I industrien og i hverdagen er brugen af forskellige typer signalomformere almindelig. Disse enheder kan præsenteres i det bredeste udvalg af modifikationer tilpasset til at løse problemer i forskellige områder af økonomien. Hvilke typer signalomformere kan henføres til de mest almindelige? Hvad kunne være funktionerne ved deres drift?
Hvad er formålet med signalkonvertere?
Signalomformere er enheder, der virkelig kan præsenteres i det bredeste udvalg af løsninger. Dette udtryk er faktisk et kollektivt og kan henvise til udstyr, der anvendes i forskellige segmenter af økonomien og klassificeres efter helt andre kriterier. De vigtigste typer signaler, som de pågældende enheder kan konvertere, er:
- elektrisk;
- lyd;
- temperatur;
- teknologisk natur.
Afhængigt af de opgaver, som brugeren af signalkonverteren står over for, kan strukturen af den tilsvarende enhed kombinere moduler, der behandler flere forskellige typer data. Konvertering kan derfor udføres inden for rammerne af én type signal (for eksempel fra en frekvens til en anden) eller være en mekanisme, der involverer oversættelse mellem forskellige kategorier af signaler. For eksempel elektrisk til lyd.
De mest almindelige enheder inkluderer en konverter af analoge signaler til digitale (og omvendt, hvis det er tilvejebragt af strukturen af enhedens interne moduler). Overvej funktionerne i hans arbejde.
A/D-konverter
Den pågældende enhed er designet til at konvertere ethvert analogt signal - f.eks. repræsenteret ved spændingsindikatorer, til digital form (som f.eks. giver mulighed for at skrive det tilsvarende signal til en fil).
Et af hovedkriterierne for effektiviteten af den pågældende enhed er outputdatakapaciteten. Dens værdi bestemmer signal-til-støj-forholdet.
En anden væsentlig parameter, der karakteriserer driftskvaliteten af en sådan enhed som en analog konverter, er hastigheden af outputsignaldannelsen. Blandt de enheder, der giver dens optimale ydeevne, er dem, der er af den parallelle type. De danner store signalstrømme ved hjælp af det nødvendige antal ben. Denne funktion af enhedens funktion forudbestemmer i mange tilfælde frigivelsen af de tilsvarende konvertere, kendetegnet ved store dimensioner. Derudover kan analoge signalomformere have et ret højt strømforbrug. Men i betragtning af effektivitetenbetjening af disse enheder, betragtes deres bemærkede funktioner ofte ikke som mangler.
Konvertering af signaler fra analoge til digitale parallelle enheder er meget hurtig. For at give endnu højere hastighed for den tilsvarende type enheder, kan du tilslutte flere enheder, så de kan behandle signalstrømme på skift.
Et alternativ til parallelle løsninger kan være seriel-type signalkonvertere. De har tendens til at være mindre produktive, men mere energieffektive. Deres brug kan være betinget i tilfælde, hvor der er et spørgsmål om at sikre transmission af signaler inden for en infrastruktur med lav kapacitet, eller i tilfælde af at der ikke kræves en højere konverteringsrate end den, der leveres af serielle enheder.
Det kan bemærkes, at der er blandede enheder, der kombinerer funktionerne fra serielle og parallelle konvertere. I mange tilfælde er de den bedste løsning med hensyn til at opfylde omkostnings- og ydeevnekriterier.
Vi bemærkede ovenfor, at analog-til-digital-konvertere kan omfatte moduler, der konverterer digitale signaler til analoge. Der er også en separat kategori af enheder af den tilsvarende type. Lad os studere deres funktioner.
Digital-til-analog-konvertere
Hvis brugeren f.eks. har et TV til et analogt signal, så hansdrift vil være mulig, når en passende antenne er tilsluttet. Eller underlagt transformationen af de originale signaler til analoge, som dette TV kan genkende. Deres kilde kan til gengæld være en digital antenne. Eller alternativt et signal modtaget via internettet.
Den pågældende enhed konverterer derfor et signal, der indeholder en digital kode, til strøm, spænding eller ladning, som overføres til analoge moduler til behandling. Specifikke mekanismer for denne transformation afhænger af typen af indledende data. For eksempel, hvis vi taler om lyd, så præsenteres det norm alt ved indgangen i pulskodemodulation. Hvis kildefilen er komprimeret, kan specielle software-codecs bruges til at konvertere signalerne. Til gengæld transmitterer den digitale antenne norm alt signalet til behandling ved hjælp af hardwaremetoder.
Enheder, der omfatter de pågældende konvertere, kan suppleres med moduler til forskellige formål. For eksempel, når der afspilles en tv-udsendelse, kan en videosignalforstærker bruges ud over de moduler, der bruges af konverteren. I mange tilfælde er det nødvendigt for at sikre høj billedkvalitet ved konvertering af et analogt signal til digit alt. Der bruges også en videosignalforstærker, hvis du skal overføre billeder over en betydelig afstand.
Tv er ikke det eneste område med aktiv anvendelse af de pågældende enheder. Tilsvarende konvertere indgår f.eks. i cd-afspillere,som også konverterer det digitale signal til analogt.
Ultralydtransducere
Den næste almindelige kategori af enheder er ultralydstransduceren. Det kan bemærkes, at det kan repræsenteres af enheder, der har det bredeste udvalg af applikationer, såvel som driftsprincipper. Blandt de almindelige varianter af ultralydstransducere er en nedsænkelig enhed, som er designet til at transmittere ultralyd ved en bestemt frekvens til vand eller andet flydende medium. Denne enhed kan f.eks. bruges til at rense forskellige genstande for forurenende stoffer - som en del af bade, der bruges til ultralydsrensning.
Der er andre anvendelsesområder for de betragtede enheder. En ultralydstransducer kan bruges til at kontrollere integriteten af visse strukturer, forbindelser, for at kontrollere visse genstande for skader.
Lineær- og pulsomformere
I betragtning af funktionerne ved brugen af konvertere, vil det være nyttigt at være opmærksom på klassificeringen, ifølge hvilken de er opdelt i lineære og pulserende. Faktisk afspejler disse kriterier de to vigtigste principper for driften af omformere.
De, der er lineære, kan arbejde efter princippet om analoge kredsløb, hvor de konverterede signaler dannes i et jævnt tempo. Impulsomformeren antager en mere aktiv repræsentation af signaler både ved udgangen og under deres interne behandling. Dog i tilfælde af atdenne operation udføres kun på det interne trin af signalbehandlingen, den tilsvarende enhed kan generere praktisk t alt de samme indikatorer som i tilfældet, når der bruges en lineær konverter. Begrebet lineær eller pulsbehandling kan således kun betragtes i sammenhæng med princippet om drift af nøglehardwarekomponenterne i en enhed af den tilsvarende type.
Pulse-omformere bruges hovedsageligt i tilfælde, hvor den anvendte infrastruktur forventes at behandle højeffektsignaler. Dette skyldes det faktum, at effektiviteten af de tilsvarende enheder i sådanne tilfælde er meget højere, end når de bruges til at behandle signaler med lavere effekt. En anden faktor ved valget af disse løsninger er brugen af transformer- eller kondensatorenheder som en del af den anvendte infrastruktur, som pulsomformerne har optimal kompatibilitet med.
Til gengæld er en lineær konverter en enhed, der bruges inden for rammerne af en infrastruktur, hvor lav-effekt signalbehandling udføres. Eller hvis der er behov for at reducere den støj, der genereres på grund af konverterens drift. Det er værd at bemærke, at effektiviteten af de overvejede løsninger i en højeffektinfrastruktur ikke er den mest fremragende, derfor udsender disse enheder oftest en større mængde varme end pulsomformere. Derudover er deres vægt og dimensioner også væsentligt større.
Men på den ene eller anden måde kan driften af konverteren efter pulsprincippet i praksis involveredannelsen af dens overførselsfunktion i en lineær form. Derfor bør deres interne struktur tages i betragtning for den anvendte signalbehandlingsplan, før de implementerer passende signalbehandlingsanlæg i infrastrukturen.
Måletransducere
En anden almindelig kategori af løsninger er transducere. Hvad er deres egenskaber? En måletransducer er en enhed, der også kan præsenteres i et stort antal varianter. Det, der forener disse enheder, er deres evne til både at måle og transformere bestemte mængder.
Det er almindeligt at overveje driftsskemaet for måleapparater af den tilsvarende type, hvor signalet behandles i flere trin. Først modtager konverteren den, omdanner den derefter til en værdi, der kan måles, og transformerer den derefter til noget nyttig energi. Hvis der f.eks. bruges en analog målestrømtransducer, omdannes elektrisk energi til mekanisk energi.
Naturligvis kan specifikke mekanismer til anvendelse af passende løsninger præsenteres i en ekstrem bred vifte. Brugen af måletransformationer til videnskabelige formål som en del af infrastrukturen til at udføre eksperimenter og forskning er udbredt. Det, der forener de fleste måletransducere, er deres tilpasningsevne, først og fremmest, til at arbejde med brugen af normaliserede karakteristika ved behandling eller transformation af et signal. KanBemærk, at disse specifikationer ikke altid er beregnet til slutbrugeren af inverteren. Deres aktivering udføres i mange tilfælde i en skjult tilstand. En person, der bruger passende signalomformere, modtager kun det nødvendige signal, tilpasset til brug til forskellige formål, ved udgangen.
Disse løsninger bruges som regel ikke som selvstændige typer infrastruktur. De er en del af mere komplekse enheder - for eksempel måleautomatiseringssystemer i produktionen. Måletransducere er oftest klassificeret i 2 hovedgrupper - primære og mellemliggende. Det vil være nyttigt at overveje detaljerne for begge.
Klassificering af måletransducere: primære og mellemliggende løsninger
Enheder, der tilhører kategorien primær, bruges som regel som sensorer. Det vil sige, at de er omformere, som en eller anden målt værdi virker direkte på. De resterende enheder er klassificeret som mellemliggende. De placeres i måleinfrastrukturen umiddelbart efter de første og kan stå for en lang række operationer i forbindelse med transformationen. Hvilke specifikke operationer kan udføres af en signalniveaukonverter af den tilsvarende type? Disse omtales almindeligvis som:
- måling af fysiske indikatorer for forskellige mængder;
- forskellige skalatransformationer;
- transformation af digitale signaler til analoge og omvendt;
- funktionelle transformationer.
Bemærk, at en lignendeklassificering kan anses for betinget. Dette skyldes primært, at flere primære transducere kan placeres i samme måleinstrument. En anden grund til at betragte klassificeringen diskuteret ovenfor som betinget er, at i forskellige typer af infrastruktur kan målinger udføres efter forskellige principper.
Forstærkerrør
En anden type enhed, der er populær i forskellige sektorer af økonomien, er et billedforstærkerrør. Det kan, ligesom andre typer enheder diskuteret ovenfor, præsenteres i en bred vifte af designs. Elektronoptiske omformere er forenet af et fælles funktionsprincip: det involverer konvertering af et usynligt objekt - for eksempel belyst af infrarød, ultraviolet eller for eksempel røntgenstråler, til det synlige spektrum.
I dette tilfælde udføres den tilsvarende operation som regel i 2 trin. I første fase modtages usynlig stråling af en fotokatode, hvorefter den omdannes til elektroniske signaler. Som allerede på anden fase er omdannet til et synligt billede og vist på skærmen. Hvis det er en computerskærm, kan signalet på forhånd konverteres til en digital kode.
Forstærkerrør er løsninger, der traditionelt er klassificeret i flere generationer. Enheder relateret til den første omfatter en glasvakuumkolbe. Den indeholder en fotokatode og en anode. Der dannes en potentiel forskel mellem dem. Ved ansøgning omEn optimal spændingsomformer inde i den danner en elektronisk linse, der er i stand til at fokusere elektronstrømme.
Anden generations transducere har elektronaccelerationsmoduler, hvilket resulterer i forbedret billedlysstyrke. Tredje generations enheder bruger materialer, der tillader at øge fotokatodens følsomhed som en nøglekomponent i den elektron-optiske konverter med mere end 3 gange.
Funktioner af resistive transducere
En anden almindelig type enhed er resistive transducere. Overvej deres funktioner mere detaljeret.
Disse transducere er tilpasset til at ændre deres egen elektriske modstand under påvirkning af en eller anden målt mængde. De kan også korrigere vinklet og lineær bevægelse. Oftest indgår disse omformere i automatiseringssystemer med sensorer til tryk, temperatur, belysningsniveau og måling af intensiteten af forskellige typer stråling. De vigtigste fordele ved resistive transducere:
- pålidelighed;
- intet forhold mellem målingernes nøjagtighed og forsyningsspændingens stabilitet.
Der er et stort antal varianter af relaterede enheder. Blandt de mest populære er temperatursensorer. Lad os studere deres funktioner.
Resistive temperatursensorer
Disse signalomformere har komponenter, der er følsomme over for ændringer i den omgivende temperatur. Hvis den stiger, kan deres modstand øges. Disse enheder er primært kendetegnet ved meget høj nøjagtighed. I nogle tilfælde gør de det muligt at ændre temperaturen med en nøjagtighed på omkring 0,026 grader Celsius. Disse enheder indeholder elementer lavet af platin - i dette tilfælde vil modstandskoefficienten være lavere, eller kobber.
Brugen af resistive sensorer er kendetegnet ved en række nuancer. Så det skal tages i betragtning, at højere værdier af excitationsstrømmen, der leveres til sensoren, øger dens temperaturfølsomhed, men opvarmer samtidig elementerne i den tilsvarende konverter. Dette medfører i mange tilfælde et fald i dens nøjagtighed. Derfor anbefales det at sikre optimal excitationsstrømydelse under hensyntagen til specifikke måleforhold. Beregningen kan for eksempel tage den termiske ledningsevne af det medium, som sensoren bruges i - luft eller vand. Som regel er de anbefalede indikatorer for excitationsstrømme indstillet af producenter af sensorer af den tilsvarende type. De kan dog variere betydeligt afhængigt af de metaller, der anvendes i designet af enhederne. Derudover, når du bruger de pågældende sensorer, er det nødvendigt at tage højde for en sådan indikator som grænseværdien for driftsstrømmen. Norm alt bestemmes det også af producenten.
Resistive sensorer er blandt de mest almindelige typer transducere i husstanden. Dette skyldes i høj grad de betydelige teknologiske fordele ved mange af deres varianter. For eksempel hvissnak om termistorer - de er kendetegnet ved høj følsomhed, kompakthed, lav vægt. Den passende type sensorer kan bruges til at måle lufttemperaturen under forskellige forhold. Deres produktion medfører oftest ikke væsentlige omkostninger. Det er rigtigt, at termistorer også har ulemper - for det første er dette en høj grad af ikke-linearitet, som et resultat af, at de i praksis kan bruges i ret snævre temperaturområder.
Den tilsvarende type signalomformere (deres typer og formål kan bestemmes ud fra forskellige klassificeringskriterier) er meget udbredt i hverdagen. For eksempel er det almindeligt at inkludere temperatursensorer, der indeholder platin- og kobberelementer i deres sammensætning:
- varmeinfrastruktur - for at måle temperaturen på kølevæsken i visse dele af udstyret, såvel som i det opvarmede rum;
- vaskemaskiner - for at måle vandtemperaturen og justere den til forskellige vaskeprogrammer;
- strygejern - på samme måde for at sikre den optimale strygetemperatur inden for en bestemt funktionsmåde;
- elektriske komfurer, samt andre typer udstyr til madlavning - også for at sikre deres funktion, når visse brugertilstande er aktiveret.
Rheostat-konvertere
En anden populær type resistive enheder er reostatkonvertere. Deres funktionsprincip er baseret på måling af elektrisk modstandaf en eller anden leder under påvirkning af indgangsforskydning. I praksis omfatter denne transducer elementer, der er tilpasset til at bevæge sig på grund af påvirkningen af den målte værdi. Oftest indgår de pågældende enheder i spændingsdelere eller bruges som et integreret element i målebroer.
Hvis vi taler om de fordele, der kendetegner rheostatomformere, så omfatter disse:
- ingen reaktiv effekt på bevægelige komponenter;
- høj effektivitet;
- små dimensioner, mulighed for at bruge i infrastruktur, der fungerer på både jævn- og vekselstrøm.
Samtidig er resistive omformere af den tilsvarende type ikke altid pålidelige og kræver i mange tilfælde betydelige ressourcer fra virksomheden for at opretholde funktionaliteten.
