STRUMENTI AD INDICAZIONE NUMERICA

 Introduzione

 Gli strumenti numerici indicano i valori delle grandezze misurate sotto forma numerica. La misura mediante strumentazione numerica di una qualunque grandezza è spesso ricondotta al conteggio di eventi o alla misura di tempo I vantaggi dell’utilizzo degli strumenti numerici rispetto a quelli analogici sta nella riduzione degli errori che si possono commettere  durante la lettura della misura come l’errore di parallasse. Un altro vantaggio sta nella possibilità di elaborare i

risultati vista la natura digitale che li rende compatibili con i piu’ moderni mezzi di calcolo ed elaborazione. Gli strumenti numerici, detti anche strumenti digitali, possono essere classificati in: contatori, frequenzimetri, voltmetri

Blocchi fondamentali

I blocchi funzionali fondamentali presenti in tutti gli strumenti numerici sono:

1.      circuiti di ingresso;

2.      circuiti porta;

3.      base dei tempi;

4.      riferimento di frequenza;

5.      circuiti di controllo;

6.      sezione di conteggio;

7.      circuiti per la visualizzazione numerica della misura.

Di seguito tratteremo i vari blocchi

Circuiti di ingresso

I circuiti di ingresso hanno il compito di convertire il segnale analogico da misurare in una forma compatibile con i successivi stadi di elaborazione digitale presenti all’interno dello strumento numerico. I circuiti di ingresso possono essere:

• convertitori analogico – digitale A/D;

•Amplificatori/attenuatori

•Rivelatori di livello;

•Trigger di Schmitt.

Circuiti porta

I circuiti porta sono quelli che permettono il passaggio del segnale gia condizionato dai circuiti di ingresso verso i circuiti interni. Caratteristiche principali richiesti sono la rapidità di intervento e il buon isolamento.

Per rapidità si intende la capacità di non introdurre ritardi tra il segnale di attivazione della porta e l’uscita del segnale dalla porta stessa. Per buon isolamento si intende la capacita’ della porta di non far passare il segnale quando non e’ richiesto e nel caso di circuito porta come i multiplexer di isolare un canale dall’altro adiacente. I circuiti porta possono essere sia logici ( porte logiche come NAND, NOR, AND)  che analogici ( SWITCH, MUX, pass gate).

Base dei tempi

Si tratta di un blocco realizzato con circuiti che, a partire da un segnale fornito da un oscillatore di riferimento a frequenza fissa f0, consente di ottenere multipli e sottomultipli interi e/o frazionari di f0.

Riferimento di frequenza

Il riferimento di frequenza e’ un segnale a frequenza fissa f0 generato da un oscillatore interno  generalmente quarzato. Essendo un riferimento si richiede che il segnale fo abbia alcune caratteristiche:

1. elevata precisione:

2. stabilita a lungo termine ( basso invecchiamento);

3. stabilita a breve termine;

4. Bassa dipendenza dalla temperatura;

Queste specifiche possono essere soddisfatte utilizzando oscillatori quarzati compensati in temperatura noti come   (Temperature Compensated Crystal Oscillator).

Circuiti di controllo

Questi circuito controllano i vari blocchi definendo la attivazione

 /disattivazione dei vari blocchi in funzione della misura che si vuole realizzare. Per esempio gestiscono l’apertura e la chiusura del circuito porta

Circuiti di conteggio

Questi circuiti si occupano di contare gli impulsi che provengono dai circuiti precedenti e forniscono in uscita il risultato del  conteggio seconda una certa codifica. ( binaria o BCD)

Circuiti di visualizzazione

L’informazione proveniente dai circuiti di conteggio, viene decodificata e messa in una forma comprensibile per l’utente. Fanno parte di questa categoria tutti i display ( led , lcd), monitor, etc.