Giáo trình Đồ điện tử

bằng, nghĩa là kim điện kế G chỉ số 0, tương ứng với điều kiện: Z1Z4=Z2Z3 (6.11) Công thức (5.11) áp dụng theo quy tắc anpha. 6.2.2 Cầu đo đơn giản: 6.2.2.1 Đo điện dung: Cx≡Z2 R4≡Z4 Z3≡R3 Z1≡C1 Hình 6.7: Đo điện dung. R3 và R4 lần lượt là các điện trở mẫu có thể thay đổi được. C1 là tụ điện mẫu có thể thay đổi được. CX là tụ điện cần đo. Nguồn cung cấp là tín hiệu hình sin (với độ méo dạng nhỏ) f=1KHz (tần số âm tần) hay tần số điện lưới 50Hz. Khi cầu đo cân bằng, áp dụng công thức (5.11), ta có: 58 Chương 6 : Đo điện dung,điện cảm,hổ cảm 34 1 11 R Cj R Cj xωω = 1 4 3 C R R Cx = [F] (6.12) 6.2.2.2 Đo điện cảm: Lx≡Z2 R4≡Z4 Z3≡R3 Z1≡L1 Hình 6.8: Đo điện cảm. L1: điện cảm mẫu có giá trị thay đổi được. Lx: điện cảm cần đo. R3 và R4 lần lượt là các điện trở mẫu có thể thay đổi được. Khi cầu đo cân bằng, áp dụng công thức 5.11, ta có: 341 RLjRLj xωω = 1 3 4 L R RLx = (6.13) # Nhận xét: Phương pháp cầu đo đơn giản chỉ xác định giá trị Cx hay Lx thuần tuý mà chưa xét được sự tổn hao trên tụ điện hay cuộn dây tương ứng. 6.2.3 Cầu đo phổ quát (universal bridge): 6.2.3.1 Đo điện dung: Trong thực tế mạch tương đương của tụ điện dung có 2 dạng tuỳ theo sự hao mất của điện dung. Do đó chất lượng của điện dung được đánh giá qua hệ số D của tụ điện. Trường hợp điện dung có hao mất nhỏ, nghĩa là trị số D nhỏ (D<0.1) thì sơ đồ mạch tương đương bao gồm Cx mắc nối tiếp Rx, giá trị Dnt được tính: { } { }x x nt Z Z tgD Im Re== δ 59 Chương 6 : Đo điện dung,điện cảm,hổ cảm Trong đó: x xx Cj RZ ω 1+= Vậy D được tính theo công thức sau: ω ω xx x x nt CR C R D == 1 (6.14) Trường hợp ngược lại, điện dung có hao mất lớn, D lớn (D>0.1) thì sơ đồ mạch tương đương bao gồm Cx mắc song song với Rx, giá trị Dss được tính: ntxxx x ss DCRC R D 11 1 === ωω (6.15) Sơ đồ mạch cầu đo phổ quát với điện dung có tổn hao nhỏ (D<0.1): (Rx nt Cx) ≡Z2 R4≡Z4 Z3≡R3 Z1≡ (C1 nt R1) Hình 6.9: Cầu Sauty (D<0.1) Khi cầu Sauty cân bằng, ta được: 43 1 1 R C jR R C jR x x ωω −= − Cân bằng phần thực: 4 3 1 R R RRx = (6.16) Cân bằng phần ảo: 1 4 3 C R R Cx = (6.17) Hệ số tổn hao: 11CRCRD xxnt ωω == (6.18) Lưu ý: các giá trị Cx và Rx không phụ thuộc tần số. Bài tập: Cho cầu đo Sauty, biết C1=0.1 Fμ , R3=10KΩ , R4=14.7KΩ người ta điều chỉnh giá trị điện trở mẫu R1=125Ω thì thấy cầu cân bằng. Hãy xác định các giá trị Cx, Rx và D biết rằng tần số tín hiệu là 100Hz. Bài giải: 60 Chương 6 : Đo điện dung,điện cảm,hổ cảm Aùp dụng công thức cầu cân bằng Sauty, ta được: FF K KC R R Cx μμ 068.01.07.14 10 1 4 3 =Ω Ω== Ω=ΩΩ Ω== 3.1837.14 10 125 4 3 1 K K R R RRx Hệ số tổn hao: 008.010*1.0*125*10022 61111 ===== −ππωω CfRCRCRD xxnt Sơ đồ mạch cầu đo phổ quát với điện dung có tổn hao lớn (D>0.1): (Rx//Cx)≡Z2 R4≡Z4 Z3≡R3 Z1≡ (C1//R1) Hình 6.10: Cầu Nernst (D>0.1) Khi cầu đo cân bằng, ta có: )1()1( 41 1 3 x x Cj R RCj R R ωω +=+ Cân bằng phần thực: 3 1 4 R RRRx = (6.19) Cân bằng phần ảo: 431 RCRC xωω = 1 4 3 C R R Cx =⇒ (6.20) Hệ số tổn hao: ntxx ss DCRCR D 111 11 === ωω (6.21) 6.2.3.2 Đo điện cảm: Phẩm chất của cuộn dây có điện cảm Lx được xác định bởi hệ số Q. Công thức tính hệ số phẩm chất Q: { }{ }x x Z Z Q Re Im= * Nếu cuộn dây có sự hao mất nhỏ Q<10 (điện trở của cuộn dây nhỏ) thì có mạch tương đương Rx nối tiếp Lx, hệ số phẩm chất Q được tính theo công thức sau: 61 Chương 6 : Đo điện dung,điện cảm,hổ cảm { } { } x x x x nt R L Z Z Q ω== Re Im (6.22) * Nếu cuộn dây có sự hao mất lớn Q>10 (điện trở của cuộn dây lớn) thì mạch tương đương Rx mắc song song với Lx, hệ số phẩm chất Q được tính theo công thức (6.23): { } { } x x x x x x ss L R R L Z ZQ ω ω === 1 1 Re Im (6.23) Sơ đồ mạch cầu đo phổ quát với cuộn dây có hệ số phẩm chất nhỏ Q<10: (Rx nt Lx) ≡Z2 R4≡Z4 Z3≡ (C3//R3) Z1≡R1 Hình 6.11: Phương pháp cầu đo Maxwell-Wien Lưu ý: ít dùng điện cảm mẫu trong cầu đo vì chúng dễ gây nhiễu ảnh hưởng đến nhau, không chính xác, khó cân bằng. Khi cầu cân bằng: 4 3 3 1 ) 1( R LjRCj R R xx ωω +=+ Cân bằng phần thực: 3 1 4 R RRRx = (6.24) Cân bằng phần ảo: 4 13 R LRC x ωω = 413 RRCLx =⇒ (6.25) Hệ số phẩm chất: 33RCR LQ x x nt ωω == (6.26) Bài tập: 62 Chương 6 : Đo điện dung,điện cảm,hổ cảm Cho cầu đo Maxwell-Wien, biết C3=0.1 Fμ , R1=1.26KΩ , R3=470Ω , R4=500Ω thì thoả mãn cầu cân bằng. Hãy xác định các giá trị Lx, Rx và Q biết rằng tần số tín hiệu là 200Hz. Bài giải: Khi cầu cân bằng: Ω=ΩΩ Ω== KK R RRRx 34.1500470 26.1 3 1 4 mHRRCLx 63500*10*26.110*1.0 36 413 === − Hệ số phẩm chất: 06.0470*10*1.0*200*2 633 ==== −πωω RCR LQ x x nt Sơ đồ mạch cầu đo phổ quát với cuộn dây có hệ số phẩm chất lớn Q>10: (Rx //Lx) ≡Z2 R4≡Z4 Z3≡ (C3 nt R3) Z1≡R1 Hình 6.12: Cầu Hay. Khi cầu cân bằng: )( 1 1 3 341 C jR L j R RR xx ω ω − − = Cân bằng phần thực: 3 1 4 R RRRx = (6.27) Cân bằng phần ảo: xx CL RR ωω 141 = 413 RRCLx =⇒ (6.28) Hệ số phẩm chất: ntx x ss QRCL RQ 11 33 === ωω 63 Chương 6 : Đo điện dung,điện cảm,hổ cảm 6.3 Đo hổ cảm: 6.3.1 Cầu đo Maxwell: Lx L Cuộn dây cộng hưởng điện cảm R1:Hộp điện trở R2 L1* * * Hổ cảm mẫu * Hổ cảm cần đo i2 i2 i1 Hình 6.13: Cầu Maxwell đo hỗ cảm. Trong mạch trên chúng ta có: M1 là hổ cảm mẫu (có thể thay đổi được), Mx là hổ cảm cần đo, R1 là hộp điện trở và L là cuộn dây thêm vào để cân bằng điện cảm trong mạch. Khi cầu cân bằng: 21211 )( iRiLLjiMj í ++= ωω (6.29) 222 iRiLjiMj xíx += ωω (6.30) Chia (6.30) cho (6.29), ta được: 11 2 1 )( RLLj RLj M M xx ++ += ω ω Cân bằng phần thực và phần ảo, ta được: 1 2 11 R R LL L M M xx =+= (6.31) 64 Chương 6 : Đo điện dung,điện cảm,hổ cảm 6.3.2 Cầu Heavyside: i1+ i3 * R1 i3 i3 * L2 L3 R3 R2 R4 Hình 6.14: Cầu Heavyside Trong mạch trên M là hổ cảm cần đo của 2 cuộn dây, cuộn dây thứ cấp có điện cảm là L2. Khi cầu cân bằng: 1234 iRiR = (6.32) )()()( 31121333 iiMjiLjRiLjR +−+=+ ωωω (6.33) Chia phương trình (5.32) cho (5.33), ta được: )]([)( 4 2 214332 R MRMLjRRLjRR −−+=+ ωω (6.34) Cân bằng phần thực: 4 3 21 R RRR = (6.35) Cân bằng phần ảo: 42 2342 RR RLRL M + −= (6.36) 65 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện Chương 7 ĐO ĐIỆN ÁP VÀ ĐO DÒNG ĐIỆN 7.1 Đo dòng điện DC: 7.1.1 Nguyên lý đo: Các cơ cấu đo điện từ, từ điện và điện động đều hoạt động được với dòng điện DC cho nên chúng được dùng làm bộ chỉ thị cho ampe kế DC. Muốn đo được các giá trị đo khác nhau ta cần phải mở rộng tầm đo cho thích hợp. 7.1.2 Mở rộng tầm đo: 7.1.2.1 Mở rộng tầm đo cho cơ cấu đo từ điện: dựa vào điện trở Rs I G Im IS RS Rm Hình 7.1: Cách mở rộng tầm đo cơ cấu đo từ điện Rs điện trở shunt. Rm điện trở nội của cơ cấu đo. Dòng điện đo: I = Im + Is Trong đó: Im dòng điện đi qua cơ cấu đo Is dòng điện đi qua điện trở shunt. Cách tính điện trở shunt Rs: max max II RIR c m s −= (7.1) Imax dòng điện tối đa của cơ cấu đo. Ic dòng điện tối đa của tầm đo. Bài tập 1: Cho sơ đồ mạch hình 7.1, biết AI μ50max = và Rm = ΩK1 và Ic =1mA, hãy tính Rs. 66 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện Giải Aùp dụng công thức (6.1), ta có Ω=−= −− − 6.52 10.5010 10.10.50 63 36 sR Bài tập 2: Cho sơ đồ mạch hình 7.1, biết mAI 5.2max = và Rm = ΩK1 và Ic =100mA, hãy tính Rs. Đối với ampe kế có nhiều tầm đo thì dùng nhiều điện trở shunt để mở rộng tàm đo khi chuyển tầm đo là chuyển điện trở shunt như hình 7.2. RSn ISn IS2 I G Im IS1 RS1 Rm RS2 Hình 7.2: Cách mở tầm rộng tầm đo dùng nhiều điện trở shunt. * Cách mở rộng tầm đo theo mạch Ayrton: D B C R3 R2 I G Im I1 R1 Rm Hình 7.3: Cách mở rộng tầm đo theo mạch Ayrton. Điện trở shunt ở B: Rsb = R1 + R2 + R3 Điện trở shunt ở C: Rsc = R1 + R2 còn điện trở R3 nối tiếp với cơ cấu chỉ thị. Điện trở shunt ở D: RsD = R1 còn điện trở R2 và R3 nối tiếp với cơ cấu chỉ thị. Bài tập 3: 67 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện Cho sơ đồ mạch Ayrton, Rm= ΩK1 và AI μ50max = . Hãy xác định giá trị điện trở R1, R2, R3 biết rằng ở tầm đo B dòng điện tối đa qua cơ cấu đo là 1mA, tầm đo C dòng điện tối đa qua cơ cấu đo là 10mA và tầm đo D dòng điện tối đa qua cơ cấu đo là 100mA. Giải Ở vị trí B: AI μ50max = , Ic =1mA: Aùp dụng công thức (7.1), ta có: Ω=++=−= −− − 6.52 10.5010 10.10.50 32163 36 RRRRs (a) Ở vị trí C: AI μ50max = , Ic =10mA: Aùp dụng công thức (7.1), ta có: 199 1 10.5010.10 )1.(10.50 3 2163 3 6 RKRRRKRs +Ω=+=− +Ω= −− − (b) Ở vị trí D: AI μ50max = , ID =100mA: Aùp dụng công thức (7.1), ta có: 1999 1 10.5010.100 )1.(10.50 23 163 23 6 RRKRRRKRs ++Ω==− ++Ω= −− − (c) Giải 2 phương trình (a), (b) ta được: 33 6.52199 1 RRK −=+Ω Ω=⇒ 237.473R thay R3 vào (c), tính được R1=0.526Ω Từ (1) suy ra giá trị R2 = 4.737Ω 7.1.2.2 Mở rộng tầm đo cho cơ cấu đo điện từ: Thay đổi số vòng dây cho cuộn dây cố định sao cho lực từ của cuộn dây khi có dòng điện chạy qua tác dụng lên lõi sắt của phần động không đổi, tức là: Λ332211 InInInF === (7.2) Bài tập 4: Cho F=300[Ampe-vòng], tính số vòng cho 3 tầm đo có cường độ dòng điện lần lượt là: I1=1A, I2=5A và I3=10A. 68 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện Giải Aùp dụng công thức (7.2), ta có n1=300 vòng. n2 = 60 vòng. n3 =30 vòng. 7.1.3 Mở rộng tầm đo cho cơ cấu đo điện động: Cuộn di động Cuộn cố định 2 Cuộn cố định 1 Rt Rs Hình 7.4: Cách mở rộng tầm đo cho cơ cấu đo điện động. Cuộn cố định có đặc điểm sợi to, ít vòng. Cuộn di động có đặc điểm sợi nhỏ, nhiều vòng. Mắc điện trở shunt song song với cuộn dây di động, cuộn dây cố định được mắc nối tiếp với cuộn di động. Cách xác định điện trở shunt tương tự như ampe kế kiểu cơ cấu đo từ điện đã nêu ở phần a) 7.2 Đo dòng điện AC: 7.2.1 Nguyên lý đo: Các cơ cấu đo điện từ và cơ cấu đo điện động đều hoạt động được với dòng điện AC. Riêng cơ cấu đo từ điện cần phải biến đổi dòng điện AC thành dòng điện DC trước khi sử dụng. 7.2.1.1 Mạch chỉnh lưu bằng Diode: D G cli Rm Hình 7.5: Mạch chỉnh lưu bằng diode dùng trong cơ cấu đo từ điện. Dòng điện qua diode mắc nối tiếp với cơ cấu đo từ điện có giá trị trung bình được xác định bởi: 69 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện hdmmm T clcl IIItdtIdtii 2318.0318.0 1sin 2 1 2 1 2/ 00 ===== ∫∫ πωππ π (7.3) Lưu ý: dòng điện AC có dạng hàm sin tuần hoàn. Nếu dòng điện AC có dạng bất kỳ thì cli phụ thuộc vào dạng tần số của tín hiệu. 7.2.1.2 Mạch chỉnh lưu bằng cầu diode: Hình 7.6: Mạch chỉnh lưu bằng cầu diode dùng trong cơ cấu đo từ điện. Khi dùng cầu diode thì dòng điện AC được chỉnh lưu ở hai nữa chu kỳ và giá trị trung bình được xác định: hdmmm T clcl IIItdtIdtii 2636.0636.0 2sin11 2/ 00 ===== ∫∫ πωππ π (7.4) 7.2.1.3 Dùng phương pháp biến đổi nhiệt điện: Phương pháp biến đổi nhiệt điện bao gồm một điện trở đốt nóng và một cặp nhiệt điện. Điện trở được đốt nóng bởi dòng điện AC cần đo. Chính nhiệt lượng này cung cấp cho cặp nhiệt điện và sẽ tạo ra điện áp DC cung cấp cho cơ cấu đo từ điện. i G G Rm Hình 7.7: Phương pháp biến đổi nhiệt điện. Tính chất của phương pháp biến đổi nhiệt điện: không phụ thuộc tầnsố và dạng của tín hiệu, nhưng cần quan tâm đến sự thay đổi nhiệt độ của môi trường. Nhiệt lượng: E = KT RI2 70 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện KT hằng số đặc trưng của cặp nhiệt điện. R điện trở dây đốt nóng. I giá trị hiệu dụng của dòng điện cần đo. 7.2.2 Cách mở rộng tầm đo: 7.2.2.1 Dùng điện trở shunt: D G Rm Is Rs Hình 7.8: Mở rộng tầm đo dùng cho cơ cấu đo điện từ. Diode mắc nối tiếp với cơ cấu đo từ điện, do đó dòng điện chỉnh lưu qua cơ cấu đo, dòng điện qua Rs là dòng AC. Im dòng điện qua cơ cấu đo. Immax dòng điện cực đại. Imax dòng điện cực đại cho phép qua cơ cấu đo. maxmax 2318.0318.0 IIIi mmcl ≤== Giá trị dòng điện hiệu dụng của dòng điện AC qua Rs: 2318.0 maxIII cs −= Ic là dòng điện cần đo. Điện trở Rs được xác định: s mD s I IRU R 2318.0 max+ = [Ω ] (7.5) Bài tập 5: Cho sơ đồ mạch hình 7.9, Rm= ΩK1 và AI μ50max = . Hãy xác định giá trị điện trở R1, R2, R3 biết rằng ở tầm đo A dòng điện tối đa qua cơ cấu đo là 250mA, tầm đo B dòng điện tối đa qua cơ cấu đo là 500mA và tầm đo C dòng điện tối đa qua cơ cấu đo 750mA. Lưu ý: diode loại 1N4007. 71 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện R3 I3 C B A D G Rm I2 I1 R1 R2 Hình 7.9: Mở rộng tầm đo dòng điện AC bằng cách dùng điện trở mắc song song Giải Diode loại 1N4007, chọn điện thế dẫn cho diode là UD=0.6V Aùp dụng công thức (7.5), cho các tầm đo: Tại tầm đo A, ISA = 250mA: Ω= + = + = − − 84.2 10.250 2318.0 10.5010006.0 2318.0 3 6 max 1 sA mD I IRU R Tại tầm đo B, ISB = 500mA: Ω= + = + = − − 68.5 10.500 2318.0 10.5010006.0 2318.0 3 6 max 2 sB mD I IRU R Tại tầm đo C, ISC =750mA: Ω= + = + = − − 52.8 10.750 2318.0 10.5010006.0 2318.0 3 6 max 3 sC mD I IRU R 72 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện 7.2.2.2 Dùng phương pháp biến dòng: Hình 7.10: Dùng phương pháp biến dòng Nguyên tắc hoạt động của biến dòng dựa trên hiện tượng hổ cảm. n1i1=n2i2 (7.6) i1 là dòng điện tải cần đo. i2 là dòng điện qua cơ cấu đo. 7.3 Đo điện áp DC: 7.3.1 Nguyên lý đo: Rs G Rm Ido Hình 7.11: Mạch đo điện áp DC Điện áp cần đo chuyển thành dòng điện đo đi qua cơ cấu chỉ thị maxIRR V I ms do do ≤+= (7.7) Các cơ cấu đo từ điện, điện từ và điện động được dùng làm volt kế đo DC bằng cách nối thêm điện trở Rs để hạn dòng. Riêng đối với cơ cấu đo điện động cuộn dây cố định và cuộn dây di động được mắc nối tiếp. 73 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện Cuộn di động Cuộn cố định 2 Cuộn cố định 1 Rs Hình 7.12:Mở rộng tầm đo: Đối với cơ cấu đo từ điện bằng cách mắc nối tiếp thêm điện trở Rs để mở rộng tầm đo. Nghĩa là, thay đổi tổng trở vào càng lớn thì tầm đo điện áp càng cao cho nên người ta thường dùng trị số độ nhạy DCV/Ω để xác định tổng trở vào của mỗi tầm đo. Bài tập 6: Volt kế có độ nhạy 20 ΩK /VDC thì ở tầm đo 2.5V có tổng trở vào là bao nhiêu?. Giải Tổng trở vào của Volt kế là Zv = 2.5V*20 ΩK /V=50 ΩK . Lưu ý: nội trở Volt kế càng cao thì giá trị đo càng chính xác. V3 V2 V1 G Rm R1 R2 R3 Hình 7.13: Cách mở rộng tầm đo. R3 R2 G R1 Rm V1 V3 V2 I Hình 7.14: Cách mở rộng tầm đo theo kiểu Ayrton. Bài tập 7: Cho sơ đồ mạch hình 7.13, biết Volt kế dùng cơ cấu từ điện có Rm= ΩK1 và AI μ100max = . Ở 3 tầm đo V1=2.5V, V2=20V, và V3 = 50V. Hãy tính các điện trở còn lại. 74 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện Giải Ở V1=2.5V, ta có: Ω===+ − KI VRR m 2510.100 5.2 6 max 1 1 (d) Mà Rm = ΩK1 nên R1=24 ΩK . Ở V2=20V, ta có: Ω===++ − KI VRRR m 20010.100 20 6 max 2 12 (e) Từ (d) và (e) suy ra R2 =175 ΩK . Ở V3=50V, ta có: Ω===+++ − KI V RRRR m 50010.100 50 6 max 3 123 Suy ra R3=300 ΩK . Lưu ý để Volt kế có độ chính xác càng cao nên chọn sai số R1,R2,R3 %1≤ DCV/Ω của volt kế. Bài tập 8: Volt kế dùng cơ cấu đo điện từ có cuộn dây cố định, dòng mAI 50max = và Rm= , tầm đo 0 . Xác định R nối tiếp với cơ cấu đo và công suất P. Ω100 V300÷ Giải Ta có, Ω===+ − KI VRR m 610.50 300 3 max Mà Rm = nên R=5.9Ω100 ΩK . Công suất P: WRIP 75.14)10.50(*9000.5 232max === − 7.4 Đo điện áp AC: 7.4.1 Nguyên lý đo: Tương tự như đo dòng điện AC, đối với cơ cấu đo điện động và điện từ thì phải mắc điện trở nối tiếp với cơ cấu đo như trong Volt kế DC, vì hai cơ cấu đo này hoạt động với giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều. Riêng đối với cơ cấu đo từ điện thì phải dùng cầu chỉnh lưu diode hay bộ biến đổi nhiệt điện. 75 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện 7.4.2 Mạch đo điện áp bằng cơ cấu đo từ điện: D1 Rs D2 G Rm UAC Hình 7.15: Mạch đo điện áp AC bằng cơ cấu đo từ điện. D1 chỉnh lưu dòng điện AC ở nửa chu kỳ dương. D2 cho dòng điện ở nửa chu kỳ âm qua (không đi qua cơ cấu đo) và điện áp nghịch không rơi trên D1 và cơ cấu đo, tránh điện áp nghịch lớn khi đo điện áp AC có giá trị lớn. Điện trở Rs nối tiếp ở tầm đo điện áp UAC được xác định: DmmSAC UIRRU ++= )( 2318.0/maxI UU I UURR DAC m DAC mS −=−=+⇒ (7.8) Bài tập 9: Cho hình 7.16, Rm= ΩK1 và AI μ50max = . Hãy xác định giá trị điện trở R1, R2, R3 biết rằng ở tầm đo C điện áp tối đa là 5VAC, tầm đo B điện áp tối đa là 10VAC và tầm đo A điện áp tối đa 20VAC. Lưu ý: các diode loại 1N4007. A B C D1 D2 G Rm UAC R3 R2 R1 Hình 7.16: Mở rộng tầm đo điện áp AC dùng các điện trở mắc nối tiếp. 76 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện Giải Diode loại 1N4007, chọn điện thế dẫn cho diode là UD=0.6V Aùp dụng công thức (7.8), cho các tầm đo: Tại tầm đo C, UAC = 5V: Ω=−=−=−=+ − KI UU I UURR DAC m DAC m 5.392318.0/10.50 6.05 2318.0/ 6max 3 Ω=−=−=⇒ KRR m 5.3815.395.393 Tại tầm đo B, UAC = 10V: Ω=−=−=−=++ − KI UU I UURRR DAC m DAC m 5.842318.0/10.50 6.010 2318.0/ 6max 32 Ω=−−=−−=⇒ KRRR m 455.3815.845.84 32 Tại tầm đo A, UAC = 20V: Ω=−=−=−=+++ − KI UU I UURRRR DAC m DAC m 5.1742318.0/10.50 6.020 2318.0/ 6max 321 Ω=−−−=−−−=⇒ KRRRR m 90455.3815.845.174 231 7.4.3 Mạch đo điện áp AC dùng biến đổi nhiệt đổi: Thang đo của Volt kế AC ghi theo giá trị hiệu dụng mặc dù sử dụng phương pháp chỉnh lưu trung bình. Riêng phương pháp dùng bộ biến đổi nhiệt điện thì gọi là volt kế AC có giá trị hiệu dụng thực. Volt kế AC sử dụng bộ biến đổi nhiệt điện không phụ thuộc tần số và dạng tín hiệu. R3 R2 R1 G Rt Hình 7.17: Mạch đo điện áp AC dùng biến đổi nhiệt điện. 77 Chương 7 : Đo điện áp và đo dịng điện Rt là điện trở nhiệt cần đo điện áp. Các điện trở R1, R2 và R3 là các điện trở mở rộng tầm đo. Ôn tập cuối chương 7 7.1) Cho sơ đồ mạch hình 7.12, biết Volt kế dùng cơ cấu từ điện có Rm= ΩK1 và AI μ50max = . Ở 3 tầm đo V1=2.5V, V2=20V, và V3 = 50V. Hãy tính các điện trở còn lại. 7.2) Cho sơ đồ mạch hình 7.13, biết Volt kế dùng cơ cấu từ điện có Rm= ΩK1 và AI μ50max = . Ở 3 tầm đo V1=0.5V, V2=2.5V, và V3 = 10V. Hãy tính các điện trở còn lại. 7.3) Cho sơ đồ mạch hình 7.9, Rm= ΩK1 và AI μ50max = . Hãy xác định giá trị điện trở R1, R2, R3 biết rằng ở tầm đo A dòng điện tối đa qua cơ cấu đo là 250mA, tầm đo B dòng điện tối đa qua cơ cấu đo là 500mA và tầm đo C dòng điện tối đa qua cơ cấu đo 750mA. Lưu ý: diode loại 1N4007. 7.4) Cho hình 7.16, Rm= ΩK1 và AI μ50max = . Hãy xác định giá trị điện trở R1, R2, R3 biết rằng ở tầm đo C điện áp tối đa là 50VAC, tầm đo B điện áp tối đa là 250VAC và tầm đo A điện áp tối đa 1000VAC. Lưu ý: các diode loại 1N4007. 78 Chương 8 : Đo tần số Chương 8 ĐO TẦN SỐ Tần số là số chu kỳ của một dao động trong một đơn vị thời gian, đơn vị tần số là Hz. Trong kỹ thuật vô tuyến, đo tần số được dùng trong các trường hợp như khắc độ và chuẩn lại các máy tạo tín hiệu đo lường, máy phát, máy thu; xác định tần số cộng hưởng của các mạch dao động; xác định dãi thông của bộ lọc, mạng bốn cực, kiểm tra mức độ lệch tần số của các thiết bị đang công tác, 8.1 Đo tần số bằng các mạch điện có thông số phụ thuộc tần số 8.1.1 Phương pháp cầu: R2 R3 R4 R1 C L Hình 8.1: Đo tần số bằng mạch điện phụ thuộc tần số. Khi cầu đo cân bằng: Z1Z3=Z2Z4 Hay R1Z3=R2R4 (*) Z3=R3+j( C L ωω 1− ) (8.1) Thế (1) vào phương trình (*) và cân bằng phần ảo, ta được: C L x x ωω 1= LC f x π2 1=⇒ (8.2) Tiếp tục điều chỉnh nhánh cộng hưởng nối tiếp số cần đo fx, khi đó C L x x ωω 1= và trở kháng của mạch thuần trở R1 là: 79 Chương 8 : Đo tần số R1R3=R2R4 (8.3) #Cách đo: nhánh cộng hưởng được điều chỉnh bằng cách thay đổi giá trị của tụ điện C, thang đo có thể trực tiếp khắc độ theo đơn vị tần số. Mở rộng tầm đo tần số bằng cách thay đổi cuộn L. Bộ chỉ thị cân bằng dùng volt kế chỉnh lưu. #Nhược điểm: khó chế tạo được cuộn cảm ở tần số thấp, khó thực hiện chỉ thị 0 do có tác động của từ trường lên cuộn điện cảm. 8.1.2 Phương pháp cộng hưởng: Đo tần số bằng phương pháp cộng hưởng dựa trên nguyên lý chọn lọc tần số của mạch cộng hưởng. Ufx Bộ phận ghép Mạch cộng huởng Bộ phận chỉ thị Bộ phận điều chuẩn Hình 8.2: Sơ đồ khối đo tần số bằng phương pháp cộng hưởng. Điện dung và điện cảm là các linh kiện có thông số tập trung L, C. Bộ phận điều chuẩn chính là tụ điện biến thiên C, có thang độ được khắc độ theo đơn vị tần số. Vì tụ C có hệ số biến đổi (Cmax/Cmin) không lớn lắm, cho nên muốn mở rộng dãi tần số thì tần số kế còn phải thay đổi cả cuộn L. D C’ L Ufx C Lg Hình 8.3: Mạch đo cộng hưởng tần số. 80 Chương 8 : Đo tần số Mạch cộng hưởng được kích hoạt bằng dao động lấy từ nguồn cần đo thông qua cuộn dây ghép Lg. Sự chỉ thị cộng hưởng của mạch điện tại tần số đo được thực hiện bằng bộ tách sóng và cơ cấu đo từ điện. Khi mạch cộng hưởng thì chỉ thị của đồng hồ là cực đại. 8.2 Đo tần số bằng dao động kí (phương pháp so sánh): Đo tần số bằng dao động kí được thực hiện bằng phương pháp so sánh tần số cần đo với tần số chuẩn của bộ dao động chuẩn thông qua các đường cong Lissaju. Muốn tạo được các đường cong Lissaju thì đưa tần số cần đo vào một cặp bản làm lệch, tần số chuẩn vào cặp bản làm lệch còn lại. Điều chỉnh tần số chuẩn sao cho đường cong Lissaju đứng yên. Hình dáng của đường cong Lissaju phụ thuộc vào tỉ số giữa các biên độ, tần số và pha ban đầu của tín hiệu chuẩn và tín hiệu cần đo. Đường Lissaju sẽ đứng yên nếu tần số chuẩn và tần số cần đo bằng nhau và bằng tỉ số của các số nguyên: n dx n n f f = 0 (8.4) nd, nn là các số nguyên bằng số điểm tiếp tuyến của đường Lissaju với trục đứng và trục ngang. 8.3 Đo tần số bằng phương pháp đếm: Tần số kế cấu tạo theo phương pháp đếm có sơ đồ như hình vẽ, bao gồm: mạch vào chính, bộ phận tạo dạng xung, bộ tạo xung có thời gian chuẩn, bộ điều khiển, bộ chọn xung theo thời gian, bộ đếm xung. Bộ tạo dạng xung: tần số cần đo fx đi qua mạch vào đến bộ tạo dạng xung có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện áp dạng điều hòa thành dạng tín hiệu xung. Các xung này có cùng cực tính và có chu kì đúng bằng chu kì của tín hiệu điều hòa cần đo. Ngõ vào Mạch vào Bộ tạo dạng xung Bộ chọn xung Bộ điều khiển Bộ đếm Bộ tạo xung chuẩn 81 Chương 8 : Đo tần số Hình 8.4: Sơ đồ khối đo tần số bằng phương pháp đếm Bộ tạo xung chuẩn có chức năng tạo nên các xung thời gian chuẩn có tính ổn định cao, bao gồm các bộ phận: bộ tạo dao động thạch anh, các bộ chia/nhân tần số, bộ tạo dạng xung. Đầu ra của bộ này có nhiều tần số khác nhau như bộ dao động thạch anh 100KHz thì các tần số chia là 10KHz, 1KHz, 100Hz, 10Hz, 1Hz, 0.1Hz tương ứng với các tần số chuẩn này là thời gian chuẩn bằng chu kì của chúng 0.0001s, 0.001s, 0.01s, 0.1s, 1s, 10s. Bộ điều khiển làm nhiệm vụ điều khiển quá trình đo với 2 chức năng chính tạo chu trình thời gian “mở” và “xóa” để đưa bộ đếm về trạng thái ban đầu. Nguyên lý làm việc: tần số cần đo có dạng tín hiệu điều hòa được đưa qua mạch vào đến bộ tạo dạng xung. Qua bộ này tín hiệu hình sin biến thành tín hiệu xung có cùng tần số. Các xung này được đưa đến bộ chọn xung rồi chuyển tới bộ đếm trong những khoảng thời gian tương ứng xung mở cửa, tức là chỉ cho xung qua bộ đếm trong khoảng thời gian “mở”, “đóng” tương tự như mạch AND có 2 đầu vào 1 đầu ra. Chỉ khi nào cả 2 đầu vào bộ chọn xung có tín hiệu thì đầu ra mới có tín hiệu. Số xung qua bộ chọn xung được bộ đếm xung ghi lại, khi đó tần số fx cần đo: ch x T nf Δ= (8.5) n: số lượng xung đếm chTΔ khoảng thời gian mở cửa cũng chính là chu kì của xung chuẩn. Vì fch đã biết nên kết quả chỉ thị số của bộ đếm có thể trực tiếp biểu thị đại lượng tần số. 82 Chương 9 : Đo cơng suất Chương 9 ĐO CÔNG SUẤT 9.1 Đo công suất bằng volt kế và ampe kế: 9.1.1 Đo công suất một chiều: Cách mắc Volt kế trước-Ampe kế sau: A V UL UA IL + - U=UA+UL PL=ILUL=IL(U-UA) PL=UIL-RAIL2 Hình 9.1: Đo công suất bằng cách mắc V-A # Nhận xét: theo cách mắc này việc xác định công suất PL có sai số do điện trở nội của ampe kế. Cách mắc Ampe kế trước-Volt kế sau: I=IV+IL A V UL IV IL + - PL=ILU=U(I –IV) PL=UI-IVU Hình 9.2: Đo công suất bằng cách mắc A-V # Nhận xét: theo cách mắc này việc xác định công suất PL có sai số do điện trở nội của volt kế. 9.1.2 Đo công suất xoay chiều một pha: A V A B C D ZL R ~ S1 S B2 83 Chương 9 : Đo cơng suất Hình 9.2: Đo công suất xoay chiều một pha bằng Volt kế và Ampe kế. Khi khóa S1, S2 ở vị trí A và C thì volt kế cho giá trị UR. Khi khóa S1, S2 ở vị trí B và D thì volt kế cho giá trị UZL, điện áp này lệch pha với dòng điện tải một góc . ϕ Khi khóa S1, S2 ở vị trí A và D thì volt kế cho giá trị UZ, điện áp này lệch pha so với dòng điện là . 1ϕ Theo giản đồ vector, ta có: 1222 cos2 ϕZRRZZ UUUUU L −+= LZ U ZU ZZ UU L RU−= 1coscos ϕϕ LZ Z U U= 1coscos ϕϕ RU− ϕ 1ϕϕ Hình 9.4: Giản đồ vector Công suất của tải được xác định bởi: R RZZ L ZZR RZRZ ZZL U UUU IP UUU UUUU UIUP L L L L 2 ] 2 2)( [ 222 2222 −−= −−+= 84 Chương 9 : Đo cơng suất 9.2 Đo công suất bằng hiệu ứng Hall: ZL Rp L T T X X ix i iL N S Hình 9.5: Đo công suất bằng phương pháp hiệu ứng Hall Đặt cảm biến Hall vào khe hở của nam châm điện. Dòng điện đi vào cuộn hút L chính là dòng điện đi qua phụ tải ZL. Dòng điện đi qua 2 cực T-T tỉ lệ với điện áp đặt lên phụ tải ZL. Điện trở phụ Rp để hạn dòng. Thế điện động Hall được xác định bởi: kBWU H= trong đó B=kii , ukW u= PkuikiukkU iH '' === k’ là hệ số tỉ lệ đặc trưng của cảm biến phụ thuộc vào vật liệu, kích thước, hình dáng của cảm biến, nhiệt độ tác động. UH hiệu điện thế Hall được đo bằng mV kế. # Nhận xét: Watt kế loại này cho phép đo công suất xoay chiều có tần số đến hàng trăm MHz, không có quán tính, có cấu tạo đơn giản, bền và tin cậy. 85 Chương 9 : Đo cơng suất 9.3 Đo công suất bằng nhiệt lượng kế: Rx mV G 1θ 2θ Hình 9.6: Đo công suất bằng nhiệt lượng kế. Watt kế dùng phương pháp nhiệt lượng kế được chế tạo theo nguyên tắc xác định công suất theo nhiệt độ của môi trường nhiệt lượng kế. Công suất Px do phụ tải Rx tiêu thụ được xác định theo hiệu nhiệt độ của chất lỏng (vật mang nhiệt) ở đầu ra và đầu vào của nhiệt lượng kế. Hiệu nhiệt độ được đo bằng cặp nhiệt điện và mV kế khi chất lỏng luôn không đổi. )( 12 θθ −= CGPx 2θ là nhiệt độ của lưu lượng ra khỏi hộp đo công suất. 1θ là nhiệt độ của lưu lượng trước khi vào hộp đo công suất. C: dung lượng nhiệt thể tích riêng của chất lỏng. G: lưu lượng thể tích của chất lỏng. # Nhận xét: phương pháp nhiệt lượng kế thường bị sai số do sự thay đổi nhiệt độ môi trường xung quanh cũng như do sự biến động của các đặc tính nhiệt và nhiệt độ của vật mang nhiệt. 9.4 Đo công suất bằng phương pháp phân mạch định hướng. Đo công suất bằng phương pháp phân mạch định hướng ứng dụng để đo công suất truyền thông giữa nguồn công suất và tải. Trong truyền thông luôn tồn tại phản xạ một phần công suất trở về nguồn phát từ phía tải. Công suất phản xạ làm hư nguồn công suất hay máy phát, nếu có phối hợp trở kháng tốt thì hiện tượng này sẽ bị loại bỏ hay ít ảnh hưởng máy phát. Công suất được hấp thụ trên tải sẽ là hiệu số công suất phát ra của nguồn và công suất phản xạ. 86 Chương 9 : Đo cơng suất Phương pháp đo công suất bằng cách phân mạch định hướng còn gọi là phương pháp phản xạ mét. Với cách ghép này ta có khả năng phân biệt được năng lượng truyền từ nguồn đến tải, cũng như năng lượng từ tải phản xạ trở về. Phân mạch định hướng Watt kế Tải Nguồn công suất a) Sơ đồ khối đo công suất bằng phương pháp phân mạch định hướng. b) Cấu trúc bên trong mạch đo công suất định hướng. Hình 9.7: Đo công suất bằng phương pháp phân mạch định hướng. Bộ phận phân mạch định hướng dùng dây đồng trục, đoạn dây dc và vòng dây ghép U cấu thành bộ phân mạch định hướng. Đoạn ab, cd là các đoạn dây biến đổi trở kháng của đường dây truyền để cho trở kháng của đường dây truyền phối hợp được với bộ phân mạch định hướng. Vòng dây ghép U có kích thước nhỏ so với chiều dài của bước sóng, có ghép điện dung và điện cảm với đường dây truyền làm xuất hiện dòng Ic về 2 phía IM. Nếu kích thước của vòng dây U và khoảng cách từ vòng dây U đến trục đường dây đồng trục thỏa IC=IM thì tại đầu ra A của bộ phân mạch năng lượng điện, còn đầu B không có vì tại nửa vòng dây ghép này dòng điện khử lẫn nhau. Tại đầu A có mắc Watt kế để đo công suất và nếu biết được hệ số ghép ra của bộ phân mạch thì có thể tính được công suất truyền thông trên dây đồng trục. 9.5 Đo công suất bằng phương pháp đo áp suất sóng điện từ: Cũng như ánh sáng, sóng điện từ truyền trên dây truyền sóng gây ra áp suất cơ học. Aùp suất này tác động lên bề mặt thành ống sóng khi sóng điện từ lan truyền trong ống. Khi đặt một vật vào trong ống dẫn sóng có sóng điện từ lan truyền thì cũng chịu áp lực của sóng. Cường độ của áp lực này tỉ lệ với modun của vector Umop-pointing, tức là tỉ lệ với công suất của sóng điện từ. Do vậy, công suất của sóng điện từ lan 87 Chương 9 : Đo cơng suất truyền được xác định thông qua áp lực của sóng điện từ tác động lên vật. Thang độ của áp lực có thể chuyển đổi trực tiếp thành thang độ theo đơn vị công suất. Hình 9.8: Đo công suất bằng cách đo áp suất sóng điện từ. Giá trị của áp suất này rất nhỏ, chẳng hạn công suất của sóng điện từ lan truyền là 1mW thì áp suất khoảng 10-12N/cm2 cho nên không thể đo trực tiếp mà phải thông qua bộ biến đổi phần tử áp điện, tụ vi chỉnh, đồng hồ đo áp suất cơ học. Cơ cấu đo gồm ống dẫn sóng (1) để truyền dẫn năng lượng cần đo, sợi dây thạch anh (3) có đường kính rất mãnh (khoảng 10 mμ ) bên trong ống dẫn sóng, nối với gương phản xạ (4). Bản kim loại được đặt nghiêng 450 so với chiều của sóng điện từ lan truyền. Dưới tác dụng của điện từ bản kim loại quay và làm xoắn dây treo, góc quay của bản kim loại được xác định bằng vị trí chỉ thị của điểm sáng phát ra từ nguồn sáng (5) được phản chiếu trên gương (4) và đập lên thang chia độ (6). # Ưu điểm: dãi đo công suất rộng từ vài %W đến vài trăm KW, không gây tổn hao công suất nhiều, dễ phối hợp với nguồn đo, rất ít bị quá tải, ít quán tính, sai số khoảng 5%. # Nhược điểm: rất nhạy với chấn động cơ học, yêu cầu chính xác cao đối với các chi tiết dụng cụ. 88 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Thượng Hàn- Kỹ thuật đo lường các đại lượng vật lý, Tập 1 và 2- NXB GD, Hà Nội-1996. [2] Vũ Qúi Điềm – Cơ sở kỹ thuật đo lường vô tuyến điện-NXB ĐH&TCCN, Hà Nội-1978. [3] Nguyễn Trọng Quế-Dụng cụ đo cơ điện-NXB KHKT, Hà Nội, 1980. [4] Nguyễn Ngọc Tân-Kỹ Thuật Đo, NXB KHKT, Hà Nội-1998 89 Mục lục MỤC LỤC Chương 1 NHỮNG KHÁI NIỆM VỀ ĐO LƯỜNG.........................................................1 1.1 Định nghĩa và phân loại phép đo..........................................................................1 1.1.1 Định nghĩa ..............................................................................................................1 1.1.2 Phân loại các cách thực hiện phép đo ..................................................................2 1.2 Các đặc trưng của kỹ thuật đo lường ....................................................................2 1.2.1 Đại lượng đo hay còn gọi là tín hiệu đo ...............................................................3 1.2.2 Điều kiện cần đo....................................................................................................5 1.2.3 Đơn vị đo ................................................................................................................5 1.2.4 Thiết bị đo và phương pháp đo .............................................................................5 1.2.5 Người quan sát .......................................................................................................6 1.2.6 Kết quả đo..............................................................................................................6 1.3 Phương pháp đo......................................................................................................8 1.3.1 Phương pháp đo biến đổi thẳng ............................................................................8 1.3.2 Phương pháp đo kiểu so sánh................................................................................9 1.4 Phân loại các thiết bị đo ......................................................................................10 1.5 Các đặc tính cơ bản của thiết bị đo ....................................................................11 1.6 Sai số của phép đo và cách trình bày kết quả đo ..............................................12 Chương 2 CƠ CẤU ĐO ....................................................................................................14 2.1 Cơ cấu đo từ điện.................................................................................................14 2.1.1 Cấu tạo .................................................................................................................14 2.1.2 Nguyên lý hoạt động ...........................................................................................15 2.1.3 Ứng dụng ..............................................................................................................15 2.2 Cơ cấu đo điện từ.................................................................................................15 2.2.1 Cấu tạo .................................................................................................................15 2.2.2 Nguyên lý hoạt động ...........................................................................................16 2.2.3 Ứng dụng ..............................................................................................................16 2.3 Cơ cấu đo điện động............................................................................................16 2.3.1 Cấu tạo .................................................................................................................16 2.3.2 Nguyên lý hoạt động ...........................................................................................17 2.3.3 Ứng dụng ..............................................................................................................17 2.4 Bảng kí hiệu .........................................................................................................18 Chương 3 THIẾT BỊ PHÁT TÍN HIỆU ĐO LƯỜNG ...................................................19 3.1 Khái niệm về đo lường........................................................................................19 3.1.1 Mục đích – ý nghĩa ..............................................................................................19 90 Mục lục 3.1.2 Đại lượng đo lường ..............................................................................................19 3.1.3 Cấp chuẩn hoá. ....................................................................................................20 3.2 Khái niệm chung về thiết bị phát tín hiệu .........................................................20 3.2.1 Khái niệm.............................................................................................................20 3.2.2 Phân loại ..............................................................................................................20 3.3 Máy phát tín hiệu tần số thấp .............................................................................21 3.3.1 Các đặc tính .........................................................................................................21 3.3.2 Sơ đồ khối của máy phát tín hiệu đo lường .......................................................22 3.3.3 Máy phát LC ........................................................................................................23 3.3.4 Máy phát trộn tần số ...........................................................................................23 3.3.5 Máy phát RC........................................................................................................24 3.4 Máy phát xung .....................................................................................................25 3.4.1 Đặc tính máy phát xung ......................................................................................25 3.4.2 Sơ đồ khối ............................................................................................................26 3.5 Máy phát sóng quét .............................................................................................27 Chương 4 THIẾT BỊ QUAN SÁT VÀ GHI TÍN HIỆU.................................................29 4.1 Dao động ký điện tử một tia ...............................................................................29 4.1.1 Khái niệm.............................................................................................................29 4.1.2 Cấu tạo và nguyên lý họat động.........................................................................29 4.1.3 Ống phóng tia điện tử (CRT: Cathode Ray Tube).............................................29 4.1.4 Tín hiệu quét ngang.............................................................................................31 4.1.5 Sơ đồ khối dao động ký một tia ..........................................................................32 4.2 Dao động ký hai tia .............................................................................................33 4.3 Ứng dụng của dao động ký điện tử trong đo lường ...........................................34 4.3.1 Ứng dụng để quan sát tín hiệu ............................................................................34 4.3.2 Đo điện áp của tín hiệu .......................................................................................34 4.3.3 Đo tần số bằng dao động ký: ..............................................................................35 4.3.4 Đo góc lệch pha bằng dao động ký điện tử 2 tia ...............................................35 4.4 Các loại dao động kí điện tử ...............................................................................36 4.4.1 Dao động kí có chức năng thông dụng ...............................................................36 4.4.2 Dao động kí vạn năng .........................................................................................36 4.4.3 Dao động kí tốc độ nhanh ...................................................................................36 4.4.4 Dao động kí lấy mẫu ...........................................................................................36 4.4.5 Dao động kí có nhớ..............................................................................................37 4.4.6 Dao động kí đặc trưng .........................................................................................37 4.4.7 Dao động kí số: ....................................................................................................37 Chương 5 ĐO ĐIỆN TRỞ..............................................................................................44 5.1 Đo điện trở bằng volt kế và ampe kế.................................................................44 91 Mục lục 5.1.1 Cách mắc Volt kế trước-Ampe kế sau ...............................................................44 5.1.2 Cách mắc ampe kế trước volt kế sau .................................................................44 5.2 Đo điện trở bằng Ohm kế....................................................................................45 5.2.1 Ohm kế với sơ đồ nối tiếp...................................................................................45 5.2.2 Ohm kế với sơ đồ song song ...............................................................................47 5.3 Đo điện trở bằng cầu Wheastone .......................................................................48 5.3.1 Cầu Wheastone cân bằng....................................................................................48 5.3.2 Cầu Wheastone không cân bằng ........................................................................49 5.4 Đo điện trở có giá trị nhỏ bằng cầu đôi Kelvin .................................................50 5.5 Đo điện trở có giá trị lớn .....................................................................................51 5.5.1 Đo điện trở bằng volt kế và micro-ampe kế......................................................51 5.5.2 Đo điện trở có giá trị lớn bằng MegaOhm kế chuyên dùng .............................51 Chương 6 ĐO ĐIỆN DUNG, ĐIỆN CẢM , HỔ CẢM.54 6.1 Đo điện dung, điện cảm và hổ cảm bằng volt kế và ampe kế .........................54 6.1.1 Đo điện dung [F ].................................................................................................54 6.1.2 Đo điện cảm [H] ..................................................................................................56 6.1.3 Đo hổ cảm ............................................................................................................56 6.2 Đo điện dung và điện cảm bằng cầu đo.............................................................57 6.2.1 Cầu Wheastone....................................................................................................58 6.2.2 Cầu đo đơn giản ...................................................................................................58 6.2.3 Cầu đo phổ quát (universal bridge) ....................................................................59 6.3 Đo hổ cảm ............................................................................................................64 6.3.1 Cầu đo Maxwell...................................................................................................64 6.3.2 Cầu Heavyside.....................................................................................................65 Chương 7 ĐO ĐIỆN ÁP VÀ ĐO DÒNG ĐIỆN ............................................................66 7.1 Đo dòng điện DC .................................................................................................66 7.1.1 Nguyên lý đo........................................................................................................66 7.1.2 Mở rộng tầm đo ...................................................................................................66 7.1.2.1 ............................... Mở rộng tầm đo cho cơ cấu đo từ điện: dựa vào điện trở Rs 66 7.1.2.2 .................................................................. Mở rộng tầm đo cho cơ cấu đo điện từ 68 7.1.3 Mở rộng tầm đo cho cơ cấu đo điện động..........................................................69 7.2 Đo dòng điện AC .................................................................................................69 7.2.1 Nguyên lý đo........................................................................................................69 7.2.2 Cách mở rộng tầm đo ..........................................................................................71 7.3 Đo điện áp DC .....................................................................................................73 92 Mục lục 7.3.1 Nguyên lý đo........................................................................................................73 7.4 Đo điện áp AC .....................................................................................................75 7.4.1 Nguyên lý đo........................................................................................................75 7.4.2 Mạch đo điện áp bằng cơ cấu đo từ điện ...........................................................76 7.4.3 Mạch đo điện áp AC dùng biến đổi nhiệt đổi ...................................................77 Chương 8 ĐO TẦN SỐ..........................................................................................79 8.1 Đo tần số bằng các mạch điện có thông số phụ thuộc tần số...........................79 8.1.1 Phương pháp cầu..................................................................................................79 8.1.2 Phương pháp cộng hưởng ....................................................................................80 8.2 Đo tần số bằng dao động kí (phương pháp so sánh)..........................................81 8.3 Đo tần số bằng phương pháp đếm ......................................................................81 Chương 9 ĐO CÔNG SUẤT.....83 9.1 Đo công suất bằng volt kế và ampe kế ..............................................................83 9.1.1 Đo công suất một chiều.......................................................................................83 9.1.2 Đo công suất xoay chiều một pha.......................................................................83 9.2 Đo công suất bằng hiệu ứng Hall .......................................................................85 9.3 Đo công suất bằng nhiệt lượng kế ......................................................................86 9.4 Đo công suất bằng phương pháp phân mạch định hướng. ................................86 9.5 Đo công suất bằng phương pháp đo áp suất sóng điện từ.................................87 Tài liệu tham khảo......84 93