Signalomformere: typer, driftsprinsipper og formål

I industrien og i hverdagen er det vanliganvendelse av forskjellige typer signalomformere. Disse enhetene kan være representert i det bredeste spekteret av modifikasjoner, tilpasset for å løse problemer i ulike områder av økonomien. Hvilke typer signalomformere kan klassifiseres som de vanligste? Hva er funksjonene i operasjonen?

Hva er formålet med signalomformere?

Signalomformere er enheter somkan faktisk være representert i det bredeste spekteret av løsninger. Dette begrepet er faktisk kollektivt og kan relateres til utstyr som brukes i ulike segmenter av økonomien og klassifiseres i henhold til helt forskjellige kriterier. Hovedtypene av signaler som kan konvertere de aktuelle enhetene:

- Elektrisk;

- lyd;

- temperatur;

- teknologisk natur

Avhengig av oppgavene som står overforVed bruk av signalomformeren kan modulene som behandler flere forskjellige typer data kombineres i strukturen til den tilsvarende enheten. Transformasjonen kan således implementeres i et enkelt type av signal (for eksempel fra en frekvens til en annen), eller være en mekanisme som innebærer oversettelse mellom forskjellige kategorier av signaler. For eksempel, elektrisk i lyd.

De vanligste enhetene eromformer av analoge signaler til digital (og omvendt, hvis det er gitt av strukturen til interne moduler av enheten). La oss vurdere egenskaper av sitt arbeid.

Analog-til-digital omformer

Den aktuelle enheten er beregnetfor å omdanne hvilken som helst analog signal - eksempelvis kunne representeres ved spenninger, i digital form (slik at, for eksempel, for å ta opp et signal som svarer til en fil).

Et av hovedkriteriene for effektiviteten til den aktuelle enheten er bitdybden av dataene ved utgangen. Dens verdi bestemmer nivået av signal-til-støyforholdet.

En annen viktig parameter som karakterisererKvaliteten på driften av en enhet som en analog omformer er hastigheten ved hvilken utgangssignalet genereres. Blant de enhetene som gir optimal ytelse er de som er parallell type. De genererer store signalstrømmer ved å bruke det nødvendige antall pins. Denne egenskapen til enheten forutsetter i mange tilfeller utgivelsen av passende omformere, karakterisert ved store dimensjoner. I tillegg kan analoge signalomformere ha et ganske høyt strømforbruk. Imidlertid vurderes disse egenskapene ofte ikke som ulemper ved å ta hensyn til effektiviteten av disse enhetene.

Konvertere signaler fra analog til digitalparallelle enheter utføres svært raskt. Å gi enda høyere hastighet av de tilsvarende type anordninger kan arbeide ved å koble flere enheter, slik at de kan håndtere strømmer av signaler etter tur.

Alternativ til parallelle løsninger kan væreomformere av signaler av en serietype. De er vanligvis mindre produktive, men mer energieffektive. Deres søknad kan betinges i de tilfeller når det er et spørsmål om å sikre overføring av signaler innenfor rammen av en infrastruktur med lav effekt, eller i tilfelle at en høyere konverteringshastighet enn den som er gitt av sammenhengende enheter, ikke er nødvendig.

Det kan bemerkes at det finnes enheterblandet type, kombinere funksjonene til serielle og parallelle omformere. I mange tilfeller er de de mest optimale løsningene når det gjelder samsvar med kriteriene for økonomi og produktivitet.

Ovenfor bemerket vi det analog-digitaleomformere kan inkludere moduler, hvorved konvertering av digitale signaler til analoge signaler. Det finnes også en egen kategori av enheter av riktig type. La oss studere deres funksjoner.

Digitale til analoge omformere

I tilfelle at brukerendet er for eksempel en fjernsyn for et analogt signal, da vil operasjonen være mulig ved tilkobling av en passende antenne. Eller hvis kildesignalene konverteres til analoge signaler, som TV-en kan gjenkjenne. Deres kilde kan i sin tur være en digital antenne. Eller som et alternativ, et signal mottatt via Internett.

Apparatet under vurdering, derfor,konverterer et signal som inneholder en digital kode til en strøm, en spenning eller en ladning som overføres for behandling til analoge moduler. De spesifikke mekanismene til denne transformasjonen avhenger av typen av inngangsdata. For eksempel, hvis vi snakker om lyd, så ved inngangen er det vanligvis representert i pulskodemodulasjon. Hvis kildefilen komprimeres, kan spesielle programvarekodeker brukes til å konvertere signalene. I sin tur sender den digitale antennen vanligvis signalet til behandling ved maskinvare-metoder.

Enheter som inkludererOmformerne som kan vurderes, kan suppleres med moduler for ulike formål. For eksempel, når du gir reproduksjon av en tv-kringkasting, kan en videosignalforsterker brukes i tillegg til de modulene som brukes av omformeren. Det er i mange tilfeller nødvendig for å gi et høykvalitetsbilde når det analoge signalet konverteres til digitalt. Dessuten brukes en videosignalforsterker hvis du vil overføre et bilde over en betydelig avstand.

TV er ikke den eneste aktivitetssfærenanvendelse av de aktuelle enhetene. Tilsvarende omformere er inkludert, for eksempel i CD-spillerne, som også forvandler det digitale signal til en analog.

Ultralydtransdusere

Den neste vanlige kategorien enheter -ultralyd transduser. Det kan bemerkes at det kan representeres av enheter som har det bredeste spekteret av applikasjoner, samt driftsprinsipper. Blant de vanlige variantene av ultralydtransdusere er en nedsenkbar enhet som er utformet for å bli overført til vann eller annet flytende medium ved hjelp av ultralyd med en viss frekvens. Denne enheten kan for eksempel brukes til å rense ulike gjenstander fra forurensning - i badene som brukes til ultralydrensing.

Det er andre bruksområder avenheter. Ultralydtransduseren kan brukes til å overvåke integriteten til visse strukturer, tilkoblinger og kontrollere visse gjenstander for skade.

Lineære og pulsomformere

Tatt i betraktning funksjonene i søknadenomformere, vil det være nyttig å være oppmerksom på klassifiseringen, i henhold til hvilken de er delt inn i lineær og impuls. Faktisk reflekterer disse kriteriene de to viktigste prinsippene for konverteringsoperasjon.

De som er lineære, kan jobbe medprinsipp for analog krets, hvor de konverterte signalene dannes i et jevnt tempo. Pulsomformeren antar en mer aktiv representasjon av signalene både ved utgangen og ved deres interne behandling. Hvis imidlertid denne operasjonen bare utføres i det indre trinn av signalbehandling, kan den tilsvarende enheten danne de samme parametere som i tilfelle når en lineær omformer er involvert. Dermed kan begrepet lineær eller impulsbehandling bare betraktes i sammenheng med prinsippet om driften av nøkkelvarekomponenter av anordningen av den tilsvarende type.

Pulsomformere er hovedsakeligDe brukes når prosessering av høysignaler skal være en del av den benyttede infrastrukturen. Dette skyldes at effektiviteten til de tilsvarende enhetene i slike tilfeller er mye høyere enn ved bruk av dem for behandling av signaler med lavere effekt. En annen faktor ved valg av disse løsningene er bruk av transformator- eller kondensatorinnretninger i den benyttede infrastrukturen, med hvilken impulsomformerne har optimal kompatibilitet.

I sin tur er den lineære omformerenEn enhet som brukes innenfor en infrastruktur hvor lavspenningssignaler behandles. Eller om det er behov for å redusere forstyrrelsen forårsaket av omformeren. Det er verdt å merke seg at effektiviteten til løsningene som vurderes i kraftverksinfrastrukturen ikke er den mest fremragende, derfor fordeler disse enhetene oftest en større mengde varme enn pulserende omformere. I tillegg er deres vekt og dimensjoner også betydelig større.

Men på en eller annen måte, i praksis, fungerer detOmformer ifølge impulsprinsippet kan påta seg dannelsen av overføringsfunksjonen i en lineær form. Derfor, før du implementerer de riktige signalomformerne i infrastrukturen, bør du vurdere deres interne struktur for det aktuelle signalbehandlingssystemet.

Måle transdusere

En annen vanlig kategori av løsninger -måleomformere. Hva er deres egenskaper? Måletransduceren er en enhet som også kan representeres i et stort antall varianter. Kombinerer enhetens evne til å måle både måling og konvertering av bestemte mengder.

Det er mulig å vurdere den mest utbredte ordningenMåling av måleapparater av riktig type, hvor signalet behandles i flere trinn. Først tar transduseren det, og forvandler det til verdien som kan måles, etter - forvandles til litt nyttig energi. For eksempel, hvis en analog strømtransduser brukes, blir transformasjonen av elektrisk energi til en mekanisk utført.

Selvfølgelig, spesifikke mekanismer for søknadTilsvarende beslutninger kan presenteres i et svært bredt spekter. Det er vanlig å bruke måttransformasjoner til vitenskapelige formål som en del av infrastrukturen for å utføre eksperimenter og forskning. Kombinerer flertallet av måleomformere med tilpasningsevne, først og fremst for å arbeide med anvendelse av normaliserte egenskaper ved behandling eller transformering av et signal. Det kan bemerkes at disse egenskapene ikke alltid er beregnet for konverteringens sluttbruker. Deres involvering i mange tilfeller utføres i skjult modus. Mann, ved hjelp av de riktige signalomformerne, mottar bare det ønskede signalet, tilpasset for bruk i forskjellige formål, ved utgangen.

Dermed er disse avgjørelsene vanligvis ikkeDe brukes som uavhengige typer infrastruktur. De er en del av mer komplekse enheter - for eksempel automatiseringssystemer for målinger i produksjon. Måleomformere er oftest klassifisert i 2 hovedgrupper - primær og mellomliggende. Det vil være nyttig å vurdere begge sider.

Klassifisering av måleomformere: primære og mellomliggende løsninger

Enheter som tilhører kategorien primære,som regel brukes som sensorer. Det vil si at de er transducere som en bestemt målt mengde virker direkte på. De andre enhetene tilhører mellomproduktkategorien. De er plassert i måleinfrastrukturen umiddelbart etter de første og kan være ansvarlig for et stort antall operasjoner relatert til transformasjonen. Hva slags operasjoner kan en signalomformer av den aktuelle typen gjøre? For dem er det vanlig å inkludere:

- måling av fysiske indikatorer for ulike mengder;

- Ulike skala konverteringer;

- transformasjon av digitale signaler til analoge signaler og omvendt;

funksjonelle transformasjoner.

Legg merke til at en slik klassifisering kan vurderesbetinget. Dette skyldes hovedsakelig det faktum at flere primære transducere kan plasseres i samme måleinstrument. En annen grunn til å vurdere en betinget klassifisering omtalt ovenfor - som på ulike typer målinger kan utføres på infrastruktur ulike prinsipper.

Elektron-optiske omformere

En annen populær i ulike områder av økonomienenhetstype - elektro-optisk omformer. Det, som de andre typer enheter som diskuteres ovenfor, kan presenteres i et bredt spekter av design. Den kombinerer elektro-optiske omformere med et generelt operasjonsprinsipp: det forutsetter omdannelse av et usynlig objekt - for eksempel opplyst av infrarød, ultrafiolett eller for eksempel røntgenstråler inn i det synlige spektret.

I dette tilfellet vil den korresponderende operasjonen, som regel,utført i 2 faser. I den første blir usynlig stråling mottatt på fotokatoden, hvorpå den omdannes til elektroniske signaler. Som allerede er i andre etasje, konverteres det til et synlig bilde og vises på skjermen. I tilfelle det er en dataskjerm, kan signalet forkonverteres til en digital kode.

Elektronisk-optisk omformere - løsninger,som tradisjonelt er klassifisert i flere generasjoner. Enheter knyttet til den første, består av en glassvakuumkolbe. Det huser fotokatoden og anoden. En potensiell forskjell dannes mellom dem. Når en optimal spenning påføres konverteren, dannes en elektronlinse inne i den, som er i stand til å fokusere elektronstrømmer.

I andre generasjon er omformere til stedeelektron akselerasjon moduler, noe som resulterer i forbedret bilde lysstyrke. Tredje generasjons enheter bruker materialer som kan øke følsomheten til fotokatoden som en nøkkelkomponent i en elektron-optisk omformer mer enn 3 ganger.

Egenskaper av resistive transducere

En annen vanlig type enheter - resistive omformere. Vurder deres egenskaper mer detaljert.

Disse omformerne er tilpasset forandring.Egen elektrisk motstand når den utsettes for en bestemt målt verdi. De kan også justere vinkelen og den lineære bevegelsen. Disse omformerne er oftest inkludert i automatiseringssystemer med sensorer for trykk, temperatur, belysningsnivå, måling av intensiteten til forskjellige typer stråling. De viktigste fordelene ved resistive transducere:

- Pålitelighet;

- Ingen avhengighet mellom nøyaktigheten av målingene og stabiliteten til forsyningsspenningen.

Det finnes et stort antall varianter av relevante enheter. Blant de mest populære er temperatursensorer. Vi studerer deres egenskaper.

Resistive temperatur sensorer

Disse signalomformerne harkomponenter som er følsomme for endringer i omgivelsestemperatur. Hvis den stiger, kan deres motstand øke. Disse enhetene er preget av meget høy nøyaktighet. I noen tilfeller gjør de det mulig å endre temperaturen med en nøyaktighet i størrelsesorden 0,026 grader Celsius. Disse enhetene inkluderer elementer laget av platina - i dette tilfellet vil motstandskoeffisienten være lavere, eller kobber.

Bruk av resistive sensorer er preget avnær nyanser. Så skal det bemerkes at høyere eksitasjonsstrømmer som leveres til sensoren øker temperaturfølsomheten, men samtidig oppvarmer de elementene til den tilsvarende omformeren. Dette medfører i mange tilfeller en reduksjon i nøyaktigheten. Derfor anbefales det å sikre optimal ytelse av eksitasjonsstrømmen, under hensyntagen til de spesifikke måleforholdene. Beregningen kan tas for eksempel termisk ledningsevne av miljøet der sensoren brukes - luft eller vann. Som regel settes de anbefalte indikatorene for feltstrømmer av produsenter av sensorer av riktig type. Imidlertid kan de variere betydelig avhengig av metaller som brukes i utformingen av enheten. I tillegg er det nødvendig å ta hensyn til en slik indikator som grenseverdien for driftsstrømmen ved bruk av de aktuelle sensorene. Vanligvis er det også bestemt av produsenten.

Resistive sensorer er blant de mestVanlige typer omformere i økonomien. Dette skyldes i stor grad de betydelige teknologiske fordelene ved mange av deres varianter. For eksempel, hvis vi snakker om termistorer, er de preget av høy følsomhet, kompaktitet, lav vekt. Passende sensorer kan brukes til å måle lufttemperaturen under forskjellige forhold. Deres produksjon innebærer ofte ikke betydelige kostnader. Sant er det termistorer og ulemper - først og fremst er dette en høy grad av ikke-linearitet, som et resultat av hvilke de kan brukes i praksis i ganske smale temperaturområder.

Egnet type signalomformere(typer og formål av dem kan bestemmes ut fra forskjellige klassifiseringskriterier) brukes mye i hverdagen. For eksempel er det vanlig å inkludere temperaturfølere som inneholder platina og kobberelementer i deres sammensetning:

- Oppvarming infrastruktur - for å måle indikatorer på temperaturen av kjølevæsken i de eller andre områder av utstyr, samt i et oppvarmet rom;

- vaskemaskiner - for å måle temperaturen på vannet og tilpasningen til ulike vaskeprogrammer;

- Strykejern - På samme måte for å sikre optimal strykningstemperatur innenfor rammen av en bestemt driftsmodus;

- Elektriske komfyrer, samt andre typer utstyr for matlaging - også for å sikre at de fungerer når de aktiverer disse eller andre brukermoduser.

Rheostat omformere

En annen populær type resistiv enhet -reostatomformere. Deres operasjonsprinsipp er basert på måling av en elektrisk leders elektriske motstand under påvirkning av en inngangsforskyvning. I praksis inkluderer denne transduseren elementer som er tilpasset bevegelse på grunn av virkningen av den målte verdi. Ofte er de aktuelle enhetene inkludert i spenningsdelene eller benyttes som en del av målebroene.

Hvis vi snakker om fordelene som karakteriserer de reostatiske transduserne, så inkluderer disse

- Ingen reaktiv effekt på mobile komponenter;

- høy effektivitet;

- liten størrelse, muligheten til å bruke infrastrukturen, opererer på både direkte og vekselstrøm.

Samtidig er resistive transducere av den aktuelle typen ikke alltid pålitelige, og i mange tilfeller krever det betydelige kostnader for bedriften å opprettholde funksjonaliteten.