1、 第六章第六章 顯示儀表顯示儀表 概述概述模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表數(shù)字顯示儀表數(shù)字顯示儀表新型顯示儀表新型顯示儀表2模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 顯示儀表直接接納檢測(cè)元件及變送器或傳感器的輸出信顯示儀表直接接納檢測(cè)元件及變送器或傳感器的輸出信號(hào)，延續(xù)地顯示、記錄消費(fèi)過(guò)程中各個(gè)被測(cè)參數(shù)的變化情況。號(hào)，延續(xù)地顯示、記錄消費(fèi)過(guò)程中各個(gè)被測(cè)參數(shù)的變化情況。按顯示方式不同，現(xiàn)實(shí)儀表分為模擬式、數(shù)字式和圖像式三種。按顯示方式不同，現(xiàn)實(shí)儀表分為模擬式、數(shù)字式和圖像式三種。3顯示儀表模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 41.1.動(dòng)圈式顯示儀表動(dòng)圈式顯示儀表 動(dòng)圈表可以與熱電偶、熱電阻、壓力變送器、差壓變送器及

2、流量變送器相配合，用 來(lái)指示工業(yè)對(duì)象的溫度、壓力和流量參數(shù)，也可以對(duì)直流毫伏信號(hào)進(jìn)展顯示。各種被測(cè)參數(shù)只需經(jīng)過(guò)傳感器或變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，就可由動(dòng)圈表直接進(jìn)展顯示。在動(dòng)圈表中添加一些附加控制電路，還可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警及控制功能。 動(dòng)圈表型號(hào)意義： XCZ：顯示、磁電、指示 XCT：顯示、磁電、控制運(yùn)用時(shí)的本卷須知： 留意配套運(yùn)用； 適當(dāng)調(diào)整外接電阻； 運(yùn)輸時(shí)，短路維護(hù)。動(dòng)圈式顯示儀表模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 52.2.自動(dòng)平衡式顯示儀表自動(dòng)平衡式顯示儀表自動(dòng)平衡顯示儀表任務(wù)原理圖自動(dòng)平衡式顯示儀表模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 63.3.聲光式顯示儀表聲光式顯示儀表 聲光式顯示儀表是以聲音或

3、光柱的變化反映被測(cè)參數(shù)超越極限或模擬顯示被測(cè)參數(shù)的延續(xù)變化的儀表。XXS-10型閃光報(bào)警儀模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 7v 一、模擬式顯示儀表一、模擬式顯示儀表v 自動(dòng)平衡電子電位差計(jì)自動(dòng)平衡電子電位差計(jì)v 電子自動(dòng)平衡電橋電子自動(dòng)平衡電橋v 二、數(shù)字式顯示儀表二、數(shù)字式顯示儀表v 數(shù)字式顯示儀表的原理及其特點(diǎn)數(shù)字式顯示儀表的原理及其特點(diǎn)v 模模- -數(shù)變換器數(shù)變換器v 電子計(jì)數(shù)器電子計(jì)數(shù)器v 顯示器顯示器v 數(shù)字式顯示儀表的根本組成數(shù)字式顯示儀表的根本組成v 數(shù)字模擬混合記錄儀數(shù)字模擬混合記錄儀v 三、新型顯示儀表三、新型顯示儀表v 無(wú)紙記錄儀無(wú)紙記錄儀v 虛擬顯示儀表虛擬顯示儀表v 四、

4、例題分析四、例題分析1目錄：目錄：第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表一、自動(dòng)平衡電子電位差計(jì)一、自動(dòng)平衡電子電位差計(jì) 電位差計(jì)是用來(lái)丈量電勢(shì)或電位的,當(dāng)它與熱電偶配合時(shí),可以用來(lái)丈量和顯示溫度。8自動(dòng)平衡式顯示儀表自動(dòng)平衡式顯示儀表第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表9圖6-1 電子電位差計(jì)原理圖 電子電位差計(jì)既堅(jiān)持了手動(dòng)電位差計(jì)丈量精度高的優(yōu)點(diǎn)，而且無(wú)須用手去調(diào)理就能電子電位差計(jì)既堅(jiān)持了手動(dòng)電位差計(jì)丈量精度高的優(yōu)點(diǎn)，而且無(wú)須用手去調(diào)理就能自動(dòng)指示和記錄被測(cè)溫度值。自動(dòng)指示和記錄被測(cè)溫度值。 結(jié)論結(jié)論熱電偶測(cè)量橋路放大器可逆電機(jī)指示機(jī)構(gòu)記錄機(jī)構(gòu)同步電機(jī)穩(wěn)壓電源圖6-2 電子電位差

5、計(jì)原理方框圖第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表10圖6-3 XW系列電位差計(jì)丈量橋路原理圖第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表橋路中各電阻的作用橋路中各電阻的作用 11第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表nPGRRIER146-1223RIER6-212第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表舉例舉例例6-1 用鎳鉻-鎳硅熱電偶配電子電位差計(jì)丈量某爐溫,溫度的丈量范圍在400900。圖6-4是電位差計(jì)丈量橋路。知E=1V；I1=4mA；I2=2mA；R2= 5.33；RPRB=90。試根據(jù)測(cè)溫要求確定橋路中的其他電阻值。 圖6-4 電位差計(jì)丈量橋路解：根據(jù)鎳鉻解：根據(jù)鎳鉻

6、- -鎳硅熱電偶分鎳硅熱電偶分度表度表( (第五章附錄三第五章附錄三) )查得查得 400400900900對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)為對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)為16.39516.39537.325mV37.325mV。 13第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表mVCCERIRIUGCD395.160 ,400221 假定由于R2的存在,實(shí)現(xiàn)了冷端溫度的全補(bǔ)償,故冷端溫度的變化對(duì)熱電勢(shì)的影響可以不予思索。當(dāng)溫度在丈量下限400時(shí),滑動(dòng)觸點(diǎn)移至滑線電阻的最左端,此時(shí)根據(jù) 76. 6433. 52395.16395.16122IRIRG得 根據(jù)丈量范圍的要求,滑線觸點(diǎn)由滑線電阻的最左端移至最右端,電壓差應(yīng)為mV93.

7、20395.16325.3714第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 23. 5493.2093.204IRnP因此,RP、RB、RM并聯(lián)后的等效電阻 RnP應(yīng)為 01.23823. 576. 64100014nPGRRIER知 RPRB= 90,可求得 R M5. 55。 67.49433. 521000223RIER根據(jù)式(6-2),可得 15第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 以上計(jì)算都是粗略的,在進(jìn)展準(zhǔn)確的計(jì)算時(shí),還要思索許多實(shí)踐的情況,例如滑線電阻 RP的兩端普通是移不到頭的。所以在計(jì)算RG、R4時(shí)必需思索這種情況。 留意留意16第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀

8、表二、電子自動(dòng)平衡電橋12利用平衡電橋來(lái)丈量熱電阻變化。利用平衡電橋來(lái)丈量熱電阻變化。圖6-5 平衡電橋 當(dāng)被測(cè)溫度為下限時(shí)，當(dāng)被測(cè)溫度為下限時(shí)，RtRt有最小值有最小值Rt0Rt0，滑動(dòng)，滑動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)在觸點(diǎn)應(yīng)在RPRP的左端，此時(shí)電橋的平衡條件是的左端，此時(shí)電橋的平衡條件是4230RRRRRPt6-3第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表 滑動(dòng)觸點(diǎn)滑動(dòng)觸點(diǎn)B B的位置就可以反映電阻的變化，亦即反映了溫度的變化。并且可的位置就可以反映電阻的變化，亦即反映了溫度的變化。并且可以看到觸點(diǎn)的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系。以看到觸點(diǎn)的位移與熱電阻的增量呈線性關(guān)系。 結(jié)論結(jié)論142130rRRrRRR

9、RPtt當(dāng)被測(cè)溫度升高后的平衡條件是6-4ttRRRRrrRRrRR323112313用式6-4減式6-3，那么得6-518第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表19圖6-7 電子平衡電橋原理方框圖 為了準(zhǔn)確地指示出被測(cè)溫度的數(shù)值，將熱電阻的銜接采用三線制接法，并為了準(zhǔn)確地指示出被測(cè)溫度的數(shù)值，將熱電阻的銜接采用三線制接法，并加外接調(diào)整電阻。加外接調(diào)整電阻。 圖6-6 自動(dòng)平衡電橋任務(wù)原理第一節(jié)第一節(jié) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表20與這兩種儀表配套的測(cè)溫元件熱電偶、熱電阻在外形構(gòu)造上非常類似。 儀表的外形及其組成：如放大器、可逆電機(jī)、同步電機(jī)及指示記錄部分都是完全一樣的。 第一節(jié)第一節(jié)

10、模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表它們丈量的電量方式不一樣。兩者的作用原理不同。測(cè)溫元件與丈量橋路的銜接方式不同。當(dāng)用熱電偶配電子電位差計(jì)測(cè)溫時(shí)，其丈量橋路需求思索熱電偶冷端溫度的自動(dòng)補(bǔ)償問(wèn)題；而用熱電阻配電子平衡電橋測(cè)溫時(shí)，那么不存在這個(gè)問(wèn)題。21第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表一、數(shù)字式顯示儀表的原理及其特點(diǎn)22 數(shù)字式顯示儀表是能將被測(cè)的延續(xù)電量(模擬量)自動(dòng)地變成斷續(xù)量,然后進(jìn)展數(shù)字編碼,并將丈量結(jié)果以數(shù)字顯示的電測(cè)儀表。 A/D變換器電子計(jì)數(shù)器顯示器模擬量數(shù)字量讀出圖6-8 數(shù)字式顯示儀表方框圖第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表23第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀

11、表 準(zhǔn)確度、靈敏度高; 讀數(shù)方便、明晰直觀、不會(huì)產(chǎn)生視差。 丈量速度快，從每秒幾十次到每秒上百萬(wàn)次; 儀表的量程和被丈量的極性可自動(dòng)轉(zhuǎn)換,可自動(dòng)檢查缺點(diǎn)、報(bào)警以及完成指定的邏輯程序; 可以方便地實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)丈量;可以與電子計(jì)算機(jī)配合,給出一定方式的編碼輸出。 24第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表二、模二、模- -數(shù)變換器數(shù)變換器將延續(xù)變化的模擬量變換成斷續(xù)的數(shù)字量。 主要義務(wù)主要義務(wù)主要有間接法和直接法兩種。 任務(wù)方法任務(wù)方法25第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表三、電子計(jì)數(shù)器 當(dāng)用間接法進(jìn)展數(shù)碼轉(zhuǎn)換時(shí),是先將模擬量轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔或頻率,然后必需再將時(shí)間間隔或頻率轉(zhuǎn)換為

12、數(shù)字量,才干進(jìn)展計(jì)數(shù)。 圖6-9 時(shí)間間隔丈量原理框圖BATfN 計(jì)數(shù)26第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表四、顯示器圖6-10 輝光數(shù)碼管表示圖圖6-11 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路27第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表五、數(shù)字式顯示儀表的根本組成圖6-12 數(shù)字式溫度顯示儀表的根本組成28第二節(jié)第二節(jié) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表六、數(shù)字模擬混合記錄儀六、數(shù)字模擬混合記錄儀 為了使數(shù)字式記錄儀與模擬式記錄儀的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái),兩者相互取長(zhǎng)補(bǔ)短,可以在數(shù)字式顯示儀表的根底上加上模擬式顯示記錄儀表的記錄部分,構(gòu)成數(shù)字模擬混合記錄儀。29第三節(jié)第三節(jié) 新型顯示儀表新型顯示儀表一、無(wú)紙記錄儀30

13、以以CPUCPU為中心采用液晶顯示的記錄儀，直接把記錄信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)后，送為中心采用液晶顯示的記錄儀，直接把記錄信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)后，送到隨機(jī)存儲(chǔ)器加以保管，并在大屏液晶顯示屏上加以顯示。到隨機(jī)存儲(chǔ)器加以保管，并在大屏液晶顯示屏上加以顯示。 圖6-13 無(wú)筆、無(wú)紙記錄儀的原理方框圖無(wú)紙記錄儀有紙記錄儀無(wú)紙記錄儀第三節(jié)第三節(jié) 新型顯示儀表新型顯示儀表一、無(wú)紙記錄儀31無(wú)筆、無(wú)紙記錄儀顯示界面無(wú)筆、無(wú)紙記錄儀顯示界面第三節(jié)第三節(jié) 新型顯示儀表新型顯示儀表無(wú)筆、無(wú)紙記錄儀的特點(diǎn)： 液晶全動(dòng)態(tài)顯示, 并有背光功能。 輸入信號(hào)多樣化,并以工業(yè)公用微處置器 CPU為中心,從而實(shí)現(xiàn)了高性能、多回路的監(jiān)測(cè)

14、,并隨意放大、減少地顯示在顯示屏上。 無(wú)紙、無(wú)筆、無(wú)墨水,無(wú)一切機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)造,無(wú)需日常維護(hù)。 精度高：實(shí)時(shí)顯示,0.2%;曲線及棒圖顯示,0.5%。 具有與上位機(jī)通訊的規(guī)范,可靠性高,價(jià)錢(qián)與普通記錄儀相仿。 32第三節(jié)第三節(jié) 新型顯示儀表新型顯示儀表二、虛擬顯示儀表二、虛擬顯示儀表33采樣開(kāi)關(guān)模數(shù)轉(zhuǎn)換個(gè)人計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)計(jì)算處置多媒體顯示顯示方式輸入通道輸入通道插卡圖6-14 虛擬顯示儀表原理框圖第三節(jié)第三節(jié) 新型顯示儀表新型顯示儀表虛擬顯示儀表的特點(diǎn)有: 運(yùn)用簡(jiǎn)一方便。 構(gòu)造簡(jiǎn)單。 性能優(yōu)越。 34智能顯示儀表例題分析例題分析圖圖6-56-5是自動(dòng)平衡電橋的任務(wù)原理圖。請(qǐng)問(wèn)在以下情況時(shí)

15、，是自動(dòng)平衡電橋的任務(wù)原理圖。請(qǐng)問(wèn)在以下情況時(shí)，儀表的指針儀表的指針 ( (即滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置即滑動(dòng)觸點(diǎn)的位置) )、起點(diǎn)溫度、儀表量程會(huì)、起點(diǎn)溫度、儀表量程會(huì)如何變化如何變化? ?簡(jiǎn)述其緣由簡(jiǎn)述其緣由? (1)? (1)溫度升高；溫度升高；(2)(2)儀表停電；儀表停電； (3) (3)加大加大R6R6； (4) (4)減小減小R5R5；(5)(5)電阻體被燒斷。電阻體被燒斷。 解：解：(1)(1)當(dāng)溫度升高時(shí)當(dāng)溫度升高時(shí), ,滑動(dòng)觸點(diǎn)將向右挪動(dòng)滑動(dòng)觸點(diǎn)將向右挪動(dòng), ,這是由于當(dāng)這是由于當(dāng)溫度升高后溫度升高后,Rt,Rt添加添加, ,只需滑動(dòng)觸點(diǎn)向右移只需滑動(dòng)觸點(diǎn)向右移, ,使與使與RtRt串聯(lián)的串聯(lián)的這個(gè)橋臂的電阻值減小這個(gè)橋臂的電阻值減小, ,才干使電橋到達(dá)新的平衡。才干使電橋到達(dá)新的平衡。 (2) (2)儀表停電時(shí)儀表停電時(shí), ,指針隨撥隨停指針隨撥隨停, ,由于此時(shí)放大器的輸由于此時(shí)放大器的輸入與輸出均沒(méi)有信號(hào)入與輸出均沒(méi)有信號(hào), ,可逆電機(jī)不能夠自行轉(zhuǎn)動(dòng)。可逆電機(jī)不能夠自行轉(zhuǎn)動(dòng)。 35例題分析例題分析 (3)加大R6,滑動(dòng)觸點(diǎn)將向右挪動(dòng),這是由于R6添加,會(huì)使與Rt串聯(lián)的這個(gè)橋臂的電阻值添加,只需滑動(dòng)觸點(diǎn)右移,才干使這個(gè)橋臂的電阻值恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值,電橋恢復(fù)平衡。假設(shè)其他電阻值都不變,添加R6會(huì)使起點(diǎn)溫度降低,