báo cáo thực hành điện tử công suất, cảm biến loadcell,...

Mục Lục
Phần I:Điện Tử Công Suất
I.1) Mạch kích Triac và Thyristor.

3

I.1.1)Cấu tạo Triac và Thyristor.
I.1.2) Nguyên ly

I.2) Chỉnh Lưu Công Suất 1 Pha.

13

I.3) Chỉnh Lưu Công Suất 3 Pha.
I.4) Biến Đổi Điện Áp Xoay Chiều.

14
16

I.5) Biến Tần và Điều Chế Độ Rộng Xung.

18

Phần II: Đo Lường Cảm Biến
II.1 )Đo nhiệt độ bán dẫn,RTD,Thermocouples.
II.1.1 )Đo nhiệt độ RTD (PT100)
1) Cấu tạo.
2) Nguyên lý.
3) Thông số cơbản.

4)Ưu nhược điểm

5)Ứng dụng.
6)Thực hành trên thực tế.

25


II.1.2)Cảm biến đo nhiệt độ Thermocouple

28

1) Cấu tạo.
2) Nguyên

lý.
3) Phân loại.

4)Ưu nhược
điểm.
5)Ứng dụng.
6)Thực hành trên thực tế.

II.1.3) Cảm biến đo nhiệt độ bán dẫn

31

1) Cấu tạo.
2) Nguyên

lý.
3) Phân loại.

4)Ưu nhược
điểm.

II.2)Đo Lường Dịch Chuyển.

32

II.2.1) Một số cảm biến vị trí và dịch chuyển II.2.2)

Cảm biến Hall
1) Cấu tạo

2)Nguyên
lý

II.3)Đo Khối Lượng Với LOADCELL.
1) Cấu tạo.
2) Nguyên lý.
3) Thông số cơ

bản.
4)Ưu nhược điểm.
5)Ứng dụng.
2

42


6)Thực hành trên thực tế.

II.4) Cảm Biến Tiệm Cận Điện Cảm – Điện Dung.

47

Phần I:Điện Tử Công Suất
I/Mạch kích Triac và Thyristor.
I/1Cấu tạo Triac và Thyristor.
1) Thyristor

a) Cấu tạo

Thyristor gồm bốn lớp bán dẫn P-N ghép xen kẽ và được nối ra ba
chân:
A : anode : cực dương
K : Cathode : cực âm
G : Gate : cực khiển (cực cổng)
Thyristor có thể xem như tương đương hai BJT gồm một BJT loại
NPN và một BJT loại PNP ghép lại như hình vẽ sau:

b) Nguyên lý

►Trường hợp cực G để hở hay VG = OV
3


Khi cực G và VG = OV có nghĩa là transistor T1 không có phân cực ở
cực B nên T1 ngưng dẫn. Khi T1ngưng dẫn IB1 = 0, IC1 = 0 và T2 cũng ngưng

4

dẫn. Như vậy trường hợp này Thyristor không dẫn điện được, dòng điện qua
Thyristor là IA = 0 và VAK ≈ VCC.
Tuy nhiên, khi tăng điện áp nguồn VCC lên mức đủ lớn là điện áp VAK
tăng theo đến điện thế ngập V BO(Beak over) thì điện áp VAK giảm xuống như
diode và dòng điện IA tăng nhanh. Lúc này Thyristor chuyển sang trạng thái
dẫn điện, dòng điện ứng với lúc điện áp VAK giảm nhanh gọi là dòng điện
duy trì IH(Holding). Sau đó đặc tính của Thyristor giống như một diode nắn
điện.
►Trường hợp phân cực ngược Thyristor.
Phân cực ngược Thyristor là nối A vào cực âm, K vào cực dương của
nguồn VCC. Trường hợp này giống như diode bị phân cự ngược. Thyristor sẽ
không dẫn điện mà chỉ có dòng rỉ rất nhỏ đi qua. Khi tăng điện áp ngược lên
đủ lớn thì Thyristor sẽ bị đánh thủng và dòng điện qua theo chiều ngược.
Điện áp ngược đủ để đánh thủng Thyristor là V BR. Thông thường trị số VBR
và VBO bằng nhau và ngược dấu
c)Đặc tính

d) Các thông số kỹ thuật
►Dòng điện thuận cực đại: Đây là trị số lớn nhất dòng điện qua mà
Thyristor có thể chịu đựng liên tục, quá trị số này Thyristor bị hư. Khi
Thyristor đã dẫn điện VAK khoảng 0,7V nên dòng điện thuận qua có thể tính
theo công thức:
5


►Điện áp ngược cực đại: Đây là điện áp ngược lớn nhất có thể đặt
giữa A và K mà Thyristor chưa bị đánh thủng, nếu vượt qua trị số này
Thyristor sẽ bị phá hủy. Điện áp ngược cực đại của Thyristor thường khoảng

100V đến 1000V.
►Dòng điện kích cực tiểu: I Gmin : Để Thyristor có thể dẫn điện trong
trường hợp điện áp VAK thấp thì phải có dòng điện kích cho cực G của
Thyristor. Dòng IGmin là trị số dòng kích nhỏ nhất đủ để điều khiển Thyristor
dẫn điện và dòng IGmin có trị số lớn hay nhỏ tùy thuộc công suất của
Thyristor, nếu Thyristor có công suất càng lớn thì I Gmin phải càng lớn. Thông
thường IGmin từ 1mA đến vài chục mA.
►Thời gian mở Thyristor: Là thời gian cần thiết hay độ rộng của
xung kích để Thyristor có thể chuyển từ trạng thái ngưng sang trạng thái
dẫn, thời gian mở khoảng vài micrô giây.
►Thời gian tắt: Theo nguyên lý Thyristor sẽ tự duy trì trạng thái dẫn
điện sau khi được kích. Muốn Thyristor đang ở trạng thái dẫn chuyển sang
trạng thái ngưng thì phải cho I G = 0 và cho điện áp V AK = 0. để Thyristor có
thể tắt được thì thời gian cho VAK = OV phải đủ dài, nếu không VAK tăng lên
cao lại ngay thì Thyristor sẽ dẫn điện trở lại. Thời gian tắt của Thyristor
khoảng vài chục micrô giây.
2)Triac
a) Cấu tạo

6


Triac là dụng cụ tương đương với 2 Thyristor song song ngược chiều
nhau có chung một cực điều khiển. Do làm việc với cả nguồn phân cực
dương và âm, khái niệm Anode và Cathode của Triac không phù hợp.
b) Nguyên lý

►Cực cổng G dương và cực MT2 dương so với MT1
►Cực cổng G âm và cực MT2 âm so với MT1
►Trong mạch điện, một triac cho qua 2 nửa chu kỳ của một điện áp

xoay chiều và điều khiển bằng một cực điều khiển G.
►Khác với SCR, triac tắt trong một khoảng thời gian rất ngắn lúc
dòng điện tải đi qua điểm O. Nếu mạch điều khiển của triac có gánh là
điện trở thuần thì việc ngắt mạch không có gì khó khăn. Nhưng nếu
tải là một cuộn cảm thì vấn đề làm tắt triac trở nên khó khăn vì dòng
lệch pha trễ. Thông thường để tắt Thyristo người ta sử dụng cái ngắt
điện hoặc mạch đảo lưu dòng điện trong mạch.

7


I.1.2)Sơ đồ kích Thyristor & Triac đồng bộ

I.1.3)

Dạng sóng thu được.
Tín hiệu vào X Y…………………..V/Div

8

Time Base………………ms/Div


TP1…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

TP2…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

Nhận xét: Ngõ vào xoay chiều sẽ được khuếch đại thành xung vuông
có góc độ tương ứng để ngắt khoá K1, cho phép dòng nạp cho tụ
C1,C2.Tương ứng với bán kì dương trên tụ C1,C2 thì sẽ có xung răng
cưa.
9


TP3…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

TP4…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

Nhận xét: Bộ so sánh IB,IA chức năng so sánh thế răng cưa với thế
Vp.Khi thế răng cưa lớn hơn thế Vp thì bộ so sánh tạo xung dương ở
lối ra sử dụng để điều khiển Thyristor.

10


TP5…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

TP6…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

Nhận xét: IC4528 chức năng thực hiện các phép toán logic và giải
mã các đầu ra.

11


I.2) Chỉnh Lưu Công Suất 1 Pha.
I.2.1) Mạch đo

I.2.2) Dạng sóng thu được
…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

12


…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

I.3) Chỉnh Lưu Công Suất 3 Pha.

I.3.1)Mạch đo

13


I.3.2)Dạng sóng thu được

…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

I.4) Biến Đổi Điện Áp Xoay Chiều.

I.4.1)Mạch đo

14


I.4.2)Dạng sóng thu được

…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

15


…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div
16


I.5) Biến Tần và Điều Chế Độ Rộng Xung.
I.5.1) Mạch đo

17


I.5.2) Dạng sóng thu được

18


…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

19

…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

20


…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

21


…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

22


…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

…………………..V/Div

Time Base………………ms/Div

23


Phần II:Cảm Biến Đo Lường
**

**

**

II.1 )Đo Nhiệt Độ Bán Dẫn,RTD,cặp nhiệt điện

II.1.1)Đo nhiệt độ RTD (PT100)
1) Cấu tạo

RTD là chữ viết tắt của Resistance Temperature Detectors dịch ra dể
hiểu là cảm biến nhiệt độ điện trở . RTD (Resistance Temperature Detector –
nhiệt điện trở – Pt100) hoạt động dựa trên nguyên tắc điện trở của kim loại
tăng lên khi nhiệt độ tăng lên – hiện tượng đó gọi là nhiệt điện trở suất. Do

đó, đo nhiệt độ có thể được suy ra bằng cách đo điện trở của cảm biến RTD.
PT100 : có cấu tạo là một cuộn trờ làm bằng Platin, dựa vào sự hay
đổi điện trở của vật liệu làm cảm biến là Platin (Pt) theo nhiệt độ.

2) Nguyên lý

.
Khi nhiệt độ môi trường tăng hoặc giảm, điện trở R AB (điện trở của
RTD) sẽ tăng hoặc giảm theo nhiệt độ môi trường (nhiệt độ tăng thì điện trở
24


tăng, nhiệt độ giảm thì điện trở giảm). Đo giá trị điện trở đó ta có thể suy ra
ngược lại giá trị của nhiệt độ.
Các giá trị điện trở thay đổi theo một hệ số Alpha α (đối với RTD
platin). Hệ số alpha được xác định bằng phương trình:
Alpha = (R100 - R0) ÷ 100 R0
(Trong đó, R0 là điện trở của cảm biến tại 0 °C và R100 là điện trở của cảm
biến tại 100 °C)
3) Thông số cơ bản

- Độ dài dây: 50cm.
-Dải đo: -200 Độ --> 420 Độ.
- Dây cảm biến nhiệt PT100 bao gồm một đầu dò ống trụ có đường kính
4mm
- Chiều dài ống trụ là 30mm ,2 dây đầu ra có chiều dài 70cm
- Dải nhiệt độ đo được là từ -200ºC đến 500ºC
4)Ưu nhược điểm
a)Ưu điểm
Độ chính xác cao hơn cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn, chiều dài dây

không hạn chế.
b)Nhược điểm
Dải đo bé hơn cặp nhiệt điện, giá thành cao hơn cặp nhiệt điện.
5)Ứng dụng
Dùng để đo nhiệt độ ở các khu vực có nhiệt độ cao trong nhà máy để
đảm bảo quy trình vận hành của nhà máy được ổn định hơn mang lại hiệu
quả cao trong sản xuất kinh doanh.

25