Aparate digitale de măsurare: avantaje și dezavantaje, principiu de funcționare
Măsurarea digitală este una dintre cele mai revoluționare modalități de măsurare a diferitelor cantități fizice de-a lungul istoriei omenirii. Putem spune că în general, de la apariția tehnologiei digitale, importanța acestui tip de dispozitiv a determinat în mare măsură viitorul întregii noastre existențe.
Toate dispozitivele de măsurare sunt împărțite în analogice și digitale.
Contoarele digitale au o viteză mare de răspuns și o clasă ridicată de precizie. Sunt folosite pentru a măsura o gamă largă de mărimi electrice și neelectrice.
Spre deosebire de dispozitivele analogice digitale, acestea nu stochează date măsurate și nu sunt compatibile cu dispozitivele cu microprocesor digital. Din acest motiv, este necesar să înregistrați fiecare măsurătoare făcută cu acesta, care poate fi plictisitoare și consumatoare de timp.
Principalul dezavantaj al contoarelor digitale este că au nevoie de o sursă de alimentare externă sau de încărcare a bateriei după un anumit timp.De asemenea, acuratețea, viteza și eficiența dispozitivelor digitale le fac mai scumpe decât dispozitivele analogice.
Dispozitive de măsurare digitale - dispozitive în care valoarea analogică X de intrare măsurată este comparată automat empiric cu valori discrete ale valorii cunoscute (eșantion) N, iar rezultatele măsurării sunt date în formă digitală (Cum diferă semnalele analogice, discrete și digitale?).
Schema bloc a unui voltmetru digital
Atunci când se efectuează operații comparative în instrumentele digitale de măsură, se cuantizează nivelul și timpul valorilor mărimilor măsurate continue. Rezultatul măsurării (echivalentul numeric al valorii măsurate) se formează după efectuarea operațiilor de codare digitală și este prezentat într-un cod selectat (zecimal pentru afișare sau binar pentru prelucrare ulterioară).
Contor digital de lumină
Operațiile de comparare în aparatele digitale de măsură sunt efectuate de aparate speciale de comparare. De obicei, rezultatul final al măsurării în astfel de dispozitive se obține după stocarea și prelucrarea anumită a rezultatelor operațiilor separate pentru compararea valorii analogice X cu diferite valori discrete ale valorii eșantionului N (compararea fracțiilor cunoscute de X cu N de aceeași valoare poate fi de asemenea do).
Echivalentul numeric al lui X este prezentat dispozitivului de măsurare prin intermediul dispozitivelor de ieșire într-o formă convenabilă pentru percepție (afișaj digital) și, dacă este necesar, într-o formă convenabilă pentru intrare într-un computer electronic (calculator) sau într-un sistem de control automat (controlere digitale, controlere logice programabile, relee inteligente, convertoare de frecvență).În al doilea caz, dispozitivele sunt denumite cel mai adesea senzori digitali.
Nonometru digital
În general, dispozitivele digitale de măsurare conțin convertoare analog-digitale, o unitate pentru generarea unei valori de referință N sau un set de valori predefinite ale lui N, comparatoare, dispozitive logice și dispozitive de ieșire.
Dispozitivele automate de măsurare digitală trebuie să aibă un dispozitiv care să controleze funcționarea unităților lor funcționale.Pe lângă blocurile funcționale necesare, dispozitivul poate conține suplimentar, de exemplu, convertoare de valori continue X la valori continue intermediare.
Astfel de convertoare sunt utilizate în instrumentele de măsurare în care intermediarul X poate fi măsurat mai ușor decât originalul. La conversia lui X în mărimi electrice se recurge adesea la măsurarea diferitelor mărimi neelectrice, la rândul lor cele electrice sunt adesea reprezentate prin intervale de timp echivalente etc.
Vezi si:
Convertoare analog-digitale (ADC) sunt dispozitive care acceptă semnale analogice de intrare și, în consecință, semnalele digitale de ieșire ale acestora, potrivite pentru lucrul cu computere și alte dispozitive digitale, de ex. de obicei, semnalul fizic este mai întâi convertit în analog (similar cu semnalul original) și apoi semnalul analogic este convertit în digital.
Contoarele digitale folosesc o varietate de metode automate de măsurare și circuite de măsurare. Un n separat determină specificitatea în primul rând a metodelor de comparare.
X și N pot fi comparate prin metode de echilibrare și potrivire. În prima metodă, modificarea valorilor lui N este controlată până când se asigură egalitatea (cu eroare de discretitate) a valorilor lui X în N sau efectele produse de acestea. Conform celei de-a doua metode, toate valorile lui N sunt comparate simultan cu X, iar valoarea lui X este determinată de valoarea care îi corespunde (cu eroare de discretitate) n.
În metoda de potrivire, se folosesc de obicei mai multe comparatoare simultan, sau X are capacitatea de a acționa asupra unui dispozitiv comun care citește valoarea N care îi corespunde.
Se face o distincție între metodele de urmărire, măturare și echilibrare pe biți, precum și metodele de potrivire a urmei de numărare sau citire a urmei, numărarea periodică sau numărarea periodică a rezultatelor comparației.
Multimetru digital
Primele instrumente digitale de măsurare din istorie au fost sistemele de codificare spațială.
În aceste dispozitive (senzori), în conformitate cu schema de măsurare, valoarea măsurată este convertită cu ajutorul unui convertor analogic într-o mișcare liniară sau un unghi de rotație.
În plus, în convertorul analog-digital, deplasarea sau unghiul de rotație rezultat este codificat folosind o mască de cod specială, care este aplicată pe discuri cu coduri speciale, tobe, rigle, plăci, tuburi catodice etc.
Măștile creează simboluri (0 sau 1) ale codului numărului N sub formă de regiuni conductoare și neconductoare, transparente și opace, magnetice și nemagnetice etc. Din aceste zone, cititorii speciali elimină codul introdus.
Cea mai comună metodă de eliminare a erorilor de ambiguitate se bazează pe utilizarea codurilor ciclice speciale, unde numerele adiacente diferă doar într-un bit, adică. eroarea de citire nu poate depăși pasul de cuantizare. Acest lucru se realizează datorită faptului că, atunci când fiecare număr este schimbat cu unul în codul ciclic, este schimbat doar un caracter (de exemplu, se folosește codul Gray).
Encoder digital
În funcție de implementarea codificatorului, traductoarele de codificare spațială pot fi împărțite în traductoare de contact, magnetice, inductive, capacitive și fotoelectrice (vezi - Cum funcționează și cum funcționează codificatoarele).
Exemple de contoare digitale: