Digitale måleenheter: fordeler og ulemper, operasjonsprinsipp
Digital måling er en av de mest revolusjonerende måtene å måle ulike fysiske størrelser gjennom menneskehetens historie. Vi kan si at generelt, siden bruken av digital teknologi, har viktigheten av denne typen enheter i stor grad bestemt fremtiden for hele vår eksistens.
Alle måleapparater er delt inn i analoge og digitale.
Digitale målere har høy responshastighet og høy nøyaktighet. De brukes til å måle et bredt spekter av elektriske og ikke-elektriske størrelser.
I motsetning til digitale analoge enheter, lagrer de ikke målte data og er ikke kompatible med digitale mikroprosessorenheter. Av denne grunn er det nødvendig å registrere hver måling som gjøres med den, noe som kan være kjedelig og tidkrevende.
Den største ulempen med digitale målere er at de trenger en ekstern strømkilde eller batterilading etter en viss tid.Også nøyaktigheten, hastigheten og effektiviteten til digitale enheter gjør dem dyrere enn analoge enheter.
Digitale måleenheter - enheter der den målte analoge inngangsverdien X automatisk sammenlignes empirisk med diskrete verdier av den kjente (sample) verdien N og måleresultatene er gitt i digital form (Hvordan er analoge, diskrete og digitale signaler forskjellige?).
Blokkdiagram av et digitalt voltmeter
Når du utfører komparative operasjoner i digitale måleinstrumenter, kvantiseres nivået og tiden for verdiene til de kontinuerlige målte mengdene. Måleresultatet (numerisk ekvivalent av den målte verdien) dannes etter utførelse av digitale kodingsoperasjoner og presenteres i en valgt kode (desimal for visning eller binær for videre behandling).
Digital lysmåler
Sammenligningsoperasjoner i digitale måleenheter utføres av spesielle sammenligningsenheter. Vanligvis oppnås det endelige resultatet av målingen i slike enheter etter lagring og viss behandling av resultatene av separate operasjoner for å sammenligne den analoge verdien X med forskjellige diskrete verdier av prøveverdien N (sammenligning av kjente fraksjoner av X med N av samme verdi kan også gjøres).
Den numeriske ekvivalenten til X presenteres for måleenheten ved hjelp av utdataenheter i en form som er praktisk for persepsjon (digital visning) og, om nødvendig, i en form som er praktisk for inndata i en elektronisk datamaskin (datamaskin) eller i et automatisk kontrollsystem (digitale kontrollere, programmerbare logiske kontrollere, intelligente releer, frekvensomformere).I det andre tilfellet kalles enhetene oftest digitale sensorer.
Digital nonometer
Generelt inneholder digitale måleenheter analog-til-digital-omformere, en enhet for å generere en referanseverdi N eller et sett med forhåndsdefinerte verdier av N, komparatorer, logiske enheter og utgangsenheter.
Automatiske digitale måleapparater må ha en enhet som styrer driften av deres funksjonelle enheter. I tillegg til nødvendige funksjonsblokker kan enheten inneholde ytterligere, for eksempel omformere av kontinuerlige verdier X til mellomliggende kontinuerlige verdier.
Slike omformere brukes i måleinstrumenter hvor den mellomliggende X lettere kan måles enn originalen. Konverteringen av X til elektriske størrelser brukes ofte når man måler ulike ikke-elektriske størrelser, i sin tur er elektriske ofte representert med ekvivalente tidsintervaller, og så videre.
Se også:
Analog til digital omformere (ADC) er enheter som aksepterer analoge inngangssignaler og følgelig deres utgående digitale signaler, egnet for arbeid med datamaskiner og andre digitale enheter, dvs. vanligvis konverteres det fysiske signalet først til analogt (likt det originale signalet) og deretter konverteres det analoge signalet til digitalt.
Digitale målere bruker en rekke automatiske målemetoder og målekretser. En egen n bestemmer spesifisiteten primært til sammenligningsmetodene.
X og N kan sammenlignes ved å balansere og matche metoder. I den første metoden kontrolleres endringen i verdiene til N inntil likheten (med diskrethetsfeil) av verdiene til X i N eller effektene produsert av dem er sikret. I henhold til den andre metoden sammenlignes alle verdier av N samtidig med X, og verdien av X bestemmes av verdien som samsvarer med den (med diskrethetsfeil) n.
I matchingsmetoden brukes vanligvis flere komparatorer samtidig, eller X har muligheten til å handle på en felles enhet som leser N-verdien som matcher den.
Det skilles mellom metoder for sporing, sveip og bitvis balansering, samt metoder for telling av sporing eller avlest sporing, periodisk telling eller periodisk telling av sammenligningsresultater.
Digitalt multimeter
De første digitale måleinstrumentene i historien var romlige kodesystemer.
I disse enhetene (sensorene), i samsvar med måleskjemaet, konverteres den målte verdien ved hjelp av en analog omformer til en lineær bevegelse eller en rotasjonsvinkel.
I tillegg, i analog-til-digital-omformeren, er den resulterende forskyvnings- eller rotasjonsvinkelen kodet ved hjelp av en spesiell kodemaske, som brukes på spesielle kodeskiver, trommer, linjaler, plater, katodestrålerør, etc.
Masker lager symboler (0 eller 1) med nummeret N-kode i form av ledende og ikke-ledende, transparente og ugjennomsiktige, magnetiske og ikke-magnetiske områder, etc. Fra disse områdene fjerner spesiallesere den angitte koden.
Den vanligste metoden for å fjerne tvetydighetsfeil er basert på bruk av spesielle sykliske koder, der tilstøtende tall er forskjellige i bare en bit, dvs. lesefeilen kan ikke overskride kvantiseringstrinnet. Dette oppnås på grunn av det faktum at når hvert tall endres med én i den sykliske koden, endres bare ett tegn (for eksempel brukes gråkoden).
Digital koder
Avhengig av implementeringen av koderen, kan romlig kodingstransdusere deles inn i kontakt-, magnetiske, induktive, kapasitive og fotoelektriske transdusere (se — Hvordan kodere fungerer og fungerer).
Eksempler på digitale målere: