Raqamli va analog kuchlanish o’lchagichlar: taqqoslash tahlili

Tasavvur qiling: bir tomondan oddiy strelkali asbob, boshqa tomondan esa aniq raqamlarni ko’rsatuvchi zamonaviy qurilma. Ikkala texnologiya ham kuchlanishni o’lchaydi, ammo ularning ishlash prinsipi tubdan farq qiladi. Qaysi biri aniqroq? Qaysi biri ishonchliroq?

Kuchlanish o’lchagichlar elektr tizimlarining «ko’zlari» hisoblanadi. Ular bizga ko’rinmas elektr oqimlarini kuzatish va nazorat qilish imkonini beradi. Raqamli va analog kuchlanish ko’rsatkichlari bugungi kunda sanoat, qurilish va maishiy elektr tizimlarida keng qo’llaniladi, ammo ularning har birining o’ziga xos xususiyatlari mavjud.

Analog kuchlanish ko’rsatkichlarining ishlash prinsipi

Analog o’lchagichlar elektromagnit maydon ta’sirida harakatlanuvchi mexanik qismlar orqali ishlaydi. Ularning asosiy elementi – galvanometr, kuchlanish ta’sirida og’adigan strelkadan iborat.

«Analog asboblar – bu elektr signallarni mexanik harakatga aylantiruvchi ajoyib muhandislik yechimi,» – deb ta’kidlaydi elektr muhandisligi sohasidagi mutaxassislar.

Bu texnologiya 1820-yilda Hans Kristian Ersted tomonidan elektr tokining magnit maydoniga ta’sirini kashf etganidan keyin rivojlana boshladi. Analog asboblarning afzalligi – ularning soddaligi va tashqi elektr manbasiga ehtiyoj yo’qligi.

Raqamli kuchlanish ko’rsatkichlarining ishlash prinsipi

Raqamli o’lchagichlar analog signalni raqamli ko’rinishga o’zgartiruvchi mikrokontrollerlar asosida ishlaydi. Bu jarayon analog-raqamli konvertatsiya deb ataladi.

Raqamli asboblar:

• Yuqori aniqlikdagi o’lchashlarni ta’minlaydi
• Ma’lumotlarni saqlash va uzatish imkoniyatiga ega
• Avtomatik kalibrlash funksiyalariga ega

Raqamli texnologiya 1970-yillarda keng tarqala boshladi va bugungi kunda ko’plab sohalarda analog asboblarni ortda qoldirmoqda.

Kuchlanish o’lchash texnologiyalarining tarixiy rivojlanishi

Kuchlanish o’lchash texnologiyasi oddiy galvanometrdan zamonaviy raqamli multimetrlargacha bo’lgan yo’lni bosib o’tdi. 1800-yillarda Alessandro Volta birinchi batareyani yaratganidan so’ng, elektr kuchlanishini o’lchash zarurati paydo bo’ldi. 1820-yillarda birinchi galvanometrlar yaratildi, 1880-yillarda esa Weston kompaniyasi birinchi aniq voltmetrlarni ishlab chiqardi.

Bugungi kunda esa IoT texnologiyalari va bulutli monitoring tizimlari kuchlanish o’lchash sohasida yangi imkoniyatlar ochmoqda.

Raqamli va analog o’lchov asboblarining taqqoslash mezonlari

Zamonaviy sanoat va texnologiya sohasida o’lchov asboblari sifati muhim ahamiyatga ega. Ayniqsa elektr kuchlanishini o’lchashda aniqlik, ishonchlilik va barqarorlik kabi xususiyatlar birinchi o’ringa chiqadi. Raqamli va analog kuchlanish ko’rsatkichlarini taqqoslash orqali qaysi turdagi asboblar ma’lum vaziyatlarda afzalroq ekanligini aniqlash mumkin.

Raqamli va analog kuchlanish ko’rsatkichlarini taqqoslash jarayonida uchta asosiy mezon e’tiborga olinadi: aniqlik darajasi, ishonchlilik ko’rsatkichlari va tashqi ta’sirlarga chidamlilik. Har bir mezon o’z navbatida muhim texnik parametrlarni o’z ichiga oladi va ularni to’g’ri baholash orqali eng maqbul o’lchov asbobini tanlash imkoniyati paydo bo’ladi.

Aniqlik va o’lchash xatoligi darajasi

Raqamli voltmetrlar odatda yuqori aniqlik darajasiga ega bo’lib, ±0.05% gacha xatolik bilan ishlaydi. Fluke 87V kabi zamonaviy raqamli multimetrlar 0.05% aniqlik bilan o’lchash imkonini beradi. Analog asboblar esa ko’pincha ±1-3% xatolik darajasiga ega.

Raqamli asboblarning afzalligi shundaki, ular o’lchov natijalarini raqamlar ko’rinishida aniq ko’rsatadi va shkalani noto’g’ri o’qish xavfi yo’q.

Quyidagi jadvalda o’lchash aniqligi bo’yicha taqqoslash keltirilgan:

O’lchov asbob turi	O’rtacha aniqlik	Minimal aniqlik	Maksimal aniqlik
Raqamli voltmetr	±0.1%	±0.05%	±0.5%
Analog voltmetr	±2%	±1%	±5%

Ishonchlilik va barqarorlik ko’rsatkichlari

Ishonchlilik nuqtai nazaridan analog asboblar oddiy tuzilishga ega bo’lganligi sababli, kam elektron komponentlarga ega va shuning uchun ba’zi sharoitlarda ishonchliroq bo’lishi mumkin. Biroq, Keysight Technologies tomonidan ishlab chiqarilgan zamonaviy raqamli o’lchov asboblari 50,000 soatgacha uzluksiz ishlash imkoniyatiga ega.

Barqarorlik bo’yicha raqamli asboblar ancha ustun:

Raqamli o’lchov asboblari vaqt o’tishi bilan kalibratsiya parametrlarini yo’qotmaydi va takroriy o’lchashlar natijasida bir xil ko’rsatkichlarni beradi.

Analog asboblar esa mexanik qismlarning eskirishi tufayli vaqt o’tishi bilan aniqligini yo’qotishi mumkin.

Tashqi ta’sirlarga chidamlilik xususiyatlari

Tashqi ta’sirlarga chidamlilik bo’yicha taqqoslash qiziqarli natijalarni ko’rsatadi:

• Harorat ta’siri: Analog asboblar harorat o’zgarishlariga sezgir, raqamli asboblar esa -20°C dan +50°C gacha bo’lgan harorat diapazonida barqaror ishlaydi.
• Elektromagnit maydon ta’siri: Analog asboblar elektromagnit maydonlarga juda sezgir, raqamli asboblar esa maxsus himoya qobiqlari bilan jihozlangan.
• Mexanik ta’sirlar: Analog asboblar tebranish va zarbalar ta’sirida ko’rsatkichlarni yo’qotishi mumkin, raqamli asboblar esa ma’lumotlarni xotiraga saqlash imkoniyatiga ega.

Sanoat sharoitlarida ishlatiladigan Siemens SITRANS raqamli o’lchov asboblari chang, namlik va yuqori haroratga chidamli bo’lib, og’ir sharoitlarda ham ishonchli natijalarni ta’minlaydi.

Xulosa qilib aytganda, har ikkala turdagi asboblar o’z o’rniga ega. Yuqori aniqlik va barqarorlik talab qilinadigan vaziyatlarda raqamli asboblar, oddiy va tez o’lchashlar uchun esa analog asboblar maqsadga muvofiq bo’lishi mumkin.

Raqamli va analog kuchlanish ko’rsatkichlarining amaliy qo’llanishi

Raqamli va analog kuchlanish o’lchov tizimlari bugungi kun texnologiyalarining asosiy poydevori hisoblanadi. Ularning har biri o’ziga xos xususiyatlarga ega bo’lib, turli sohalarda qo’llaniladi.

Sanoat va ishlab chiqarishdagi ahamiyati

Zamonaviy sanoat korxonalarida raqamli kuchlanish ko’rsatkichlari tobora muhim o’rin tutmoqda. Aniqlik va barqarorlik bu tizimlarning eng katta afzalligi hisoblanadi. Siemens kompaniyasining so’nggi avlod raqamli o’lchov qurilmalari 0.01% xatolik darajasi bilan ishlaydi, bu esa murakkab ishlab chiqarish jarayonlarida juda muhim.

Biroq, analog tizimlar ham o’z o’rnini yo’qotgani yo’q. Masalan, metallurgiya zavodlarida yuqori haroratli muhitlarda analog sensorlar ko’pincha raqamli alternativalaridan ishonchliroq ishlaydi. Toshkent metall kombinatida analog kuchlanish o’lchagichlar 1500°C haroratda ham barqaror ishlashini ko’rsatmoqda.

Quyidagi jadvalda sanoat sohalarida qo’llaniladigan kuchlanish ko’rsatkichlarining taqqoslash ma’lumotlari keltirilgan:

Sanoat sohasi	Analog tizimlar afzalligi	Raqamli tizimlar afzalligi
Neft-gaz	Portlash xavfi bo’lgan joylarda xavfsizlik	Masofadan monitoring imkoniyati
Farmatsevtika	Uzluksiz signal	Yuqori aniqlik va ma’lumotlarni saqlash
Oziq-ovqat	Sodda va arzon	Avtomatlashtirilgan nazorat
Avtomobilsozlik	Tezkor javob	Murakkab diagnostika imkoniyati

Zamonaviy elektr qurilmalarida qo’llanilishi

Bugungi kundagi elektr qurilmalarida raqamli va analog texnologiyalarning uyg’unlashuvi kuzatilmoqda. Samsung va LG kabi kompaniyalar o’zlarining so’nggi avlod maishiy texnikalarida gibrid tizimlardan foydalanmoqda.

Raqamli kuchlanish ko’rsatkichlarining afzalliklari:

• Ma’lumotlarni qayta ishlash va saqlash imkoniyati
• Yuqori aniqlik (±0.1% gacha)
• Masofadan boshqarish va monitoring
• Avtomatik kalibrlash

Analog kuchlanish ko’rsatkichlarining afzalliklari:

• Sodda va ishonchli konstruksiya
• Elektr energiyasi ta’minotisiz ishlash imkoniyati
• Tezkor javob vaqti
• Arzonroq narx (o’rtacha 30-40% tejamkorlik)

Amaliy tajribalar shuni ko’rsatadiki, kritik tizimlarda ko’pincha ikkala texnologiya parallel ravishda qo’llaniladi. Bu yondashuv Schneider Electric kompaniyasining Toshkentdagi loyihalarida muvaffaqiyatli sinovdan o’tgan.

Kelajakdagi rivojlanish istiqbollari

Kuchlanish ko’rsatkichlari texnologiyasi jadal sur’atlar bilan rivojlanmoqda. Ekspertlar bashoratiga ko’ra, kelgusi yillarda quyidagi yo’nalishlar ustuvor bo’ladi:

1. Nano-sensorlar – mikron darajasidagi o’lchamlar bilan yuqori aniqlikdagi o’lchashlar
2. Kvant sensorlar – kvant effektlaridan foydalanib, oldindan tasavvur qilib bo’lmaydigan aniqlikka erishish
3. O’z-o’zini ta’mirlaydigan tizimlar – xatoliklarni avtomatik aniqlash va bartaraf etish

Texas Instruments kompaniyasi tomonidan ishlab chiqilayotgan yangi avlod gibrid kuchlanish ko’rsatkichlari analog va raqamli texnologiyalarning eng yaxshi xususiyatlarini o’zida mujassam etadi. Bu qurilmalar kam energiya sarflagan holda yuqori aniqlikni ta’minlaydi.

«Kelajakda raqamli va analog texnologiyalar o’rtasidagi chegara tobora xiralashib boradi. Biz gibrid yechimlar orqali har ikkala dunyoning eng yaxshi xususiyatlaridan foydalanishga intilamiz.»

Xulosa qilib aytganda, raqamli va analog kuchlanish ko’rsatkichlari o’zlarining amaliy qo’llanish sohalarida o’zaro raqobatdan ko’ra, bir-birini to’ldiruvchi texnologiyalar sifatida rivojlanmoqda. Zamonaviy muhandislar uchun muhim vazifa – har bir vaziyat uchun eng maqbul yechimni tanlash qobiliyatiga ega bo’lishdir.