4.2.1. Ampe kìm
a Công dụng
Ampe kìm là một máy biến dòng có lắp sẵn một ampemét vào cuộn thứ cấp. Đường dây có dòng điện cần đo đóng vai trò cuộn sơ cấp. Mạch từ của Ampe kìm có thể mở ra như một chiếc kìm. Khi cần đo dòng điện của một đường dây nào đó chỉ việc mở mạch từ ra và cho đường dây đó vào giữa kìm rồi đóng mạch từ lại. Ampe mét gắn trên kìm sẽ chỉ cho biết giá trị dòng điện cần đo. Nếu người ta kẹp am-pe kìm vào dây dẫn điện, thì dây dẫn điện có tác dụng như cuộn sơ cấp của bộ biến dòng. Với Ampe kìm người ta có thể đo cường độ dòng điện mà không cần ngắt dây dẫn ra.
Chức năng chính của Ampe kìm là đo dòng điện xoay chiều (đến vài trăm ampe) mà không cần phải cắt mạch điện, thường dùng để đo dòng điện trên đường dây, dòng điện qua các máy móc đang làm việc ...
Ngoài ra trên Ampe kìm còn có các thang đo ACV, DCV và thang đo điện trở.
DCV
Hình 4.9: Kết cấu ngoài của Ampe kìm
1.Gọng kìm; 2. Chốt mở gọng kìm; 3. Núm xoay; 4. Nút khóa kim;
5. Nút điều chỉnh 0; 6. Kim đo; 7. Các vạch đọc; 8. Lổ cắm que đo
+ Ưu điểm: gọn nhẹ, sử dụng thuận tiện, an toàn. Thường dùng để đo dòng điện trên đường dây, dòng điện chạy qua các máy móc đang vận hành mà không cần cắt mạch.
+ Nhược điểm: chịu ảnh hưởng của từtrường ngoài
b. Cách sử dụng
- Đo dòng điện xoay chiều
Bước 1: Chuyển núm xoay sang khu vực ACA.
Bước 2: Ấn mở gọng kìm, kẹp đường dây cần đo vào giữa (chỉ cần kẹp một dây pha hoặc dây trung tính).
Bước 3: Đọc trị số: tương tự máy đo VOM. Đo các đại lượng còn lại:
Hoàn toàn giống như máy đo VOM. Chú ý:
Khi đo chỉ cần kẹp một dây.
Không sử dụng que đo đểđo ACA.
Phải cẩn thận tránh nhầm lẫn các thang đo khác với thang đo ACA.
4.2.2 Sử dụng Dao động ký (oscilloscope- OSC)
a Giới thiệu Hiể ị Chọn thang đo Bấm mở gọng kìm H.4.10: Hình dáng Am-pe kìm
Hình 4.1 Dao động kế hiện số (Tektronix TDS 2012)
Hình 4.2 Dao động kế analog
Dao động kế đơn giản là thiết bị hiển thị biểu đồ thể hiện thay đổi biên độ tín hiệu theo thời gian trên màn hình. Trục vuông góc (trục Y) hiển thị điện áp trong khi trục song song (trục X) hiển thị thay đổi theo thời gian, và cường độ hay độ sáng của màn hình thường được gọi là trục Z. (Hình 4.21). Đồ thị đơn giản trình bày thông tin dạng số về các tín hiệu. Thông tin có thể đọc thông qua đồ thị này như sau.
Thời gian đầu vào tín hiệu và kích cỡđiện áp. Tần số tín hiệu dao động
Thay đổi phản hồi của mạch đối với tín hiệu đầu vào Biến dạng tín hiệu do sai hỏng
Lượng tín hiệu AC và tín hiệu DC.
Độtĩnh tín hiệu và thay đổi độ tính theo thời gian
Ngoài việc dao động kế có nhiều chức năng điều khiển và chia độ trên màn hình, dao động kế giống như một chiếc TV nhỏ. Ở phía trước của dao động kế thường có các chức năng điều khiển như điều khiển vị trí vuông góc, song song, đồng thời là màn hiển thị và giắc đầu vào. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
b.Các loại giao động kế
Có hai loại giao động kế: loại analog và loại hiện số, và loại dao động kế có thể thay đổi theo mục đích của dụng cụ. Có dao động kế 1 kênh, dao động kế 2 kênh, dao động kế4 kênh, và cũng có dao động kếlưu trữ số có chức năng ghi nhớ, dao động kế tần số vô tuyến, genescope, và dao động kế dấu quét. Hơn nữa, một công cụ có cả hai chức năng của bộ phân tích logic 14 ~ 48 kênh kết hợp với dao động kế có thểđo được các tín hiệu sốđồng thời cũng được sử dụng.
c.Nguyên lý hoạt động của dao động kế
Để sử dụng dao động kếđúng cách, điều quan trọng là phải hiểu được nguyên lý hoạt động của dao động kế. Dao động kếanalog và dao động kế hiện số có hệ thống bên trong giống nhau, tuy nhiên, hai loại này khác nhau về nguyên lý hoạt động.
Dao động kế analog
Khi đầu đo của dao động kế được đấu nối với mạch, tín hiệu điện áp truyền vào mặt cắt dọc của dao động kế. Hình 4.22 là sơ đồ đơn giản thể hiện quy trình dao động kế hiển thị tín hiệu. Tín hiệu đầu vào khuếch đại hoặc giảm dần bằng bộ khuếch đại và bộ suy giảm tương ứng với kích cỡ trục x (Volt/Div). Sau đó, tín hiệu truyền vào tấm lệch đứng của CRT. Tùy theo điện áp sử dụng cho tấm lệch, chấm sáng trên màn hình sẽ di chuyển. (Tia điện tử chạm vào chất huỳnh quang tạo thành chấm sáng). Trong trường hợp này, điện áp dương di chuyển chấm sáng lên tới đỉnh, và điện áp âm di chuyển chấm sáng xuống dưới đáy. Sau đó, tín hiệu đi tới phần khởi động và quét hoặc khởi động mặt cắt ngang. quét ngang có nghĩa là chấm sáng trên màn hình đang di chuyển về phía trục x theo chuyển động ngang. Khởi động mặt cắt ngang là hệ thống điều chỉnh cơ số thời gian của mặt cắt ngang bằng cách để chấm sáng di chuyển từ bên trái màn hình sang bên phải màn hình theo tần sốcài đặt. quét lặp nhanh tạo ra một đường thẳng và với vận tốc cao, chấm sáng có thể quét tới 500.000 lần một giây.
quét ngang cùng với độ lệch dọc tạo ra tín hiệu trên màn hình, và lúc này cần khởi động để ổn định tín hiệu. Như trong hình 4.23, quét tín hiệu lặp từ cùng một điểm sẽ tạo ra sóng sạch.
Hình 4.4. Khởi động đồng bộ hóa cho các tín hiệu lặp
Do vậy, chúng ta có thể thấy rằng để sử dụng dao động kế analog, để điều chỉnh tín hiệu đầu vào thì chúng ta cần biết đến 3 cài đặt cơ bản.
Khuếch đại hoặc giảm dần tín hiệu: Điều chỉnh Volt/Div trước khi tín hiệu truyền đến bộ làm lệch dọc.
Cơ số thời gian: Điều chỉnh thời gian theo chia độ trên màn hình bằng mặt cắt/vạch đo.
Khởi động dao động kế: Điều chỉnh cấp khởi động để ổn định tín hiệu đơn và tín hiệu lặp. Hơn nữa, đểcó được hình ảnh, điểm hội tụ rõ nét, và độ sáng thì cũng cần phải điều chỉnh.
Dao động kế hiện số
Hầu hết hệ thống dao động kế hiện số giống với dao động kế analog. Tuy nhiên, dao động kế hiện số được bổ sung DPS (Hệ thống xử lý số liệu). (Hình 4.24). Dao động kế hiện số thu thập số liệu sóng từ DPS và hiển thị trên màn hình. Khi đầu đo của dao động kế hiện sốđược đấu nối với mạch, hệ dọc giống như dao động kế analog sẽ điều chỉnh kích cỡ tín hiệu. Sau đó, Bộ chuyển đổi analog-số (ADC) từ hệ thống thu nhận lấy mẫu tín hiệu từ các chấm sáng rời rạc, sau đó thay đổi các giá trị sốnày thành điện áp.
Trong trường hợp này, các giá trị sốnày được gọi là mẫu và đồng hồ mẫu trên hệ ngang hiển thị tần số lấy mẫu của ADC. Tỷ lệ mẫu nhận từ đồng hồđược gọi là tốc độ mẫu, và được viết dưới dạng mẫu/giây.
Các mẫu nhận từ ADC đuợc lưu trong bộ nhớ dưới dạng phông chữ dạng sóng và các phông chữ này bao gồm nhiều mẫu. Hơn nữa, những phông chữ dạng sóng này kết hợp lại thành một bản ghi sóng. Thông thường, số lượng phông chữ dạng sóng tạo thành bản ghi sóng được gọi là chiều dài bản ghi. Hệ thống khởi động quyết định điểm bắt đầu, và điểm kết thúc của bản ghi và những bản ghi này đuợc lưu trong bộ nhớ, sau đó hiển thị trên màn hình. Có thể xử lý các mẫu bổ sung theo dung lượng của dao động kế và với những xử lý bổsung này thì người xem có thể chứng kiến nhiều sóng sạch hơn trên màn hiển thị. Ngoài ra, bằng cách sử dụng chức năng khởi động tự do thì ta có thể xem được điều gì xảy ra trước điểm khởi động. Đồng thời ở dao động kế hiện số, người sử dụng phải điều chỉnh mặt cắt dọc, mặt cắt ngang và mặt cắt khởi động giống như dao động kế analog.
d.Đo sóng của dao động kế
Chúng ta sẽ xem xét các thuật ngữ khi sử dụng dao động kế.
Tần số & khoảng thời gian: Các tín hiệu lặp đều có tần số và tần số được đo bằng Hertz (Hz). Hz là số tương ứng với sóng tín hiệu lặp trong một giây (chu kỳ/giây). Chu kỳ lặp cũng có khoảng thời gian, và đo là thời gian cần thiết để hoàn thành một chu kỳ. Tần số và chu kỳ có mối quan hệ thuận nghịch trong đó 1/khoảng thời gian bằng với tần số và 1/tần số bằng với khoảng thời gian.
Điện áp: Điện áp là lượng hiệu điện thế (một loại giá trị của tín hiệu) trên mạch. Không phải lúc nào cũng như vậy, tuy nhiên, thuờng thì một trong các điểm được tiếp đất và hiển thị P-P (đỉnh-đỉnh) bằng cách đo đỉnh thấp nhất và đỉnh cao nhất. Độ lớn điện áp thường là điện áp cao nhất khi tín hiệu được đo tại điểm tiếp đất hoặc 0 vôn.
Pha: Pha còn được gọi là sóng hình sin có sóng tuần hoàn 360 độ. Để giải thích có bao nhiêu khoảng thời gian đã qua trong sóng hình sin của chu kỳ, ta có thể giải thích bằng cách đánh dấu độ pha của sóng hình sin. Chênh lệch pha được thể hiện bằng chênh lệch định thời giữa hai tín hiệu tương tự.
e.Các thuật ngữ về hoạt động của dao động kế
Băng tần: Băng tần là phạm vi tần sốmà dao động kế có thểđo được. Khi tần số tín hiệu tăng lên, độ chính xác của dao động kế sẽ giảm xuống. Thông thường, ta thống nhất rằng tần số khi kích cỡ của sóng hình sin được cấp giảm xuống 70,7%
trên màn hình sẽ được gọi là băng tần. (Điểm 70,7% này được hiển trị trên thang loga tại điểm 3bD).
Thời gian tăng lên: Thời gian tăng lên dùng để giải thích phạm vi tần số hiệu dụng của dao động kế. Khi đo xung hoặc sóng dạng bậc, thời gian tăng lên là lựa chọn tốt hơn để đánh giá hoạt động của dao động kế so với băng tần. Xung có thời gian tăng lên nhanh hơn mức dao động kế có thể đo được sẽ không thể hiển thị đúng trên màn hình.
Độ nhạy dọc: Độ nhạy dọc là chỉ số cho thấy có thể khuếch đại tín hiệu nhỏ thế nào bằng bộ khuếch đại dọc, và thông thường đơn vị là mV/Div. 2mV/Div là lượng điện áp nhỏ nhất mà một dao động kếđược sử dụng rộng rãi có thểdò được.
Tốc độ quét: Trong dao động kế analog, tốc độ quét tức là dao động kế có thể quét trên màn hình nhanh như thế nào, và dao động kế cho phép người sử dụng quan sát các chỉ số một cách chính xác. Tốc độ quét nhanh nhất trong dao động kế thường là ns/Div.
Độ chính xác khuếch đại: Độ chính xác khuếch đại là chỉ số thể hiện mức chính xác mà hệ dọc có thể áp dụng để giảm dần tín hiệu, và thuờng được biểu diễn dưới dạng sai số %.
Cơ số thời gian hoặc độ chính xác ngang - Cơ số thời gian hoặc độ chính xác ngang là chỉ số thể hiện độ chính xác mà thời gian của tín hiệu được hiển thịở tiết diện ngang, và chỉ sốnày được trình bày dưới dạng sai số %.
Tốc độ mẫu: Tốc độ lấy mẫu của dao động kế hiện số là sốlượng mẫu mà bộ biến đổi analog-số có thể đạt được trên giây, mà tốc độ lấy mẫu cao nhất thường là MS/s. Tốc độ mẫu càng nhanh thì dao động kế có thể hiển thị tín hiệu càng nhanh và càng chính xác. Tốc độ mẫu cũng quan trọng khi người quan sát muốn quan sát thay đổi tín hiệu ở tín hiệu chu kỳdài, thay đổi tốc độ mẫu bằng sec/Div để duy trì điểm trên sóng trên bản ghi sóng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ADC hoặc độ phân giải dọc: Độ phân giải được biểu diễn bằng bit trên ADC, và độ phân giải là chỉ số thể hiện độ chính xác chuyển đổi điện áp thành các giá trị dạng số chính xác. Có thể tăng độ phân giải hiệu dụng thực tế bằng kỹ thuật tính toán.
Chiều dài bản ghi: Chiều dài bản ghi trong dao động kế hiện số là chỉ số cho thấy số lượng điểm dạng sóng mà một dao động kế có thể đạt được trong một bản ghi sóng, và ở một số model, người sử dụng có thể điều chỉnh chiều dài bản ghi đã
lưu. Chiều dài bản ghi tối đa phụ thuộc vào kích thước bộ nhớ của dao động kế và vì có giới hạn về số điểm sóng có thể lưu, độ chính xác và chiều dài bản ghi sẽ ngược nhau. Bằng cách điều chỉnh chiều dài bản ghi, người quan sát có thể xem tín hiệu chu kỳ ngắn một cách chính xác hoặc tổng quan về tín hiệu chu kỳ dài. Trên một số dao động kế, để sử dụng các trường cụ thể, bộ nhớ được bổ sung để mở rộng chiều dài bản ghi.
f.Hoạt động của điều khiển
Sau khi đấu nối nguồn điện vào dao động kế, xem bảng mặt trước. Thông thường, bảng mặt trước được chỉ báo với tiết diện dọc, tiết diện ngang và tiết diện khởi động. Có thể có các bộ phận khác tùy thuộc vào model, hoặc dao động kế là dạng analog hay hiện số.
Sau đó, đấu nối que đo với ổ cắm đầu vào của dao động kế. Hầu hết các dao động kế có ít nhất 2 kênh, và mỗi kênh hiển thị loại sóng liên quan trên màn hình. Nếu có nhiều kênh, người quan sát cũng có thể so sánh dạng sóng. Trên dao động kế có chức năng cài đặt tự động hoặc cài đặt trước, người quan sát có thể biến tín hiệu thành dạng thích hợp chỉ với một nút bấm để khởi động chức năng điều khiển. Nếu dao động kế không có các chức năng này thì trình tự sau đây sẽ giúp người quan sát cài đặt dao động kế về vị trí tiêu chuẩn trước khi đo tín hiệu. Cài đặt vị trí tiêu chuẩn như sau:
Cài đặt màn hiển thịdao động kế về kênh 1. Vặn Volt/Div về giữa.
Tắt điều chỉnh Volt/Div
Nếu có bất kỳcài đặt khuếch đại nào đang bật thì tắt đi. Vặn input coupling kênh 1 sang DC
Vặn Trigger Mode qua Auto.
Cài đặt kênh 1 về nguồn khởi động.
Tắt hoặc giảm bớt chếđộ Trigger Hold Off Điều chỉnh độ sáng màn hiển thị
Điều chỉnh tiêu điểm trên ảnh rõ nét
g.Que đo
Que đo phức tạp hơn nhiều so với dây và có đầu kẹp. Que đo được làm bằng chất dẫn điện chất lượng cao, và được thiết kế sao cho không bắt sóng điện từ hoặc sóng tĩnh trên mã nguồn điện. Que đo được thiết kế sao cho không ảnh hưởng đến mạch được thử nghiệm. Tuy nhiên, không thể loại bỏ hoàn toàn hiệu ứng của que đo. Tương tác ngoài dự kiến từ dao động kế và que đo được gọi là hiệu ứng tải, và để giảm thiểu hiện tượng này, ta thường sử dụng que đo có tỷ lệ suy giảm 10x (thụ động). Dao động kế thường đi cùng với que đo thụ động dạng bó, và que đo này rất thích hợp ở môi trường thử nghiệm thông thường và sử dụng cho kiểm tra bảo dưỡng. Đối với các đo lường và thử nghiệm cụ thể, có nhiều loại que đo khác nhau như que đo chủ động và que đo dòng.
Sử dụng các que đo đòi hỏi sự linh hoạt tùy thuộc vào công dụng. Phần này sẽ giải thích các loại que đo tập trung vào que đo thụđộng.
Que đo thụđộng
Hầu hết các que đo thụ động có tỷ lệ suy giảm 10 x hoặc 100 x. Người ta thống nhất là nếu x đứng sau một sốnhư x10 thì đó là suy giảm; mặt khác, nếu một