Digitális mérőeszközök: előnyei és hátrányai, működési elve
A digitális mérés az egyik legforradalmibb módszer a különféle fizikai mennyiségek mérésére az emberiség története során. Általánosságban elmondhatjuk, hogy a digitális technika megjelenése óta az ilyen típusú készülékek jelentősége nagyban meghatározta egész létezésünk jövőjét.
Minden mérőeszköz analógra és digitálisra van osztva.
A digitális mérőórák nagy válaszsebességgel és magas szintű pontossággal rendelkeznek. Elektromos és nem elektromos mennyiségek széles skálájának mérésére szolgálnak.
A digitális analóg eszközökkel ellentétben nem tárolnak mért adatokat, és nem kompatibilisek a digitális mikroprocesszoros eszközökkel. Emiatt minden vele végzett mérést rögzíteni kell, ami fárasztó és időigényes lehet.
A digitális fogyasztásmérők fő hátránya, hogy egy bizonyos idő után külső áramforrásra vagy akkumulátortöltésre van szükségük.Ezenkívül a digitális eszközök pontossága, sebessége és hatékonysága drágábbá teszi őket, mint az analóg eszközök.
Digitális mérőeszközök - olyan készülékek, amelyekben a mért bemeneti analóg X értéket empirikusan összehasonlítják az N ismert (minta) érték diszkrét értékeivel, és a mérési eredményeket digitális formában adják meg (Miben különböznek az analóg, a diszkrét és a digitális jelek?).
Digitális voltmérő blokkvázlata
A digitális mérőműszerekben végzett összehasonlító műveletek során a folyamatosan mért mennyiségek értékeinek szintjét és idejét kvantáljuk. A mérési eredmény (a mért érték numerikus megfelelője) digitális kódolási műveletek elvégzése után jön létre, és kiválasztott kódban jelenik meg (kijelzéshez decimális vagy további feldolgozáshoz binárisan).
Digitális fénymérő
A digitális mérőeszközök összehasonlító műveleteit speciális összehasonlító eszközök végzik. Általában az ilyen eszközökben végzett mérések végeredményét a tárolás és az egyes műveletek eredményeinek bizonyos feldolgozása után kapják meg az X analóg érték és az N mintaérték különböző diszkrét értékeinek összehasonlítása céljából (X ismert törtrészeinek összehasonlítása N-nel). azonos értékű is megtehető).
Az X numerikus megfelelőjét a kimeneti eszközökkel mutatják be a mérőeszköznek, érzékelhető formában (digitális kijelző), és szükség esetén olyan formában, amely alkalmas elektronikus számítógépbe (számítógépbe) vagy automatikus vezérlőrendszerbe történő bevitelre (digitális vezérlők, programozható logikai vezérlők, intelligens relék, frekvenciaváltók).A második esetben az eszközöket leggyakrabban digitális érzékelőknek nevezik.
Digitális nonométer
Általában a digitális mérőeszközök tartalmaznak analóg-digitális átalakítókat, egy egységet az N referenciaérték generálására vagy az N előre meghatározott értékeinek halmazát, komparátorokat, logikai eszközöket és kimeneti eszközöket.
Az automatikus digitális mérőeszközöknek rendelkezniük kell egy olyan eszközzel, amely vezérli a funkcionális egységeik működését, a szükséges funkcionális blokkok mellett további, például X folytonos érték konvertereket is tartalmazhat közbenső folytonos értékekké.
Az ilyen konvertereket olyan mérőműszerekben alkalmazzák, ahol a közbenső X könnyebben mérhető, mint az eredeti. X elektromos mennyiségekké való átalakítását gyakran használják különféle nem elektromos mennyiségek mérése során, az elektromosakat viszont gyakran egyenértékű időintervallumokkal ábrázolják, és így tovább.
Lásd még:
Hogyan történik az analóg jel átalakítása digitális formára a digitális hőmérő példáján
Analóg-digitális átalakítók (ADC) olyan eszközök, amelyek fogadják a bemeneti analóg jeleket és ennek megfelelően azok digitális kimeneti jeleit, alkalmasak számítógépekkel és más digitális eszközökkel való munkára, pl. általában a fizikai jelet először analóggá alakítják (hasonlóan az eredeti jelhez), majd az analóg jelet alakítják át digitálissá.
A digitális mérőeszközök különféle automatikus mérési módszereket és mérőáramköröket használnak. Egy külön n határozza meg elsősorban az összehasonlítási módszerek specifitását.
X és N összehasonlítható kiegyenlítési és illesztési módszerekkel. Az első módszernél az N értékeinek változását addig szabályozzuk, amíg az X N-beli értékeinek egyenlősége (diszkrétségi hibával) vagy az általuk kiváltott hatások nem biztosítottak. A második módszer szerint N minden értékét egyidejűleg összehasonlítják X-szel, és az X értékét a hozzá illő érték határozza meg (diszkrétségi hibával) n.
Az illesztési módszerben általában több komparátort használnak egyszerre, vagy az X képes olyan közös eszközre hatni, amely beolvassa a neki megfelelő N értéket.
Megkülönböztetik a nyomkövetési, sweep- és bitenkénti kiegyensúlyozási módszereket, valamint a számlálási nyomkövetési vagy olvasott nyomkövetési módszereket, az időszakos számlálást vagy az összehasonlítási eredmények periodikus számlálását.
Digitális multiméter
A történelem első digitális mérőműszerei a térbeli kódoló rendszerek voltak.
Ezekben az eszközökben (érzékelőkben) a mérési séma szerint a mért értéket analóg konverter segítségével lineáris mozgássá vagy elfordulási szöggé alakítják.
Ezenkívül az analóg-digitális konverterben a kapott elmozdulás vagy elfordulás szögét speciális kódmaszk segítségével kódolják, amelyet speciális kódlemezekre, dobokra, vonalzókra, lemezekre, katódsugárcsövekre stb.
A maszkok az N kód szimbólumait (0 vagy 1) alkotják vezető és nem vezető, átlátszó és átlátszatlan, mágneses és nem mágneses régiók stb. Ezekről a területekről speciális olvasók eltávolítják a beírt kódot.
A kétértelműségi hibák eltávolításának legáltalánosabb módszere speciális ciklikus kódok használatán alapul, ahol a szomszédos számok csak egy bitben térnek el egymástól, pl. az olvasási hiba nem haladhatja meg a kvantálási lépést. Ez annak köszönhető, hogy ha a ciklikus kódban minden szám eggyel módosul, csak egy karakter változik (például a Gray kódot használja).
Digitális kódoló
A kódoló megvalósításától függően a térkódoló jelátalakítókat érintkező, mágneses, induktív, kapacitív és fotoelektromos átalakítókra oszthatjuk (lásd — Hogyan működnek és működnek a kódolók).
Példák digitális mérőórákra: