Giáo trình THỰC HÀNH ĐO LƯỜNG TRONG ĐIỆN TỬ

183 9 0
  • Loading ...
1/183 trang
Tải xuống

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 04/04/2019, 13:26

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT MÔN HỌC THỰC HÀNH CƠ SỞ Số đơn vị học trình : 06 Phân bổ thời gian học: toàn thời gian học xưởng thực hành sở chia làm phần: Phần 1: (chiếm đơn vị học trình) Sinh viên học tập trung xưởng Nội dung học bao gồm: • Học tập nội qui, qui định xưởng THCS an tồn điện, phòng chống cháy nổ …., thao tác an toàn làm việc với thiết bị đo, nguồn AC, DC … • Lý thuyết chung đo lường, hàn nối, dụng cụ đo, mạch in … • Học tập phần mềm mô chuyên dùng cho kỹ thuật điện tử : Tina, cỉrcuiMaker, proteus…… cách sử dụng phần mềm để mô mạch điện, thay đổi thông số mạch để hiểu chất nguyên lý mạch • Vẽ mạch in phần mềm học • Lắp ráp mạch tương tự: dao đông, khuếch đại, nguồn ổn áp … mạch in panel • Lắp ráp mạch kỹ thuật số: đo điện áp, đo tần số, phân kênh, hợp kênh …… Phần 2: (chiếm đơn vị học trình) Sinh viên tự làm nhà theo nội dung đăng kí với Giáo viên Trong nội dung sinh viên tự nhận tập, đề tài mà u thích, giáo viên phân cơng, sau thành lập nhóm từ 2-3 sinh viên tùy theo mức độ khó dễ đề tài mà sv chọn để đăng kí với giáo viên làm tập nhà Các bước tiến hành: - Sinh viên nhận đề tập từ giáo viên hướng dẫn - Nghiên cứu lý thuyết tập giao - Mô thành công mạch điện, vẽ mạch in - Tự thu thập vật linh kiện lắp ráp mạch - Báo cáo kết với giáo viên hướng dẫn (gồm kết lý thuyết, kết mô mạch điệ thực tế với giá trị , trạng thái đo mạch…vvv) Các tập thực hành chia làm nhóm bài: - Các tập thiết kế, mmo phỏng, lắp ráp mạch điện tử tương tự Các tập thiết kế, mô phỏng, lắp ráp mạch số Các tập thiết kế, mô lắp ráp mạch điện ứng dụng vi điều khiển Phần 3: (chiếm đơn vị học trình) Sau sinh viên hồn thành nhà, thời gian sinh viên mang xuống xưởng để đo đạc, kiểm tra, hiệu chỉnh thông số… Giáo viên kiểm tra, giúp đỡ nhóm sinh viên hồn thành tập sau chấm điểm tập báo cáo nhóm NỘI DUNG CÁC BÀI THỰC HÀNH (PHẦN HỌC TẬP TRUNG) CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO THỰC HÀNH ĐIỆN TỬ I KHÁI QUÁT VỀ ĐO LƯỜNG TRONG ĐIỆN TỬ THỰC HÀNH Phép đo kỹ thuật đo lường điện tử Đo lường điện tử phương pháp xác định trị số thông số cấu kiện điện tử hay hệ thống điện tử Thiết bị dùng để xác định giá trị gọi thiết bị đo, chẳng hạn đồng hồ vạn (multimeter) dùng để đo trị số điện trở, điện áp dòng điện mạch điện Kết đo tùy thuộc vào giới hạn thiết bị đo phương pháp đo Các hạn chế làm cho giá trị đo (hay giá trị biểu kiến) sai khác chút so với giá trị (giá trị tính tốn theo thiết kế) Do để đánh giá hiệu suất thiết bị đo cần phải nắm khái niệm độ xác (accuracy), độ rõ (precision), độ phân giải (resolution), độ nhạy (sensitivity) sai số (error) 1.1 Độ xác Độ xác mức độ gần mà giá trị đo đạt so với giá trị đại lượng cần đo Ví dụ trị số đọc đồng hồ vạn khoảng từ 96V đến 104V giá trị 100V ta nói giá trị đo gần giá trị khoảng ±4% Vậy độ xác thiết bị đo 4% Trong thực tế giá trị ±4% độ khơng xác phép đo, dạng biểu diễn độ xác trở thành thông dụng nhà sản xuất thiết bị đo dùng để quy định khả xác thiết bị đo lường Trong thiết bị đo điện tử số, thơng thường độ xác ±1 số đếm cộng thêm độ xác khối phát xung nhịp hay gốc thời gian a Độ xác độ lệch đầy thang Thơng thường thiết bị đo lường điện tử tương tự thường có độ xác cho dạng phần trăm độ lệch toàn thang fsd (full scale deflection) Nếu đo điện áp đồng hồ đo điện áp đặt thang đo 100V với độ xác ±4%, thị số đo điện áp 25V số đođộ xác 25V±4% fsd hay khoảng từ (25V-4V) đến (25V+4V) tức khoảng từ từ 21 đến 29V Đây độ xác ±16% 25V Đó sai số giới hạn Ví dụ cho thấy rằng, điều quan trọng đo nên thực phép đo gần với giá trị tồn thang đo được, cách thay đổi chuyển mạch thang đo Nếu kết đo cần phải tính tốn theo nhiều thành phần sai số giới hạn thành phần cộng với để xác định sai số kết đo.Ví dụ với điện trở R có sai số ±10% cơng suất I2R có sai số 5% +5%+10% = 20% Trong đồng hồ số, độ xác quy định sai số giá trị đo ±1 chữ số Ví dụ, đồng hồ có khả đo theo chữ số ½ chữ số, sai số 1/103 = 0,001 = ±(0,1% + chữ số) b.Độ xác động thời gian đáp ứng Một số thiết bị đo, công nghiệp dùng để đo đại lượng biến thiên theo thời gian Hoạt động thiết bị đo điều kiện gọi điều kiện làm việc động Do độ xác động độ gần mà giá trị đo giá trị mà dao động theo thời gian, khơng tính sai số tĩnh Khi thiết bị đo dùng để đo đại lượng thay đổi, khái niệm khác gọi đáp ứng thời gian dùng để khoảng thời gian mà thiết bị đo đáp ứng thay đổi đại lượng đo Độ trì hỗn đáp ứng thiết bị gọi độ trễ 1.2 ĐộĐộ rõ thiết bị đo phép đo mức độ giống phạm vi nhóm số liệu đo Ví dụ, phép đo thực đồng hồ đo điện áp giá trị là: 97V, 95V, 96V, 94, 93V giá trị trung bình tính 95V Thiết bị đođộ rõ khoảng ±2V mà độ xác 100 - 93V = hay 7% Độ rõ tính giá trị trung bình bình phương độ lệch Ở ví dụ độ lệch +2, 0, +1, -1, -2 Nên giá trị độ lệch hiệu dụng : + +1+1+ = Do mức trung bình sai lệch 1,4 Như độ rõ phản ánh tính khơng đổi (hay khả lặp lại ) số kết đo, độ xác cho biết độ lệch giá trị đo so với giá trị Độ rõ phụ thuộc vào độ xác Độ xác cao cho độ rõ tốt hơn, ngược lại khơng Độ xác khơng phụ thuộc vào độĐộ rõ cao độ xác khơng thiết cao Khi độ xác gắn liền với độ lệch thực tế đồng hồ đo (hoặc số hiển thị thực tế đồng hồ số), độ rõ gắn liền với sai số số đọc giá trị đo Sai số tăng lên thị sai đồng hồ tương tự không ổn định thị số 1.3 Độ phân giải Độ phân giải thay đổi nhỏ giá trị đo (không phải giá trị 0) mà thiết bị đo đáp ứng số đo xác định Độ phân giải thường giá trị vạch chia nhỏ thang đo độ lệch Nếu đồng hồ đo dòng điện có 100 vạch chia thang đo từ đến 1mA độ phân giải 1/100mA = 10µA Ở đồng hồ đo số độ phân giải chữ số Độ phân giải cần cộng thêm với sai số số đo nằm khoảng hai vạch chia lân cận khơng thể đọc cách xác Độ phân giải phản ánh theo sai số độ rõ yêu tố khác thị sai 1.4 Độ nhạy Độ nhạy tỷ số độ thay đổi nhỏ đáp ứng thiết bị đo theo độ thay đổi nhỏ đại lượng đầu vào Ví dụ độ lệch đầy thang đồng hồ đo dòng điện A 50µA đồng hồ B 100µA đồng hồ A nhạy so với đồng hồ đo dòng điện B Với Voltmeter độ nhạy cho dạng Ω/Volt Một đồng hồ đođộ lệch tồn thang (FSD-Full Scale Deflection) 50µA có điện trở 20KΩ mắc nối tiếp FSD mức 1V Trong đồng hồ đo có FSD 100µA có điện trở 10KΩ FSD mức 1V Vậy Voltmeter có độ nhạy 20KΩ/V có độ nhạy cao so với Voltmeter 10KΩ/V a Ngưỡng độ nhạy Ngưỡng độ nhạy mức tín hiệu nhỏ phát dạng tín hiệu có nhiễu tạp âm Các tín hiệu nhỏ lẫn tạp âm, tăng độ nhạy hệ thống đo vô Thông thường sử dụng phép đo ngưỡng độ nhạy biên độ tín hiệu vào mà tỷ số tín hiệu nhiễu đơn vị dB b Yêu cầu độ rộng băng tần Độ rộng băng tần chọn lọc dùng để cải thiện mức ngưỡng Khi tần số nhiễu cao phổ tần tín hiệu cần đo, phải sử dụng mạch lọc thơng thấp để tín hiệu truyền qua với mức nhiễu không đáng kể Nếu nhiễu có tần số thấp phổ tần tín hiệu đo sử dụng lọc thơng cao Tổ hợp lọc thông thấp lọc thông cao suy độ rộng băng tần để chặn nhiễu Nếu nhiễu chiếm độ rộng phạm vi phổ tần tín hiệu cần đo lọc chặn nén nhiễu với phần nhỏ tín hiệu đo Các loại sai số Mỗi thiết bị đo cho độ xác cao có sai số hạn chế thiết bị đo, ảnh hưởng môi trường sai số người đo thu nhận số liệu đo Các loại sai số có ba dạng: sai số thô, sai số hệ thống, sai số ngẫu nhiên 2.1 Sai số thô Các sai số thô có nguồn gốc giới hạn thiết bị đo sai số người đo Giới hạn thiết bị đo: ví dụ ảnh hưởng tải gây voltmeter có độ nhạy Voltmeter rẽ dòng đáng kể từ mạch cần đo tự làm giảm mức điện áp xác Sai số đọc: sai lệch quan sát đọc giá trị đo, nhầm lẫn thị sai, hay đánh giá sai kim nằm hai vạch chia Các thiết bị đo số khơng có sai số đọc 2.2 Sai số hệ thống Sai lệch có dạng, khơng thay đổi gọi sai số hệ thống Các sai số hệ thống có hai loại: sai số thiết bị đo sai số môi trường đo Sai số thiết bị đo: sai số thiết bị đo ma sát phận chuyển động hệ thống đo hay ứng suất lò xo gắn cấu đo khơng Ví dụ kim thị khơng dừng mức khơng có dòng chảy qua đồng hồ Các sai số khác chuẩn sai dao động nguồn cung cấp, nối đất khơng ngồi già hóa linh kiện Sai số mơi trường đo Là sai số điều kiện bên ảnh hưởng đến thiết bị đo thực phép đo Sự biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, từ trường gây thay đổi độ dẫn điện, độ rò, độ cách điện, điện cảm điện dung Biến thiên từ tính thay đổi momen quay Các thiết bị đo tốt cho kết đo xác việc che chắn dụng cụ đạt đến mức tối đa, sử dụng chắn từ trường Các ảnh hưởng mơi trường đo gây độ dịch chuyển nhỏ kết quả, thay đổi nhỏ dòng điện 2.3 Sai số ngẫu nhiên Các sai số ngẫu nhiên nguyên nhân chưa biết, xuất tất sai số thô sai số hệ thống tính đến Khi Voltmeter hiệu chuẩn xác thực phép đo điện áp điều kiện môi trường lý tưởng, mà người đo thấy số đo có thay đổi nhỏ khoảng thời gian đo Độ biến thiên hiệu chỉnh cách định chuẩn hiệu chỉnh thiết bị đo mà phương pháp suy luận sai số ngẫu nhiên cách tăng số lượng phép đo sau xác định giá trị gần đại lượng cần đo Giới hạn thiết bị đo Một thiết bị đo có giới hạn thang đo, công suất (hay khả tải dòng), tần số, trở kháng độ nhạy (ảnh hưởng tải) 3.1 Giới hạn thang đo Mỗi thiết bị đo có khoảng đo lớn thông số cần đo Khoảng đo chia thành thang đo nhỏ, thích hợp Ví dụ voltmeter đo lớn 300V chia thành thang đo phụ 3V, 10V, 30V, 100V 300V Chuyển mạch thang đo thiết lập vị trí xác tùy thuộc vào giá trị đo yêu cầu Giả sử phép đo điện áp 9V sử dụng thang đo 10V Các thang đo cần phải có cho tất thơng số cần đo Cần phải chọn thang đo cho thông số đo thích hợp Nếu đo điện áp thang đo dòng điện đồng hồ đo hỏng 3.2 Độ mở rộng thang đo Là khái niệm sử dụng để chênh lệch giá trị lớn giá trị nhỏ thang đo Đối với giá trị đo đồng hồ mức nhỏ 10mA 100mA mức cao độ mở rộng thang đo 100mA-10mA=90mA Một đồng hồ đo điện áp có mức 0V giữa, với +10V bên -10V bên có độ rộng thang đo 20V 3.3 Giới hạn cơng suất Mỗi thiết bị đo có khả xử lý công suất lớn nhất, công suất tín hiệu vào khơng vượt q giới hạn cơng suất đo Cơng suất vượt q làm hỏng đồng hồ hay mạch khuếch đại bên 3.4 Giới hạn tần số Phần lớn cấu động đồng hồ đo tương tự có vai trò điện cảm mắc nối tiếp suy giảm dải tần số cao Trong thiết bị đo sử dụng mạch chỉnh lưu mạch khuếch đại, điện dung tiếp giáp cho hạn chế tín hiệu đo dải tần số cao Cơ cấu đo điện động sử dụng để đo tín hiệu có tần số lên đến 1000Hz (do điện cảm nối tiếp), cấu đo từ điện (có chỉnh lưu) sử dụng để đo tín hiệu có tần số lên tới 10KHz Các hạn chế tần số khác gây điện dung song song Máy sóng sử dụng để đo tín hiệu có tần số lên tới vài chục MegaHertz giá thành tăng cần độ rộng băng tần cao Máy sóng khơng sử dụng cuộn dây hệ thống thị kim ảnh hưởng bất lợi phần lớn cấu đo hạn chế loại bỏ 3.5 Giới hạn trở kháng Các thiết bị đo dùng để đo tín hiệu AC có trở kháng phụ thuộc vào mạch transistor sử dụng Một máy phát tín hiệu tần số cao có trở kháng 75Ω hay 50Ω để phù hợp với trở kháng vào hệ thống cần đo Các thiết bị voltmeter hay máy sóng có trở kháng vào cao Một voltmeter tốt vừa phải có trở kháng vào 20KΩ/Volt, máy sóng đồng hồ đo số hay đồng hồ đo điện tử có trở kháng vài megaohm Thiết bị đo điện áp có trở kháng cao cho độ xác phép đo cao hơn, hay có ảnh hưởng q tải Trở kháng cấu đo cuộn dây động tùy thuộc vào độ nhạy đồng hồ, độ nhạy máy đo kiểu ống tia điện tử phụ thuộc vào trở kháng khuếch đại dọc sử dụng máy sóng Ảnh hưởng tải Ảnh hưởng tải có nghĩa suy giảm trị số thông số mạch cần đo mắc thiết bị đo vào mạch Thiết bị đo tiêu thụ công suất từ mạch cần đo trở thành tải mạch cần đo Điện trở đồng hồ đo dòng làm giảm dòng điện mạch cần đo Tương tự, voltmeter mắc song song với mạch có điện trở cao thực vai trò điện trở shunt (song song), nên làm giảm điện trở mạch Điều tạo mức điện áp thấp tải đọc đồng hồ đo Do đồng hồ thị mức điện áp thấp so với điện áp thực, nghĩa cần phải lấy mức điện áp cao để có độ lệch Như ảnh hưởng tải hạn chế độ nhạy gọi giới hạn độ nhạy Ảnh hưởng tải biểu đồng hồ đo điện áp sau: Hình vẽ 1.1 Mạch dùng để tính ảnh hưởng tải Cho điện trở tải RL nội trở đồng hồ RM Cùng với điện trở mắc nói tiếp với tải RL RS Điện áp thực tế RL VL không mắc đồng hồ đo vào mạch V M điện áp tải có đồng hồ tính theo cơng thức sau: VL = VM = E × RL RS + RL E × ( RL // RM ) RS + ( RL // RM ) Ảnh hưởng tải tính theo phần trăm tính (VL-VM)x100/VL Can nhiễu phép đo So với tạp nhiễu bên tạo gợn sóng nguồn cung cấp, hay di chuyển lớn cách ngẫu nhiên số lượng vận tốc điện tử linh kiện điện tử tích cực thụ động, trình độ gây giảm đột ngột thông lượng qua điện cảm, thiết bị đo bị can nhiễu từ bên ngồi giải thích sau: 5.1 Can nhiễu tần số thấp Khi dây dẫn điện nguồn cung cấp AC chạy song song với đầu dây tín hiệu đo, nhiễu mạnh AC (tần số 50Hz) can nhiễu vào đầu tín hiệu đo hiệu ứng điện dung dây dẫn 5.2 Can nhiễu tần số cao Các tín hiệu tần số cao tạo có phát tia lửa điện vùng xung quanh thiết bị đo Tia lửa điện tạo chuyển mạch nguồn cung cấp, hệ thống đánh lửa, động điện chiều, máy hàn, phóng điện hồ quang (sự ion hóa khơng khí gần điện áp cao) hồ quang điện đèn huỳnh quang Tia chớp nguồn tần số cao tự nhiên Phát quảng bá từ đài thu phát vô tuyến đài phát di động công suất cao, lắp đặt gần thiết bị đo tạo tín hiệu tần số cao Các tín hiệu cao tần can nhiễu vào thiết bị đo, tín hiệu cao tần chỉnh lưu cấu kiện bán dẫn có thiết bị đo, tác động đến kết đo điện áp không mong muốn thể dạng khác phép đo, làm cho kết đo sai hoàn toàn Một số phép đo DC tiến hành điểm đo mạch có điện áp DC điện áp tín hiệu tần số cao Các phép đo điện áp DC khơng xác khơng lọc bỏ điện áp cao tần trước tín hiệu đo chỉnh lưu thiết bị đo 5.3 Cách phòng ngừa khắc phục nhằm loại bỏ can nhiễu cao tần - Trước tiên cần bao bọc có hiệu thiết bị đo để khơng bị can nhiễu ngồi trực tiếp vào thiết bị đo - Thiết bị đo phải nối đất - Cần phải lọc tín hiệu khơng mong muốn mạch vào, dây đo dây nguồn cung cấp để tín hiệu cao tần lọc bỏ trước chỉnh lưu, phải có mạch lọc băng tần tín hiệu đo để loại bỏ nhiễu can nhiễu tần số cao Mạch nối với bệ máy cần phải bảo đảm Mối hàn bị nứt hay thiếu kết nối tạo điện trở đầu vào đất tín hiệu tần số cao, nên điện áp cao tần xâm nhập đầu vào minh họa hình 10 Mixed-mode Binary Ripple Counter Circuit +5V +5V IC C1 01uF R5 500 Vcc Dis Thr Ctl S Q _ Q J CP K R S Q _ Q J CP K R S Q _ Q J CP K R S Q _ Q 1k 1k 1k 1k R Clk Q0 C2 01uF + 0V J CP K 555 Gnd Trg Out Rst NPN + R6 100 +15V Q1 0V NPN Q2 NPN 0V Q3 NPN Mô hỗn hợp mixed mode Mạch số 52: Biến đổi tương tự-số -Vẽ mạch điện hình -Tìm hiểu cấu tạo nguyên tắc hoạt động IC ADC 0800 - Chọn chế độ phù hợp mô mạch -Quan sát kết rút nhận xét V1 -12 V4 0/5V 25kHz V6 V5 2.56V U1 ADC0800 B C D4 Vdd D5 D3 D6 D2 D7 Vref+ Vref- D1 SC D0 OE Vin Vgg Clk EOC Vss D E V3 0/2.56V F G A V2 0/5V 97.0 Hz 1MHz Mạch biến đổi ADC 169 0.000us A: v2_1 50.00us 100.0us 150.0us 200.0us 250.0us 300.0us 350.0us 400.0us 450.0us 500.0us ... hồn thành tập sau chấm điểm tập báo cáo nhóm NỘI DUNG CÁC BÀI THỰC HÀNH (PHẦN HỌC TẬP TRUNG) CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO THỰC HÀNH ĐIỆN TỬ I KHÁI QUÁT VỀ ĐO LƯỜNG TRONG ĐIỆN TỬ THỰC HÀNH Phép đo kỹ... sư điện tử tiến hành công việc thiết kế, lắp ráp sửa chữa điện tử Đồng hồ vạn có bốn chức là: - Đo điện trở - Đo điện áp chiều - Đo điện áp xoay chiều - Đo dòng điện Ưu điểm đồng hồ thực phép đo, ... Phép đo kỹ thuật đo lường điện tử Đo lường điện tử phương pháp xác định trị số thơng số cấu kiện điện tử hay hệ thống điện tử Thiết bị dùng để xác định giá trị gọi thiết bị đo, chẳng hạn đồng
- Xem thêm -

Xem thêm: Giáo trình THỰC HÀNH ĐO LƯỜNG TRONG ĐIỆN TỬ, Giáo trình THỰC HÀNH ĐO LƯỜNG TRONG ĐIỆN TỬ, Phép đo và kỹ thuật đo lường điện tử, Can nhiễu ở phép đo, Kỹ thuật đo và một số chú ý, Đồng hồ đo số, Máy tạo sóng chức năng, Bộ đếm tần số, Giới thiệu các dụng cụ, thiết bị dùng trong kỹ thuật hàn nối, Giới thiệu các kỹ thuật hàn điện tử, CHƯƠNG 2. CƠ SỞ KỸ THUẬT MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN TỬ, Mô phỏng mạch điện với SPICE, Phần mềm mô phỏng CircuitMaker2000

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay