Dispositivos de medição digital: vantagens e desvantagens, princípio de operação
A medição digital é uma das formas mais revolucionárias de medir várias grandezas físicas ao longo da história da humanidade. Podemos dizer que, em geral, desde o advento da tecnologia digital, a importância desse tipo de dispositivo determinou em grande parte o futuro de toda a nossa existência.
Todos os dispositivos de medição são divididos em analógicos e digitais.
Os medidores digitais têm uma alta velocidade de resposta e uma alta classe de precisão. Eles são usados para medir uma ampla gama de grandezas elétricas e não elétricas.
Ao contrário dos dispositivos analógicos digitais, eles não armazenam dados medidos e não são compatíveis com dispositivos microprocessados digitais. Por esse motivo, é necessário registrar todas as medições feitas com ele, o que pode ser tedioso e demorado.
A principal desvantagem dos medidores digitais é que eles precisam de uma fonte de alimentação externa ou carregamento da bateria após um certo tempo.Além disso, a precisão, velocidade e eficiência dos dispositivos digitais os tornam mais caros do que os dispositivos analógicos.
Dispositivos de medição digital - dispositivos nos quais o valor analógico de entrada medido X é automaticamente comparado empiricamente com valores discretos do valor conhecido (amostra) N e os resultados da medição são fornecidos em formato digital (Como os sinais analógicos, discretos e digitais são diferentes?).
Diagrama de blocos de um voltímetro digital
Ao realizar operações comparativas em instrumentos de medição digital, o nível e o tempo dos valores das grandezas medidas contínuas são quantizados. O resultado da medição (equivalente numérico do valor medido) é formado após a execução das operações de codificação digital e é apresentado em um código selecionado (decimal para exibição ou binário para processamento posterior).
medidor de luz digital
As operações de comparação em dispositivos de medição digital são realizadas por dispositivos de comparação especiais. Normalmente, o resultado final da medição em tais dispositivos é obtido após o armazenamento e certo processamento dos resultados de operações separadas para comparar o valor analógico X com diferentes valores discretos do valor de amostra N (comparação de frações conhecidas de X com N do mesmo valor também pode ser feito).
O equivalente numérico de X é apresentado ao dispositivo de medição por meio de dispositivos de saída em uma forma conveniente para percepção (display digital) e, se necessário, em uma forma conveniente para entrada em um computador eletrônico (computador) ou em um sistema de controle automático (controladores digitais, controladores lógicos programáveis, relés inteligentes, conversores de frequência).No segundo caso, os dispositivos costumam ser chamados de sensores digitais.
Nonômetro digital
Em geral, os dispositivos de medição digital contêm conversores analógico-digitais, uma unidade para gerar um valor de referência N ou um conjunto de valores predefinidos de N, comparadores, dispositivos lógicos e dispositivos de saída.
Dispositivos de medição digital automática devem ter um dispositivo que controle a operação de suas unidades funcionais. Além dos blocos funcionais necessários, o dispositivo pode conter adicionais, por exemplo, conversores de valores contínuos X para valores contínuos intermediários.
Esses conversores são usados em instrumentos de medição onde o X intermediário pode ser medido mais facilmente do que o original. A conversão de X em grandezas elétricas é frequentemente utilizada ao medir várias grandezas não elétricas, por sua vez as elétricas são frequentemente representadas por intervalos de tempo equivalentes, e assim por diante.
Veja também:
Conversores analógico para digital (ADC) são dispositivos que aceitam sinais analógicos de entrada e, consequentemente, seus sinais digitais de saída, adequados para trabalhar com computadores e outros dispositivos digitais, ou seja, geralmente o sinal físico é primeiro convertido em analógico (semelhante ao sinal original) e depois o sinal analógico é convertido em digital.
Os medidores digitais usam uma variedade de métodos de medição automática e circuitos de medição. Um n separado determina a especificidade principalmente dos métodos de comparação.
X e N podem ser comparados por métodos de balanceamento e correspondência. No primeiro método, a mudança nos valores de N é controlada até que seja assegurada a igualdade (com erro de discrição) dos valores de X em N ou os efeitos produzidos por eles. De acordo com o segundo método, todos os valores de N são comparados simultaneamente com X, e o valor de X é determinado pelo valor que corresponde a ele (com erro de discrição) n.
No método de matching, normalmente são usados vários comparadores simultaneamente, ou X tem a capacidade de atuar em um dispositivo comum que lê o valor N que o corresponde.
É feita uma distinção entre os métodos de rastreamento, varredura e balanceamento bit a bit, bem como métodos de correspondência de rastreamento de contagem ou rastreamento de leitura, contagem periódica ou contagem periódica de resultados de comparação.
Multímetro digital
Os primeiros instrumentos de medição digital da história foram sistemas de codificação espacial.
Nesses dispositivos (sensores), de acordo com o esquema de medição, o valor medido é convertido com a ajuda de um conversor analógico em movimento linear ou ângulo de rotação.
Além disso, no conversor analógico-digital, o deslocamento resultante ou ângulo de rotação é codificado usando uma máscara de código especial, que é aplicada a discos de código especial, tambores, réguas, placas, tubos de raios catódicos, etc.
As máscaras criam símbolos (0 ou 1) do código número N na forma de regiões condutoras e não condutoras, transparentes e opacas, magnéticas e não magnéticas, etc. Dessas áreas, leitores especiais removem o código inserido.
O método mais comum de remover erros de ambiguidade é baseado no uso de códigos cíclicos especiais, onde os números adjacentes diferem em apenas um bit, ou seja, o erro de leitura não pode exceder o passo de quantização. Isso é alcançado devido ao fato de que quando cada número é alterado por um no código cíclico, apenas um caractere é alterado (por exemplo, o código Gray é usado).
codificador digital
Dependendo da implementação do codificador, os transdutores de codificação espacial podem ser divididos em transdutores de contato, magnéticos, indutivos, capacitivos e fotoelétricos (consulte — Como os codificadores funcionam e funcionam).
Exemplos de medidores digitais: