Kỹ thuật đo lường điện tử - Chương 10 ppt

BomonKTDT-ĐHGTVT


122

Phụ lục I.
Các phép đo cơ bản trong kỹ thuật điện tử
1. Đo điện áp và dòng điện bằng đồng hồ vạn năng(ĐHVN)



Đây là hai đại lợng cơ bản nhất, chúng có điểm khác biệt là:
- Đo điện áp: là đo điện áp giữa hai điểm A và B nào đó của mạch điện, khi đó
ĐHVN mắc song song với điện trở tải

D
C

+

-
V
R
+
V
Để phép đo chính xác, lý tởng R
M
=


U
X
A

B

mA
+
-
A
R
+
V
Đo dòng điện, để phép đo chính xác, lý tởng R
M
=0
I
X
A

B





Phụ lục

123
- Đo dòng điện là đo dòng điện chạy qua một điểm nào đó của mạch điện, khi đó
ĐHVN đợc mắc nối tiếp với điện trở tải tại điểm A huặc B:
Khi đo điện áp và dòng điện DC cần chú ý tới cực tính của nguồn điện:
+ Que đỏ, đặt ở điểm có điện thế huặc dòng điện cao hơn
+ Que đen, đặt ở điểm có điện thế huặc dòng điện thấp hơn.
Khi không khẳng định đợc điểm có thế thấp, điểm có thế cao thì tiến hành đo
nhanh, nếu thấy kim quay ngợc thì đảo đầu que đo
Ví dụ: Khi đo một vài thông số của một mạch KĐ dùng Transistor, nh điện áp
cung cấp: Vcc, dòng áp tiêu thụ trên toàn mạch: I
tt
, Vb, Ve, Vc, U
BE
, I
B
, I
C,
I
E
bố trí
mạch đo có dạng:

2. Đo điện trở bằng ĐHVN
Do điện trở là phần tử thụ động, không mang năng lợng, vì vậy để đo R ngời ta
phải dùng nguồn PIN, nguồn có thể là 3V, 12V tuỳ theo các thang đo, thông
thờng:
+ Thang :x1; x10; x100; x1K dùng nguồn 3V
+ Thang: x10K; x100K; dùng nguồn 12V
- Trớc khi đo ta phải tiến hành chuẩn đồng hồ, bằng cách, chập 2 que đo, rồi quan
sát xem kim chỉ thị đã về 0 cha?. Nếu cha về phải chỉnh núm ADJ để kim về
0. Nếu chỉnh núm này mà không về 0 phải thay nguồn PIN:

Chỉnh đồng hồ
x1
+
-

ADJ

0
C3
R6
R
5
Q3

C
2
R
4
R
3
Q

2
R2
R1
C1
Vcc
mA
V
mA
mA
V
I
tt
Vcc

I
B
U
B
I


BomonKTDT-ĐHGTVT


124
- Khi đo lu ý không chạm tay vào hai đầu điện trở, làm nh vậy phép đo sẽ không
chính xác

- Giá trị R đợc xác định bằng số vạch trên ĐHVN x giá trị thang đo

Chú ý: Đo kiểm tra ngắn mạch giữa 2 điểm, thì kết quả đo là 0, còn đo hở mạch
giữa 2 điểm, kết quả đo là



+
-

Phép đo điện trở
R
X
A

B

x10
+
-
20
Kết quả=10x20=200

R
X
A

B




Phụ lục

125

3. Đo và kiểm tra biến trở:

+ Đo R
1-3
= giá trị ghi trên thân biến trở
+ Đo R
1-2
Kim chỉ thị phải chuyển động

4. Đo kiểm tra xác định cực tính D
Để xác định cực tính của D ta sử dụng trực tiếp nguồn PIN của ĐHVN để
phân cực.
- Chuyển về đo
, chọn thang x1, ta tiến hành đảo que đo 2 lần.
Nếu quan sát thấy một lần kim đồng hồ không lên =

(hết vạch ), và một lần chỉ thị
khoảng vài chục
(10-15), thì D còn tốt.
- Khi đó đầu nối với que đen là Anốt, và đầu nối với que đỏ là Catot
Chú ý: khi đo, kiểm tra và xác định cực tính của LED, ta chọn thang đo x10, vì khả
năng chịu đựng dòng của LED là <10mA, khi thực hiện phân cực thuận cho LED
thì đèn sẽ sáng.
con trợ
t
1 2 3
2
3 1
2
31

+
-



BomonKTDT-§HGTVT


126

Ω

+
-

LÇn ®o 1
Cato
t
Ano
t

Ω
+
-

Vµi chôc
Cato
t
Ano
t

LÇn ®o 2

Phụ lục

127

5. Đo xác định các cực của Transistor





















- Trớc hết, xác định cực B, dùng _kế, vặn thang x1,
- Sau đó tiến thành lấy một que đo giữ cố định với 1 chân bất kỳ của

que đo.
- Que còn lại lần lợt đa vào đo 2 chân còn lại
- Tiếp tục đảo que đo, cho đến khi ta nhận đợc 2 giá trị điện trở R liên
tiếp bằng nhau R=(10
ữ15), khi đó que nối với chân cố định là B:
+ Nếu que cố định(lần đo cuối- trong loạt đo đầu tiên) là
que đỏ, thì đây là Transistor loại N-P-N
+ Nếu que cố định(lần đo cuối- trong loạt đo đầu tiên) là
que đen, thì đây là Transistor loại P-N-P



- Để xác định nốt 2 chân còn lại C & E, ta dùng
_kế chọn thang x100-
1K,hai que đo đa vào 2 chân còn lại, sau đó dùng ngón tay chạm nối cực B
với từng chân, nếu không thấy kim chỉ thị giá trị R khoảng từ 10K-100K thì
ta đảo que đo, và làm lại các động tác đo trên, khi đó ta sẽ đợc giá trị
R=(10-100)K, khi đó que chạm với B là cực C cực còn lại là E
E
B
C
E
B
C
D1
D
1
B
C
E

E
D2
C
B
D
1
NPN
PNP


BomonKTDT-§HGTVT


128

L−u ý: víi tÊt c¶ c¸c §HVN:
+ Que ®en bao giê còng nèi víi (+) nguån
+ Que ®á bao giê còng nèi víi (-) nguån

ChØ trõ c¸c lo¹i V«nkÕ ®iÖn tö th×:
+ Que ®en nèi víi (-) nguån
+ Que ®á nèi víi (+) nguån

Ω
+
-
B
C
PNP
B
C
E
Rtay
NPN
*
E
B
C
N
PN
Ω
+
-
*
E
B
C
PNP
Rtay

Phụ lục

129




Ti liệu tham khảo

1. Kỹ thuật đo lờng các đại lợng vật lý. Tập I, II. Phạm Thợng Hàn.
Nhà xuất bản Giáo dục
2.
Dụng cụ và đo lờng điện tử. David A.Bell. Nhà xuất bản Khoa học kỹ
thuật
3.
Các bộ cảm biến trong kỹ thuật đo lờng và điều khiển. Lê Văn
Doanh. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật
4.
Pháp lệnh đo lờng ngày 06 tháng 10 năm 1999 số 16/1999/PL
UBTVQH 10
5.
Nghị định của Chính phủ số 65/2001/NĐ - CP
6.
Electrical Measurements anh Measuring Instruments- Rajendra Prasad,
ISBN Editor 1999.
7.
Cơ sở kỹ thuật Đo lờng- Vũ Quý Điềm, NXB KHKT 2001

8. Omron:
www.omron.com.vn
9. Simens: www2.automation.siemens.com


BomonKTDT-ĐHGTVT


130

Phụ lục
Chơng1.
Khái niệm cơ bản trong kỹ thuật đo lờng 4
I. Định nghĩa và khái niệm cHung về đo lờng 4
1. Định nghĩa về đo lờng, đo lờng học và KTĐL 4
a. Đo lờng 4
b. Đo lờng học 4
c. Kỹ thuật đo lờng (KTĐL) 4
2. Phân loại cách thực hiện phép đo 4
II. Các đặc trng của KTĐL 5
1. Khái niệm về tín hiệu đo và đại lợng đo 5
2. Điều kiện đo 5
3. Đơn vị đo 6
4. Thiết bị đo và phơng pháp đo 7
5. Ngời quan sát 7
6. Kết quả đo 7
III. Các phơng pháp đo 7
1. Phơng pháp đo biến đổi thẳng 7
2. Phơng pháp đo kiểu so sánh 8
a. So sánh cân bằng 8

b. So sánh không cân bằng 8
c. So sánh không đồng thời 8
d. So sánh đồng thời 9
3. Các thao tác cơ bản khi tiến hành phép đo 9
IV. Phân loại thiết bị đo 9
1. Mẫu 9
2. Thiết bị đo lờng điện 10
3. Chuyển đổi đo lờng 10
4. Hệ thống thông tin đo lờng 11
V. Định giá sai số trong đo lờng 11
1. Nguyên nhân và phân loại sai số 11
a. Nguyên nhân gây sai số 11
b. Phân loại sai số 11
3. Quy luật tiêu chuẩn phân bố sai số 12
4. Sai số trung bình bình phơng và sai số trung bình 14
a. Sai số trung bình bình phơng

14
b. Sai số trung bình d 14
5. Sự kết hợp của các sai số 14
a. Sai số của tổng các đại lợng 14



Phụ lục

131
b. Sai số của hiệu các đại lợng 14
c. Tích của hai đại lợng 15
d. Thơng của hai đại lợng 15

Chơng2Cấu trúc và Các phần tử chức năng của thiết bị đo 17
I. Cấu trúc cơ bản của thiết bị đo 17
1. Sơ đồ khối của thiết bị đo 17
2. Sơ đồ cấu trúc của dụng cụ đo biến đổi thẳng. 17
3. Sơ đồ cấu trúc của dụng cụ đo kiểu so sánh 17
II. Các cơ cấu chỉ thị 18
1. Cơ cấu chỉ thị cơ điện 18
a. Cơ cấu chỉ thị từ điện sử dụng nam châm vĩnh
cửu (TĐNCVC)
19
b. Cơ cấu chỉ thị điện từ 21
c. Cơ cấu chỉ thị điện động 22
2. Cơ cấu chỉ thị tự ghi 23
3. Cơ cấu chỉ thị số 25
II. Các mạch đo lờng và gia công tín hiệu 26
1. Mạch tỉ lệ 26
a. Mạch tỉ lệ về dòng 26
b. Mạch tỉ lệ về áp 27
2. Mạch khuếch đại đo lờng 30
a. Mạch khuếch đại dòng (lặp điện áp) 30
b. Mạch khuếch đại công suất 30
c. Mạch khuếch đại điều chế 31
d. Mạch khuếch đại cách li 31
3. Mạch gia công tính toán 31
4. Mạch so sánh 31
a. Mạch so sánh các tín hiệu khác dấu bằng
KĐTT mắc theo một đầu vào
31
b. Mạch so sánh các tín hiệu cùng dấu bằng
KĐTT mắc 2 đầu vào

32
c. Mạch so sánh 2 mức 32
d. Mạch so sánh cực đại 33
e. Mạch cầu đo 33
f. Mạch điện thế kế 34
5. Mạch tạo hàm 35
a. Mạch tạo hàm bằng biến trở 35
b. Mạch tạo hàm bằng diode bán dẫn 35
c. Mạch tạo hàm logarit và đối logarit 36


BomonKTDT-ĐHGTVT


132
6. Các bộ chuyển đổi tơng tự số A/D và số
tơng tự D/A
36
a. Các bộ biến đổi A/D 36
b. Các bộ biến đổi D/A 37
III. Chuyển đổi đo lờng sơ cấp 37
1. Khái niệm chung 37
a. Định nghĩa 37
b. Đặc tính của chuyển đổi sơ cấp 37
c. Phân loại các chuyển đổi sơ cấp 37
d. Các hiệu ứng đợc ứng dụng trong các cảm
biến tích cực
38
Chơng3.
Đo dòng điện42

I. Khái niệm chung 42
II. Ampe kế một chiều 42
II. Ampe kế một chiều 43
III. Ampemet xoay chiều 48
1. Ampemet chỉnh lu 48
2. Ampemet điện động 49
3. Ampemet điện từ 50
4. Ampemet nhiệt điện 50
Chơng4.đo điện áp52
I. Mở đầu 52
II. Vôn kế một chiều 52
III. Vôn kế xoay chiều 54
1. Vôn kế từ điện đo điện áp xoay chiều 54
a. Sơ đồ chỉnh lu cầu 54
b. Sơ đồ chỉnh lu nửa sóng 55
c. Sơ đồ chỉnh lu nửa cầu toàn sóng 57
2. Vôn kế điện từ 57
3. Vôn kế điện động 58
IV. Đo điện áp bằng phơng pháp so sánh 58
1. Cơ sở lý thuyết 58
2. Điện thế kế kế một chiều 58
3. Điện thế kế xoay chiều 60
V. Vôn kế số 60
1. Vôn kế số chuyển đổi thời gian 60
2. Vôn mét số chuyển đổi tần số 62
VI. Vôn met và Ampe met điện tử tơng tự 62
1. Vôn met bán dẫn một chiều 63

Phụ lục

133
2. Vôn met điện tử một chiều dùng IC KĐTT 64
3. Vôn met điện tử xoay chiều 65
Chơng5.Đo công suất67
I. Khái niệm chung 67
II. Dụng cụ đo công suất trong mạch một pha 67
1. Oat kế điện động 68
2. Đo công suất bằng phơng pháp điều chế tín
hiệu
69
3. Oatmet nhiệt điện 70
4. Oatmet dùng chuyển đổi Hall 71
Chơng6.Đo tần số và góc pha73
I. Khái niệm chung 73
II. Đo tần số và pha bằng phơng pháp biến đổi
thẳng
73
1. Tần số kế cộng hởng điện từ 73
2. Tần số kế cơ điện 74
a. Tần số kế và Fazo kế điện động 74
b. Tần số kế điện từ 76
3. Tần số kế và Fazo kế điện tử 77
4. Tần số kế và Fazo kế chỉ thị số 78
III. Đo tần số bằng phơng pháp so sánh 82
1. Tần số kế trộn tần 82
2. Tần số kế cộng hởng 82
3. Các phơng pháp khác 82
Chơng7.đo thông số của mạch điện84

I. Các phơng pháp đo điện trở 84
1. Đo gián tiếp 84
a. Sử dụng Ampe kế và Vôn kế 84
b. Đo điện trở bằng phơng pháp so sánh với
điện trở mẫu
84
2. Đo điện trở trực tiếp bằng Ohmmet 85
a. Ohmmet nối tiếp 86
b. Ohmmet song song 86
c. Ohmmet nhiều thang đo 86
3. Cầu đo điện trở 87
a. Cầu Wheatstone (cầu đơn) 87
b. Cầu Kelvin (cầu kép) 88
4. Đo điện trở bằng chỉ thị số: 89



BomonKTDT-ĐHGTVT


134

II. Cầu dòng xoay chiều 91
1. Cầu xoay chiều đo điện dung 91
a. Cầu đo tụ điện tổn hao nhỏ 91
b. Cầu đo tụ điện có tổn hao lớn 92
2. Cầu đo điện cảm 92
a. Cầu xoay chiều dùng điện cảm mẫu 92
b. Cầu điện cảm Maxwell 93
c. Cầu điện cảm Hay 93

Chơng8.
Máy hiện sóng điện tử.95
I. Mở đầu 95
II. Sơ đồ khối của một máy hiện sóng thông dụng 97
III. Thiết lập chế độ hoạt động và Cách điều khiển một máy hiện
sóng
98
1. Thiết lập chế độ hoạt động cho máy hiện sóng98
2. Các phần điều khiển chính 99
a. Điều khiển màn hình 99
b. Điều khiển theo trục đứng 99
c. Điều khiển theo trục ngang 100
IV. ứng dụng của máy hiện sóng trong kỹ thuật đo
lờng
100
1. Quan sát tín hiệu 100
2. Đo điện áp 101
3. Đo tần số và khoảng thời gian 101
4. Đo tần số và độ lệch pha bằng phơng pháp so
sánh
102
Chơng9.Đo lờng các đại lợng không điện104
I. khái niệm chung 104
II. Các loại cảm biến 104
1. Cảm biến kiểu biến trở 104
2. Cảm biến điện trở lực căng (tenzômet) 105
3. Cảm biến kiểu điện cảm 107
4. Cảm biến kiểu áp điện 109
5. Cặp nhiệt điện 111
6. Nhiệt điện trở 114

7. Cảm biến quang 117
Một số gợi ý: 121
+ Đo độ rung có thể dùng tenzômét 121
Tài liệu tham khảo 129