数字式仪表.doc

教学课题4.1、数字式电压基本表4.2数字式万用表4.3数字式频率表 教案序号教学目标1、了解数字式电压基本表的构造及工作原理 2、了解数字式万用表的构造、工作原理，掌握数字式万用表的使用方法 3、了解数字式频率表的工作原理，掌握其使用方法 教 学 重难点数字式电压基本表的组成 数字式万用表的正确使用 课型新授教法讲练法 演示法教具复习：1、模拟式万用表的组成及工作原理；2、MF500模拟式万用表的使用方法。导入：所谓数字式仪表，就是利用模拟一数字(A/D)转换器，将被测的连续量(模拟量)自动地转换成离散量(数字量)，以后再进行测量，并将测量结果以数字形式进行显示的电工测量仪表。新授： 第4章 数字式仪表4.1 数字式电压基本表 数字式仪表的种类繁多、功能各异。本章主要介绍电工测量中常用的数字式电压基本表、数字式万用表和数字式频率表。数字式电压基本表是数字式仪表的核心， 一、数字式电压基本表的结构1、数字式电压基本表的任务用模数转换器把被测的电压模拟量转换成数字量并送入计数器，通过译码器变换成笔段码，最后驱动显示器显示出相应的数值。2、一般数字式电压基本表的结构，它主要包括模拟和数字两大部分。模拟部分包括： (1)输入电路 (2)模数转换器 (3)基准电压源 数字部分包括：(1)逻辑控制器 它是仪表的中枢，用以控制模-数转换的顺序，保证测量的正常进行。 (2)计数器 将由模一数转换器转换来的数字量以二进制的形式进行计数。 (3)译码驱动器 将二进制数变换成笔段码，送人数字显示器。 (4)数字显示器 显示测量结果。(5)时钟脉冲发生器 (6)电源 为数字式电压基本表的各部分提供所需的能源。 二、CC7106型A/D转换器简介 1、A/D转换器：将被测的模拟量转换成数字量的装置称为模一数转换器。A/D转换器是数字式电压基本表的核心。 2、CC7106是目前应用较广的一种3位A/D转换器。 3、CC7106型A/D转换器的主要管脚的功能 三、数码显示器 1、发光二极管式数码显示器 适用于安装式的数字式仪表。2、液晶显示器注意：液晶显示器必须用交流(频率在30200Hz之间的方波)电压驱动。若采用直流驱动或用直流成分较大的交流驱动，将会使液晶材料发生电解，出现气泡而变质。四、数字式电压基本表由CC7106型AD转换器组成的3位数字电压基本表的典型电路。该表量程Um=200mV，称为基准挡或基本表。 五、数字式仪表的准确度和灵敏度 数字式仪表的准确度反映测量结果与实际值的一致程度，通常有两种表示方法。 第一种表示方法 准确度=(ardg + n个字) (81)第二种表示方法，即 准确度=(ardg + bfs) (82)数字式仪表的灵敏度用分辨力来表示，它表示在最低量程末位上的一个字所对应的电压值。例如：3位数字式万用表200mV挡的最大显示值为1999mV，末位上的数字1表示01mV，即100V，因此其分辨力为100V，比模拟式万用表高1 000倍。4.2 数字式万用表 一、数字式万用表的组成及原理（一）数字式万用表的组成数字式万用表主要由数字式电压基本表、测量线路、量程转换开关三部分组成。数字式电压基本表是数字式万用表的核心，相当于测量机构。测量线路的作用是将被测的各种电量和电参量转换为微小的直流电压，供数字式电压基本表显示数值。量程转换开关的作用是当置于不同位置时，可接通不同的测量线路。（二）DT830型数字式万用表的测量原理。 1直流电压测量电路 (1)直流电压量程的扩大利用分压电阻来扩大电压量程的。 (2)直流电压测量电路利用分压电阻R7R12可以把量程为200mV的电压基本表扩展成具有五个量程的直流电压测量电路。2直流电流测量电路 3交流电压测量电路 4交流电流测量电路 将分压电阻改换成分流电阻，就构成了五量程(200A、2mA、20mA、200mA、10A)的数字式交流电流表，其原理不再赘述。 5电阻测量电路 (1)数字式欧姆表的原理数字式万用表一般采用比例法测量电阻，不仅简化了电路，还保证了测量准确度。 (2)DT830型万用表电阻测量电路 采用比例法测量电阻。 6晶体三极管hFE测量电路 二、数字式万用表的使用方法 1外形结构 (1)液晶显示器 (2)电源开关 (3)量程开关 (4)hFE插座 (5)输入插孔 使用注意：在“V”与“COM”之间标有“MAX750V，1 000V”的字样，表示从这两个孔输入的交流电压不得超过750V(有效值)，直流电压不得超过1 000V。在“mA”与“COM” 之间标有“MAX200 mA”，在“10 A”与“COM”之间标有 “MAXl0A”，分别表示在对应插孔输入的交、直流电流值不得超过200mA和10A。 (6)电池盒 2使用方法 (1)直流电压的测量 (2)交流电压的测量 (3)直流电流的测量 (4)交流电流的测量 (5)电阻的测量 (6)二极管的测量 (7)晶体管hFE的测量 (8)线路通、断的检查 3使用数字式万用表的注意事项 (1)使用数字式万用表之前，应仔细阅读使用说明书，熟悉面板结构及各旋钮、插孔的作用，以免使用中发生差错。 (2)测量前，应校对量程开关位置及两表笔所插的插孔，无误后再进行测量。 (3)测量前若无法估计被测量大小，应先用最高量程测量，再视测量结果选择合适的量程。 (4)严禁测量高压或大电流时拨动量程开关，以防止产生电弧，烧毁开关触点。 (5)当使用数字式万用表电阻挡测量晶体管、电解电容等元器件时，应注意，红表笔接 “V”插孔，带正电；黑表笔接“COM”插孔，带负电。这点与模拟式万用表正好相反。 (6)由于数字式万用表的频率特性较差，故只能测量45500Hz范围内的正弦波电量的有效值。 (7)严禁在被测电路带电的情况下测量电阻，以免损坏仪表。 (8)若将电源开关拨至“ON”位置，液晶无显示，应检查电池是否失效，或熔丝管是否烧断。若显示欠压信号“卸”，需更换新电池。 (9)为延长电池使用寿命，每次使用完毕应将电源开关拨至“OFF”位置。长期不用的仪表，要取出电池，防止因电池内电解液漏出而腐蚀表内元器件。4.3 数字式频率表一、数字式频率表的结构数字式频率表的工作程序如图所示，它主要由五大部分组成，各部分的名称及功能如下： 1放大整形电路：能把各种不同波形和幅值的被测信号转换成幅值相等、频率与被测信号频率相同的计数脉冲。 2石英晶体振荡器：可输出标准频率的振荡信号。如产生非常稳定的32 768Hz的振荡信号。 3分频器：将石英晶体振荡器产生的高频信号经分频器分频后，获得周期为1s的时间基准信号，送人控制门电路。4控制门：受分频器送来的时间基准信号的控制打开或关闭。控制门打开时，被测计数脉冲经控制门送人计数显示电路；控制门关闭，被测计数脉冲无法通过控制门。5计数显示电路：将由控制门送来的计数脉冲计数后以数字形式显示出来。 二、数字式频率表的工作原理被测信号fx经放大整形后成为计数脉冲CP(如图a和b所示)，送到控制门。由石英晶体振荡器产生的振荡信号经分频器分频后输出时间基准信号Ta，并打开控制门。如果控制门打开的时间正好是1s，则通过控制门送入计数器的CP脉冲个数，就是被测信号的频率。这就是数字式频率表的基本工作原理。显然，频率表显示的是在Ta这段时间内被测频率的平均值。在数字式频率表中，控制门每开闭一次，就完成一个测量过程，过程结束自动回到零位，接着重复下一个测量过程。换句话说，控制门每开闭一次，显示器就显示一次被测信号的频率，而且控制门开闭的时间间隔可以调节。于是，数字式频率表就会以不同的速度重复闪动，