Bài giảng : CƠ SỞ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ part 3 ppt

www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 45
2. Hoạt động:
 Dòng điện trong cuộn dây củacơ cấuTĐNCVC phải chạy theo một
chiềunhất định để cho kim dịch chuyển (theo chiềudương) từ vị trí
`0` qua suốt thang đo.
 Đảochiều dòng điện Æ cuộn dây quay theo chiềungượclại và kim
bị lệch về phía trái điểm `0`. Do đócác đầu nối của dụng cụ
TĐNCVC được đ
ánh dấu `+` và `-` để cho biết chính xác cực cần
nối. Cơ cấu TĐNCVC được coi là có phân cực.
 Phương trình mô men quay và thang đo:
 Khi có dòng điệnI chạy qua khung dây sẽ tạora1 từ trường tương
tác vớitừ trường B của NCVC Æ tạo ra 1 mômen quay:
: độ biến thiên củatừ thông qua khung dây
B: từ trường NCVC
α
φ
=
α
=
d
d
I
d
dW
M
e
q

α=φ dSNBd
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 46
N: số vòng dây
S: diện tích khung dây
d
α
: độ biến thiên góc quay của khung dây
M
q
= I.B.N.S
Mô men quay M
q
làm quay khung dây, khi đó mômen phản kháng do lò
xo phản kháng tác động vào khung dây tăng
M
pk
= D.
α
(3.5)
D - hệ số phản kháng của lò xo
α - góc quay của kim
Khi mômen quay M
q
cân bằng với mômen phản kháng M
p
của lò xo thì

kim sẽ dừng lại trên mặt độ sốứng với một góc α nào đó.
M
q
= M
pk
(3.6)
ISI
D
SNB
DS
N
B
I
.


0
==α↔
α
=
↔
D
SNB
S

0
=
là độ nhạy của cơ cấu đo
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 47
3. Đặc điểmcủacơ cấu đo từđiện:
 ưu điểm:
• Thang đotuyến tính Æ có thể khắc độ thang đocủadòngđiện I theo góc quay
củakimchỉ thị
• Độ nhạycơ cấu đolớn
• Dòng toàn thang (I
tt
) rấtnhỏ (cỡ μA)
• Độ chính xác cao, có thể tạo ra các thang đocócấp chính xác tới0,5%
•Ítchịu ảnh hưởng của điệntừ trường bên ngoài.
 Nhược điểm:
•Cấutạophứctạp, dễ bị hư hỏng khi có va đậpmạnh
•Chịuquátải kém do dây quấn khung có đường kính nhỏ
•Chỉ làm việcvới dòng 1 chiều, muốnlàmviệcvới dòng
xoay chiềuphải có thêm điốtnắn điện
 Ứng dụng:
• dùng rất nhiềulàmcơ cấuchỉ thị cho các dụng cụđo điệnnhư:
Vônmét, Ampemét, dụng cụđo điệnvạnnăng,
các phép đocầucânbằng…
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 48
3.2.1.2. Cơ cấu điệntừ: hoạt động theo nguyên lý: năng lượng điệntừ
đượcbiến đổiliêntục thành cơ năng nhờ sự tương tác giữatừ
trường củacuộndâytĩnh khi có dòng điện đi qua vớiphần động của

cơ cấulàcáclásắttừ
1. Cấutạo: có 2 loại
-Loạicuộn dây hình tròn.
-Loạicuộn dây hình dẹt
Hình 3.3.1
+ Loạicuộn dây hình tròn:
-Phầntĩnh: là mộtcuộn dây hình trụ tròn,
phía trong thành ống có gắnlásắttừ mềm
uốn quanh
-Phần động: gồmmộtlásắttừ cũng được
uốn cong và gắnvàotrục quay nằm đối
diện. Trên trục quay gắnkimchỉ thị và lò xo
phản kháng
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 49
+ Loạicuộn dây dẹt:
-Phầntĩnh: gồm1 cuộn dây dẹt, ở giữacó1 khehẹp.
-Phần động: gồm1 đĩasắttừ đượcgắnlệch tâm, chỉ mộtphầnnằm trong khe
hẹpvàcóthể quay quanh trục. Trên trụccủa đĩasắttừ có gắnkimchỉ thị và lò
xo phản kháng
Hình 3.3.2
Cơ cấu điệntừ loạicuộndâydẹt
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 50

2. Nguyên lý hoạt động chung:
Khi có dòng I điệnchạy qua cuộn dây tĩnh sẽ tạoramộtnăng lượng từ
trường
vớiL làđiệncảmcuộn dây, có giá trị tuỳ thuộcvàovị trí tương đốicủalá
sắttừđộng và tĩnh
Sự biến thiên năng lượng từ trường theo góc quay tạo ra mômen quay Æ
trục quay Æ kim chỉ thị quay
Khi kim chỉ thị quay Æ mômen phản kháng tăng: M
pk
=D.
α
Tạivị trí cân bằng: M
pk
= M
q
2
1
2
tt
dW
dL
DI
dd
α
α
α
→= =
2
11
2

tt
dW
dL
I
Dd Dd
α
α
α
→= =
2
0
IS=α→
α
=
d
dL
D
S
2
1
0
,
2
1
2
tt
WLI=
tt
q
dW

M
d
α
=
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 51
3. Đặc điểmcủa CCĐ điệntừ:
+ Ưu điểm:
9 CCĐ từđiệncóthể làm việcvới dòng xoay
chiều.
9 Có cấutạovững chắc, khả năng chịutảitốt.
+ Nhược điểm:
9 Độ nhạy kém do từ trường phầntĩnh yếu
9 Thang đo phi tuyến
9 Độ chính xác thấp do dễảnh hưởng củatừ
trường
bên ngoài do tổn hao sắttừ lớn
9 Tiêu thụ nă
ng lượng nhiềuhơncơ cấu đotừ
điện.
+ Ứng dụng: vẫn được dùng nhiều trong các
đồng hồđo điệnáplớn
Hình 3.4 – Đồng hồđo
điệnápcaosử dụng CCĐ
điệntừ
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn

GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 52
3.2.2. Cơ cấuchỉ thị số
Vậtcần
đo
Trị sốđo
được
Khoảng Δt
chứa các xung
có tầnsố f
Đếm xung
trong Δt
Hiểnthị
dưới dạng
chữ số
kếtquả
biến đổi
biến đổi
đo
Hình 3.5 –Sơđồkhốicơ cấuchỉ thị sốđơngiản
1. Nguyên lí hoạt động chung: các cơ cấu đo hiển thị số thường dùng
phương pháp biến đổi trị số của đại lượng đo ra khoảng thời gian có độ
lâu Δt phụ thuộc trị số đo chứa đầy các xung liên tiếp với tần số nhất
định.
Thiết bị chỉ thị đếm số xung trong khoảng thời gian Δt và thể hiện kết quả
phép đếm dưới dạng chữ số hiển thị.
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh

BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 53
2. Đặc điểm:
(a) Các ưu điểm:
 Độ chính xác đo lường cao.
 Chỉ thị kết quả đo dưới dạng chữ số nên dễ đọc.
 Có khả năng tự chọn thang đo và phân cực
 Trở kháng vào lớn.
 Có thể lưu lại các kết quả đo để đưa vào máy tính.
 Dùng thuận tiện cho đo từ xa.
(b) Các nhược điểm:
 Sơ đồ phức tạp
 Giá thành cao
 Độ bền vững nhỏ
Hiện nay thiếtbịđosố thường sử dụng các loạicơ cấuchỉ thị số như sau:
•Cơ cấuchỉ thị số dùng điốt phát quang LED
•Cơ cấuchỉ thị số dùng LCD
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 54
Hình 3.6 –Thanh LED
3.2.2.1. Bộ chỉ thị số dùng điốt phát quang (LED
•LED làmộttiếpxúcP-N, vậtliệuchế tạo đềulàcácliênkếtcủa
nguyên tố nhóm 3 và nhóm 5 củabảng hệ thống tuần hoàn
Mendeleev như GaAs (LED có mầu đỏ), GaP (LED có màu đỏ hoặc
màu lục), GaAsP (LED có mầu đỏ hoặc vàng).
•KhiLED được phân cựcthuậncáchạtdẫn đasố khuếch tán ồạt
qua tiếpxúcP-N (điệntử tự do từ n sang p, lỗ trố

ng từ p sang n)
chúng gặp nhau sẽ tái hợp và phát sinh ra photon ánh sáng. Cường
độ phát sáng củaLED tỉ lệ với dòng điện qua điôt .
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 55
* LED 7 đoạn:
•Các dụng cụ đo hiển thị số thường dùng bộ chỉ thị 7 đoạn sáng ghép
lại với nhau theo hình số 8. Các đoạn sáng là các điốt phát quang. Khi
cho dòng điện chạy qua những đoạn thích hợp có thể hiện hình bất kì
số nào từ 0-9.
•Có2 loại: LED 7 đoạn sáng Anốt chung
LED 7 đoạn sáng Catốt chung
LED 7 đoạn sáng Catốt chung: catốt của tất c
ả các điốt đều được nối
chung với điểm có điện thế bằng 0 (hay cực âm của nguồn). Tác động
vào đầu vào (anốt) của điốt mức logic 1 Æ điốt sáng.
LED 7 đoạn sáng Anốt chung: các anốt được nối chung với cực dương
của nguồn (mức logic 1). Tác động vào đầu vào (Catốt) của điốt mức
logic 0 Æ điốt sáng.
Độ sụt áp khi phân cựcthuận điốt là 1,2V và dòng thuậnkhi cóđộ chói
hợplílà20mA.
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 56
Nhược điểm: cần dòng tương đối lớn.

Ưu điểm: nguồn điện áp mộtchiềuthấp, khả năng chuyểnmạch nhanh,
bền, kích tấc bé.
Hình 3.7 –Led 7 đoạn
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 57
3.2.2.2. Bộ chỉ thị số dùng tinh thể lỏng (LCD)
• Tinh thể lỏng là tên trạng thái của một vài hợp chất hữu cơ đặc biệt.
Các chất này nóng chảy ở 2 trạng thái: lúc đầu ở trạng thái nóng chảy
liên tục, sau đónếu nhiệt độ tiếp tục tăng thì chuyển sang chất lỏng
đẳng hướng bình thường.
• Pha trung gian giữa hai trạng thái này là trạng thái tinh thể lỏng
•Bộ chỉ thị dùng tinh thể
lỏng (LCD) thường đượcbố trí cũng theo dạng
số 7 đoạnnhư bộ chỉ thị LED.
Hình 3.8 – Cấutạomỗi thanh LCD
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
• Trên 2 tấmthuỷ tinh người ta phủ mộtlớp
kim loại dẫn điện để tạo nên 2 điệncực
trong suốt, giữa2 lớpkim loại là lớpchất
lỏng tinh thể.
•Khi chỉ thị chữ số, ngoài điệnáp đặtvào2
điệncựccủaphầntử còn cần nguồn sáng
đặt phía trước hay phía sau củabộ chỉ thị
và phông.
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1

Trang 58
(b) nguồn sáng đặt sau: khi có tín hiệu thì
tinh thể lỏng có ánh sáng đi qua tạo nên
hình số trên màn hình. Màn hình là tấm
phông đen.
 Nguồn điện cung cấp là nguồn 1 chiều
hoặc là nguồn điện áp xung.
(a) nguồn sáng đặttrước: khi có
tín hiệu thì tinh thể lỏng có ánh
sáng phản xạ từ gương.
Hình 3.9
Hình 3.10
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 59
VD: một LCD 7 đoạn (hình 3.11)
• Đầu chung của các phần tử chỉ thị LCD
nối với +E qua R.
•Các điện cực riêng nối với các đầu ra
điều khiển.
• Khi transistor T6 tắt, U
6a
= 0 → phần tử 6
không chỉ thị.
• Khi T6 thông, U
6a
= +E → đủ kích thích
để phần tử 6 trở nên trong suốt, cho ánh

sáng đi qua.
Ưu điểmcủaLCD:
¾ Nguồn cung cấp đơn giản, tiêu thụ công suấtnhỏ, cỡ mW
¾ Kích tấc bé, phù hợpvới các thiếtbịđo dùng mạch tổ hợp, kĩ thuậtvi điệntử.
¾ Hình chữ số khá rõ ràng, chế tạo đơn giản.
Nhược điểm của LCD:
¾ Dải nhiệt độ làm việc hẹp (10
0
C-55
0
C)
¾ Tuổi thọ chưa thật cao
Tuy vậy các ưu điểm là cơ bản nên loại này ngày càng được dùng nhiều
Hình 3.11
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 60
3.2.2.3. Màn hình ma trận
a. Mànhìnhma trậnLED
b. Mànhìnhma trậnLCD
Hình 3.12 – Ma trậnLED
Hình 3.13- Ứng dụng của màn hình ma trận LCD trong máy đo và màn hình máy tính
Chương 3. Các bộ chỉ thị trong máy đo
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 61
• Nguyên lí quan sát tín hiệu trên MHS: nguyên

lí quét tt liên tục, nguyên lí quét đợi, nguyên lí đồng
bộ
•Sơ đồ cấutạomột MHS điển hình
•Mộtsố chếđộlàm việc
•MHS nhiều tia :
MHS 2 kênh dùng ống tia điệntử
1 tia và CM điệntử
•Ôxilôđiệntử số
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 62
4.1. Nguyên lý quan sát tín hiệutrên MHS:
1. Phương pháp vẽ dao động đồ củatínhiệu
•Một tín hiệuthường đượcbiểudiễndưới 2 dạng:
+ Hàm theo thời gian: u = f(t)
+ Hàm số theo tầnsố: u =ϕ(f)
• Để quan sát dạng sóng, đo các đặc tính và các tham số củatínhiệu → dùng
mộtmáyđo đa năng là MHS (Ôxilô).
• MHS là mộtloại máy vẽ di động theo 2 chiềuX vàY để hiểnthị dạng tín hiệu
đưa vào cần quan sát theo tín hiệu khác hay theo thời gian. `Kim bút vẽ ` của
máy là mộtchấm sáng, di chuyểntrên mànhìnhcủa ống tia đi
ệntử theo qui
luậtcủa điệnápđưa vào cần quan sát.
F
f
f-F f+F ff
U
AM

0
Hình 4.1-Tínhiệu điềubiênvàphổ củanó
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 63
2. Các loại ôxilô:
• Ôxilô tầnthấp, ôxilô tần cao, ôxilô siêu cao tần
• Ôxilô xung (τ/T bé)
• Ôxilô 2 tia; ôxilô nhiều kênh
• Ôxilô có nhớ (loại tương tự và loại số)
• Ôxilô số; ôxilô có cài đặt VXL
3. Công dụng, tính năng củaÔxilô:
Ôxilô là mộtmáyđo vạnnăng, nó có các tính năng:
• Quan sát toàn cảnh tín hiệu
• Đo các thông số cường độ của tín hiệu:
+ đo điện áp, đo dòng điện, đo công suất
+ đo tần số, chu kì, khoảng thời gian của tín hiệu
+ đo độ di pha của tín hiệu
+ vẽ tự động và đo được đặc tính phổ của tín hiệu
+ vẽ đặc tuyến Vôn-Ampe của linh kiện
+ v
ẽ tự động, đo đặc tuyến biên độ-tần số của mạng 4 cực
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 64
4. Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của Ôxilô:

•Phạm vi tần số công tác: được xác định bằng phạm vi tần số quét.
• Độ nhạy(hệ số lái tia theo chiềudọc): mV/cm
Là mức điệnáp cần thiết đưa đến đầu vào kênh lệch dọcbằng bao nhiêu mV
để tia điệntử dịch chuyển được độ dài 1 cm theo chiềudọccủa màn sáng.
Độ nhạycũng có thểđược tính bằng mm/V.
• Đường kính màn sáng: Ôxilô càng lớn, chấtlượng càng cao thì đường kính
mànsángcànglớn (thông th
ường khoảng 70mm-150 mm).
• Ngoài ra còn có hệ số lái tia theo chiều ngang, trở kháng vào,
5. Chếđộquét tuyếntínhliên tục
a) Nguyên lí quét đường thẳng trong MHS
• Đưa điệnápcủa tín hiệucần nghiên cứulên cặpphiếnlệch Y, và điệnáp
quét răng cưa lên cặp phiếnlệch X.
•Do tácdụng đồng thời củacả hai điệntrường lên 2 cặp phiếnmàtia điệntử
dịch chuyểncả theo phương trụcX vàY.
•Quỹđạocủatia điệntử dịch chuyển trên màn sẽ vạch nên hình dáng của điện
áp nghiên cứubi
ến thiên theo thời gian.
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 65
Chú ý: điện áp quét là hàm liên tục theo thời gian
→
quét liên tục
điện áp quét là hàm gián đoạn theo thời gian
→
quét đợi
b) Nguyên lý quét tuyến tính liên tục

• Điện áp quét tuyến tính liên tục có tác
dụng lái tia điện tử dịch chuyển lặp đi lặp
lại 1 cách liên tục theo phương ngang tỷ
lệ bậc nhất với thời gian.
• Để quét tuyến tính liên tục cần phải dùng
điện áp biến đổi tuyến tính liên tục (tăng
tuyến tính hay giảm tuyến tính)
Hình 4.2 - Quét t
2
liên tụcvới T
q
= T
th
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 66
•Chu kỳ quét: T
q
= t
th
+t
ng
• Thông thường: t
ng
≤ 15% t
th
tứclàt
ng

rấtnhỏ hơn t
th
nên có thể coi T
q
≈
t
th
, lí tưởng: t
ng
= 0 (T
q
= t
th
)
•Nếutầnsố quét đủ cao, màn huỳnh quang có độ dư huy đủ mức cần
thiếtthìkhi mới chỉ có U
q
đặtvàocặpphiếnX đãcómột đường sáng
theo phương ngang. Khi có cả U
th
đặtvàocặp phiếnY vànếuT
q
= nT
th
thì trên màn xuấthiện dao động đồ củamột hay vài chu kì của
điện áp nghiên cứu(U
th
).
•NếuT
q

≠ nT
th
thì dao động đồ không đứng yên mà luôn di động rối loạn
→ khó quan sát. Hiệntượng này gọi là không đồng bộ (không đồng pha
giữa U
q
và U
th
).
t
ng
t
th
U
q
t
()
Nn ∈
Hình 4.3 - Điệnápquétrăng cưathựctế
Chương 4. Máy hiện sóng (Ôxilô)