Đồ án Thiết kế đồng hồ kỹ thuật số dùng Atmega 16

Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun vào/ra, các mô đun biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số,. Ở máy tính thì các mô đun thường được xây dựng bởi các chíp và mạch ngoài. Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng các hệ thống nhúng. Nó xuất hiện khá nhiều trong các dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động, v.v. Trong thời đại của chúng ta với cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật như vũ bão thì Kỹ thuật đo lường nói chung là nhân tố quyết định cho quá trình nghiên cứu và sản xuất. Cho đến nay sự phát triển của khoa học kỹ thuật đang ở giai đoạn thay thế cho các quá trình lao động chân tay bằng các quá trình sản xuất tự động hoá một phần hoặc toàn phần. các máy móc làm việc hoàn toàn tự động cho khả năng giảm lao động trong quá trình sản xuất và làm tăng nhảy vọt năng suất lao động. Con người không gắn liền với máy móc, thiết bị mà chỉ đóng vai trò kiểm tra và hiệu chỉnh khi cần thiết. Quá trình sản xuất tự nó tiến hành nhờ có sự kiểm tra, điểu khiển và điều chỉnh được thực hiện tự động. Đó thực chất là một qúa trình đo lường liên tục. Con người ở đây chỉ làm nhiệm vụ quan sát trông coi và giải quyết các hư hỏng gặp phải. Không nằm ngoài tiến trình phát triển chung của khoa học công nghệ, kỹ thuật đo lường nói chung và kỹ thuật đo lường công suất điện nói riêng cũng đã và đang phát triển để đáp ứng những nhu cầu mà thực tiễn đặt ra. Hiện nay hầu hết các các thiết bị trên thế giới chạy bằng năng lượng điện, điện ngày càng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của xã hội, đó là điều không thể phủ nhận. Chính vì thế việc đo, giám sát công suất tiêu thụ điện của các thiết bị điện là tất yếu. Nó chính là cơ sở để tính giá thành điện cũng như đóng vai trò quan trọng trong quá trình đo lường giám sát hệ thống điện hay thiết bị điện, việc này có ý nghĩa hết sức quan trọng cho quá hoạt động của hệ thống điện và đảm bảo sự an toàn cho máy móc thiết bị cũng như người vận hành. Vì vậy một ứng dụng của vi xử lý rất quan trọng mà ta cần nghiên cứu là đồng hồ kỹ thuật số đo đại lượng điện sử dụng VĐK atmega16. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại đồng hồ kỹ thuật số như: BS_750, BS_7200, BS-5200, BS-G1000, CSD-907, BS-G1000, CSD-701B MINEBEA, CSD-819C MINEBEA . Nhiệm vụ thiết kế: Đo điệm áp hiệu dụng, dải đo điện áp 0~250 VAC, tốc đọ đo 5 lần/1 giây. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 1 số lẻ. Đo dòng điện hiệu dụng, dải đo dòng điện 0~20A, tốc độ đo 5 lần/1 giây. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 2 số lẻ (Ví dụ 3.46). Đo tần số, dải đo 30~100Hz, tốc độ 5 lần/ 1s. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 2 số lẻ. Hiển thị bằng màn hình LCD 2 dòng. Hiển thị dấu phẩy động. Các phím điểu khiển chọn chế độ làm việc và hiển thị.

doc38 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Lượt xem: 3030 | Lượt tải: 4download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế đồng hồ kỹ thuật số dùng Atmega 16, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 CHƯƠNG II: TÔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO 3 2.1. Các phương pháp và thiết bị đo dòng điện 3 2.2.Các phương pháp và thiết bị đo điện áp 6 2.3. Một số phương pháp đo công suất 7 2.4. Đo góc lệch pha 12 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 15 3.1 Sơ đồ khối của mạch nguyên lý 15 3.2 Đặc điểm của ATmega 16 16 3.3 Khối phím bấm 20 3.4 Khối LCD 21 3.5 Mạch nguồn 23 3.6 Khối mạch chuẩn hóa U,I và mạch tạo góc pha 23 3.6.1 Mạch chuẩn hóa điện áp 23 3.6.2 Mạch chuẩn hóa dòng điện 25 3.6.3 Mạch tạo góc pha 26 CHƯƠNG IV: CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM 28 Tài liệu tham khảo 38 CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chíp, nó thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực chất, là một hệ thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ nhớ, các mô đun vào/ra, các mô đun biến đổi số sang tương tự và tương tự sang số,... Ở máy tính thì các mô đun thường được xây dựng bởi các chíp và mạch ngoài. Vi điều khiển thường được dùng để xây dựng các hệ thống nhúng. Nó xuất hiện khá nhiều trong các dụng cụ điện tử, thiết bị điện, máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện, dây chuyền tự động, v.v. Trong thời đại của chúng ta với cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật như vũ bão thì Kỹ thuật đo lường nói chung là nhân tố quyết định cho quá trình nghiên cứu và sản xuất. Cho đến nay sự phát triển của khoa học kỹ thuật đang ở giai đoạn thay thế cho các quá trình lao động chân tay bằng các quá trình sản xuất tự động hoá một phần hoặc toàn phần. các máy móc làm việc hoàn toàn tự động cho khả năng giảm lao động trong quá trình sản xuất và làm tăng nhảy vọt năng suất lao động. Con người không gắn liền với máy móc, thiết bị mà chỉ đóng vai trò kiểm tra và hiệu chỉnh khi cần thiết. Quá trình sản xuất tự nó tiến hành nhờ có sự kiểm tra, điểu khiển và điều chỉnh được thực hiện tự động. Đó thực chất là một qúa trình đo lường liên tục. Con người ở đây chỉ làm nhiệm vụ quan sát trông coi và giải quyết các hư hỏng gặp phải. Không nằm ngoài tiến trình phát triển chung của khoa học công nghệ, kỹ thuật đo lường nói chung và kỹ thuật đo lường công suất điện nói riêng cũng đã và đang phát triển để đáp ứng những nhu cầu mà thực tiễn đặt ra. Hiện nay hầu hết các các thiết bị trên thế giới chạy bằng năng lượng điện, điện ngày càng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của xã hội, đó là điều không thể phủ nhận. Chính vì thế việc đo, giám sát công suất tiêu thụ điện của các thiết bị điện là tất yếu. Nó chính là cơ sở để tính giá thành điện cũng như đóng vai trò quan trọng trong quá trình đo lường giám sát hệ thống điện hay thiết bị điện, việc này có ý nghĩa hết sức quan trọng cho quá hoạt động của hệ thống điện và đảm bảo sự an toàn cho máy móc thiết bị cũng như người vận hành. Vì vậy một ứng dụng của vi xử lý rất quan trọng mà ta cần nghiên cứu là đồng hồ kỹ thuật số đo đại lượng điện sử dụng VĐK atmega16. Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại đồng hồ kỹ thuật số như: BS_750, BS_7200, BS-5200, BS-G1000, CSD-907, BS-G1000, CSD-701B MINEBEA, CSD-819C MINEBEA…. Nhiệm vụ thiết kế: Đo điệm áp hiệu dụng, dải đo điện áp 0~250 VAC, tốc đọ đo 5 lần/1 giây. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 1 số lẻ. Đo dòng điện hiệu dụng, dải đo dòng điện 0~20A, tốc độ đo 5 lần/1 giây. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 2 số lẻ (Ví dụ 3.46). Đo tần số, dải đo 30~100Hz, tốc độ 5 lần/ 1s. Kết quả đo hiển thị trên LCD với 2 số lẻ. Hiển thị bằng màn hình LCD 2 dòng. Hiển thị dấu phẩy động. Các phím điểu khiển chọn chế độ làm việc và hiển thị. CHƯƠNG II: TÔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐO Việc đo công suất thực chất cũng là việc đo các đại lượng điện mà cơ bản nhất là dòng và áp. Từ những tính toán đó mà ta có thể tính ra các công suất của tải cần đo.Vì vậy trong các công trình nghiên cứu khoa học người ta luôn quan tâm đến các phương pháp và thiết bị đo dòng điện, điện áp. 2.1. Các phương pháp và thiết bị đo dòng điện Có thể đo dòng điện bằng các phương pháp trực tiếp, gián tiếp và so sánh(phương pháp bù). a. Các phương pháp đo dòng Phương pháp đo trực tiếp: Người ta dùng các dụng cụ đo dòng điện như ampemet,miliampemet roampemet…để đo dòng điện và đọc trực tiếp kết quả trên thang chia độ dụng cụ đo. Phương pháp đo gián tiếp: Người ta có thể dùng vônmet đo điện áp rơi trên một điện trở mẫu, thông qua tính toán ta sẽ có dòng điện cần đo. Phương pháp so sánh: Người ta đo dòng điện bằng cách so sánh điện áp cần đo với điện áp mẫu, chính xác; Ở trạng thái cân bằng của dòng cần đo và dòng mẫu sẽ đọc được điện áp trên mẫu. Việc so sánh này có thể là trực tiếp hoặc gián tiếp. Yêu cầu đối với các dụng cụ đo dòng điện: Khi đo dòng điện ta phải mắc nối tiếp Ampemet với dòng điện cần đo. Ampe mét này lấy một phần năng lượng của mạch cần đo, gây sai số phương pháp cho phép. Phần năng lượng này còn còn gọi là công suất tiêu thụ của Ampemet, được tính: PA = IA2.RA Trong phép đo dòng điện thì PA càng nhỏ càng tốt, tức là yêu cầu RA càng nhỏ càng tốt. Khi đo dòng điện xoay chiều, điện trở của ampemet còn chịu ảnh hưởng của tần số(XL=.L:phần trở kháng của cuộn dây). Để bảo đảm cấp chính xác của dụng cụ đo, người ta thiết kế các dụng cụ đo dòng xoay chiều ở các miền tần số sử dụng nhất định. Nếu sử dụng dụng cụ đo ở những miền tần số khác thiết kế thì sẽ gây sai số do tần số. b.Một số thiết bị đo đại lượng điện Các ampemet xoay chiều: Để đo dòng điện xoay chiều ở miền tần số công nghiệp ta thường dùng các ampemet điện từ, điện động và sắt điện động. Đo dòng điện ở miền tần số âm tần và có thể dung nhiều thang đo khác nhau, người ta thường dung ampe vòng từ điênj chỉnh lưu. Ampe nhiệt điện được dung để đo dòng điện xoay chiều có tần số cao và siêu cao. Ampemet điện từ: Được chế tạo dựa trên cơ cấu chỉ thị điện từ. Mỗi cơ cấu chỉ thị điện từ được chế tạo với số vòng nhất định(I.W). với cơ cấu cuộn dây tròn thường có I.W= 200A.vòng; cuộn dây dẹt có I.W= 100÷150A.vòng. Loại mạch từ khép kín I.W= 50÷1000A.vòng. Như vậy để mở rộng thang đo của ampemet điện từ chỉ cần thay đổi như thế nào để đảm bảo I.W=cosnt. Ampemet điện từ nhiều thang đo được chế tạo bằng cách chia cuộn dây tĩnh bằng nhiều phân đoạn bằng nhau, thay đổi cách nối các phân đoạn này để tạo các thang đo khác nhau. Phương pháp phân đoạn cuộn dây tĩnh của cơ cấu điện từ cũng chỉ áp dụng để chế tạo ampemet điện từ có nhiều nhất là 3 thang đo, vì tăng số lượng thang đo thì việc bố trí mạch chuyển thang đo rất phức tạp và không thể thực hiện được. Người ta thường dung biến dòng kết hợp với ampemet điện từ để mở rộng giới hạn đo dòng điện xoay chiều. Ampemet điện động: Thường dung để đo dòng điện ở miền tần số cao hơn tần số công nghiệp (cỡ 400-2000Hz). Ampemet điện động có độ chính xác cao với tín hiệu điện xoay chiều(0,2-0,5) nên được sử dụng làm dụng cụ mẫu. Có hai loại sơ đồ mạch của ampemet điện động: khi dòng điện cần đo nhỏ hơn hoặc bằng 0,5A thì trong mạch cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc nối tiếp với nhau. Khi dòng cần đo >0,5A thì trong mạch cuộn dây động và cuộn dây tĩnh mắc song song với nhau.  a). Mắc nối tiếp b) Mắc song song Hình 2.1: Cách sắp xếp ampemet điện động A:là cuộn dây tĩnh B:là cuộn dây động Các phần tử R,L trong sơ đồ ampemet điện động đo dòng lớn hơn 0,5A dùng để tạo mạch bù sai số do tần số và làm cho dòng điện trong cuộn dây động và cuộn dây tĩnh đồng pha nhau. Cách mở rộng thang đo và chế tạo ampemet điện động nhiều thang đo giống như ampemet điện từ. Sai số do tần số của các ampemet điện từ và điện động ở tần số vài Khz đến vài chục Khz khá lớn. Vì vậy để đo dòng điện âm tần người ta thường dùng các ampemet điện từ chỉnh lưu. Ampemet chỉnh lưu: Là ampemet kết hợp cơ cấu chỉ thị tù điện và mạch chỉnh lưu bằng diode hoặc chỉnh lưu bằng cặp nhiệt điện nhiệt ngẫu. Chỉnh lưu dòng điện theo nửa chu kì hay 2 nửa chu kì. Nói chung các ampemet chỉnh lưu, chính xác không cao vì hệ số chỉnh lưu thay đổi theo nhiệt độ, trong đó khi nhiệt độ thay đổi điện trở thuận và điện trở ngược của diode thay đổi không như nhau(cụ thể khi nhiệt độ tăng, điện trở ngược của diode giảm nhiều hơn điện trở thuận) dẫn đến hệ số chỉnh lưu sẽ giảm. 2.2.Các phương pháp và thiết bị đo điện áp a.Phương pháp đo Đo điện áp bằng phương pháp so sánh: +Cơ sở của phương pháp so sánh: Phương pháp này là đem điện áp cần đo so sánh với điện áp rơi trên điện trở mẫu. Phương pháp này còn gọi là phương pháp bù.  Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lí đo điện áp bằng phương pháp so sánh +Nguyên lí: Uk=I.Rk Uk là điện áp mẫu chính xác cao được tạo bởi dòng điện ổn định chạy qua điện trở mẫu chính xác R k Chỉ thị là thiết bị từ động phát hiện sự chênh áp ∆U=Ux-Uk b.Các thiết bị đo điên áp Các vôn mét điện tử: Trong đo lường khi đo điện áp nguồn công suất nhỏ hay đo đo dòng nhỏ hơn dòng qua cơ cấu chỉ thị, người ta phải tìm cách tăng độ nhạy của thiết bị đo. Một trong những biện pháp tăng độ nhạy là khuêch đại. Ngoài ra do yêu cầu do yêu cầu điện trở của phép đo áp là điện trở của vôn mét càng lớn càng tốt. Để thỏa mãn nhu cầu trên người ta đã chế tạo ra các vôn mét điện tử. Về cấu trúc, vôn mét điện tử là tập hợp của các bộ chỉnh lưu khuêch đại và cơ cấu chỉ thị từ điện.  Hình2.3 :Sơ đồ khối vôn mét điện tử Các vôn mét chỉ thị Vôn mét chỉ thị dùng vi xử lí +Nguyên lí làm việc: Để nâng cao tính năng của vôn mét chỉ thị số ta sử dụng vi xử lí uP. Ta xét một vôn mét có vi xử lí được thực hiện theo phương pháp thời gian xung. Bộ vào Ux: có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu vào Ux(t) biến áp một chiều thành xoay chiều…đây chính là điện áp cần đo. Bộ so sánh: Đầu vào là điện áp cần đo Ux và điện áp mẫu U0 Bộ tích phân: Tạo xung răng cưa uP: vi xử lí, đây là khối xử lí chính. Mọi tín hiệu được đưa qua đây để xử lí và hiển thị +Cơ cấu phím và chỉ thị. Bộ vi xử lí sẽ tính ra giá trị điện áp cần đo là: Ux= N1: Số xung răng cưa trong khoảng thời gian ∆t1 N2: là số xung chuẩn qua timer trong khoảng thời gian ∆t2 N3:số xung từ bộ so sánh qua bộ vi xử lí trong thời gian ∆t1 C: hệ số phụ thuộc vào tính chất của dụng cụ đo và đơn vị đo điện áp Ưu điểm:Của phương pháp này là thang đo không đổi, có thể hiệu chỉnh điểm “không” và điểm cực đại của dải đo, sự không ổn định của các thông số các phần tử của mạch(theo thời gian hay nhiệt độ) không ảnh hưởng đến độ chính xác của dụng cụ đo… 2.3. Một số phương pháp đo công suất Công suất và năng lượng là các đại lượng cơ bản của phần lớn các đối tượng, quá trình và hiện tượng vật lý. Vì vậy việc xác định công suất và năng lượng là một phép đo rất phổ biến. Việc nâng cao độ chính xác của phép đo đại lượng này có ý nghĩa rất to lớn trong nền kinh tế quốc dân, nó liên quan đến việc tiêu thụ năng lượng, đến việc tìm những nguồn năng lượng mới, đến việc tiết kiệm năng lượng.Công suất cũng như năng lượng có mặt dưới nhiều dạng khác nhau đó là: năng lượng điện, nhiệt cơ, công suất, phát xạ...tuy nhiên quan trọng nhất vẫn là việc đo công suất và năng lượng điện, còn các dạng năng lượng khác cũng thường được đo bằng phương pháp điện. Dải đo của công suất điện thường từ W đến  W. Công suất và năng lượng điện cũng cần phải được đo trong dải tần rộng từ không (một chiều) đến  Hz và lớn hơn. . Công suất tác dụng trong mạch xoay chiều một pha: Được xác định như là giá trị trung bình của công suất trong một chu kỳ T: P =  =  trong đó: p, u, i là các giá trị tức thời của công suất, áp và dòng. Trong trường hợp khi dòng và áp có dạng hình sin thì công suất tác dụng được tính là : P = U.I.cos hệ số cos được gọi là hệ số công suất. Còn đại lượng S = U.I gọi là công suất toàn phần được coi là công suất tác dụng khi phụ tải là thuần điện trở tức là, khi cos = 1. Khi tính toán các thiết bị điện để đánh giá hiệu quả của chúng, người ta còn sử dụng khái niệm công suất phản kháng. Đối với áp và dòng hình sin thì công suất phản kháng được tính theo : Q = U.I.sin Trong trường hợp chung nếu một quá trình có chu kỳ với dạng đường cong bất kỳ thì công suất tác dụng là tổng các công suất của các thành phần sóng hài. P =  =  Hệ số công suất trong trường hợp này được xác định như là tỉ số giữa công suất tác dụng và công suất toàn phần: Kp =  và khi hình sin thì: Kp = cos. Các thiết bị Đo công suất trong mạch một chiều và xoay chiều một pha. Có các phương pháp đo cơ bản sau: _ Đo theo phương pháp cơ điện: Công suất trong mạch một chiều có thể đo được bằng cách đo điện áp đặt vào phụ tải U và dòng I qua phụ tải đó. Kết quả là tích của hai đại lượng đó. Tuy nhiên đây là phương pháp gián tiếp, phương pháp này có sai số của phép đo bằng tổng sai số của hai phép đo trực tiếp (đo điện áp và đo dòng điện). . Với watmet điện động có thể đạt tới cấp chính xác là 0,01÷0,1 với tần số dưới 200Hz và trong mạch một chiều, ở tần số từ 200Hz ÷ 400Hz thì sai số đo là 0,1% và hơn nữa. Với watmet sắt điện động với tần số dưới 200Hz sai số đo là 0,1 ÷ 0,5 % còn với tần số từ 200Hz ÷ 400Hz thì sai số đo là 0,2 % và hơn nữa. + Đo công suất trong mạch xoay chiều một pha bằng watmet điện động: α = .I.Iu .cos.  Nếu  = const thì: α = s.U.I. cos( - ).cos Từ biểu thức trên thấy số chỉ của watmet tỉ lệ với công suất khi γ = 0 hoặc khi γ =  Điều kiện thứ nhất γ = 0 có thể đạt được bằng cách tạo ra cộng hưởng điện áp trong mạch song song (ví dụ bằng cách mắc tụ C song song với điện trở RP). Nhưng cộng hưởng chỉ giữ được khi tần số không đổi, còn nếu tần số thay đổi thì điều kiện γ = 0 bị phá vỡ. Sai số góc: khi γ ≠ 0 thì watmet đo công suất với một sai số β γ gọi là sai số góc: β γ = = = + tg. sin - 1 Trong hầu hết các watmet sai số này tăng khi cos  giảm, thường thì góc γ rất nhỏ do đó mà cosγ ≈ 1 và sinγ ≈ γ như vậy: βγ ≈ γ.tg Khi  =  thì β γ → ∞ vì vậy thay cho sai số tương đối thường dùng sai số tương + Đo công suất trong mạch xoay chiều một pha bằng Watmet sắt điện động _ Đo theo phương pháp điện: Khi đo công suất trong mạch một chiều và xoay chiều một pha theo phương pháp điện thì phép nhân được thực hiện bởi mạch nhân điện tử tương tự và số. Tín hiệu ra của chúng là hàm của công suất cần đo. Các phương pháp đo công suất bằng phương pháp điện phổ biến gồm: + Đo công suất bằng Watmet chỉnh lưu điện tử Mạch nguyên lý của một watmet chỉnh lưu điện tử với mạch bình phương được thực hiện bằng một điốt bán dẫn như hình 10.2. Watmet có hai điện trở trong mạch dòng là RS1 = RS2 có giá trị của nhỏ hơn rất nhiều so với tổng trở tải ZL và hai điện trở R3 và R4 trong mạch áp. Các điện trở R3 và R4 thực hiện vai trò của mạch phân áp vì vậy (R3 + R4) lớn hơn rất nhiều điện trở tải ZL.  Hình 2.4 Mạch nguyên lý của 1 wamet chỉnh lưu điện tử với mạch bình phương Điện áp rơi trên các điện trở sun RS1 = RS2 tỉ lệ với dòng tải k1i. Điện áp rơi trên điện trở R3 của mạch phân áp tỉ lệ với điện áp rơi trên phụ tải k2u. Theo mạch điện thì điện áp u1 và u2 trên các điốt D1 và D2 sẽ tương ứng là : u1 = k2u + k1i u2 = k2u – k1i Khi đặc tính của các điốt như nhau và làm việc trên vôn.ampe (dòng tỉ lệ với bình phương điện áp): i1 = β. = β.(k2u + k1i) i2 = β. = β.(k2u - k1i) Dòng qua cơ cấu chỉ thị sẽ là: ict = (i1 – i2).  Thay i1, i2 vào biểu thức ict có : ict = . β [ (k2u + k1i)- (k2u + k1i)] = k.u.i với k = 4k1.k2. . β giả sử u = Um sin ωt, i = Im sin(ωt ± ϕ) thì dòng đi qua cơ cấu chỉ thị từ điện sẽ là dòng trung bình tỉ lệ với công suất tác dụng: ict = = = k.U.I. cos = k.P với P là công suất cần đo. Như vậy đọc kết quả của cơ cấu chỉ thị từ điện sẽ suy ra được công suất cần đo. Các đặc điểm cơ bản của atmet chỉnh lưu điện tử dùng điốt: có độ chính xác không cao (chủ yếu là do đặc tính của các điôt không giống nhau). Sai số cỡ ±1,5 ÷ 6%. Độ nhạy thấp, công suất tiêu thụ lớn. Dải tần tín hiệu khoảng vài chục kHz. + Watmet dùng phương pháp điều chế tín hiệu: dựa trên việc nhân các tín hiệu uu (tỉ lệ với điện áp trên tải cần đo) và ui (tỉ lệ với dòng điện trên tải cần đo) trên cơ sở điều chế hai lần tín hiệu xung. Các tín hiệu tương tự uu và ui được biến đổi thành tần số, chu kì, biên độ, độ rộng của tín hiệu xung sau đó lấy tích phân. Thông dụng nhất là kết hợp giữa các loại điều chế sau đây: Điều chế độ rộng xung với điều chế biên độ xung: (ĐRX-BĐX). Điều chế độ rộng xung với tần số xung : (ĐRX-TSX). Điều chế tần số xung và biên độ xung: TSX-BĐX. Xét watmet dựa trên phương pháp ĐRX–BĐX: có sơ đồ cấu trúc như hình 10.5a và nguyên lý như hình 2.5 Tín hiệu vào ui được điều chế thành độ rộng t của xung (ĐRX) được phát ra từ máy phát tần số chuẩn f0 =  Ở đầu ra của điều chế ĐRX có các xung với độ rộng ti = k.ui, tín hiệu này sẽ được đặt vào bộ điều chế biên độ xung BĐX và được điều chế biên độ bằng tín hiệu uu(t). Khi T0 → 0 thì diện tích của mỗi xung ở đầu ra của bộ điều chế biên độ tỉ lệ với công suất tức thời : S(t) = uuti = k..uu.ui  Hình 2.5 Watmet theo phương pháp điều chế độ rộng xung với điều chế biên độ xung Như vậy điện áp ra của bộ tích phân (TP) sẽ có giá trị tỉ lệ với công suất trung bình P (H.10.5b). Sai số của các watmet sử dụng các cặp điều chế là ở chỗ độ dài của chu kì điều chế bị hạn chế. Điều này làm cho dải tần bị hạn chế. Ở Nhật Bản phương pháp điều chế đã được sử dụng để chế tạo chuẩn đơn vị công suất điện trong khoảng tần số từ 40Hz đến 10.00Hz có độ chính xác cao với sai số hệ thống từ 0,01÷0,2%. 2.4. Đo góc lệch pha -Góc lệch pha cùng với tần số và biên độ là một trong những thông số cơ bản của quá trình tạo dao động. -Giả sử ta có hai tín hiệu dòng điện và điện áp có phương trình như sau: I=Im.sin(ωt+φ1) U=Um.sin(ωt+φ2) φ = φ2-φ1 : độ lệch pha của điện áp so với dòng điện Thông thương góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện nằm trong khoảng từ 0-3600 và được đo bởi radian,thời gian hay biên độ Có nhiều phương pháp đo độ lệch pha -Dựa vào phương pháp biến đổi ta có thể chia thành :Phương pháp biến đổi thẳng và phương pháp biến đổi bù -Dựa vào cách lấy thông tin đo có thẻ chia thành phương pháp sử dụng thông tin khi tín hiệu vượt quá một mức nhất định và phương pháp dùng toàn bộ thông tin nhận được. Nhóm thứ nhất được sử dụng khi ít nhiễu hay tỷ số giữa tín hiệu trên nhiễu lớn Nhóm thứ 2 được sử dụng khi tín hiệu nhiễu lớn hay tỷ số giữa tín hiệu trên nhiễu nhỏ -Trong hệ thống điện,một thông số rất được quan tâm đó là hệ số công suất cosφ. Để đo cosφ ta có nhiều phương pháp.Ta có thể đo φ đẻ suy ra hệ số công suất hay hay ngược lại . Có thể đo hệ số cosφ bằng phương pháp gián tiếp,sử dụng công cụ watmet,vônmet và ampemet,sau đó tính ra cosφ bằng cosφ = . Phương pháp này độ chính xác thấp vì sai sso phép đo bằng tổng sai số của cả 3 dụng cụ đo. Một số phương pháp đo góc lệch pha: Đo góc lệch pha bằng phương pháp biến đổi thẳng (đo trực tiếp ) Fazomet điện động: Dụng cụ để đo góc pha và hệ số cosφ là FaZomet. Thông thường nhất là dụng cụ sử dụng cơ cấu chỉ thị logomet điện động ở mạch song song cuộn động 1 được mắc nối tiếp với 1 cuộn cảm L1 dòng đi qua cuộn dây là I1 cuộn hai được mắc nối tiếp với điện trở R2 nên dòng điện I2 trùng pha với điện áp U.theo công thức của cơ cấu ghi chỉ thị logomet điện động ta có: f(α)= Ta tìm cách cho I1=I2 ta suy ra: α=φ Như vậy độ lệch pha của cơ cấu được xác định bởi góc φ Nhược điểm: của loại Fazomet này là nó chỉ được tính cho một cấp điện áp.Nếu thay đổi điến áp thì phải thay đổi R1 và điện cảm L2 do đó mà đãn đến thay đổi góc β.Ngoài ra còn phụ thuộc vào tần số vì mạch có cuộn cảm Để mở rộng thang đo vè dòng người ta nguwoif ta có thẻ phân cuộn tĩnh ra thành nhiều phần khác nhau mắc nối tiếp hoặc song song ta sẽ thu được sẽ thu được các cấp điện áp khác nhau Fazomet điện tử Nó dựa trên việc biến dổi góc lệch pha trực tiếp thành dòng hay áp.để đo góc lệch pha giữa hai tín hiệu hình s