Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 85 -
4
3
21 7
8
6
5
C
Z
A
B
O
Hình 2-67. Công tơ 3 pha với cơ cấu 3 đóa cảm ứng

6.5. Biến dòng và biến áp đo lường.
6.5.1. Khái niệm chung.
Trong mạch điện xoay chiều, để mở rộng giới bạn đo của các dụng cụ người
ta sử dụng các biến áp đo lường. Nhiệm vụ của các biến áp và biến dòng là chuyển
các giá trò điện áp và dòng điện lớn về các giá trò nhỏ hơn để phù hợp với mạch đo.
Các biến dòng và biến áp đo lường còn có tác dụng cách ly mạch điện cao áp
với dụng cụ đo để bảo đảm an toàn cho người sử dụng.
Về nguyên lý cấu tạo, các biến dòng và biến áp đo lường giống như các biến
áp động lực.
6.5.2. Biến dòng TI.
Biến dòng TI được áp dụng để mở rộng giới hạn đo dòng cho các dụng cụ đo.
Sơ đồ nguyên lý của biến dòng TI và cách mắc trong mạch đo như hình vẽ 2-68.
Cuộn sơ cấp W
1
của TI mắc nối tiếp với tải Z. Cuộn thứ cấp W
2
được khép kín

(2-66)
với I
1n
và I
2n
là trò số đònh mức của dòng sơ cấp và dòng thứ cấp của TI.
Hệ số biến dòng đònh mức k
I
khác với hệ số biến áp k
21
= W
2
/W
1
một lượng
không đáng kể, và trong thực tế với độ chính xác cho phép thường lấy k = k
21
.
Khi đo, dụng cụ đo được mắc vào cuộn
thứ cấp của TI. Giá trò của dòng cần đo sẽ bằng
số chỉ của dụng cụ nhân với hệ số biến dòng đònh
mức ghi trên dụng cụ.
Máy biến dòng cấu tạo theo nhiều dạng
khác nhau, như loại cố đònh, loại xách tay. Để
tiện lợi khi sử dụng người ta thiết kế tổ hợp biến
dòng với dụng cụ đo trong cùng một dụng cụ đo
hợp bộ như ampemét kìm. Trên hình 2-69 là hình
dáng của ampemét kìm Ц-91.
–Chú ý. Chế độ làm việc đònh mức của máy biến
dòng TI là chế độ ngắn mạch cuộn thứ cấp. Do

Giá trò điện áp thứ cấp U
2
đònh mức với các biến áp TU là 100V hoặc
3100 V. Bình thường TU làm việc ở chế độ gần như hở mạch vì điện trở của vôn kế
vô cùng lớn. Điều kiện làm việc bình thường của
TU rất khác với TI. Đối với TI dòng sơ cấp I
1
có
thể biến thiên trong phạm vi khá rộng, tùy theo
phụ tải. Còn với TU thông thường làm việc với điện áp bên sơ cấp biến đổi không
nhiều.
Hình 2-70. Biến điện áp TU
Thông số cơ bản của TU là hệ số biến áp đònh mức:

n
n
U
U
U
k
2
1
=

Trong thực tế các máy biến áp đo lường TU được sản suất với các cấp chính
xác 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1 và 3.


Nhờ các đặc tính quý báu như trên nên dao động ký điện tử là thiết bò đo cơ
bản và quan trọng không thể thiếu trong các phòng thí nghiệm điện tử.
Sơ đồ khối chức năng của dao động ký điện tử 1 chùm tia chỉ ra trên hình 3-1.
Khuếch đại
kênh Y
đồng bộ
Đồng bộ
ngoài
Khuếch đại
Tạo chuẩn
thời gian
Đồng bộ trong
Đồng bộ lưới
50Hz
Quét đợi
Quét liên tục
Khuếch đại
kênh X
Đầu vào Y
Đầu vào X
Y
Y
X
X
Lưới M
HV

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 89 -

= I
C3
. Sụt áp trên R
3
và R
6
cho ta các điện áp trên
collector của Q
1
và Q
2
tương ứng bằng nhau. Do đó V
C2
– V
C3
= 0V.
Khi có tín hiệu vào theo chiều dương, làm thế đáy V
B2
tăng, I
C2
tăng dẫn đến
I
C3
giảm. Dòng I
C2
tăng khiến V
C2
giảm dưới mức đất, trái lại, dòng I
C3
giảm khiến

C2
giảm, V
C3
giảm và V
C2
tăng.

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 90 -
Thế này đặt vào phiến lái tia làm chùm electron lệch lên trên tâm màn hình, kết quả
toàn bộ hình vẽ nâng lên trên mức DC bình thường. Ngược lại, khi tiếp điểm động
của R
10
dòch xuống phía dưới làm mức DC và toàn bộ hình vẽ dòch xuống dưới.
§ 3. HIỆN HÌNH DẠNG SÓNG

Nguyên tắc vẽ dao động đồ của dao động ký điện tử có thể minh họa trên
hình 3-3.
3.1. Khi chưa có tín hiệu đặt vào các phiến lái tia XX và YY thì chùm tia điện
tử sẽ đập vào giữa tâm màn hình. Trên màn có 1 vết sáng tròn (hình 3-
3,a);
a) b)
c)
d)
Hình 3-3

3.2. Khi đặt một điện áp quét dạng răng cưa U
x
vào phiến lệch ngang XX,

y

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 91 -
= 0,1 cm/V; độ nhạy lái tia ngang S
x
= 0,08 cm/V. Giả sử hai tín hiệu được đồng bộ
hóa. Hãy xác đònh và vẽ dạng sóng trên màn hình.
Ta có: Chu kỳ của sóng quét răng cưa (hình 3-4,a) là:
T
x
= 1/f
x
= 1/ 250 Hz = 4 ms
Với sóng tam giác (hình 3-4,b): T
y
= 1/f
y
= 1/500 Hz = 2 ms;
+50V
0
-1 2 ,5
-2 5
-3 7 ,5
-5 0 V
+40V
-4 0 V
12
0

. S
x
= -50 V . 0,08 cm/V = -4 cm.

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 92 -
Vò trí của điểm sáng trên màn hình (điểm 1) có tọa độ (-4, 0).
– Khi t = 0,5ms:
V
x
= -37,5V; V
y
= 40V.
Toạ độ của chùm tia điện tử bây giờ sẽ là:
x = V
x
. S
x
= -37,5. 0,08 = -3 cm;
y = V
y
. S
y
= 40 . 0,1 = 4 cm.
Điểm 2 trên màn hình có tọa độ (-3, 4).
– Tại t = 1 ms (điểm 3); V
x
= -25V, V
y

trên màn hình ta nhận được 2 chu
kỳ của điện áp sóng tam giác V
y
.

§ 4. BỘ TẠO GỐC THỜI GIAN
4.1. Bộ tạo dao động quét răng cưa.
Sơ đồ nguyên lý của mạch tạo dao động răng cưa chỉ ra trên hình 3-5. Mạch
gồm 2 khối chức năng chính là: bộ tạo sóng quét răng cưa và trigger Schmitt không
đảo. Điện áp lối ra của mạch tạo sóng quét răng cưa V
1
được đưa vào lối vào của
trigger Schmitt. Do độ lợi của mạch khuếch đại thuật toán rất lớn ( ∼20.000) nên mỗi
thay đổi nhỏ giữa 2 lối vào của trigger cũng làm cho lối ra của nó ở mức bão hòa.
–Nguyên tắc hoạt động. Mạch tạo sóng quét răng cưa hoạt động trên cơ sở nạp và
phóng của tụ điện. Transistor Q
1
và các điện trở thiên áp cho nó tạo nên nguồn dòng

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 93 -
ổn I
1
để nạp cho tụ C
1
. Transistor Q
2
đóng vai trò khóa xả cho tụ C
1

(3-2)
Trigger chuyển trạng thái lối ra lên bão hòa dương. Thế bão hòa này làm cho
transistor Q
2
nhanh chóng dẫn thông bão hòa, mở đường cho tụ C
1
xả nhanh qua Q
2
.
Khi thế trên tụ C
1
giảm xuống mức ngưỡng dưới kích trigger chuyển trạng thái lối ra
sang bão hòa âm, cấm Q
2
và tụ C
1
lại được nạp lại. Cứ như thế lối ra trên collector Q
1

ta có dạng sóng răng cưa với mặt trước tăng tuyến tính, mặt sau gần như dốc đứng.
Để thay đổi chu kỳ sóng quét răng cưa, ta có thể thay đổi nguồn dòng I
1
bằng
cách điều chỉnh biến trở R
3
, hoặc thay đổi thời hằng của mạch nạp nhờ chuyển mạch
tụ C
1
( núm chuyển mạch TIME/DIV trên mặt máy – xem hình 3-5).


Q
2
là transistor Si. Hãy tính biên độ đỉnh – đỉnh V
PP
và chu kỳ dạng sóng răng cưa T.
Ta có: Điện áp ngưỡng của trigger schmitt:

V
K
K
R
R
VV
CCng
2
7,2
9,3
)115()1(
5
6
±=−±=−±=

Biên độ đỉnh-đỉnh của điện áp răng cưa sẽ là:
V
PP
= 2 V
ng
= 2 x 2V = 4V
Điện áp trên đáy của Q
1

3
1
1
=
−
=
−
=PP
VV 4
1
=
∆ms
mA
F
I
C
V
T
C
1
1
25,04
1
11

n2
nằm đối xứng qua mức
đất). Tín hiệu lối ra của trigger schmitt là sóng vuông đồng bộ hóa chính xác với tín
hiệu đưa vào các phiến lệch đứng YY. Sóng vuông qua mạch vi phân sau đó qua
mạch cắt phần xung dương, lấy phần xung mũi âm để đưa vào lối vào đồng bộ của
mạch tạo sóng quét răng cưa.
Tín hiệu ra từ mạch tạo sóng quét V
2
(xem hình 3-5) lối ra của trigger schmitt
là dạng xung được đảo và vi phân, tạo thành xung dương trong thời gian quét thuận
và xung âm trong thời gian quét ngược đưa về lưới điều chế M của CRT. Các xung
âm (xung xóa) sẽ kéo lưới xuống mức âm đủ để xóa hoàn toàn chùm electron trong
thời gian quét ngược.

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 95 -
Trên hình 3-7 minh họa sự đồng bộ hóa sóng quét răng cưa và sóng tín hiệu
cần nghiên cứu, khi hiện hình một chu kỳ (hình 3-7,a) và hiện 2 chu kỳ (hình 3-7,b).

Xung quét
Ngưỡng khởi
động trên
Ngưỡng khởi
động dưới
Xung nhọn
bò xóa


Hình 3-9. Dao động ký với 2 kênh dùng chuyển mạch điện tử

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 97 - Với dao động ký đa kênh kiểu dùng chuyển mạch điện tử, hoạt động của bộ
tạo quét có thể thực hiện theo một trong hai chế độ hoặc là quét kiểu luân phiên
hoặc là quét theo kiểu ngắt quảng (chop mode switching).
Trên hình 3-10 minh họa nguyên tắc hoạt động của kiểu quét luân phiên,
trong đó: V
A
– dạng sóng sin đưa vào kênh A, chu kỳ T; V
B
– Dạng sóng tam giác đưa
vào kênh B. Cả 2 sóng được đồng bộ hóa và được dòch mức DC. Điện áp đưa vào
kênh A là V
A
được dòch lên trên mức đất, còn điện áp V
B
dòch xuống dưới mức đất
(hình 3-10,a). Bộ chuyển mạch cho thế V
A
từ kênh A vào khuếch đại đứng trong
khoảng thời gian từ 0 ÷ t
1
, và cho thế V
B

chuyển mạch
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
t
6
t
7
Dạng sóng
hiện với tín
hiệu cao tần

Trong chế độ quét kiểu ngắt quảng thì hoạt động của mạch được minh họa
trên hình 3-11. Trong thời gian t
1
bộ chuyển mạch cho tín hiệu kênh A đưa vào kênh
khuếch đại đứng, trong thời gian t
2
cho tín hiệu kênh B, sau đó tiếp tục tín hiệu kênh
A vào trong thời gian t
3
và tín hiệu kênh B vào trong thời gian t
4

Ở những tần số mà dung kháng của các tụ (C
cc
+ C
i
) lớn hơn nhiều so với các
điện trở thuần R
s
và R
i
thì ảnh hưởng của điện dung không đáng kể. Điện áp lối vào
máy hiện sóng là:

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 99 -
h
3-14. Mạch đầu dò suy giảm 10:1 của máy hiện sóng.

is
i
si
RR
R
VV
+
= (3-3)

Với sự tăng của tần số tín hiệu, dung kháng sẽ nhỏ dần và tín hiệu vào sẽ bò
suy giảm đáng kể khi truyền qua probe. Ở tần số mà dung kháng bằng R
s

b)
c)
a)
is
i
si
RRR
R
VV
++
=
1
(3-4)
Khi R
s
<< R
1
thì:

i
i
si
RR
R
VV
+
≈
1
(3-5)
Với R

2
2
=== V
C
V
X
XX
VV
SS
Si
C
CC
ωω
ω
;

21
1
CC
C

VV
Si
+
=
. (3-6)
ó C
2
là điện dung tương đương của cáp đồng trục C
cc

. Nói
cách khác, sự suy giảm do ảnh hưởng của tụ C
2
được
của tụ C
được tính theo hệ thức:
bù trừ nhờ điện dung C
1
. Giá trò
1

1
21
C
R
R
C
i
=
(3-8)
Trên hình 3-14,c là cấu tạo điển hình của một đầu dò suy giảm. C là điện
dung giữa các ống trụ kim loại đồng tâm mắc song song với R
1
1
.
:1 khác và
hình 3-15. Trong trường hợp này, C
là tụ cố đònh, còn tụ biến đổi phụ C mắc song

Một kiểu đầu dò suy giảm 10 mạch tương đương của nó vẽ trên

sáng hai trạng thái ổn đònh.
Hình 3-16. CRT nhớ tương tự kiểu lưu sáng hai trạng thái ổn đònh
Thuật ngữ hai trạng thái ổn đònh dùng cho các CRT có thể hoạt động ở một
trong 2 trạng thái có nhớ và không có nhớ.
Ngoài các bộ phận thông thường như trong các CRT của các dao động ký khác
(súng điện tử write gun – súng viết, và các hệ thống lái tia), trong ống CRT của dao
động ký lưu trữ còn có thêm các bộ phận:
7.1.1. Hệ thống súng tưới hay súng phun (flood gun) đặt phía sau tấm lái tia
có năng
áng huỳnh quang.
Hoạt
Khi c u
(bia), màn sẽ
quang sẽ xảy những chỗ bò kích hoạt
trên màn hình xảy ra khi được chùm ti
gian phát sáng chỉ cỡ miligiây và nó phụ
ược đặc trưng bằng độ dư huy của chất đó.
Trong các dao động ký có nhớ. CRT được chế tạo đặc biệt cho phép hình ảnh
trên màn huỳnh quang có thể lưu sáng hàng giờ hoặc lâu hơn. Trên hình 3-16 minh
họa cấu trúc của CRT loại nhớ tương tự kiểu lưu
Write gun
Ống chuẩn trực
Flood gun
Bia Đế bia (ZnO
2
)

lệch đứng. Nhiệm vụ của súng tưới là tạo ra các electron
lượng thấp tưới đều khắp màn hình. Do các electron có năng lượng
thấp nên không đủ gây phát s


Hình 3-17. Dao động ký lưu trữ dạng số
Dao động ký cũng hoạt động ở 2 chế độ nhớ và không nhớ. Trường hợp không
nhớ tín hiệu vào trực tiếp đưa vào kênh khuếch đại Y để đưa vào điều khiển phiến
lệch YY của CRT.
§ 8. DỤNG CỤ GHI BIỂU ĐỒ
Khi muốn đưa dữ liệu ra màn hình
đòa chỉ trong RAM đưa số liệu qua mạch biến đổi số tương tự DAC (Digital to Analog
Converter
kênh lệch đứng YY của CRT, đồng thời bộ điều khiển khởi phát bộ tạo gốc thời gian
để tạo sóng quét đưa vào kênh lệch ngang XX. Trên màn hình ta sẽ quan sát được
dạng sóng đã lưu trữ.

X
HV
Y
KĐ
Vào
kênh Y
Lấy mẫu ADC
RAM
DAC
kênh Y
Vào Y
Y
X
ĐẾM
CONTROL
Gốc
thời gian


T
th
ti
aHình 3-19. Máy ghi biểu đồ trên băng dùng tia sáng.
Ưu điểm chủ yếu của phương pháp này là hệ thống cho phép ghi các dạng
sóng với tần số cao tới 5kHz, trong khi máy ghi kiểu dùng bút bò hạn chế tối đa là
200Hz. Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi phải có loại giấy ảnh xử lý đặc biệt.
Ngoài phần cơ khí để điều khiển sự dòch chuyển của băng giấy thì phần còn
lại của máy ghi giống như cơ cấu của một vôn kế điện tử tương tự. Sơ đồ mạch điều
khiển điện kế dùng cho máy ghi như hình 3-20.
Bộ suy giảm để thay đổi khoảng điện áp lối vào và được điều chỉnh để cho
các tầm đo 1cm/V; 2cm/V hoặc 0,1cm/V; v.v…

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 104 -
Hệ thống điều khiển kéo băng giấy dùng mô tơ và các hệ thống truyền động
bánh răng để kéo giấy được điều khiển bằng dòng điện nhờ các biến trở. Có thể điều
chỉnh tốc độ dòch chuyển của băng giấy ở mức cao tớiø 5cm/s, hoặc ở mức thấp tới
5cm/h.

432
2
54325
⎟
⎟
⎠
⎜
⎜
⎝
++−=++−=
RRR
RIIIRV
F
i
o
(3-9)
Nếu
R
2
= R
3
= R
4
= R
5
, thì

V
o
= – (V

= 0. Như vậy theo (3-4) ta có V
o
= 0, mô
tơ đứng yên và bút ở vò trí chính giữa
F
sẽ sẽ khác không
V
F
= 0 mô tơ sẽ đứng yên.
Bây giờ giả sử bút vẽ nằm yên ở tâm của biểu đồ, V
F
= V
i
= 0. Điều chỉnh
ở R để sao cho V = +E/2, thế lối ra mạch cộng bây giờ là V = –E/2 sẽ kích

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -
Kỹ Thuật Đo Lường Điện –Điện tử - 105 -
hoạt mô tơ quay theo chiều sao cho bút đưa con trượt biến trở về phía –E. Khi thế
V
F
=–E/2 thì điện áp lối ra bộ cộng lại bằng không, mô tơ ngừng quay và bút ghi nằm
ở một vò trí xác đònh.

Hình 3-21. Máy ghi biểu đồ dùng nguyên tắc biến trở tự cân bằng

Như vậy, khi V
F
= –V

biến đổi rất chậm dưới 10Hz.
òch chuyển về phía –E. Khi V
F
= –V
i
thì mô tơ ngừng quay và bu
dừng. Nếu thế
cho V
F
= –V
i
, kết quả sẽ vẽ nên dạng sóng biến thiên của V
i
trên băng giấy.
Ưu điểm của dụng cụ là độ chính xác cao hơn nhiều so với kiểu điện kế. Theo
lý thuyết thì có thể đạt ±0,2% so với kiểu điện kế là ±2%.
Nhược điểm là đáp tuyến tần số rất thấp, thường chỉ áp dụng cho cá

Lưu Thế Vinh Khoa Vật Lý
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -