Digitale Messgeräte: Vor- und Nachteile, Funktionsprinzip
Die digitale Messung ist eine der revolutionärsten Methoden zur Messung verschiedener physikalischer Größen in der Geschichte der Menschheit. Generell können wir sagen, dass die Bedeutung dieses Gerätetyps seit dem Aufkommen der digitalen Technologie die Zukunft unserer gesamten Existenz weitgehend bestimmt hat.
Alle Messgeräte sind in analog und digital unterteilt.
Digitale Messgeräte zeichnen sich durch eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit und eine hohe Genauigkeitsklasse aus. Sie werden zur Messung verschiedenster elektrischer und nichtelektrischer Größen eingesetzt.
Im Gegensatz zu digitalen Analoggeräten speichern sie keine Messdaten und sind nicht mit digitalen Mikroprozessorgeräten kompatibel. Aus diesem Grund ist es notwendig, jede damit durchgeführte Messung zu protokollieren, was mühsam und zeitaufwändig sein kann.
Der Hauptnachteil digitaler Messgeräte besteht darin, dass sie nach einer gewissen Zeit eine externe Stromquelle oder ein Aufladen des Akkus benötigen.Außerdem sind digitale Geräte aufgrund ihrer Genauigkeit, Geschwindigkeit und Effizienz teurer als analoge Geräte.
Digitale Messgeräte – Geräte, bei denen der gemessene EingangsanalogwertWie unterscheiden sich analoge, diskrete und digitale Signale?).
Blockschaltbild eines digitalen Voltmeters
Bei der Durchführung von Vergleichsoperationen in digitalen Messgeräten werden Höhe und Zeitpunkt der Werte der kontinuierlichen Messgrößen quantisiert. Das Messergebnis (numerisches Äquivalent des Messwerts) wird nach Durchführung digitaler Codierungsoperationen gebildet und in einem ausgewählten Code (dezimal zur Anzeige oder binär zur Weiterverarbeitung) dargestellt.
Digitaler Belichtungsmesser
Vergleichsoperationen in digitalen Messgeräten werden von speziellen Vergleichsgeräten durchgeführt. Normalerweise wird das Endergebnis der Messung in solchen Geräten nach der Speicherung und bestimmten Verarbeitung der Ergebnisse separater Vorgänge zum Vergleich des Analogwerts X mit verschiedenen diskreten Werten des Abtastwerts N (Vergleich bekannter Bruchteile von X mit N) erhalten mit gleichem Wert möglich).
Das numerische Äquivalent von (Digitale Steuerungen, speicherprogrammierbare Steuerungen, intelligente Relais, Frequenzumrichter).Im zweiten Fall werden die Geräte am häufigsten als digitale Sensoren bezeichnet.
Digitales Nonometer
Im Allgemeinen enthalten digitale Messgeräte Analog-Digital-Wandler, eine Einheit zur Erzeugung eines Referenzwerts N oder eines Satzes vordefinierter Werte von N, Komparatoren, Logikgeräte und Ausgabegeräte.
Automatische digitale Messgeräte müssen über ein Gerät verfügen, das den Betrieb ihrer Funktionseinheiten steuert. Zusätzlich zu den erforderlichen Funktionsblöcken kann das Gerät beispielsweise zusätzliche Konverter von kontinuierlichen Werten X in kontinuierliche Zwischenwerte enthalten.
Solche Wandler werden in Messgeräten eingesetzt, bei denen das Zwischen-X einfacher gemessen werden kann als das Original. Bei der Messung verschiedener nichtelektrischer Größen wird häufig auf die Umrechnung von X in elektrische Größen zurückgegriffen. Elektrische Größen wiederum werden häufig durch äquivalente Zeitintervalle usw. dargestellt.
Siehe auch:
Analog-Digital-Wandler (ADC) sind Geräte, die analoge Eingangssignale und dementsprechend digitale Ausgangssignale akzeptieren und für die Arbeit mit Computern und anderen digitalen Geräten geeignet sind, d. h. Normalerweise wird das physikalische Signal zuerst in ein analoges Signal umgewandelt (ähnlich dem Originalsignal) und dann wird das analoge Signal in ein digitales umgewandelt.
Digitale Messgeräte nutzen eine Vielzahl automatischer Messmethoden und Messkreise. Ein separates n bestimmt vor allem die Spezifität der Vergleichsmethoden.
X und N können durch Ausgleichs- und Matching-Methoden verglichen werden. Bei der ersten Methode wird die Änderung der Werte von N kontrolliert, bis die Gleichheit (mit Diskretheitsfehler) der Werte von X in N oder der von ihnen erzeugten Effekte sichergestellt ist. Nach der zweiten Methode werden alle Werte von N gleichzeitig mit X verglichen und der Wert von X wird durch den ihm entsprechenden Wert (mit Diskretheitsfehler) n bestimmt.
Bei der Matching-Methode werden in der Regel mehrere Komparatoren gleichzeitig verwendet, oder X hat die Möglichkeit, auf ein gemeinsames Gerät einzuwirken, das den passenden N-Wert liest.
Man unterscheidet zwischen Trace-, Sweep- und Bitwise-Balancing-Methoden sowie Count-Trace- oder Read-Trace-Matching-Methoden, periodischer Zählung oder periodischer Zählung von Vergleichsergebnissen.
Digital-Multimeter
Die ersten digitalen Messgeräte der Geschichte waren räumliche Kodierungssysteme.
Bei diesen Geräten (Sensoren) wird der Messwert entsprechend dem Messschema mit Hilfe eines Analogwandlers in eine lineare Bewegung oder einen Drehwinkel umgewandelt.
Darüber hinaus wird im Analog-Digital-Wandler der resultierende Verschiebungs- oder Drehwinkel mithilfe einer speziellen Codemaske codiert, die auf spezielle Codescheiben, Trommeln, Lineale, Platten, Kathodenstrahlröhren usw. aufgebracht wird.
Masken erzeugen Symbole (0 oder 1) des Nummer-N-Codes in Form von leitenden und nicht leitenden, transparenten und undurchsichtigen, magnetischen und nicht magnetischen Bereichen usw. Aus diesen Bereichen entnehmen spezielle Lesegeräte den eingegebenen Code.
Die gebräuchlichste Methode zur Beseitigung von Mehrdeutigkeitsfehlern basiert auf der Verwendung spezieller zyklischer Codes, bei denen sich benachbarte Zahlen nur in einem Bit unterscheiden, d. h. Der Lesefehler darf den Quantisierungsschritt nicht überschreiten. Dies wird dadurch erreicht, dass beim Ändern jeder Zahl um eins im zyklischen Code nur ein Zeichen geändert wird (z. B. wird der Gray-Code verwendet).
Digitaler Encoder
Abhängig von der Implementierung des Encoders können räumliche Kodierungswandler in Kontakt-, magnetische, induktive, kapazitive und fotoelektrische Wandler unterteilt werden (siehe – Wie Encoder funktionieren und funktionieren).
Beispiele für digitale Zähler: