Skaitmeniniai matavimo prietaisai: privalumai ir trūkumai, veikimo principas
Skaitmeninis matavimas yra vienas revoliucingiausių būdų išmatuoti įvairius fizinius dydžius per visą žmonijos istoriją. Galima sakyti, kad apskritai nuo skaitmeninių technologijų atsiradimo šio tipo įrenginių svarba iš esmės nulėmė viso mūsų egzistavimo ateitį.
Visi matavimo prietaisai skirstomi į analoginius ir skaitmeninius.
Skaitmeniniai skaitikliai turi didelį atsako greitį ir aukštą tikslumo klasę. Jie naudojami įvairiems elektriniams ir neelektriniams dydžiams matuoti.
Skirtingai nuo skaitmeninių analoginių įrenginių, jie nesaugo išmatuotų duomenų ir nėra suderinami su skaitmeniniais mikroprocesoriniais įrenginiais. Dėl šios priežasties būtina įrašyti kiekvieną su juo atliktą matavimą, kuris gali būti varginantis ir atimantis daug laiko.
Pagrindinis skaitmeninių skaitiklių trūkumas yra tas, kad jiems reikia išorinio maitinimo šaltinio arba akumuliatoriaus įkrovimo po tam tikro laiko.Be to, dėl skaitmeninių įrenginių tikslumo, greičio ir efektyvumo jie brangesni nei analoginiai įrenginiai.
Skaitmeniniai matavimo prietaisai – prietaisai, kuriuose išmatuota įvesties analoginė vertė X automatiškai empiriškai lyginama su atskiromis žinomos (pavyzdinės) vertės N reikšmėmis ir matavimo rezultatai pateikiami skaitmenine forma (Kuo skiriasi analoginiai, diskretieji ir skaitmeniniai signalai?).
Skaitmeninio voltmetro blokinė schema
Atliekant lyginamąsias operacijas skaitmeninėse matavimo priemonėse, kvantuojamas nuolatinių matuojamų dydžių verčių lygis ir laikas. Matavimo rezultatas (skaitinis išmatuotos vertės atitikmuo) formuojamas atlikus skaitmeninio kodavimo operacijas ir pateikiamas pasirinktu kodu (dešimtainis rodymui arba dvejetainis tolesniam apdorojimui).
Skaitmeninis šviesos matuoklis
Lyginimo operacijos skaitmeniniuose matavimo prietaisuose atliekamos specialiais palyginimo įrenginiais. Paprastai galutinis matavimo rezultatas tokiuose įrenginiuose gaunamas po saugojimo ir tam tikro apdorojimo atskirų operacijų, skirtų analoginei vertei X palyginti su skirtingomis diskrečiomis mėginio vertės N reikšmėmis (žinomų X trupmenų palyginimas su N, rezultatais). tos pačios vertės taip pat galima padaryti).
Skaitmeninis X atitikmuo pateikiamas matavimo prietaisui išvesties prietaisais patogia suvokti forma (skaitmeninis ekranas) ir, jei reikia, tokia forma, kurią būtų patogu įvesti į elektroninį kompiuterį (kompiuterį) arba į automatinę valdymo sistemą. (skaitmeniniai valdikliai, programuojami loginiai valdikliai, intelektualios relės, dažnio keitikliai).Antruoju atveju įrenginiai dažniausiai vadinami skaitmeniniais jutikliais.
Skaitmeninis nonometras
Paprastai skaitmeniniuose matavimo įrenginiuose yra analoginių-skaitmeninių keitiklių, etaloninės vertės N generavimo vienetas arba iš anksto nustatytų N verčių rinkinys, lygintuvai, loginiai įrenginiai ir išvesties įrenginiai.
Automatiniai skaitmeniniai matavimo prietaisai turi turėti įtaisą, valdantį jų funkcinių mazgų veikimą.Be reikalingų funkcinių blokų įrenginyje gali būti papildomų, pavyzdžiui, nuolatinių reikšmių X keitiklių į tarpines ištisines reikšmes.
Tokie keitikliai naudojami matavimo priemonėse, kur tarpinį X galima išmatuoti lengviau nei originalų. X pavertimas elektriniais dydžiais dažnai naudojamas matuojant įvairius neelektrinius dydžius, o elektriniai dažnai atvaizduojami lygiaverčiais laiko intervalais ir pan.
Taip pat žiūrėkite:
Analoginiai skaitmeniniai keitikliai (ADC) yra įrenginiai, priimantys įvesties analoginius signalus ir atitinkamai jų išvesties skaitmeninius signalus, tinkami darbui su kompiuteriais ir kitais skaitmeniniais įrenginiais, t.y. paprastai fizinis signalas pirmiausia konvertuojamas į analoginį (panašų į pradinį signalą), o po to analoginis signalas konvertuojamas į skaitmeninį.
Skaitmeniniuose skaitikliuose naudojami įvairūs automatiniai matavimo metodai ir matavimo grandinės. Atskiras n pirmiausia lemia palyginimo metodų specifiškumą.
X ir N galima palyginti balansavimo ir derinimo metodais. Pirmuoju metodu N reikšmių pokytis kontroliuojamas tol, kol užtikrinama X reikšmių lygybė (su diskretiškumo paklaida) N arba jų sukeliami efektai. Pagal antrąjį metodą visos N reikšmės lyginamos kartu su X, o X reikšmė nustatoma pagal ją atitinkančią reikšmę (su diskretiškumo paklaida) n.
Taikant suderinimo metodą, keli lyginamieji elementai paprastai naudojami vienu metu arba X turi galimybę veikti bendrą įrenginį, kuris nuskaito jį atitinkančią N reikšmę.
Skiriami sekimo, nubraukimo ir bitų balansavimo metodai, taip pat skaičiavimo pėdsakų arba skaitymo pėdsakų atitikimo metodai, periodinis skaičiavimas arba periodinis palyginimo rezultatų skaičiavimas.
Skaitmeninis multimetras
Pirmieji istorijoje skaitmeniniai matavimo prietaisai buvo erdvinio kodavimo sistemos.
Šiuose įrenginiuose (jutikliuose) pagal matavimo schemą išmatuota vertė analoginio keitiklio pagalba paverčiama tiesiniu judėjimu arba sukimosi kampu.
Be to, analoginis-skaitmeninis keitiklyje susidaręs poslinkis arba sukimosi kampas užkoduojamas naudojant specialią kodo kaukę, kuri uždedama ant specialių kodų diskų, būgnų, liniuočių, plokščių, katodinių spindulių vamzdelių ir kt.
Kaukės sukuria N kodo simbolius (0 arba 1) laidžių ir nelaidžių, skaidrių ir nepermatomų, magnetinių ir nemagnetinių sričių ir kt. Iš šių sričių specialūs skaitytuvai pašalina įvestą kodą.
Dažniausias dviprasmybių klaidų šalinimo būdas yra paremtas specialių ciklinių kodų naudojimu, kai gretimi skaičiai skiriasi tik vienu bitu, t.y. skaitymo klaida negali viršyti kvantavimo žingsnio. Tai pasiekiama dėl to, kad cikliniame kode kiekvieną skaičių pakeitus vienu, pakeičiamas tik vienas simbolis (pavyzdžiui, naudojamas pilkasis kodas).
Skaitmeninis kodavimo įrenginys
Priklausomai nuo kodavimo įrenginio įgyvendinimo, erdvinio kodavimo keitikliai gali būti skirstomi į kontaktinius, magnetinius, indukcinius, talpinius ir fotoelektrinius (žr. Kaip kodavimo įrenginiai veikia ir veikia).
Skaitmeninių skaitiklių pavyzdžiai: