1. ابزار اندازه گیری و کنترل
دانشگاه کردستان
دانشکده کشاورزی
گروه مهندسی بیوسیستم
ابزار اندازه گیری و کنترل
Instrumentation and Control
فصل چهارم:
ابزارهای دقیق ثبت دیجیتال
مدرس:
دکتر کاوه ملازاده

2. مقدمه
در طی دو دهه اخير پيشرفت زيادی در توسعه ابزار دقيق ديجيتال صورت گرفته است. ترکيب ابزارهای آنالوگ با پردازش ديجيتال که از طريق تبديل آنالوگ به ديجيتال صورت مي گيرد، به دليل مزايای پردازش ديجيتال اطلاعات آنالوگ، ابعاد جديدی به هر دو زمينه تحليل مهندسی و کنترل فرايند اضافه کرده است.
سيستم آنالوگ و ديجيتال از طريق اتصال (اينترفيس)A/D با هم ارتباط برقرار مي کنند. عضو کليدی اين اتصال، که از سيستم آنالوگ اطلاعات مي گيرد و به سيستم پردازش سيگنال اطلاعات مي دهد، مبدل A/D (Analogue to Digital Converter ) است. 1

3. یک سیستم ابزار دقیق آنالوگ-دیجیتال2

4. کدهای دیجیتال
سيستم های ديجيتال حاوی تعداد زيادی دروازه های منطقی (Logic gates) هستند که مانند سوييچ عمل مي کنند و مي توانند خاموش يا روشن باشند. چون دروازه های منطقی تنها دو حالت دارند، لذا کلمات ديجيتال از المان های دوتايی تشکيل شده اند که به آنها بيت (bit) گويند. بيت ها يا صفرند برای حالت خاموش و يا يک هستند برای حالت روشن.
يک کلمه ديجيتال با آرايش 4 بيتی يعنی 1011 را در نظر بگيريد:
1011
Most significant bit (MSB)
Least significant bit (LSB) 3

5. کدهای دیجیتال
Weight of MSB= 4

6. کدهای دیجیتال
با توجه به جدول زیر يک کلمه 4 بيتی به اندازه يا شانزده حالت شمارش دارد. ماکزيمم عددی که ميتوان با يک کد 4 بيتی بدست آورد برابر 15 است. در حالت کلی، ماکزيمم عددی که مي توان از يک کد n بيتی بدست آورد برابر است با: 5

7. فرآیندهای تبدیل سیگنال
Analogue to Digital (A/D) conversion
Digital to Analogue (D/A) conversion 6

8. ولت مترهای دیجیتال (Digital voltmeters)
ولت مترهای دیجیتال به جای اینکه با حرکت عقربه مثل حالت آنالوگ میزان ولتاژ را نشان دهند، با استفاده از مبدل آنالوگ به دیجیتال، ولتاژ را با اعداد نوری نمایش می دهند.
ولت مترهای دیجیتال مزایای زیادی مثل سرعت قرائت، افزایش صحت، تفکیک پذیری بهتر و توانایی انجام عمل خودکار نسبت به انواع آنالوگ دارند. 7

9. سیستم های ثبت اطلاعات (Data loggers)
سیستم های ثبت اطلاعات (دیتالاگرها) از سه بخش تشکیل شده است: 1. اسکنر یا پویشگر، 2. ولت متر دیجیتال (پردازنده)، 3. ثبت کننده (ثبات)
دیتالاگرها را می توان برای ثبت خروجی تعداد زیادی مبدل (1000 یا بیشتر) با نرخ نمونه برداری متناسب با توان ولت متر دیجیتال و درجه تفکیک مورد نیاز، به کار برد. 8

10. سیستم های اخذ (تحصیل) داده (Data acquisition systems)
سیستم های اخذ داده شبیه سیستم های ثبت داده هستند که در آن ها تعداد زیادی از مبدل های ورودی پذیرش شده و به طور خودکار پردازش می شوند.
تفاوت سیستم های اخذ داده با دیتالاگرها:
1. سیستم های اخذ داده ها به مراتب سریع ترند (نرخ نمونه برداری تا نمونه در ثانیه).
2. سیستم های اخذ داده، دارای نرم افزار اضافی و توانایی پردازش گرافیکی برای هر دو منظور پردازش اطلاعات و کیفی کردن گزارش نمایش گرافیکی نتایج است. 9

11. سیستم های اخذ داده مبتنی بر کامپیوتر (PC-based data acquisition systems)
سیستم های اخذ داده مبتنی بر کامپیوتر، کارت ها یا مدارهایی هستند که داخل کامپیوتر قابل نصب است و دارای اجزای زیر می باشند:
1. مدار هماهنگ کننده سیگنال، 2. مبدل آنالوگ به دیجیتال، 3. میکروکنترلر با حافظه، 4. پورت ها (درگاه های) ارتباطی و 5. نرم افزار (به منظور شناسایی کارت توسط کامپیوتر) 10

12. اسیلوسکوپ های دیجیتال (Digital oscilloscopes)
اسیلوسکوپ های دیجیتال علاوه بر قابلیت نمایش سیگنال، قابلیت ذخیره سازی مداوم و پردازش سیگنال ورودی را دارا می باشد. 11