Tài liệu 000000255170

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------Đỗ Quy Ba THIẾT KẾ NGUỒN CHUẨN ĐIỆN ÁP Chuyên ngành : Đo lường và các hệ thống điều khiển LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THÔNG ĐIỀU KHIỂN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS Nguyễn Thị Lan Hương Hà Nội – 2012 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan quyển luận văn thạc sỹ khoa học : “ Thiết kế nguồn chuẩn điện áp” do tôi tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Thị Lan Hương. Các số liệu và kết quả thu được hoàn toàn đúng với thực tế. Để hoàn thành quyển luận văn này, tôi hoàn toàn sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục Tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất ký tài liệu nào khác. Nếu phát hiện có sự sao chép, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, ngày 29 tháng 3 năm 2012 HỌC VIÊN Đỗ Quy Ba MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang 2 Lời cam đoan 3 MỞ ĐẦU 4 MỤC LỤC 6 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ĐO LƯỜNG ĐIỆN 9 1.1 Chuẩn của các đại lượng – Nguyên tắc chính phân loại chuẩn 9 1.2 Khái niệm về các loại nguồn đo lường và nguồn chuẩn đo lường điện 13 1.3 Tình hình phát triển các loại nguồn đo lường điện và nguồn chuẩn đo lường điện ở trong nước và trên thế giới. 1.4 Nghiên cứu, khảo sát các loại nguồn đo lường điện và nguồn chuẩn đo lường 13 14 1.4.1 Nguồn đo lường điện iCH-1 14 1.4.2 Nguồn đo lường KYDO -1050 16 1.4.3 Nguồn chuẩn mẫu đo lường điện ZJ1100 17 1.4.4 Nguồn chuẩn mẫu đo lường điện B1-8 21 1.4.5 Nguồn chuẩn Fluke 5700A 28 Chương 2 CÁC CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA NGUỒN CHUẨN ĐIỆN ÁP 30 2.1 Các cấu trúc thường gặp trong thiết kế nguồn chuẩn điện áp 30 2.1.1 Nguồn chuẩn điện áp có cấu trúc mạch hở 30 2.1.2 Nguồn chuẩn điện áp có cấu trúc mạch kín 31 2.2 Tìm hiểu các phương pháp tạo dao động 33 2.2.1 Các vấn đề chung về dao động 33 2.2.2 Các mạch tạo đao động điển hình 34 2.3 Lựa chọn giải pháp thiết kế cho luận văn 45 Chương 3 THIẾT KẾ NGUỒN CHUẨN ĐIỆN ÁP 50 3.1 Xây dựng sơ đồ khối cấu trúc nguồn chuẩn điện áp 50 3.1.1 Khối xử lý trung tâm 50 3.1.2 Khối bàn phím đặt tham số 51 3.1.3 Khối hiển thị LCD 51 3.1.4 Khối khuếch đại 51 3.1.5 Khối biến áp ra 51 3.1.6 Khối biến đổi xoay chiều – một chiều 51 3.1.7 Khối chia áp 52 3.1.8 Khối biến đổi điện áp đo phản hồi 52 3.1.9 Khối nguồn ổn áp 52 3.2 Thiết kế mạch nguồn chuẩn điện áp 52 3.2.1 Modul xử lý trung tâm 53 3.2.2 Modul tạo điện áp 59 3.2.3 Modul mạch đo lường 60 3.2.4 Modul khuếch đại 61 3.2.5 Khối nguồn ổn áp 63 3.3 Các thuật toán chương trình 64 3.3.1 Lưu đồ thuật toán điều khiển chương trình chính 64 3.3.2 Lưu đồ thuật toán xử lý bàn phím 66 3.3.3 Lưu đồ thuật toán thủ tục truyền thông CAN 67 3.3.4 Lưu đồ thuật toán đọc ADC 68 Chương 4 THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 70 4.1 Chỉ tiêu kỹ thuật của nguồn chuẩn điện áp 70 4.2 Sơ đồ bố trí mặt nguồn chuẩn điện áp 70 4.3 Vận hành sử dụng 71 4.3.1 Thiết lập giá trị điện áp một chiều 71 4.3.2 Thiết lập giá trị điện áp xoay chiều 72 4.4 Kiểm tra đo lường 73 4.4.1 Đánh giá khả năng thiết lập giá trị điện áp một chiều 74 4.4.2 Đánh giá khả năng thiết lập giá trị điện áp xoay chiều 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 MỞ ĐẦU Ngày nay, nền công nghiệp phát triển một cách mạnh mẽ nhờ ứng dụng những thành tựu của khoa học kỹ thuật. Nhiều các thiết bị đo lường phục vụ cho công tác kiểm định, hiệu chuẩn, sửa chữa xuất hiện. Các thiết bị đo lường này yêu cầu có độ chính xác và an toàn cao, dễ dàng thao tác trong quá trình sử dụng. Ở nước ta (đặc biệt là trong Quân đội), các thiết bị đo lường trước kia chủ yếu là xuất xứ từ các nước thuộc khối xã hội chủ nghĩa trước kia như Liên Xô (cũ), Tiệp Khắc, Ba Lan,… theo thời gian các thiết bị này đã xuống cấp, không còn giữ được sự ổn định và độ chính xác như thiết kế ban đầu. Việc sửa chữa khôi phục các thiết bị này gặp rất nhiều khó khăn do các linh kiện vật tư rất khó kiếm. Các trang thiết bị đo lường có độ chính xác cao của các nước tư bản như của hãng Fluke, Agilent, Tegam,.. thì chi phí đầu tư khá cao (cỡ vài chục nghìn USD trở lên). Nguồn chuẩn mẫu hay các thiết bị đo lường nói chung từ lâu đã được các hãng sản xuất chuyển từ công nghệ tương tự sang công nghệ số nhờ ứng dụng của vi xử lý. Trong khi đó ở Việt Nam, việc chế tạo các nguồn chuẩn mẫu đo lwòng vẫn chỉ dừng lại ở công nghệ tương tự nên gặp phải một số khó khăn nhất định như: nâng cao độ chính xác, mở rộng tính năng đo, đòi hỏi các linh kiện có độ ổn định và chính xác cao,.. Sử dụng công nghệ số cho việc chế tạo thiết bị đo lường này sẽ khắc phục được những khó khăn kể trên đồng thời từng bước bắt nhịp với sự phát triển công nghệ của thế giới trong lĩnh vực chế tạo các thiết bị đo lường nói chung. Vì những lý do trên và được sự giúp đỡ của TS Nguyễn Lan Hương,tôi chọn đề tài luận văn: “ Thiết kế nguồn chuẩn điện áp” . Kết cấu nội dung luận văn gồn 4 chương chính: Chương 1 Tổng quan về hệ thống chuẩn mẫu các đại lượng điện. Chương này đi tìm hiểu khái niệm về chuẩn đại lượng điện, tìm hiểu về một số nguồn đo lượng điện. Chương 2 Các cấu trúc cơ bản của nguồn chuẩn điện áp. Tìm hiểu về các cấu trúc chung xây dựng cho nguồn chuẩn điện áp. Từ đó đưa ra giải pháp lựa chọn cho việc xây dựng thiết kế nguồn chuẩn điện áp của luận văn. Chương 3 Thiết kế nguồn chuẩn điện áp. Xây dựng nguồn chuẩn điện áp theo yêu cầu thiết kế. Chương 4 Thử nghiệm đánh giá hệ thống Đánh giá nguồn chuẩn điện áp được xây dựng xem có đạt yêu cầu đề ra hay không. Kết luận và kiến nghị. Trong quá trình thực hiện luận văn chắc chắn tôi còn có nhiều thiếu xót. Vì vậy mong được sự góp ý thêm của các thầy cô, các chuyên gia cũng như các bạn đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn. CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHUẨN MẪU CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN 1.1 Chuẩn của các đại lượng – nguyên tắc chính phân loại chuẩn Theo TCVN 6165-1996, chuẩn đo lường hay vắn tắt là chuẩn, được định nghĩa như sau: “ Chuẩn là vật đọ, phương tiện đo, mẫu chuẩn hoặc hệ thống đo để định nghĩa, thể hiện, duy trì hoặc tái tạo đơn vị hoặc một hay nhiều giá trị của đại lượng để dùng làm mốc so sánh”. Như vậy, chuẩn đo lường chính là sự thể hiện bằng vật chất độ lớn của đơn vị đo lường. Về bản chất, chuẩn cũng là các thiết bị đo lường, nhưng khác với các thiết bị đo lường thông thường ở chỗ các thiết bị đo lường này không dùng cho các phép đo thực tế hàng ngày, nó chỉ dùng để đặc trưng cho đơn vị, để truyền đơn vị đến các chuẩn và các phương tiện đo khác có độ chính xác thấp hơn, như dùng để kiểm định, hiệu chuẩn, đánh giá thiết bị đo và các phép đo, để khắc độ thiết bị đo khi chế tạo,... Hệ thống chuẩn đo lường là cơ sở kỹ thuật quan trọng nhất để đảm bảo tính thống nhất và độ chính xác cần thiết của phép đo trong phạm vi quốc gia và quốc tế. Có thể phân loại chuẩn theo độ chính xác hoặc mục đích sử dụng chuẩn. Căn cứ theo độ chính xác có thể phân loại chuẩn thành chuẩn đầu, chuẩn thứ, chuẩn bậc I, bậc II,... Chuẩn đầu: là chuẩn được chỉ định hay được thừa nhận rộng rãi là có chất lượng về mặt đo lường cao nhất và giá trị của nó được chấp nhận không dựa vào các chuẩn khác của cùng đại lượng. Khái niệm chuẩn đầu này được dùng như nhau đối với đại lượng cơ bản và cả đại lượng dẫn xuất. Chuẩn thứ: là chuẩn mà giá trị của nó được ấn định bằng cách so sánh với chuẩn đầu của cùng đại lượng. Chuẩn bậc I: là chuẩn mà giá trị của nó được ấn định bằng cách so sánh với chuẩn thứ của cùng đại lượng. 9 Chuẩn bậc II: là chuẩn mà giá trị của nó được ấn định bằng cách so sánh với chuẩn bậc I của cùng đại lượng... Dễ thấy rằng độ chính xác của chuẩn sé giảm dần từ chuẩn đầu đến chuẩn thứ, chuẩn bậc I, chuẩn bậc II,... Chuẩn đầu Chuẩn thứ Chuẩn bậc I . . . Chuẩn bậc N Hình 1.6 - Sơ đồ minh hoạ phân loại chuẩn theo độ chính xác. Theo chức năng, mục đích sử dụng có thể phân loại chuẩn thành: chuẩn quốc tế, chuẩn quốc gia, chuẩn chính, chuẩn công tác. Chuẩn quốc tế: là chuẩn được một hiệp định quốc tế công nhận để làm cơ sở ấn định cho các chuẩn khác của đại lượng có liên quan trên phạm vi quốc tế. Chuẩn quốc gia: là chuẩn được một quyết định có tính chất quốc gia công nhận để làm cơ sở ấn định giá trị cho các chuẩn khác có liên quan trong một nước. Chuẩn chính: là chuẩn thường có chất lượng cao nhất về mặt đo lường có thể có ở một địa phương hoặc một tổ chức xác định mà các phép đo ở đó đều được dẫn xuất từ chuẩn này. 10 Chuẩn công tác: là chuẩn được dùng thường xuyên để hiệu chuẩn hoặc kiểm định vật đọ, phương tiện đo hoặc mẫu chuẩn. Chuẩn công tác thường xuyên được hiệu chuẩn bằng cách so sánh với chuẩn chính. 11 Bậc chuẩn Chuẩn đầu quốc gia 0 Phương pháp so sánh Chuẩn chính I Phương pháp so sánh Phương pháp so sánh Chuẩn chính Chuẩn công tác II Phương pháp so sánh Phương pháp so sánh Phương pháp so sánh Chuẩn chính Chuẩn công tác Phương tiện đo III Phương pháp so sánh Phương pháp so sánh Phương pháp so sánh Chuẩn chính Chuẩn công tác Phương tiện đo IV Minh hoạ phân loại chuẩn theo chức năng, mục đích sử dụng. 12 1.2 Khái niệm về nguồn đo lường điện và nguồn chuẩn đo lường điện Nguồn đo lường điện được dùng để tạo ra các dải dòng điện, điện áp một chiều và xoay chiều. Nguồn đo lường điện được chia làm hai loại chính là: nguồn đo lường điện và nguồn chuẩn mẫu đo lường điện. + Nguồn đo lường điện là thiết bị chỉ tạo ra các dải dòng điện, điện áp một chiều và xoay chiều mà khi phục vụ cho công tác kiểm định, sửa chữa các loại đồng hồ, vôn mét cần phải có các loại đồng hồ mẫu có cấp chính xác cao đi kèm. + Nguồn chuẩn mẫu đo lường điện là thiết bị mà bản thân nó đã tạo ra các giá trị dòng điện, điện áp một chiều và xoay chiều chính xác mà khi phục vụ cho công tác kiểm định, sửa chữa các loại đồng hồ, vôn mét không cần phải có các loại đồng hồ mẫu có cấp chính xác cao đi kèm. 1.3 Tình hình phát triển nguồn đo lường điện và nguồn chuẩn đo lường điện ở trong nước và trên thế giới Ở Việt Nam, các loại nguồn đo lường điện và nguồn chuẩn đo lường điện trước kia nhập chủ yếu từ Liên Xô (cũ) và các nước thuộc khối Xã hội chủ nghĩa. Theo thời gian, các loại nguồn này đã xuống cấp nhiều, phụ tùng thay thế rất khó tìm kiếm khi thiết bị xảy ra tình trạng hỏng hóc. Mặt khác, khí hậu Việt Nam nóng ẩm cao nên các loại thiết bị trên phải luôn duy trì trong điều kiện phòng thí nghiệm chuẩn mới đảm bảo khả năng làm việc. Để khắc phục, nhiều sáng kiến đề tài cấp Bộ, cấp Nhà nước đã triển khai thiết kế xây dựng nguồn chuẩn đo lường thích nghi được với khí hậu Việt Nam như thiết kế nguồn điện đo lường KYDO (1050, 1052, 1055), VA50, VAW được dùng phổ biến rộng rãi trong quân đội, ... Tuy nhiên các nguồn đo lường này chưa đáp ứng được kỳ vọng và vẫn đang phát triển nghiên cứu thêm. 13 Trên thế giới hiện nay, các nguồn đo lường và nguồn chuẩn đo lường hiện đang phát triển rất mạnh mẽ như hãng Fluke có nguồn chuẩn 5500A, 5520A, 5700A, 732B, và rất nhiều các hãng nổi tiếng khác như Agilent, HIOKI, KYORITSU, SANWA,...Các nguồn này đều ứng dụng những thành tựu của công nghệ khoa học kỹ thuật nên có dải làm việc rộng, có độ ổn định và chính xác cao. Tuy nhiên, về mặt giá thành các nguồn này đều khá đắt (cỡ vài chục triệu đồng Việt Nam), nên để trang bị trong thực tế ở nước ta những loại nguồn chuẩn này còn gặp khá nhiều khó khăn. 1.4 Nghiên cứu, khảo sát các loại nguồn đo lường điện và nguồn chuẩn đo lường điện hiện có ở Việt Nam 1.4.1. Nguồn đo lường điện ẩCH-1 Nguồn đo lường điện vạn năng ẩCH-1 được sản suất tại Nga. Đây là loại nguồn đo lường điện vạn năng thế hệ cũ có độ bao dải lớn, độ ổn định và độ tin cậy rất cao. 1.4.1.1 Đặc tính kỹ thuật Nguồn đo lường điện vạn năng ẩCH-1 tạo điện áp một chiều và xoay chiều đến 1500 V; dòng điện một chiều đến 50 A; dòng điện xoay chiều đến 30A; tần số 50 Hz; 400 Hz và 1000 Hz. 1.4.1.2 Nguyên lý làm việc Ở chế độ cấp dòng điện và điện áp xoay chiều bộ dao động sẽ dao động ở một trong ba tần số khác nhau là 50 Hz, 400 Hz, 1000 Hz tuỳ thuộc vị trí chuyển mạch tần số. Tín hiệu sau dao động được đưa qua biến trở điều chỉnh mức ra để sang bộ khuếch đại, bộ khuếch đại có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu lên giá trị đủ lớn cấp cho biến áp tạo áp xoay chiều. Biến áp tạo áp xoay chiều được quấn với các đầu ra điện áp và dòng điện khác nhau phụ thuộc vào số vòng và đường kính dây. Tuỳ vị trí chuyển mạch điện áp và dòng điện ra mà đầu ra của máy được nối tới cuộn tương ứng của biến áp. Ở chế độ cấp dòng điện và điện áp ra một chiều tín hiệu xoay chiều 1000 Hz từ biến áp tạo áp xoay chiều 14 được đưa sang biến áp tạo áp một chiều. Tuỳ mức điện áp và dòng điện ra mà các cầu nắn được nối tới cuộn dây tương ứng của biến áp . 1.4.1.3 Sơ đồ khối ẩCH-1 Đ/c mức ra Khối dao động Biến áp tạo áp xoay chiều Khối khuếch đại B1.3 B1.1 B1.2 Biến áp tạo áp một chiều B1.1 ~220v Khối nguồn Khối nắn dòng Khối bảo vệ Hình 1.1 – Sơ đồ khối nguồn đo lường iCH-1 Khối nguồn: Khối này có nhiệm vụ cung cấp các nguồn điện áp cao một chiều như 150V,400V, 1000V và điện áp xoay chiều để cung cấp cho các đèn điện tử của mạch dao động, khuếch đại. Các nguồn một chiều này được ổn áp bằng đèn điện tử. Khối bảo vệ : Khối bảo vệ dùng rơ le để cảm biến xác định mức quá áp và quá dòng để ngắt mạch điện cung cấp cho khuếch đại công suất . 15 Khối dao động : Dùng đèn điện tử mắc theo mạch cầu T kép có mạch lọc tương ứng với các tần số dao động 50,400,1000Hz ,khi thay đổi tần số dao động toàn bộ mạch lọc T kép được đấu nối thay đổi theo . Khối khuếch đại : Dùng đèn điện tử gu50 mác theo mạch đẩy kéo , nguồn cung cấp rất lớn, các đèn phải có tham số cân bằng nhau. Biến áp tạo áp xoay chiều, biến áp tạo áp một chiều, khối nắn dòng được quấn với các đầu ra điện áp và dòng điện khác nhau phụ thuộc vào số vòng và đường kính dây đảm bảo đủ tải theo thiết kế. 1.4.2. Nguồn đo lường điện KYDO 1050 1.4.2.1 Đặc tính kỹ thuật Nguồn đo lường KYDO-1050 do Việt Nam có khả năng thiết lập điện áp một chiều, xoay chiều đến 1000 V; dòng điện một chiều, xoay chiều đến 6 A; tần số thiết lập ở 3 mức: 50 Hz, 400 Hz, 1000 Hz; sai số cho phép  5%; hệ số méo phi tuyến không lớn hơn 3% dùng lầm nguồn kiểm định các phương tiện đo. 1.4.2.2 Sơ đồ khối và nguyờn lý làm việc 1.4.2.2.1 Sơ đồ khối Khối dao động (1) Bộ lọc tần số 1000 Hz (3) Khối khuếch đại đệm (6) Khối cụng suất ra xoay chiều (8) Khối chia tần số (2) Bộ lọc tần số 400 Hz (4) Khối khuếch đại công suất (7) Khối cụng suất ra một chiều (9) Khối đầu vào INPUT (12) Bộ lọc tần số 50 Hz (5) Khối bảo vệ quá áp đầu ra (10) Khối bảo vệ quỏ dũng đầu ra  24 ~ 220 V 50 Hz Khối nguồn cung cấp (13)  24  12 + 5 V 16 Hình 1.2 - Sơ đồ khối nguồn KYDO-1050. 1.4.2.2.2 Nguyên lý làm việc Khối dao động tạo ra tín hiệu dao động cơ bản của thiết bị sau đó được đưa qua khối chia tần số và các bộ lọc 1000 Hz ; 400 Hz và 50 Hz để tạo ra các tín hiệu với các tần số tương ứng. Các tín hiệu này sau khi qua chuyển mạch chế độ làm việc được đưa đến khối khuếch đại đệm và bộ khuếch đại công suất . Từ bộ khuếch đại công suất, các tín hiệu xoay chiều có tần số tương ứng qua chuyển mạch chế độ làm việc với các tần số (FREQ) và một chiều (DC) được đưa đến khối công suất ra xoay chiều hoặc một chiều. Tín hiệu ra từ khối công suất xoay chiều hoặc một chiều được phản hồi về qua các bộ bảo vệ quá áp và quá dũng đầu ra. Các tín hiệu bảo vệ này được đưa về khối khuếch đại công suất dùng để ngắt tín hiệu đưa vào khối khuếch đại này và nguồn cung cấp của khối khuếch đại công suất, nhằm tránh quá tải đối với nguồn vạn năng KYDO-1050, thiết bị mẫu và thiết bị được kiểm tra. Khối đầu vào INPUT 2 V MAX 50  1000 Hz dùng để phối hợp khi sử dụng nguồn vạn năng KYDO-1050 với nguồn máy phát có dải tần từ 50  1000 Hz bờn ngoài. Khối nguồn cung cấp dùng để cung cấp nguồn nuôi cho các mạch điện tử của thiết bị với các nguồn một chiều cần thiết. 1.4.3. Nguồn chuẩn mẫu đo lường điện ZJ 1100 Nguồn chuẩn mẫu đo lường điện vạn năng ZJ 1100 được sản suất tại Trung Quốc. Đây là loại nguồn chuẩn mẫu đo lường điện vạn năng thế hệ mới với cấp chính xác và độ ổn định rất cao. 17 1.4.3.1 Đặc tính kỹ thuật cơ bản Thiết lập điện áp một chiều và xoay chiều từ 0 đến 1000 V; tạo dòng điện một chiều và xoay chiều từ 0 đến 10 A; tần số điện áp xoay chiều: 60 Hz; 400 Hz; 1000 Hz; sai số thiết lập tần số không quá giá trị danh định 5 %; hệ số méo phi tuyến của điện áp xoay chiều không quá 1 %. 1.4.3.2 Sơ đồ khối và nguyờn lý làm việc 1.4.3.2.1 Nguyên lý hoạt động Khối dao động tạo ra các tín hiệu dao động cơ bản hỡnh sin ứng với cỏc tần số yờu cầu 1000 Hz ; 400 Hz và 50 Hz . Cỏc tớn hiệu này sau khi qua chuyển mạch chế độ làm việc được đưa đến khối khuếch đại đệm và bộ khuếch đại công suất . Từ bộ khuếch đại công suất, các tín hiệu xoay chiều có tần số tương ứng qua chuyển mạch chế độ làm việc với các tần số (FREQ) và một chiều (DC) được đưa đến khối cụng suất ra xoay chiều hoặc một chiều. Ngoài ra, cỏc chuyển mạch chế độ làm việc cũn cú nhiệm vụ phối hợp cỏc thang của cỏc tham số đầu ra với thang đo phản hồi về VXL để hiển thị cỏc giỏ trị yờu cầu. Tớn hiệu ra từ khối cụng suất xoay chiều hoặc một chiều được phản hồi về qua các bộ bảo vệ quá áp và quá dũng đầu ra. Các tín hiệu bảo vệ này được đưa về khối khuếch đại công suất dùng để ngắt tín hiệu đưa vào khối khuếch đại này và nguồn cung cấp của khối khuếch đại công suất, nhằm tránh quá tải đối với nguồn vạn năng ZJ 1100 và thiết bị được kiểm tra. Khối nguồn cung cấp dùng để cung cấp nguồn nuôi cho các mạch điện tử của thiết bị với các nguồn một chiều cần thiết. 18 1.4.3.2.2 Sơ đồ khối của thiết bị Bảo vệ Hồi tiếp Nắn dũng V,A Dao động Biến ỏp xuất Khuếch đại công suất Suy giảm, SUN dũng Chỉ thị số cú vi xử lý Nguồn Hình 1.3 – Sơ đồ khối nguồn chuẩn mẫu ZJ 1100 Mạch dao động: Mạch dao động trong nguồn kiểm định đồng hồ đo điện ZJ 1100 sử dụng dao động cầu viên. Việc thay đổi tần số dao động được thực hiện bởi việc thay đổi điện trở tham gia vào mạch dao động, thay đổi các điện trở này thực hiện bằng chuyển mạch tần số trên mặt máy. Mạch dao động có hồi tiếp âm nhằm đảm bảo ổn định biên độ dao động. Tín hiệu đưa ra từ khối dao động là tín hiệu xoay chiều hình sin có tần số là 60 Hz, 400 Hz, 19 1000 Hz, độ lớn thay đổi từ 0 đến 1,8 V. Việc thay đổi độ lớn tín hiệu dao động được thực hiện bởi chiết áp trên mặt máy. Mạch nguồn: Mạch nguồn của thiết bị được xây dựng như sau: Điện áp xoay chiều 220 V tần số 50 Hz hoặc 60 Hz từ mạng điện đưa tới biến áp nguồn tạo ra cấp điện áp xoay chiều 6 V và 16 V, 40 V sau đó đưa qua mạch nắn lọc và đưa tới mạch ổn áp. Mạch ổn áp của ta sử dụng các vi mạch ổn áp 7805, 7905, 7815, 7915... sau đó điện áp một chiều được đưa tới mạch lọc nhằm loại bỏ tạp nhiễu và thành phần xoay chiều còn lại. Nguồn này được cấp cho mạch dao động chỉ thị , vi xử lý …. Mạch khuếch đại công suất: Khuếch đại tín hiệu điện áp xoay chiều từ mạch dao động đưa sang có độ lớn từ 0 đến 2 V thành điện áp đầu ra lớn từ 0 đến 18V. Mạch khuếch đại sử dụng mạch khuếch đại đẩy kéo sử dụng 8 bóng bán dẫn công suất nhằm đưa công suất của tín hiệu nên tới 200 W đảm bảo tính năng kỹ thuật của máy. Biến áp xuất: Sử dụng biến áp này biến đổi điện áp xoay chiều từ mạch khuếch đại đưa sang, khuếch đại thành các cấp điện áp hay dòng điện khác nhau đưa ra đầu ra hoặc đưa tới mạch nắn dòng. Mạch suy giảm, sun dòng: Mạch này dùng để chia điện áp từ đầu ra đưa sang mạch chỉ thị hoặc mắc các sun dòng sau đó lấy các điện áp trên sun đưa tới mạch chỉ thị. Khi thiết bị công tác ở chế độ cấp điện áp xoay chiều thì điện áp sau khi qua mạch suy giảm, sun dòng được đưa tới mạch biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều trước khi đưa tới mạch biến đổi A/D và chỉ thị. Mạch nắn dòng: Dùng để biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều sau biến áp xuất để đưa ra điện áp hoặc dòng điện một chiều khi thiết bị làm việc ở chế độ một chiều. Vì điện áp đầu vào mạch nắn dòng lớn nhất là 1000 V do vậy đi ốt nắn dòng, tụ lọc phải chịu được điện áp cao. 20 Mạch bảo vệ: Khi điện áp ra lớn hơn mức cho phép hoặc hoặc dòng điện ra quá lớn khi đó mạch bảo vệ quá áp hoặc quá dòng hoạt động ngắt không cho mạch tín hiệu điện áp từ mạch khuếch đại công suất đưa tới biến áp xuất. Mạch chỉ thị số có vi xử lý: Tín hiệu điện áp một chiều được đưa tới mạch chỉ thị số với giá trị từ 0 đến 2 V. Điện áp này được đưa tới vi mạch biến đổi A/D thực hiện bởi vi mạch ICL7135 sau đó được đưa tới vi xử lý thực hiện nhân đôi kết quả sau đó đưa ra mạch chỉ thị. Nhờ mạch nhân đôi chỉ thị này mà thang đo là thang đo 4. 1.4.4. Nguồn chuẩn mẫu đo lường điện B1-8 Thiết bị B1 - 8 là nguồn điện áp chuẩn một chiều và xoay chiều hình sin có hệ số méo phi tuyến nhỏ. Thiết bị kiểm định vôn mét B1 - 8 do Nga sản xuất được sử dụng để xác định sai số của các vôn mét một chiều và xoay chiều có dải đo từ 10 V đến 300 V trong điều kiện phòng thí nghiệm. Thiết bị B1 - 8 còn được sử dụng như nguồn điện áp chuẩn để hiệu chỉnh các thiết bị khác . 1.4.4.1 Đặc tính kỹ thuật cơ bản Thiết bị B1 - 8 cấp ra điện áp xoay chiều và một chiều từ 10 V đến 300 V . Với các mức điện áp chuẩn một chiều hai cực tính và điện áp chuẩn xoay chiều với các giá trị trung bình bình phương , giá trị cực đại và giá trị trung bình ,các mức điện áp chuẩn này tương ứng với các dãy hệ số : 0,4 ; 0,5 ; 0,6 ;0,7 ; 0,8 ; 0,9 ;1,0 ; 1,5 ; 2 ,0 ; 2,5 ; 3,0 và chúng có thể được đánh lệch đi so với các giá trị đặt trong giới hạn từ -5% đến +5% ; từ - 10% đến +10% .   - Sai số cơ bản thiết lập điện áp ra chuẩn không vượt quá :   0 , 2  21 0 ,0 0 0 3  % Uc 