Dispositivos de medición digital: ventajas y desventajas, principio de funcionamiento.
La medición digital es una de las formas más revolucionarias de medir diversas cantidades físicas a lo largo de la historia de la humanidad. Podemos decir que, en general, desde el advenimiento de la tecnología digital, la importancia de este tipo de dispositivos ha determinado en gran medida el futuro de toda nuestra existencia.
Todos los dispositivos de medición se dividen en analógicos y digitales.
Los medidores digitales tienen una alta velocidad de respuesta y una alta clase de precisión. Se utilizan para medir una amplia gama de magnitudes eléctricas y no eléctricas.
A diferencia de los dispositivos analógicos digitales, no almacenan datos medidos y no son compatibles con dispositivos de microprocesador digital. Por esta razón, es necesario registrar cada medición realizada con él, lo que puede ser tedioso y lento.
La principal desventaja de los medidores digitales es que necesitan una fuente de alimentación externa o la carga de la batería después de un cierto tiempo.Además, la precisión, la velocidad y la eficiencia de los dispositivos digitales los hacen más costosos que los dispositivos analógicos.
Dispositivos de medición digital: dispositivos en los que el valor analógico de entrada medido X se compara empíricamente automáticamente con valores discretos del valor conocido (muestra) N y los resultados de la medición se dan en forma digital (¿En qué se diferencian las señales analógicas, discretas y digitales?).
Diagrama de bloques de un voltímetro digital
Al realizar operaciones comparativas en instrumentos de medición digitales, se cuantifican el nivel y el tiempo de los valores de las cantidades medidas continuas. El resultado de la medición (equivalente numérico del valor medido) se forma después de realizar operaciones de codificación digital y se presenta en un código seleccionado (decimal para visualización o binario para procesamiento posterior).
Medidor de luz digital
Las operaciones de comparación en dispositivos de medición digitales se realizan mediante dispositivos de comparación especiales. Por lo general, el resultado final de la medición en dichos dispositivos se obtiene después del almacenamiento y cierto procesamiento de los resultados de operaciones separadas para comparar el valor analógico X con diferentes valores discretos del valor de muestra N (comparación de fracciones conocidas de X con N del mismo valor también se puede hacer).
El equivalente numérico de X se presenta al dispositivo de medición por medio de dispositivos de salida en una forma conveniente para la percepción (pantalla digital) y, si es necesario, en una forma conveniente para la entrada en una computadora electrónica (computadora) o en un sistema de control automático. (controladores digitales, controladores lógicos programables, relés inteligentes, convertidores de frecuencia).En el segundo caso, los dispositivos se denominan con mayor frecuencia sensores digitales.
nonómetro digital
En general, los dispositivos de medición digital contienen convertidores de analógico a digital, una unidad para generar un valor de referencia N o un conjunto de valores predefinidos de N, comparadores, dispositivos lógicos y dispositivos de salida.
Los dispositivos automáticos de medición digital deben tener un dispositivo que controle el funcionamiento de sus unidades funcionales Además de los bloques funcionales necesarios, el dispositivo puede contener adicionales, por ejemplo, convertidores de valores continuos X a valores continuos intermedios.
Dichos convertidores se utilizan en instrumentos de medición donde el X intermedio se puede medir más fácilmente que el original. A menudo se recurre a la conversión de X en magnitudes eléctricas cuando se miden diversas magnitudes no eléctricas, a su vez, las eléctricas suelen representarse mediante intervalos de tiempo equivalentes, etc.
Ver también:
Convertidores de analógico a digital (ADC) son dispositivos que aceptan señales analógicas de entrada y, en consecuencia, señales digitales de salida, adecuados para trabajar con computadoras y otros dispositivos digitales, es decir. por lo general, la señal física se convierte primero en analógica (similar a la señal original) y luego la señal analógica se convierte en digital.
Los medidores digitales utilizan una variedad de métodos de medición automáticos y circuitos de medición. Un n separado determina principalmente la especificidad de los métodos de comparación.
X y N se pueden comparar mediante métodos de equilibrio y coincidencia. En el primer método se controla el cambio de los valores de N hasta asegurar la igualdad (con error de discreción) de los valores de X en N o los efectos producidos por ellos. Según el segundo método, todos los valores de N se comparan simultáneamente con X, y el valor de X se determina por el valor que lo iguala (con error discreto) n.
En el método de emparejamiento, se suelen usar varios comparadores simultáneamente, o X tiene la capacidad de actuar sobre un dispositivo común que lee el valor de N que lo empareja.
Se hace una distinción entre los métodos de rastreo, barrido y balanceo bit a bit, así como los métodos de emparejamiento de rastreo de conteo o rastreo de lectura, conteo periódico o conteo periódico de resultados de comparación.
Multímetro digital
Los primeros instrumentos de medición digitales de la historia fueron los sistemas de codificación espacial.
En estos dispositivos (sensores), de acuerdo con el esquema de medición, el valor medido se convierte con la ayuda de un convertidor analógico en un movimiento lineal o un ángulo de rotación.
Además, en el convertidor de analógico a digital, el ángulo de rotación o desplazamiento resultante se codifica utilizando una máscara de código especial, que se aplica a discos, tambores, reglas, placas, tubos de rayos catódicos, etc.
Las máscaras crean símbolos (0 o 1) del código del número N en forma de regiones conductoras y no conductoras, transparentes y opacas, magnéticas y no magnéticas, etc. De estas áreas, los lectores especiales eliminan el código ingresado.
El método más común para eliminar errores de ambigüedad se basa en el uso de códigos cíclicos especiales, donde los números adyacentes difieren en un solo bit, es decir, el error de lectura no puede exceder el paso de cuantificación. Esto se logra debido a que cuando cada número se cambia por uno en el código cíclico, solo se cambia un carácter (por ejemplo, se usa el código Gray).
Codificador digital
Dependiendo de la implementación del codificador, los transductores de codificación espacial se pueden dividir en transductores de contacto, magnéticos, inductivos, capacitivos y fotoeléctricos (ver — Cómo funcionan y funcionan los codificadores.).
Ejemplos de contadores digitales: