2013第四章第二节数字显示仪表(2013).ppt

由右式可知，通过调整电路来实现标度变换的方法有以下三种：调整放大增益K；调整传感器灵敏度S0(例如调整应变电桥的供桥电压)；调整A／D转换器基准电压Vm。也可两、三种方法同时采用。 上述办法都比较简单，一般通过调整相应的电位器就可实现。 右图所示为一数字式手提电子秤。该电子秤的秤盘下面有一个S形弹性元件，其上粘贴4个应变片，连接成全桥差动等臂电桥。电桥输出电压U与秤盘所承载的荷重X成正比。 举例一 假设X=1kg时，测得U=10mV，由上式可得S0=10mV/kg。电桥输出电压被放大器放大K倍后，由一个3?位A／D转换器转换成数字量D。3?位A／D的最大输出数字是DFS=1999≈2000，若A／D转换器的满量程输入电压选定为2000mV，要求标准荷重lkg时，显示器显示01.O0 kg，即显示数字最末位为1代表x1为0.01kg，代入下左式可知，须调整放大器的放大倍数K，使其满足下右式。 上图为数字测温仪表的输入回路，该电路把热电阻的电阻变化转换为电压输出，同时还要实现整个仪表的标度变换。已知热电阻的分度号为Cu50，仪表测温范围为0~50℃。输入回路设计时使R Rt0，仪表的分辨力为100μV，即末位跳一个字需输入回路产生100μV的电压输出。问输入回路中的E和R应该如何选择？ 举例二 2、脉冲计数式仪表的标度变换 上图中频率式传感器将被测量X转成频率为f的电压信号，该电压信号经放大整形成为同频率的计数脉冲。时基信号发生器周期性地打开和关闭闸门，在闸门开通期间，十进制计数器从零开始对通过闸门的计数脉冲进行计数，计数结果送往显示器显示。 （1）频率计数式仪表的标度变换 S0--频率式传感器的转换系数即灵敏度； T--为闸门打开的持续时间； x1--测量单位，就是N=1所对应的被测量X 。 由上式可见，通过调整电路来实现标度变换的方法有以下两种：调整频率式传感器的转换系数即灵敏度S0；调整时基信号发生器中时基信号的频率，以改变闸门打开的持续时间T。 为实现标度变换D=N，须满足以下条件： 在该摩托车速度表中，频率式传感器采用光电式转速传感器，其红外发射管、接收管分别固定在摩托车前轮两侧，当车轮转动时，车轮上的辐条挡光，使红外接收管在车轮旋转一周内产生多个脉冲，脉冲数的多少取决于辐条的数量。该脉冲信号经施密特触发器整形后被送人计数器计数。时基信号发生器由多谐振荡器和微分电路组成，多谐振荡器产生周期为T的方波，微分电路将该方波的前后沿微分，分别形成计数器的复位和锁存信号，复位信号使计数器从零开始，对转速传感器脉冲进行计数，锁存信号使计数器停止计数并将计数结果送往显示器。 举例 下面以某摩托车速度表为例来说明。 设摩托车车轮的直径为2R，车轮的辐条数为n，摩托车车轮每转一周即摩托车每运行2πR所需时间为t ，传感器发出脉冲个数为n，则传感器发出的脉冲频率为n/t，摩托车速度为2πR /t。因此传感器的速度频率转换系数为 如果设计要求摩托车速度表显示每小时公里数，即x1=1000m/3600s。将x1和S0代入下式得： 为实现标度变换D=N即显示每小时公里数，可调整多谐振荡器的振荡频率，使其满足以上公式。这可以通过调整决定多谐振荡器振荡频率的电阻或电容来实现。 (2)时间计数式仪表的标度变换 右图所示为时间计数式仪表的原理框图，图中计时式传感器将被测量X转换为与之成正比的时间T。 在时间T内闸门打开，计数器对通过闸门的频率为标准频率f的计数脉冲从零开始进行计数，闸门关闭即T结束时，计数结果为数字D。 S0—计时式传感器的转换系数即灵敏度； T--为闸门打开的持续时间； x1--测量单位，就是N=1所对应的被测量X 。 为实现标度变换D=N，须满足以下条件： 由上式可见，通过调整电路来实现标度变换的方法有以下两种：调整计时式传感器的转换系数即灵敏度S0；调整标准频率振荡器的频率f。下面以超声波数字测距仪为例来说明。 举例 超声波数字测距仪原理框图如右图所示。图中超声波发送电路每隔一段时间发射一串超声脉冲，其中第一个发射脉冲也将RS触发器置“1”，使计数器从零开始计数。超声波接收电路接收到第一个超声脉冲时，将RS触发器复位，使计数器停止计数。 若超声波传输速度为c，旅行时间为T，则被测反射物离超声仪的距离X为： 与超声波的旅行时间T相应的计数器计数结果为： 为实现标度变换D=N，须满足以下条件： 20℃时，声波在空气中的传播速度c=344m/s，若要求测量单位x1=1cm，则可计算得出 f=17.2kHz。 调试时，将仪器离被测反射物200米(其他处也可以)，调整决定振荡器频率f的电位器，使计数器显示200。若显示器数字右侧注明的是“米’’而不是“厘米，则应该使“百位LED的小数点发