Bài giảng kỹ thuật đo điện- điện tử Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG §1-1: ĐẠI LƯNG ĐO LƯỜNG Có 2 loại cơ bản:  Đại lượng điện.  Đại lượng không điện. 1. Đại lượng điện:  Đại lượng điện tác động (active – có nguồn)  Đại lượng điện thụ động (passive) Tác động: V, I, P năng lượng của nó sẽ cung cấp cho mạch đo. Nếu năng lượng lớn phải phân áp dòng trước khi đo. Còn năng lượng nhỏ, phải khuyếch đại trước khi đo. Thụ động: R, L, C, M (hổ cảm): không mang năng lượng nên phải cung cấp năng lượng ngoài.  Đo nóng  Đo nguội 2. Đại lượng không điện: ví dụ như nhiệt độ, áp suất, trọng lượng, độ ẩm, độ pH, tốc độ, gia tốc… thường đổi sang đại lượng điện bằng bộ cảm biến rồi đo. §1-2: CHỨC NĂNG VÀ ĐẶC TÍNH CỦA THIẾT BỊ ĐO 1. Chức năng:  Cho kết quả đo  Kiểm tra quá trình hoạt động của hệ thống tự động điều khiển  “đo lường quá trình” trong công nghiệp. Đây cũng là môn học trong ngành tự động hóa. 2. Đặc tính thiết bò đo: Có thể chia:  Thiết bò đo điện  Thiết bò đo điện tử Hoặc chia:  Thiết bò kim chỉ thò (analog)  Thiết bò hiện số Hoặc :  Đo lường điều khiển từ xa. §1-3: CHUẨN HOÁ TRONG ĐO LƯỜNG. 1. Cấp chuẩn hoá:  Cấp 1: chuẩn quốc tế: tại trung tâm đo lường quốc tế đặt tại Paris.  Cấp 2: chuẩn quốc gia: tại các viện đònh chuẩn quốc gia được chuẩn hoá theo quốc tế.  Cấp 3: chuẩn khu vực: theo các khu vực đòa lý.  Cấp 4: chuẩn phòng thí nghiệm. 2. Cấp chính xác thiết bò đo:  Được ghi trên máy hoặc sổ tay kỹ thuật (cataloge) thiết bò đo: 0.1%, 0.5%, 1%…. §1-4:SAI SỐ TRONG ĐO LƯỜNG 1. Sai số tuyệt đối: nn xye  Trong đó: y n : trò số tin cậy x n : trò số đo được. 2. Sai số tương đối: %100x y xy e n nn   Thí dụ: điện áp có trò số 50V. đo được 49V  e=1V, e r =2%. Ngoài ra còn có các khái niệm:  Độ chính xác tương đối.  Tính chính xác.  Sai số chủ quan.  Sai số hệ thống.  Sai số ngẫu nhiên.  Giới hạn sai số. §1-5: CẤU TRÚC THIẾT BỊ ĐO. Tổng quát: có 3 khối  Cảm biến : Biến các đại lượng không điện thành đại lượng điện.  Gia công tín hiệu : Biến đổi tín hiệu điện phù hợp với bộ chỉ thò.  Chỉ thò kết quả: Chỉ thò bằng kim hoặc hằng số. §1-6:SỰ LỰA CHỌN VÀ DÙNG CÁC THIẾT BỊ ĐO. Chọn thiết bò đo cho phù hợp:  Đại lượng đo: V, U, I,…  Thang đo.  Cấp chính xác Cảm biến Gia công tín hiệu Chỉ thò Kết quả  Độ nhạy.v.v Cẩn thận khi sử dụng:  Đọc kỹ qui trình đo.  Phạm vi đo.  An toàn cho người và máy. §1-7:HỆ THỐNG ĐO. 1. Hệ thống đo dạng analog. a) Hệ thống đo 1 kênh: Analog b) Heọ thoỏng ủo analog nhieu keõnh: ẹửụứng truyen Cần đo nhiều đại lượng thì mỗi đại lượng đo ở 1 kênh  sắp xếp  điều chế (mã hoá) theo tần số  phát đi (truyền)  thu  giải mã. ( Có thể thực hiện đo từ xa). 2. Hệ thống đo dạng số: Tương tự như hệ thống analog nhưng nhờ dùng vi xử lý, máy tính với việc cài đặt phần mềm  xử lý nhanh, linh hoạt thông minh hơn. 3. Điều khiển từ xa thiết bò đo lường: Linh hoạt nhờ remote điều khiển các chức năng hệ thống đo lường bằng cách sử dụng đường truyền số liệu (bus) của bộ vi xử lý. Chương 2: CHỈ THỊ ĐO LƯỜNG §2-1:ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI Chỉ thò đo lường là 1 khâu chức năng biến đại lượng cần đo thành số đo với đơn vò đo lường được chọn. Có 2 loại chỉ thò:  Chỉ thò cơ điện  Analog  Chỉ thò số  Digital a) Chỉ thò cơ điện: Trong đó: X: đại lượng vào U, I : đại lượng ra là góc quay của kim chỉ thò và các chỉ dẫn (con số) giúp đọc được kết quả đo. b) Chỉ thò số: Trong đó: X: đại lượng vào là những tín hiệu dưới dạng mã. Ra: là con số thập phân cùng với đơn vò và chỉ dẫn. Chỉ Th ò X  Chỉ Thò X Ra M Con số [...]... càng nhỏ §3-2 :ĐO ĐIỆN ÁP AC – DC 1 Đo điện áp DC: I do  Vdo  I max R S  Rm Vdo  I do ( RS  Rm ) Mở rộng tầm đo: dùng nhiều Rs khác nhau 2 Đo điện áp AC: Nguyên lý:  Cơ cấu điện động và điện từ RS mắc nối tiếp với điện kế  Riêng với cơ cấu từ điện Rs mắc nối tiếp với mạch đo IAC theo hình vẽ a) Chỉnh lưu bán kì: VAC(RMS)=(R1+Rm)Ihd+VD(RMS) Mặt khác: Icltb=Imax=0.3182Ihd Xác đònh điện trở nối... mở rộng đo) I=IM+IS Điện trở Shunt được xác đònh: RS  đều hoạt với dòng DC bộ chỉ thò cho dòng DC tầm đo (thang I max Rm I mazt  I max Trong đó: Rm : điện trở trong của ampe kế Imax : dòng điện tối đa của cơ cấu chỉ thò Imaxt : dòng điện tối đa của tầm đo Nếu ampe kế có nhiều tầm đo khác nhau thì dùng nhiều điện trở Shunt khác nhau hay dùng mạch Shunt Ayrton (điện trở Shunt dùng chung) 2 Đo dòng... nhiệt đo môi trường xung quanh c) Mở rộng tầm đo: Dùng điện trở Shunt cho diode và cơ cấu từ điện  Dùng biến dòng: N1i1=n2i2 (cân bằng lực từ động ở phần sơ cấp và phần thứ cấp) Ampe kế kìm là ứng dụng phổ biến: dùng biến dòng kết hợp với cơ cấu từ điện và diode chỉnh lưu với việc mở rộng tầm đo 3 nh hưởng của Ampe kế đến mạch đo: mỗi ampe kế đều có điện trở nội Rm  0  có ảnh hưởng đến kết quả đo. .. nhiệt để không phụ thuộc vào dạng và tần số của VAC d) Thang đo của VAC: được ghi theo tri số hiệu dụng mặc dù phương chỉnh lưu trung bình 3 nh hưởng của Von kế đến mạch đo: do ZV(vk) mắc song song với phần tử cần đo nên gây ra sai số (xem ví dụ 1, 2 trang 43) Chương 5: ĐO VDC BẰNG PHƯƠNG PHÁP BIẾN TRỞ §3- 4: VOLK KẾ ĐIỆN TỬ DC 1 Volk kế điện tử do áp DC dùng transistor (BJT) Hoạt động:  Mạch theo khuyếch... led 7 đo n (thập phân) Các số thập phân đầu vào thường cho dưới dạng mã BCD Đầu ra là mã của led 7 đo n: Y Y Y Y Y Y Y 1 2 3 4 5 6 7 a b c d e f g Ngoài ra để hiển thò được đa dạng hơn (các số khác ngoài 09) người ta còn dùng mã cơ số 8, cơ số 16 Trang 15 Chương 4: ĐO ĐIỆN ÁP VÀ DÒNG ĐIỆN §3-1 :ĐO DÒNG MỘT CHIỀU (DC) VÀ XOAY CHIỀU (AC) 1 Đo dòng DC: Cả 3 loại động được nên được dùng làm máy đo nhưng... mạch khuyếch đại thuật toán: Có các ưu điểm:  Hệ số khuyếch đại lớn, chọn lọc phù hợp với độ chính xác và tuyến tính cao  Có ngõ vào vi sai để đo hiệu số điện thế  Độ ổn đònh của hệ số khuyếch đại cao a) Mạch đo có K=1 b) Mạch đo có K>1 Điện áp ra: Vo  Vi (1  R1 ) R2 c)Mạch khuyếch chuyển đổi VĐiện áp ra: đại >I  Rs  Rm  Vo  Vi 1  R    d) Mạch khuyếch đại vi sai: (tự đọc) 3 Đo áp có giá... đọc) 3 Đo áp có giá trò nhỏ dùng phương pháp “chopper” a Sơ đồ khối: Để khắc phục việc khuyếch đại cả điện áp trôi khi dùng bộ khuyếch đại DC K lớn người ta dùng mạch sau: Hoạt động: b Mạch cụ thể:  “Chopper” dùng phương pháp quang  “Chopper” dùng khóa điện tử bằng JFET (Tự xem) §3-5:VOLK KẾ ĐIỆNTỬ ĐO ĐIỆN ÁP AC 1 Khái quát: Chuyển đổi AC sang DC bằng cách:  Phương pháp chỉnh lưu diode  Phương pháp... lưu 2 bán kỳ b) Dùng phương pháp biến đổi nhiệt điện: Nguyên tắc: dùng I cần đo đốt nóng cặp nhiệt tạo ra IDC cho cơ cấu từ điện: E0(DC)=KTRI2hd Trong đó: Ihd :trò số hiệu dụng của dòng AC cần đo R :điện trở dây đốt nóng KT :hằng số tỉ lệ Người ta chỉ sử dụng trong khoảng gần tuyến tính của E0 theo giá trò của Ihd Ưu điểm: không phụ thuộc vào tần số nên để đo dòng AC có tần số cao và dạng bất kỳ người... CẤU CHỈ THỊ CƠ ĐIỆN (CƠ CẤU CHỈ THỊ KIM) Phổ biến vẫn còn dùng chỉ thò kim cho kết quả đo 1 Cơ cấu từ điện: Ký hiệu :  Cấu tạo :    Khung quay: nhôm quấn dây đồng có đường kính nhỏ cách điện (đk=vài %mm) đặt trên trục quay có lò xo hoặc dây treo Nam châm vónh cửu: khung quay đặt giữa hai cực của nam châm vónh cửu  Nguyên lý hoạt động:  Lực điện từ F tạo ra trên khung dây có dòng điện I chạy qua... nhiều tầm đo khác nhau thì dùng nhiều điện trở Shunt khác nhau hay dùng mạch Shunt Ayrton (điện trở Shunt dùng chung) 2 Đo dòng AC:  Cơ cấu điện từ và điện động hoạt động được với dòng AC  chỉ cần mở rộng tầm đo  Mạch đo AC dùng cơ cấu từ điện: Riêng cơ cấu từ điện phải chuyển đổi từ dòng AC sang dòng DC Cách này được sử dụng phổ biến trong các V.O.M a) Dùng chỉnh lưu: AC - DC  Giá trò trung bình . Bài giảng kỹ thuật đo điện- điện tử Chương 1: KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG §1-1: ĐẠI LƯNG ĐO LƯỜNG Có 2 loại cơ bản:  Đại lượng điện.  Đại lượng không điện. 1. Đại lượng điện:  Đại lượng điện. thiết bò đo: Có thể chia:  Thiết bò đo điện  Thiết bò đo điện tử Hoặc chia:  Thiết bò kim chỉ thò (analog)  Thiết bò hiện số Hoặc :  Đo lường điều khiển từ xa. §1-3: CHUẨN HOÁ TRONG ĐO LƯỜNG. 1 bò đo:  Được ghi trên máy hoặc sổ tay kỹ thuật (cataloge) thiết bò đo: 0.1%, 0.5%, 1%…. §1-4:SAI SỐ TRONG ĐO LƯỜNG 1. Sai số tuyệt đối: nn xye  Trong đó: y n : trò số tin cậy x n : trò số đo