Aparells de mesura digital: avantatges i inconvenients, principi de funcionament
La mesura digital és una de les maneres més revolucionàries de mesurar diverses magnituds físiques al llarg de la història de la humanitat. Podem dir que en general, des de l'aparició de la tecnologia digital, la importància d'aquest tipus d'aparells ha determinat en gran mesura el futur de tota la nostra existència.
Tots els aparells de mesura es divideixen en analògics i digitals.
Els mesuradors digitals tenen una alta velocitat de resposta i una alta classe de precisió. S'utilitzen per mesurar una àmplia gamma de magnituds elèctriques i no elèctriques.
A diferència dels dispositius analògics digitals, no emmagatzemen dades mesurades i no són compatibles amb els dispositius de microprocessador digitals. Per aquest motiu, cal registrar totes les mesures realitzades amb ell, la qual cosa pot ser tediosa i llarga.
El principal desavantatge dels comptadors digitals és que necessiten una font d'alimentació externa o la càrrega de la bateria després d'un temps determinat.A més, la precisió, la velocitat i l'eficiència dels dispositius digitals els fan més cars que els dispositius analògics.
Dispositius de mesura digital: dispositius en què el valor analògic d'entrada mesurat X es compara automàticament empíricament amb valors discrets del valor conegut (mostra) N i els resultats de la mesura es donen en forma digital (En què es diferencien els senyals analògics, discrets i digitals?).
Diagrama de blocs d'un voltímetre digital
Quan es realitzen operacions comparatives en instruments de mesura digitals, es quantifiquen el nivell i el temps dels valors de les magnituds mesurades contínues. El resultat de la mesura (equivalent numèric del valor mesurat) es forma després de realitzar operacions de codificació digital i es presenta en un codi seleccionat (decimal per a la visualització o binari per a un processament posterior).
Llumímetre digital
Les operacions de comparació en dispositius de mesura digitals es realitzen mitjançant dispositius de comparació especials. En general, el resultat final de la mesura en aquests dispositius s'obté després de l'emmagatzematge i un cert processament dels resultats d'operacions separades per comparar el valor analògic X amb diferents valors discrets del valor de mostra N (comparació de fraccions conegudes de X amb N del mateix valor també es pot fer).
L'equivalent numèric de X es presenta al dispositiu de mesura mitjançant dispositius de sortida en una forma convenient per a la percepció (pantalla digital) i, si cal, en una forma convenient per introduir-la en un ordinador electrònic (ordinador) o en un sistema de control automàtic. (controladors digitals, controladors lògics programables, relés intel·ligents, convertidors de freqüència).En el segon cas, els dispositius s'anomenen més sovint sensors digitals.
Nonòmetre digital
En general, els dispositius de mesura digital contenen convertidors analògic-digital, una unitat per generar un valor de referència N o un conjunt de valors predefinits de N, comparadors, dispositius lògics i dispositius de sortida.
Els dispositius automàtics de mesura digital han de tenir un dispositiu que controli el funcionament de les seves unitats funcionals.A més dels blocs funcionals necessaris, el dispositiu pot contenir addicionals, per exemple, convertidors de valors continus X a valors continus intermedis.
Aquests convertidors s'utilitzen en instruments de mesura on la X intermèdia es pot mesurar més fàcilment que l'original. Sovint es recorre a la conversió de X en magnituds elèctriques quan es mesuren diverses magnituds no elèctriques, al seu torn les elèctriques sovint es representen per intervals de temps equivalents, etc.
Vegeu també:
Convertidors d'analògic a digital (ADC) són dispositius que accepten senyals analògics d'entrada i, en conseqüència, els seus senyals digitals de sortida, adequats per treballar amb ordinadors i altres dispositius digitals, és a dir. generalment, el senyal físic es converteix primer en analògic (similar al senyal original) i després el senyal analògic es converteix en digital.
Els comptadors digitals utilitzen una varietat de mètodes de mesura automàtica i circuits de mesura. Una n separada determina principalment l'especificitat dels mètodes de comparació.
X i N es poden comparar mitjançant mètodes d'equilibri i concordança. En el primer mètode, es controla el canvi en els valors de N fins que s'assegura la igualtat (amb error de discreció) dels valors de X en N o els efectes produïts per aquests. Segons el segon mètode, tots els valors de N es comparen simultàniament amb X, i el valor de X està determinat pel valor que hi coincideix (amb error de discreció) n.
En el mètode de concordança, normalment s'utilitzen diversos comparadors simultàniament, o X té la capacitat d'actuar en un dispositiu comú que llegeix el valor N que hi coincideix.
Es fa una distinció entre els mètodes de traça, escombrat i d'equilibri per bits, així com els mètodes de concordança de traça de recompte o lectura, recompte periòdic o recompte periòdic de resultats de comparació.
Multímetre digital
Els primers instruments de mesura digital de la història van ser els sistemes de codificació espacial.
En aquests dispositius (sensors), d'acord amb l'esquema de mesura, el valor mesurat es converteix amb l'ajuda d'un convertidor analògic en un moviment lineal o un angle de gir.
A més, al convertidor analògic-digital, el desplaçament o l'angle de rotació resultant es codifica mitjançant una màscara de codi especial, que s'aplica a discs de codi especials, tambors, regles, plaques, tubs de raigs catòdics, etc.
Les màscares creen símbols (0 o 1) del codi N en forma de regions conductores i no conductores, transparents i opaques, magnètiques i no magnètiques, etc. D'aquestes àrees, els lectors especials eliminen el codi introduït.
El mètode més comú per eliminar errors d'ambigüitat es basa en l'ús de codis cíclics especials, on els números adjacents només difereixen en un bit, és a dir. l'error de lectura no pot superar el pas de quantificació. Això s'aconsegueix degut al fet que quan cada número es canvia per un en el codi cíclic, només es canvia un caràcter (per exemple, s'utilitza el codi Gray).
Codificador digital
Depenent de la implementació del codificador, els transductors de codificació espacial es poden dividir en transductors de contacte, magnètics, inductius, capacitius i fotoelèctrics (vegeu: Com funcionen i funcionen els codificadors).
Exemples de comptadors digitals: