Дигитални мерни уређаји: предности и мане, принцип рада
Дигитално мерење је један од најреволуционарнијих начина мерења различитих физичких величина кроз историју човечанства. Можемо рећи да је генерално, од појаве дигиталне технологије, значај ове врсте уређаја у великој мери одредио будућност целокупног нашег постојања.
Сви мерни уређаји се деле на аналогне и дигиталне.
Дигитални бројила имају велику брзину одзива и високу класу тачности. Користе се за мерење широког спектра електричних и неелектричних величина.
За разлику од дигиталних аналогних уређаја, они не чувају мерене податке и нису компатибилни са дигиталним микропроцесорским уређајима. Из тог разлога, потребно је снимити свако мерење направљено њиме, што може бити заморно и дуготрајно.
Главни недостатак дигиталних бројила је што им је потребан екстерни извор напајања или пуњење батерије након одређеног времена.Такође, тачност, брзина и ефикасност дигиталних уређаја чине их скупљим од аналогних уређаја.
Дигитални мерни уређаји — уређаји код којих се измерена улазна аналогна вредност Кс аутоматски емпиријски пореди са дискретним вредностима познате (узоркове) вредности Н и резултати мерења се дају у дигиталном облику (По чему се разликују аналогни, дискретни и дигитални сигнали?).
Блок шема дигиталног волтметра
Приликом извођења упоредних операција у дигиталним мерним инструментима, ниво и време вредности континуирано мерних величина се квантују. Резултат мерења (нумерички еквивалент измерене вредности) се формира након извођења операција дигиталног кодирања и приказује се у одабраном коду (децимални за приказ или бинарни за даљу обраду).
Дигитални светломер
Операције поређења у дигиталним мерним уређајима врше се посебним уређајима за упоређивање. Обично се коначни резултат мерења у таквим уређајима добија након складиштења и одређене обраде резултата одвојених операција за поређење аналогне вредности Кс са различитим дискретним вредностима узорка вредности Н (поређење познатих фракција Кс са Н исте вредности се такође може учинити).
Нумерички еквивалент Кс приказује се мерном уређају помоћу излазних уређаја у облику погодном за перцепцију (дигитални дисплеј) и, ако је потребно, у облику погодном за унос у електронски рачунар (рачунар) или у систем аутоматског управљања. (дигитални контролери, програмабилни логички контролери, интелигентни релеји, фреквентни претварачи).У другом случају, уређаји се најчешће називају дигитални сензори.
Дигитални нонометар
Генерално, дигитални мерни уређаји садрже аналогно-дигиталне претвараче, јединицу за генерисање референтне вредности Н или скуп унапред дефинисаних вредности Н, компараторе, логичке уређаје и излазне уређаје.
Аутоматски дигитални мерни уређаји морају имати уређај који контролише рад својих функционалних јединица.Поред потребних функционалних блокова, уређај може да садржи и додатне, на пример, претвараче континуалних вредности Кс у средње континуалне вредности.
Такви претварачи се користе у мерним инструментима где се међупроизвод Кс може лакше измерити од оригиналног. Претварању Кс у електричне величине се често прибегава када се мере различите неелектричне величине, а електричне су заузврат често представљене еквивалентним временским интервалима и тако даље.
Такође видети:
Како се врши конверзија аналогног сигнала у дигитални облик на примеру дигиталног термометра
Аналогно-дигитални претварачи (АДЦ) су уређаји који прихватају улазне аналогне сигнале и, сходно томе, њихове излазне дигиталне сигнале, погодни за рад са рачунарима и другим дигиталним уређајима, тј. обично се физички сигнал прво претвара у аналогни (слично оригиналном сигналу), а затим се аналогни сигнал претвара у дигитални.
Дигитални бројила користе различите методе аутоматског мерења и мерна кола. Посебно н одређује специфичност првенствено метода поређења.
Кс и Н се могу упоредити методама балансирања и упаривања. У првом методу, промена вредности Н се контролише све док се не обезбеди једнакост (са грешком дискретности) вредности Кс у Н или ефеката које они производе. Према другом методу, све вредности Н се упоређују истовремено са Кс, а вредност Кс је одређена вредношћу која јој одговара (са грешком дискретности) н.
У методи подударања, неколико компаратора се обично користи истовремено, или Кс има могућност да делује на заједнички уређај који чита Н вредност која му одговара.
Прави се разлика између метода праћења, померања и балансирања по биту, као и метода упаривања трагова бројања или читања трагова, периодичног бројања или периодичног бројања резултата поређења.
Дигитални мултиметар
Први дигитални мерни инструменти у историји били су системи просторног кодирања.
У овим уређајима (сензорима), у складу са мерном шемом, измерена вредност се претвара уз помоћ аналогног претварача у линеарно кретање или угао ротације.
Поред тога, у аналогно-дигиталном претварачу, резултујући угао померања или ротације се кодира помоћу посебне кодне маске, која се примењује на посебне кодне дискове, бубњеве, лењире, плоче, катодне цеви итд.
Маске стварају симболе (0 или 1) броја Н кода у облику проводних и непроводних, провидних и непрозирних, магнетних и немагнетних региона итд. Из ових области специјални читачи уклањају унети код.
Најчешћи метод отклањања грешака двосмислености заснива се на коришћењу специјалних цикличних кодова, где се суседни бројеви разликују само у једном биту, тј. грешка читања не може да пређе корак квантовања. Ово се постиже захваљујући чињеници да када се сваки број промени за један у цикличном коду, мења се само један знак (на пример, користи се Греј код).
Дигитални енкодер
У зависности од имплементације енкодера, претварачи за просторно кодирање могу се поделити на контактне, магнетне, индуктивне, капацитивне и фотоелектричне претвараче (видети — Како енкодери раде и раде).
Примери дигиталних бројила: