מכשירי מדידה דיגיטליים: יתרונות וחסרונות, עקרון הפעולה
מדידה דיגיטלית היא אחת הדרכים המהפכניות ביותר למדידת כמויות פיזיקליות שונות לאורך ההיסטוריה של האנושות. אנו יכולים לומר שבאופן כללי, מאז הופעת הטכנולוגיה הדיגיטלית, חשיבותו של סוג זה של מכשירים קבעה במידה רבה את עתיד כל קיומנו.
כל מכשירי המדידה מחולקים לאנלוגים ודיגיטליים.
למונים דיגיטליים מהירות תגובה גבוהה ודיוק ברמה גבוהה. הם משמשים למדידת טווח רחב של כמויות חשמליות ולא חשמליות.
בניגוד למכשירים אנלוגיים דיגיטליים, הם אינם אוגרים נתונים נמדדים ואינם תואמים להתקני מיקרו-מעבד דיגיטליים. מסיבה זו, יש צורך לתעד כל מדידה שנעשית איתו, מה שעלול להיות מייגע ולאורך זמן.
החיסרון העיקרי של מונים דיגיטליים הוא שהם צריכים מקור מתח חיצוני או טעינת סוללה לאחר זמן מסוים.כמו כן, הדיוק, המהירות והיעילות של מכשירים דיגיטליים מייקרים אותם ממכשירים אנלוגיים.
מכשירי מדידה דיגיטליים - מכשירים שבהם ערך הקלט האנלוגי הנמדד X מושווה באופן אמפירי באופן אוטומטי לערכים בדידים של הערך הידוע (לדוגמה) N ותוצאות המדידה ניתנות בצורה דיגיטלית (במה שונים אותות אנלוגיים, בדידים ודיגיטליים?).
דיאגרמת בלוקים של מד מתח דיגיטלי
בעת ביצוע פעולות השוואתיות במכשירי מדידה דיגיטליים, הרמה והזמן של ערכי הכמויות הנמדדות הרציפות מכומדים. תוצאת המדידה (מקבילה מספרית לערך הנמדד) נוצרת לאחר ביצוע פעולות קידוד דיגיטלי ומוצגת בקוד נבחר (עשרוני לתצוגה או בינארי לעיבוד נוסף).
מד אור דיגיטלי
פעולות השוואה במכשירי מדידה דיגיטליים מבוצעות על ידי מכשירי השוואה מיוחדים. בדרך כלל, התוצאה הסופית של המדידה במכשירים כאלה מתקבלת לאחר אחסון ועיבוד מסוים של התוצאות של פעולות נפרדות להשוואת הערך האנלוגי X עם ערכים נפרדים שונים של ערך המדגם N (השוואה של שברים ידועים של X עם N באותו ערך ניתן גם לעשות).
המקבילה המספרית של X מוצגת למכשיר המדידה באמצעות התקני פלט בצורה נוחה לתפיסה (תצוגה דיגיטלית) ובמידת הצורך בצורה נוחה לקלט למחשב אלקטרוני (מחשב) או למערכת בקרה אוטומטית. (בקרים דיגיטליים, בקרי לוגיקה ניתנים לתכנות, ממסרים חכמים, ממירי תדרים).במקרה השני, המכשירים נקראים לרוב חיישנים דיגיטליים.
נומטר דיגיטלי
באופן כללי, מכשירי מדידה דיגיטליים מכילים ממירים אנלוגיים לדיגיטליים, יחידה להפקת ערך ייחוס N או קבוצה של ערכים מוגדרים מראש של N, משווים, התקני לוגיקה והתקני פלט.
מכשירי מדידה דיגיטליים אוטומטיים חייבים להיות בעלי התקן השולט על פעולת היחידות הפונקציונליות שלהם. בנוסף לבלוקים הפונקציונליים הדרושים, המכשיר עשוי להכיל נוספים, למשל, ממירים של ערכים מתמשכים של X לערכי ביניים מתמשכים.
ממירים כאלה משמשים במכשירי מדידה שבהם ניתן למדוד את X הביניים בקלות רבה יותר מהמקור. לעתים קרובות משתמשים בהמרה של X לכמויות חשמליות כאשר מודדים כמויות שונות שאינן חשמליות, בתורן חשמליות מיוצגות לרוב על ידי מרווחי זמן שווים, וכן הלאה.
ראה גם:
כיצד מתבצעת ההמרה של אות אנלוגי לצורה דיגיטלית באמצעות הדוגמה של מדחום דיגיטלי
ממירים אנלוגיים לדיגיטליים (ADC) הם מכשירים המקבלים אותות אנלוגיים קלט ובהתאם, את האותות הדיגיטליים שלהם, המתאימים לעבודה עם מחשבים והתקנים דיגיטליים אחרים, כלומר. בדרך כלל האות הפיזי מומר תחילה לאנלוגי (בדומה לאות המקורי) ולאחר מכן מומר האות האנלוגי לדיגיטלי.
מונים דיגיטליים משתמשים במגוון שיטות מדידה אוטומטיות ומעגלי מדידה. n נפרד קובע את הספציפיות בעיקר של שיטות ההשוואה.
ניתן להשוות את X ו-N על ידי שיטות איזון והתאמה. בשיטה הראשונה, השינוי בערכי N נשלט עד להבטחת השוויון (עם שגיאת דיסקרטיות) של ערכי X ב-N או ההשפעות שנוצרו על ידם. לפי השיטה השנייה, כל ערכי N מושווים בו-זמנית עם X, וערך X נקבע לפי הערך התואם לו (עם שגיאת דיסקרטיות) n.
בשיטת ההתאמה, משתמשים בדרך כלל בכמה משווים במקביל, או ל-X יש את היכולת לפעול על מכשיר נפוץ שקורא את ערך ה-N התואם לו.
מבחינים בין שיטות מעקב, סוויפ ואיזון סיביות, כמו גם שיטות התאמת עקבות ספירה או קריאה, ספירה תקופתית או ספירה תקופתית של תוצאות השוואה.
מוליטימטר דיגיטלי
מכשירי המדידה הדיגיטליים הראשונים בהיסטוריה היו מערכות קידוד מרחביות.
במכשירים אלו (חיישנים), בהתאם לתכנית המדידה, הערך הנמדד מומר בעזרת ממיר אנלוגי לתנועה ליניארית או לזווית סיבוב.
בנוסף, בממיר האנלוגי לדיגיטלי מקודדת זווית התזוזה או הסיבוב המתקבלת באמצעות מסיכת קוד מיוחדת, המוחלת על דיסקיות קוד מיוחדות, תופים, סרגלים, לוחות, שפופרות קתודיות וכו'.
מסכות יוצרות סמלים (0 או 1) של הקוד מספר N בצורה של אזורים מוליכים ולא מוליכים, שקופים ואטומים, מגנטיים ולא מגנטיים וכו'. מאזורים אלה, קוראים מיוחדים מסירים את הקוד שהוזן.
השיטה הנפוצה ביותר להסרת שגיאות עמימות מבוססת על שימוש בקודים מחזוריים מיוחדים, כאשר מספרים סמוכים שונים בביט אחד בלבד, כלומר. שגיאת הקריאה אינה יכולה לחרוג משלב הקוונטיזציה. זה מושג בשל העובדה שכאשר כל מספר משתנה באחד בקוד המחזורי, רק תו אחד משתנה (לדוגמה, נעשה שימוש בקוד האפור).
מקודד דיגיטלי
בהתאם ליישום המקודד, ניתן לחלק מתמרי קידוד מרחביים למתמרים מגע, מגנטיים, אינדוקטיביים, קיבוליים ופוטואלקטריים (ראה - איך המקודדים עובדים ועובדים).
דוגמאות למונים דיגיטליים: