
Информация, полученная с описанных ранее датчиков и используемая для целей автоматизации, как правило вырабатывается в виде тех или иных электрических величин в аналоговой форме, т.е. она может принимать любые значения во всем диапазоне изменения. При цифровой форме представления информации она изображается некоторым электрическим кодом.
Аналоговыми электрическими величинами, которые должны восприниматься, обрабатываться и тем или иным образом использоваться в дальнейшем, могут являться напряжение, сопротивление, сила тока, частота и сдвиг фазы. Цифровая информация по сравнению с аналоговой более удобна для визуального отсчета и регистрации, для передачи на расстояние и для запоминания.
Кроме того, цифровая информация меньше подвержена искажениям и влиянию помех, над ней проще выполнять требуемые операции. Можно также построить цифровой вычислительный процесс таким образом, чтобы во время вычислительной обработки исходной информации ошибки вычислений не возрастали, не накапливались и не запоминались. Принципиальным достоинством цифровых устройств по сравнению с аналоговыми является отсутствие явления, называемого «дрейфом нуля», т.е. изменения показаний на выходе при неизменном значении входной величины.
Принципиальным же недостатком цифровой информационной технологии по сравнению с аналоговой является более высокая сложность цифровых устройств, хотя они и строятся из повторяющихся однотипных ячеек. Более высокая сложность цифровых устройств обусловлена необходимостью реализации внутри каждой ячейки большого количества переключательных схем. Большое число элементов, необходимое для выполнения цифровой обработки информации
приводит также к увеличению времени выполнения такой обработки. Однако современные технологические методы производства электронных устройств, обеспечивающие возможность размещения в единице объема большого числа переключательных элементов при малых общих габаритных размерах, высокой надежности, высоком быстродействии и небольшой стоимости, делают этот недостаток не очень существенным.
Полученную тем или иным образом аналоговую величину, как правило, целесообразно преобразовывать в цифровую форму и представлять в виде кода некоторого числа.
Рассмотрим способы, которыми аналоговая электрическая величина преобразуется в электрический код и обратно.
Квантование. Числовое значение измеряемой величины определяется в процессе ее квантования. Применяют три вида квантования: по уровню, по времени, и совместно по уровню и времени.
Если входная информация изображается протяженностью временного отрезка, то входной сигнал стабильной частоты, формируемый, например, кварцевым генератором, подается на счетчик входным фронтом сигнала, длительность которого изображает преобразуемую аналоговую величину, а задний фронт этого сигнала отключает подачу импульсов генератора на вход этого счетчика.
Содержимое счетчика на момент подачи заднего фронта входного сигнала будет представлять собой число, пропорциональное длительности входного сигнала. Если входная информация изображается частотой следования импульсов, то сигнал, генерируемый опорным генератором постоянной частоты, более низкой, чем измеряемая, включает и выключает подачу информационных импульсов на вход соответствующего счетчика. Для получения сигнала, открывающего и запирающего входы этого счетчика, часто используют промышленный переменный ток, гармонически изменяющийся с частотой 50 Гц, который переформировывается в прямоугольные импульсы той же частоты.