动圈指示仪、数字显示仪结构、工作原理及校验.ppt

1、,动圈指示仪、数字显示仪结构、 工作原理及校验,主要内容 1.动圈仪表的原理与结构 2.动圈仪表得误差分析 3.动圈仪表的效验 4.数字式显示仪表的分类、结构原理 5.数字式显示仪表的效验,动圈式显示仪表,它与热电偶、热电阻、霍尔变送器或压力变送器等相配合，可用来指示（或显示）、工业对象中的温度、压力、流量、成份、物位等多种非电量参数。这些非电量参数大都是要首先由检测元件将这些非电量参数转换成电量信号，然后再经过测量电路转换成流过动圈的微安电流，而动圈偏转的角度又反映了流过动圈中的电流大小，所以说尽管动圈表可以用于指示多种工业参数，但它实质上是一种用于测量电流的仪表。 动圈表就其功能而言不仅仅

2、限于指示，附加必要的电子线路还可以使动圈表兼有自动报警、自动调节，甚至还可以有自动记录的功能。 动圈表的突出优点是用途广泛、结构简单、易于维护、价格低廉，且具有一定的精度。,1 动圈仪表的原理与结构 1. 基本原理 动圈式仪表的实质就是一种磁电式直流电流 表，其测量机构的核心部件是由处于永久磁铁气隙中的可以转动的矩形线圈，用于支承线圈的游标或叫张丝，以及用于指示的指针和标尺等组成，而其中可以转动的线圈是这类仪表的突出特征，因此这类动圈式指示仪表又常有动圈仪表之称。 动圈仪表的基本原理是建立在安培定律的基础 上，利用了在磁场中通电导体总要受到力的作用这一基本规律而设计的。,力的方向由左手定则判断

3、,图1 动圈测量机构原理,在均匀磁场中载流直导线所受的力符合以下关系： 已知：载流直导线在均匀磁场中所受的力： F=BIL (1) 式中：B：磁感应强度 ， I：电流 L：导线长度 F：力,图1表示由一匝导线所构成的矩形线圈处在均匀平行的磁场之中，当线圈中有按图所示的方向流过电流时，在矩形线圈垂直于磁力线的两个边上将产生作用力F1和F2，受力方向如图1所示（依左手定则），但如果线圈平面与磁力线之间的夹角为，则垂直于线圈平面的分力为F1和F2，其值为：,F1同F2，只是方向相反，但大小相等。 注意，真正使线圈产生旋转力矩的力是F1和F2，而不是F1和F2。 如果线圈的宽度为b，则由F1和F2所形

4、成的力矩为： 转动力矩：,（2）,（3）,图2 极靴设计,式（3）表明，转动力矩M不仅与电流I有关，而且与线圈所处的角度有关，即M不仅是电流I的函数，也是线圈所处的角度的函数。如果动圈仪表的指针转角是与力矩M成正比的话，那么在这种均匀的平行磁场下，其刻度将是不均匀的，为了避免刻度不均匀这种缺点，一般在永久磁铁的两极上都是安装凹面极靴，并且在矩形线圈的中央安装固定的圆柱形铁芯，如图2所示,由于永久磁铁极靴的凹面与圆柱形铁芯的凹面同心，所以在由它们构成的环形气隙中其磁力线则呈辐射状均匀分布，于是无论线圈的旋转角度如何，其沿切线方向的力在整个指针转角范围里都将保持不变，于是公式（3）中的COS=1

5、，这样不但可以保证刻度的均匀性，而且由于这种辐射状磁场分布还可以使气隙长度显著缩短。这样用同样的永久磁铁，可以使气隙里的磁感应强度B增大很多，从而使在相同电流下可使动圈得到更大的转动力矩，使仪表的灵敏度得到提高。 式（3）所给出的仅是一匝线圈在均匀磁场中所受到的转动力矩，实际中为了使仪表尽量灵敏，仪表的动圈大都是由很细的漆包线绕数百匝之多，所以实际线圈的转动力矩应乘以匝数n，即： 匝数为n的转动力矩：,（4）,如果用A表示动圈的有效面积 （见图3），则有 。 于是， （4）式又记为：,图3,如果仅使仪表受一种力矩即转动力矩的作用，其动圈只能作旋转运动而不会在某一位置固定，且必须设法在动圈上产生

6、一与转动力矩相反的反作用力矩MF，使之与电磁转动力矩M相平衡，只有这样才能使动圈偏转到一定的位置固定。在统一设计的动圈仪表中，一般反作用力矩都是张丝产生的。指出：张丝大多是由弹性金属材料（磷青铜或玻青铜、锡青铜等，也有用石英的）制成，它一端固定，而另一端与动圈相连。（如图4）,图4,(1) 磁路结构 动圈仪表的环路系统采用的是立柱式外磁钢结构，具体形式以及各磁路部件的组合关系如图5所示：,2. 仪表的测量机构,图5 动圈表的磁路结构,两块永久性磁钢经由法兰盘形的接铁联接构成串联形式，其上半部分的磁路是经过极靴铁，空气隙和圆柱形铁芯构成闭合环路，其动圈则置于空气隙中上下用张丝拉紧而得到支承。 图

7、中小标注7所指的是磁分路调节片，它是由导磁的软磁性材料制成的，其作用是用于调整空气隙中的磁感应强度，当磁分路调节片顺时针方向移动时，则经过磁分路片上的磁通量增加，于是空气隙中的磁感应强度值必然降低，即B降低，则动圈的旋转力矩M亦减小，其示值也将随之减小。反之，则空气隙中的B增大，M增大，致使示值增大。有关磁分路片的调整，一般在仪表出厂前都已校准，只是在长期使用后若感到指针总是偏转角度不足，则可将磁分路片稍稍拉开，以减少外部分路的磁通，以加强气隙中的磁通密度，提高仪表的灵敏度。 标注6所指的压铸铝或铜是磁性材料，主要用于固定两个极靴。,(2) 动圈 一般仪表的动圈大都采用漆包铜导线绕制，而锰铜线

8、则由于其电阻率太大而不易应用。 一般说来仪表的可动部分应该轻些为好，因为减轻可动部分的重量，可以提高测量机构的品质系数。 所谓的“品质系数”是表征仪表测量机构的机械性能的一个参数，品质系数大，则反映仪表的变差，倾斜误差等小，以及其抗震性、抗冲击性能好；从生产的角度上讲，品质系数大则表明工艺性强，质量好。另外从直观上我们亦可想象，仪表的动圈轻，机械阻力小，必然其灵敏度高，误差小。 以前都是用漆包线在铝制框架上绕制，而目前统一设计的动圈仪表，其动圈都采用无框架动圈工艺，即绕制动圈不用框架，而是采用胶合硬化的方法，直接将漆包导线绕制成矩形框架，并胶合坚固成型，这样不仅可以减轻动圈重量，而且也减少了由

9、于铝闭合框架的存在而产生的阻尼力矩。,另外我们由动圈的驱动力矩，可以看到，在B、I、A一定的情况下，匝数n越大，转矩M越大，但是匝数过多要受到许多因素的限制。i）匝数增多会导致动圈的重量增加，致使仪表的品质系数降低，阻尼时间增长（因为动圈的惯性增大）；ii）匝数增多，会使动圈的体积增大，但永久磁场的空气隙空间是有限的，所以要增加匝数势必要减少导线的截面积，采用直径较细的导线，然而过细的导线又会增加动圈本身的内阻。而阻值较小温度补偿比较方便， 统一设计的动圈仪表大都采用44#漆包导线，绕制匝数为292匝，动圈内阻在20C时为80。,一般动圈仪表的指针是粘贴在动圈上的，且随动圈的转动而转动，在动圈

10、平衡时，则其指针所指的即为被测量的数值。如图6所示：,图6,(3) 支承结构 动圈仪表的支承结构所要完成的任务有三个，即：a）支承动圈；b）传导电流；c）产生反 作用力矩MF 。 动圈仪表的支承结构常见的有三种形式，分别是：轴尖轴承方式、张丝支承方式和吊丝方式。,A、轴尖轴承方式 轴尖采用高碳钢，轴承采用宝石（如刚玉）用游丝产生反作用力矩并传导电流，游丝多用磷青铜、锡锌青铜制成，且绕成平面螺旋形，通常动圈的上、下游丝按相反的螺旋方向安装。如图7,图7,B、张丝支承方式 所谓张丝就是有弹性的细金属丝，它一端固定在动圈上，另一端固定在仪表框架的弹簧片上，张丝是上、下两根，与动圈的接点一定要保证是动

11、圈的轴心线，张丝上、下两根对称拉紧，使动圈悬在中央，同时另一端的弹簧片亦能提供一定的能力，从而使动圈可以牢牢地悬在中央，从而完成其支承作用。而当动圈转动时，张丝受到扭曲而变形从而由这种弹性形变而产生反作用力矩，动圈受电磁力矩的作用偏转的越大，张丝所产生的反作用力矩也会随其形变的加剧而增大，所以在任何一处都可以平衡转动力矩而使动圈平衡。,C、吊丝方式： 结构如图8：,图8 吊丝方式,（3） 串、并联电阻,（a）对仪表量程的影响 对于电压表，调节串联电阻可以调整量程。 对于电流表，调节并联电阻可以调整量程。 但对于电流表而言，增加串联电阻并不影响原来的量程，对于电压表而言，在仪表的输入端子之间增加

12、并联电阻也不会影响原来的量程，当然增加这些电阻对仪表的输入电阻是要有所改变的，由于仪表内阻的改变就必然会影响仪表的阻尼特性，也就是说，串并联电阻的使用是要影响仪表阻尼系数的。所以我们说，的采用不仅与仪表量程有关，而且与仪表的阻尼程度亦相关，二者必须彼此兼顾。,（b）对仪表阻尼特性的影响 根据目前统一设计的动圈仪表的测量机构来看，对于配热电偶的动圈仪表，由于即使在最大量程情况下 值也不会太大，所以阻尼系数较大，故一般不用 。,而对于配热电阻的动圈仪表，由于热电阻的测量系统总要与一个不平衡电桥共存，其测量信号较大，所以在大量程情况下 值会取得较大，致使仪表的阻尼作用减弱，形成欠阻尼情况，在这种情况

13、下，如果动圈仪表仅是指示型的，一般指针摆动几下，表现的更灵敏一些往往也是允许的，但对于调节型仪表（即动圈表本身带调节）这种欠阻尼情况是不能允许的，故常常要并上 ，以增加阻尼，防止调节部分误动作，所以说一般仅是在与热电阻配接的大量程带调节的动圈指示型仪表才采用。,（4）温度补偿 易受环境温度变化的影响，温度升高，增大。 磁感应强度B亦受温度影响，温度升高，B减弱。 测量机构的弹性刚度系数K受温度变化影响，温度升高，K值减小。 温度补偿主要是针对动圈自身的内阻而言。通常采取的手段是利用热敏电阻作为补偿元件，补偿的温度范围是050，即任凭环境温度在050范围内变化。,图9 动圈温度补偿电路,因为随

14、t 而 ，所以可用热敏电阻作温度补偿。 常取20， ， 恒为50 温度特性接近线性； 基本不随温度变化。,当冷端温度不能保持在0时，将引起测量误差。为了减少这种误差，必须对热电偶冷端温度进行补偿，可用以下方法。 （1）补偿导线法。将热电偶配上相应的补偿导线，并将动圈仪表的机械零位随时调到补偿导线末端所处的温度处。 （2）冷端恒温法。将动圈仪表的机械零位调到相应的恒温示值上。 （3）补偿电桥法。将动圈仪表的机械零位调到+20示值上。 （4）计算校正法。将动圈仪表的机械零位调到0。并用玻璃温度计随时测取补偿导线末端温度，然后根据E（t,t1）+E(t1,0)=E(t,0)计算E（t,0），从而查得

15、t.,2 动圈仪表得误差分析,一.基本误差 动圈仪表在加工、制造过程中，由于加工工艺、元器件质量等各方面的影响，很难得证实际的仪表产品与理论设计的要求完全一致，习惯上我们把由于仪表本身的内部特性和器件质量等因素造成的测量误差称为动圈仪表的基本误差，它主要由以下几种误差组成。,1.变差 所谓变差是指在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对同一参数进行正反行程的测量时，所得到的测量结果并不相同，其二者之差即为变差。 动圈仪表所出现的变差主要是由仪表可动部分的摩擦和机械配合中的间隙等因素带来的，一般说来，这种变差在轴承、轴支承方式的动圈表中表现较突出，而对采用支承的仪表，由于不存在机械摩擦而变差很小。

16、 支承的仪表变差很小。,2.不完全平衡误差 由于仪表可动部分的重心与转轴不能完全重合而带来的测量误差我们称为不完全平衡误差，这主要是由于可动部分的重心与支撑点不重合必然会产生一定的重力矩，这种重力矩的存在必然会导致仪表所受到的实际驱动力矩与原理论上设计的驱动力矩不符，从而产生误差，造成这种误差的原因多是由于仪表可动部分的平衡事先调整不准，如平衡锤没有调整到位，以及动圈杆等发生机械变形所致。 可动部分的中心调整不准及机械变形所致。,动圈表的平衡调整,（1）、调整指针、动圈、支承机构、平衡锤、花篮、磁靴等，使指针能够自由、平稳地移动，没有呆卡现象。消除平衡锤上的多余配重，将平衡锤上的配重线圈移至中

17、间位置。对于燕尾平衡锤，应使两平衡锤的夹角近似60，并以指针的延长线为轴线对称布置，检查指针是否弯曲，如弯曲就将其调直。,（2）、给仪表输入电信号，使指针移动到中心刻度线上，这样有利于平衡性调整（注意仪表电气部分的电压高低，保证安全）。用角度板将仪表前端抬起到一个所要求的角度，观察指针的移动方向，如果指针向左移动说明右锤轻，适当增加右锤的配重（一般采取加焊锡的方法，也可向后移动配重锤的线圈，但注意配重应牢固，并尽量少）。反之，如指针向右移动则说明左锤轻，要增加左锤的配重，用角度板将仪表后部抬起复查仪表的平衡性，直到平衡为止（指针无明显位移）。,3.刻度误差与调整误差 所谓刻度误差是指在印制刻度

18、盘时，本身就没有将分度刻准而引入的误差，而调整误差是指即使刻度标尺本身印制是准确的，但由于在装配时调整不准而带来的误差，对于后一种误差，一般通过细心调整是可以纠正的。 动圈仪表除了由于自身内部特性和质量等因素所造成的基本误差之外，在具体的应用中还常常会因各种外界因素的影响而带来测量误差，我们常把这类误差称为动圈仪表的附加误差。,二.附加误差 仪表在正常工作条件下，由于外界原因而引起的误差我们称为仪表的附加误差。附加误差主要由以下几方面的因素造成。,1.外线路电阻值不符合规定所带来的误差 首先明确几个电阻的定义，我们知道动圈仪表测量机构的基本电路如下图。 从节点向虚线框内看的等效电阻为 ；从节点

19、向虚线框外看的等效电阻为 ，整个回路的电阻称为 。,图10 动圈测量机构,（配热电偶的仪表，规定 ）,动圈电流：,2.环境温度变化产生的误差 环境温度的变化总会对回路电阻 产生影响，必然要带来误差。 对于动圈内阻 随温度的变化可以通过热敏电阻的负温度特性进行补偿，尽管不能完全补偿，但至少可以在一定的温度变化范围内进行补偿，因此在一定的温度范围内，如2050范围内可以近似认为是一个恒定的常数，但对于 随环境温度的变化一般是很难补偿的，因为这种变化往往是依外接导线的长短而异，同时也与外部导线所处的环境状况有关，一般很难事先估计。另外信号源本身的内阻往往也会随被测参数的变化而变化，这些情况都会给测量

20、结果带来误差。,对于大量程仪表，因为 ，所以该项附加误差较小，但对于小量程仪表由于 一般较小， 不能 ，此项误差较大。,3.外界电磁场干扰会引入的测量误差 如果动圈仪表的工作环境处于较强的电磁场干扰之中，仪表工作是不易稳定的，并且会给测量结果带来附加误差，虽然仪表内部大都配有金属屏蔽罩，但在安装时，仍应使仪表及连接导线尽量远离大电机、大变压器、大电炉等较强的电磁干扰源，以减小外电磁场对仪表的影响。,3 动圈仪表的效验,由于与热电偶、热电阻相配用以检测温度的动圈仪表，和一般用于检测直流电压的动圈仪表不同，因为与热偶、热阻相配的动圈仪表对其测量电路有一些特殊的要求，理解并熟悉这些特殊性是十分必要的

21、。下面我们就专门讨论一下这个问题。,由于我国生产的热电偶均符合ITS-90国际温标所规定的标准，其一致性非常好，所以国家又规定了与每一种标准热电偶配套的仪表，它们的显示值为温度，而且均已线性化。国家标准的动圈式显示仪表命名为XC系列。有指示型（XCZ）和指示调节型（XCT）等系列品种。与K型热电偶配套的动圈仪表型号为XCZ-101或XCT-101等。数字式仪表也有指示型（XMZ）和指示调节型（XMT）等几种系列品种。,动圈仪表的校验应符合下列规则 1 可动部分进行平衡检查 仪表向左 右 前 后倾斜 5 -10 其指针偏离刻度不超过仪表的允许误差。 2 指针在零刻度与满刻度之间的上升与下降过程中

22、 可动部分必须灵活 指针移动平稳卡针 摇 迟滞等现象 。 3 要会使用外接调整电阻。在动圈仪表安装位置不变的情况下，安装一次测温元件时，都要重新调整一次外接调整电阻的数值，配用热电偶时，R外15 。配用热电阻时，R外5。 4 仪表出厂时将短路端子用导线短路，实际上就是将动圈本身短接成一回路，构成一个磁感应阻尼器。,XC系列动圈式仪表测量机构的核心部件是一个磁电式毫伏计。动圈式仪表与热电偶配套测温时，热电偶、连接导线（补偿导线）、调整电阻和显示仪表组成了一个闭合回路。,1热电偶 2补偿导线 3冷端补偿器 4外接调整电阻 5铜导线 6动圈 7张丝 8磁钢（极靴） 9指针 10刻度面板,XCZ系列指

23、针式显示仪表,XCZ102型动圈式显示仪表,XCZ102型动圈式显示仪表原理图,从中可图以看出，电阻信号转换为毫伏信号是由不平衡电桥来完成的。其中RO、R2、R3、R4均为锰铜电阻，R1为热电阻的引线电阻，它们组成了电桥的四个桥臂， a、b为电桥的输出端，c、d为电源端，a、b、c、d四点把电桥分成了四个桥臂 。 设计时一般使电桥中的R3=R4，R1+R2=Rt0+R1+R0，式中Rt0为对应于仪表刻度起点的热电阻值，此时电桥处于平衡状态，电桥的输出为零。,热电阻测温效验,（2） 配热电阻的动圈测温指示仪表： 配热电阻的动圈测温指示仪表型号为XCZ-102， 其电路如下图所示。,XCZ-102

24、动圈仪表电路,热电阻是无源敏感元件， 不能直接驱动动圈仪表， 要用电桥转换。 热电阻测温电桥常采用3线制接法， 以消除引线电阻随环境温度变化造成的测量误差。 如果使用5 的定值导线， 当环境温度在050范围内时， 附加误差不超过5%。为限制桥臂电阻发热， 要求I1在测量下限时（此时电桥平衡，电流较大）的值I10不超过6 mA，国产仪表R2+R3=800 ，I10实际只有5 mA。,当被测温度升高时，热电阻的阻值Rt增大，电桥失去平衡，a点电位高于b点电位，此时有电流流过动圈，指针产生偏转；被测温度愈高，电桥输出的不平衡电压Uab愈大，仪表指针的偏转角度就愈大。不平衡电桥从而完成了由电阻到电压的

25、信号转换。其动圈测量机构与配热电偶的动圈仪表线路完全相同。RO为调零电阻。当热电阻的阻值等于Rt0时，如果仪表的指针不在零点，可以通过调节RO，使仪表的指针指在起始点上。 当Rt相应于仪表满刻度对应温度的阻值时，若仪表指针不指在满刻度位置上，则可调节R串达满刻度。热电阻的三线制接法：由于热电阻需通过导线与电桥相连，而连接导线的电阻值又会随环境温度而改变，所以如果把热电阻的连接导线都接在一个桥臂内，当环境温度变化时，连接导线电阻的改变值将会与热电阻的变化值相叠加，给仪表带来较大的误差。因此通常采用三线制接法，即让两根连接导线分别接入相邻的两个桥臂，当导线电阻值变化时，其影响可以相互抵消一部分。,

26、R1为外接调整电阻。一般规定每根连接导线的总电阻值为5，若不足5时，须用锰铜丝电阻补足5，调整阻值应精确到5001。 动圈仪表与热电阻配合时，其分度号必须相同。,磁电系仪表的误差调整,1) 调分磁片 若表头灵敏度下降，全偏转电流增大，可调整分磁片（磁分路），先从细调分磁片开始，使它处于少分磁的位置，以增加气隙磁通密度，提高灵敏度。分磁片的粗调会影响仪表刻度特性，应尽量少调或不调。调分磁片对多量程仪表各量程的影响是一致的。调后引起的误差曲线，一般都是线性的，而且不会影响线路的温度补偿条件，是很好的调整方法，应首先选用。,2) 调整张丝张力。 对于张丝仪表，还可以用调整张丝张力的方法进行凋整。若表

27、头灵敏度升高，仪表出现偏快的误差时，可以调紧张丝，增大张力，以降低测量机构的灵敏度。如果偏差较大，应结合分磁片进行调整。因为单靠增大张丝张力，会使弹性后效增大。若表头灵敏度下降，一般不宜采取放松张丝减小张力的方法进行调整。因为这会使测量机构的机械平衡变差。但是如果偏差不大，调整的幅度很小，也是可行的。,XMZ系列智能数字显示仪表,特点： 1、带冷端温度自动补偿； 2、单片机智能化设计，仪表零点、量程等全部参数 可按键设定； 3、具有软件校验功能，可通过按键对仪表进行校准； 4、具有超量程指示、断线指示等故障自诊断功能； 5、采用开关电源，电压适应范围宽，仪表体积小、重量轻。 6、220VAC或

28、24VDC供电电源。,XMZ系列智能数字显示仪表外形,XMT系列热电偶智能数字显示控制仪表的特点,带冷端温度自动补偿； 具有超量程指示、断线指示等故障自诊断功能； 双屏显示、副屏显示内容可设定； 最多可带4路报警控制继电器输出； 每个报警控制点的回差可设定； 每个报警控制点的报警方式（上限报警或下限报警）可分别设定。,其他与热电偶的配套的仪表,数字式温度显示调节仪,数字式显示仪表的基本组成,一、数字式显示仪表的分类,数字显示仪表,电压型,频率型,单点式,多点式,单点式,多点式,显示仪,显示报警仪,显示输出仪,显示记录仪,显示报警输出记录仪,二、数字式显示仪表结构原理,检测变送,模拟信号,A/D

29、转换,数字信号,电子计数器,寄存器,电子译码器,显示器,功能： 将电压信号转换为数字脉冲信号； 输入与输出电位隔离。 构成： 低精度时直接用集成芯片转换； 单芯片精度取决于输出位数。 高精度时分段采用集成芯片转换。 对以电流方式输入的信号，先转换成电压信号。,1. A/D转换,1）. 模数转换的综述 在数字式显示仪表中，为了实现数字显示，需要将连续变化的模拟量转换成数字量。 AD转换器按其工作原理又可分成很多类，在数显仪表中常用下列几种： （ l）逐次比较电压反馈编码型，简称逐次比较型； （2）双积分型，又称u-t转换型； （3）电压频率转换型，又称叫u-f转换型； （4）脉冲宽度调制型，简称

30、调制型。,（1）逐次比较型AD转换器 逐次比较型AD转换器是目前使用最多的类型之一。它的基本思想是将输入的模拟量Vi同反馈电压Vf做n次比较，使量化的数字量逐次逼近输入的模拟量。它和用天平称质量的准则是一样的：(法码)大者弃，小者留，从高位到低位(即大法码到小法码)不断逼近，逐渐积累，直到天平两端平衡，所给的法码克数即为被测物质量。,逐次比较型AD转换器特点,逐次比较型AD转换器具有转换速度快（微秒级），精度高的特点，尤其是它的转换速度快这一点备受用户的青睐。精度可以达到0.005，甚至更高。误差主要来源于DA转换器和比较器电路。,（2）双积分型AD转换器的特点 双积分型AD转换器具有较高的精

31、度，且价格非常低廉，所以也是目前使用较多的品种之一。 双积分型AD转换”的缺点就是速度比较慢，抗工频干扰的能力很强。 （另外两类A/D转换器“脉冲宽度调制型”以及“电压频率型”使用不太广泛，我们不展开讨论了。 ）,数字显示仪表的基本构成方案 （1） 模拟线性化方案：它是在模拟电路部分实现线性化。 其特点是线路简单、可靠，可以直接输出线性化的模拟信号， 但精度低、 通用性差。 （2） 模/数转换线性化方案：它是用非线性A/D转换器完成的，结构紧凑，精度也高，但通用性差、测量范围窄。 （3） 数字线性化方案： 它是在数字电路部分实现线性化的方案， 其特点是精度高， 适用面广， 但是线路较复杂， 给

32、仪表的可靠性带来一些影响。,基本原则是“以折代曲”。将不同斜率的斜线乘上不同的系数变为同一斜率的线段而达到线性化的目的。,数字线性化器逻辑原理图,2. 电子计数器,功能： 将A/D转换输出或测试仪表的数字输出按10进制进行分段； 构造与工作原理： 一般由多个双稳态触发器串联组成； 通过依次触发，实现进位。,3. 寄存器,功能： 暂时储存电子计数器输出结果； 隔断计数器非信号输出； 根据后续请求定时输出数字信号。 结构： 一般直接采用RAM芯片构成。,4. 译码器,功能： 将数字信号翻译为十个数字状态； 将每个数字翻译为对应管脚信号。 构造： 通常由与显示器配套的专用芯片实现。,5. 显示器,功

33、能： 显示数字 分类 辉光数码管 发光二极管 液晶显示器,3,2,1,温度：560C 压力：3.1MPa,LED数码管,液晶显示(LCD),发光二极管显示(LED),四位半单量程数字电压表 ICL7135四位半单量程数字电压表电路如下图所示。 ICL7135的B8、B4、B2、B1各端送出的BCD码， 经过74LS47BCD码/七段译码器转换后， 可同时能使5个共阳极数码管显示数字；D5D1提供位选通信号， 经V5V1对数码管由高位到低位分时扫描显示； 利用D5信号经V7倒相后控制74LS47的RBI端，可实现“万”位显示的控制。RBI=0，74LS47只能输出“0”以外的数字所对应的七段码，

34、RBI=“1”则能输出包括“0”在内的任何数字所对应的七段码。,位单量程数字电压表电路原理图,1. 使用条件：环境温度 050；相对湿度 90 电源电压 交流85V265V 频率50/60 Hz；或直流 24V10 2. 基本误差：（0.5F.S+1dig） 3. 输入特性：电偶型、毫伏型：输入阻抗1M 标准电流型：输入阻抗250 标准电压型：输入阻抗800k 电阻型：引线电阻要求010，三根相等 4. 输出特性：继电器常开触点容量为交流5A/240V或直流5A/24V。 电流信号输出：(420)mA 负载电阻750 电压信号输出：(15)V 负载电阻250k PWM电压信号输出: DC: 2

35、0 mA /20V(NPN) 可控硅过零触发：AC: 1A/220V 5. 直流电源输出：电压24V，最大电流50mA，可直接配接二线制变 送器 7. 内部冷端补偿温度范围：050 功耗：5W,主要技术参数,三线电阻计算,Rab+Rac-Rbc Ra= 2 Ra Rb Rc,东辉智能仪表有限公司,主要技术参数 1. 使用条件：环境温度 050；相对湿度 90 电源电压 AC:85V265V 频率50 Hz/60 Hz；或DC:24V10 2. 基本误差：（0.5F.S+1dig） 输入特性：最大输入频率8KHz； 三角波、正弦波等脉冲信号输入（300mV幅值12V） NPN、PNP、三极管脉冲

36、输出传感器(4.5V输入信号60V） 无源触点脉冲输出传感器（电阻5K） 4. 输出特性：继电器常开触点容量为交流5A/240V或直流5A/24V。 电流信号输出：(420)mA 负载电阻750 电压信号输出：(15)V 负载电阻250k 5. 直流电源输出：电压24V，最大电流50mA，直接配接二线制变送器 6. 内部冷端补偿温度范围：050 功耗：5W,面板说明,型谱和开孔尺寸,参数设定,本仪表参数菜单分主菜单和子菜单。 菜单加锁操作 本仪表密码锁分为00和01两个级别，00级为所有菜单加锁，01级为除SU菜单外的其它菜单加锁。 加锁时首先要选择加锁的级别。按SET键使副屏显示密码设定菜单

37、，用键或键将主屏参数改为或，按下SET键确认。此时，副屏显示 ，用键或键将主屏参数改为您想设定的密码，按下SET键确认。 注：出厂时密码为2000，任意开锁。,参数设定操作,（1）当仪表以00级加锁时，按下SET键，仪表显示开锁操作，将主屏参数改为您预设的密码，按SET键确认，即可进入各菜单的设定操作。 （2）当仪表以01级加锁时，可进入快捷操作或直接进入Su菜单 a 副屏显示值快捷修改： 正常工作状态下，按一下SET键，副屏个位数的小数点闪烁，用键或键直接修改副屏示值至新的给定值，按下SET键确认。 b 按下SET键1秒，主屏显示，直接可按ENT键进入SU菜单的设定。其它主菜单经开锁操作后方

38、可进入参数级别。 注：在参数设定操作的任何时候按住SET键3秒，主屏将显示，仪表提前退回正常工作状态。进入参数设定后，若连续15秒不进行任何操作，仪表将自动退回正常工作状态。,参数设定流程图,标度设定例子 a. 显示值PV计算公式,f=脉冲输入的频率（Hz） SC.F：标称/变送量程高端 SC.0：标称/变送量程低端 SF.F：对应标称/变送量程高端的输入的频率 b. 例：某流量脉冲传感器要求输入频率1500Hz时，显示100.0 输入频率0Hz时，显示2.0 输入频率小于50Hz时，小信号切除 具体设定：SSC菜单中：SF.F=1500 SC.F=100.0 SC.0=2.0 CAL菜单中：

39、qs=50,D/A输出修正设定 仪表出厂时已将CAL菜单下的d0 设成0,dF设成100.0。若用户使用过程中发现D/A输出有误差，可按下列步骤进行调整： 确认CAL菜单下的d0已设成0,dF已设成100.0； 输入量程零点信号，测出D/A输出值I0（或V0）；输入满量程信号，测出D/A输出值IF（或VF）； 按下列公式算出新的d0、dF值输入仪表： 电流信号：,电压信号：,例：接附录1的例子(420)mA变送输入25时压力显示0.00Mpa，变送输出3.75mA，输入360时压力显示10.00Mpa，变送输出20.50mA。代入上式计算得：,将计算出的dO、dF值重新输入，即可得到修正后的(

40、420)mA输出。 注：本仪表模拟信号输出类型可以通过修正输出参数（d0）(dF)实现对应关系如下表：,信号类型 d0值 dF值 (420)mA 0 100.0 (15)V 010mA 40.0 200.0 020mA 20.0 100.0 05V 仪表原输出信号为电流型的要改成电压型的需在信号输出端并接一只250电阻。,接线方法,SWP系列数字显示控制仪,一. 输入信号与适配传感器 1 . 配用标准分度号温度传感器 :,2 . 配用标准信号变送器 :,二、主要技术参数 输入信号 模拟量 热 电 偶：标准热电偶B、S、K、.E、J、T、WRe等 电 阻：标准热电阻Pt10、Pt100、Cu50

41、等远传压力电阻 电 流：010mA、420mA、020mA等输入阻抗250 电 压：05V、15V等输入阻抗250k 测量范围 -1999 9999 字 测量精度 0.2FS 1字或0.5 FS 1 字 分 辨 率 1、0.1、0.01或0.001字 温度补偿 0 50 显示方式 . -1999 9999 测量值显示 . -1999 9999设定值显示 . 0100%测量值光柱显示 . 发光二极管工作状态显示 光柱精度 光柱显示精度为1% 控制方式 位式ON / OFF 带回差 输出信号 模拟量输出 DC 010mA(负载能力750) DC 420mA(负载能力500) DC 05V (输出能

42、力250) DC 15V (输出能力250) 开关量输出 继电器控制输出继电器ON/OFF带回差。 触点容量：AC220V/3A；DC24V/6A（阻性负载） 可控硅控制输出SCR（可控硅过零触发脉冲）输出,可触发可控硅: - 400V/100A 固态继电器输出SSR（固态继电器控制信号）输出，624V/30mA(电压不可调) 通讯输出 接口方式标准串行双向通信接口：RS -485 , RS-232C , RS -422等 波 特 率3009600bps 内部自由设定 馈电输出 DC 24 V , 负载能力30 mA,控制方式 可选择14限控制，LED指示。控制方式为继电器ON/OFF带回差（

43、用户可自 由设定） 控制精度 1字 报警方式 可选择14限报警，LED指示。报警方式为继电器ON/OFF带回差（用户可 自由设定） 报警精度 1字 温度补偿 050数字式温度自动补偿 参数设定 面板轻触式按键数字设定 参数设定值断电后永久保存 参数设定值密 码锁定 保护方式 输入回路断线报警（热电偶或电阻输入时），继电器输出状态LED指示 输入超/欠量程报警 电源欠压自动复位 工作异常自动复位（Watch Dog） 联机通讯 通讯接口为二线制、三线制或四线制（如RS-485、RS-232C、RS-422等），亦可由用户特殊要求， 波特率3009600bps可由仪表内部参数自由设定。接口和主机采

44、用光电隔离，通讯距离可达1.2公 里。系统采用主从通讯方式，整个控制回路只需一根二（三、四）芯电缆(依据实际通讯方式 而定)，即可实现与上位机通讯，上位微机可呼叫用户设定的仪表设备号，随时调用各台仪表的现 场数据，并可进行仪表内部参数设定。配用SWP 数据采集器和SWP工控组态软件，可实现多台 SWP仪表与一台或多台微机进行联机通讯。,使用环境 环境温度 050 相对湿度 85RH 避免强腐蚀气体 供电电压 常 规 型 AC 220 V + 10 -15% ( 50 Hz 2 Hz )线性电源供电 特 殊 型 AC 90260 V开关电源供电 DC 24 V2 V开关电源供电 功 耗 5W（A

45、C220V线性电源供电） 4W（AC90265V开关电源供电） 4W（DC24V开关电源供电） 结 构 标准卡入式 重 量 420 g ( AC 220 V线性电源供电 ) 260 g ( 开关电源供电 ),三、操作方式 仪表面板,控制参数（一级参数）设定 (1). 控制参数的种类 在仪表PV测量值显示状态下,按压SET键,仪表将转入控制参数设定状态。每按SET键即照下列顺序 变换参数(一次巡回后随即回至最初项目)。各设定参数如下表所示：, 仪表参数设定时 , PV 显示器将作为设定参数符号显示器及设定值显示器 。每一参数设定过程都分作二次完成 。即 : PV 先显示参数符号 , 接下来显示对

46、应于该符号含义的具体参数值 。 根据仪表规格不同有不予显示的参数 , 尚请注意 。 (2). 参数设定方式 以下以SWP-T803 为例，说明参数设定方式及过程。(设定上限报警目标值为100) 整参数值等于100。 用以上方法,可继续分别设定其它各参数。修改参数前,请先确认CLK=00,否则参数将无法修改 。 操作时注意 : . 设定参数改变后 , 按 SET 键该值才被确认保存 。 . 如参数的设定值不能修改 , 则系设定参数被禁锁 , 请将 CLK 的参数设定值改为00即可开锁修改参数。 . 要使设定值为负数,可按设定值减少键使设定值减小至零后 , 继续按住该键 , 显示即出现负值 。 . 参数一旦设定 , 断电后将永远保存 。,五、校对方式 本仪表采用智能化微机技术, 提出了全新的数字式调试概念 , 整机无电位器 , 为轻触式面板按键操作, 只需修改仪表内部参数即可进行校对及量程变更 。 . 零点校对 : 可在全范围内将测量初始值 ( 零点 ) 进行正 ( 负) 迁移( 调整二级参数Pb1 ) 。 . 增益校对: 可将测量范围进行放大( 缩小)处理 , 以改变测量量程 , 提高测量精度 ( 调整二级参数KK1 ) 注