CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP ĐO THÔNG SỐ MẠCH ĐIỆN

Thi
ên tr
ng phương pháp U,I
Thiếtt b
bị đo đ
địên
trở b
bằng
Phương pháp đo điện
đi n trở
tr bằng
b ng so sánh với
v i
mẫu
Phương pháp đo điện trở rất lớn và rất nhỏ
Phương pháp cầu xoay chiều đo R,L,C và hệ
số phẩm chất.

1

2

RP
1. Ômmet nèi tiÕp
R Ω = R CT + R P =
ICT =
Khi

U0
ICT

T¸c dông
cña Rp???

(1)

XÐt thang ®o theo biÓu thøc (1),
thang ®o kh¾c ®é theo ®iÖn ¸p.
RX = 0 ↔ UV = Umax v× ICT = Imax
RX = ∞ ↔ UV = 0 v× ICT = 0.

RP1

CT
Rx = 0

U0
U0
=
R Ω R CT + R P
R X = 0 → ICT = max

U0
ICTX =
R P + R CT + R X

ICT

E0

Rx

RX

RP3

Rp = (U0 /ICT) – RCT bảo vệ cơ cấu
khỏi dòng điện cực đại

Rcc
E

ICC

CT

max

0V
∞ RX>RΩ

RP2

RX
0

Thang chia độ
ngược
3

4


R

RM

P

R = (RP+R)//RCT

Xác định khoảng đo điện trở của Ommet nối tiếp có các chỉ số kỹ thuật
sau:
Điện áp cung cấp U0= 3V; điện trở phụ nối tiếp Rp= 30k; điện trở
điều chỉnh 0 RM=50 nối song song với các cơ cấu chỉ thị : Ictmax=
50àA, ngỡng nhạy =1àA
Viết công thức tính toán điện trở đo theo giá trị của Ict.

IX

U0

1

CT

(R + R) ì RCT
R = P
RP + R + RCT

RX

2

Khi RX = (hở mạch 1, 2) toàn bộ dòng nguồn cung cấp
qua cơ cấu chỉ thị chỉ thị là volmet đo điện áp nguồn ICT
=max.
Khi RX = 0 (ngắn mạch 1, 2) dòng chỉ thị qua 1, 2 không
chạy qua cơ cấu chỉ thị ICT = 0.
R X = R

U0
RM
RP + ( RM // RCT ) + RX RM + RCT

RP

( *)
E0

RM

ICT
CT

Rx = 0

max

0V

Thang chia độ của volmet và
ôm mét song song trùng nhau

I CTX =

Rx



0

5

Nguyờn tc l kim tra h s khuch i cng
nh in tr ca linh kin
i vi diod thỡ kim tra cỏc h s chnh lu
Th transitor:

6

Cú 2 cỏch
S
S dng
d ng ngun
ngu n dũng

ADC
I

Rx

S mc dõy
khuch i emit chung
Rbv RC thay i theo loi transitor cn th
kim tra dũng khụng ti: IC0= (0.05-0.01)Icm
(RE khụng ni vo cc B)
U U
U
R
= c : cc = cc ì B
Tớnh h s khuch i
R R
U
R
c

B

cc

c

D dng ngun ỏp
Rtrong

UCC
RB

RC

C

Ktt lu
K
lun
n

ADC

Rx

tt ng
ngii dựng ph
phii lm
B

E

7

8


9

10

Mạch thực hiện
UX=IccRX

ICC
Rx

Do mạch khuếch đại thuật toán phản hồi áp
nên có điện trở vào rất lớn không làm ảnh
hởng đến UX đầu vào
UX-Uk =UV

Ux

Ura

+

UK -

R1

Ira

R2

Hệ số khuếch đại của khuếch thuật toán rất lớn (105 106)
UV =Ura/K đợc coi là rất nhỏ
điện trở cần đo RX

11

Ura tỉ lệ với UX

tỉ lệ với

12


iện trở đo và điện trở
mẫu nối tiếp

RX

Ux
R
= x
UM R M
RX =

RM

UX

Ux
RM
UM

∆U =

RX

RM

UX

UM

U1

U cc R 2
U R
− cc 4
R1 + R 2 R 3 + R 4

R1

UM
U2

R2

◦ Cầu cân bằng
Cầu không cân bằng
R
R1
= n = 3
R2
R4
∆Rx
U cc
Rx
∆U ≈
( n + 1) 2

∆Rx
∆ U = SU
Rx

R1

R3

U~

Suđộ nhạy cầu

∆U
R2

R4

Ura

13

Tiêu chu
n đo đi
n tr
n
chuẩn
điện
trở cách đi
điện
Meghomét dùng Lôgomét từ

t điện
đi n
Meghomét số
Miliomet số

14

iiện
n áp đo đi
n tr
n Uth=2
2 Ulv
điện
trở cách đi
điện
=2√2
◦
◦
◦
◦

Ulv là địên
đ ên trở
tr định
đ nh mức
m c làm việc
vi c của
c a thiết
thi t bị
b

Uth là địên áp thử cách điện
VD: ịên áp làm việc 220V thì Uth = 500V
Do đó điện áp thử cách điện được chuẩn hoá 500V,
1000V, 1500V, 2500V

Meghomet
◦ tương tự: sử dụng logomet từ điện
◦ Meghomet số: sử dụng mạch chia điện tử

15

16


Yờu c
u Rc
cu
>0.5M

Cách điện khối là do
dòng rò xuyên qua vật liệu,
đợc đo theo sơ đồ a)
Cách điện mặt là do dòng
dò trên bề mặt vật liệu, đợc
đo theo sơ đồ b)

I1

I2

RM

RX

I
= F 1
I2


R
= F X

RM





1- hai cực áp sát vật liệu cần
đo
2- cực phụ; 3- vật liệu cần đo
điện trở khối
Sử dụng màn chắn tĩnh điện, tất
cả dòng rò ảnh hởng đến kết
quả đo đều đợc tập trung lại
nối với vỏ nối đất của dụng cụ.
17

Ví dụ: Logomet: từ điện
Nam châm tạo ra từ trờng, khi có I1 qua

khung dây 1 thi từ trờng của nam châm
tác động lên khung dây 1 tạo nên lực làm
khung dây quay.
1, 2 : Từ thông của nam châm móc vòng
qua khung dây 1 và 2 .
M1 và M2 ngợc nhau. Các giá trị cực đại
của M1 và M2 lệch nhau một góc .

W e = 1I1
M
M

1

2

d1
= I1
d
d 2
= I2
d

U0



N

I2

M1 = M2

I1

d 1
d2
I
= I2
1
d
d
I2

I
= F 1
I2

18

S

I1

d 1
= d = f ( )
d2
d

Mch logomet in t

c to ra bng cỏch
so sỏnh khong thi
gian tx v tM thụng qua
b tớch phõn hai sn
xung
tx/tM = UM/Ux = Rx /RM
Dựng ICL 7107 lm
ch logomet
U ref =

U
R2;
RX

UX =

Tx
Phát
U

dt
R

SS

ĐN

R

U0

ADC (ICL7107)
+500V
RM

U
R1
RM

U

R
R
U
N X = 1000
R1 /
R 2 ; N X = 1000 X 1
R
R
R
R
x
2
M

M

IM

U

R1

RX
UX high
R2

Uref
high

0
UX low

19

TM

Rx

RM

Uref low
20


RM

Mạch logomet
điện tử được tạo Ph¸t
U
ra bằng cách so

R
sánh khoảng
thời gian tx và tM
+500V
thông qua bộ
tích phân hai
sườn xung
tx/tM U= UM/UxU =
R
R ;
U =
U =
R
R
R
x /R
M
0
Dùng
 R X R1 
U
UICL 7107




N X = 1000
R1 /
R 2 ; → N X = 1000
⋅


RM
R x độ
làm

 RM R2 
chế
logomet
2

ref

X

1

X

RX
∫dt

R

Máy phát đi
n quay tay 1 chi
u
điện
chiều
Máy phát nghẹt
ngh t

SS

R

U0

R2
T1
R

IM
RM
U
R1

RX

W

T2

U2

D
C

C

Ur

a

W
Uref
high

2

U1

M

UX low

D

1

R

UX high
R2

R

Uref low
21

22

23

24


V
n
ờn tr
c nh
nh
Vn
o
ờn
tr nh
nh l lo
loii b
b
c
hng ca u ni v mch o
dựng loi
in tr 4 u:
R
R
hai u cho dũng chy qua
hai u cho in ỏp

x

I

UX

I

S

UX

Ux c u vo UinH
inHg
g; cũn Us a vo Uref
ca 7107
U
N X = 1000 x
U ref

i1

R1

i1R 1 = i 2 R 3 + IR X

R
IR X = R 1 i1 i 2 3
R1


R
R 2 i1 i 2 4
R2 R2

Rm

=
=
RX
R1

R3

R 1 i1 i 2
R1


R
RX = Rm ì 1
R2

U0

25

26

27

28

UG=0

i1

I+i1





R2

i1R 2 = i 2 R 4 + IR m

R
IR m = R 2 i1 i 2 4
R2



U
= 1000 x

Us

i2

R3

I
RX

i2

I

I- i2
a

Y
I+i1

R4

b

Rm

Khoảng đo của cầu Kelvin :
10à ữ1.
Độ chính xác của phép đo:
0,2%.
Rm : điện trở mẫu có giá trị nhỏ.
R1, R2, R3, R4 : điều chỉnh đợc
để cầu cân bằng, phải luôn giữ tỉ số
R1/R2=R3/R4.


a. Điều kiện cân bằng cầu
Phân tích
điều kiện cân
bằng cầu???
- Cân bằng về Modul:
z 1z 4 = z 2z 3

(1)
- Cân bằng về pha:
1+4 = 2+3
(2)

Z1 Z3
=
Z2 Z4

Z1

Z3

Z2

Z4

Để có thể cân bằng cầu theo phơng trình (1) và (2) là
vô cùng khó khăn để giản tiện thờng chọn 2 trong 4
nhánh là thuần trở.
29

30

c1. Cầu xoay chiều đo điện dung tổn hao ít

Z1

CX
RX

Z2

Cn
Rn

Z1 = R X +

1
jCX

Z2 = R n +

1
jCn1

R3

Dựng c
cu
u cõn b
bng
ng [1-93]





1
= R 3 R n +

R 4 R X +
j

C
jCn
R4

X
1
1
RX j
Rn j
CX
C n
=
R3
R4

Cx

Rx

R3

Rn

R4

Cx

Cn

R3

Cân bằng cầu ???


iiu
u ki
kin
n cõn b
bng
ng v
v pha
iu kin cõn bng v biờn

Rx

RX Rn
RR
R
=
RX = 3 n = 3 ì Rn
R3 R4
R4
R4
CR
R
1
1

=
CX = n 4 = 4 ì Cn
CX R3 Cn R4
R3
R3

Cn
Rn

31

R4

Rx =

R3
R
R n ; Cx = 4 Cn
R3
R4

32


b. Chỉ thị :
Chỉ báo dùng cho cầu xoay chiều, thờng
VF
dùng diod chỉnh lu

RCT

Điện áp
ra cầu

CT

Nếu điện áp ra cầu xoay chiều nhỏ, có thể dùng
thêm bộ khuếch đại
Cỏch ny cú th xỏc nh dũng in nh hn 1àA

CT

33

34

Z1 = R X + jL X

LX
Z1

Lx

Z1 =RX+jLX
Rx

Z2=(RL+Rn) + jLn
Z3=R3; Z4=R4

R3
RX

R3

Rn

Rn

Z2

RL
Ln

1

ĐN
2
R4

Z2 = ( R L + R n ) + jL n

R 4 (R X + jL X ) = R 3 [( R L + R n ) + jL n ]
R 4R X = R 3( R L + R n ) R X =
R 4L X = R 3L n L X =

RL

R 3(R L + R n )
R4

R3
ì Ln
R4

R4

Lm sao chnh c cõn bng
c pha v biờn ?

Ln

35

Bản thân cuộn mẫu có điện trở thuận RL, nên điện trở mẫu phải bố
trí để có thể đổi qua lại giữa 2 nhánh 1 và 2 để cầu cân bằng.
Giả sử RX > R4 công tắc để ở nhánh 1.

36


Mắc điện cảm mẫu vào mạch , C0 ở giá tị C01 (vạch 0 ở thang
đo C ứng với giá trị L0 của điện cảm )

iu kin cng hng

0 =

1
L0C01

L0
Phỏt
0

V1

V2

Cn

w0 =

Cx

1
L0 C01

1

A1

giữ nguyên tần số 0, và xoay tụ xoay C0 đến vị trí
cộng hởng C02 , nh vậy

L0 C01

Trong đó :

X

R

Lx C02

đ Lx =

C01
L0
C02

L 0 (C 02 + C x )

37

Q=

1

1

0 =

Ta có :

=

38

X-điện kháng của mạch đo C/L
R: Điện trở thuần của mạch và tg =1/Q

Tại giá trị cộng hởng XL=XC và X=0; I=U1/R
Lúc đấy điện áp C0 (tức C02) sẽ là:
Ue =

1
U
I=
C 02
C 02 R

Nếu ta đặt giá trị U1=1V thì V2 Chỉ Q
L0
Phỏt
0

V1

V2

Cn

Cx

Mch o tn s

A1
39

40

Chuyển đổi điện áp

Force de
contre-réaction
qui agit sur le
capteur

Đo tần số giao động
41

R

R

C
7400

7400

C
C

R=100KΩ;
C= 100pF

R=(1-3)MΩ
C= 27pF

43

42