Cách tính sai số của đồng hồ đo điện chính xác nhất

Đồng hồ đo điện và thiết bị chuyên dụng trong các công việc đo lường, kiểm tra và sửa chữa điện năng. Tuy nhiên, nhiều người dùng vẫn chưa hiểu rõ về giá trị độ sai số của thiết bị này. Đồng thời cũng không biết được cách tính sai số của đồng hồ đo điện như thế nào? Vậy thì hãy cùng TKTech tìm hiểu nội dung này ngay tại bài viết dưới đây nhé!

Sai số của đồng hồ đo điện là gì?

Sai số của phép đo trên đồng hồ vạn năng được hiểu là mức độ sai khác của giá trị đo được so với giá trị thực của tín hiệu đo. Hay nói cách khác, sai số chính là độ chính xác của đồng hồ vạn năng.

Vậy độ chính xác của đồng hồ vạn năng là gì?

RDG được hiểu là độ chính xác của đồng hồ đo điện. Đây là giá trị để kiểm tra sự khác biệt giữa giá trị đọc và giá trị thực cho một đại lượng được đo trong các điều kiện tham chiếu.

Độ chính xác được chỉ định theo định dạng sau: (± xx% rdg ± xx dgt).

Trong đó:

± xx% là tỷ lệ lỗi phần trăm liên quan đến việc đọc, tỷ lệ với đầu vào.

± xx là hiển thị phần số, được biết đến là hằng số bất kể đầu vào.

Ngoài ra, trên HDSD của một số thiết bị đồng hồ đo điện có liệt kê độ chính xác của máy cơ bản là ±% rdg. Ví dụ: nếu độ chính xác của đồng hồ cơ bản trong thang đo DCV là ± 1% và điện áp thực là 1.00 V. Như vậy thì đồng hồ dự kiến sẽ hiển thị số đọc là 1.00 V ± 1% hoặc 0.99 V đến 1.01 V.

Lưu ý về độ chính xác – Cách tính sai số của đồng hồ đo điện 

Tuy nhiên, độ chính xác cơ bản của đồng hồ không tính đến hoạt động bên trong của ADC (ADC là trung tâm của mọi đồng hồ vạn năng điện tử kỹ thuật số) và các mạch xử lý tín hiệu tương tự. Các mạch này và ADC có dung sai, phi tuyến và giá trị offset khác nhau tùy theo chức năng. Ngoài ra, nhiễu tín hiệu có thể yêu cầu giới hạn độ phân giải. Để cung cấp cho người dùng đồng hồ một giá trị chính xác hơn, các nhà sản xuất DMM giải thích thông số kỹ thuật về độ chính xác theo công thức sau:

Độ chính xác: ± (% Rdg + số LSD)

Trong đó:

– Rdg (reading) = giá trị thực của tín hiệu mà DMM đo được

– LSD (least significant digit) = chữ số có nghĩa nhỏ nhất

LSD là gì?

LSD đại diện cho mức độ không chắc chắn do độ lệch bên trong, nhiễu và lỗi làm tròn. Đối với một DMM nhất định, số LSD thay đổi từ chức năng này sang chức năng khác. Thậm chí là từ dải đo này sang dải đo khác trong cùng một chức năng. Độ chính xác và lựa chọn dải đo cần được xem xét độc lập. Nếu không sự hiểu lầm có thể dẫn đến các sai số lớn.

Ví dụ: Đồng hồ vạn năng hiển thị 3½ số đo đầu ra của một tham chiếu chính xác 1.2V. Giả sử rằng điện áp thực là 1.200 V. Tài liệu hướng dẫn DMM thể hiện thông số độ chính xác của điện áp DC là ± (0.5% + 3). Bạn nên đo điện áp và giải thích kết quả đo như sau:

Bước 1: Đặt đồng hồ đo với thang đo 200 V

Màn hình sẽ hiển thị điện áp đo được là XX.X. Như vậy, tỷ lệ phần trăm của kết quả đo sẽ là:

(1.200) x (0.5)/100 = 0.006 V

Hoặc cũng có thể không nhìn thấy ở trên màn hình vì chỉ có một chữ số thập phân được hiển thị. Tuy nhiên, khi giải thích 3 số đếm LSD, là chữ số cuối cùng trên màn hình có thể thay đổi bằng ± 3 lần đếm. Vì vậy, đồng hồ có thể hiển thị giá trị 1.2 ± 0.3 V hoặc phạm vi 0.9 V đến 1.5 V. Đây là sai số tiềm ẩn ± 25% với tất cả các yếu tố kết hợp và không được chấp nhận cho phép đo chính xác.

Bước 2: Đặt thang đo 20V – Tìm hiểu về cách tính sai số của đồng hồ đo điện

Màn hình sẽ hiển thị giá trị dưới dạng X.XX, giúp cải thiện độ chính xác. Độ chính xác hoàn toàn có thể được tính bằng ± (1.200) x(0.5) / 100 +0.03) = ± 0.036 V. Vì vậy, mọi số đọc trong khoảng từ 1.16 V đến 1.23 V đều nằm trong thông số kỹ thuật chính xác. Độ chính xác hoàn toàn này là ± 3% số đọc (kết quả đo), tốt hơn, nhưng vẫn chưa đủ chính xác.

Bước 3: Đặt thang đo 2V

Định dạng hiển thị thay đổi thành X.XXX. Tỷ lệ đọc không thay đổi, nhưng LSD thứ ba trở thành một yếu tố nhỏ hơn. Độ chính xác hoàn toàn có thể được xác định là ± (1.200)x (0.5) / 100 +0.003) = ± 0.009 V. Hiển thị đồng hồ chỉ được phép nằm trong phạm vi hẹp 1.191 V đến 1.209 V. Bây giờ độ chính xác hoàn toàn chỉ bằng 0.75% số đọc, đủ để đo. Vì vậy, việc chọn thang đo phù hợp sẽ làm giảm tác động tiêu cực của số LSD và cho kết quả chính xác nhất.

Các yếu tố ảnh hưởng tới độ sai số của đồng hồ vạn năng

Thường thì các nhà sản xuất đồng hồ và dịch vụ hiệu chuẩn đảm bảo các thông số kỹ thuật về độ chính xác của thiết bị chỉ trong 1 năm. Sau đó, DMM có thể không giữ được độ chính xác của nó trong giới hạn được công bố. Vì vậy, để đảm bảo độ chính xác, đồng hồ nên được hiệu chuẩn khoảng mỗi năm một lần.

Nhiệt độ môi trường cao hơn/thấp hơn phạm vi nhiệt độ được chỉ định

Đây là yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến cách tính sai số của đồng hồ đo điện.

– Khi nhiệt độ dưới điểm đóng băng: màn hình LCD sẽ trở nên chậm chạp và trống rỗng. Đồng thời các linh kiện điện tử bên trong đồng hồ cũng sẽ bị tác động ít nhiều.

– Khi ở nhiệt độ cao: màn hình LCD hiển thị hình ảnh bóng mờ của các đoạn bị tắt, sau đó bị tối dần đi.

Lưu ý:

– Các DMM chất lượng cao có dải nhiệt độ hoạt động từ -20 °C đến + 55 °C. Phạm vi nhiệt độ rộng này đảm bảo rằng đồng hồ sẽ hoạt động tốt trong hầu hết các điều kiện trong nhà và ngoài trời.

– Các loại đồng hồ rẻ tiền: độ tin cậy của phạm vi nhiệt độ hoạt động chỉ khoảng từ 0 °C đến + 40 °C. Và chỉ đúng khi độ ẩm đạt từ 80 đến 90%.

=> So với phạm vi nhiệt độ hoạt động quy định là từ -20 °C đến + 55 °C, độ chính xác của đồng hồ thường chỉ được đảm bảo trong phạm vi từ 18 °C đến 28 °C (23 ± 5 °C) và ở mức độ ẩm thấp hơn.

Tuy nhiên, đừng cho rằng mọi đồng hồ đều có cùng hệ số nhiệt độ. Nếu hướng dẫn sử dụng đồng hồ không liệt kê nó, sự mất độ chính xác do dao động nhiệt độ môi trường có thể cao hơn nhiều.

Hướng dẫn cách xác định độ chính xác của đồng hồ vạn năng

Trước khi tìm hiểu cách tính sai số của đồng hồ đo điện. Chúng ta sẽ xác định độ chính xác của 2 dạng đồng hồ vạn năng là hiển thị số và hiển thị kim.

Độ chính xác của đồng hồ vạn năng dạng analog

Loại này thường có độ chính xác được liệt kê dưới dạng phần trăm của số đọc toàn thang đo. Khi một giá trị đo gần với số đọc toàn thang đo hoặc ít nhất là trên 2/3 số đọc toàn thang đo thì độ chính xác được công bố là có ý nghĩa. Còn nếu giá trị đo được càng xa so với số đọc toàn thang đo thì kết quả sẽ càng sai lệch so với giá trị thực khi được xem với tỷ lệ phần trăm của kết quả đo. Mà không phải là tỷ lệ phần trăm của toàn thang đo.

Ví dụ: Đồng hồ vạn năng analog với độ chính xác ± 3% được thiết lập ở dải đo 0 đến 100V. Dựa trên độ chính xác này, kim của nó có thể chỉ lệch 3 volt (100 V x 0.03 = 3V) bên dưới hoặc trên giá trị thực. Nếu giá trị đo thực là 90V thì đồng hồ có thể đọc giữa 87V và 93 V hoặc ± 3.3% kết quả đo.

Tuy nhiên, 10V đo trên thang đo 100V của cùng một chiếc vôn kế có  thể đọc giữa 7V và 13V, hoặc ± 30% số đọc thực tế. Tức là đồng hồ đo đáp ứng đúng thông số kỹ thuật. Vì vậy, để duy trì độ chính xác hợp lý, hãy chọn dải đo của đồng hồ analog sao cho kim nằm giữa khoảng 2/3 đến toàn thang đo.

Độ chính xác của đồng hồ vạn năng kỹ thuật số (DMM)

Loại này có nhiều lợi thế hơn vì nó hiển thị dữ liệu đo theo định dạng trực tiếp. Người dùng không cần phải tính toán giá trị chính xác. Đồng thời DMM cũng không bị lỗi hiển thị sai như với đồng hồ analog.

Phần hiển thị của DMM không có bộ phận chuyển động và chúng không bị hao mòn hay bị sốc. DMM tự động phát hiện cực tính, hiển thị giá trị dương và âm, bảo vệ quá tải tốt hơn nhiều. Bên cạnh đó, nó còn cung cấp các tùy chọn dải đo tự động cũng như lựa chọn dải đo thủ công.

Chính vì thế, người dùng tin rằng vì đồng hồ DMM hiển thị giá trị đo trực tiếp ở định dạng thập phân. Vậy nên số hiển thị là giá trị thực của tham số đo. Có một số người khác đọc HDSD đồng hồ DMM để tìm thông số kỹ thuật về độ chính xác cơ bản. Ví dụ là  ± 2% và hy vọng tất cả các bài đọc (kết quả đo) nằm trong phạm vi sai số này.

Tuy nhiên, để tính toán độ lệch thực tế so với giá trị thực mà nhà sản xuất đồng hồ khẳng định và vẫn nằm trong thông số kỹ thuật đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc nhiều hơn về các thông số kỹ thuật của đồng hồ được công bố. Ví dụ, trước tiên, hãy xem độ phân giải và dải đo ảnh hưởng đến độ chính xác. Sau đó đọc các ví dụ tiếp theo và tìm hiểu những gì mà các nhà sản xuất đồng hồ nói.

Bài viết liên quan có thể bạn quan tâm

• Máy đo điện áp đánh thủng – Khái niệm, cách sử dụng, ưu điểm
• Nhà sản xuất Kyoritsu – Thiết bị đo điện số 1 Nhật Bản

Hướng dẫn cách tính sai số của đồng hồ đo điện

Dưới đây là các bước tính sai số của đồng hồ đo điện bạn cần nắm để có thể đọc, ghi kết quả cũng như sử dụng đồng hồ đạt hiệu quả sử dụng tốt nhất.

Đối với đồng hồ vạn năng hiện kim:

Sai số của đồng hồ hiện kim được tính bằng % và tính theo thang đo đang được sử dụng. Ví dụ:

– Bạn đang dùng thang đo 250 VDC thì sai số của đồng hồ sẽ bằng: 250V: 100 x 1 (%) = 0.1V. Vậy là giá trị bạn đo được có thể sai ± 2.5V

– Nếu bạn đang dùng thang đo 10VDC thì sai số sẽ bằng: 10V: 100 x 1 (%) = 0.1V. Như vậy là sai số của thang đo bằng ± 0.1V.

Đối với đồng hồ vạn năng hiện số:

Sai số của đồng hồ vạn năng hiện số được tính bằng ở tất cả các thang đo, không tính dâu chấm cách. Tuy vào loại đồng hồ đó hiển thị 3 số, 4 số hay 5, 6 số mà khi đo, giá trị thực của đồng hồ đo có thể tính theo 100V, 101V, 102V, 103V, 104V, 105V. Ví dụ:

– Nếu bạn đang dùng thang đo ở đồng hồ hiển thị 3 1/2 số thì dòng điện một chiều 200VDC để đo điện áp 100VDC có sai số bằng: 100V + 5 = 105V.

– Nếu dùng thang đo 20VDC để đo điện áp 10VDC thì sai số được tính bằng: 10V + 0.05 = 10,05V

Tìm hiểu về số hiển thị, số đếm và độ phân giải trên trên đồng hồ vạn năng

Bên cạnh biết được cách tính sai số của đồng hồ đo điện. Đây là những chỉ số vô cùng quan trọng trên màn hình đồng hồ đo điện bạn cần nắm.

Số hiển thị, số đếm trên trên đồng hồ vạn năng

Đa số các dòng đồng hồ DMM cầm tay đều có thông số màn hình là 3½ số. Ba chữ số đầy đủ ở bên phải có thể hiển thị bất kỳ giá trị nào từ 0 đến 9. Nhưng chữ số hàng đầu (quan trọng nhất) chỉ có thể là 0 hoặc 1 và nó được gọi là ½ số hiển thị. Các loại đồng hồ như vậy thường có thể hiển thị các số từ 0 đến 1999. Chúng còn được gọi là DMM 2000 số đếm.

Độ phân giải trên trên đồng hồ vạn năng

Độ phân giải của đồng hồ DMM phụ thuộc vào số lượng lớn nhất mà bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) tính được trong một lần chuyển đổi đầy đủ. Ví dụ, độ phân giải lý thuyết của máy đo 2000 số đếm với màn hình 3½ số là (1/2000)x(100%) = 0.05%. Tuy nhiên, độ phân giải thực tế cũng giải thích số đếm nhỏ nhất có ý nghĩa. Tương tự như đánh giá độ chính xác.

Thông thường, các phép đo điện áp DC sử dụng đầy đủ khả năng tính của ADC. Bởi vì điều hòa tín hiệu khá đơn giản: nó sử dụng các bộ chia và bộ lọc điện trở. Các chức năng khác có thể bị giới hạn trong một phạm vị hoặc yêu cầu điều hòa tín hiệu để giới hạn phạm vi đầu vào ADC và cho độ phân giải thô hơn.

Độ phân giải càng cao thì độ chính xác của đồng hồ càng cao

Còn các DMM cầm tay có độ phân giải cao thường có màn hình 4 chữ số (20000 số đếm). Nó có thể hiển thị bất kỳ giá trị nào từ 0 đến 19999. Đồng hồ đo 40000 với màn hình 4 chữ số có thể biểu thị bất kỳ giá trị nào từ 0 đến 39999. Trong phân khúc giữa là màn hình 3¾ số hoặc DMM 4000 số. Nhiều DMM tạm thời bỏ trống chữ số hàng đầu khi nó chứa số không. Số đếm lớn hơn sẽ biên dịch được độ phân giải cao hơn. Và các DMM có độ phân giải cao hơn sẽ có độ chính xác cao hơn.

Độ chính xác của DMM phụ thuộc vào nhiều yếu tố

Tuy nhiên, độ chính xác DMM cũng phụ thuộc vào các yếu tố khác. Ví dụ như độ chính xác của ADC, dung sai thành phần, độ ồn và độ ổn định của các tham chiếu bên trong.

Vì vậy, không nên mặc định cho rằng đồng hồ 4½ chữ số chính xác hơn 10 lần so với đồng hồ 3½  chữ số. Ngoài ra, do DMM có tính năng phát hiện phân cực tự động. Chúng hiển thị các giá trị âm bằng phạm vi với các giá trị dương. Nghĩa là, màn hình của DMM 3½  chữ số có thể hiển thị bất kỳ số nào từ -1999 đến 0 và từ 0 đến 1999.

Trên đây là các thông tin liên quan đến độ chính xác và sai số của đồng hồ vạn năng. Hy vọng qua bài viết này, bạn đã nắm được cách tính sai số của đồng hồ đo điện và thực hiện chính xác. Nếu cần tư vấn thêm về đồng hồ vạn năng, hãy liên hệ qua hotline của TKTech để được hỗ trợ nhanh chóng.