مقياس الجهد الرقمي
مقياس الجهد الرقمي (يُسمى أيضًا محولًا رقميًا تناظريًا مقاوميًا ، [ 1 ] أو بشكل غير رسمي مقياس الجهد الرقمي ) هو مكون إلكتروني يتم التحكم فيه رقميًا، ويحاكي الوظائف التناظرية لمقياس الجهد . ويُستخدم غالبًا لضبط وتوسيع نطاق الإشارات التناظرية بواسطة المتحكمات الدقيقة .
تصميم
يُصنع مقياس الجهد الرقمي إما من دائرة متكاملة ذات سلم مقاومات أو من محول رقمي تناظري، مع أن تصميم سلم المقاومات هو الأكثر شيوعًا. لكل خطوة على سلم المقاومات مفتاح خاص بها يربط هذه الخطوة بطرف خرج مقياس الجهد. تحدد الخطوة المختارة على السلم نسبة مقاومة مقياس الجهد الرقمي. يُشار عادةً إلى عدد الخطوات بقيمة بتية، على سبيل المثال، 8 بتات تساوي 256 خطوة؛ 8 بتات هي الأكثر شيوعًا، ولكن تتوفر دقة تتراوح بين 5 و10 بتات (من 32 إلى 1024 خطوة). [ 2 ] يستخدم مقياس الجهد الرقمي بروتوكولات مثل I²C أو ناقل واجهة الأجهزة الطرفية التسلسلية للإشارة؛ بينما يستخدم بعضها بروتوكولات أبسط للرفع/الخفض. تشمل الاستخدامات الشائعة لمقاييس الجهد الرقمية الدوائر التي تتطلب التحكم في كسب المضخمات (غالبًا مضخمات القياس )، وموازنة الإشارات الصوتية الصغيرة، وضبط الإزاحة.
مادة المقاومة عادة ما تكون من البولي سيليكون أو الأغشية الرقيقة. [ 3 ]
تستخدم معظم مقاييس الجهد الرقمية ذاكرة متطايرة فقط ، مما يعني أنها تفقد موضعها عند إيقاف تشغيلها (عند إعادة التشغيل، تُبلغ عن قيمة افتراضية، غالبًا ما تكون قيمة نقطة المنتصف). عند استخدامها، قد يخزن المتحكم الدقيق أو وحدة FPGA المتصلة بها آخر موضع لها. تتضمن بعض مقاييس الجهد الرقمية ذاكرة غير متطايرة خاصة بها، [ 4 ] لذا ستكون قراءتها الافتراضية عند التشغيل هي نفسها التي كانت تُظهرها قبل إيقاف التشغيل. [ 5 ]
القيود
على الرغم من تشابهها الكبير مع المقاومات المتغيرة التقليدية، إلا أن المقاومات المتغيرة الرقمية مقيدة بحد أقصى للتيار في حدود عشرات الميلي أمبير. كما أن معظم المقاومات المتغيرة الرقمية تحد من نطاق الجهد على طرفي الإدخال (للمقاومة) إلى نطاق التغذية الرقمية (مثلاً 0-5 فولت تيار مستمر)، لذا قد يلزم وجود دوائر إضافية لاستبدال المقاوم المتغير التقليدي (مع العلم أن المقاومات المتغيرة الرقمية المزودة بجهد تناظري مزدوج منفصل متوفرة أيضاً). [ 6 ] علاوة على ذلك، وبدلاً من التحكم المستمر ظاهرياً الذي يمكن الحصول عليه من المقاوم المتغير متعدد اللفات، تتميز المقاومات المتغيرة الرقمية بخطوات منفصلة في المقاومة.
ومن القيود الأخرى أن التحقق من عبور إشارة التيار المتردد التناظرية للصفر يتطلب في كثير من الأحيان منطقًا خاصًا ، وذلك للسماح بتغيير قيمة المقاومة دون التسبب في صوت طقطقة مسموع في خرج مكبرات الصوت. (مطلوب رسم تخطيطي)
تختلف مقاييس الجهد الرقمية المتقلبة عن نظيراتها الكهروميكانيكية في أن مقاومتها، عند التشغيل، تعود إلى قيمة افتراضية (ربما) مختلفة بعد إعادة التشغيل. وبالمثل، تكون مقاومتها صالحة فقط عند وجود جهد التغذية المستمر الصحيح. عند إزالة الجهد، تصبح المقاومة بين طرفي المقياس والمنزلق (الاسمي) غير محددة. في دائرة مكبر العمليات ، يمكن أن تساعد معاوقة حالة الإيقاف لمقياس الجهد الحقيقي في تثبيت نقطة تشغيل التيار المستمر للدائرة أثناء مرحلة التشغيل. قد لا يكون هذا هو الحال عند استخدام مقياس جهد رقمي.
تتميز كل من مقاييس الجهد الكهروميكانيكية والرقمية عمومًا بتفاوتات ضعيفة (عادةً ±20%)، [ 7 ] ومعاملات حرارية ضعيفة [ 8 ] (تصل إلى مئات الأجزاء في المليون لكل درجة مئوية)، [ 8 ] ومقاومة توقف تبلغ عادةً حوالي 0.5-1% من مقاومة النطاق الكامل. تجدر الإشارة إلى أن مقاومة التوقف هي المقاومة المتبقية عندما تُضبط مقاومة الطرف إلى الماسحة على أدنى قيمة.
باستخدام مقياس الجهد الرقمي، قد تعتمد المقاومة على جهد التغذية. [ 7 ]
تتميز مقاييس الجهد الرقمية بنطاق ترددي محدود بسبب السعة الطفيلية في الجهاز. أما الأجزاء ذات المقاومة الطرفية المنخفضة، فعادةً ما يكون لها نطاق ترددي أوسع.
تتسبب بوابة النقل / عنصر التبديل في مقياس الجهد الرقمي في حدوث تشوهات توافقية.
يمكن استخدام محول رقمي تناظري مضاعف كمقياس جهد رقمي للتخلص من معظم هذه القيود. [ 9 ] عادةً ما يكون نطاق الإشارة من +15 فولت إلى -15 فولت ممكنًا، مع تحكم 16 بت، أي 65535 نقطة ضبط منفصلة، ويكون الانحراف واللاخطية ضئيلين. مع ذلك، يجب تهيئة المحول الرقمي التناظري في كل مرة يتم فيها تشغيل النظام، ويتم ذلك عادةً بواسطة برنامج في وحدة تحكم دقيقة مضمنة. لا يمكن استخدام المحول الرقمي التناظري المضاعف مباشرةً كمقاوم متغير (توصيل سلكين)، ولكن في هذا الوضع، يكون أداء مقياس الجهد الرقمي ضعيفًا على أي حال، نظرًا لمعامل درجة حرارته وتفاوت مقاومته.
التطبيقات
- شاشة LCD - التباين/السطوع
- معايرة المستشعر
- التحكم الرقمي في مستوى الصوت
- المقارنات القابلة للبرمجة
- مرشحات تمرير منخفضة/عالية قابلة للبرمجة
البدائل
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ "مقاييس الجهد الرقمية - الأسئلة الشائعة" . شركة Analog Devices . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2011-09-07.
- ↑ "دليل اختيار عائلة مقياس الجهد الرقمي". AD5207 - مقياس جهد رقمي ثنائي القناة ذو 256 موضعًا - ورقة البيانات (PDF) (تقرير فني). شركة Analog Devices .
- ↑ "مقاييس الجهد الرقمية - أين وكيف تُستخدم - التعليم" . شركة Analog Devices . 3 أكتوبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مايو 2023 .
- ↑ "مقياس الجهد الرقمي المزدوج غير المتطاير والذاكرة الآمنة DS1855" . شركة Analog Devices . 5 أكتوبر 2001. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مايو 2023 .
- ↑ "مقياس جهد رقمي مزدوج غير متطاير وذاكرة آمنة" (ملف PDF) . analog.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مايو 2023 .
- ↑ "مقياس جهد رقمي أحادي 7/8 بت، +36 فولت (±18 فولت) مع واجهة تسلسلية SPI وذاكرة متطايرة" (ملف PDF) . شركة مايكروشيب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مايو 2023 .
- 1 2 "فهم اختلافات مقاومة مقياس الجهد الرقمي" (ملف PDF) . شركة مايكروشيب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مايو 2023 .
- 1 2 "تحليل معامل درجة الحرارة لـ DS1845/DS1855" . شركة Analog Devices . 7 يونيو 2002. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مايو 2023 .
- ↑ "مضاعفة إشارة المحول الرقمي التناظري تُنتج مقاومة قابلة للبرمجة" . EDN . 24 يونيو 1999. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مايو 2023 .
روابط خارجية
- المكونات المقاومة