Digitale måleapparater: fordele og ulemper, princip for drift
Digital måling er en af de mest revolutionerende måder at måle forskellige fysiske størrelser på gennem menneskehedens historie. Vi kan sige, at siden fremkomsten af digital teknologi generelt har betydningen af denne type enhed i vid udstrækning bestemt fremtiden for hele vores eksistens.
Alle måleapparater er opdelt i analoge og digitale.
Digitale målere har en høj responshastighed og høj nøjagtighed. De bruges til at måle en bred vifte af elektriske og ikke-elektriske størrelser.
I modsætning til digitale analoge enheder gemmer de ikke målte data og er ikke kompatible med digitale mikroprocessorenheder. Af denne grund er det nødvendigt at registrere enhver måling, der foretages med det, hvilket kan være kedeligt og tidskrævende.
Den største ulempe ved digitale målere er, at de har brug for en ekstern strømkilde eller batteriopladning efter en vis tid.Også nøjagtigheden, hastigheden og effektiviteten af digitale enheder gør dem dyrere end analoge enheder.
Digitale måleapparater - enheder, hvor den målte input analoge værdi X automatisk sammenlignes empirisk med diskrete værdier af den kendte (eksempel) værdi N, og måleresultaterne er givet i digital form (Hvordan er analoge, diskrete og digitale signaler forskellige?).
Blokdiagram af et digitalt voltmeter
Når du udfører sammenlignende operationer i digitale måleinstrumenter, kvantiseres niveauet og tiden for værdierne af de kontinuerlige målte mængder. Måleresultatet (numerisk ækvivalent til den målte værdi) dannes efter udførelse af digitale kodningsoperationer og præsenteres i en valgt kode (decimal for visning eller binær for yderligere behandling).
Digital lysmåler
Sammenligningsoperationer i digitale måleapparater udføres af specielle sammenligningsenheder. Normalt opnås det endelige resultat af målingen i sådanne enheder efter lagring og vis behandling af resultaterne af separate operationer til sammenligning af den analoge værdi X med forskellige diskrete værdier af prøveværdien N (sammenligning af kendte fraktioner af X med N af samme værdi kan også gøres).
Den numeriske ækvivalent af X præsenteres for måleanordningen ved hjælp af output-enheder i en form, der er bekvem for perception (digital visning) og, om nødvendigt, i en form, der er praktisk til input i en elektronisk computer (computer) eller i et automatisk kontrolsystem (digitale controllere, programmerbare logiske controllere, intelligente relæer, frekvensomformere).I det andet tilfælde kaldes enhederne oftest digitale sensorer.
Digital nonometer
Generelt indeholder digitale måleenheder analog-til-digital-omformere, en enhed til at generere en referenceværdi N eller et sæt foruddefinerede værdier af N, komparatorer, logiske enheder og output-enheder.
Automatiske digitale måleapparater skal have en enhed, der styrer driften af deres funktionsenheder. Ud over de nødvendige funktionsblokke kan enheden indeholde yderligere, for eksempel omformere af kontinuerte værdier X til mellemliggende kontinuerte værdier.
Sådanne omformere bruges i måleinstrumenter, hvor det mellemliggende X lettere kan måles end originalen. Konverteringen af X til elektriske størrelser bliver ofte tyet til, når man måler forskellige ikke-elektriske størrelser, til gengæld er elektriske ofte repræsenteret ved ækvivalente tidsintervaller, og så videre.
Se også:
Analog til digital konverter (ADC) er enheder, der accepterer analoge inputsignaler og dermed deres digitale udgangssignaler, egnet til at arbejde med computere og andre digitale enheder, dvs. normalt konverteres det fysiske signal først til analogt (svarende til det originale signal) og derefter konverteres det analoge signal til digitalt.
Digitale målere bruger en række automatiske målemetoder og målekredsløb. Et separat n bestemmer primært specificiteten af sammenligningsmetoderne.
X og N kan sammenlignes ved afbalancering og matchningsmetoder. I den første metode kontrolleres ændringen i værdierne af N, indtil ligheden (med diskrethedsfejl) af værdierne af X i N eller virkningerne produceret af dem er sikret. Ifølge den anden metode sammenlignes alle værdier af N samtidigt med X, og værdien af X bestemmes af den værdi, der matcher den (med diskrete fejl) n.
I matchningsmetoden bruges der normalt flere komparatorer samtidigt, eller X har evnen til at handle på en fælles enhed, der aflæser den N-værdi, der matcher den.
Der skelnes mellem sporings-, sweep- og bitvise balanceringsmetoder samt metoder til tællesporing eller aflæst sporing, periodisk tælling eller periodisk tælling af sammenligningsresultater.
Digitalt multimeter
De første digitale måleinstrumenter i historien var rumlige kodningssystemer.
I disse enheder (sensorer) konverteres den målte værdi i overensstemmelse med måleskemaet ved hjælp af en analog konverter til en lineær bevægelse eller en rotationsvinkel.
I analog-til-digital-konverteren er den resulterende forskydnings- eller rotationsvinkel desuden kodet ved hjælp af en speciel kodemaske, som påføres specielle kodeskiver, tromler, linealer, plader, katodestrålerør osv.
Masker skaber symboler (0 eller 1) med nummeret N-kode i form af ledende og ikke-ledende, transparente og uigennemsigtige, magnetiske og ikke-magnetiske områder osv. Fra disse områder fjerner specielle læsere den indtastede kode.
Den mest almindelige metode til at fjerne flertydighedsfejl er baseret på brugen af specielle cykliske koder, hvor tilstødende tal kun adskiller sig i én bit, dvs. læsefejlen kan ikke overstige kvantiseringstrinnet. Dette opnås på grund af det faktum, at når hvert tal ændres med én i den cykliske kode, ændres kun ét tegn (f.eks. bruges den grå kode).
Digital encoder
Afhængigt af implementeringen af encoderen kan rumlige kodningstransducere opdeles i kontakttransducere, magnetiske, induktive, kapacitive og fotoelektriske transducere (se — Hvordan indkodere virker og virker).
Eksempler på digitale målere: