อุปกรณ์วัดแบบดิจิตอล: ข้อดีและข้อเสีย หลักการทำงาน

การวัดแบบดิจิทัลเป็นหนึ่งในวิธีที่ปฏิวัติวงการมากที่สุดในการวัดปริมาณทางกายภาพต่างๆ ตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ เราสามารถพูดได้ว่าโดยทั่วไป นับตั้งแต่การถือกำเนิดของเทคโนโลยีดิจิทัล ความสำคัญของอุปกรณ์ประเภทนี้ได้กำหนดอนาคตของการดำรงอยู่ทั้งหมดของเราเป็นส่วนใหญ่

อุปกรณ์วัดทั้งหมดแบ่งออกเป็นอนาล็อกและดิจิตอล

มิเตอร์ดิจิตอลมีความเร็วในการตอบสนองสูงและมีความแม่นยำสูง ใช้สำหรับวัดปริมาณไฟฟ้าและไม่ใช้ไฟฟ้าที่หลากหลาย

ไม่เหมือนกับอุปกรณ์ดิจิทัลอะนาล็อก พวกเขาไม่เก็บข้อมูลที่วัดได้ และเข้ากันไม่ได้กับอุปกรณ์ไมโครโปรเซสเซอร์ดิจิทัล ด้วยเหตุนี้ จึงจำเป็นต้องบันทึกทุกการวัดที่ทำขึ้นด้วย ซึ่งอาจเป็นเรื่องที่น่าเบื่อและใช้เวลานาน

ข้อเสียเปรียบหลักของมาตรวัดดิจิตอลคือต้องการแหล่งพลังงานภายนอกหรือการชาร์จแบตเตอรี่หลังจากผ่านไประยะหนึ่งอีกทั้งความแม่นยำ ความเร็ว และประสิทธิภาพของอุปกรณ์ดิจิทัลยังทำให้มีราคาแพงกว่าอุปกรณ์อะนาล็อกอีกด้วย

อุปกรณ์การวัดแบบดิจิทัล — อุปกรณ์ที่ค่าอินพุตอะนาล็อก X ที่วัดได้จะถูกเปรียบเทียบโดยอัตโนมัติในเชิงประจักษ์กับค่าที่ไม่ต่อเนื่องของค่าที่ทราบ (ตัวอย่าง) N และผลลัพธ์การวัดจะได้รับในรูปแบบดิจิทัล (สัญญาณแอนะล็อก ดิสครีต และดิจิทัลแตกต่างกันอย่างไร).

บล็อกไดอะแกรมของโวลต์มิเตอร์แบบดิจิตอล

เมื่อดำเนินการเปรียบเทียบในเครื่องมือวัดแบบดิจิตอล ระดับและเวลาของค่าของปริมาณที่วัดได้อย่างต่อเนื่องจะถูกวัดปริมาณ ผลการวัด (เทียบเท่าตัวเลขของค่าที่วัดได้) เกิดขึ้นหลังจากดำเนินการเข้ารหัสดิจิทัลและแสดงเป็นรหัสที่เลือก (ทศนิยมสำหรับการแสดงผลหรือไบนารีสำหรับการประมวลผลเพิ่มเติม)

วัดแสงแบบดิจิตอล

การดำเนินการเปรียบเทียบในอุปกรณ์วัดแบบดิจิทัลดำเนินการโดยอุปกรณ์เปรียบเทียบพิเศษ โดยปกติแล้วผลลัพธ์สุดท้ายของการวัดในอุปกรณ์ดังกล่าวจะได้รับหลังจากการจัดเก็บและการประมวลผลบางอย่างของผลลัพธ์ของการดำเนินการแยกต่างหากสำหรับการเปรียบเทียบค่าแอนะล็อก X กับค่าที่ไม่ต่อเนื่องที่แตกต่างกันของค่าตัวอย่าง N (การเปรียบเทียบเศษส่วนที่รู้จักของ X กับ N ของมูลค่าเท่ากันได้ด้วย)

ค่าเทียบเท่าเชิงตัวเลขของ X จะแสดงต่ออุปกรณ์วัดโดยใช้อุปกรณ์เอาต์พุตในรูปแบบที่สะดวกสำหรับการรับรู้ (จอแสดงผลแบบดิจิตอล) และถ้าจำเป็น ในรูปแบบที่สะดวกสำหรับการป้อนข้อมูลลงในคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ (คอมพิวเตอร์) หรือในระบบควบคุมอัตโนมัติ (ตัวควบคุมดิจิทัล ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ รีเลย์อัจฉริยะ ตัวแปลงความถี่)ในกรณีที่สองอุปกรณ์เหล่านี้มักเรียกว่าเซ็นเซอร์ดิจิทัล

ดิจิตอลโนมิเตอร์

โดยทั่วไป อุปกรณ์การวัดแบบดิจิทัลประกอบด้วยตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล หน่วยสำหรับสร้างค่าอ้างอิง N หรือชุดของค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้าของ N ตัวเปรียบเทียบ อุปกรณ์ลอจิก และอุปกรณ์เอาต์พุต

อุปกรณ์การวัดแบบดิจิตอลอัตโนมัติต้องมีอุปกรณ์ที่ควบคุมการทำงานของหน่วยการทำงาน นอกจากบล็อกการทำงานที่จำเป็นแล้ว อุปกรณ์อาจมีเพิ่มเติม เช่น ตัวแปลงค่าต่อเนื่อง X เป็นค่าต่อเนื่องระดับกลาง

ตัวแปลงดังกล่าวใช้ในเครื่องมือวัดที่สามารถวัดค่า X กลางได้ง่ายกว่าต้นฉบับ การแปลง X เป็นปริมาณทางไฟฟ้ามักใช้ในการวัดปริมาณต่างๆ ที่ไม่ใช้ไฟฟ้า ในทางกลับกัน ปริมาณทางไฟฟ้ามักจะแทนด้วยช่วงเวลาที่เท่ากัน และอื่นๆ

ดูสิ่งนี้ด้วย:

วิธีการแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นรูปแบบดิจิทัลทำได้โดยใช้ตัวอย่างเทอร์โมมิเตอร์แบบดิจิทัล

ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC) เป็นอุปกรณ์ที่รับสัญญาณอะนาล็อกอินพุตและตามด้วยสัญญาณดิจิทัลเอาท์พุต เหมาะสำหรับการทำงานกับคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ดิจิทัลอื่น ๆ เช่น โดยปกติสัญญาณทางกายภาพจะถูกแปลงเป็นอะนาล็อกก่อน (คล้ายกับสัญญาณดั้งเดิม) จากนั้นสัญญาณอะนาล็อกจะถูกแปลงเป็นดิจิตอล

มิเตอร์ดิจิตอลใช้วิธีการวัดอัตโนมัติและวงจรการวัดที่หลากหลาย n แยกต่างหากกำหนดความเฉพาะเจาะจงของวิธีการเปรียบเทียบเป็นหลัก

สามารถเปรียบเทียบ X และ N ได้ด้วยวิธีสมดุลและการจับคู่ ในวิธีแรก การเปลี่ยนแปลงในค่าของ N จะถูกควบคุมจนกว่าความเท่าเทียมกัน (โดยมีข้อผิดพลาดที่ไม่ต่อเนื่อง) ของค่าของ X ใน N หรือทำให้มั่นใจได้ถึงผลกระทบที่เกิดขึ้น ตามวิธีที่สองค่าทั้งหมดของ N จะถูกเปรียบเทียบพร้อมกันกับ X และค่าของ X จะถูกกำหนดโดยค่าที่ตรงกัน (โดยมีข้อผิดพลาดที่ไม่ต่อเนื่อง) n

ในวิธีการจับคู่ โดยปกติจะใช้ตัวเปรียบเทียบหลายตัวพร้อมกัน หรือ X มีความสามารถในการทำงานบนอุปกรณ์ทั่วไปที่อ่านค่า N ที่ตรงกัน

มีการสร้างความแตกต่างระหว่างวิธีการติดตาม การกวาด และการปรับสมดุลระดับบิต ตลอดจนการติดตามการนับหรือวิธีการจับคู่การติดตามการอ่าน การนับตามระยะเวลา หรือการนับตามระยะเวลาของผลการเปรียบเทียบ

ดิจิตอลมัลติมิเตอร์

เครื่องมือวัดดิจิทัลเครื่องแรกในประวัติศาสตร์คือระบบการเข้ารหัสเชิงพื้นที่

ในอุปกรณ์เหล่านี้ (เซ็นเซอร์) ตามรูปแบบการวัด ค่าที่วัดได้จะถูกแปลงด้วยความช่วยเหลือของตัวแปลงอนาล็อกเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นหรือมุมของการหมุน

นอกจากนี้ ในตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล การกระจัดหรือมุมการหมุนที่เป็นผลลัพธ์จะถูกเข้ารหัสโดยใช้มาสก์รหัสพิเศษ ซึ่งจะนำไปใช้กับดิสก์รหัสพิเศษ ดรัม ไม้บรรทัด จาน หลอดรังสีแคโทด ฯลฯ

มาสก์สร้างสัญลักษณ์ (0 หรือ 1) ของรหัสหมายเลข N ในรูปแบบของพื้นที่นำไฟฟ้าและไม่นำไฟฟ้า โปร่งใสและทึบแสง พื้นที่แม่เหล็กและไม่ใช่แม่เหล็ก เป็นต้น จากพื้นที่เหล่านี้ ตัวอ่านพิเศษจะลบรหัสที่ป้อน

วิธีทั่วไปในการลบข้อผิดพลาดความกำกวมจะขึ้นอยู่กับการใช้รหัสวงจรพิเศษ โดยที่ตัวเลขที่อยู่ติดกันต่างกันเพียงบิตเดียว นั่นคือ ข้อผิดพลาดในการอ่านต้องไม่เกินขั้นตอนการวัดปริมาณ สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากความจริงที่ว่าเมื่อแต่ละหมายเลขมีการเปลี่ยนแปลงในรหัสวงจร อักขระเพียงตัวเดียวจะเปลี่ยนไป (ตัวอย่างเช่น ใช้รหัสสีเทา)

ตัวเข้ารหัสดิจิตอล

ขึ้นอยู่กับการใช้งานของตัวเข้ารหัส ทรานสดิวเซอร์การเข้ารหัสเชิงพื้นที่สามารถแบ่งออกเป็นทรานสดิวเซอร์แบบสัมผัส, แม่เหล็ก, อุปนัย, ตัวเก็บประจุและโฟโตอิเล็กทริก (ดู — ตัวเข้ารหัสทำงานและทำงานอย่างไร).

ตัวอย่างมิเตอร์ดิจิตอล:

ดิจิตอลเมกะเมตร

อุปกรณ์วัดระยะด้วยเลเซอร์

เซ็นเซอร์อัจฉริยะ

ระบบการมองเห็น