BomonKTDT-ĐHGTVT


52

Chơng 4:
đo điện áp
I. Mở đầu
Dụng cụ dùng để đo điện áp gọi là Vôn kế hay Vôn met (Voltmeter)
Ký hiệu là

Khi đo điện áp bằng Vôn kế thì Vôn kế luôn đợc mắc song song với đoạn
mạch cần đo nh hình dới đây
Khi cha mắc Vôn kế vào điện áp rơi trên tải là:

Rt
RngRt
E
U
t
.
+
=

Khi mắc Vôn kế vào điện áp rơi trên tải là:

RtRv
RtRv
RtRv

Rng
E
Uv
+
==
+
=
.
//Re
Re.
Re

Vậy sai số của phép đo điện áp bằng Vônkế là:

)(
.
1
1
11
RngRtRv
RngRt
Ut
Uv
Ut
UvUt
u
+
+
==


=


Nh vậy, muốn sai số nhỏ thì yêu
cầu Rv phải càng lớn càng tốt và lý
tuởng là Rv

Kết quả đo nếu muốn tính chính
xác thì phải sử dụng công thức:

UtUv
u
).1(

+=
Để đo điện áp của một phần tử nào đó
ngời ta mắc Vôn kế nh hình bên:

II. Vôn kế một chiều
Nguyên tắc hoạt động
Độ lệch của dụng cụ đo TĐNCVC tỉ lệ với dòng qua cuộn dây động. Dòng qua cuộn
dây tỉ lệ với điện áp trên cuộn dây nên thang đo của máy đo TĐNCVC có thể đợc chia để
chỉ điện áp. Nghĩa là, Vôn kế chỉ là ampe kế dòng rất nhỏ với điện trở rất lớn. Điện áp định
mức của chỉ thị vào khoảng 50 75mV nên cần nối tiếp nhiều điện trở phụ (còn gọi là điện
trở nhân) với chỉ thị để làm tăng khoảng đo của Vôn kế. Sơ đồ mắc nh sau:
Rt
Rng
+
-
E

Rv
RctRp

Uc
t
Ux
Ic
t



Chơng 4: Đo điện áp

53

trong đó:

Rctm
Uct
Ux
Rct
Uct
UctUx
RctRp
UxRctUctRctRp
RctRp
Ux
Rct
Uct
Ict

).1()1(.
.).(
==

=
=+
+
==

với
Uct
Ux
m =
gọi là hệ số mở rộng thang đo về áp
Vôn kế nhiều thang đo thì các điện trở phụ đợc mắc nh sau:

Sơ đồ mắc nối tiếp:
Trong đó:

Hoặc sơ đồ mắc song song:

)13(3
)12(2
)11(1
=
=
=
mRctR
mRctR
mRctR

với
Uct
U
m
Uct
U
m
Uct
U
m
3
3
2
2
1
1
=
=
=


Ví dụ: Một dụng cụ đo TĐNCVC với ĐLTT là 100
A và Rct = 1k đợc sử dụng
để làm Vôn kế.
+ Xác định điện trở nhân cần thiết nếu muốn đo điện áp 100 V trên toàn
thang.
+ Tính điện áp đặt vào khi kim chỉ 3/4; 1/2 và 1/4 ĐLTT
Bài giải:
+ Để đo điện áp 100V trên toàn thang thì phải sử dụng điện trở Rp có giá trị
nh sau:

Rp =Rct. (m - 1)
Với
1000
10.10.100
100
.
36
====

RctIct
U
Uct
U
m


=


=
kkRp 9991).11000(
+ Với ĐLTT Ict = 100
A
Rp3Rp2Rp1Rct
Uct
U1
U2
U3
Uct
U

m
Uct
U
m
Uct
U
m
3
3
2
2
1
1
=
=
=
)13(321
)12(21
)11(1
=++
=+

=
mRctRpRpRp
mRctRpRp
mRctRp
với
Rct
R1
R2

R3
U1
U2
U3


BomonKTDT-ĐHGTVT


54
3/4 ĐLTT sẽ có VRpRctIctUx 75).(.
4
3
=+=

1/2 ĐLTT sẽ có
VRpRctIctUx 50).(.
2
1
=+=

1/4 ĐLTT sẽ có
VRpRctIctUx 25).(.
4
1
=+=

Nhận xét: thang đo có vạch chia đều (tính chất của cơ cấu từ điện)

III. Vôn kế xoay chiều

1. Vôn kế từ điện đo điện áp xoay chiều
Sử dụng cơ cấu từ điện thì dụng cụ có tính phân cực và phải mắc đúng sao cho
độ lệch dơng (trên thang đo).
Khi dòng xoay chiều có tần số rất thấp chạy qua dụng cụ TĐNCVC thì kim có
xu hớng chỉ theo giá trị tức thời của dòng xoay chiều. Nh vậy, khi giá trị dòng
tăng theo chiều + thì kim cũng tăng tới giá trị cực đại sau đó giảm tới 0 và xuống
bán kỳ âm thì kim sẽ bị lệch ngoài thang đo. Trờng hợp này xảy ra khi tần số của
dòng xoay chiều cỡ 0,1Hz hoặc thấp hơn.
Khi dòng xoay chiều có tần số công nghiệp (50 / 60Hz) hoặc cao hơn thì cơ
cấu làm nhụt và quán tính chuyển động của cơ cấu động (toàn máy đo) không biến
đổi theo mức dòng tức thời mà thay vào đó kim của dụng cụ sẽ dừng ở vị trí trung
bình của dòng chạy qua cuộn động. Với sóng sin thuần tuý kim lệch sẽ ở vị trí zero
mặc dù dòng Irms có thể có giá trị khá lớn và có khả năng gây hỏng dụng cụ.
Do đó, để sử dụng dụng cụ TĐNCVC làm thành dụng cụ đo xoay chiều ngời
ta phải sử dụng các bộ chỉnh lu (nửa sóng hoặc toàn sóng) để các giá trị của dòng
chỉ gây ra độ lệch dơng.
a. Sơ đồ chỉnh lu cầu











Trong đó đối với sóng đầu vào hình sin thì các giá trị điện áp đợc tính nh
sau:

VtrbVrms
VpVtrb
VpVrms
.11,1
.637,0
.707,0
=
=
=

với Vp là giá trị đỉnh, Vrms là giá trị trung bình bình phơng và Vtrb là giá trị
trung bình
Với các sóng không phải dạng sin thì các công thức sẽ khác vì khi đó phải
tính thêm các yếu tố hình dạng.
T4
10TO1
Rc
Rm
Dòn
g

q
ua chỉ thị có dạn
g
:
V
p
Vrm
Vtrb




Chơng 4: Đo điện áp

55
Ví dụ: Một dụng cụ đo TĐNCVC với ĐLTT là 100A và Rct = 1k đợc dùng nh
một Vôn kế xoay chiều có ĐLTT là 100V bằng cách sử dụng sơ đồ chỉnh lu cầu
diode nh hình trên.
+ Xác định giá trị của điện trở nhân cần thiết
+ Xác định số chỉ của kim khi điện áp vào Vrms là 75V và 50V
+ Tính độ nhạy của Vôn kế trên

Bài giải:
+ Xác định điện trở nhân
điện trở toàn phần của mạch = (điện áp đỉnh đặt vào - độ sụt áp chỉnh
lu)/dòng đỉnh chạy trong mạch
ĐLTT của cơ cấu chỉ thị TĐNCVC là 100
A Itrb = 100A
ĐLTT của Vôn kế là 100V
Vrms = 100V
Từ đó ta có công thức tính các đại lợng liên quan là:
Vp = Vrms / 0,707 =100V / 0,707 = 141,44V
V
D
= 0,7V (giả sử mạch cầu sử dụng diode Si)
Ip = Itrb / 0.637 = 156,99
A
=

=


=+

3
6
10.892
10.99,156
7,0.244,141
.2
Ip
VVp
RctRm
D

vì Rct = 1k
Rm = 892 1 = 891k
+ Xác định số chỉ của kim, nghĩa là xác định giá trị dòng trung bình ứng với
các điện áp đầu vào là 75V và 50V
Khi điện áp đầu vào là 75V ta có:
A
A
RctRm
VVp
IpItrb
VrmsVp
D


75
637,0

100
.
7,0.2100.2
7,0.275.2
.637,0
.2
.637,0.637,0
75.2.2



=
+

==
==

Khi điện áp đầu vào là 50V ta có:
A
A
RctRm
VVp
IpItrb
VrmsVp
D


50
637,0
100

.
7,0.2100.2
7,0.250.2
.637,0
.2
.637,0.637,0
50.2.2



=
+

==
==

+ Tính độ nhạy của Vôn kế
độ nhạy = 1 / giá trị dòng rms trên toàn thang đo = điện trở của Vôn kế / giá
trị điện áp rms trên toàn thang đo
Vôn kế trên có dòng trb ứng với ĐLTT là 100
A
Irms = 1,11.Itrb = 1,11.100A = 111A
độ nhạy của Vôn kế là 1 / 111A = 9.009k/V
Có thể tính cách khác nh sau:
Vrms = 100V
6
10.100.11,1
100

==

Irms
Vrms
R
V

độ nhạy =
Vk
Vrms
Rv
/9 90 =

b. Sơ đồ chỉnh lu nửa sóng




BomonKTDT-ĐHGTVT


56











Khi đó ta có mối liên hệ giữa các đại lợng nh sau:
IpIrms
IpItrb
.
2
1
.637,0.
2
1
=
=

Ví dụ :
Một dụng cụ TĐNCVC với ĐLTT là 50
A

và Rct = 1,7k. D1 phải có dòng
thuận minh 100
A khi điện áp cần đo là 20% ĐLTT. Vôn kế chỉ 50V tại toàn
thang.
+ Xác định R1 và R2
+ Tính độ nhạy của Vôn kế ở trên khi có D2 và không có D2

Bài giải:
+ Xác định R2 và R1
ApI
IIctApI
A
Itrb
pIct

D



343157500
500100.
%20
%100
157
637,0
50.2
637,0
.2
)(
2
2
==
+===
===

===
====

k
I
Uct
R
mVRctpIctpUct
77810.
343

9,266
2
9,26610.9,26610.7,1.10.157).()(
3
2
336

xét ở bán kỳ dơng, D1 thông và D2 ngắt ta có:
dòng thuận đỉnh = (điện áp đỉnh V
D
Uct(p)) / R1
=

=
=
=
=

kR
VrmsUct
p
Uct
5,139
10.500
2669,07,07,70
1
7,7050.414.1)(.414,1)(
6

+ Tính độ nhạy

Khi có D2 ta có:
A
R
VVrms
pI
ApI
D
R
F


8,501
10.5,139
7,050.414,1
1
.414,1
)(
500)(
3
=

=

=
=

Nh vậy, cả hai bán kỳ thì dòng qua dụng cụ xấp xỉ nhau, do đó
Dòn
g


q
ua chỉ thị có dạn
g
:
D2
D1
Rct
R1



Chơng 4: Đo điện áp

57
Irms = 0,707.500A = 353,5A
độ nhạy = 10
6
/ 353,5 = 2,83k/V
Khi không có D2 ta có:
ApIIrms
pI
ApI
F
R
F


250)(.5,0
0)(
500)(

==
=
=

độ nhạy = 10
6
/ 250 = 4k/V

c. Sơ đồ chỉnh lu nửa cầu ton sóng











Sơ đồ trên chỉ sử dụng 2 diode (nửa cầu) nhng cả 2 nủa chu kỳ đều có dòng
qua máy đo. Tuy nhiên dòng qua diode khá lớn nên nó phải làm việc ở ngoài điểm
uốn, nghĩa là có khả năng bù trừ những chênh lệch có thể xảy ra trong đặc tuyến
của diode.

Chú ý: để bù sai số do nhiệt và khi tần số thay đổi ngời ta mắc thêm vào mạch các
điện trở làm bằng đồng hoặc maganin để bù nhiệt kết hợp với cuộn cảm và tụ bù tần
số.

2. Vôn kế điện từ

Là dụng cụ để đo điện áp xoay chiều tần số công nghiệp. Cuộn dây tĩnh có số
vòng dây rất lớn từ 1000 6000 vòng. Để mở rộng thang đo ngời ta mắc nối tiếp
với cuộn dây các điện trở phụ.
Các tụ C đợc mắc song song với các điện trở phụ để bù sai số do tần số khi
tần số lớn hơn tần số công nghiệp.
C3
C2
C1
Rct
Rp3Rp2Rp1
Uc
t
U1
U2
U3
Dòn
g

q
ua chỉ thị có dạn
g
:
D1
D2
R1
R2
Rct
~



BomonKTDT-ĐHGTVT


58
3. Vôn kế điện động
Cuộn kích đợc chia làm 2 phần nối tiếp nhau
và nối tiếp với cuộn động. Độ lệch của kim chỉ thị tỉ
lệ với I
2
nên kim dừng ở giá trị trung bình của I
2
tức
giá trị tức thời rms.

Đặc điểm của Vôn kế điện động
+ Tác dụng của dòng rms giống nh trị số dòng
một chiều tơng đơng nên có thể khác độ theo giá
trị một chiều và dùng cho cả xoay chiều
+ Dụng cụ điện động thờng đòi hỏi dòng nhỏ nhất là 100mA cho ĐLTT nên
Vôn kế điện động có độ nhạy thấp hơn nhiều so với Vôn kế từ điện (chỉ khoảng
10
/V)
+ Để giảm thiểu sai số chỉ nên dùng ở khu vực tần số công nghiệp
IV. Đo điện áp bằng phơng pháp so sánh
1. Cơ sở lý thuyết
Các dụng cụ đo điện đã trình bày ở trên sử dụng có cấu cơ điện để chỉ thị kết
quả đo nên cấp chính xác của dụng cụ không vợt quá cấp chính xác của chỉ thị. Để
đo điện áp chính xác hơn ngời ta dùng phơng pháp bù (so sánh với giá trị mẫu).
Nguyên tắc cơ bản nh sau:
+ Uk là điện áp mẫu với độ chính xác rất cao

đợc tạo bởi dòng điện I ổn định đi qua điện trở mẫu
Rk. Khi đó:
Uk = I.Rk
+ Chỉ thị là thiết bị phát hiện sự chênh lệch
giữa điện áp mẫu Uk và điện áp cần đo Ux
UkUxU

=

Khi
0U điều chỉnh con chạy của điện trở mẫu Rk sao cho Ux = Uk,
nghĩa là làm cho
0=U ; chỉ thị chỉ zero.
+ Kết quả đợc đọc trên điện trở mẫu đã đợc khắc độ theo thứ nguyên điện
áp.
Chú ý: Các dụng cụ bù điện áp đều có nguyên tắc hoạt động nh trên nhng có thể
khác nhau phần tạo điện áp mẫu Uk
2. Điện thế kế kế một chiều
Sơ đồ mạch:
Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ a)
+ Xác định dòng công tác Ip nhờ nguồn điện áp U
0
, Rđc và Ampe kế.
+ Giữ nguyên giá trị của Ip trong suốt thời gian đo
+ Điều chỉnh con chạy của điện trở mẫu Rk cho đến khi chỉ thị chỉ zero
A1
A2
B
T1
10TO1

Rp
Ct zero
Uk
I
U
Ux
Rk
+
-
Uk
K
Ux
CT zero
N
R
N
E
21
b)
a)
Uk
Ip
Chỉ thị Zero
A
+
+
Uo
Rdc
Rk
+

-
Ux
+
Uo
Rdc
Rk
A



Chơng 4: Đo điện áp

59
+ Đọc kết quả trên điện trở mẫu, khi đó: Ux = Uk = Ip.Rk
Trong sơ đồ a, vì sử dụng Ampe kế nên độ chính xác của điện thế kế không
thể cao hơn độ chính xác của Ampe kế.
Ngời ta cải tiến mạch bằng cách sử dụng nguồn pin mẫu (E
N
) và điện trở
mẫu (Rk) có độ chính xác cao nh ở hình b.
Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ b)
+ Khi K ở vị trí 1, điều chỉnh Rđc để chỉ thị chỉ zero.
Khi đó:
N
N
R
E
Ip =

+ Giữ nguyên Rđc và chuyển K sang vị trí 2, điều chỉnh con trợt của điện trở

mẫu để chỉ thị về zero.
Khi đó:
Rk
R
E
RkIpUkUx
N
N
===
Chú ý: trên thực tế, ngời ta thờng sử dụng điện thế kế một chiều tự động cân bằng
(để đo sức điện động của các cặp nhiệt ngẫu đo nhiệt độ)
Sơ đồ mạch của điện thế kế một chiều tự động cân bằng:
Trong đó:
R
N
, E
N
là điện trở và nguồn điện mẫu có độ chính xác cao
U
0
là nguồn điện áp ổn định
Động cơ thuận nghịch hai chiều để điều chỉnh con chạy của Rp và Rđc
Bộ điều chế làm nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều (
U) thành điện áp
xoay chiều để điều khiển động cơ
Hoạt động:
+ Trớc khi đo, khoá K đợc đặt ở vị trí KT (kiểm tra) khi đó dòng I
2
qua điện
trở mẫu R

N
và
NN
RIEU .
2
=
+
EN
Rdc
RN
R3
R2
R1
+
Uo
Role
KĐ ~
M
Đầu nối
+
EN
Rdc
RN
R3
R2
R1
+
Uo
Role
+

EN
Rdc
RN
R3
R2
R1
+
Uo
Role
Ex
Uk
NS điện
Bộ điều ch
ế

Thang đo
KTĐO
K
I
1

I
2
role
BA
A
B
R
p


C
D


BomonKTDT-ĐHGTVT


60
U qua bộ điều chế để chuyển thành tín hiệu xoay chiều (role đợc điều
khiển bởi nam châm điện nên có tần số đóng / cắt phụ thuộc vào dòng chạy trong
nam châm điện). Tín hiệu xoay chiều này thờng có giá trị rất nhỏ nên phải qua bộ
khuếch đại để tăng tới giá trị đủ lớn có thể điều khiển động cơ thuận nghịch hai
chiều. Động cơ này quay và kéo con chạy của Rđc để làm thay đổi I
2
tới khi U =0.
Đồng thời nó cũng kéo con trợt của Rp về vị trí cân bằng.
+ Khi K ở vị trí ĐO ta có:
U

= Ex Uk
với Uk = I
1
(R
1
+R
p1
) I
2
.R
2


Nếu Ex > Uk thì động cơ sẽ kéo con chạy để tăng Uk tới khi
U =0
Nếu Ex < Uk thì động cơ sẽ kéo con chạy để giảm Uk tới khi
U = 0
Vị trí của con chạy và kim chỉ sẽ xác định giá trị của Ex
Ưu điểm của điện thế kế một chiều tự động cân bằng là tự động trong quá
trình đo và có khả năng tự ghi kết quả trong một thời gian dài
3. Điện thế kế xoay chiều
Nguyên tắc hoạt động chung giống nh điện thế kế một chiều, nghĩa là, cũng
so sánh điện áp cần đo với điện áp rơi trên điện trở mẫu khi có dòng công tác chạy
qua. Tuy nhiên, do không sử dụng pin mẫu mà sử dụng dòng xoay chiều nên việc
điều chỉnh cho Ux và Uk bằng nhau là rất phức tạp.
Muốn U x và Uk cân bằng nhau thì phải thoả mãn 3 điều kiện:
+ Ux và Uk cùng tần số
+ Ux và Uk bằng nhau về trị số
+ Ux và Uk ngợc pha nhau (180
0
)

V. Vôn kế số
Vôn kế số là dụng cụ chỉ thị kết quả bằng con số mà
không phụ thuộc vào cách đọc của ngời đo. Tuỳ thuộc vào
phơng pháp biến đổi ngời ta phân thành:
+ Vôn kế số chuyển đổi thời gian
+ Vôn kế số chuyển đổi tần số
+ Vôn kế số chuyển đổi bù











1. Vôn kế số chuyển đổi thời gian
Nguyên tắc hoạt động: Biến đổi điện áp cần đo (Ux) thành khoảng thời gian
(t) sau đó lấp đầy khoảng thời gian bằng các xung có tần số chuẩn (f
0
). Bộ đếm
đợc dùng để đếm số lợng xung (N) tỉ lệ với Ux để suy ra Ux.
Sơ đồ khối:







Chơng 4: Đo điện áp

61

Trong đó:
SS: Bộ so sánh
MFRC: mạch phát tín hiệu răng ca
MFX: mạch phát xung chuẩn tần số f
0


Trigo: mạch lật
K: Khóa điện tử đợc điều khiển bởi trigo
BĐ: bộ đếm
CT: bộ chỉ thị số (bao gồm cả mạch mã hoá, giải mã và hiển thị)
Hoạt động:
Khi mở máy (Start) xung khởi động tác động lên Trigo để mở khoá K và khởi
động MFRC làm việc.
Tại thời điểm t1, K mở thông để đa xung tần số chuẩn từ MFX tới bộ đếm và
chỉ thị số. Đồng thời, MFRC đa điện áp mẫu Uk đến bộ so sánh để so sánh với
điện áp cần đo.
SS
MFR
C
MFX K BĐ CT
Tr
Stop Start
Ux
Biểu đồ thời
g
ian:

U
Um
Ux
t1
t2
t3
t4
t

t
t
tm
t
x

K
N xun
g

Trg


BomonKTDT-ĐHGTVT


62

Tới thời điểm t2 khi Ux = Uk, mạch so sánh đa xung Stop tới trigo, trigo
chuyển trạng thái làm đóng khoá K.
Trong suốt thời gian khoá K mở (từ t1 đến t2) bộ đếm đếm đợc N xung
txfN
T
tt
N
.
12
0
0
=


=

với T
0
là chu kỳ của xung chuẩn
f
0
= 1 / T
0
tần số của xung chuẩn
tx = t2 - t1 thời gian đóng mở của khoá K
Mặt khác, từ biểu đồ điện áp ta có:

với tm: thời gian lớn nhất để Uk = Um
Um: điện áp lớn nhất của xung do MFRC phát ra
Từ biểu thức trên ta thấy Ux tỉ lệ với số xung đếm đợc (C là hằng số)
Chú ý: sai số của dụng cụ chủ yếu là do:
+ Sai số lợng tử phụ thuộc vào tx / T
0

+ Sai số do MFRC không ổn định (tức làm thay đổi Um và tm, nghĩa là thay
đổi hằng số C)
Thông thờng Vôn met loại này có sai số
0,05%
2. Vôn mét số chuyển đổi tần số
Nguyên tắc: Biến đổi điện áp cần đo Ux thành tần số fx, sau đó đo tần số fx
để suy ra Ux.

VI. Vôn met v Ampe met điện tử tơng tự

Ngày nay, nhờ sự phát triển của Kỹ thuật điện tử, các dụng cụ đợc kết hợp
giữa các bộ khuếch đại (transistor hoặc khuếch đại thuật toán) với các chỉ thị cơ
điện để khắc phục các nhợc điểm của dụng cụ cơ điện thuần tuý. Khi đó sẽ làm
tăng độ nhạy, tăng điện trở đầu vào và có cấu trúc nhỏ gọn. Các thiết bị nh vậy gọi
là các thiết bị điện tử.
Sơ đồ khối của Vôn met và ampe met điện tử nh sau:













=
CT
Ux~
Ux
=


~
CT
Ux~
NC

tmf
UmN
tm
Um
txUx
Um
Ux
tm
tx
.
.
.
.
0
===
=



Chơng 4: Đo điện áp

63


Sơ đồ a) có thể đo dòng một chiều hoặc xoay chiều tần số từ 20Hz đến hàng
MHz, tuy nhiên, độ ổn định của sơ đồ kém.
Sơ đồ b) có dải tần hạn chế nhng tính ổn định cao.
1. Vôn met bán dẫn một chiều
Giả sử cho mạch nh hình bên
Ucc = 20V; Rp =9k

; Rct = 0,3k;
h
FE
= 100
Chỉ thị thuộc loại TĐNCVC có ĐLTT
là 1mA.
Xác định E là điện áp cần đo.

Rõ ràng qua chỉ thị ta sẽ xác định đợc
dòng I
E
= Ict
IctE
RctRpIctUUUE
BEEBE
.10.3,97,0
)(
3
+=
+
+
=+
=


Điện trở vào Rv của mạch trên có thể tính nh sau:
max
max
B
I

E
Rv =

ứng với ĐLTT ta có Ict = 1mA
VE 1010.1.10.3,97,0max
33
=+=


và khi đó
A
mA
h
I
I
FE
E
B

10
100
1
max === ==

6
5
10
10
10
Rv


Vậy nếu sử dụng làm Vôn kế thì mạch có điện trở vào khá lớn.
Tuy nhiên, sự bất ổn của U
BE
khi nhiệt độ và dòng vào thay đổi sẽ gây sai số
cho Vôn kế, do đó ngời ta thờng sử dụng các sơ đồ sau đây:
Trong đó:
Ucc = +12V
Uee = -12V
R1 đảm bảo cho Bazo ở thế đất khi điện áp vào bằng 0
R4, R5 và R6 là bộ phân áp có Up điều chỉnh đợc
Rp là điện trở phụ mở rộng thang đo
+ Khi E = 0

ta có:
U
B
= 0
12
2
==

=
=
BEER
BEBEBE
UUeeUU
UUUU

R2

R1
Q1
NPN
R1
+Ucc
+ E
U
BE

U
E
Rc
t

R1
+Ucc
-Uee
E
U2
U
R6
R5
R4
Rct
Rp
R2
R1
Q2
NPN



BomonKTDT-ĐHGTVT


64
Chiết áp R5 đợc điều chỉnh để Up = -U
BE
khi đó U = U
E
Up = 0 (kim chỉ về
vị trí 0). Giữ nguyên vị trí của con chạy
+ Khi E
0 ta có:
EUUEUpUU
UEUUU
EU
BEBEE
BEBEBE
B
===
==
=
)(

nh vậy kim lệch ở vị trí tơng ứng với giá trị của E
Chú ý: ngoài cách trên ra ngời ta còn có thể mắc transistor có cực B nối với con
chạy của R5 để giữ nguyên giá trị Up ở một giá trị thích hợp, hoặc có thể sử dụng
các bộ khuếch đại vi sai hoặc mắc FET ở đầu vào để tăng điện trở đầu vào. ví dụ
nh sơ đồ dới đây:



2. Vôn met điện tử một chiều dùng IC KĐTT
ví dụ sơ đồ của một Vôn met lặp lại điện áp, sử dụng IC có hệ số khuếch đại
200.000. Điện áp trực tiếp tác động ở đầu vào không đảo lớn nhất là E = 1V
Để đo các điện áp nhỏ hơn ngời ta sử dụng vôn met khuếch đại nh hình sau:
U
U2
E
-Uee
+Ucc
R
ct
R
p2
R2
R1
Q1
Q
2
R6
R5
R4
R
3
Rp1
chỉ th
ị
R
p
M

ạ
ch l
ặ
p điện ápB
ộ
su
y

g
iảm đầu vào
E
R6
R7
+

O
PAMP5
R
5
R
4
R
3
R
2
R
1




Chơng 4: Đo điện áp

65

3. Vôn met điện tử xoay chiều
Thông thờng các bộ chỉ thị của Vôn mét điện tử là cơ cấu từ điện, nghĩa là có
tính phân cực. Do đó khi cần đo điện áp xoay chiều có thể sử dụng các mạch chỉnh
lu trớc khi đa vào các dụng cụ đo. Chỉnh lu có thể thực hiện chỉnh lu nửa chu
kỳ và cả chu kỳ. Dới đây là một số ví dụ:
Ev
Khuếch đ
ạ
i khôn
g
đảo Chỉ th
ị
Rp+Rct
Ura
R
4
R
3
R
2
R
1
+
O
PAMP5
Sơ đò chỉnh lu cả chu kỳ

Ev~
Dòng máy đo:
Sơ đồ chỉnh lu nửa chu kỳ
Ev~
Dòng máy đo:
R4
D5
C2
+
U2
OPAMP5
R3
Rct1
R2
+
U1
OPAMP5
C1
D4
D3
D2
D1
Rp2
R1
Rct
Rp1


BomonKTDT-ĐHGTVT



66


Nguyên tắc làm việc của Vôn met điện tử xoay chiều hoàn toàn giống nh
Vôn met điện tử một chiều. Đặc điểm và dải đo cũng tơng tự nh loại dụng cụ một
chiều. Tuy nhiên, nhợc điểm của các dụng cụ này là độ chính xác không cao, dải
tần hẹp, độ ổn định thấp do đặc tính phi tuyến của các diode và ảnh hởng của nhiệt
độ môi trờng.