zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Bài giảng Thiết bị điện tử - ThS. Nguyễn Thị Mai Lan

Chia sẻ: Lê Phú | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:131

Báo xấu

159
lượt xem 29
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với kết cấu nội dung gồm 2 phần, bài giảng "Thiết bị điện tử" giới thiệu đến các bạn những nội dung về một số khái niệm cơ bản trong kĩ thuật đo lường, thiết bị điện tử dân dụng. Với các bạn đang học chuyên ngành Điện - Điện tử thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thiết bị điện tử - ThS. Nguyễn Thị Mai Lan

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA SƯ PHAM KĨ THUẬT BỘ MÔN ĐIỆN TỬ TIN HỌC  BÀI GIẢNG THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ (3 TÍN CHỈ) Người soạn: ThS. Nguyễn Thị Mai Lan
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc HÀ NỘI, NĂM 2012 PHẦN 1: THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ MỞ ĐÂU: M ̀ ỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG KĨ THUẬT ĐO LƯỜNG 1. Các định nghĩa và khái niệm chung về đo lường 1.1 Đo lường Đo lường là một quá trình đánh giá định lượng về đại lượng cần đo để có được kết quả bằng số so với đơn vị đo. Kết quả đo được biểu diễn dưới dạng: X A= => X=A.X0 X0 Trong đó: A là con số kết quả đo X là đại lượng cần đo Xo là đơn vị đo Ví dụ: U=5V => U đo điện áp; 5 con số đo; Vđơn vị đo 1.2 Đo lường học Đo lường học là ngành khoa học chuyên nghiên cứu để đo các đại lượng khác nhau, nghiên cứu mẫu và đơn vị đo. 1.3 Kỹ thuật đo lường (KTĐL) KTĐL là ngành kỹ thuật chuyên môn nghiên cứu để áp dụng kết quả của đo lường học vào phục vụ sản xuất và đời sống xã hội. 1.4 Tín hiệu đo lường Tín hiệu đo lường là tín hiệu mang thong tin về giá trị của đại lượng đo 1.5 Đại lượng đo Đại lượng đo là thông số xác định quá trình vật lý của tín hiệu đo. Quá trình vật lý có thể có nhiều thông số nhưng trong mỗi trường hợp cụ thể người ta chỉ quan tâm đến một hoặc một vài thông số nhất định. Ví dụ: để xác định độ rung có thể xác định thông qua một trong các thông số như: biên độ rung, gia tốc rung, tốc độ rung … Đại lượng đo chia làm hai loại 2
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Đại lượng đo tiền định: là đại lượng đã biết trước qui luật thay đổi theo thời gian của chúng. Đại lượng đo ngẫu nhiên: là đại lượng đo mà sự thay đổi theo thời gian không theo một qui luật nhất định 1.6 Đơn vị đo Mỗi một quốc gia có một tập quán sử dụng các đơn vị đo lường khác nhau. Để thống nhất các đơn vị này người ta thành lập Hệ đơn vị đo lường quốc tế. Ngày 2011950 Chủ tịch Hồ Chí Minh đã ký sắc lệnh số 8/SL quy định hệ thống đo lường Việt nam theo hệ SI và ngày 20/1 hằng năm là ngày Đo Lường Việt Nam. Theo Pháp lệnh Đo lường ngày 06 tháng 10 năm 1999, đơn vị đo lường hợp pháp là đơn vị đo lường được Nhà nước công nhận và cho phép sử dụng. Nhà nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam công nhận Hệ đơn vị đo lường quốc tế (viết tắt là SI). Chính phủ quy định đơn vị đo lường hợp pháp phù hợp với Hệ đơn vị đo lường quốc tế. Hệ đơn vị đo lường quốc tế SI bao gồm 7 đơn vị cơ bản: Đại lượng Đơn vị Kí Đại lượng đo Đơn vị Kí đo hiệu hiệu Chiều dài met M Cường độ dòng Ampe A điện Khối lượng kilogra Kg Nhiệt độ Kelvin K m Thời gian second S Cường độ sáng Candel Cd a Số lượng vật chất mol mol Bảng 1: Hệ đơn vị đo lường quốc tế SI Các đơn vị khác được định nghĩa thông qua các đơn vị cơ bản gọi là các đơn vị dẫn xuất. (xem chi tiết trong Nghị định của chính phủ số 65/2001 NĐCP về việc Ban hành hệ thống đơn vị đo lường hợp pháp của nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam. Dưới đây là một số đơn vị dẫn xuất điện và từ Đại lượng đo Đơn vị Kí hiệu Công suất oát W Điện tích, điện lượng culông C Hiệu điện thế, điện thế, điện áp, suất điện von V động 3
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Điện dung fara F Điện trở ôm Ω Điện dẫn simen S Độ tự cảm Henry H Thông lượng từ (từ thông) vebe Wb Mật độ từ thông, cảm ứng từ tesla T Cường độ điện trường von trên met V/m Cường độ từ trường ampe trên met A/m Năng lượng điện electronvon eV Bảng 2: Đơn vị dẫn xuất từ hệ đo lường quốc tế SI Chữ Kí Hệ số Chữ đọc Kí Hệ số nhân đọc hiệu nhân hiệu 24 yotta Y 10 deci d 101 Zetta Z 1021 centi c 102 Exa E 1018 milli m 103 Peta P 1015 micro µ 106 Tera T 1012 nano n 109 Giga G 109 pico p 1012 Mega M 106 femto f 1015 Kilo k 103 atto a 1018 Hecto h 102 zepto z 1021 Deka da 10 yocto y 1024 Bảng 3: Ước và bội thập phân của các đơn vị SI 1.7 Thiết bị đo và phương pháp đo Thiết bị đo là thiết bị kĩ thuật dung để gia công tín hiệu mang thông tin đo thành dạng tiện lợi cho người quan sát. Thiết bị đo bao gồm: thiết bị mẫu, chuyển đổi đo lường, dụng cụ đo lường, tổ hợp thiết bị đo lường và hệ thống thông tin đo lường. Phương pháp đo: Quá trình đo tiến hành thông qua các thao tác cơ bản sau: Thao tác tạo mẫu: là quá trình lập đơn vị tạo ra mẫu biến đổi hoặc khắc trên thang đo của thiết bị đo. Thao tác biến đổi: là quá trình biến đổi đại lượng đo (hay đại lượng mẫu) thành những đại lượng khác tiện cho việc đo hay xử lý, thực hiện các thuật toán, tạo ra các mạch đo và gia công kết quả đo. Thao tác so sánh: là quá trình so sánh đại lượng đo với mẫu hay giữa con số tỉ lệ với đại lượng đo vad con số tỉ lệ với mẫu. 4
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Thao tác thể hiện kết quả đo: là quá trình chỉ thị kết quả đo dưới dạng tương tự hoặc con số, có thể ghi lại kết qủa đo trên giấy hay bộ nhớ. Thao tác gia công kết quả đo: là quá trình xử lý kết qủa đo bằng tay hoặc máy tính. Sự phối hợp giữa các thao tác cơ bản nêu trên là phương pháp đo 2. Cách thực hiện phép đo 2.1. Đo trực tiếp Đo trực tiếp là cách đo mà kết quả nhận được trực tiếp từ một phép đo duy nhất. Ví dụ: Vônmet đo điện áp, Ampemet đo cường độ dòng điện .v.v. Như vậy, kết quả đo được chính là trị số của đại lượng cần đo mà không phải tính toán thông qua bất kỳ một biểu thức nào. Nếu không tính đến sai số thì trị số đúng của đại lượng cần đo X sẽ bằng kết quả đo được A. Phương pháp đo trực tiếp có ưu điểm là đơn giản, nhanh chóng và loại bỏ được sai số do tính toán. 2.2 Đo gián tiếp Đo gián tiếp là cách đo mà kết quả đo suy ra từ sự phối hợp kết quả của nhiều phép đo dùng cách đo trực tiếp. Ví dụ: để đo công suất (P) có thể sử dụng Vônmet để đo điện áp (U), Ampemet đo cường độ dòng điện (I), sau đó sử dụng phương trình: P = U.I ta tính được công suất. Như vậy kết quả đo không phải là trị số của đại lượng cần đo, các số liệu cơ sở có được từ các phép đo trực tiếp sẽ được sử dụng để tính ra trị số của đại lượng cần đo thông qua một phương trình vật lý liên quan giữa các đại lượng này. X = f(A1, A2, …An) Trong đó A1, A2 … An là kết quả đo của các phép đo trực tiếp. Cách đo gián tiếp mắc phải nhiều sai số do sai số của các phép đo trực tiếp được tích luỹ lại. Vì vậy cách đo này chỉ nên áp dụng trong các trường hợp không thể dùng dụng cụ đo trực tiếp mà thôi. 2.3 Đo tương quan Đo tương quan là phương pháp được sử dụng trong trường hợp cần đo các quá trình phức tạp mà ở đây không thể thiết lập một quan hệ hàm số nào giữa các 5
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc đại lượng là các thông số của các quá trình nghiên cứu. Ví dụ đo tín hiệu đầu vào và tín hiệu đầu ra của một hệ thống nào đó. Sử dụng cách đo tương quan cần ít nhất hai phép đo mà thông số từ kết quả đo của chúng không phụ thuộc lẫn nhau. 2.4 Đo hợp bộ Đo hợp bộ là phương pháp có được kết quả đo nhờ giải một hệ phương trình mà các thông số đã biết trước chính là các số liệu đo được từ các phép đo trực tiếp. 2.5 Đo thống kê Đo thống kê là phương pháp sử dụng cách đo nhiều lần và lấy giá trị trung bình để đảm bảo kết quả chính xác. Cách này được sử dụng khi đo tín hiệu ngẫu nhiên hoặc kiểm tra độ chính xác của dụng cụ đo. 2.6 Đo rời rạc hóa (chỉ thị số) Đại lượng cần đo được biến đổi thành tin tức lác các xung rời rạc. Trị số của đại lượng cần đo được tính bằng số xung tương ứng này. 3. Phân loại các thiết bị đo Thiết bị đo gồm các loại sau: 3.1 Mẫu Mẫu là thiết bị đo để khôi phục một đại lượng vật lý nhất định. Những dụng cụ mẫu phải đạt độ chính xác rất cao từ 0,001% đến 0,1% tuỳ theo từng cấp chính xác và từng loại thiết bị. Mẫu được sử dụng để chuẩn hoá lại các dụng cụ đo lường kiểm định... 3.2 Thiết bị đo cac thông sô va đăc tinh cua tin hiêu ́ ́ ̀ ̣ ́ ̉ ́ ̣ Thiết bị đo lường là thiết bị đo lường bằng điện để gia công các thông tin đo lường, tức là tín hiệu điện có quan hệ hàm với các đại lượng vật lý cần đo. Dựa vào cách biến đổi tín hiệu và chỉ thị người ta phân dụng cụ đo điện thành 2 loại là: Dụng cụ đo tương tự: là dụng cụ đo mà giá trị của kết quả đo thu được là một hàm liên tục của quá trình thay đổi đại lượng đo. Dụng cụ đo chỉ thị kim và dụng cụ đo kiểu tự ghi (có thể ghi trên giấy, màn hình, băng đĩa từ …) Dụng cụ đo số: là dụng cụ đo mà kết qủa đo được thể hiện bằng con số Sơ đô khôi chung cac thiêt bi đo cac thông sô va đăc tinh cua tin hiêu nh ̀ ́ ́ ́ ̣ ́ ́ ̀ ̣ ́ ̉ ́ ̣ ư hinh ̀ 1 dươi đây. Tin hiêu cân đo đ ́ ́ ̣ ̀ ược đưa vao đâu vao cua thiêt bi. ̀ ̀ ̀ ̉ ́ ̣ 6
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Đầu vào Mạch vào Mạch biến Bộ phận chỉ đổi thị Nguồn cung cấp Hinh 1: S ̀ ơ đô khôi chung thiêt bi đo cac thông sô va đăc tinh cua tinh hiêu ̀ ́ ́ ̣ ́ ́ ̀ ̣ ́ ̉ ́ ̣ ̣ Mach vao: ̣ ̣ ̣ ừ đâu nôi vao t ̀ co nhiêm vu truyên dân tin hiêu t ́ ̀ ̃ ́ ̀ ́ ̀ ới mach biên đôi. ̣ ́ ̉ ̣ ́ ̣ Mach vao quyêt đinh m ̀ ưc đô anh h ́ ̣ ̉ ưởng cua may đo v ̉ ́ ới chê đô công tac cua đôi ́ ̣ ́ ̉ ́ tượng cân đo. ̀ ̣ ́ ̉ dung đê tao ra tin hiêu cân thiêt đê so sanh tin hiêu cân đo nay Mach biên đôi: ̀ ̉ ̣ ́ ̣ ̀ ́ ̉ ́ ́ ̣ ̀ ̀ vơi tin hiêu mâu. Vi du: tân sô kê kiêu đêm ́ ́ ̣ ̃ ́ ̣ ̀ ́ ́ ̉ ́ ̣ ̣ ̉ ̣ đê biêu thi kêt qua đo d Bô phân chi thi: ̉ ̉ ̣ ́ ̉ ươi dang thich h ́ ̣ ́ ợp vơi giac quan ́ ́ ́ ̉ giao tiêp cua sinh ly con ng ́ ươi. Vi du bô phân chi thi th ̀ ́ ̣ ̣ ̣ ̉ ̣ ương la cac đông hô đo kim ̀ ̀ ́ ̀ ̀ ̉ ̣ ơ câu chi thi c chi thi (c ́ ̉ ̣ ơ điên: CCCT t ̣ ừ điên, CCCT điên t ̣ ̣ ư, CCCT điên đông), ông ̀ ̣ ̣ ́ ̣ ử CRT, hê thông đen chi thi sô, ông nghe, bô ghi, bô phân ghi hinh, thiêt bi tia điên t ̣ ́ ̀ ̉ ̣ ́ ́ ̣ ̣ ̣ ̀ ́ ̣ nhơ .v.v. ́ Có 3 cách hiển thị kết quả đo đê măt ng ̉ ́ ươi co thê quan sat đ ̀ ́ ̉ ́ ược: Chỉ thị bằng kim trên vạch chia độ Chỉ thị bằng thiết bị tự ghi (màn hình, giấy từ, băng đĩa từ …) Chỉ thị bằng số ́ ̣ ̀ ́ ̉ ̣ Nhom thiêt bi nay co thê chia thanh hai loai: ́ ̀ Thiêt bi đo kiêu biên đôi thăng: ́ ̣ ̉ ́ ̉ ̉ Dụng cụ đo sử dụng phương pháp đo có cấu trúc kiểu biến đổi thẳng, không có khâu phản hồi. Quá trình đo là quá trình biến đổi thẳng. Thiết bị đo gọi là thiết bị biến đổi thẳng. Hình 2: Sơ đồ khối dụng cụ đo dùng phương pháp đo biến đổi thẳng Trong đó: BĐ là bộ biến đổi; SS là bộ so sánh; A/D là bộ chuyển đổi tương tự/số; CT là cơ cấu chỉ thị. Đại lượng cần đo X được đưa qua các khâu biến đổi, thành con số Nx. Đơn vị đo Xo cũng được biến đổi thành No, sau đó so sánh giữa đại lượng cần đo với 7
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc đơn vị đo qua bộ so sánh. Kết quả đo được thể hiện bởi phép chia Nx/No. Kết quả đo: Thiêt bi đo kiêu biên đôi thăng: ́ ̣ ̉ ́ ̉ ̉ Dụng cụ do sử dụng phương pháp đo kiểu so sánh, sử dụng khâu hồi tiếp. Hình 3: Sơ đồ khối dụng cụ đo sử dụng phương pháp đo kiểu so sánh Trong đó: SS là bộ so sánh; A/D là bộ chuyển đổi tương tự / số; BĐ là bộ biến đổi; D/A là bộ chuyển đổi số/ tương tự; CT là cơ cấu chỉ thị. Tín hiệu X được đem so sánh với một tín hiệu Xk tỉ lệ với đại lượng mẫu Xo. Khi đó qua bộ so sánh ta có Δ X = X – Xk. Có hai cách so sánh là so sánh cân bằng và so sánh không cân bằng. So sánh cân bằng Phép so sánh được thực hiện sao cho Δ X = 0 và khi đó: X = Xk = Nk.Xo Như vậy đại lượng mẫu Xk chính là một đại lượng thay đổi bám theo X sao cho khi X thay đổi luôn được kết quả như trên. Phép so sánh luôn ở trạng thái cân bằng (đôi khi người ta còn gọi phương pháp này là phương pháp cân). Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào độ chính xác của Xk và độ nhạy của thiết bị chỉ thị cân bằng (thường là thiết bị chỉ thị 0). Các dụng cụ đo theo phương pháp so sánh cân bằng thường là các cầu đo và điện thế kế cân bằng. So sánh không cân bằng Nếu Xk là đại lượng không đổi, khi đó ta có: X = Xk + Δ X Nghĩa là kết qủa đo được đánh giá thông qua Δ X với Xk là đại lượng mẫu đã biết trước. Phương pháp này được sử dụng để đo các đại lượng không điện như nhiệt độ, áp suất So sánh không đồng thời 8
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Với phương pháp này, đại lượng X và Xk không được đưa vào thiết bị cùng một lúc. Xk được đưa vào trước để xác định giá trị trên thang khắc độ, sau đó thông qua thang độ xác định đại lượng đo. Ví dụ: các thiết bị đánh giá trực tiếp như Ampemet, Vônmet chỉ thị kim So sánh đồng thời Là phương pháp so sánh cùng một lúc đại lượng cần đo X và đại lượng mẫu Xk. Khi X và Xk trùng nhau thì thông qua Xk sẽ xác định được giá trị của X. 3.3 Thiêt bi đo đăc tinh va thông sô cua mach ́ ̣ ̣ ́ ̀ ́ ̉ ̣ ̣ ̣ ́ ở đây như mang bôn c Mach điên cân đo thông sô ̀ ̣ ́ ực, mang hai c ̣ ực va cac ̀ ́ ̀ ử cua mach điên. S phân t ̉ ̣ ̣ ơ đô khôi chung cua cac thiêt bi thuôc nhom nay nh ̀ ́ ̉ ́ ́ ̣ ̣ ́ ̀ ư hinh 2. ̀ Nguồn tín hiệu Nguồn Đối tượng đo cung Thiết bị chỉ thị Nguyền Mạch đo Đối tượng đo tín hiệu Thiết bị chỉ thị Hinh 4: S ̀ ơ đô khôi chung thiêt bi đo cac thông sô va đăc tinh cua mach điên ̀ ́ ́ ̣ ́ ́ ̀ ̣ ́ ̉ ̣ ̣ ̣ ̉ ́ ̣ ̉ ̉ ̣ ̀ ́ ̣ ̉ ̣ Đăc điêm câu tao cua may gôm ca nguôn tin hiêu va thiêt bi chi thi. ́ ̀ ̀ ́ 3.4 Thiêt bi tao tin hiêu đo l ́ ̣ ̣ ́ ̣ ường ́ ̣ ̀ ̀ ̣ ̉ Thiêt bi nay dung lam nguôn tin hiêu chuân khi cân đo l ̀ ̀ ́ ̀ ường, đê nghiên c ̉ ứu ̉ ́ ̣ ơ đô khôi chung cua nhom nay nh va điêu chinh thiêt bi. S ̀ ̀ ̀ ́ ̉ ́ ̀ ư hinh 3: ̀ Bộ tạo Bộ biến Mạch ra sóng chủ đổi Bộ điều Nguồn Thiết bị đo chế cung cấp Hinh 5: S ̀ ơ đô khôi chung thiêt bi phat tin hiêu ̀ ́ ́ ̣ ́ ́ ̣ 9
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc ̣ ̣ ̉ ̀ ̣ ̣ ̉ ́ ́ ̣ ́ ̣ ́ ̉ ́ ̉ ́ Bô tao song chu: la bô phân chu yêu xac đinh cac đăc tinh chu yêu cua tin ́ ̣ hiêu như dang va tân sô dao đông ̣ ̀ ̀ ́ ̣ ̣ ́ ̉ ̉ Bô biên đôi: đê nâng cao m ưc năng l ́ ượng cua tin hiêu hay tăng thêm đô xac ̉ ́ ̣ ̣ ́ ̣ ̉ ̣ ̣ ̣ ở tân sô cao th lâp cua dang tin hiêu. Cac may phat tin hiêu ́ ́ ́ ́ ́ ̀ ́ ường không co bô biên đôi ́ ̣ ́ ̉ ̣ ưa Bô tao song chu va Mach ra ma hay dung bô điêu chê tr đăt gi ̃ ̣ ̣ ́ ̉ ̀ ̣ ̀ ̀ ̣ ̀ ́ ực tiêp đê không chê ́ ̉ ́ ́ ̣ ̉ dao đông chu. ̣ ̉ ̀ ̉ Mach ra: dung đê điêu chinh m ̀ ưc điên ap đâu ra ́ ̣ ́ ̀ ́ ̣ ̀ ̉ ̉ ́ ́ ̉ ́ ̣ Thiêt bi đo: dung đê kiêm tra cac thông sô cua tin hiêu ra. ̉ ̣ ́ ̣ ́ ̣ ̣ Nguôn cung câp: dung đê cung câp điên ap môt chiêu cho cac bô phân ̀ ́ ̀ ́ ̀ 5. Sai số trong đo lường 5.1 Nguyên nhân sai số Đo lường là một phương pháp vật lý thực nghiệm nhằm mục đích thu được những tin tức về đặc tính số lượng của một quá trình cần nghiên cứu. Nó được thực hiện bằng cách so sánh một đại lượng cần đo với đại lượng đo tiêu chuẩn. Kết quả đo có thể biểu thị bằng số hay biểu đồ. Tuy nhiên, kết qủa đo được chỉ là một trị số gần đúng, nghĩa là phép đo có sai số. Vấn đề là cần đánh giá được độ chính xác của phép đo. Khi tính toán sai số cần tính tới trưường hợp các sai số kết hợp với nhau theo hướng bất lợi nhất với các nguyên nhân: Nguyên nhân chủ quan: do lựa chọn phương pháp đo và dụng cụ đo không hợp lý, trình độ của người sử dụng thiết bị đo không tốt, thao tác không thành thạo … Nguyên nhân khách quan: do dụng cụ đo không hoμn hảo, đại lượng đo bị can nhiễu do môi trường bên ngoμi như nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn, áp suất … 5.2 Phân loại sai số * Phân loại theo nguyên nhân gây ra sai số: sai số chủ quan và sai số khách quan * Phân loại theo quy luật xuất hiện sai số: a. Sai số hệ thống Sai số hệ thống là do những yếu tố thường xuyên hay các yếu tố có quy luật tác động. Nó khiến cho kết quả đo có sai số của lần đo đều như nhau, nghĩa là kết quả của các lần đo đều lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị thực của đại lượng đo. 10
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Nhóm các sai số hệ thống thường do các nguyên nhân sau: Do dụng cụ, máy móc đo không hoàn hảo . Ví dụ: kim chỉ thị của thiết bị chỉ thị không chỉ đúng vị trí ban đầu, máy móc không được chuẩn lại thang đo với các máy chuẩn. Do phương pháp đo, cách xử lý kết quả đo hoặc bỏ qua các yếu tố ảnh hưởng. Ví dụ: bổ qua các ảnh hưởng ghép ký sinh của mạch đo. Do khí hậu. Ví dụ: nhiệt độ, độ ảm không khí khi tiến hành đo khác với các điều kiện khí hậu tiêu chuẩn đã qui định trong qui trình sử dụng máy đo. b. Sai số ngẫu nhiên Sai số ngẫu nhiên là sai số do các yếu tố bất thường, không có quy luật tác động. Do vậy, sai số hệ thống có thể xử lý được nhờ lấy lại chuẩn nhưng sai số ngẫu nhiên không thể xử lý được vì không biết quy luật tác động. * Phân loại theo biểu thức diễn đạt Sai số tuyệt đối là hiệu số giữa 2 trị số tuyệt đối của giá trị đo được và giá trị thực của đại lượng cần đo. Trong đó: ∆X* là sai số tuyệt đối a là giá trị đo được X là giá trị thực vì chưa biết X nên thông thường người ta lấy của một loạt các phép đo. Sai số tương đối là tỷ số của sai số tuyệt đối và trị số thực của đại lượng đo. Sai số tương đối biểu thị đầy đủ hơn sai số tuyệt đối. Cấp chính xác của dụng cụ đo: là giá trị sai số cực đại mà dụng cụ đo mắc phải. Người ta quy định cấp chính xác của dụng cụ đo đúng bằng sai số t ương đối quy đổi của dụng cụ đo và được nhà nước quy định cụ thể. (đôi khi người ta còn gọi đây là sai số tương đối chiết hợp, nó được ghi trực tiếp lên mặt dụng cụ đo). 11
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Trong đó: ΔXm là sai số tuyệt đối cực đại Xm là giá trị lớn nhất của thang đo (giới hạn cực đại của l ượng trình thang đo) Ví dụ: khi đo hai tần số f1= 100Hz và f2=1000Hz đều có sai số tuyệt đối ∆f=±1Hz. Nếu so sánh bằng sai số tuyệt đối thì hai phép đo như nhau. Nhưng hai phép đo có độ chính xác khác nhau được biểu thị bằng sai số tương đối: 1 f1 .100% 1% 100 1 f2 .100% 0,1% 1000 => Như vậy phép đo tần số f2 có độ chính xác cao hơn phép đo tần số f1. 12
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc CHƯƠNG 1: DỤNG CỤ ĐO LƯỜNG VẠN NĂNG 1.1 ĐO CÁC THÔNG SỐ MẠCH ĐIỆN 1.1.1 Đo dòng điện 1.1.1.1 Khái niệm chung Dụng cụ dùng để đo dòng điện gọi là ampe kế hay ampemet. Kí hiệu là . Ampe kế có nhiều loại với nhiều cách phân loại khác nhau: Nếu chia theo kết cấu ta có: Ampe kế từ điện; Ampe kế nhiệt điện; Ampe kế bán dẫn; Ampe kế điện từ; Ampe kế điện động. Nếu chia theo loại chỉ thị ta có:Ampe kế chỉ thị số (Digital); Ampe kế chỉ thị kim (kiểu tương tự / Analog) Tri sô dong điên ̣ ́ ̀ ̣ ̣ ́ ́ ̣ ́ ̉ ̣ ̣ ́ ̀ ̣ ́ ̉ ̣ ̣ ́ Dong điên cân đo co cac tri sô biêu thi đăc tinh la : tri sô đinh (biên đô), tri sô ̀ ̀ ̣ ̣ ̣ ́ hiêu dung, tri sô trung binh. ̀ ̣ ́ ̉ Tri sô đinh (Im): ̀ ́ ̣ ưc th la gia tri t ́ ơi c ̀ ực đai cua dong điên trong khoang th ̣ ̉ ̀ ̣ ̉ ời gian ̣ ́ ới dong điên co c quan sat (hay môt chu ki). Đôi v ́ ̀ ̀ ̣ ́ ực tinh không đôi x ́ ́ ứng thi co hai ̀ ́ ́ ̣ ̉ ̉ gia tri đinh: đinh dương va đinh âm. V ̀ ̉ ơi dong điên xoay chiêu điêu hoa thi tri sô ́ ̀ ̣ ̀ ̀ ̀ ̀ ̣ ́ ̉ ̀ ̣ ́ ̣ đinh chinh la tri sô biên đô. ́ ̣ ́ ̣ ̣ Tri sô hiêu dung (Irms): ̀ ́ ̣ la gia tri trung binh binh ph ̀ ̀ ương cua dong điên t ̉ ̀ ̣ ức thời ̉ trong khoang th ơi gian đo (hay trong môt chu ki). ̀ ̣ ̀ ̣ ́ Tri sô trung binh (Itb): ̀ ̀ ̣ ́ ̣ ́ ̣ ưc th la tri sô trung binh công cac gia tri t ̀ ́ ́ ơi trong khoang ̀ ̉ thơi gian đo (hay trong môt c ̀ ̣ hu ki)̀ Yêu cầu chung đối với dụng cụ đo dòng điện Công suất tiêu thụ càng nhỏ càng tốt, điện trở của ampe kế càng nhỏ càng tốt và lý tưởng bằng 0. Làm việc trong một dải tần cho trước để đảm bảo cấp chính xác của dụng cụ đo. Mắc ampe kế để đo dòng phải mắc nối tiếp với dòng cần đo 1.1.1.2 Ampe kế một chiều cơ ban ̉ Ampe kế một chiều được chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị từ điện. Độ lệch của kim tỉ lệ thuận với dòng chạy qua cuộn động nhưng độ lệch kim được tạo ra bởi dòng điện rất nhỏ và cuộn dây quấn bằng dây có tiết diện bé nên khả năng chịu dòng rất kém. 13
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Thông thường, dòng cho phép qua cơ cấu chỉ trong khoảng 10 4 A÷ 102 A; điện trở của cuộn dây từ 20Ω ÷ 2000Ω với cấp chính xác 1,1; 1; 0,5; 0,2; 0,05 Để tăng khả năng chịu dòng cho cơ cấu (cho phép dòng lớn hơn qua) người ta mắc thêm điện trở SUN song song với cơ cấu chỉ thị có giá trị như sau: RCT I RS Với: n là hệ số mở rộng thang đo n 1 I CT I: dòng cần đo ICT: dòng cực đại mà cơ cấu chịu được Chú ý: Điện trở SUN được chế tạo bằng Manganin (hôn h ̀ ợp gôm 55% đông ̀ ̀ va 45% nikel) ̀ có độ chính xác cao hơn độ chính xác của cơ cấu đo ít nhất 1 cấp. Khi Ampe kế có nhiều thang đo ta có thể mắc theo hai cách: mắc điện trở SUN kiểu nối tiếp (Hình a) và mắc điện trở SUN kiểu song song (Hình b) a. Sơ đồ mắc điện trở SUN kiểu nối tiếp b. Sơ đồ mắc điện trở SUN kiểu song song Hình 1.1: Mở rộng thang đo cho Ampe kế Tính điện trở SUN ứng với dòng cần đo được xác định theo công thức Điện trở SUN kiểu nối tiếp Điện trở SUN kiểu song song RCT R2 R3 I1 RCT I1 RS 1 R1 với n1 RS 1 với n1 n1 1 I CT n1 1 I CT RCT R3 I2 RCT I2 RS 2 R1 R2 với n 2 RS 2 với n 2 n2 I CT n2 1 I CT RCT I3 RCT I3 RS 3 R1 R2 R3 với n3 RS 3 với n3 n3 1 I CT n3 1 I CT Do cuộn dây động của cơ cấu chỉ thị được quấn bằng dây đồng mảnh, điện trở thay đổi đáng kể khi nhiệt độ của môi trường thay đổi và sau một thời gian làm việc bản thân dòng điện chạy qua cuộn dây cũng tạo ra nhiệt độ. Để giảm ảnh hưởng của sự thay đổi điện trở cuộn dây khi nhiệt độ thay đổi, người ta mắc thêm điện trở bù bằng Manganin hoặc Constantan với sơ đồ như sau: 14
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Hình 1.2: Mắc điện trở bù nhiệt độ 1.1.1.3 Ampe kế xoay chiều cơ ban ̉ Để đo cường độ dòng điện xoay chiều tần số công nghiệp người ta thường sử dụng ampe kế từ điện chỉnh lưu, ampe kế điện từ, và ampe kế điện động. Ampe kế từ điện chỉnh lưu Kim chỉ thị dừng ở vị trí chỉ dòng trung bình qua cuộn dây động. Mối quan hệ giữa dòng đỉnh IP, dòng trung bình Itrb và dòng trung bình bình phương Irms của sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu như sau: Hình 1.3: Mạch Ampe kế chỉnh lưu từ điện Chú ý: Giá trị dòng kim chỉ thị dừng là giá trị dòng trung bình nhưng thang khắc độ thường theo giá trị rms Ampe kế có độ chính xác không cao (từ 1 tới 1,5) do hệ số chỉnh lưu thay đổi theo nhiệt độ và thay đổi theo tần số. Có thể sử dụng sơ đồ bù sai số do nhiệt và do tần số cho ampe kế chỉnh lưu như sau: 15
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Hình 1.4: Sơ đồ bù sai số do nhiệt và do tần số cho Ampe kế chỉnh lưu từ điện Ampe kế điện động Ampe kế điện động là dụng cụ đo dòng điện dựa trên cơ cấu chỉ thị điện động. Khi dòng điện đo nhỏ hơn 0,5A người ta mắc nối tiếp cuộn tĩnh và cuộn động còn khi dòng lớn hơn 0,5A thì mắc song song. Đo dòng điện ở tần số 50Hz và cao hơn (400 ÷ 2.000Hz) với độ chính xác khá cao (cấp 0,5 – 0,2). Hình 1.5: Sơ đồ Ampe kế điện động Trong đó các điện trở và cuộn dây (L3, R3), (L4, R4) là để bù sai số do nhiệt (thường làm bằng manganin hoặc constantan) và sai số do tần số (để dòng qua hai cuộn tĩnh và cuộn động trùng pha nhau). Do độ lệch của dụng cụ đo điện động tỉ lệ với I2 nên máy đo chỉ giá trị rms. Giá trị rms của dòng xoay chiều có tác dụng như trị số dòng một chiều tương đương nên có thể đọc thang đo của dụng cụ như dòng một chiều hoặc xoay chiều rms. Ampe kế điện từ Ampe kế điện từ dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ. Mỗi cơ cấu điện từ được chế tạo với số ampe vòng xác định (I.W hằng số). Do đó khi đo dòng có giá trị nhỏ người ta mắc các cuộn dây nối tiếp và khi đo dòng lớn người ta mắc các cuộn dây song song. Hình 1.6: Sơ đồ mắc các cuộn dây của Ampe kế điện từ 16
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc 1.1.2 Đo điện áp 1.1.2.1 Khái niệm chung Dụng cụ dùng để đo điện áp gọi là Vôn kế hay Vôn met (Voltmeter). Kí hiệu như sau: . Yêu cầu chung đối với dụng cụ đo điện áp: Mắc Vôn kế đo điện áp phải mắc song song với đoạn mạch cần đo Công suất tiêu thụ càng nhỏ càng tốt, điện trở của Vôn kế càng lớn càng tốt và lý tưởng RV=∞. Làm việc trong một dải tần cho trước để đảm bảo cấp chính xác của dụng cụ đo. 1.1.2.2 Vôn kế một chiều Độ lệch của kim chỉ thị tỉ lệ với dòng qua cuộn dây động. Dòng qua cuộn dây tỉ lệ với điện áp trên cuộn dây. Nên coi Vôn kế là ampe kế dòng rất nhỏ với điện trở rất lớn. Điện áp định mức của cơ cấu chỉ thị khoảng 50mV ÷ 75mV nên cần nối tiếp nhiều điện trở phụ (còn gọi là điện trở nhân) để làm tăng khoảng đo của Vôn kế. Hình 1.7: Mắc điện trở phụ nối tiếp cơ cấu chỉ thị U CT UX I CT RCT R P RCT U CT ( RP RCT ) U X RCT U X U CT UX => RP RCT ( 1) RCT (m 1) RCT U CT U CT UX m gọi là hệ số mở rộng thang đo về áp U CT Vôn kế nhiều thang đo thì các điện trở phụ được mắc như sau: Mắc các điện trở phụ nối tiếp Mắc các điện trở phụ song song 17
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Với Với 1.1.2.3 Vôn kế xoay chiều Vôn kế từ điện đo điện áp xoay chiều Sử dụng cơ cấu từ điện thì dụng cụ có tính phân cực và phải mắc đúng sao cho độ lệch dương (trên thang đo). Để sử dụng dụng cụ đo từ điện làm thành dụng cụ đo xoay chiều người ta phải sử dụng các bộ chỉnh lưu (nửa sóng hoặc toàn sóng) để các giá trị của dòng chỉ gây ra độ lệch dương. (Tham khảo thêm phần Ampe kế từ điện đo dòng xoay chiều) Chú ý: để bù sai số do nhiệt và khi tần số thay đổi người ta mắc thêm vào mạch các điện trở làm bằng đồng hoặc maganin để bù nhiệt kết hợp với cuộn cảm và tụ bù tần số Vôn kế từ điện Là dụng cụ để đo điện áp xoay chiều tần số công nghiệp. Cuộn dây tĩnh có số vòng dây rất lớn từ 1000 – 6000 vòng. Để mở rộng thang đo người ta mắc nối tiếp với cuộn dây các điện trở phụ. Các tụ C được mắc song song với các điện trở phụ để bù sai số do tần số khi tần số lớn hơn tần số công nghiệp. Hình 1.8: Sơ đồ mắc các cuộn dây của Vôn kế từ điện Vôn kế điện động 18
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc Cuộn kích được chia làm 2 phần nối tiếp nhau và nối tiếp với cuộn động. Độ lệch của kim chỉ thị tỉ lệ với I2 nên kim dừng ở giá trị trung bình của I2 tức giá trị tức thời rms. Hình 1.9: Sơ đồ mắc các cuộn dây của Vôn kế điện động Đặc điểm của Vôn kế điện động: Tác dụng của dòng rms giống như trị số dòng một chiều tương đương nên có thể khác độ theo giá trị một chiều và dùng cho cả xoay chiều Dụng cụ điện động thường đòi hỏi dòng nhỏ nhất là 100mA cho CCTT nên Vôn kế điện động có độ nhạy thấp hơn nhiều so với Vôn kế từ điện (chỉ khoảng 10Ω/V) Để giảm thiểu sai số chỉ nên dùng ở khu vực tần số công nghiệp 1.1.3 Đo điện trở 1.1.3.1 Khái niệm chung Có 2 phương pháp đo thông số điện trở của mạch là đo trực tiếp vμ đo gián tiếp. Đo gián tiếp: sử dụng ampe kế và vôn kế đo dòng và áp để từ các phương trình và định luật suy ra thông số điện trở hay Hình 1.10: Sơ đồ mắc Ampe kế và Vôn kế đo điện trở dựa theo định luật Ohm 19
Bài giảng Thiết bị điện tử Bộ môn Điện tử - Tin hoc (a) (b) Hình 1.11: Sơ đồ mắc Ampe kế hoặc Vôn kế cùng điện trở mẫu đo điện trở Sơ đồ Hình 1.11a Sơ đồ Hình 1.11b Rđo mắc nối tiếp Rmẫu Rđo mắc song song Rmẫu Đo trực tiếp: dùng các thiết bị xác định trực tiếp thông số cần đo gọi là Ohmmet hay Ohm kế. 1.1.3.2 Ohm kế Khi đo điện trở bằng phương pháp gián tiếp như trên sai số của phép đo sẽ lớn vì nó sẽ bằng tổng các sai số do các dụng cụ gây ra. Để giảm thiểu sai số không mong muốn người ta chế tạo dụng cụ đo trực tiếp giá trị của điện trở gọi là Ohm met hay Ohm kế. Ohm kế là dụng cụ đo có cơ cấu chỉ thị từ điện với nguồn cung cấp là pin và các điện trở chuẩn. Ohm kế nối tiếp Ohm kế nối tiếp mắc điện trở cần đo Rx nối tiếp với cơ cấu chỉ thị CCTT. Ohm kế loại này thường dung để đo giá trị điện trở Rx cỡ từ Ω trở lên. Rp là điện trở phụ bảo vệ CCTT, đảm bảo khi Rx = 0 dòng điện qua cơ cấu đo lớn nhất (hết thang chia độ) Điện trở trong của Ohm kế Hình 1.13: Ohm kế nối tiếp 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2428 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.