kỹ thuật đo lường và tính toán thiết kế máy điện, chương 11 pps

chương 11: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG
CÁC ĐẠI LƯỢNG KHÔNG ĐIỆN
5.6.1. Những khái niệm chung về sự biến đổi
đo lường
a. Khái niệm chung
Các đại lượng không điện như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng, mực
chất lỏng, vận tốc của vật, tốc độ quay, có thể đo được một cách
chính xác bằng phép đo lường điện.
Đồng thời tín hiệu điện được truyền dẫn và điều
khiển thuận lợi hơn. Sơ đồ khối của dụng cụ đo
lường các đại lượng không điện bao gồm:
1. Cơ cấu chuyển đổi đo lường
Để biến đổi các đại lượng không điện thành các đại lượng điện
như điện áp, dòng điện,
điện trở, điện cảm, điện dung .v.v
2. Các khâu trung gian như khuếch đại, bù các đại lượng điện
3. Các cơ cấu đo lường ở đầu ra có thang chia theo các đại
lượng không điện b. Chuyển đổi đo lường
Chức năng biến các đại lượng cần đo khác nhau thành các đại
lượng điện
Có nhiều cách chuyển đổi:
1. Chuyển đổi điện trở
2. Chuyển đổi điện từ
3. Chuyển đổi điện dung
4. Chuyển đổi nhiệt điện
Một vài bộ chuyển đổi:
1. Chuyển đổi điện trở
- Biến trở
Điện trở của biến trở : R
x
= R.L/L

X
L
X
là khoảng di chuyển của con chạy .
Biến trở dùng để đo di chuyển thẳng hoặc nếu có loại biến trở xoay
- Chuyển đổi điện trở lực căng
Cấu tạo gồm miếng giấy mỏng làm đế, trên đó dán sợi dây mảnh
bằng hợp kim platin. Sau đó dán lên chi tiết cần đo biến dạng.
Sự biến thiên điện trở chuyển đồi :
∆
R/R = K .
δ
/E K : độ nhạy của
chuyển đổi
δ
: Ứng suất tác dụng lên chuyển đổi cần đo
E: môđun đàn hồi
2. Chuyển đổi điện từ
Chuyển đổi các di chuyển thẳng hay góc thành thay đổi điện
cảm, hỗ cảm và xuất hiện sức điện động
3. Chuyển đổi điện dung (như hình 5.6.1.c)
Điện dung của tụ điện C: C =
ε
.
S/d
ε
:
hằng số điện môi
S: diện tích bản cực
d: khoảng cách giữa hai bản cực

Sự di chuyển của khoảng cách giữa hai điện cực, góc quay hay
chiều dày điện môi dẫn
đến sự biến thiên của tụ điện
Hình 5.6.1.c
4. Chuyển đổi nhiệt điện (như hình 5.6.1.d)
t
0
t
0
t
0
I
II
t
1
t
1
Hình 5.6.1.d
Đem hàn hai thanh kim loại không đồng chất I và II, nhiệt
độ t
1
và t
0
khác nhau dẫn đến xuất hiện sức điện động trong
mạch gọi là sức nhiệt điện động
Trị số sức nhiệt điện động phụ thuộc độ chênh lệch nhiệt độ hai
đầu t
1
, t
0

. Cơ cấu dùng
để đo nhiệt độ.
5.6.2. Một số mạch đo lường các đại lượng không điện
a. Đo ứng suất
Ta dán chuyển đổi điện trở lực căng lên điểm cần đo và là một
nhánh của mạch cầu như
hình 5.6.2.a
Sự biến thiên của điện áp ra trên đường chéo được khuếch đại và
đưa vào cơ cấu đo
A
KĐ
B
Hình 5.6.2.a
b. Đo sự di chuyển ( như hình 5.6.2.b)
R
t
C
∆
δ
Hình
5.6.2.b
Sự di chuyển của vật thể dẫn đến sự thay đổi khoảng cách 2 bản
cực của tụ C, dẫn đến thay đổi điện dung C, biến thiên điện áp và
tín hiệu được đưa ra cơ cấu đo. Cơ cấu đo sẽ được khắc vạch
khoảng di chuyển tương ứng.
5.7. ĐO
LƯỜNG SỐ
a. Nguyên lý của
chỉ thị số
2

Đại lượng đo x(t) sau khi qua bộ biến đổi thành xung (BĐX). Số
xung được được đưa vào bộ mã hóa (MH) cơ số 2 sau đó đến bộ
giải mã (GM) và đưa ra bộ hiện số như hình
5.7.1
x(t)
BĐX
MH GM
Hình 5.7.1
b. Thiết bị hiện số
Có nhiều loại thiết bị hiện số quang học khác nhau nhưng dùng
phổ biến nhất là bộ hiện số bằng LED ghép 7 thanh và loại tinh thể
lỏng. Điốt phát quang là chất bán dẫn phát sáng khi đặt vào điện áp
một chiều, còn tinh thể lỏng dưới tác dụng của điện áp sẽ chuyển
pha từ trạng thái trong suốt sang trạng thái mờ và ta có thể nhìn
thấy mầu sắc ở nền đằng sau.
Tinh thể lỏng tiêu thụ công suất rất nhỏ (0,1µΑ một thanh) còn điốt
phát quang là 10mA. Các thiết bị kỹ thuật sử dụng mã cơ số 2. Để
đọc thông tin đo thể hiện ra bên ngoài ta
biến đổi mã cơ số 2 thành mã cơ số 10
a
R
1
a
2
3
b
R
b
c
R

3
c
CC
+5V
a
2
2
2
1
2
0
Hình 5.7.2
Thiết bị làm nhiệm vụ này là
bộ giải mã
f b
d
R
4
d
g
e
R
5
e
f
f
e
c
g
R

6
g
d
R
7
Người ta sử dụng 7 vạch từ a đến g bố trí như hình 5.7.2 . Nếu tất
cả các vạch đều sáng ta nhận được số 8.
Bộ giải mã 7 vạch được chế tạo dưới dạng vi mạch kiểu SN 74247
có các đầu ra hở cực góp. Dùng để điều khiển bộ chỉ thị LED có
chung anốt +5V . Để đảm bảo dòng anốt mong muốn cần thêm 7
điện trở bên ngoài.
Các bộ giải mã nhị thập phân 7 vạch được chế tạo kết hợp với khối
hiển thị dưới dạng vi mạch . Trong vi mạch bố trí các bộ nhớ đệm
lưu trữ các biến vào
Bộ chỉ thị số gồm nhiều chữ số . Hoạt động của bộ chỉ thị là nối
tiếp chứ không phải song song với việc sử dụng cách nối ma trận và
chế độ dồn kênh có thể rút gọn đáng kể số dây nối.