện, đo thơng tắc diode Oscilloscope -Các thang đo -Các kênh đo -Dịch chuyển kênh đo Diode -Diode muỗi : công suất kích thước nhỏ -Diode thường: phân chia theo cơng suất, ví dụ diode 1A, diode 4A -Diode zenner: Dùng để ổn áp -Led : dạng diode phát sáng -Diode phân cực thuận điện áp đặt vào đầu Uak>0 BÀI 2: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG OSCILLOSCOPE Làm quen với máy oscilloscope Máy oscilloscope hay gọi máy dao động ký công cụ hỗ trợ đắc lực cho việc sửa thiết bị viễn thơng 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 xác Hiện có loại oscilloscope: - Kỹ thuật analog: loại cũ, tần số thấp cơng nghệ cũ - Kỹ thuật Digital: dùng thịnh hành nhất, tần số cao nhiều I Giới thiệu Panel: A Panel trước: CRT: POWER: Cơng tắc máy, bật cơng 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 đại 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 ngồi), 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 ngồi 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 khơng có tín hiệu Trigger tín hiệu Trigger nhỏ 25 Hz mạch quét phát tín hiệu qt tự mà khơng cần đến tín hiệu Trigger o Norm: Khi khơng có tín hiệu Trigger mạch qt chế độ chờ khơng có 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 vng 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 cơng tắc nút nối dây điện vào máy thực thao tác sau: 1) Nhấn nút Power bảo đảm đèn led bật sáng Trong vịng 20 s có tia xuất hình Nếu khơng thấy tia xuất mà hình vịng 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 cơng 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 Chế độ X-Y cho phép Oscilloscope biễu diễn nhiều phép đo mà cách quét thông thường không thực CRT trở thành đồ thị điện tử hai điện áp tức thời Hiển thị so sánh trực tiếp hai điện áp là Vectorscope hiển thị màu chuẩn video BÀI 3: MẠNG ĐIỆN TRỞ I Chuẩn bị Điện trở sử dụng thí nghiệm điện trở thành phần carbon, bao gồm than chì số loại carbon nhúng vật liệu phụ Than chì chất dẫn điện tốt, cách thay đổi việc trộn than trì chất phụ, dải giá trị điện trở lớn thu Thực Trong thí nghiệm này, bạn cấu trúc mạng điện trở đo điện áp để xác minh số mối quan hệ mạng mà bạn học, bao gồm luật Kirchoff dòng, luật Kirchoff áp, quan hệ chia dòng quan hệ chia áp Trong trình đo, lấy giá trị điện trở đồng hồ đo cho DMM xác định thí nghiệm trước Bước Lấy điện trở ¼ W với giá trị R1 = ( 4,7+68*10 ) = 5,38k; R2 = ( 3,3+68*10 ) = 3,98k; R3 = ( 10+68*10 ) = 10,68k; R4 = ( 1+68*10 ) = 1,68k; R5 = ( 10+68*10 ) = 10,68k; Sử dụng đặc điểm đồng hồ Ohm DMM, xác định giá trị thật điện trở Ghi lại giá trị điện trở đo Nếu giá trị đo không với giá trị danh nghĩa, kiểm tra lần nhãn điện trở thay điện trở Bước Sử dụng bảng mạch cắm, lắp ráp mạng mơ tả hình Sử dụng DMM Vôn kế, điều chỉnh điện áp cấp để 10 V Kết 2.Thêm tụ C= 10 µF: *Mạch mô multisim Kết 3.Đặt điện áp DC khoảng 9,1V lên tải 2kΩ * Mạch mô Kết Thay đổi tải * Mạch mô  Kết IV Kết luận Kết đạt Vì có diode nên chỉnh lưu bán chu kỳ dòng AC Tụ C tham gia lọc nguồn , kết điện áp đầu lọc tương đối phẳng, tụ C có điện dung lớn điện áp đầu phẳng Bài 5: Nguồn cấp điện DC tân tiến I Mục tiêu thí nghiệm Các chỉnh lưu nửa sóng thường cho quan hệ điều chỉnh tải khơng tốt Trong thí nghiệm này, xây dựng nguồn cấp điện DC tốt sở sử dụng chỉnh lưu tồn sóng (hai nửa sóng) Một diode zener mắc thêm vào mạch điện để tiếp tục cải thiện quan hệ điều chỉnh tải II Chuẩn bị thí nghiệm 1.Chuẩn bị lí thuyết Nối diode thành mạch chỉnh lưu cầu tồn 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 tồn sóng mơ 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 (khơng 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 9,1V lên tải 2kΩ 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) Quan sát thay đổi điện áp tải theo thay đổi tải để đánh giá đặc tính nguồn DC Thay điện trở tải biến trở có giá trị ban đầu 2kΩ Thay đổi tải từ 100Ω đến 100 kΩ ghi lại điện áp tải tương ứng Vẽ điện áp tải theo điện trở tải Đồ thị thu nói lên điều đặc tính nguồn DC? So sánh với kết thu thí nghiệm với chỉnh lưu nửa sóng Sử dụng diode zener để điều chỉnh điện áp Nó giảm thiểu biến động điện áp vL(t) gây tác động điện áp tần số đường dây, và/hoặc điện trở tải Các diode zener có điện áp làm việc ngược (breakdown) VZ gần khơng đổi Hình II-3 mơ tả đặc tính điển hình diode zener Hình II-3: Hình II-4: Từ mạch điện Hình II-2, mắc thêm diode zener song song với điện trở tải, kết thu biểu diễn Hình II-4 Chừng chỉnh lưu – lọc cịn có khả cung cấp dịng điện ngược qua diode zener điện áp vL trì giá trị điện áp làm việc ngược diode zener VZ Điều có nghĩa cung cấp điện áp DC đầu cố định cho dải biến đổi rộng tải Chú ý diode zener nối ngược cực so với cách nối diode thông thường Nhận thấy RS khơng cịn cần thiết để chia điện áp Nó sử dụng để hạn chế dịng điện công suất tiêu tán diode zener Loại diode zener sử dụng có điện áp 9,1V cơng suất max 1/2W Cần xác định RS để hạn chế công suất tiêu tán mức 1/4W Dòng điện xác định từ cơng thức: VZ.IZmax = ¼ W Tích (IZmax RS) cần phải lớn chênh lệch giá trị đỉnh điện áp chỉnh lưu VZ (9,1V) Tính tốn giá trị thích hợp RS mắc mạch Hình II-4 Quan sát vẽ vL theo thay đổi RL Trên dải điện trở tải, cấp nguồn có đặc tính chấp nhận được? Lưu nhận xét dạng sóng vL(t) ba trường hợp: a RL = vô lớn (hở mạch tải) b RL = 2kΩ c RL = giá trị bắt đầu nhận biết nhiễu dạng sóng vL(t) Nguyên nhân nhiễu gì? Phần kết luận: Nhận xét đặc tính loại cấp nguồn: chỉnh lưu nửa sóng, chỉnh lưu tồn sóng chỉnh lưu tồn sóng có diode zener Tập trung nhận xét đặc điểm điện áp đầu (thay đổi theo tải, nhiễu) * Thiết bị, dụng cụ, vật tư phục vụ thí nghiệm T T Tên thiết bị, vật tư Quy cách Oscilloscope Đồng hồ vạn số (DMM) Máy biến áp 24VA, 120V/12V Cầu diode 1N4002, V = 70V, I = 1A Diode zener Vng = 9,1V; Pmax = 0,5W Điện trở 2k, 0,5W Hộp điện trở Nhiều loại Biến trở 100-100k Tụ điện ~10µF, 16V 10 Bộ dây nối III.Kết thí nghiệm Lắp mạch điện Hình II-1: Số lượng 1 1 1 1 Tình trạng PTN 2.Nối thêm tụ điện C song song với tải 3.Đặt điện áp DC 9,1V lên tải 2k IV Kết luận Mạch chỉnh lưu chu kỳ thường dùng Diode mắc theo hình cầu