國(guó)外進(jìn)口數(shù)字顯示儀表以高品質(zhì)、高穩(wěn)定性和高價(jià)格為特點(diǎn)，尤其在高端PID調(diào)節(jié)器領(lǐng)域以控制算法先進(jìn)、控制效果好和高穩(wěn)定性讓國(guó)產(chǎn)儀表暫時(shí)無(wú)法超越，目前廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司AI系列調(diào)節(jié)器代表同行業(yè)最高水品，但高端調(diào)節(jié)器市場(chǎng)仍被國(guó)外歐陸等品牌占據(jù)。除去高端PID調(diào)節(jié)器和一些特殊用途數(shù)字儀表國(guó)外企業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯外，數(shù)字顯示儀表技術(shù)、性能等方面國(guó)產(chǎn)儀表和進(jìn)口儀表已不分伯仲，其中以昌暉儀表制造有限公司、廈門宇電自動(dòng)化科技有限公司、福建上潤(rùn)精密儀器有限公司、福州昌暉自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司、虹福建順昌潤(rùn)精密儀器有限公司、北京昆侖天辰儀表科技有限公司、北京金立石儀表科技有限公司、福建東輝智能儀器有限公司、廈門安東電子有限公司等生產(chǎn)的數(shù)字顯示儀表為國(guó)產(chǎn)高穩(wěn)定性和可靠性二次儀表代表。
昌暉YR-GF系列0.2%精度數(shù)字顯示控制儀
萬(wàn)能輸入數(shù)字顯示儀表最大的特點(diǎn)是能接收多種類型的輸入信號(hào)，一臺(tái)數(shù)字顯示儀表要輸入多種不同種類的傳感器信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，首先遇到的問(wèn)題就是，各種信號(hào)的最大量程對(duì)應(yīng)的電量相差很大，如K型熱電偶0-1200℃對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)是0-48.838mV；S型熱電偶0-1600℃對(duì)應(yīng)的熱電勢(shì)是0-16.777mV。可見(jiàn)儀表的輸入信號(hào)有大有小，所以對(duì)放大器的放大倍數(shù)要求是不同的。常規(guī)做法只能采用多個(gè)放大器。而萬(wàn)能輸入數(shù)字顯示儀表為了降低成本和減少儀表體積，使用了可編程增益放大器，以滿足各種類型輸入信號(hào)要求不同的放大倍數(shù)。
對(duì)于數(shù)字顯示儀表輸入信號(hào)的放大，大多選用高精度低漂移低功耗的運(yùn)算放大器。但由于數(shù)字顯示儀表輸入的量程信號(hào)有大有小，放大倍數(shù)也就不相同，這時(shí)就用可編程增益放大器對(duì)各輸入信號(hào)以適當(dāng)?shù)脑鲆孢M(jìn)行放大。只需把運(yùn)放的輸出適當(dāng)與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電平匹配就行了。因此，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的輸入信號(hào)類型，只要準(zhǔn)備幾種量程，就可以適應(yīng)各種輸入信號(hào)類型，儀表就成為萬(wàn)能輸入了。
程序控制放大器由電子模擬開(kāi)關(guān)和集成運(yùn)算放大器構(gòu)成。電子器件的種類繁多，所以各型數(shù)字顯示儀表的電路結(jié)構(gòu)、使用器件是不同的，但其基本原理是相似的，原理如圖所示。
從圖中可見(jiàn)，針對(duì)大小不同的輸入信號(hào)，為解決放大倍數(shù)不相同這一情況，通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)S1-S4的選擇，使電路中的電阻進(jìn)行不同的組合，來(lái)調(diào)整放大電路中兩個(gè)電阻的比值，用不同量程時(shí)的電阻比例來(lái)決定程控放大器的増益。開(kāi)關(guān)S1接通時(shí)假設(shè)放大器有50倍的增益，則開(kāi)關(guān)S4接通時(shí)放大器將有400倍的增益，就可以用單個(gè)運(yùn)放來(lái)完成大小不同輸入信號(hào)的放大。即不管輸入儀表的是什么量程的信號(hào)，經(jīng)過(guò)程控放大器處理，就變成了與A/D轉(zhuǎn)換器相匹配的電平信號(hào)了。這樣一臺(tái)數(shù)字顯示儀就可以接收多種類型的信號(hào)輸入了。圖中的S開(kāi)關(guān)是電子模擬開(kāi)關(guān)，應(yīng)用較多的有CD4050系列，可以把該系列元件理解為就是在程序控制下動(dòng)作的開(kāi)關(guān)，如：CD4051是單八路模擬開(kāi)關(guān)，相當(dāng)于一個(gè)單刀八擲開(kāi)關(guān)；CD4053是三組二路模擬開(kāi)關(guān)，相當(dāng)于三組單刀雙擲開(kāi)關(guān)。其動(dòng)作狀態(tài)與譯碼器的輸入有關(guān)；也就是說(shuō)，儀表的輸入信號(hào)，是由S電子模擬開(kāi)關(guān)切換進(jìn)行傳輸?shù)模琒的切換動(dòng)作與所選輸入信號(hào)類型，則取決于微處理器的控制信號(hào)，如何萬(wàn)能輸入信號(hào)切換則與組態(tài)值有關(guān)。
由于所要接收的信號(hào)類型較多，萬(wàn)能輸入數(shù)字顯示儀表的輸入信號(hào)端子，除小外型的(如48×48mm)只設(shè)計(jì)有幾個(gè)輸入端子外。其他的儀表大多設(shè)計(jì)有4個(gè)以上輸入端子。因?yàn)闊犭娮栊枰捎萌€制的接線法，毫伏和直流電壓信號(hào)的輸入端子大多是分開(kāi)使用的，對(duì)于線性電流信號(hào)的輸入，大多是采取外接分流電阻將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的方式，如4-20mA的電流信號(hào)，可用250Ω或500Ω電阻將其變?yōu)?-5V或0.2-1V的電壓信號(hào)輸入。
萬(wàn)能輸入數(shù)字顯示儀表信號(hào)的低電平轉(zhuǎn)換工程控放大器的增益切換都是通過(guò)儀表組態(tài)設(shè)置的。數(shù)字顯示儀表的所有測(cè)量處理過(guò)程都是在MCU的控制下進(jìn)行的，其與軟件程序緊密相關(guān)，沒(méi)有組態(tài)設(shè)置數(shù)字顯示儀表就無(wú)法工作。因此，數(shù)字顯示儀能實(shí)現(xiàn)萬(wàn)能輸入，是軟件和硬件技術(shù)相互配合的結(jié)果。
