Cơ cấu chỉ thị tự ghi trong kỹ thuật đo lường điện tử

Cơ cấu chỉ thị tự ghi
_ Cơ sở chung của các cơ cấu
chỉ thị tự ghi.
_ Chỉ thị tự ghi có tốc độc thấp.
_ Chỉ thị tự ghi có tốc độ trung bình.
_ Chỉ thị tự ghi có tốc độc cao.
Cơ cấu chỉ thị tự ghi
Mục đích
sử dụng
Nguyên lí
làm hoạt
động
chung
Phân loại
Các vấn đề
cần giải
quyết trong
các cơ cấu
chỉ thị tự ghi
Cấu tạo
chung
Cơ sở chung của chỉ thị tự ghi
Cơ sở chung của các cơ cấu chỉ thị tự ghi
a)Mục đích.
_ Được sử dụng trong các máy tự động nhằm ghi lại
những tín hiệu đo thay đổi theo thời gian, biểu diễn
thông qua bản vẽ hay hình ảnh hiển thị
b)Cấu tạo chung.
Gồm 2 phần:
_ Phần 1 : Thể hiện quan hệ y = = f(i)α
Biến thiên của góc lệch α theo thời gian.

Bao gồm : Cơ cấu chỉ thị điện động
( 1, 2, 3, 4) và bút ghi (5).
Hình.1
Yêu cầu : cơ cấu chỉ thị điện động
cần có momen quay lớn để thắng
lực ma sát giữa đầu bút và giấy ghi.
_ Phần 2 : Thực hiện chuyển động
thể hiện quan hệ x =k(t)
Bao gồm : Cơ cấu đồng hồ (6), bộ
giảm tốc (8), quả rulo (9), băng
giấy (7)


Hình.2
c) Nguyên lí hoạt động chung
- Đầu vào: là các đại lượng đo biến thiên theo thời gian i(t)
- Đầu ra: là sự biến thiên của góc lệch α(t).
- Đường ghi trên băng giấy là sự phối hợp của 2 chuyển động :
+ y = α = f(i): Biến thiên của góc lệch α theo dòng điện tức thời, được thực bởi
cơ cấu chỉ thị cơ điện.
+ x = K(t): Biến thiên của đại lượng đo theo thời gian, thực hiện bởi cơ cấu
đồng hồ.
d) Phân loại.
- Theo cách ghi :
+ Ghi các đường cong liên tục, rời rạc, in số.
+ Ghi bằng mực trên giấy, trên giấy nến, giấy than do bút chì vạch nên.
+ Ghi bằng cách thay đổi vật chất phủ trên bề mặt vật mang.
- Theo tốc độc ghi :
Tốc độ thấp, tốc độ trung bình, tốc độ cao
e) Các vấn đề cần giải quyết trong các cơ cấu chỉ thị tự ghi.

- Nâng cao tốc độ ghi :
+ Yêu cầu phải có mômen quay đủ lớn (để thắng lực ma sát của
bút ghi tì lên băng giấy).
+ Có cách ghi vừa đơn giản, nhanh và đảm bảo độ chính xác theo
yêu cầu.
Cơ cấu chỉ thị tự ghi có tốc độ thấp
a) Cấu tạo: Gồm 2 phần.
_ Phần 1: đo giá trị tức thời của đại
lượng đo, là cơ cấu chỉ thị sắt điện động,
gồm mạch từ (1), cuộn dây (4), lõi từ (2)
khung dây (3) gắn với kim (gắn với bút
ghi)
Hình 3
Phần 2:
Thể hiện sự biến thiên theo thời gian
của đại lượng đo, gồm cơ cấu đồng hồ
là động cơ đồng bộ 6, bộ giảm tốc 8,
quả rulô 9, băng giấy 7.
b) Ứng dụng
Được sử dụng khi tín hiệu cần đo có tần số thấp: dưới 10Hz.
Hình.4
Cơ cấu chỉ thị tự ghi có tốc độ trung bình
a) Cơ cấu chỉ thị tự ghi có tốc độ trung bình sử dụng cơ cấu điện
từ
Cấu tạo
- Phần 1: đo giá trị tức thời của
đại lượng đo
- Phần 2: thể hiện sự biến thiên
theo thời gian của đại lượng đo
Hình.5

- Nguyên lý hoạt động
Dòng điện cần đo vào cuộn dây 2 tạo ra từ trường hút lõi từ
3, ở trạng thái cân bằng lực hút này cân bằng với lực đàn hồi của
lá mỏng 4, sự dao động của dòng cần đo sẽ được vẽ trên băng
giấy.
- Đặc tính
Có độ nhạy cỡ 0,2mm/mA, độ lệch
cực đại của bút ghi là 5mm, tần số
riêng của phần động là 70Hz.
- Ứng dụng
Trong các thiết bị y tế như: điện tâm
đồ, điện não đồ…; các thiết bị tự
ghi trong công nghiệp.
Hình.6
b) Cơ cấu chỉ thị tự ghi có tốc độ trung bình sử dụng cơ
cấu từ điện
Cấu tạo
- Phần 1: đo giá trị tức thời của
đại lượng đo.
- Phần 2: thể hiện sự biến thiên
theo thời gian của đại lượng đo.
Nguyên lý hoạt động: dòng điện cần đo đi vào cuộn dây 4 tác
động tương hỗ với từ trường trong khe hở sinh ra mômen làm quay
phần động mang kim chỉ thị vạch lên băng giấy ghi lại giá trị tức
thời của đại lượng đo, đồng thời băng giấy được cơ
cấu đồng hồ quay quanh rulô ghi lại sự biến thiên theo thời gian của
đại lượng đo.
Hình.7
Cơ cấu chỉ thị có tốc độ cao
a, Sử dụng các cơ cấu điện có tần số dao động riêng cao:

_ Cấu tạo : Gồm 1 nam châm vĩnh cửu (1), cuộn dây (2), kim
chỉ thị (4) có gắn với tấm đàn hồi (3).
_ Nguyên lí : Lực từ sinh ra từ
sự tương tác giữa dòng điện Ix với
nam châm (1) làm quay cuộn dây (2),
và kim chỉ thị (4).
_ Các đặc tính: Độ nhạy đạt được cỡ
0,5 mm/mA, độ dài thang đo cỡ 10mm.
Có thể ghi các địa lượng có tần số lớn.
Ứng dụng: Ghi các đại lượng có tần số lớn, có
tần số đao động riêng cỡ 750Hz
Hình 8
b, Dao động kí ánh sáng :
_ Cấu tạo : Phần động gồm các đầu cực (2) , khung dây 3 căng gắn
bởi dây căng (5) vào 2 đầu (7) (8), đầu dây (5) có gắn mảnh gương nhỏ
(4), trên thành ống đối diện gương có lỗ quét (6).
_ Nguyên lí : Dòng điện trong khung dây (3) sinh momen làm lệch
gương (4), tia sáng qua lỗ 6 tới
gương sinh ra tia phản xạ bị
lệch 1 góc α. Tia phản chiếu
in lên băng giấy ảnh, băng giấy
chuyển động với tốc độ phù hợp với tần số tín hiệu cần đo.
_ Ứng dụng: Dùng đo tín hiệu có tần số lên tới 800Hz.
Hình 9
c) Cơ cấu chỉ thị điện tử
Cấu tạo :
Là ống phóng tia điện tử, phần chỉ thị của
dao động kí điện tử.
Bộ phận chính là súng phóng điện tử được
đặt trong một ống phóng bằng thủy tinh đã

hút khí tạo chân không, gồm: catốt K, cực
điều khiển tia điện tử ĐT, annốt A1 và A2,
bản cực điều chỉnh lệch phương thẳng đứng
Y, cặp bản cực điều chỉnh lệch phương
ngang X, các điện trở điều chỉnh R1và R2,
màn hình phủ huỳanh quang.
Điện áp cần đo thường được đưa vào bản
cực Y còn bản cực X được đưa tín hiệu
phụ tùy thuộc vào mục đích của phép đo.
Hình .12 Sơ đồ khối ống
phóng tia điện tử
Nguyên lý hoạt động:
Điện tử sinh ra từ cực catốt K hội tụ tại
cực điều khiển tia
điện tử ĐT (UĐT < UK nên chùm tia điện tử
hội tụ) sau đó được tăng tốc bởi điện
trường của annốt A1, A2 bay về phía cặp bản
cực điều chỉnh lệch phương thẳng
đứng Y, cặp bản cực điều chỉnh lệch phương
ngang X, bay đến đạp vào màn hình
(được phủ chất huỳnh quang) làm phát sáng
màn hình tại những điểm có điện tử đập
vào. Các điện trở R1 để điều chỉnh độ sáng,
điện trở R2 điều chỉnh tiêu cự của điểm sáng.
Hình. 14 Sơ đồ khối ống
phóng tia điện tử
Ứng dụng:
Được sử dụng khi khi tần số tín hiệu cần đo rất cao (trên

800Hz)
nhằm quan sát, nhớ và ghi lại tín hiệu cần đo, các dao động
ký điện tử ngày nay có
thể quan sát tín hiệu đến 10MHz. Dao động ký điện tử
thường được ứng dụng để
quan sát các loại tín hiệu khác nhau có dải tần rộng, ngoài
ra có thể sử dụng để đo
điện áp, tần số, tỉ số tần số, đo góc lệch pha…