Thiết bị chỉ thị kết quả đo

1
ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ
2
VẤN ĐỀ CHÍNH
•
CHỈ THỊ KẾT QUẢ ĐO
•
CHỈ THỊ TỪ ĐIỆN
•
CHỈ THỊ LÔGÔMÉT TỪ ĐIỆN
3
I,CƠ CẤU CHỈ THỊ KẾT QUẢ
•
KN: Cơ cấu chỉ thị là thiết bị
biến đổi tín hiệu đo thành dạng
tiện lợi cho người đo quan sát
•
Dụng cụ đo tương tự ( analog ) là
loại dụng cụ đo mà số chỉ của nó
là đại lượng liên tục tỉ lệ với đại
lượng đo liên tục.
•
Trong các dụng cụ đo tương
tự , người ta thường dùng các
chỉ thị cơ điện nên ta sẽ tìm ve
nó
•
Các cơ cấu chỉ thị này dùng
trong may đo các đại lượng
như dòng điện ,công suất ,tần
số…

4
Cơ cấu chỉ thị cơ điện làm nhiệm vụ biến đổi năng
lượng điện từ thành năng lượng cơ học là dịch
chuyển phần quay.
Cơ cấu chỉ thị cơ điện bao gồm có:
- phần tĩnh
- phần quay
Đại lượng vào thường là dòng điện
Đại lượng ra là góc quay
Phương trình mô tả: α = f(x), x là đại lượng vào.
CC CT Cơ Điện
Góc quay α Dòng điện I
5
* Các chi tiết cơ khí chung của chỉ thị cơ điện
a.Trục và trụ
- Định vị phần động, đảm bảo cho
phần động quay trên một trục cố định.
Là bộ phận quan trọng
trong các chi tiết cơ khí
của cơ cấu chỉ thị cơ điện
b. Bộ phận phản kháng : Lò xo phản kháng, dây căng, dây
treo
Lo xo phan kha ng̀ ́̉
Dây cung
Dây treo
Tạo ra mômen cản và
dẫn dòng điện vào
khung dây.
Dây căng và dây treo
được sử dụng khi cần

giảm mômen cản để
tăng độ nhạy của cơ
cấu chỉ thị.
6
e,kim và chỉ thị bằng ánh sáng
•
Kim chỉ thị được gắn với trục
quay
•
Độ di chuyển của kim trên
thang chia độ tỉ lệ với góc α.
•
Ngoài ra có thể chỉ thị góc
quay bằng ánh sáng
hợp kim nhôm hoặc thủy tinh
để đảm bảo đọ chính xác cao

Trong một số dụng cụ đo có
độ chính xác và độ nhạy cao
kim chỉ thị thường được chế
tạo bằng chỉ thị ánh sáng
1- đèn chiếu sáng
2- hệ thống gương
3- vòng chuẩn
4- gương quay
5- màn hình khắc ảnh
6- gương
HỆ THỐNG CHỈ THỊ BẰNG A/S
CÁC DẠNG KIM CHỈ THỊ
7

c. Kim chỉ thị góc quay
α
Kim chỉ thị góc quay α được gắn với trục quay.
Độ di chuyển của kim trên thang chia độ tỉ lệ với
góc quay α.
Ngoài ra có thể chỉ thị góc quay bằng ánh sáng.
d. Thang chia độ
Thang chia độ là mặt
khắc độ thang đo, để
xác định giá trị đo
8
e.Bộ phận cản dịu
Làm nhiệm vụ dập tắt dao động của phần động,
giúp nhanh chóng xác lập vị trí góc quay.
Thông thường sử dụng hai loại cản dịu :
- cản dịu kiểu không khí
- cản dịu kiểu cảm ứng
a) Cản dịu kiểu không khí b) Cản dịu kiểu cảm ứng
Một số cơ cấu cản dịu thường gặp
9
Nguyên lý của CCCTCĐ
a. Mô men quay
Khi cho dòng điện vào một cơ cấu chỉ thị cơ điện,
trong sẽ tích lũy một năng lượng điện từ: dW
e
Do tác động của từ trường lên phần động của cơ
cấu đo sẽ sinh ra mômen quay M
q
tỷ lệ với độ lớn
của dòng điện I đưa vào cơ cấu, thực hiện một công

cơ học:
dA = M
q
d
α
dA: lượng vi phân của công cơ học
M
q
: mô men quay
d
α
: lượng vi phân của góc quay
10
Theo định luật bảo toàn năng lượng:
dWe = dA
e
q
dW
M
d
α
=
11
b. mômen phản
Được tạo ra bởi các bộ phận phản kháng. Mômen
này tỷ lệ với góc quay α : M
p
= Dα
D là hệ số phụ thuộc vào kích thước, vật liệu chế
tạo bộ phận phản kháng

c. Mô men ma sát
Với các dụng cụ dùng trục quay ta xét đến mô men
ma sát: M
ms
= K. G
n
K: hệ số tỷ lệ
G: trọng lượng phần động
n = (1.3 ÷ 1.5)
12
d. Mô men cản dịu
Do phần động có quán tính và lò xo bị kéo nên kim
sẽ dao động rồi mới đứng yên.
phải có bộ phận ổn định dao động kim:
bộ phận cản dịu.
Mô men cản dịu được chế tạo sao cho có trị số tỷ lệ
với tốc độ quay của phần động:
p: phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo
của bộ phận cản dịu. Phần động ở vị
trí cân bằng :
0
d
dt
α
=
mô men cản dịu không làm ảnh hưởng đến kết quả đo.
.
cd
d
M p

dt
α
=
13
II.CƠ CẤU CHỈ THỊ TỪ ĐIỆN
•
Cấu tạo :
•
Phần tĩnh
•
Phần động

Phần tĩnh:- Nam châm vc cực từ
,lõi sắt chúng hình thành mạch kín
- Giữa NC & lõi sắt non có khe hở
trong đó có khung quay chuyển
động

Phần động :- Khung nhôm hình
chữ nhật trên khung có quấn dây
đồng cỡ 0,03-0,2mm
- Khung quay được đặt lên trục
quay có gắn kim đo và lò xo phản
kháng
- Cơ cấu đo từ điện không cần
bộ cản dịu dập tắt dao động của
kim đo vì trong khung nhôm đã có
dòng điện xoáy
14
15

b. Nguyên lý làm việc
- Khi cho dòng điện 1 chiều I chạy vào khung dây,
dưới tác dụng của từ trường nam châm vĩnh cửu
sinh ra năng lượng từ trường làm quay phần
động. Từ thông Φ đi qua khung dây:
Φ = BSWα
B: Trị số cảm ứng từ trong khe hở không khí;
S: diện tích tác dụng của khung dây;
W: là số vòng dây;
I: trị số dòng điện.
16
Năng lượng từ trường: W
e
= Φ. I = BSWIα
Mômen quay được sinh ra:
e
q
dW
M BSWI
d
α
= =
Khi M
q
=M
p
phần động dừng lại xác lập góc quay α
I
S I
α

=
BSWI D
α
=
1
BSWI
D
α
=
S
I
: độ nhạy của cơ cấu
theo dòng điện
17
c. Đặc điểm và ứng dụng
- Ưu điểm:
+ Dụng cụ có độ nhạy cao và không đổi trong toàn
thang đo
+ Độ chính xác cao, ít chịu ảnh hưởng của từ trường
ngoài, tiêu thụ năng lượng ít.
+ Vì α tỷ lệ bậc nhất với I nên thang chia độ của cơ
cấu đều
- Nhược điểm:
+ Chế tạo khó khăn, giá thành đắt.
+ Do khung dây ở phần động nên phải quấn bằng
dây có kích thước nhỏ nên khả năng quá tải kém
+ Chỉ đo được dòng 1 chiều.
18
- Ứng dụng
•

Chế tạo các loại
ampemet,voonmet…
•
Chế tạo điện kế có độ
nhạy cao
•
Làm chỉ thị cho các mạch
đo các đại lượng không
điện khác nhau
•
Chế tạo các dung cụ đo
điện tử; voonmet điện
từ ,tần số kế điện từ
•
Vv
19
III, LOGOMET TỪ ĐIỆN
a. Cấu tạo
là loại cơ cấu chỉ thị để đo tỉ
số hai dòng điện, chỉ khác là
không có lò xo cản mà thay
bằng một khung dây thứ hai
tạo ra mômen có hướng
chống lại mômen quay của
khung dây thứ nhất.
Khung dây 1
Logo met t iêǹư đ ̣
Khung dây 2
I
1

I
2
Khe hở không khí giữa lõi thép và NCVC được chế
tạo không đều nhau nhằm tạo ra cảm ứng từ B thay
đổi dọc khe hở
20
b. Nguyên lý làm việc
Khi ta cho các dòng 1 chiều I
1
, I
2

chạy vào các cuộn dây động:
M
1
= B
1
.S
1
.W
1
.I
1
M
2
= B
2
.S
2
.W

2
.I
2
1
2
222
111
.).(
.).(
I
I
WSf
WSf
=
α
α
2
1
I
F
I
α
 
⇒ =
 ÷
 
Vì khe hở không khí là không đều nên cảm ứng từ B
phụ thuộc vị trí của khung dây động.
B
1

= f
1
(α)  M
1
= f
1
(α).S
1
.W
1
.I
1
B
2
= f
2
(α)  M
2
= f
2
(α).S
2
.W
2
.I
2
Phần động sẽ cân bằng khi M
1
= M
2

Ta có : f
1
(α).S
1
.W
1
.I
1
= f
2
(α).S
2
.W
2
.I
2
Nhận xét:
Góc lệch tỉ lệ với I1/I2 → có lợi khi đo các đại lượng
Góc lệch tỉ lệ với I1/I2 → có lợi khi đo các đại lượng
vật lý thụ động.Nếu nguồn cấp biến động mà tỉ số I1/I2= const thì
vật lý thụ động.Nếu nguồn cấp biến động mà tỉ số I1/I2= const thì
sẽ loại bỏ được sai số do nguồn biến động
sẽ loại bỏ được sai số do nguồn biến động
21
c. Đặc điểm
-Tương tự như cơ cấu 1 khung dây ở trên nhưng
có độ chính xác cao hơn
-Công suất tổn thất thấp
-Độ nhạy rất cao

-Góc lệch α tỷ lệ với tỷ số hai dòng điện đi qua
các khung dây, điều này thuận lợi khi đo các đại
lượng vật lý thụ động phải cho thêm nguồn
ngoài.
-Nếu nguồn cung cấp thay đổi nhưng tỷ số hai
dòng điện vẫn được giữ nguyên do vậy mà tránh
được sai số.
d,ứng dụng
- Dùng để đo điện trở ,tần số và các đại lượng
không điện
22