Hướng dẫn nhanh

Dụng cụ, được sử dụng để đo bất kỳ đại lượng nào được gọi là dụng cụ đo lường. Hướng dẫn này chủ yếu bao gồmelectronic instruments, rất hữu ích để đo các đại lượng hoặc thông số điện.

Sau đây là những dụng cụ điện tử được sử dụng phổ biến nhất.

• Voltmeter
• Ammeter
• Ohmmeter
• Multimeter

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận ngắn gọn về những công cụ này.

Vôn kế

Như tên cho thấy, voltmeterlà dụng cụ đo để đo hiệu điện thế trên hai điểm bất kỳ của mạch điện. Có hai loại vôn kế: vôn kế một chiều và vôn kế xoay chiều.

Vôn kế một chiều đo điện áp một chiều trên hai điểm bất kỳ của mạch điện, trong khi vôn kế xoay chiều đo điện áp xoay chiều trên hai điểm bất kỳ của mạch điện. Một ví dụ củapractical DC voltmeter được hiển thị trong hình dưới đây.

Vôn kế DC được chỉ ra trong hình trên là $(0-100)V$ DC voltmeter. Do đó, nó có thể được sử dụng để đo điện áp DC từ 0 vôn đến 10 vôn.

Ampe kế

Như tên cho thấy, ammeterlà một dụng cụ đo lường để đo cường độ dòng điện chạy qua hai điểm bất kỳ của mạch điện. Có hai loại ampe kế: ampe kế một chiều và ampe kế xoay chiều.

Ampe kế DC đo cường độ dòng điện một chiều chạy qua hai điểm bất kỳ của mạch điện. Trong khi đó, ampe kế xoay chiều đo cường độ dòng điện xoay chiều chạy qua hai điểm bất kỳ của mạch điện. Một ví dụ củapractical AC ammeter được hiển thị trong hình dưới đây -

Ampe kế xoay chiều như hình trên là $(0-100)A \:$ AC ammeter. Do đó, nó có thể được sử dụng để đo dòng điện xoay chiều từ 0 Ampe đến 100 Ampe.

Ôm kế

Ohmmeterđược dùng để đo giá trị của điện trở giữa hai điểm bất kỳ của mạch điện. Nó cũng có thể được sử dụng để tìm giá trị của một điện trở chưa biết. Có hai loại ohmmeters: ohm kế nối tiếp và ohm kế shunt.

Trong ohm kế loại nối tiếp, điện trở có giá trị không xác định và cần đo phải được mắc nối tiếp với ohm kế. Nó rất hữu ích cho việc đo lườnghigh values of resistances.

Trong ohm kế loại shunt, điện trở có giá trị không xác định và cần đo phải được kết nối song song (shunt) với ohm kế. Nó rất hữu ích cho việc đo lườnglow values of resistances.

Một ví dụ của practical shunt ohmmeterđược hiển thị trong hình trên. Ôm kế được hiển thị trong hình trên là một$(0-100)\Omega$ shunt ohmmeter. Do đó, nó có thể được sử dụng để đo các giá trị điện trở từ 0 ohms đến 100 ohms.

Đồng hồ vạn năng

Multimeterlà một dụng cụ điện tử dùng để đo từng đại lượng như điện áp, dòng điện và điện trở. Nó có thể được sử dụng để đo điện áp DC & AC, dòng DC & AC và điện trở của một số phạm vi. Một đồng hồ vạn năng thực tế được hiển thị trong hình sau:

Như trong hình, đồng hồ vạn năng này có thể được sử dụng để đo các điện trở cao khác nhau, điện trở thấp, điện áp DC, điện áp AC, dòng DC và dòng AC. Các thang đo và phạm vi giá trị khác nhau cho từng đại lượng này được đánh dấu trong hình trên.

Các công cụ mà chúng ta đã xem xét trong chương này là indicating type instruments, khi con trỏ của các công cụ này lệch hướng và trỏ đến một giá trị cụ thể. Chúng ta sẽ thảo luận chi tiết về các dụng cụ đo điện tử này trong các chương sau.

Các đặc tính của dụng cụ đo lường hữu ích để biết hiệu suất của dụng cụ và giúp đo bất kỳ đại lượng hoặc thông số nào, được gọi là Performance Characteristics.

Các loại đặc tính hiệu suất

Các đặc tính hoạt động của dụng cụ có thể được phân loại thành các loại sau two types.

• Đặc điểm tĩnh
• Đặc điểm động

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai loại đặc điểm này.

Đặc điểm tĩnh

Các đặc tính của các đại lượng hoặc các dụng cụ đo thông số mà do not varyđối với thời gian được gọi là đặc tính tĩnh. Đôi khi, các đại lượng hoặc thông số này có thể thay đổi chậm theo thời gian. Sau đây là danh sáchstatic characteristics.

• Accuracy
• Precision
• Sensitivity
• Resolution
• Lỗi tĩnh

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về các đặc điểm tĩnh này từng cái một.

Sự chính xác

Sự khác biệt đại số giữa giá trị được chỉ định của một công cụ, $ A_ {i} $ và giá trị thực, $ A_ {t} $ được gọi là accuracy. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng:

$$ Accuracy = A_ {i} - A_ {t} $$

Thuật ngữ, độ chính xác cho biết giá trị được chỉ định của một công cụ, $ A_ {i} $ gần với giá trị thực hơn, $ A_ {t} $.

Lỗi tĩnh

Sự khác biệt giữa giá trị thực, $ A_ {t} $ của số lượng không thay đổi theo thời gian và giá trị được chỉ định của một công cụ, $ A_ {i} $ được gọi là static error, $ e_ {s} $. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng:

$$ e_ {s} = A_ {t} - A_ {i} $$

Thuật ngữ, lỗi tĩnh biểu thị sự không chính xác của thiết bị. Nếu lỗi tĩnh được biểu diễn dưới dạng phần trăm, thì nó được gọi làpercentage of static error. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng:

$$ \% e_ {s} = \ frac {e_ {s}} {A_ {t}} \ times 100 $$

Thay thế, giá trị của $ e_ {s} $ ở phía bên phải của phương trình trên -

$$ \% e_ {s} = \ frac {A_ {t} - A_ {i}} {A_ {t}} \ times 100 $$

Ở đâu,

$ \% e_ {s} $ là phần trăm lỗi tĩnh.

Độ chính xác

Nếu một dụng cụ chỉ ra cùng một giá trị lặp đi lặp lại khi nó được sử dụng để đo cùng một đại lượng trong cùng một hoàn cảnh cho bất kỳ số lần nào, thì chúng ta có thể nói rằng dụng cụ đó có precision.

Nhạy cảm

Tỷ lệ thay đổi trong đầu ra, $ \ Delta A_ {out} $ của một công cụ đối với một thay đổi nhất định trong đầu vào, $ \ Delta A_ {in} $ sẽ được đo lường được gọi là sensitivity, S. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng:

$$ S = \ frac {\ Delta A_ {out}} {\ Delta A_ {in}} $$

Thuật ngữ độ nhạy biểu thị sự thay đổi nhỏ nhất trong đầu vào có thể đo được cần thiết để một công cụ phản hồi.

• Nếu đường chuẩn là linear, khi đó độ nhạy của thiết bị sẽ là một hằng số và nó bằng với độ dốc của đường chuẩn.

• Nếu đường chuẩn là non-linear, thì độ nhạy của thiết bị sẽ không phải là một hằng số và nó sẽ thay đổi theo đầu vào.

Độ phân giải

Nếu đầu ra của một thiết bị chỉ thay đổi khi có một mức tăng cụ thể của đầu vào, thì mức tăng của đầu vào đó được gọi là Resolution. Điều đó có nghĩa là thiết bị có khả năng đo đầu vào hiệu quả, khi có độ phân giải của đầu vào.

Đặc điểm động

Các đặc tính của dụng cụ, được sử dụng để đo các đại lượng hoặc thông số thay đổi rất nhanh theo thời gian được gọi là đặc tính động. Sau đây là danh sáchdynamic characteristics.

• Tốc độ phản hồi
• Lỗi động
• Fidelity
• Lag

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về các đặc điểm động này từng cái một.

Tốc độ phản hồi

Tốc độ mà dụng cụ phản hồi bất cứ khi nào có bất kỳ thay đổi nào về đại lượng cần đo được gọi là speed of response. Nó cho biết tốc độ của thiết bị.

Lỗi

Độ trễ trong phản ứng của một thiết bị bất cứ khi nào có sự thay đổi về đại lượng cần đo được gọi là độ trễ đo. Nó cũng được gọi đơn giản làlag.

Lỗi động

Sự khác biệt giữa giá trị thực, $ A_ {t} $ của số lượng thay đổi theo thời gian và giá trị được chỉ định của một công cụ, $ A_ {i} $ được gọi là lỗi động, $ e_ {d} $.

Trung thực

Mức độ mà một công cụ chỉ ra những thay đổi trong đại lượng đo mà không có bất kỳ lỗi động nào được gọi là Fidelity

Các lỗi xảy ra trong quá trình đo được gọi là measurement errors. Trong chương này, chúng ta hãy thảo luận về các loại sai số đo lường.

Các loại lỗi đo lường

Chúng ta có thể phân loại sai số đo lường thành ba loại sau.

• Tổng số lỗi
• Lỗi ngẫu nhiên
• Lỗi hệ thống

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về ba loại sai số đo lường này.

Tổng số lỗi

Các sai số xảy ra do người quan sát thiếu kinh nghiệm khi lấy các giá trị đo được gọi là gross errors. Các giá trị của sai số gộp sẽ khác nhau giữa các quan sát viên. Đôi khi, các sai số thô cũng có thể xảy ra do việc lựa chọn thiết bị không đúng cách. Chúng tôi có thể giảm thiểu các sai sót lớn bằng cách làm theo hai bước sau.

• Chọn dụng cụ phù hợp nhất, dựa trên dải giá trị cần đo.
• Ghi lại các bài đọc một cách cẩn thận

Lỗi hệ thống

Nếu thiết bị tạo ra một lỗi, sai lệch đồng đều liên tục trong quá trình hoạt động của nó được gọi là systematic error. Sai số hệ thống xảy ra do đặc tính của vật liệu được sử dụng trong thiết bị.

Types of Systematic Errors

Các lỗi hệ thống có thể được phân loại thành các loại sau three types.

• Instrumental Errors - Loại lỗi này xảy ra do thiếu sót của dụng cụ và hiệu ứng tải.

• Environmental Errors - Loại lỗi này xảy ra do sự thay đổi của môi trường như thay đổi nhiệt độ, áp suất, v.v.

• observational Errors - Loại sai số này xảy ra do người quan sát trong khi đo chỉ số công tơ. Parallax errors thuộc loại lỗi này.

Lỗi ngẫu nhiên

Các lỗi xảy ra do không rõ nguồn gốc trong thời gian đo được gọi là random errors. Do đó, không thể loại bỏ hoặc giảm thiểu những sai sót này. Tuy nhiên, nếu chúng ta muốn nhận được các giá trị đo chính xác hơn mà không có bất kỳ sai số ngẫu nhiên nào, thì có thể thực hiện theo hai bước sau.

• Step1 - Lấy số lần đọc nhiều hơn của các quan sát viên khác nhau.

• Step2 - Thực hiện phân tích thống kê về các kết quả đọc được ở Bước 1.

Sau đây là các tham số được sử dụng trong phân tích thống kê.

• Mean
• Median
• Variance
• Deviation
• Độ lệch chuẩn

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về những statistical parameters.

Nghĩa là

Gọi $ x_ {1}, x_ {2}, x_ {3}, ...., x_ {N} $ là các số đọc $ N $ của một phép đo cụ thể. Ý nghĩa hoặcaverage value trong số các số đọc này có thể được tính bằng công thức sau.

$$ m = \ frac {x_ {1} + x_ {2} + x_ {3} + .... + x_ {N}} {N} $$

Trong đó, $ m $ là giá trị trung bình hoặc giá trị trung bình.

Nếu số lần đọc của một phép đo cụ thể nhiều hơn, thì giá trị trung bình hoặc giá trị trung bình sẽ xấp xỉ bằng true value

Trung bình

Nếu số lần đọc của một phép đo cụ thể nhiều hơn thì rất khó để tính giá trị trung bình hoặc giá trị trung bình. Ở đây, hãy tính toánmedian value và nó sẽ xấp xỉ bằng giá trị trung bình.

Để tính toán giá trị trung bình, trước tiên chúng ta phải sắp xếp các số đọc của một phép đo cụ thể trong một ascending order. Chúng ta có thể tính giá trị trung bình bằng cách sử dụng công thức sau, khi số lần đọc là mộtodd number.

$$ M = x _ {\ left (\ frac {N + 1} {2} \ right)} $$

Chúng ta có thể tính giá trị trung vị bằng cách sử dụng công thức sau, khi số lần đọc là một even number.

$$ M = \ frac {x _ {\ left (N / 2 \ right)} + x_ \ left (\ left [N / 2 \ right] +1 \ right)} {2} $$

Độ lệch so với trung bình

Sự khác biệt giữa số đọc của một phép đo cụ thể và giá trị trung bình được gọi là độ lệch so với giá trị trung bình . Tóm lại, nó được gọi là độ lệch . Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng

$$ d_ {i} = x_ {i} -m $$

Ở đâu,

$ d_ {i} $ là độ lệch của $ i ^ {th} $ đọc so với giá trị trung bình.

$ x_ {i} $ là giá trị của $ i ^ {th} $ đang đọc.

$ m $ là giá trị trung bình hoặc giá trị trung bình.

Độ lệch chuẩn

Bình phương trung bình của độ lệch được gọi là standard deviation. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng

$$ \ sigma = \ sqrt {\ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + { d_ {N}} ^ {2}} {N}} $$

Công thức trên là hợp lệ nếu số lần đọc, N lớn hơn hoặc bằng 20. Chúng ta có thể sử dụng công thức sau cho độ lệch chuẩn, khi số lần đọc, N nhỏ hơn 20.

$$ \ sigma = \ sqrt {\ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + { d_ {N}} ^ {2}} {N-1}} $$

Ở đâu,

$ \ sigma $ là độ lệch chuẩn

$ d_ {1}, d_ {2}, d_ {3},…, d_ {N} $ là độ lệch của các lần đọc thứ nhất, thứ hai, thứ ba,…, $ N ^ {th} $ tương ứng với giá trị trung bình.

Note - Nếu giá trị của độ lệch chuẩn nhỏ thì giá trị đọc của phép đo sẽ chính xác hơn.

Phương sai

Bình phương của độ lệch chuẩn được gọi là variance. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng

$$ V = \ sigma ^ {2} $$

Ở đâu,

$ V $ là phương sai

$ \ sigma $ là độ lệch chuẩn

Bình phương độ lệch trung bình còn được gọi là variance. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng

$$ V = \ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + {d_ {N} } ^ {2}} {N} $$

Công thức trên là hợp lệ nếu số lần đọc, N lớn hơn hoặc bằng 20. Chúng ta có thể sử dụng công thức sau cho phương sai khi số lần đọc, N nhỏ hơn 20.

$$ V = \ frac {{d_ {1}} ^ {2} + {d_ {2}} ^ {2} + {d_ {3}} ^ {2} + .... + {d_ {N} } ^ {2}} {N-1} $$

Ở đâu,

$ V $ là phương sai

$ d_ {1}, d_ {2}, d_ {3},…, d_ {N} $ là độ lệch của các lần đọc thứ nhất, thứ hai, thứ ba,…, $ N ^ {th} $ tương ứng với giá trị trung bình.

Vì vậy, với sự trợ giúp của các tham số thống kê, chúng ta có thể phân tích các giá trị đọc của một phép đo cụ thể. Bằng cách này, chúng ta sẽ nhận được các giá trị đo lường chính xác hơn.

Các công cụ được sử dụng để đo bất kỳ đại lượng nào được gọi là measuring instruments. Nếu các dụng cụ có thể đo các đại lượng điện cơ bản, chẳng hạn như điện áp và dòng điện được gọi làbasic measuring instruments.

Các loại dụng cụ đo lường cơ bản

Chúng ta có thể phân loại dụng cụ đo cơ bản thành hai loại sau.

• Voltmeters
• Ammeters

Hãy để chúng tôi thảo luận về hai dụng cụ đo lường cơ bản này.

Vôn kế

Như tên cho thấy, voltmeterlà dụng cụ đo để đo hiệu điện thế trên hai điểm bất kỳ của mạch điện. Đơn vị của hiệu điện thế là vôn và dụng cụ đo là mét. Do đó, từ "vôn kế" có được bằng cách kết hợp hai từ“volt” và “meter”.

Chúng ta có thể phân loại vôn kế thành như sau two types dựa trên loại điện áp mà nó có thể đo được.

• Vôn kế DC
• Vôn kế AC

Vôn kế DC

Như tên cho thấy, vôn kế DC đo DC voltagequa hai điểm bất kỳ của một mạch điện. Một vôn kế DC thực tế được hiển thị trong hình dưới đây.

Vôn kế một chiều có trong hình là $(0-10)V$ DC voltmeter. Do đó, nó có thể được sử dụng để đo điện áp DC từ 0 volt đến 10 volt

Vôn kế AC

Như tên cho thấy, vôn kế AC đo AC voltagequa hai điểm bất kỳ của một mạch điện. Một vôn kế xoay chiều thực tế được hiển thị trong hình dưới đây.

Vôn kế xoay chiều được biểu diễn trong hình trên là $(0-250)V$ AC voltmeter. Do đó, nó có thể được sử dụng để đo điện áp xoay chiều từ 0 vôn đến 250 vôn

Ammeters

Như tên cho thấy, ammeterlà một dụng cụ đo lường để đo cường độ dòng điện chạy qua hai điểm bất kỳ của mạch điện. Đơn vị của dòng điện là ampe và dụng cụ đo là mét. Từ "ampe kế" thu được bằng cách kết hợp“am” của ampe với “meter”.

Chúng ta có thể phân loại ampe kế thành các loại sau two types dựa trên loại dòng điện mà nó có thể đo được.

• DC Ammeters
• AC Ammeters

Ampe kế DC

Như tên cho thấy, ampe kế DC đo DC currentchảy qua hai điểm bất kỳ của một mạch điện. Một ampe kế DC thực tế được biểu diễn trong hình.

Ampe kế DC trong hình trên là $(0-50)A$ DC ammeter. Do đó, nó có thể được sử dụng để đo dòng điện một chiều từ 0 Ampe đến 50 Ampe

Ampe kế AC

Như tên cho thấy, ampe kế xoay chiều đo AC currentchảy qua hai điểm bất kỳ của một mạch điện. Một ampe kế xoay chiều thực tế được hiển thị trong hình dưới đây.

Ampe kế xoay chiều như hình trên là $(0-100)A$ AC ammeter. Do đó, nó có thể được sử dụng để đo dòng điện xoay chiều từ 0 Ampe đến 100 Ampe.

Chúng ta sẽ thảo luận chi tiết về các vôn kế và ampe kế khác nhau trong vài chương sau

Vôn kế DC là một dụng cụ đo, được sử dụng để đo điện áp một chiều trên hai điểm bất kỳ của mạch điện. Nếu chúng ta đặt một điện trở nối tiếp với điện kế Cuộn dây chuyển động nam châm vĩnh cửu (PMMC), thì toàn bộ sự kết hợp với nhau sẽ hoạt động nhưDC voltmeter.

Điện trở nối tiếp, được sử dụng trong vôn kế DC còn được gọi là điện trở số nhân nối tiếp hoặc đơn giản hơn, hệ số nhân. Về cơ bản, nó giới hạn lượng dòng điện chạy qua điện kế để ngăn dòng đồng hồ vượt quá giá trị độ lệch toàn thang đo. Cáccircuit diagram của vôn kế DC được hiển thị trong hình dưới đây.

Ta phải đặt vôn kế một chiều này qua hai điểm của một mạch điện, tại đó cần đo hiệu điện thế một chiều.

Ứng dụng KVL xung quanh vòng lặp của đoạn mạch trên.

$ V-I_ {m} R_ {se} -I_ {m} R_ {m} = 0 $ (Phương trình 1)

$$ \ Rightarrow V-I_ {m} R_ {m} = I_ {m} R_ {se} $$

$$ \ Rightarrow R_ {se} = \ frac {V-I_ {m} R_ {m}} {I_ {m}} $$

$ \ Rightarrow R_ {se} = \ frac {V} {I_ {m}} - R_ {m} $ (Phương trình 2)

Ở đâu,

$ R_ {se} $ là điện trở của hệ số nhân chuỗi

$ V $ là điện áp một chiều toàn dải cần đo

$ I_ {m} $ là dòng điện lệch quy mô đầy đủ

$ R_ {m} $ là điện trở trong của điện kế

Tỷ số giữa điện áp một chiều toàn dải sẽ được đo, $ V $ và điện áp một chiều sụt giảm trên điện kế, $ V_ {m} $ được gọi là multiplying factor, m. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng

$ m = \ frac {V} {V_ {m}} $ (Phương trình 3)

Từ phương trình 1, chúng ta sẽ nhận được phương trình sau cho full range DC voltage nghĩa là được đo, $ V $.

$ V = I_ {m} R_ {se} + I_ {m} R_ {m} $ (Phương trình 4)

Các DC voltage droptrên điện kế, $ V_ {m} $ là tích của dòng điện lệch toàn thang, $ I_ {m} $ và điện trở trong của điện kế, $ R_ {m} $. Về mặt toán học, nó có thể được viết là

$ V_ {m} = I_ {m} R_ {m} $ (Phương trình 5)

Substitute, Phương trình 4 và Phương trình 5 trong Phương trình 3.

$$ m = \ frac {I_ {m} R_ {se} + I_ {m} R_ {m}} {I_ {m} R_ {m}} $$

$ \ Rightarrow m = \ frac {R_ {se}} {R_ {m}} + 1 $

$ \ Rightarrow m-1 = \ frac {R_ {se}} {R_ {m}} $

$ R_ {se} = R_ {m} \ left (m-1 \ right) $ (Phương trình 6)

Chúng tôi có thể tìm thấy value of series multiplier resistance bằng cách sử dụng Phương trình 2 hoặc Phương trình 6 dựa trên dữ liệu có sẵn.

Vôn kế DC đa dải

Trong phần trước, chúng ta đã thảo luận về vôn kế DC, có được bằng cách đặt một điện trở cấp số nhân nối tiếp với điện kế PMMC. Vôn kế DC này có thể được sử dụng để đoparticular range của điện áp DC.

Nếu chúng ta muốn sử dụng vôn kế DC để đo điện áp DC của multiple ranges, khi đó chúng ta phải sử dụng nhiều điện trở nhân song song thay vì điện trở nhân đơn và toàn bộ tổ hợp điện trở này mắc nối tiếp với điện kế PMMC. Cáccircuit diagram của vôn kế DC nhiều dải được hiển thị trong hình dưới đây.

Chúng ta phải đặt cái này multi range DC voltmeterqua hai điểm của mạch điện, nơi đo điện áp một chiều có phạm vi yêu cầu. Chúng ta có thể chọn dải điện áp mong muốn bằng cách kết nối công tắc s với điện trở nhân tương ứng.

Giả sử, $ m_ {1}, m_ {2}, m_ {2} $ và $ m_ {4} $ là multiplying factorscủa vôn kế một chiều khi chúng ta coi điện áp một chiều toàn dải được đo lần lượt là $ V_ {1}, V_ {2}, V_ {3} $ và $ V_ {4} $. Sau đây là các công thức tương ứng với mỗi hệ số nhân.

$$ m_ {1} = \ frac {V_ {1}} {V_ {m}} $$

$$ m_ {2} = \ frac {V_ {2}} {V_ {m}} $$

$$ m_ {3} = \ frac {V_ {3}} {V_ {m}} $$

$$ m_ {4} = \ frac {V_ {4}} {V_ {m}} $$

Trong mạch trên, có bốn series multiplier resistors, $ R_ {se1}, R_ {se2}, R_ {se3} $ và $ R_ {se4} $. Sau đây là công thức tương ứng với bốn điện trở này.

$$ R_ {se1} = R_ {m} \ left (m_ {1} -1 \ right) $$

$$ R_ {se2} = R_ {m} \ left (m_ {2} -1 \ right) $$

$$ R_ {se3} = R_ {m} \ left (m_ {3} -1 \ right) $$

$$ R_ {se4} = R_ {m} \ left (m_ {4} -1 \ right) $$

Vì vậy, chúng ta có thể tìm các giá trị điện trở của mỗi điện trở nhân nối tiếp bằng cách sử dụng các công thức trên.

Dụng cụ dùng để đo điện áp xoay chiều qua hai điểm bất kỳ của mạch điện được gọi là AC voltmeter. Nếu vôn kế xoay chiều bao gồm bộ chỉnh lưu, thì nó được cho là vôn kế xoay chiều dựa trên bộ chỉnh lưu.

Vôn kế một chiều chỉ đo điện áp một chiều. Nếu chúng ta muốn sử dụng nó để đo điện áp AC, thì chúng ta phải làm theo hai bước sau.

• Step1 - Chuyển đổi tín hiệu điện áp xoay chiều thành tín hiệu điện áp một chiều bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu.

• Step2 - Đo giá trị DC hoặc giá trị trung bình của tín hiệu đầu ra của bộ chỉnh lưu.

Chúng tôi nhận được Rectifier based AC voltmeter, chỉ bằng cách đưa mạch chỉnh lưu vào vôn kế một chiều cơ bản. Chương này đề cập đến vôn kế xoay chiều dựa trên bộ chỉnh lưu.

Các loại Vôn kế AC dựa trên bộ chỉnh lưu

Sau đây là two types của vôn kế xoay chiều dựa trên bộ chỉnh lưu.

• Vôn kế xoay chiều sử dụng Bộ chỉnh lưu nửa sóng
• Vôn kế AC sử dụng chỉnh lưu toàn sóng

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai vôn kế AC này từng cái một.

Vôn kế AC sử dụng bộ chỉnh lưu nửa sóng

Nếu bộ chỉnh lưu nửa sóng được kết nối trước vôn kế DC, thì toàn bộ sự kết hợp đó với nhau được gọi là vôn kế AC sử dụng bộ chỉnh lưu nửa sóng. Cácblock diagram của vôn kế xoay chiều sử dụng bộ chỉnh lưu nửa sóng được thể hiện trong hình dưới đây.

Sơ đồ khối trên gồm hai khối: bộ chỉnh lưu nửa sóng và vôn kế một chiều. Chúng ta sẽ nhận được sơ đồ mạch tương ứng, chỉ bằng cách thay thế mỗi khối bằng (các) thành phần tương ứng trong sơ đồ khối trên. Nêncircuit diagram của vôn kế xoay chiều sử dụng bộ chỉnh lưu nửa sóng sẽ giống như trong hình dưới đây.

Các rms value của tín hiệu điện áp đầu vào hình sin (AC) là

$$ V_ {rms} = \ frac {V_ {m}} {\ sqrt {2}} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = \ sqrt {2} V_ {rms} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = 1.414 V_ {rms} $$

Ở đâu,

$ V_ {m} $ là giá trị lớn nhất của tín hiệu điện áp đầu vào (AC) hình sin.

Các DC hoặc giá trị trung bình của tín hiệu đầu ra của bộ chỉnh lưu nửa sóng là

$$ V_ {dc} = \ frac {V_ {m}} {\ pi} $$

Substitute, giá trị của $ V_ {m} $ trong phương trình trên.

$$ V_ {dc} = \ frac {1.414 V_ {rms}} {\ pi} $$

$$ V_ {dc} = 0,45 V_ {rms} $$

Do đó, vôn kế xoay chiều tạo ra hiệu điện thế đầu ra bằng 0.45 nhân với giá trị rms của tín hiệu điện áp đầu vào hình sin (AC)

Vôn kế AC sử dụng chỉnh lưu toàn sóng

Nếu bộ chỉnh lưu toàn sóng được kết nối trước vôn kế DC, thì toàn bộ kết hợp đó với nhau được gọi là vôn kế AC sử dụng bộ chỉnh lưu toàn sóng. Cácblock diagram của vôn kế xoay chiều sử dụng bộ chỉnh lưu toàn sóng được hiển thị trong hình dưới đây

Sơ đồ khối trên gồm hai khối: chỉnh lưu toàn sóng và vôn kế một chiều. Chúng ta sẽ nhận được sơ đồ mạch tương ứng chỉ bằng cách thay thế mỗi khối bằng (các) thành phần tương ứng trong sơ đồ khối trên.

Nên circuit diagram của vôn kế xoay chiều sử dụng chỉnh lưu toàn sóng sẽ giống như trong hình bên dưới.

Các rms value của tín hiệu điện áp đầu vào hình sin (AC) là

$$ V_ {rms} = \ frac {V_ {m}} {\ sqrt {2}} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = \ sqrt {2} \: V_ {rms} $$

$$ \ Rightarrow V_ {m} = 1.414 V_ {rms} $$

Ở đâu,

$ V_ {m} $ là giá trị lớn nhất của tín hiệu điện áp đầu vào (AC) hình sin.

Các DC hoặc giá trị trung bình của tín hiệu đầu ra của bộ chỉnh lưu toàn sóng là

$$ V_ {dc} = \ frac {2V_ {m}} {\ pi} $$

Substitute, giá trị của $ V_ {m} $ trong phương trình trên

$$ V_ {dc} = \ frac {2 \ times 1.414 \: V_ {rms}} {\ pi} $$

$$ V_ {dc} = 0.9 \: V_ {rms} $$

Do đó, vôn kế xoay chiều tạo ra hiệu điện thế đầu ra bằng 0.9 nhân với giá trị rms của tín hiệu điện áp đầu vào hình sin (AC).

Trong chương trước, chúng ta đã thảo luận về vôn kế xoay chiều dựa trên bộ chỉnh lưu. Chương này trình bày về hai loại vôn kế xoay chiều sau đây.

• Vôn kế AC đáp ứng đỉnh
• Vôn kế AC phản hồi RMS thực

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai loại vôn kế AC này từng cái một.

Vôn kế AC đáp ứng đỉnh

Như tên cho thấy, vôn kế xoay chiều đáp ứng cao nhất đáp ứng peak valuescủa tín hiệu điện áp xoay chiều. Điều đó có nghĩa là vôn kế này đo các giá trị đỉnh của điện áp xoay chiều. Cáccircuit diagram của vôn kế xoay chiều đáp ứng đỉnh được hiển thị bên dưới:

Mạch trên bao gồm một diode, tụ điện, bộ khuếch đại DC và điện kế PMMC. Diode hiện diện trong mạch trên được sử dụng cho mục đích chỉnh lưu. Vì vậy, diode chuyển đổi tín hiệu điện áp xoay chiều thành tín hiệu điện áp một chiều. Tụ điện tích điện đến giá trị đỉnh của tín hiệu điện áp một chiều này.

Suốt trong positive half cyclecủa tín hiệu điện áp xoay chiều, diode dẫn điện và tụ điện tích điện đến giá trị đỉnh của tín hiệu điện áp xoay chiều. Khi giá trị của tín hiệu điện áp xoay chiều nhỏ hơn giá trị này, diode sẽ bị phân cực ngược.

Do đó, tụ điện sẽ phóng điện qua điện trở của bộ khuếch đại DC cho đến nửa chu kỳ dương tiếp theo của tín hiệu điện áp AC. Khi giá trị của tín hiệu điện áp xoay chiều lớn hơn điện áp tụ điện, diode dẫn và quá trình sẽ được lặp lại.

Chúng ta nên chọn các giá trị thành phần sao cho tụ điện sạc nhanh và phóng điện chậm. Kết quả là đồng hồ luôn đáp ứng với điện áp tụ điện này, tức làpeak value of AC voltage.

Vôn kế AC phản hồi RMS đúng

Như tên cho thấy, vôn kế xoay chiều phản hồi RMS thực đáp ứng với các giá trị RMS thực của tín hiệu điện áp xoay chiều. Vôn kế này đo các giá trị RMS của điện áp xoay chiều. Cáccircuit diagram vôn kế AC đáp ứng RMS thực được hiển thị trong hình dưới đây.

Đoạn mạch trên gồm một bộ khuếch đại xoay chiều, hai cặp nhiệt điện, bộ khuếch đại một chiều và điện kế PMMC. Bộ khuếch đại AC khuếch đại tín hiệu điện áp xoay chiều. Hai cặp nhiệt điện được sử dụng trong đoạn mạch trên là một cặp nhiệt điện đo và một cặp nhiệt điện cân bằng.Measuring thermocouple tạo ra điện áp đầu ra, tỷ lệ với giá trị RMS của tín hiệu điện áp xoay chiều.

Bất kỳ cặp nhiệt điện nào cũng chuyển một bình phương đại lượng đầu vào thành đại lượng bình thường. Điều này có nghĩa là tồn tại mối quan hệ phi tuyến tính giữa đầu ra và đầu vào của cặp nhiệt điện. Có thể bỏ qua ảnh hưởng của hành vi phi tuyến tính của một cặp nhiệt điện bằng cách sử dụng một cặp nhiệt điện khác trong mạch phản hồi. Cặp nhiệt điện được sử dụng cho mục đích này trong mạch trên được gọi làbalancing thermocouple.

Hai cặp nhiệt điện, cụ thể là cặp nhiệt điện đo lường và cặp nhiệt điện cân bằng cùng nhau tạo thành một cô dâu ở đầu vào của bộ khuếch đại DC. Do đó, máy đo luôn đáp ứngtrue RMS value của tín hiệu điện áp xoay chiều.

Dòng điện là tốc độ của dòng điện tích. Nếu điện tích này chỉ chạy theo một hướng, thì dòng điện sinh ra được gọi là Dòng điện một chiều (DC). Dụng cụ, được sử dụng để đo Dòng điện một chiều được gọi làDC ammeter.

Nếu chúng ta đặt một điện trở song song với điện kế cuộn dây chuyển động nam châm vĩnh cửu (PMMC), thì toàn bộ sự kết hợp hoạt động như một ampe kế DC. Điện trở song song, được sử dụng trong ampe kế DC còn được gọi là điện trở shunt hoặc đơn giản,shunt. Giá trị của điện trở này nên được coi là nhỏ để đo dòng điện một chiều có giá trị lớn.

Các circuit diagram của ampe kế DC được hiển thị trong hình dưới đây.

Chúng ta phải đặt cái này DC ammetermắc nối tiếp với nhánh của mạch điện, nơi đo dòng điện một chiều. Hiệu điện thế trên các phần tử được mắc song song là như nhau. Vì vậy, điện áp trên điện trở shunt, $ R_ {sh} $ và điện áp trên điện trở của điện kế, $ R_ {m} $ là như nhau, vì hai phần tử đó được nối song song trong đoạn mạch trên.Mathematically, nó có thể được viết là

$$ I_ {sh} R_ {sh} = I_ {m} R_ {m} $$

$ \ Rightarrow R_ {sh} = \ frac {I_ {m} R_ {m}} {I_ {sh}} $ (Phương trình 1)

Các KCL equation tại nút 1 là

$$ - I + I_ {sh} + I_ {m} = 0 $$

$$ \ Rightarrow I_ {sh} = I-I_ {m} $$

Substitute giá trị của $ I_ {sh} $ trong Phương trình 1.

$ R_ {sh} = \ frac {I_ {m} R_ {m}} {I-I_ {m}} $ (Phương trình 2)

Lấy, $ I_ {m} $ làm chung trong số hạng mẫu số, có ở vế phải của phương trình 2

$$ R_ {sh} = \ frac {I_ {m} R_ {m}} {I_ {m} (\ frac {1} {I_ {m}} - 1)} $$

$ \ Rightarrow R_ {sh} = \ frac {R_ {m}} {\ frac {I} {I_ {m}} - 1} $ (Phương trình 3)

Ở đâu,

$ R_ {sh} $ là kháng shunt

$ R_ {m} $ là điện trở trong của điện kế

$ I $ là tổng Dòng điện một chiều được đo

$ I_ {m} $ là dòng điện lệch quy mô đầy đủ

Tỷ số giữa tổng dòng điện một chiều cần đo, $ I $ và dòng điện lệch toàn thang đo của điện kế, $ I_ {m} $ được gọi là multiplying factor, m. Về mặt toán học, nó có thể được biểu diễn dưới dạng

$ m = \ frac {I} {I_ {m}} $ (Phương trình 4)

$ R_ {sh} = \ frac {R_ {m}} {m-1} $ (Phương trình 5)

Chúng tôi có thể tìm thấy value of shunt resistance bằng cách sử dụng Phương trình 2 hoặc Phương trình 5 dựa trên dữ liệu có sẵn.

Ampe kế DC đa dải

Trong phần trước, chúng ta đã thảo luận về ampe kế DC có được bằng cách đặt một điện trở song song với điện kế PMMC. Ampe kế DC này có thể được sử dụng để đoparticular range của Dòng trực tiếp.

Nếu chúng ta muốn sử dụng ampe kế DC để đo dòng điện một chiều của multiple ranges, khi đó chúng ta phải sử dụng nhiều điện trở song song thay vì đơn điện trở và toàn bộ tổ hợp điện trở này mắc song song với điện kế PMMC. Cáccircuit diagram của ampe kế DC nhiều dải được hiển thị trong hình dưới đây.

Đặt ampe kế một chiều đa dải này mắc nối tiếp với nhánh của mạch điện, nơi đo Dòng điện một chiều có dải cần thiết. Phạm vi dòng điện mong muốn được chọn bằng cách kết nối công tắc, s với điện trở shunt tương ứng.

Giả sử, $ m_ {1}, m_ {2}, m_ {3} $ và $ m_ {4} $ là multiplying factorscủa ampe kế DC khi chúng ta coi tổng Dòng điện một chiều được đo lần lượt là $ I_ {1}, I_ {2}, I_ {3} $ và $ I_ {4} $. Sau đây là các công thức tương ứng với mỗi hệ số nhân.

$$ m_ {1} = \ frac {I_ {1}} {I_ {m}} $$

$$ m_ {2} = \ frac {I_ {2}} {I_ {m}} $$

$$ m_ {3} = \ frac {I_ {3}} {I_ {m}} $$

$$ m_ {4} = \ frac {I_ {4}} {I_ {m}} $$

Trong mạch trên, có bốn shunt resistors, $ R_ {sh1}, R_ {sh2}, R_ {sh2} $ và $ R_ {sh4} $. Sau đây là công thức tương ứng với bốn điện trở này.

$$ R_ {sh1} = \ frac {R_ {m}} {m_ {1} -1} $$

$$ R_ {sh2} = \ frac {R_ {m}} {m_ {2} -1} $$

$$ R_ {sh3} = \ frac {R_ {m}} {m_ {3} -1} $$

$$ R_ {sh4} = \ frac {R_ {m}} {m_ {4} -1} $$

Các công thức trên sẽ giúp chúng ta tìm các giá trị điện trở của mỗi điện trở shunt.

Dòng điện là tốc độ của dòng điện tích. Nếu hướng của điện tích này thay đổi thường xuyên thì dòng điện sinh ra được gọi làAlternating Current (AC).

Dụng cụ dùng để đo dòng điện xoay chiều chạy qua bất kỳ nhánh nào của mạch điện được gọi là AC ammeter.

Example - Ampe kế xoay chiều loại cặp nhiệt điện.

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về ampe kế xoay chiều loại cặp nhiệt điện.

Ampe kế xoay chiều loại cặp nhiệt điện

Nếu một cặp nhiệt điện được nối trước điện kế PMMC, thì toàn bộ sự kết hợp đó được gọi là ampe kế xoay chiều loại cặp nhiệt điện. Cácblock diagram ampe kế xoay chiều loại cặp nhiệt điện được biểu diễn trong hình dưới đây.

Sơ đồ khối trên chủ yếu bao gồm hai khối: một cặp nhiệt điện và một điện kế PMMC. Chúng ta sẽ nhận được sơ đồ mạch tương ứng, chỉ bằng cách thay thế mỗi khối bằng (các) thành phần tương ứng trong sơ đồ khối trên. Nêncircuit diagram của ampe kế xoay chiều loại cặp nhiệt điện sẽ có dạng như trong hình dưới đây.

Cặp nhiệt điện tạo ra EMF, $ e $, bất cứ khi nào Dòng điện xoay chiều, I chạy qua phần tử lò sưởi. EMF, $ e $ này tỷ lệ thuận với giá trị rms của dòng điện I chạy qua phần tử bộ gia nhiệt. Vì vậy, chúng ta phải hiệu chỉnh thang đo của thiết bị PMMC để đọcrms values of current.

Như vậy với chương này chúng ta đã hoàn thành tất cả các dụng cụ đo cơ bản như vôn kế DC, vôn kế AC, ampe kế DC và ampe kế AC. Trong chương tiếp theo, chúng ta hãy thảo luận về đồng hồ hoặc dụng cụ đo lường, đo giá trị điện trở.

Dụng cụ dùng để đo giá trị điện trở giữa hai điểm bất kỳ trong mạch điện được gọi là ohmmeter. Nó cũng có thể được sử dụng để tìm giá trị của một điện trở chưa biết. Đơn vị của điện trở là ohm và dụng cụ đo là mét. Vì vậy, từ "ohmmeter" có được bằng cách kết hợp các từ“ohm” và “meter”.

Các loại Ohmmeters

Sau đây là two types của ohmmeters.

• Dòng Ohmmeter
• Shunt Ohmmeter

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai loại ohmmeters này.

Dòng Ohmmeter

Nếu không biết giá trị của điện trở và phải đo bằng cách đặt nó nối tiếp với ohm kế, thì ohm kế đó được gọi là ohm kế nối tiếp. Cáccircuit diagram của ohm kế nối tiếp được hiển thị trong hình dưới đây.

Phần của mạch, nằm bên trái của các đầu nối A & B là series ohmmeter. Vì vậy, chúng ta có thể đo giá trị của điện trở chưa biết bằng cách đặt nó ở phía bên phải của thiết bị đầu cuối A & B. Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận vềcalibration scale của ohm kế nối tiếp.

• Nếu $ R_ {x} = 0 \: \ Omega $, thì các đầu nối A và B sẽ ngắn mạch với nhau. Vì vậy, dòng điện của đồng hồ được chia cho các điện trở, $ R_ {1} $ và $ R_ {2} $. Bây giờ, thay đổi giá trị của điện trở, $ R_ {2} $ sao cho toàn bộ dòng điện chạy qua điện trở, chỉ $ R_ {1} $. Trong trường hợp này, đồng hồ hiển thị đầy đủscale deflection current. Do đó, dòng điện lệch quy mô đầy đủ này của đồng hồ có thể được biểu thị bằng $ 0 \: \ Omega $.

• Nếu $ R_ {x} = \ infty \: \ Omega $, thì các đầu cuối A và B sẽ được mở mạch với nhau. Vì vậy, không có dòng điện nào chạy qua điện trở, $ R_ {1} $. Trong trường hợp này, đồng hồ hiển thị dòng điện lệch rỗng. Do đó, độ lệch rỗng này của đồng hồ có thể được biểu thị dưới dạng $ \ infty \ Omega $.

• Theo cách này, bằng cách xem xét các giá trị khác nhau của $ R_ {x} $, đồng hồ hiển thị các độ lệch khác nhau. Vì vậy, theo đó chúng ta có thể biểu diễn những độ lệch đó với giá trị điện trở tương ứng.

Ôm kế nối tiếp bao gồm một thang đo hiệu chuẩn. Nó có các chỉ số 0 $ \ Omega $ và $ \ infty \: \ Omega $ lần lượt ở các điểm cuối của tay phải và tay trái của thang đo. Ôm kế dòng rất hữu ích để đohigh values of resistances.

Shunt Ohmmeter

Nếu giá trị của điện trở là không xác định và được đo bằng cách đặt nó song song (shunt) với ohm kế, thì ohmmeter đó được gọi là ohmmeter shunt. Cáccircuit diagram của ohmmeter shunt được hiển thị trong hình dưới đây.

Phần của mạch, nằm bên trái của các đầu nối A & B là shunt ohmmeter. Vì vậy, chúng ta có thể đo giá trị của điện trở chưa biết bằng cách đặt nó ở phía bên phải của các đầu cuối A & B.

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về calibration scalecủa ohmmeter shunt. Đóng công tắc, S của mạch trên khi đang sử dụng.

• Nếu $ R_ {x} = 0 \: \ Omega $, thì các đầu nối A và B sẽ ngắn mạch với nhau. Do đó, toàn bộ dòng điện, $ I_ {1} $ chạy qua các cực A & B. Trong trường hợp này, không có dòng điện nào chạy qua điện kế PMMC. Vì thếnull deflection của điện kế PMMC có thể được biểu thị bằng $ 0 \: \ Omega $.

• Nếu $ R_ {x} = \ infty \: \ Omega $, thì các đầu nối A và B sẽ được mở mạch với nhau. Vì vậy, không có dòng điện nào chạy qua các cực A & B. Trong trường hợp này, toàn bộ dòng điện, $ I_ {1} $ chạy qua điện kế PMMC. Nếu được yêu cầu thay đổi (điều chỉnh) giá trị của điện trở, $ R_ {1} $ cho đến khi điện kế PMMC hiển thị dòng điện lệch toàn thang. Do đó, điều nàyfull scale deflection dòng điện của điện kế PMMC có thể được biểu diễn dưới dạng $ \ infty \: \ Omega $

• Theo cách này, bằng cách xem xét các giá trị khác nhau của $ R_ {x} $, đồng hồ hiển thị các độ lệch khác nhau. Vì vậy, theo đó chúng ta có thể biểu diễn những độ lệch đó với các giá trị điện trở tương ứng.

Ôm kế shunt bao gồm một thang đo hiệu chuẩn. Nó có các chỉ số $ 0 \: \ Omega $ và $ \ infty \: \ Omega $ lần lượt ở các điểm cuối của tay trái và tay phải của thang đo.

Ohmmeter Shunt hữu ích để đo low values of resistances. Vì vậy, chúng ta có thể sử dụng ohm kế nối tiếp hoặc ohmmeter shunt dựa trên các giá trị của điện trở sẽ được đo, tức là cao hoặc thấp.

Trong các chương trước, chúng ta đã thảo luận về vôn kế, ampe kế và ohmmeters. Các dụng cụ đo này được sử dụng để đo điện áp, dòng điện và điện trở tương ứng. Điều đó có nghĩa là, chúng tôi cóseparate measuring instruments để đo điện áp, dòng điện và điện trở.

Giả sử, nếu một công cụ đo lường duy nhất có thể được sử dụng để đo lần lượt các đại lượng như điện áp, dòng điện và điện trở, thì nó được cho là multimeter. Nó có tên là đồng hồ vạn năng, vì nó có thể đo nhiều đại lượng điện cùng một lúc.

Phép đo bằng cách sử dụng Đồng hồ vạn năng

Multimeterlà một công cụ được sử dụng để đo điện áp DC & AC, dòng DC & AC và điện trở của một số phạm vi. Nó còn được gọi là Đồng hồ vạn năng điện tử hoặc Đồng hồ đo điện áp Ohm (VOM).

Đo điện áp DC

Một phần của circuit diagram của Đồng hồ vạn năng, có thể được sử dụng để đo điện áp một chiều được thể hiện trong hình dưới đây.

Mạch trên trông giống như một vôn kế DC nhiều dải. Sự kết hợp của một điện trở mắc nối tiếp với điện kế PMMC làDC voltmeter. Vì vậy, nó có thể được sử dụng để đo điện áp DC đến giá trị nhất định.

Chúng ta có thể tăng phạm vi của điện áp một chiều có thể đo được với cùng một vôn kế một chiều bằng cách tăng giá trị điện trở. giá trị điện trở tương đương tăng lên, khi chúng ta kết nối các điện trở trongseries.

Trong mạch trên, chúng ta có thể đo điện áp DC lên đến 2.5Vbằng cách sử dụng kết hợp điện trở, $ R_ {5} $ mắc nối tiếp với điện kế PMMC. Bằng cách kết nối một điện trở $ R_ {4} $ nối tiếp với mạch trước đó, chúng ta có thể đo điện áp DC lên đến10V. Bằng cách này, chúng ta có thể tăng phạm vi điện áp DC, đơn giản bằng cách kết nối một điện trở nối tiếp với mạch trước đó (trước đó).

Chúng ta có thể đo điện áp một chiều qua hai điểm bất kỳ của mạch điện, bằng cách kết nối công tắc, S với dải điện áp mong muốn.

Đo dòng điện DC

Một phần của circuit diagram của Đồng hồ vạn năng, có thể được sử dụng để đo dòng điện một chiều được thể hiện trong hình dưới đây.

Mạch trên trông giống như một ampe kế DC nhiều dải. mắc song song một điện trở với điện kế PMMC là aDC ammeter. Vì vậy, nó có thể được sử dụng để đo dòng điện một chiều đến giá trị nhất định.

Chúng ta có thể nhận được different rangescủa dòng điện một chiều được đo bằng ampe kế một chiều giống nhau bằng cách đặt song song điện trở trước với điện trở trước. Trong mạch trên, điện trở $ R_ {1} $ được mắc nối tiếp với điện kế PMMC để tránh cho đồng hồ bị hỏng do dòng điện lớn.

Chúng ta có thể đo dòng điện một chiều chạy qua hai điểm bất kỳ của mạch điện, bằng cách kết nối công tắc, S với dải dòng mong muốn

Đo điện áp AC

Một phần của circuit diagram của Đồng hồ vạn năng, có thể được sử dụng để đo điện áp xoay chiều được thể hiện trong hình dưới đây.

Mạch trên trông giống như một multi range AC voltmeter. Chúng ta biết rằng, chúng ta sẽ nhận được vôn kế xoay chiều chỉ bằng cách đặt bộ chỉnh lưu nối tiếp (tầng) với vôn kế một chiều. Mạch trên được tạo ra chỉ bằng cách đặt tổ hợp điốt và điện trở, $ R_ {6} $ ở giữa điện trở, $ R_ {5} $ và điện kế PMMC.

Chúng ta có thể đo điện áp xoay chiều qua hai điểm bất kỳ của mạch điện bằng cách kết nối công tắc, S với dải điện áp mong muốn.

Đo điện trở

Một phần của circuit diagram của Đồng hồ vạn năng, có thể được sử dụng để đo điện trở được hiển thị trong hình dưới đây.

Chúng ta phải thực hiện hai nhiệm vụ sau trước khi thực hiện bất kỳ phép đo nào.

• Ngắn mạch thiết bị
• Thay đổi điều khiển điều chỉnh 0 cho đến khi đồng hồ hiển thị dòng điện đầy đủ. Điều đó có nghĩa là đồng hồ chỉ ra giá trị điện trở bằng không.

Bây giờ, mạch trên hoạt động như một ohmmeter shunt và có quy mô nhân là 1, tức là 10 ⁰ . Chúng ta cũng có thể coi lũy thừa bậc cao của 10 là phép nhân thang đo để đo điện trở cao.

Signal generator là một thiết bị điện tử cung cấp các tín hiệu kiểm tra tiêu chuẩn như sóng sin, sóng vuông, sóng tam giác, v.v. Nó còn được gọi là bộ dao động, vì nó tạo ra các tín hiệu tuần hoàn.

Bộ tạo tín hiệu, tạo ra tín hiệu định kỳ có tần số bằng dải tần số Âm thanh (AF) được gọi là AF signal generator. dải tần số âm thanh là 20Hz đến 20KHz.

AF Sine và Square Wave Generator

Bộ tạo tín hiệu AF, tạo ra sóng sin hoặc sóng vuông trong phạm vi tần số âm thanh dựa trên yêu cầu được gọi là bộ tạo sóng AF Sine và Square. Nó làblock diagramđược hiển thị trong hình dưới đây.

Sơ đồ khối trên bao gồm chủ yếu two paths. Đó là đường dẫn trên và đường dẫn dưới. Đường dẫn phía trên được sử dụng để tạo ra sóng hình sin AF và đường dẫn phía dưới được sử dụng để tạo ra sóng vuông AF.

Wien bridge oscillatorsẽ tạo ra một sóng hình sin trong dải tần số âm thanh. Dựa trên yêu cầu, chúng tôi có thể kết nối đầu ra của bộ dao động cầu Wien với đường dẫn trên hoặc đường dẫn dưới bằng một công tắc.

Đường dẫn trên bao gồm các khối như bộ khuếch đại sóng sin và bộ suy giảm. Nếu công tắc được sử dụng để kết nối đầu ra của bộ dao động cầu Wien với đường dẫn trên, nó sẽ tạo raAF sine wave ở đầu ra của đường dẫn trên.

Đường dẫn dưới bao gồm các khối sau: bộ tạo hình sóng vuông, bộ khuếch đại sóng vuông và bộ suy giảm. Bộ định hình sóng vuông chuyển đổi sóng sin thành sóng vuông. Nếu công tắc được sử dụng để kết nối đầu ra của bộ dao động cầu Wien với đường dẫn thấp hơn, thì nó sẽ tạo ra mộtAF square waveở đầu ra của đường dẫn thấp hơn. Bằng cách này, sơ đồ khối mà chúng tôi đã xem xét có thể được sử dụng để tạo ra sóng hình sin AF hoặc sóng vuông AF dựa trên yêu cầu.

Máy phát chức năng

Bộ tạo hàm là bộ tạo tín hiệu, tạo ra ba hoặc nhiều sóng tuần hoàn. Hãy xem xét những điều saublock diagram của máy tạo hàm, sẽ tạo ra các sóng tuần hoàn như sóng tam giác, sóng vuông và sóng sin.

Có hai current sources, cụ thể là nguồn dòng trên và nguồn dòng dưới trong sơ đồ khối trên. Hai nguồn dòng điện này được điều hòa bởi điện áp điều khiển tần số.

Sóng tam giác

Integratortrình bày trong sơ đồ khối trên, nhận được dòng điện không đổi luân phiên từ các nguồn dòng điện trên và dưới trong thời gian lặp lại bằng nhau. Vì vậy, bộ tích hợp sẽ tạo ra hai loại đầu ra lặp lại cùng một lúc -

• Điện áp đầu ra của bộ tích hợp increases linearly liên quan đến thời gian trong khoảng thời gian mà bộ tích hợp nhận được dòng điện từ nguồn dòng cao hơn.

• Điện áp đầu ra của bộ tích hợp decreases linearly liên quan đến thời gian trong khoảng thời gian mà bộ tích hợp nhận được dòng điện từ nguồn dòng điện thấp hơn.

Bằng cách này, bộ tích phân có trong sơ đồ khối trên sẽ tạo ra triangular wave.

Sóng vuông & Sóng sin

Đầu ra của bộ tích phân, tức là sóng tam giác được áp dụng làm đầu vào cho hai khối khác như thể hiện trong sơ đồ khối trên để nhận được sóng vuông và sóng sin tương ứng. Hãy để chúng tôi thảo luận về hai điều này từng người một.

Sóng vuông

Sóng tam giác có độ dốc dương và độ dốc âm luân phiên lặp lại trong một khoảng thời gian bằng nhau. Nênvoltage comparator multi vibrator hiện trong sơ đồ khối trên sẽ tạo ra hai loại đầu ra sau đây trong khoảng thời gian lặp lại bằng nhau.

• Một loại hằng số (higher) voltage ở đầu ra của bộ so sánh điện áp đa bộ rung trong khoảng thời gian mà bộ so sánh điện áp đa bộ rung nhận được độ dốc dương của sóng tam giác.

• Một loại hằng số khác (lower) voltage ở đầu ra của bộ so sánh điện áp đa bộ rung trong khoảng thời gian bộ so sánh điện áp đa bộ rung nhận được độ dốc âm của sóng tam giác.

Bộ so sánh điện áp đa bộ rung có trong sơ đồ khối trên sẽ tạo ra một square wave. Nếu biên độ của sóng vuông được tạo ra ở đầu ra của bộ so sánh điện áp đa bộ rung là không đủ, thì nó có thể được khuếch đại đến giá trị cần thiết bằng cách sử dụng bộ khuếch đại sóng vuông.

Sóng hình sin

Các sine wave shaping circuitsẽ tạo ra một đầu ra sóng hình sin từ sóng đầu vào hình tam giác. Về cơ bản, mạch này bao gồm một mạng điện trở diode. Nếu biên độ của sóng sin được tạo ra ở đầu ra của mạch định hình sóng sin là không đủ, thì nó có thể được khuếch đại đến giá trị cần thiết bằng cách sử dụng bộ khuếch đại sóng sin.

Dụng cụ điện tử dùng để phân tích sóng được gọi là wave analyzer. Nó còn được gọi là bộ phân tích tín hiệu, vì các thuật ngữ tín hiệu và sóng có thể được sử dụng thay thế cho nhau thường xuyên.

Chúng tôi có thể đại diện cho periodic signal là tổng của hai số hạng sau.

• Thành phần DC
• Loạt sóng hài hình sin

Vì vậy, phân tích một tín hiệu tuần hoàn là phân tích các thành phần sóng hài có trong nó.

Máy phân tích sóng cơ bản

Bộ phân tích sóng cơ bản chủ yếu bao gồm ba khối - bộ tách sóng sơ cấp, bộ chỉnh lưu sóng đầy đủ và điện kế PMMC. Cácblock diagram của máy phân tích sóng cơ bản được hiển thị trong hình dưới đây -

Các function của mỗi khối có trong máy phân tích sóng cơ bản được đề cập dưới đây.

• Primary Detector- Nó bao gồm một mạch LC. Chúng ta có thể điều chỉnh các giá trị của cuộn cảm, L và tụ điện, C theo cách sao cho nó chỉ cho phép đo thành phần tần số hài mong muốn.

• Full Wave Rectifier - Nó chuyển đổi đầu vào AC thành đầu ra DC.

• PMMC Galvanometer - Nó hiển thị giá trị đỉnh của tín hiệu, thu được ở đầu ra của bộ chỉnh lưu toàn sóng.

Chúng ta sẽ nhận được sơ đồ mạch tương ứng, chỉ bằng cách thay thế mỗi khối bằng (các) thành phần tương ứng trong sơ đồ khối trên của bộ phân tích sóng cơ bản. Nêncircuit diagram của máy phân tích sóng cơ bản sẽ giống như trong hình sau:

Máy phân tích sóng cơ bản này có thể được sử dụng để phân tích từng thành phần tần số hài của một tín hiệu tuần hoàn.

Các loại máy phân tích sóng

Máy phân tích sóng có thể được phân loại thành các loại sau two types.

• Máy phân tích sóng chọn lọc tần số
• Máy phân tích sóng Superheterodyne

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai máy phân tích sóng này.

Máy phân tích sóng chọn lọc tần số

Máy phân tích sóng, được sử dụng để phân tích các tín hiệu thuộc phạm vi AF được gọi là máy phân tích sóng chọn lọc tần số. Cácblock diagram của máy phân tích sóng chọn lọc tần số được hiển thị trong hình dưới đây.

Máy phân tích sóng chọn lọc tần số bao gồm một tập hợp các khối. Cácfunction của mỗi khối được đề cập bên dưới.

• Input Attenuator- Tín hiệu AF sẽ được phân tích được áp dụng cho bộ suy hao đầu vào. Nếu biên độ tín hiệu quá lớn, thì nó có thể bị suy giảm bằng bộ suy hao đầu vào.

• Driver Amplifier - Nó khuếch đại tín hiệu nhận được bất cứ khi nào cần thiết.

• High Q-filter- Nó được sử dụng để chọn tần số mong muốn và từ chối các tần số không mong muốn. Nó bao gồm hai phần RC và hai bộ khuếch đại bộ lọc & tất cả chúng đều được xếp tầng với nhau. Chúng ta có thể thay đổi các giá trị điện dung để thay đổi dải tần theo lũy thừa 10. Tương tự, chúng ta có thể thay đổi các giá trị điện trở để thay đổi tần số trong một dải đã chọn.

• Meter Range Attenuator - Nó nhận tín hiệu AF đã chọn làm đầu vào và tạo ra đầu ra suy giảm, bất cứ khi nào cần.

• Output Amplifier - Nó khuếch đại tín hiệu AF đã chọn nếu cần.

• Output Buffer - Nó được sử dụng để cung cấp tín hiệu AF đã chọn đến các thiết bị đầu ra.

• Meter Circuit- Nó hiển thị việc đọc tín hiệu AF đã chọn. Chúng ta có thể chọn cách đọc đồng hồ trong dải vôn hoặc dải decibel.

Máy phân tích sóng Superheterodyne

Máy phân tích sóng, được sử dụng để phân tích các tín hiệu của dải tần RF được gọi là máy phân tích sóng superheterodyne. Hình sau cho thấyblock diagram của máy phân tích sóng superheterodyne.

Các working của máy phân tích sóng superheterodyne được đề cập dưới đây.

• Tín hiệu RF sẽ được phân tích được áp dụng cho bộ suy hao đầu vào. Nếu biên độ tín hiệu quá lớn, thì nó có thể bị suy giảm bởiinput attenuator.

• Untuned amplifier khuếch đại tín hiệu RF bất cứ khi nào cần thiết và nó được áp dụng cho bộ trộn thứ nhất.

• Dải tần số của tín hiệu RF & đầu ra của Bộ tạo dao động cục bộ lần lượt là 0-18 MHz & 30-48 MHz. Vì thế,first mixertạo ra một đầu ra có tần số 30 MHz. Đây là sự khác biệt của tần số của hai tín hiệu được áp dụng cho nó.

• IF amplifierkhuếch đại tín hiệu Tần số trung gian (IF), tức là đầu ra của bộ trộn thứ nhất. Tín hiệu IF được khuếch đại được áp dụng cho bộ trộn thứ hai.

• Các tần số của tín hiệu IF được khuếch đại & đầu ra của bộ tạo dao động Crystal giống nhau và bằng 30MHz. Nênsecond mixertạo ra đầu ra có tần số 0 Hz. Đây là sự khác biệt của tần số của hai tín hiệu được áp dụng cho nó.

• Tần suất cắt của Active Low Pass Filter (LPF)được chọn là 1500 Hz. Do đó, bộ lọc này cho phép tín hiệu đầu ra của bộ trộn thứ hai.

• Meter Circuithiển thị việc đọc tín hiệu RF. Chúng ta có thể chọn cách đọc đồng hồ trong dải vôn hoặc dải decibel.

Vì vậy, chúng ta có thể chọn một máy phân tích sóng cụ thể dựa trên dải tần của tín hiệu được phân tích.

Dụng cụ điện tử, được sử dụng để phân tích sóng trong miền tần số được gọi là spectrum analyzer. Về cơ bản, nó hiển thị sự phân bố năng lượng của một tín hiệu trên màn hình CRT của nó. Ở đây, trục x biểu thị tần số và trục y biểu thị biên độ.

Các loại máy phân tích phổ

Chúng ta có thể phân loại các máy phân tích phổ thành như sau two types.

• Máy phân tích phổ ngân hàng lọc
• Máy phân tích phổ Superheterodyne

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai máy phân tích phổ này từng cái một.

Máy phân tích phổ ngân hàng lọc

Máy phân tích phổ, được sử dụng để phân tích các tín hiệu thuộc dải AF được gọi là máy phân tích phổ ngân hàng bộ lọc, hoặc real time spectrum analyzer bởi vì nó hiển thị (hiển thị) bất kỳ biến thể nào trong tất cả các tần số đầu vào.

Hình sau cho thấy block diagram của máy phân tích phổ ngân hàng bộ lọc.

Các working của máy phân tích phổ ngân hàng bộ lọc được đề cập dưới đây.

• Nó có một bộ bộ lọc thông dải và mỗi bộ được thiết kế để cho phép một dải tần số cụ thể. Đầu ra của mỗi bộ lọc thông dải được đưa cho một bộ dò tương ứng.

• Tất cả các đầu ra của máy dò được kết nối với Công tắc điện tử. Công tắc này cho phép đầu ra của máy dò tuần tự tới tấm lệch dọc của CRO. Vì vậy, CRO hiển thị tần sốspectrum of AF signal trên màn hình CRT của nó.

Máy phân tích phổ Superheterodyne

Máy phân tích phổ, được sử dụng để phân tích các tín hiệu có dải tần RF được gọi là superheterodyne spectrum analyzer. Nó làblock diagram được hiển thị trong hình dưới đây.

Các working của máy phân tích phổ superheterodyne được đề cập dưới đây.

• Tín hiệu RF sẽ được phân tích được áp dụng cho bộ suy hao đầu vào. Nếu biên độ tín hiệu quá lớn, thì nó có thể bị suy giảm bởiinput attenuator.

• Low Pass Filter (LPF) chỉ cho phép các thành phần tần số nhỏ hơn tần số cắt.

• Mixerlấy đầu vào từ bộ lọc thông thấp và bộ dao động điều chỉnh điện áp. Nó tạo ra một đầu ra, là sự khác biệt của tần số của hai tín hiệu được áp dụng cho nó.

• IF amplifierkhuếch đại tín hiệu Tần số trung gian (IF), tức là đầu ra của bộ trộn. Tín hiệu IF khuếch đại được áp dụng cho máy dò.

Đầu ra của máy dò được cung cấp cho tấm lệch dọc của CRO. Vì vậy, CRO hiển thị tần sốspectrum of RF signal trên màn hình CRT của nó.

Vì vậy, chúng ta có thể chọn một máy phân tích phổ cụ thể dựa trên dải tần số của tín hiệu được phân tích.

Oscilloscopelà một thiết bị điện tử, hiển thị dạng sóng điện áp. Trong số các máy hiện sóng, Máy hiện sóng Cathode Ray (CRO) là máy cơ bản và nó hiển thị tín hiệu hoặc dạng sóng thay đổi theo thời gian.

Trong chương này, chúng ta hãy thảo luận về sơ đồ khối của CRO và các phép đo một số thông số bằng cách sử dụng CRO.

Sơ đồ khối của CRO

Máy hiện sóng tia âm cực (CRO) bao gồm một tập hợp các khối. Đó là bộ khuếch đại dọc, đường trễ, mạch kích hoạt, bộ tạo cơ sở thời gian, bộ khuếch đại ngang, Ống tia âm cực (CRT) & bộ nguồn. Cácblock diagram của CRO được thể hiện trong hình dưới đây.

Các function của mỗi khối CRO được đề cập dưới đây.

• Vertical Amplifier - Nó khuếch đại tín hiệu đầu vào, được hiển thị trên màn hình CRT.

• Delay Line- Nó cung cấp một số độ trễ cho tín hiệu, thu được ở đầu ra của bộ khuếch đại dọc. Tín hiệu trễ này sau đó được áp dụng cho các tấm lệch dọc của CRT.

• Trigger Circuit - Nó tạo ra một tín hiệu kích hoạt để đồng bộ hóa cả độ lệch ngang và dọc của chùm tia điện tử.

• Time base Generator - Nó tạo ra một tín hiệu răng cưa, rất hữu ích cho việc làm lệch phương ngang của chùm điện tử.

• Horizontal Amplifier - Nó khuếch đại tín hiệu răng cưa sau đó kết nối với các tấm lệch ngang của CRT.

• Power supply- Nó tạo ra cả điện áp cao và thấp. Điện áp cao âm và điện áp thấp dương lần lượt được áp dụng cho CRT và các mạch khác.

• Cathode Ray Tube (CRT)- Đây là khối quan trọng chính của CRO và chủ yếu bao gồm bốn phần. Đó là súng bắn điện tử, các tấm lệch dọc, tấm lệch ngang và màn huỳnh quang.

Chùm tia điện tử, được tạo ra bởi súng điện tử sẽ bị lệch theo cả phương thẳng đứng và phương ngang bởi một cặp bản lệch dọc và một cặp bản lệch ngang tương ứng. Cuối cùng, chùm tia bị lệch sẽ xuất hiện dưới dạng một điểm trên màn hình huỳnh quang.

Bằng cách này, CRO sẽ hiển thị tín hiệu đầu vào được áp dụng trên màn hình của CRT. Vì vậy, chúng tôi có thể phân tích các tín hiệu trong miền thời gian bằng cách sử dụng CRO

Các phép đo bằng cách sử dụng CRO

Chúng tôi có thể thực hiện các phép đo sau đây bằng cách sử dụng CRO.

• Đo biên độ
• Đo lường khoảng thời gian
• Đo tần số

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về các phép đo này từng cái một.

Đo biên độ

CRO hiển thị tín hiệu điện áp dưới dạng hàm thời gian trên màn hình của nó. Cácamplitude của tín hiệu điện áp đó là không đổi, nhưng chúng ta có thể thay đổi số lượng vạch chia bao phủ tín hiệu điện áp theo hướng thẳng đứng bằng cách thay đổi volt/divisiontrên bảng CRO. Do đó, chúng tôi sẽ nhận đượcamplitude của tín hiệu, hiển thị trên màn hình CRO bằng cách sử dụng công thức sau.

$$ A = j \ times n_ {v} $$

Ở đâu,

$ A $ là biên độ

$ j $ là giá trị của volt / độ chia

$ n_ {v} $ là số vạch chia bao phủ tín hiệu theo hướng thẳng đứng.

Đo lường khoảng thời gian

CRO hiển thị tín hiệu điện áp dưới dạng hàm thời gian trên màn hình của nó. CácTime period của tín hiệu điện áp tuần hoàn đó là không đổi, nhưng chúng ta có thể thay đổi số lượng vạch chia cho một chu kỳ hoàn chỉnh của tín hiệu điện áp theo hướng ngang bằng cách thay đổi time/division trên bảng CRO.

Do đó, chúng tôi sẽ nhận được Time period của tín hiệu, hiển thị trên màn hình CRO bằng cách sử dụng công thức sau.

$$ T = k \ times n_ {h} $$

Ở đâu,

$ T $ là khoảng thời gian

$ j $ là giá trị của thời gian / phép chia

$ n_ {v} $ là số vạch chia trong một chu kỳ hoàn chỉnh của tín hiệu tuần hoàn theo phương ngang.

Đo tần số

Tần số, f của một tín hiệu tuần hoàn là nghịch đảo của khoảng thời gian, T. Mathematically, nó có thể được biểu thị là

$$ f = \ frac {1} {T} $$

Vì vậy, chúng ta có thể tìm tần số, f của một tín hiệu tuần hoàn bằng cách làm theo hai bước sau.

• Step1 - Tìm Time period tín hiệu tuần hoàn

• Step2 - Lấy reciprocal khoảng thời gian của tín hiệu tuần hoàn, thu được ở Bước 1

Chúng ta sẽ thảo luận về máy hiện sóng mục đích đặc biệt trong chương tiếp theo.

Trong chương trước, chúng ta đã thảo luận về Máy hiện sóng tia âm cực (CRO), là một máy hiện sóng cơ bản. Chúng tôi sẽ nhận được các máy hiện sóng có mục đích đặc biệt chỉ bằng cách thêm một số khối bổ sung vào máy hiện sóng cơ bản dựa trên yêu cầu.

Sau đây là special purpose oscilloscopes.

• Máy hiện sóng tia kép
• Máy hiện sóng kép
• Máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về các máy hiện sóng mục đích đặc biệt này từng cái một.

Máy hiện sóng tia kép

Oscilloscope, hiển thị hai dạng sóng điện áp được gọi là Dual Beam Oscilloscope. Nó làblock diagram được hiển thị trong hình dưới đây.

Như thể hiện trong hình trên, CRT của Máy hiện sóng tia kép bao gồm hai bộ tấm làm lệch dọc và một bộ tấm làm lệch ngang.

Sự kết hợp của các khối sau với nhau được gọi là channel.

• Pre-Amplifier & Attenuator
• Đường trễ
• Bộ khuếch đại dọc
• Một tập hợp các tấm lệch dọc

Có hai kênh trong Máy hiện sóng tia kép. Vì vậy, chúng ta có thể áp dụng hai tín hiệu, cụ thể là A & B làm đầu vào của kênh A & Kênh B tương ứng. Chúng tôi có thể chọn bất kỳ một trong bốn tín hiệu này nhưtrigger inputđến mạch kích hoạt bằng cách sử dụng một công tắc. Đó là các tín hiệu đầu vào A & B, tín hiệu ngoài (Ext) và đầu vào Line.

Máy hiện sóng này sẽ tạo ra hai chùm tia lệch theo phương thẳng đứng, vì có hai cặp bản lệch dọc. Trong máy hiện sóng này, các khối có ích để làm chệch hướng chùm tia theo phương ngang là chung cho cả tín hiệu đầu vào. Cuối cùng, máy hiện sóng này sẽ tạo ratwo input signals đồng thời trên màn hình của CRT.

Máy hiện sóng kép

Máy hiện sóng, tạo ra hai vết trên màn hình của nó được gọi là Máy hiện sóng kép. Nó làblock diagram được hiển thị trong hình dưới đây.

Như thể hiện trong hình trên, CRT của Máy hiện sóng theo vết kép bao gồm một tập hợp các tấm làm lệch dọc và một tập hợp các tấm làm lệch ngang khác. kênh bao gồm bốn khối, tức là bộ tiền khuếch đại & bộ suy giảm, đường trễ, bộ khuếch đại dọc và các tấm lệch dọc.

Trong sơ đồ khối trên, hai khối đầu tiên hiện diện riêng biệt trong cả hai kênh. Hai khối cuối cùng là chung cho cả hai kênh. Do đó, với sự giúp đỡ củaelectronic switch chúng ta có thể kết nối đầu ra đường trễ của một kênh cụ thể với bộ khuếch đại dọc.

Chúng tôi có thể chọn bất kỳ một trong bốn tín hiệu này làm đầu vào kích hoạt cho trigger circuitbằng cách sử dụng một công tắc. Đó là các tín hiệu đầu vào A & B, tín hiệu ngoài (Ext) và đầu vào Line.

Máy hiện sóng này sử dụng cùng một chùm tia điện tử để làm chệch hướng tín hiệu đầu vào A & B theo hướng thẳng đứng bằng cách sử dụng một công tắc điện tử và tạo ra two traces. các khối làm lệch chùm theo chiều ngang là chung cho cả tín hiệu đầu vào.

Máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số

Máy hiện sóng lưu trữ dạng sóng kỹ thuật số được gọi là máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số. Cácblock diagram của máy hiện sóng lưu trữ (kỹ thuật số) dưới đây:

Các khối bổ sung cần thiết để lưu trữ dữ liệu kỹ thuật số được thêm vào máy hiện sóng cơ bản để biến nó thành Máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số. Các khối được yêu cầu chostoring of digital datanằm giữa bộ tiền khuếch đại & bộ suy giảm và bộ khuếch đại dọc trong Máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số. Đó là mạch Sample and Hold, Analog to Digital Converter (ADC), Memory & Digital to Analog Converter.

Control logicđiều khiển ba khối đầu tiên bằng cách gửi các tín hiệu điều khiển khác nhau. Các khối như logic điều khiển và Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự có mặt giữa mạch kích hoạt và bộ khuếch đại ngang trong Máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số.

Máy hiện sóng lưu trữ kỹ thuật số stores the dataở dạng kỹ thuật số trước khi nó hiển thị dạng sóng trên màn hình. Trong khi, máy hiện sóng cơ bản không có tính năng này.

Lissajous figurelà mẫu được hiển thị trên màn hình, khi các tín hiệu hình sin được áp dụng cho cả các tấm lệch ngang và lệch dọc của CRO. Các mẫu này sẽ thay đổi dựa trên biên độ, tần số và độ lệch pha của tín hiệu hình sin, được áp dụng cho cả các tấm lệch hướng ngang và dọc của CRO.

Hình sau cho thấy một example của Lissajous figure.

Hình Lissajous ở trên nằm trong elliptical shape và trục chính của nó có một số góc nghiêng với trục x dương.

Các phép đo sử dụng Lissajous Figures

Chúng ta có thể làm như sau two measurements từ một nhân vật Lissajous.

• Tần số của tín hiệu hình sin
• Độ lệch pha giữa hai tín hiệu hình sin

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai phép đo này từng cái một.

Đo tần số

Hình Lissajous sẽ được hiển thị trên màn hình, khi các tín hiệu hình sin được áp dụng cho cả hai tấm lệch ngang và dọc của CRO. Do đó, áp dụng tín hiệu hình sin, có tiêu chuẩnknown frequencyđến các tấm lệch ngang của CRO. Tương tự, áp dụng tín hiệu hình sin, cófrequency Là unknown đến các tấm lệch dọc của CRO

Gọi, $ f_ {H} $ và $ f_ {V} $ là tần số của tín hiệu hình sin, được áp dụng cho các tấm lệch ngang và dọc của CRO tương ứng. Mối quan hệ giữa $ f_ {H} $ và $ f_ {V} $ có thể làmathematically đại diện như bên dưới.

$$ \ frac {f_ {V}} {f_ {H}} = \ frac {n_ {H}} {n_ {V}} $$

Từ quan hệ trên, chúng ta sẽ nhận được tần số của tín hiệu hình sin, được áp dụng cho các tấm lệch dọc của CRO như

$ f_ {V} = \ left (\ frac {n_ {H}} {n_ {V}} \ right) f_ {H} $ (Phương trình 1)

Ở đâu,

$ n_ {H} $ là số tiếp tuyến ngang

$ n_ {V} $ là số tiếp tuyến dọc

Chúng ta có thể tìm các giá trị của $ n_ {H} $ và $ n_ {V} $ từ hình Lissajous. Vì vậy, bằng cách thay thế các giá trị của $ n_ {H} $, $ n_ {V} $ và $ f_ {H} $ trong Phương trình 1, chúng ta sẽ nhận được giá trị là$f_{V}$, tức là frequency of sinusoidal signal được áp dụng cho các tấm lệch dọc của CRO.

Đo sự chênh lệch pha

Một hình Lissajous được hiển thị trên màn hình khi các tín hiệu hình sin được áp dụng cho cả hai tấm làm lệch ngang và dọc của CRO. Do đó, áp dụng các tín hiệu hình sin, cósame amplitude and frequency đến cả tấm lệch ngang và lệch dọc của CRO.

Đối với một số hình Lissajous dựa trên hình dạng của chúng, chúng ta có thể trực tiếp cho biết độ lệch pha giữa hai tín hiệu hình sin.

• Nếu hình Lissajous là một straight line với độ nghiêng $ 45 ^ {\ circle} $ với trục x dương, thì phase differencegiữa hai tín hiệu hình sin sẽ là $ 0 ^ {\ circle} $. Điều đó có nghĩa là, không có sự lệch pha giữa hai tín hiệu hình sin đó.

• Nếu hình Lissajous là một straight line với độ nghiêng $ 135 ^ {\ circle} $ với trục x dương, thì phase differencegiữa hai tín hiệu hình sin sẽ là $ 180 ^ {\ circle} $. Điều đó có nghĩa là, hai tín hiệu hình sin đó lệch pha nhau.

• Nếu con số Lissajous ở circular shape, khi đó độ lệch pha giữa hai tín hiệu hình sin sẽ là $ 90 ^ {\ circle} $ hoặc $ 270 ^ {\ circle} $.

Chúng ta có thể tính toán độ lệch pha giữa hai tín hiệu hình sin bằng cách sử dụng các công thức, khi các số liệu Lissajous là elliptical shape.

• Nếu trục chính của một hình elip Hình Lissajous có góc nghiêng nằm giữa $ 0 ^ {\ circle} $ đến $ 90 ^ {\ circle} $ với trục x dương, thì độ lệch pha giữa hai tín hiệu hình sin sẽ là.

$$ \ phi = \ sin ^ {- 1} \ left (\ frac {x_ {1}} {x_ {2}} \ right) = \ sin ^ {- 1} \ left (\ frac {y_ {1} } {y_ {2}} \ right) $$

• Nếu trục chính của hình elip Hình Lissajous có góc nghiêng nằm trong khoảng từ $ 90 ^ {\ circle} $ đến $ 180 ^ {\ circle} $ với trục x dương, thì độ lệch pha giữa hai tín hiệu hình sin sẽ là.

$$ \ phi = 180 - \ sin ^ {- 1} \ left (\ frac {x_ {1}} {x_ {2}} \ right) = 180 - \ sin ^ {- 1} \ left (\ frac { y_ {1}} {y_ {2}} \ right) $$

Where,

$ x_ {1} $ là khoảng cách từ điểm gốc đến điểm trên trục x, nơi giao nhau của hình elip Hình Lissajous

$ x_ {2} $ là khoảng cách từ điểm gốc đến tiếp tuyến thẳng đứng của hình elip Hình Lissajous

$ y_ {1} $ là khoảng cách từ điểm gốc đến điểm trên trục y, nơi giao nhau của hình elip Hình Lissajous

$ y_ {2} $ là khoảng cách từ điểm gốc đến tiếp tuyến nằm ngang của hình elip Hình Lissajous

Trong chương này, học cách tìm tần số của tín hiệu hình sin chưa biết và độ lệch pha giữa hai tín hiệu hình sin từ các hình Lissajous bằng cách sử dụng các công thức.

Chúng tôi có thể kết nối bất kỳ mạch kiểm tra nào với máy hiện sóng thông qua một đầu dò. Vì CRO là một máy hiện sóng cơ bản, đầu dò được kết nối với nó còn được gọi làCRO probe.

Chúng ta nên chọn đầu dò theo cách sao cho nó không tạo ra bất kỳ vấn đề tải nào với mạch thử nghiệm. Để chúng ta có thể phân tích mạch kiểm tra với các tín hiệu đúng trên màn hình CRO.

Đầu dò CRO phải có những điều sau characteristics.

• Trở kháng cao
• Băng tần cao

Các block diagram của đầu dò CRO được thể hiện trong hình dưới đây.

Như trong hình, đầu dò CRO chủ yếu bao gồm ba khối. Đó là đầu dò, cáp đồng trục và mạch kết cuối. Cáp đồng trục chỉ cần kết nối đầu thăm dò và mạch kết thúc.

Các loại đầu dò CRO

Đầu dò CRO có thể được phân loại thành các loại sau two types.

• Đầu dò thụ động
• Đầu dò hoạt động

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai loại đầu dò này.

Đầu dò thụ động

Nếu đầu thăm dò bao gồm các phần tử thụ động, thì nó được gọi là passive probe. Sơ đồ mạch của đầu dò thụ động được hiển thị trong hình dưới đây.

Như trong hình, đầu dò bao gồm một sự kết hợp song song của điện trở, $ R_ {1} $ và một tụ điện thay đổi được, $ C_ {1} $. Tương tự, mạch kết thúc bao gồm sự kết hợp song song của điện trở, $ R_ {2} $ và tụ điện, $ C_ {2} $.

Sơ đồ mạch trên được sửa đổi dưới dạng bridge circuit và nó được hiển thị trong hình dưới đây.

Chúng ta có thể cân bằng cầu bằng cách điều chỉnh giá trị của tụ điện biến đổi, $ c_ {1} $. Chúng ta sẽ thảo luận về khái niệm cầu trong các chương sau. Trong lúc này, hãy xem xét những điều saubalancing condition of AC bridge.

$$ Z_ {1} Z_ {4} = Z_ {2} Z_ {3} $$

Substitute, trở kháng $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ và $ Z_ {4} $ là $ R_ {1}, \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}, R_ { 2} $ và $ \ frac {1} {j \ omega C_ {2}} $ tương ứng trong phương trình trên.

$$ R_ {1} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {2}} \ right) = \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {1}} \ right) R_ {2 } $$

$ \ Rightarrow R_ {1} C_ {1} = R_ {2} C_ {2} $ Phương trình 1

Theo nguyên tắc phân chia điện áp, chúng ta sẽ nhận được voltage across resistor, $R_{2}$ như

$$ V_ {0} = V_ {i} \ left (\ frac {R_ {2}} {R_ {1} + R_ {2}} \ right) $$

attenuation factorlà tỷ số giữa điện áp đầu vào, $ V_ {i} $ và điện áp đầu ra, $ V_ {0} $. Vì vậy, từ phương trình trên, chúng ta sẽ nhận được hệ số suy giảm, $ \ alpha $ là

$$ \ alpha = \ frac {V_ {i}} {V_ {0}} = \ frac {R_ {1} + R_ {2}} {R_ {2}} $$

$ \ Rightarrow \ alpha = 1+ \ frac {R_ {1}} {R_ {2}} $

$ \ Rightarrow \ alpha-1 = \ frac {R_ {1}} {R_ {2}} $

$ \ Rightarrow R_ {1} = \ left (\ alpha-1 \ right) R_ {2} $ Phương trình 2

Từ phương trình 2, chúng ta có thể kết luận rằng giá trị của $ R_ {1} $ lớn hơn hoặc bằng giá trị của ð ?? '… 2 đối với các giá trị nguyên của $ \: \ alpha> 1 $.

Thay thế phương trình 2 trong phương trình 1.

$$ \ left (\ alpha-1 \ right) R_ {2} C_ {1} = R_ {2} C_ {2} $$

$ \ Rightarrow \ left (\ alpha-1 \ right) C_ {1} = C_ {2} $

$ \ Rightarrow C_ {1} = \ frac {C_ {2}} {\ left (\ alpha-1 \ right)} $ Phương trình 3

Từ phương trình 3, chúng ta có thể kết luận rằng giá trị của $ C_ {1} $ nhỏ hơn hoặc bằng giá trị của $ C_ {2} $ đối với các giá trị nguyên của $ \ alpha> 1 $

Example

Hãy để chúng tôi tìm các giá trị $ R_ {1} $ và $ C_ {1} $ của một đầu dò có hệ số suy giảm, $ \ alpha $ là 10. Giả sử, $ R_ {2} = 1 M \ Omega $ và $ C_ {2} = 18pF $.

• Step1 - Chúng ta sẽ nhận được giá trị $ R_ {1} $ bằng cách thay thế các giá trị của $ \ alpha $ và $ R_ {2} $ trong Phương trình 2.

$$ R_ {1} = \ left (10-1 \ right) \ times 1 \ times 10 ^ {6} $$

$$ \ Rightarrow R_ {1} = 9 \ times 10 ^ {6} $$

$$ \ Rightarrow R_ {1} = 9 triệu \ Omega $$

Step 2 - Chúng tôi sẽ nhận được giá trị của $ C_ {1} $ bằng cách thay thế các giá trị của $ \ alpha $ và $ C_ {2} $ trong Phương trình 3.

$$ C_ {1} = \ frac {18 \ times10 ^ {- 12}} {\ left (10-1 \ right)} $$

$$ \ Rightarrow C_ {1} = 2 \ times 10 ^ {- 12} $$

$$ \ Rightarrow C_ {1} = 2 pF $$

Do đó, các giá trị $ R_ {1} $ và $ C_ {1} $ của một đầu dò sẽ là $ 9M \ Omega $ và $ 2pF $ tương ứng với các thông số kỹ thuật đã cho.

Đầu dò hoạt động

Nếu đầu thăm dò bao gồm các thành phần điện tử hoạt động, thì nó được gọi là active probe. Sơ đồ khối của đầu dò hoạt động được hiển thị trong hình dưới đây.

Như trong hình, đầu dò bao gồm bộ theo nguồn FET theo tầng với bộ theo bộ phát BJT. Bộ theo nguồn FET cung cấp trở kháng đầu vào cao và trở kháng đầu ra thấp. Trong khi đó, mục đích của bộ theo dõi bộ phát BJT là nó tránh hoặc loại bỏ sự không khớp trở kháng.

Hai phần còn lại, chẳng hạn như cáp đồng trục và mạch kết cuối vẫn giữ nguyên trong cả đầu dò chủ động và thụ động.

Nếu các thành phần điện được sắp xếp dưới dạng cấu trúc cầu hoặc vòng, thì mạch điện đó được gọi là bridge. Nói chung, cây cầu tạo thành một vòng lặp với một nhóm bốn nhánh hoặc nhánh. Mỗi nhánh có thể chứa một hoặc hai thành phần điện.

Các loại cầu

Chúng ta có thể phân loại mạch cầu hoặc mạch cầu thành hai loại sau dựa trên tín hiệu điện áp mà chúng có thể hoạt động.

• Cầu DC
• Cầu AC

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận ngắn gọn về hai cây cầu này.

Cầu DC

Nếu mạch cầu chỉ hoạt động được với tín hiệu điện áp một chiều thì đó là mạch cầu một chiều hoặc đơn giản DC bridge. Cầu DC được sử dụng để đo giá trị của điện trở chưa biết. Cáccircuit diagram của cầu DC trông giống như trong hình dưới đây.

Cầu DC trên có four armsvà mỗi cánh tay bao gồm một điện trở. Trong đó, hai điện trở có giá trị điện trở cố định, một điện trở là biến trở và một điện trở còn lại có giá trị điện trở chưa biết.

Mạch cầu DC trên có thể được kích thích bằng DC voltage sourcebằng cách đặt nó theo một đường chéo. Điện kế được đặt ở đường chéo khác của cầu DC. Nó cho thấy một số độ lệch miễn là cây cầu không cân bằng.

Thay đổi giá trị điện trở của biến trở cho đến khi điện kế cho thấy độ lệch không (không). Bây giờ, cầu DC ở trên được cho là một cầu cân bằng. Vì vậy, chúng ta có thể tìm thấy giá trị củaunknown resistance bằng cách sử dụng phương trình nút.

Cầu AC

Nếu mạch cầu chỉ có thể hoạt động với tín hiệu điện áp xoay chiều, thì nó được cho là mạch cầu xoay chiều hoặc đơn giản AC bridge. Cầu xoay chiều được sử dụng để đo giá trị của độ tự cảm, điện dung và tần số chưa biết.

Các circuit diagram của cầu AC trông giống như trong hình dưới đây.

Sơ đồ mạch của cầu xoay chiều tương tự như của cầu một chiều. Cầu xoay chiều trên cófour armsvà mỗi cánh tay bao gồm một số trở kháng. Điều đó có nghĩa là, mỗi nhánh sẽ có một hoặc kết hợp các phần tử thụ động như điện trở, cuộn cảm và tụ điện.

Trong số bốn trở kháng, hai trở kháng có giá trị cố định, một trở kháng có thể thay đổi và một trở kháng còn lại là trở kháng không xác định.

Đoạn mạch cầu xoay chiều trên có thể được kích thích bằng một AC voltage sourcebằng cách đặt nó theo một đường chéo. Một máy dò được đặt trong đường chéo khác của cầu AC. Nó cho thấy một số độ lệch miễn là cây cầu không cân bằng.

Đoạn mạch cầu xoay chiều trên có thể được kích thích bằng một AC voltage sourcebằng cách đặt nó theo một đường chéo. Một máy dò được đặt trong đường chéo khác của cầu AC. Nó cho thấy một số độ lệch miễn là cây cầu không cân bằng.

Thay đổi giá trị trở kháng của trở kháng thay đổi cho đến khi máy dò hiển thị độ lệch null (không). Bây giờ, cầu AC trên được cho là một cầu cân bằng. Vì vậy, chúng ta có thể tìm thấy giá trị củaunknown impedance bằng cách sử dụng điều kiện cân bằng.

DC bridgeschỉ có thể hoạt động với tín hiệu điện áp DC. Cầu DC rất hữu ích để đo giá trị của điện trở chưa biết, hiện diện trong cầu. Cầu Wheatstone là một ví dụ về cầu DC.

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về Wheatstone’s Bridge để tìm giá trị của điện trở chưa biết.

Cầu Wheatstone

Cầu của Wheatstone là một cây cầu DC đơn giản, chủ yếu có bốn nhánh. Bốn cánh tay này tạo thành một hình thoi hoặc hình vuông và mỗi cánh tay bao gồm một điện trở.

Để tìm giá trị của điện trở chưa biết, ta cần điện kế và nguồn điện áp một chiều. Do đó, một trong hai cái này được đặt ở một đường chéo của cầu Wheatstone và cái còn lại được đặt ở một đường chéo khác của cầu Wheatstone.

Cầu của Wheatstone được sử dụng để đo giá trị của điện trở trung bình. Cáccircuit diagram của cầu Wheatstone được hiển thị trong hình dưới đây.

Trong đoạn mạch trên, các nhánh AB, BC, CD và DA cùng tạo thành rhombushoặc hình vuông. Chúng bao gồm các điện trở $ R_ {2} $, $ R_ {4} $, $ R_ {3} $ và $ R_ {1} $ tương ứng. Cho cường độ dòng điện chạy qua các nhánh điện trở này lần lượt là $ I_ {2} $, $ I_ {4} $, $ I_ {3} $ và $ I_ {1} $ và hướng của các dòng điện này được thể hiện trong hình.

Các nhánh chéo DB và AC gồm điện kế và nguồn điện áp một chiều lần lượt là V vôn. Ở đây, điện trở, $ R_ {3} $ là một biến trở tiêu chuẩn và điện trở, $ R_ {4} $ là một điện trở chưa biết. Chúng ta có thểbalance the bridge, bằng cách thay đổi giá trị điện trở của điện trở, $ R_ {3} $.

Mạch cầu trên là cân bằng khi không có dòng điện chạy qua tay đòn chéo DB. Điều đó có nghĩa là, cóno deflection trong điện kế, khi cầu cân bằng.

Cây cầu sẽ được cân bằng, khi sau two conditions hài lòng.

• Điện áp trên đoạn AD bằng điện áp trên đoạn AB. I E,

$$ V_ {AD} = V_ {AB} $$

$ \ Rightarrow I_ {1} R_ {1} = I_ {2} R_ {2} $ Phương trình 1

• Điện áp trên cánh một chiều bằng điện áp trên cánh BC. I E,

$$ V_ {DC} = V_ {BC} $$

$ \ Rightarrow I_ {3} R_ {3} = I_ {4} R_ {4} $ Phương trình 2

Từ hai điều kiện cân bằng trên, chúng ta sẽ nhận được những điều sau two conclusions.

• Dòng điện chạy qua nhánh AD sẽ bằng dòng điện qua nhánh DC. I E,

$$ I_ {1} = I_ {3} $$

• Cường độ dòng điện qua dây AB sẽ bằng cường độ dòng điện qua dây BC. I E,

$$ I_ {2} = I_ {4} $$

Lấy tỉ số của phương trình 1 và phương trình 2.

$ \ frac {I_ {1} R_ {1}} {I_ {3} R_ {3}} = \ frac {I_ {2} R_ {2}} {I_ {4} R_ {4}} $ Phương trình 3

Thay thế, $ I_ {1} = I_ {3} $ và $ I_ {2} = I_ {4} $ trong Phương trình 3.

$$ \ frac {I_ {3} R_ {1}} {I_ {3} R_ {3}} = \ frac {I_ {4} R_ {2}} {I_ {4} R_ {4}} $$

$$ \ Rightarrow \ frac {R_ {1}} {R_ {3}} = \ frac {R_ {2}} {R_ {4}} $$

$$ \ Rightarrow R_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $$

Bằng cách thay thế các giá trị đã biết của điện trở $ R_ {1} $, $ R_ {2} $ và $ R_ {3} $ trong phương trình trên, chúng ta sẽ nhận được value of resistor,$R_{4}$.

Trong chương này, chúng ta hãy thảo luận về cầu xoay chiều, có thể được sử dụng để đo độ tự cảm. Cầu xoay chiều chỉ hoạt động với tín hiệu điện áp xoay chiều. Cáccircuit diagram của cầu AC được hiển thị trong hình dưới đây.

Như thể hiện trong hình trên, cầu xoay chiều chủ yếu bao gồm bốn nhánh, được kết nối theo hình thoi hoặc square shape. Tất cả các cánh tay này bao gồm một số trở kháng.

Bộ dò và nguồn điện áp xoay chiều cũng được yêu cầu để tìm giá trị của trở kháng chưa biết. Do đó, một trong hai chiếc này được đặt trên một đường chéo của cầu AC và chiếc còn lại được đặt ở đường chéo khác của cầu AC. Điều kiện cân bằng của cầu Wheatstone là -

$$ R_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $$

Chúng tôi sẽ nhận được balancing condition of AC bridge, chỉ cần thay R bằng Z trong phương trình trên.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$ \ Rightarrow Z_ {1} Z_ {4} = Z_ {2} Z_ {3} $

Ở đây, $ Z_ {1} $ và $ Z_ {2} $ là trở kháng cố định. Trong khi, $ Z_ {3} $ là trở kháng biến tiêu chuẩn và $ Z_ {4} $ là trở kháng không xác định.

Note - Chúng ta có thể chọn bất kỳ hai trong bốn trở kháng đó làm trở kháng cố định, một trở kháng làm trở kháng biến tiêu chuẩn & trở kháng còn lại làm trở kháng không xác định dựa trên ứng dụng.

Sau đây là hai cầu AC, có thể được sử dụng để đo inductance.

• Cầu Maxwell
• Cầu của Hay

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai cầu AC này từng cái một.

Cầu Maxwell

Cầu Maxwell là cầu xoay chiều có bốn nhánh, được nối với nhau dưới dạng hình thoi hoặc square shape. Hai nhánh của cây cầu này bao gồm một điện trở duy nhất, một nhánh bao gồm một sự kết hợp nối tiếp của điện trở và cuộn cảm & nhánh còn lại bao gồm sự kết hợp song song của điện trở và tụ điện.

Một máy dò xoay chiều và nguồn điện áp xoay chiều được sử dụng để tìm giá trị của trở kháng chưa biết. Do đó, một trong hai cái này được đặt ở một đường chéo của cầu Maxwell và cái còn lại được đặt ở đường chéo khác của cầu Maxwell.

Cầu Maxwell được sử dụng để đo giá trị của điện cảm trung bình. Cáccircuit diagram của cầu Maxwell được hiển thị trong hình dưới đây.

Trong đoạn mạch trên, các nhánh AB, BC, CD và DA cùng tạo thành hình thoi hoặc hình vuông. Các nhánh AB và CD gồm các điện trở, lần lượt là $ R_ {2} $ và $ R_ {3} $. Cánh tay, BC bao gồm một tổ hợp nối tiếp của điện trở, $ R_ {4} $ và cuộn cảm, $ L_ {4} $. Cánh tay, DA bao gồm sự kết hợp song song của điện trở, $ R_ {1} $ và tụ điện, $ C_ {1} $.

Gọi, $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ và $ Z_ {4} $ lần lượt là trở kháng của các nhánh DA, AB, CD và BC. Cácvalues of these impedances sẽ là

$$ Z_ {1} = \ frac {R_ {1} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {1}} \ right)} {R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}} $$

$$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} $$

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$ Z_ {3} = R_ {3} $

$ Z_ {4} = R_ {4} + j \ omega L_ {4} $

Substitute các giá trị trở kháng này trong điều kiện cân bằng sau của cầu xoay chiều.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$$ R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {\ left ({\ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}}} \ right)} $$

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} \ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right)} {R_ { 1}} đô la

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} + \ frac {j \ omega R_ {1} C_ {1} R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} + j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

Bởi comparing các số hạng thực và ảo tương ứng của phương trình trên, chúng ta sẽ nhận được

$ R_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {R_ {1}} $ Phương trình 1

$ L_ {4} = C_ {1} R_ {2} R_ {3} $ Phương trình 2

Bằng cách thay các giá trị của điện trở $ R_ {1} $, $ R_ {2} $ và $ R_ {3} $ trong Phương trình 1, chúng ta sẽ nhận được giá trị của điện trở, $ R_ {4} $. Tương tự, bằng cách thay thế giá trị của tụ điện, $ C_ {1} $ và giá trị của điện trở, $ R_ {2} $ và $ R_ {3} $ trong Phương trình 2, chúng ta sẽ nhận được giá trị của cuộn cảm, $ L_ {4 } $.

Các advantage của cầu Maxwell là cả giá trị của điện trở, $ R_ {4} $ và cuộn cảm, $ L_ {4} $ đều độc lập với giá trị của tần số.

Cầu của Hay

Cầu của Hay là một phiên bản sửa đổi của cầu Maxwell, chúng tôi nhận được bằng cách sửa đổi nhánh, bao gồm sự kết hợp song song của điện trở và tụ điện vào nhánh, bao gồm một chuỗi kết hợp điện trở và tụ điện trong cầu Maxwell.

Cầu Hay dùng để đo giá trị của độ tự cảm cao. Cáccircuit diagram của cầu Hay được hiển thị trong hình dưới đây.

Trong đoạn mạch trên, các nhánh AB, BC, CD và DA cùng tạo thành hình thoi hoặc hình vuông. Các nhánh, AB và CD bao gồm các điện trở, lần lượt là $ R_ {2} $ và $ R_ {3} $. Cánh tay, BC bao gồm một tổ hợp nối tiếp của điện trở, $ R_ {4} $ và cuộn cảm, $ L_ {4} $. Phần nhánh, DA bao gồm một tổ hợp nối tiếp của điện trở, $ R_ {1} $ và tụ điện, $ C_ {1} $.

Gọi, $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ và $ Z_ {4} $ lần lượt là trở kháng của các nhánh DA, AB, CD và BC. Cácvalues of these impedances sẽ là

$$ Z_ {1} = R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}} $$

$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ omega C_ {1}} $

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$ Z_ {3} = R_ {3} $

$ Z_ {4} = R_ {4} + j \ omega L_ {4} $

Substitute các giá trị trở kháng này trong điều kiện cân bằng sau của cầu xoay chiều.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$ R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3}} {\ left (\ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ omega C_ {1}} \ right)} $

$ R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} j \ omega C_ {1}} {\ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right)} $

Nhân tử số và mẫu số của số hạng bên phải của phương trình trên với $ 1 - j \ omega R_ {1} C_ {1} $.

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} j \ omega C_ {1}} {\ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ { 1} \ right)} \ times \ frac {\ left (1 - j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right)} {\ left (1 - j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right )} $

$ \ Rightarrow R_ {4} + j \ omega L_ {4} = \ frac {\ omega ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} R_ {1} R_ {2} R_ {3} + j \ omega R_ {2} R_ {3} C_ {1}} {\ left (1+ \ omega ^ {2} {R_ {1}} ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} \ right)} $

Bởi comparing các số hạng thực và ảo tương ứng của phương trình trên, chúng ta sẽ nhận được

$ R_ {4} = \ frac {\ omega ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} R_ {1} R_ {2} R_ {3}} {\ left (1+ \ omega ^ {2} {R_ {1}} ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} \ right)} $ Phương trình 3

$ L_ {4} = \ frac {R_ {2} R_ {3} C_ {1}} {\ left (1+ \ omega ^ {2} {R_ {1}} ^ {2} {C_ {1}} ^ {2} \ right)} $ Phương trình 4

Bằng cách thay các giá trị của $ R_ {1}, R_ {2}, R_ {3}, C_ {1} $ và $ \ omega $ trong Phương trình 3 và Phương trình 4, chúng ta sẽ nhận được các giá trị của điện trở, $ R_ {4 } $ và cuộn cảm, $ L_ {4} $.

Trong chương trước, chúng ta đã thảo luận về hai cầu xoay chiều có thể được sử dụng để đo độ tự cảm. Trong chương này, chúng ta hãy thảo luận về những điều sautwo AC bridges.

• Cầu Schering
• Cầu Wien

Hai cầu này có thể được sử dụng để đo điện dung và tần số tương ứng.

Cầu Schering

Cầu lược đồ là cầu xoay chiều có bốn nhánh, được nối với nhau dưới dạng hình thoi hoặc square shape, có một nhánh bao gồm một điện trở đơn, một nhánh bao gồm một sự kết hợp nối tiếp của điện trở và tụ điện, một nhánh bao gồm một tụ điện đơn và nhánh kia bao gồm sự kết hợp song song của điện trở và tụ điện.

Bộ dò AC và nguồn điện áp AC cũng được sử dụng để tìm giá trị của trở kháng chưa biết, do đó một trong số chúng được đặt trên một đường chéo của cầu Schering và một trong số chúng được đặt ở đường chéo khác của cầu Schering.

Cầu lược đồ được sử dụng để đo giá trị của điện dung. Cáccircuit diagram của cầu Schering được hiển thị trong hình dưới đây.

Trong đoạn mạch trên, các nhánh AB, BC, CD và DA cùng tạo thành một hình thoi hoặc square shape. Cánh tay AB gồm một điện trở, $ R_ {2} $. Nhánh BC bao gồm một tổ hợp nối tiếp của điện trở, $ R_ {4} $ và tụ điện, $ C_ {4} $. CD nhánh gồm một tụ điện, $ C_ {3} $. Nhánh DA bao gồm sự kết hợp song song của điện trở, $ R_ {1} $ và tụ điện, $ C_ {1} $.

Gọi, $ Z_ {1} $, $ Z_ {2} $, $ Z_ {3} $ và $ Z_ {4} $ lần lượt là trở kháng của các nhánh DA, AB, CD và BC. Cácvalues of these impedances sẽ là

$ Z_ {1} = \ frac {R_ {1} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {1}} \ right)} {R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}}} $

$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} $

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$ Z_ {3} = \ frac {1} {j \ omega C_ {3}} $

$ Z_ {4} = R_ {4} + \ frac {1} {j \ omega C_ {4}} $

$ \ Rightarrow Z_ {4} = \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {j \ omega C_ {4}} $

Substitute các giá trị trở kháng này trong điều kiện cân bằng sau của cầu xoay chiều.

$$ Z_ {4} = \ frac {Z_ {2} Z_ {3}} {Z_ {1}} $$

$$ \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {j \ omega C_ {4}} = \ frac {R_ {2} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ { 3}} \ right)} {\ frac {R_ {1}} {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}}} $$

$ \ Rightarrow \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {j \ omega C_ {4}} = \ frac {R_ {2} \ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right)} {j \ omega R_ {1} C_ {3}} $

$ \ Rightarrow \ frac {1 + j \ omega R_ {4} C_ {4}} {C_ {4}} = \ frac {R_ {2} \ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right)} {R_ {1} C_ {3}} $

$ \ Rightarrow \ frac {1} {C_ {4}} + j \ omega R_ {4} = \ frac {R_ {2}} {R_ {1} C_ {3}} + \ frac {j \ omega C_ { 1} R_ {2}} {C_ {3}} $

Bởi comparing các số hạng thực và ảo tương ứng của phương trình trên, chúng ta sẽ nhận được

$ C_ {4} = \ frac {R_ {1} C_ {3}} {R_ {2}} $ Phương trình 1

$ R_ {4} = \ frac {C_ {1} R_ {2}} {C_ {3}} $ Phương trình 2

Bằng cách thay thế các giá trị của $ R_ {1}, R_ {2} $ và $ C_ {3} $ trong Phương trình 1, chúng ta sẽ nhận được giá trị của tụ điện, $ C_ {4} $. Tương tự, bằng cách thay các giá trị của $ R_ {2}, C_ {1} $ và $ C_ {3} $ trong Phương trình 2, chúng ta sẽ nhận được giá trị của điện trở, $ R_ {4} $.

Các advantage của cầu Schering là cả giá trị của điện trở, $ R_ {4} $ và tụ điện, $ C_ {4} $ đều độc lập với giá trị của tần số.

Cầu Wien

Wien’s bridgelà một cây cầu xoay chiều có bốn nhánh, được nối với nhau dưới dạng hình thoi hoặc hình vuông. Trong số hai nhánh bao gồm một điện trở duy nhất, một nhánh bao gồm sự kết hợp song song của điện trở và tụ điện và nhánh còn lại bao gồm sự kết hợp nối tiếp của điện trở và tụ điện.

Bộ dò AC và nguồn điện áp AC cũng được yêu cầu để tìm giá trị của tần số. Do đó, một trong hai cái này được đặt ở một đường chéo của cầu Wien và cái còn lại được đặt ở đường chéo khác của cầu Wien.

Các circuit diagram của cầu Wien được hiển thị trong hình dưới đây.

Trong đoạn mạch trên, các nhánh AB, BC, CD và DA cùng tạo thành một hình thoi hoặc square shape. Các nhánh, AB và BC bao gồm các điện trở, lần lượt là $ R_ {2} $ và $ R_ {4} $. Cánh tay, CD bao gồm sự kết hợp song song của điện trở, $ R_ {3} $ và tụ điện, $ C_ {3} $. Phần nhánh, DA bao gồm một tổ hợp nối tiếp của điện trở, $ R_ {1} $ và tụ điện, $ C_ {1} $.

Gọi, $ Z_ {1}, Z_ {2}, Z_ {3} $ và $ Z_ {4} $ lần lượt là trở kháng của các nhánh DA, AB, CD và BC. Cácvalues of these impedances sẽ là

$$ Z_ {1} = R_ {1} + \ frac {1} {j \ omega C_ {1}} $$

$$ \ Rightarrow Z_ {1} = \ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ omega C_ {1}} $$

$ Z_ {2} = R_ {2} $

$$ Z_ {3} = \ frac {R_ {3} \ left (\ frac {1} {j \ omega C_ {3}} \ right)} {R_ {3} + \ frac {1} {j \ omega C_ {3}}} $$

$$ \ Rightarrow Z_ {3} = \ frac {R_ {3}} {1 + j \ omega R_ {3} C_ {3}} $$

$ Z_ {4} = R_ {4} $

Substitute các giá trị trở kháng này trong điều kiện cân bằng sau của cầu xoay chiều.

$$ Z_ {1} Z_ {4} = Z_ {2} Z_ {3} $$

$$ \ left (\ frac {1 + j \ omega R_ {1} C_ {1}} {j \ omega C_ {1}} \ right) R_ {4} = R_ {2} \ left (\ frac {R_ {3}} {1 + j \ omega R_ {3} C_ {3}} \ right) $$

$ \ Rightarrow \ left (1 + j \ omega R_ {1} C_ {1} \ right) \ left (1 + j \ omega R_ {3} C_ {3} \ right) R_ {4} = j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

$ \ Rightarrow \ left (1 + j \ omega R_ {3} C_ {3} + j \ omega R_ {1} C_ {1} - \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} \ right) R_ {4} = j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

$ \ Rightarrow R_ {4} \ left (\ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} \ right) + j \ omega R_ {4} \ left (R_ {3} C_ {3} + R_ {1} C_ {1} \ right) = j \ omega C_ {1} R_ {2} R_ {3} $

Equate tương ứng real terms của phương trình trên.

$$ R_ {4} \ left (1- \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} \ right) = 0 $$

$ \ Rightarrow 1- \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} = 0 $

$ \ Rightarrow 1 = \ omega ^ {2} R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3} $

$ \ omega = \ frac {1} {\ sqrt {R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3}}} $

Substitute, $ \ omega = 2 \ pi f $ trong phương trình trên.

$$ \ Rightarrow 2 \ pi f = \ frac {1} {\ sqrt {R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3}}} $$

$ \ Rightarrow f = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {R_ {1} R_ {3} C_ {1} C_ {3}}} $

Chúng ta có thể tìm giá trị của tần số, $ f $ của nguồn điện áp xoay chiều bằng cách thay các giá trị của $ R_ {1}, R_ {3}, C_ {1} $ và $ C_ {3} $ trong phương trình trên.

Nếu $ R_ {1} = R_ {3} = R $ và $ C_ {1} = C_ {3} = C $, thì chúng ta có thể tìm giá trị của tần số, $ f $ của nguồn điện áp xoay chiều bằng công thức sau .

$$ f = \ frac {1} {2 \ pi RC} $$

Cầu của Wein chủ yếu được sử dụng để tìm kiếm frequency value trong phạm vi AF.

Về cơ bản, Transducer chuyển đổi một dạng năng lượng này thành dạng năng lượng khác. Bộ chuyển đổi, chuyển đổi dạng năng lượng không điện thành dạng năng lượng điện được gọi làelectrical transducer. Cácblock diagram của bộ chuyển đổi điện được hiển thị trong hình dưới đây.

Như trong hình, bộ chuyển đổi điện sẽ tạo ra một đầu ra, có năng lượng điện. Đầu ra của bộ chuyển đổi điện tương đương với đầu vào, có năng lượng không điện.

Các loại đầu dò điện

Về cơ bản, các bộ chuyển đổi điện có thể được phân loại thành các loại sau two types.

• Đầu dò hoạt động
• Bộ chuyển đổi thụ động

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận ngắn gọn về hai loại đầu dò này.

Đầu dò hoạt động

Bộ chuyển đổi, có thể tạo ra một trong các đại lượng điện như điện áp và dòng điện được gọi là active transducer. Nó còn được gọi là đầu dò tự tạo, vì nó không yêu cầu bất kỳ nguồn điện bên ngoài nào.

Các block diagram của đầu dò hoạt động được thể hiện trong hình dưới đây.

Như trong hình, đầu dò hoạt động sẽ tạo ra một đại lượng (hoặc tín hiệu) điện, tương đương với đại lượng (hoặc tín hiệu) đầu vào không mang điện.

Examples

Sau đây là các ví dụ về đầu dò hoạt động.

• Bộ chuyển đổi điện Piezo
• Bộ chuyển đổi điện ảnh
• Bộ chuyển đổi điện nhiệt

Chúng ta sẽ thảo luận về các đầu dò hoạt động này trong chương tiếp theo.

Bộ chuyển đổi thụ động

Bộ chuyển đổi, không thể tạo ra các đại lượng điện như điện áp và dòng điện, được gọi là passive transducer. Tuy nhiên, nó tạo ra sự biến đổi ở một trong các phần tử thụ động như điện trở (R), cuộn cảm (L) và tụ điện (C). Bộ chuyển đổi thụ động yêu cầu nguồn điện bên ngoài.

Các block diagram của đầu dò thụ động được hiển thị trong hình dưới đây.

Như trong hình, bộ chuyển đổi thụ động sẽ tạo ra sự thay đổi trong phần tử thụ động phù hợp với sự biến đổi của đại lượng đầu vào không mang điện (hoặc tín hiệu).

Examples

Sau đây là các ví dụ về đầu dò thụ động.

• Bộ chuyển đổi điện trở
• Bộ chuyển đổi cảm ứng
• Đầu dò điện dung

Chúng ta sẽ thảo luận về các đầu dò thụ động này trong các chương sau.

Active transducerlà một bộ biến đổi, biến đại lượng không điện thành đại lượng điện. Ta xét các đại lượng không mang điện như áp suất, độ chiếu sáng của ánh sáng và nhiệt độ. Do đó, chúng tôi sẽ nhận được ba đầu dò hoạt động sau đây tùy thuộc vào đại lượng không điện mà chúng tôi chọn.

• Bộ chuyển đổi điện Piezo
• Bộ chuyển đổi điện ảnh
• Bộ chuyển đổi điện nhiệt

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về ba đầu dò hoạt động này từng cái một.

Bộ chuyển đổi điện Piezo

Một đầu dò hoạt động được cho là piezo electric transducer, khi nó tạo ra một đại lượng điện tương đương với đầu vào áp suất. Ba chất sau đây đều thể hiện tác dụng điện piezo.

• Quartz
• Muối Rochelle
• Tourmaline

Hiệu ứng điện-piezo được thể hiện bởi ba chất này là muối Tourmaline, Thạch anh và Rochelle, theo thứ tự tăng dần. Thứ tự độ bền cơ học tăng dần của ba chất này là muối Rochelle, Thạch anh, Tourmaline.

Quartz được sử dụng làm chất chuyển đổi điện piezo, vì nó thể hiện hiệu ứng điện piezo vừa phải và có độ bền cơ học trung bình trong số ba chất điện piezo đó.

Đầu dò thạch anh

Các circuit diagramcủa bộ chuyển đổi Quartz được hiển thị trong hình dưới đây. Như trong hình, tinh thể thạch anh được đặt giữa đế và thành viên tổng hợp lực. Điện áp đầu ra có thể được đo trên các điện cực kim loại, được đặt trên hai mặt của tinh thể thạch anh.

Các output voltage, $ V_ {0} $ của bộ chuyển đổi áp suất trên sẽ

$$ V_ {0} = \ frac {Q} {C} $$

Bộ chuyển đổi điện ảnh

Một bộ chuyển đổi hoạt động được cho là bộ chuyển đổi quang điện, khi nó tạo ra một lượng điện tương đương với sự chiếu sáng của ánh sáng đầu vào. Cáccircuit diagram của bộ chuyển đổi điện ảnh được thể hiện trong hình dưới đây.

Các working của bộ chuyển đổi điện ảnh được đề cập dưới đây.

• Step1 - Quang điện phóng ra êlectron, khi ánh sáng chiếu vào catốt của nó.

• Step2 - Quang điện sinh ra dòng điện I trong mạch do êlectron hút về phía anot.

Chúng tôi có thể tìm thấy sensitivity của bộ chuyển đổi quang điện bằng công thức sau đây.

$$ S = \ frac {I} {i} $$

Ở đâu,

$ S $ là độ nhạy của bộ chuyển đổi điện ảnh

$ I $ là dòng điện đầu ra của bộ chuyển đổi điện quang

$ i $ là độ chiếu sáng của đầu vào ánh sáng của bộ chuyển đổi quang điện

Bộ chuyển đổi điện nhiệt

Một đầu dò hoạt động được cho là thermo electric transducer, khi nó tạo ra một đại lượng điện tương đương với nhiệt độ đầu vào. Hai bộ biến đổi sau đây là những ví dụ về bộ biến đổi nhiệt điện.

• Bộ chuyển đổi nhiệt điện trở
• Đầu dò cặp nhiệt điện

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai đầu dò này từng cái một.

Bộ chuyển đổi nhiệt điện trở

Điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ được gọi là điện trở nhiệt. Tóm lại, nó được gọi làThermistor. Hệ số nhiệt độ của nhiệt điện trở là âm. Điều đó có nghĩa là, khi nhiệt độ tăng, điện trở của nhiệt điện trở giảm.

Mathematically, mối quan hệ giữa điện trở của nhiệt điện trở và nhiệt độ có thể được biểu diễn dưới dạng

$$ R_ {1} = R_ {2} e ^ \ left (\ beta \ left [\ frac {1} {T_ {1}} - \ frac {1} {T_ {2}} \ right] \ right) $$

Where,

$ R_ {1} $ là điện trở của nhiệt điện trở ở nhiệt độ $ {T_ {1}} ^ {0} K $

$ R_ {2} $ là điện trở của nhiệt điện trở ở nhiệt độ $ {T_ {2}} ^ {0} K $

$ \ beta $ là hằng số nhiệt độ

Các advantage của bộ chuyển đổi nhiệt điện trở là nó sẽ tạo ra một phản ứng nhanh và ổn định.

Đầu dò cặp nhiệt điện

Bộ chuyển đổi cặp nhiệt điện tạo ra điện áp đầu ra cho sự thay đổi nhiệt độ tương ứng ở đầu vào. Nếu hai dây của các kim loại khác nhau được nối với nhau để tạo ra hai điểm nối, thì toàn bộ cấu hình đó được gọi làThermocouple. Sơ đồ mạch của cặp nhiệt điện cơ bản được hiển thị bên dưới:

Cặp nhiệt điện trên có hai kim loại, A & B và hai chỗ tiếp giáp, 1 & 2. Coi nhiệt độ chuẩn không đổi, $ T_ {2} $ ở chỗ tiếp giáp 2. Gọi nhiệt độ ở chỗ nối, 1 là $ T_ {1} $. Cặp nhiệt điện tạo ra mộtemf (động lực điện), bất cứ khi nào giá trị của $ T_ {1} $ và $ T_ {2} $ khác nhau.

Điều đó có nghĩa là, cặp nhiệt điện tạo ra một emf, bất cứ khi nào có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm nối 1 & 2 và nó tỷ lệ thuận với sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm nối đó. Mathematically, nó có thể được biểu thị là

$$ e \ alpha \ left (T_ {1} -T_ {2} \ phải) $$

Ở đâu,

$ e $ là emf do cặp nhiệt điện tạo ra

Mạch cặp nhiệt điện trên có thể được biểu diễn như trong hình dưới đây cho các ứng dụng thực tế.

Phần mạch, nằm giữa các điểm giao nhau nóng và lạnh bao gồm cả hai điểm nối đó là một mô hình tương đương của cặp nhiệt điện cơ bản. Một điện kế PMMC được kết nối qua đường giao nhau lạnh và nó bị lệch theo emf được tạo ra qua đường giao nhau lạnh.Thermocouple transducer là bộ chuyển đổi nhiệt điện được sử dụng phổ biến nhất.

passive transducerlà một bộ chuyển đổi, tạo ra sự biến đổi trong phần tử bị động. Chúng ta sẽ xem xét các phần tử thụ động như điện trở, cuộn cảm và tụ điện. Do đó, chúng ta sẽ nhận được ba đầu dò thụ động sau đây tùy thuộc vào phần tử thụ động mà chúng ta chọn.

• Bộ chuyển đổi điện trở
• Bộ chuyển đổi cảm ứng
• Đầu dò điện dung

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về ba đầu dò thụ động này từng cái một.

Bộ chuyển đổi điện trở

Một bộ chuyển đổi thụ động được cho là resistive transducer, khi nó tạo ra sự thay đổi (thay đổi) trong giá trị điện trở. công thức sau đây choresistance, R của một vật dẫn kim loại.

$$ R = \ frac {\ rho \: l} {A} $$

Ở đâu,

$ \ rho $ là điện trở suất của dây dẫn

$ l $ là chiều dài của dây dẫn

$ A $ là diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn

Giá trị điện trở phụ thuộc vào ba tham số $ \ rho, l $ & $ A $. Vì vậy, chúng tôi có thể làm choresistive transducersdựa trên sự biến đổi của một trong ba tham số $ \ rho, l $ & $ A $. Sự thay đổi trong bất kỳ một trong ba tham số đó sẽ thay đổi giá trị điện trở.

• Cảm kháng, R tỷ lệ thuận với resistivitycủa dây dẫn, $ \ rho $. Vì vậy, khi điện trở suất của vật dẫn, $ \ rho $ tăng giá trị của điện trở, R cũng tăng. Tương tự, khi điện trở suất của dây dẫn, $ \ rho $ giảm giá trị của điện trở, R cũng giảm.

• Cảm kháng, R tỷ lệ thuận với lengthcủa dây dẫn, $ l $. Vì vậy, khi chiều dài của dây dẫn, $ l $ tăng giá trị của điện trở, R cũng tăng. Tương tự, khi chiều dài của dây dẫn, $ l $ giảm giá trị của điện trở, R cũng giảm.

• Cảm kháng, R tỷ lệ nghịch với cross sectional areacủa dây dẫn, $ A $. Vì vậy, khi diện tích tiết diện của dây dẫn, $ A $ tăng giá trị của điện trở, R giảm. Tương tự, khi diện tích tiết diện của dây dẫn, $ A $ giảm giá trị của điện trở, R tăng.

Bộ chuyển đổi cảm ứng

Một bộ chuyển đổi thụ động được cho là inductive transducer, khi nó tạo ra sự thay đổi (thay đổi) trong giá trị điện cảm. công thức sau đây choinductance, L của một cuộn cảm.

$ L = \ frac {N ^ {2}} {S} $ Phương trình 1

Ở đâu,

$ N $ là số vòng của cuộn dây

$ S $ là số vòng của cuộn dây

công thức sau đây cho reluctance, S của cuộn dây.

$ S = \ frac {l} {\ mu A} $ Phương trình 2

Ở đâu,

$ l $ là chiều dài của mạch từ

$ \ mu $ là độ thẩm thấu của lõi

$ A $ là diện tích của mạch từ mà từ thông chạy qua

Thay thế, Phương trình 2 trong Phương trình 1.

$$ L = \ frac {N ^ {2}} {\ left (\ frac {l} {\ mu A} \ right)} $$

$ \ Rightarrow L = \ frac {N ^ {2} \ mu A} {l} $ Phương trình 3

Từ phương trình 1 & phương trình 3, chúng ta có thể kết luận rằng giá trị điện cảm phụ thuộc vào ba tham số $ N, S $ & $ \ mu $. Vì vậy, chúng tôi có thể làm choinductive transducersdựa trên sự biến đổi của một trong ba tham số $ N, S $ & $ \ mu $. Bởi vì, sự thay đổi trong bất kỳ một trong ba tham số đó sẽ thay đổi giá trị điện cảm.

• Độ tự cảm, L tỷ lệ thuận với bình phương của number of turns of coil. Vì vậy, khi số vòng của cuộn dây, $ N $ tăng giá trị của độ tự cảm, $ L $ cũng tăng. Tương tự, khi số vòng của cuộn dây, $ N $ giảm giá trị của độ tự cảm, $ L $ cũng giảm.

• Điện cảm, $ L $ tỷ lệ nghịch với reluctance of coil, $ S $. Vì vậy, khi cuộn dây miễn cưỡng, $ S $ tăng giá trị của điện cảm, $ L $ giảm. Tương tự, khi cuộn dây trở nên miễn cưỡng, $ S $ giảm giá trị của điện cảm, $ L $ tăng lên.

• Độ tự cảm, L tỉ lệ thuận với permeability of core, $ \ mu $. Vì vậy, khi độ từ thẩm của lõi, $ \ mu $ tăng giá trị của điện cảm, L cũng tăng. Tương tự, khi độ từ thẩm của lõi, $ \ mu $ giảm giá trị của điện cảm, L cũng giảm.

Đầu dò điện dung

Một bộ chuyển đổi thụ động được cho là capacitive transducer, khi nó tạo ra sự thay đổi (thay đổi) trong giá trị điện dung. công thức sau đây chocapacitance, C của một tụ điện bản song song.

$$ C = \ frac {\ varepsilon A} {d} $$

Ở đâu,

$ \ varepsilon $ là điện suất cho phép hoặc hằng số điện môi

$ A $ là diện tích hiệu dụng của hai tấm

$ d $ là diện tích hiệu dụng của hai tấm

Giá trị điện dung phụ thuộc vào ba tham số $ \ varepsilon, A $ & $ d $. Vì vậy, chúng tôi có thể làm chocapacitive transducersdựa trên sự biến đổi của một trong ba tham số $ \ varepsilon, A $ & $ d $. Bởi vì, sự thay đổi bất kỳ một trong ba tham số đó sẽ làm thay đổi giá trị điện dung.

• Điện dung, C tỷ lệ thuận với permittivity, $ \ varepsilon $. Vì vậy, khi cho phép, $ \ varepsilon $ tăng giá trị của điện dung, C cũng tăng. Tương tự, khi cho phép, $ \ varepsilon $ giảm giá trị của điện dung, C cũng giảm.

• Điện dung, C tỷ lệ thuận với effective area of two plates, $ A $. Vì vậy, khi diện tích hiệu dụng của hai bản, $ A $ tăng giá trị của điện dung, C cũng tăng. Tương tự, khi diện tích hiệu dụng của hai bản, $ A $ giảm giá trị của điện dung, C cũng giảm.

• Điện dung, C tỷ lệ nghịch với distance between two plates, $ d $. Vì vậy, khi khoảng cách giữa hai bản tụ, $ d $ tăng giá trị của điện dung, C giảm. Tương tự, khi khoảng cách giữa hai tấm, $ d $ giảm giá trị của điện dung, C tăng.

Trong chương này, chúng ta đã thảo luận về ba bộ chuyển đổi thụ động. Trong chương tiếp theo, chúng ta hãy thảo luận về một ví dụ cho mỗi bộ chuyển đổi thụ động.

Các physical quantitieschẳng hạn như độ dời, vận tốc, lực, nhiệt độ & vv đều là các đại lượng không điện. đầu dò hoạt động chuyển đổi đại lượng vật lý thành tín hiệu điện. Trong khi đó, chất biến đổi thụ động chuyển đại lượng vật chất thành sự biến đổi ở phần tử thụ động.

Vì vậy, dựa trên yêu cầu chúng ta có thể chọn đầu dò chủ động hoặc đầu dò thụ động. Trong chương này, chúng ta hãy thảo luận về cách đo độ dịch chuyển bằng cách sử dụng bộ biến đổi thụ động. Nếu một vật chuyển động từ điểm này đến điểm khác theo đường thẳng thì độ dài giữa hai điểm đó được gọi làdisplacement.

Chúng tôi có những thứ sau three passive transducers

• Bộ chuyển đổi điện trở
• Bộ chuyển đổi cảm ứng
• Đầu dò điện dung

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về phép đo độ dịch chuyển với ba đầu dò thụ động này từng cái một.

Đo độ dịch chuyển bằng đầu dò điện trở

Các circuit diagram của đầu dò điện trở, được sử dụng để đo độ dịch chuyển được thể hiện trong hình dưới đây.

Đoạn mạch trên gồm một chiết áp và một nguồn điện áp $ V_ {S} $. Chúng ta có thể nói rằng hai thiết bị này được nối song song tại các điểm A và B. Chiết áp có tiếp điểm trượt, có thể thay đổi. Vì vậy, điểm C là một biến. Trong mạch trên,output voltage, $ V_ {0} $ được đo trên các điểm A và C.

Mathematically, mối quan hệ giữa điện áp và khoảng cách có thể được biểu diễn dưới dạng

$$ \ frac {V_ {0}} {V_ {S}} = \ frac {AC} {AB} $$

Do đó, chúng ta nên kết nối phần thân mà chuyển vị sẽ được đo với phần tiếp xúc trượt. Vì vậy, bất cứ khi nào vật chuyển động trên một đường thẳng thì điểm C cũng biến thiên. Do đó, điện áp đầu ra, $ V_ {0} $ cũng thay đổi tương ứng.

Trong trường hợp này, chúng ta có thể tìm độ dịch chuyển bằng cách đo điện áp đầu ra, $ V_ {0} $.

Đo độ dịch chuyển bằng đầu dò cảm ứng

Các circuit diagram của đầu dò cảm ứng, được sử dụng để đo độ dịch chuyển được thể hiện trong hình dưới đây.

Máy biến áp trong đoạn mạch trên có một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp. Ở đây, các điểm cuối của hai cuộn dây thứ cấp được nối với nhau. Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng hai cuộn dây thứ cấp này được kết nối trongseries opposition.

Điện áp $ V_ {P} $ được đặt trên cuộn sơ cấp của máy biến áp. Giả sử, điện áp phát triển trên mỗi cuộn thứ cấp là ð ?? '‰ ð ??' † 1 và ð ?? '‰ ð ??' † 2. Điện áp đầu ra, $ V_ {0} $ được lấy trên các điểm đầu của hai cuộn thứ cấp.

Mathematically, điện áp đầu ra, ð ?? '‰ 0 có thể được viết là

$$ V_ {0} = V_ {S1} -V_ {S2} $$

Máy biến áp có trong mạch trên được gọi là differential transformer, vì nó tạo ra điện áp đầu ra, là sự khác biệt giữa $ V_ {S1} $ và $ V_ {S2} $.

• Nếu lõi ở vị trí trung tâm, thì điện áp đầu ra, $ V_ {0} $ sẽ bằng không. Bởi vì, độ lớn và pha tương ứng của $ V_ {S1} $ và $ V_ {S2} $ là như nhau.

• Nếu lõi không ở vị trí trung tâm, thì điện áp đầu ra, $ V_ {0} $ sẽ có độ lớn và pha. Bởi vì, độ lớn và pha tương ứng của $ V_ {S1} $ và $ V_ {S2} $ không bằng nhau.

Do đó, chúng ta nên kết nối phần thân có độ dịch chuyển cần đo với lõi trung tâm. Vì vậy, bất cứ khi nào cơ thể chuyển động theo đường thẳng, vị trí trung tâm của lõi sẽ thay đổi. Do đó, điện áp đầu ra, $ V_ {0} $ cũng thay đổi tương ứng.

Trong trường hợp này, chúng ta có thể tìm thấy displacementbằng cách đo điện áp đầu ra, $ V_ {0} $. Độ lớn và pha của điện áp đầu ra, $ V_ {0} $ lần lượt thể hiện sự dịch chuyển của cơ thể và hướng của nó.

Đo độ dịch chuyển bằng đầu dò điện dung

Các circuit diagram của đầu dò điện dung, được sử dụng để đo dịch chuyển được thể hiện trong hình dưới đây.

Các capacitor, mà hiện trong mạch trên có hai bản song song. Trong đó, một tấm cố định và tấm còn lại là tấm di động. Do đó, khoảng cách giữa hai tấm này cũng sẽ khác nhau. giá trị của điện dung thay đổi khi khoảng cách giữa hai bản tụ điện thay đổi.

Do đó, chúng ta nên kết nối cơ thể mà displacementlà được đo đến bản di động của tụ điện. Vì vậy, mỗi khi vật chuyển động trên một đường thẳng, khoảng cách giữa hai bản tụ điện thay đổi. Do đó, giá trị điện dung thay đổi.

Các hệ thống, được sử dụng để thu thập dữ liệu được gọi là data acquisition systems. Các hệ thống thu thập dữ liệu này sẽ thực hiện các nhiệm vụ như chuyển đổi dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, truyền dữ liệu và xử lý dữ liệu.

Hệ thống thu thập dữ liệu xem xét những điều sau analog signals.

• Tín hiệu tương tự, thu được từ phép đo trực tiếp các đại lượng điện như điện áp DC & AC, dòng DC & AC, điện trở, v.v.

• Tín hiệu tương tự, thu được từ các đầu dò như LVDT, Cặp nhiệt điện & v.v.

Các loại hệ thống thu thập dữ liệu

Hệ thống thu thập dữ liệu có thể được phân loại thành các loại sau two types.

• Hệ thống thu thập dữ liệu tương tự
• Hệ thống thu thập dữ liệu kỹ thuật số

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận về hai loại hệ thống thu thập dữ liệu này.

Hệ thống thu thập dữ liệu tương tự

Hệ thống thu thập dữ liệu, có thể được vận hành với tín hiệu tương tự, được gọi là analog data acquisition systems. Sau đây là các khối của hệ thống thu thập dữ liệu tương tự.

• Transducer - Nó chuyển đổi các đại lượng vật lý thành tín hiệu điện.

• Signal conditioner - Nó thực hiện các chức năng như khuếch đại và lựa chọn phần tín hiệu mong muốn.

• Display device - Nó hiển thị các tín hiệu đầu vào cho mục đích giám sát.

• Graphic recording instruments - Chúng có thể được sử dụng để tạo bản ghi dữ liệu đầu vào vĩnh viễn.

• Magnetic tape instrumentation - Nó được sử dụng để thu thập, lưu trữ và tái tạo dữ liệu đầu vào.

Hệ thống thu thập dữ liệu kỹ thuật số

Hệ thống thu thập dữ liệu, có thể hoạt động với các tín hiệu kỹ thuật số, được gọi là digital data acquisition systems. Vì vậy, họ sử dụng các thành phần kỹ thuật số để lưu trữ hoặc hiển thị thông tin.

Chủ yếu, những điều sau operations diễn ra trong việc thu thập dữ liệu kỹ thuật số.

• Thu nhận tín hiệu tương tự
• Chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu kỹ thuật số hoặc dữ liệu kỹ thuật số
• Xử lý tín hiệu kỹ thuật số hoặc dữ liệu kỹ thuật số

Sau đây là các khối của Digital data acquisition systems.

• Transducer - Nó chuyển đổi các đại lượng vật lý thành tín hiệu điện.

• Signal conditioner - Nó thực hiện các chức năng như khuếch đại và lựa chọn phần tín hiệu mong muốn.

• Multiplexer- kết nối một trong nhiều đầu vào với đầu ra. Vì vậy, nó hoạt động như bộ chuyển đổi song song với nối tiếp.

• Analog to Digital Converter - Nó chuyển đổi đầu vào tương tự thành đầu ra kỹ thuật số tương đương của nó.

• Display device - Nó hiển thị dữ liệu ở định dạng kỹ thuật số.

• Digital Recorder - Nó được sử dụng để ghi dữ liệu ở định dạng kỹ thuật số.

Hệ thống thu thập dữ liệu đang được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau như y sinh và hàng không vũ trụ. Vì vậy, chúng tôi có thể chọn hệ thống thu thập dữ liệu tương tự hoặc hệ thống thu thập dữ liệu kỹ thuật số dựa trên yêu cầu.