Mga aparato sa pagsukat ng digital: mga pakinabang at kawalan, prinsipyo ng pagpapatakbo
Ang digital na pagsukat ay isa sa mga pinaka-rebolusyonaryong paraan upang masukat ang iba't ibang pisikal na dami sa buong kasaysayan ng sangkatauhan. Maaari nating sabihin na sa pangkalahatan, mula noong pagdating ng digital na teknolohiya, ang kahalagahan ng ganitong uri ng aparato ay higit na natukoy ang hinaharap ng ating buong pag-iral.
Ang lahat ng mga aparato sa pagsukat ay nahahati sa analog at digital.
Ang mga digital na metro ay may mataas na bilis ng pagtugon at mataas na uri ng katumpakan. Ginagamit ang mga ito upang sukatin ang isang malawak na hanay ng mga dami ng elektrikal at hindi elektrikal.
Hindi tulad ng mga digital na analog device, hindi sila nag-iimbak ng sinusukat na data at hindi tugma sa mga digital microprocessor device. Para sa kadahilanang ito, kinakailangang itala ang bawat pagsukat na ginawa kasama nito, na maaaring nakakapagod at nakakaubos ng oras.
Ang pangunahing kawalan ng mga digital na metro ay kailangan nila ng panlabas na pinagmumulan ng kuryente o pag-charge ng baterya pagkatapos ng isang tiyak na oras.Gayundin, ang katumpakan, bilis, at kahusayan ng mga digital na aparato ay ginagawang mas mahal ang mga ito kaysa sa mga analog na aparato.
Mga aparato sa pagsukat ng digital — mga aparato kung saan ang sinusukat na input ng analog na halaga X ay awtomatikong inihahambing sa empirikal na mga hiwalay na halaga ng kilalang (sample) na halaga N at ang mga resulta ng pagsukat ay ibinibigay sa digital form (Paano naiiba ang mga analog, discrete, at digital na signal?).
Block diagram ng isang digital voltmeter
Kapag nagsasagawa ng mga paghahambing na operasyon sa mga digital na instrumento sa pagsukat, ang antas at oras ng mga halaga ng tuluy-tuloy na sinusukat na dami ay binibilang. Ang resulta ng pagsukat (numerical na katumbas ng sinusukat na halaga) ay nabuo pagkatapos magsagawa ng mga operasyong digital coding at ipinakita sa isang napiling code (decimal para sa display o binary para sa karagdagang pagproseso).
Digital light meter
Ang mga pagpapatakbo ng paghahambing sa mga digital na aparato sa pagsukat ay isinasagawa ng mga espesyal na aparato sa paghahambing. Karaniwan, ang pangwakas na resulta ng pagsukat sa naturang mga aparato ay nakuha pagkatapos ng imbakan at ilang pagproseso ng mga resulta ng hiwalay na mga operasyon para sa paghahambing ng analog na halaga X na may iba't ibang mga discrete na halaga ng sample na halaga N (paghahambing ng mga kilalang fraction ng X sa N ng parehong halaga ay maaari ding gawin).
Ang numerical na katumbas ng X ay ipinakita sa pagsukat na aparato sa pamamagitan ng mga output device sa isang form na maginhawa para sa perception (digital display) at, kung kinakailangan, sa isang form na maginhawa para sa pag-input sa isang elektronikong computer (computer) o sa isang awtomatikong control system (digital controllers, programmable logic controllers, intelligent relays, frequency converter).Sa pangalawang kaso, ang mga aparato ay madalas na tinatawag na mga digital sensor.
Digital nonometer
Sa pangkalahatan, ang mga digital na aparato sa pagsukat ay naglalaman ng mga analog-to-digital converter, isang yunit para sa pagbuo ng isang reference na halaga N o isang hanay ng mga paunang natukoy na halaga ng N, mga comparator, logic device, at output device.
Ang mga awtomatikong digital na aparato sa pagsukat ay dapat mayroong isang aparato na kumokontrol sa pagpapatakbo ng kanilang mga functional unit. Bilang karagdagan sa mga kinakailangang functional block, ang aparato ay maaaring maglaman ng karagdagang, halimbawa, mga nagko-convert ng tuluy-tuloy na mga halaga X sa mga intermediate na tuluy-tuloy na mga halaga.
Ang mga naturang converter ay ginagamit sa mga instrumento sa pagsukat kung saan ang intermediate X ay maaaring mas madaling masukat kaysa sa orihinal. Ang conversion ng X sa mga de-koryenteng dami ay kadalasang ginagamit kapag nagsusukat ng iba't ibang di-electrikal na dami, at ang mga elektrikal naman ay kadalasang kinakatawan ng katumbas na mga agwat ng oras, at iba pa.
Tingnan din:
Analog to Digital Converters (ADC) ay mga device na tumatanggap ng input analog signal at, nang naaayon, ang kanilang output digital signal, na angkop para sa pagtatrabaho sa mga computer at iba pang digital device, i.e. kadalasan ang pisikal na signal ay unang na-convert sa analog (katulad ng orihinal na signal) at pagkatapos ay ang analog signal ay na-convert sa digital.
Gumagamit ang mga digital na metro ng iba't ibang paraan ng awtomatikong pagsukat at mga circuit ng pagsukat. Tinutukoy ng isang hiwalay na n ang pagiging tiyak ng mga pamamaraan ng paghahambing.
Ang X at N ay maaaring ihambing sa pamamagitan ng pagbabalanse at pagtutugma ng mga pamamaraan. Sa unang paraan, ang pagbabago sa mga halaga ng N ay kinokontrol hanggang sa ang pagkakapantay-pantay (na may discreteness error) ng mga halaga ng X sa N o ang mga epekto na ginawa ng mga ito ay natiyak. Ayon sa pangalawang pamamaraan, ang lahat ng mga halaga ng N ay inihambing nang sabay-sabay sa X, at ang halaga ng X ay tinutukoy ng halaga na tumutugma dito (na may discreteness error) n.
Sa paraan ng pagtutugma, maraming comparator ang karaniwang ginagamit nang sabay-sabay, o ang X ay may kakayahang kumilos sa isang karaniwang device na nagbabasa ng N value na tumutugma dito.
Ginagawa ang pagkakaiba sa pagitan ng mga pamamaraan ng pag-trace, sweep, at bitwise na pagbabalanse, pati na rin ang mga pamamaraan ng pagtutugma ng trace o read trace, periodic counting, o periodic counting ng mga resulta ng paghahambing.
Digital multimeter
Ang unang digital na mga instrumento sa pagsukat sa kasaysayan ay spatial coding system.
Sa mga device na ito (sensors), alinsunod sa scheme ng pagsukat, ang sinusukat na halaga ay na-convert sa tulong ng isang analog converter sa isang linear na paggalaw o isang anggulo ng pag-ikot.
Bilang karagdagan, sa analog-to-digital converter, ang resultang displacement o rotation angle ay naka-encode gamit ang isang espesyal na code mask, na inilalapat sa mga espesyal na code disk, drum, ruler, plates, cathode-ray tubes, atbp.
Ang mga maskara ay gumagawa ng mga simbolo (0 o 1) ng numerong N code sa anyo ng conductive at non-conductive, transparent at opaque, magnetic at non-magnetic na rehiyon, atbp. Mula sa mga lugar na ito, inaalis ng mga espesyal na mambabasa ang inilagay na code.
Ang pinakakaraniwang paraan ng pag-alis ng mga error sa kalabuan ay batay sa paggamit ng mga espesyal na cyclic code, kung saan ang mga katabing numero ay naiiba sa isang bit lamang, i.e. ang read error ay hindi maaaring lumampas sa quantization step. Nakamit ito dahil sa katotohanan na kapag ang bawat numero ay binago ng isa sa cyclic code, isang character lang ang mababago (halimbawa, ang Grey code ay ginagamit).
Digital encoder
Depende sa pagpapatupad ng encoder, ang spatial encoding transducers ay maaaring nahahati sa contact, magnetic, inductive, capacitive at photoelectric transducers (tingnan ang — Paano gumagana at gumagana ang mga encoder).
Mga halimbawa ng mga digital na metro: