I industrien og i hverdagen er bruk av ulike typer signalomformere vanlig. Disse enhetene kan presenteres i det bredeste spekteret av modifikasjoner tilpasset for å løse problemer i forskjellige områder av økonomien. Hvilke typer signalomformere kan tilskrives de vanligste? Hva kan være funksjonene ved driften deres?
Hva er formålet med signalomformere?
Signalomformere er enheter som virkelig kan presenteres i det bredeste spekteret av løsninger. Dette begrepet er faktisk et kollektivt og kan referere til utstyr som brukes i forskjellige segmenter av økonomien og klassifiseres etter helt andre kriterier. Hovedtypene signaler som de aktuelle enhetene kan konvertere er:
- elektrisk;
- lyd;
- temperatur;
- teknologisk natur.
Avhengig av oppgavene som brukeren av signalomformeren står overfor, kan strukturen til den tilsvarende enheten kombinere moduler som behandler flere forskjellige typer data. Konvertering kan derfor utføres innenfor rammen av én type signal (for eksempel fra en frekvens til en annen) eller være en mekanisme som involverer translasjon mellom ulike kategorier av signaler. For eksempel elektrisk til lyd.
De vanligste enhetene inkluderer en omformer av analoge signaler til digitale (og omvendt, hvis strukturen til enhetens interne moduler sørger for det). Tenk på egenskapene til arbeidet hans.
A/D Converter
Enheten det gjelder er utformet for å konvertere et hvilket som helst analogt signal - for eksempel representert ved spenningsindikatorer, til digital form (som for eksempel lar det tilsvarende signalet skrives til en fil).
Et av hovedkriteriene for effektiviteten til enheten som vurderes er utdatakapasiteten. Verdien bestemmer signal-til-støy-forholdet.
En annen viktig parameter som karakteriserer driftskvaliteten til en slik enhet som en analog omformer er hastigheten på utgangssignaldannelsen. Blant de enhetene som gir optimal ytelse er de som er av parallell type. De danner store signalstrømmer ved å bruke det nødvendige antallet pinner. Denne funksjonen til enhetens funksjon bestemmer i mange tilfeller utgivelsen av de tilsvarende omformere, preget av store dimensjoner. I tillegg kan analoge signalomformere ha et ganske høyt strømforbruk. Imidlertid gitt effektivitetendriften av disse enhetene, blir de angitte funksjonene ofte ikke ansett som mangler.
Konvertering av signaler fra analoge til digitale parallelle enheter går veldig raskt. For å gi enda høyere hastighet for den tilsvarende typen enheter, kan du koble til flere enheter, slik at de kan behandle signalstrømmer etter tur.
Et alternativ til parallelle løsninger kan være seriell-type signalomformere. De har en tendens til å være mindre produktive, men mer energieffektive. Bruken av dem kan være betinget i tilfeller der det er spørsmål om å sikre overføring av signaler innenfor en infrastruktur med lav kapasitet, eller i tilfelle det ikke kreves en høyere konverteringsrate enn den som leveres av serielle enheter.
Det kan bemerkes at det finnes enheter av blandet type som kombinerer funksjonene til serielle og parallelle omformere. I mange tilfeller er de den beste løsningen når det gjelder å oppfylle kostnads- og ytelseskriterier.
Vi bemerket ovenfor at analog-til-digital-omformere kan inkludere moduler som konverterer digitale signaler til analoge. Det er også en egen kategori av enheter av tilsvarende type. La oss studere funksjonene deres.
Digital-til-analog-omformere
Hvis brukeren for eksempel har en TV for et analogt signal, så hansdrift vil være mulig når en passende antenne er tilkoblet. Eller underlagt transformasjonen av de originale signalene til analoge, som denne TV-en kan gjenkjenne. Kilden deres kan i sin tur være en digital antenne. Eller, alternativt, et signal mottatt via Internett.
Den aktuelle enheten konverterer derfor et signal som inneholder en digital kode til strøm, spenning eller ladning, som overføres til analoge moduler for behandling. Spesifikke mekanismer for denne transformasjonen avhenger av typen innledende data. For eksempel, hvis vi snakker om lyd, presenteres den vanligvis ved inngangen i pulskodemodulasjon. Hvis kildefilen er komprimert, kan spesielle programvarekodeker brukes til å konvertere signalene. På sin side sender den digitale antennen vanligvis signalet for behandling ved hjelp av maskinvaremetoder.
Enheter som inkluderer de aktuelle omformerne kan suppleres med moduler for ulike formål. For eksempel, når du gir avspilling av en TV-sending, kan en videosignalforsterker brukes i tillegg til de modulene som brukes av omformeren. I mange tilfeller er det nødvendig for å sikre høy bildekvalitet ved konvertering av et analogt signal til digit alt. En videosignalforsterker brukes også hvis du trenger å overføre bilder over en betydelig avstand.
Fjernsyn er ikke det eneste området for aktiv bruk av de aktuelle enhetene. Tilsvarende omformere er inkludert, for eksempel i CD-spillere,som også konverterer det digitale signalet til analogt.
ultralydsvingere
Den neste vanlige kategorien enheter er ultralydsvingeren. Det kan bemerkes at det kan representeres av enheter som har det bredeste spekteret av applikasjoner, så vel som driftsprinsipper. Blant de vanlige variantene av ultralydsvingere er en nedsenkbar enhet, som er designet for å overføre ultralyd med en viss frekvens til vann eller annet flytende medium. Denne enheten kan for eksempel brukes til å rense ulike gjenstander fra forurensninger - som en del av bad som brukes til ultralydrengjøring.
Det er andre bruksområder for de vurderte enhetene. En ultralydsvinger kan brukes til å kontrollere integriteten til visse strukturer, koblinger, for å sjekke visse objekter for skade.
Lineær- og pulsomformere
Med tanke på funksjonene ved bruk av omformere, vil det være nyttig å ta hensyn til klassifiseringen som de er delt inn i lineær og puls etter. Faktisk gjenspeiler disse kriteriene de to viktigste prinsippene for driften av omformere.
De som er lineære kan arbeide etter prinsippet om analoge kretser, der de konverterte signalene dannes i jevnt tempo. Pulsomformeren antar en mer aktiv representasjon av signaler både ved utgangen og under deres interne behandling. Men i tilfelle hvisdenne operasjonen utføres bare på det interne stadiet av signalbehandling, den tilsvarende enheten kan generere praktisk t alt de samme indikatorene som i tilfellet når en lineær omformer brukes. Konseptet lineær eller pulsbehandling kan derfor bare vurderes i sammenheng med prinsippet om drift av nøkkelmaskinvarekomponentene til en enhet av den tilsvarende typen.
Pulsomformere brukes hovedsakelig i tilfeller der infrastrukturen som brukes forventes å behandle høyeffektssignaler. Dette skyldes det faktum at effektiviteten til de tilsvarende enhetene i slike tilfeller er mye høyere enn når de brukes til å behandle signaler med lavere effekt. En annen faktor ved valg av disse løsningene er bruk av transformator- eller kondensatorenheter som en del av infrastrukturen som brukes, som pulsomformerne har optimal kompatibilitet med.
På sin side er en lineær omformer en enhet som brukes innenfor rammen av en infrastruktur der laveffektssignalbehandling utføres. Eller hvis det er behov for å redusere støyen som genereres på grunn av driften av omformeren. Det er verdt å merke seg at effektiviteten til løsningene som vurderes i en høyeffektinfrastruktur ikke er den mest fremragende, derfor avgir disse enhetene oftest en større mengde varme enn pulsomformere. I tillegg er vekten og dimensjonene deres også betydelig større.
Men på en eller annen måte kan i praksis driften av omformeren etter pulsprinsippet innebæredannelsen av dens overføringsfunksjon i en lineær form. Derfor, før de implementerer de riktige signalbehandlerne i infrastrukturen, bør deres interne struktur vurderes for den anvendte signalbehandlingsordningen.
Måletransdusere
En annen vanlig kategori av løsninger er transdusere. Hva er funksjonene deres? En måletransduser er en enhet som også kan presenteres i et stort antall varianter. Det som forener disse enhetene er deres evne til både å måle og transformere visse mengder.
Det er vanlig å vurdere driftsskjemaet til måleenheter av tilsvarende type, der signalet behandles i flere trinn. Først mottar omformeren den, forvandler den deretter til en verdi som kan måles, og transformerer den deretter til nyttig energi. Hvis for eksempel en analog målestrømtransduser brukes, blir elektrisk energi omdannet til mekanisk energi.
Selvfølgelig kan spesifikke mekanismer for anvendelse av passende løsninger presenteres i et ekstremt bredt spekter. Bruken av måletransformasjoner til vitenskapelige formål som en del av infrastrukturen for å gjennomføre eksperimenter og forskning er utbredt. Det som forener de fleste måletransdusere er deres tilpasningsevne, først og fremst, til å arbeide med bruk av normaliserte egenskaper ved behandling eller transformering av et signal. KanVær oppmerksom på at disse spesifikasjonene ikke alltid er ment for sluttbrukeren av omformeren. Aktiveringen deres i mange tilfeller utføres i en skjult modus. En person som bruker passende signalomformere, mottar kun det nødvendige signalet, tilpasset for bruk til ulike formål, ved utgangen.
Disse løsningene brukes som regel ikke som selvstendige typer infrastruktur. De er en del av mer komplekse enheter - for eksempel måleautomatiseringssystemer i produksjon. Måletransdusere er oftest klassifisert i 2 hovedgrupper - primære og mellomliggende. Det vil være nyttig å vurdere detaljene for begge.
Klassifisering av måletransdusere: primære og mellomliggende løsninger
Enheter som tilhører kategorien primære, brukes som regel som sensorer. Det vil si at de er omformere som en eller annen målt verdi virker direkte på. De resterende enhetene er klassifisert som middels. De plasseres i måleinfrastrukturen umiddelbart etter de første og kan stå for et stort antall operasjoner knyttet til transformasjonen. Hvilke spesifikke operasjoner kan utføres av en signalnivåomformer av tilsvarende type? Disse blir ofte referert til som:
- måling av fysiske indikatorer for ulike mengder;
- ulike skalatransformasjoner;
- transformasjon av digitale signaler til analoge og omvendt;
- funksjonelle transformasjoner.
Merk at en lignendeklassifisering kan anses som betinget. Dette skyldes først og fremst at flere primære transdusere kan plasseres i samme måleinstrument. En annen grunn til å vurdere klassifiseringen diskutert ovenfor som betinget er at i ulike typer infrastruktur kan målinger utføres i henhold til ulike prinsipper.
Forsterkerrør
En annen type enhet som er populær i ulike sektorer av økonomien, er et bildeforsterkerrør. Den, som andre typer enheter diskutert ovenfor, kan presenteres i et bredt spekter av design. Elektronoptiske omformere er forent av et felles operasjonsprinsipp: det innebærer konvertering av et usynlig objekt - for eksempel belyst av infrarødt, ultrafiolett eller for eksempel røntgenstråler, til det synlige spekteret.
I dette tilfellet utføres den tilsvarende operasjonen som regel i 2 trinn. På det første trinnet mottas usynlig stråling av en fotokatode, hvoretter den omdannes til elektroniske signaler. Som allerede på andre trinn er konvertert til et synlig bilde og vist på skjermen. Hvis det er en dataskjerm, kan signalet forhåndskonverteres til en digital kode.
Forsterkerrør er løsninger som tradisjonelt er klassifisert i flere generasjoner. Enheter relatert til den første inkluderer en vakuumkolbe av glass. Den inneholder en fotokatode og en anode. Det dannes en potensiell forskjell mellom dem. Ved søknad omEn optimal spenningsomformer inne i den danner en elektronisk linse som er i stand til å fokusere elektronstrømmer.
Andre generasjons transdusere har elektronakselerasjonsmoduler, noe som resulterer i forbedret bildelysstyrke. Tredje generasjons enheter bruker materialer som tillater å øke følsomheten til fotokatoden som en nøkkelkomponent i den elektron-optiske omformeren med mer enn 3 ganger.
Funksjoner til resistive transdusere
En annen vanlig type enhet er resistive transdusere. Vurder funksjonene deres mer detaljert.
Disse svingerne er tilpasset for å endre sin egen elektriske motstand under påvirkning av en eller annen målt mengde. De kan også korrigere vinklet og lineær bevegelse. Oftest inngår disse omformerne i automasjonssystemer med sensorer for trykk, temperatur, belysningsnivå og måling av intensiteten til ulike typer stråling. Hovedfordelene med resistive transdusere:
- pålitelighet;
- ingen sammenheng mellom nøyaktigheten av målingene og stabiliteten til forsyningsspenningen.
Det finnes et stort antall varianter av relaterte enheter. Blant de mest populære er temperatursensorer. La oss studere funksjonene deres.
Resistive temperatursensorer
Disse signalomformerne har komponenter som er følsomme for endringer i omgivelsestemperaturen. Hvis den stiger, kan motstanden deres øke. Disse enhetene kjennetegnes først og fremst av svært høy nøyaktighet. I noen tilfeller gjør de det mulig å endre temperaturen med en nøyaktighet på omtrent 0,026 grader Celsius. Disse enhetene inneholder elementer laget av platina - i dette tilfellet vil motstandskoeffisienten være lavere, eller kobber.
Bruken av resistive sensorer er preget av en rekke nyanser. Så det bør tas i betraktning at høyere verdier av eksitasjonsstrømmen som leveres til sensoren øker dens temperaturfølsomhet, men samtidig varme opp elementene til den tilsvarende omformeren. Dette fører i mange tilfeller til en reduksjon i nøyaktigheten. Derfor anbefales det å sikre optimal eksitasjonsstrømytelse, under hensyntagen til spesifikke måleforhold. Beregningen kan for eksempel ta den termiske ledningsevnen til mediet som sensoren brukes i - luft eller vann. Som regel er de anbef alte indikatorene for eksitasjonsstrømmer satt av produsenter av sensorer av tilsvarende type. Imidlertid kan de variere betydelig avhengig av metallene som brukes i utformingen av enhetene. I tillegg, når du bruker de aktuelle sensorene, er det nødvendig å ta hensyn til en slik indikator som grenseverdien for driftsstrømmen. Vanligvis bestemmes det også av produsenten.
Resistive sensorer er blant de vanligste typene transdusere i husholdningen. Dette skyldes i stor grad de betydelige teknologiske fordelene til mange av deres varianter. For eksempel hvissnakk om termistorer - de er preget av høy følsomhet, kompakthet, lav vekt. Den passende typen sensorer kan brukes til å måle lufttemperaturen under forskjellige forhold. Produksjonen deres innebærer oftest ikke betydelige kostnader. Riktignok har termistorer også ulemper - for det første er dette en høy grad av ikke-linearitet, som et resultat av at de kan brukes i praksis i ganske smale temperaturområder.
Den korresponderende typen signalomformere (deres typer og formål kan bestemmes på grunnlag av ulike klassifiseringskriterier) er mye brukt i hverdagen. For eksempel er det vanlig å inkludere temperatursensorer som inneholder platina- og kobberelementer i sammensetningen:
- varmeinfrastruktur - for å måle temperaturen på kjølevæsken i visse deler av utstyret, samt i det oppvarmede rommet;
- vaskemaskiner - for å måle vanntemperaturen og justere den til ulike vaskeprogrammer;
- strykejern - på samme måte for å sikre optimal stryketemperatur innenfor en bestemt driftsmodus;
- elektriske komfyrer, samt annet utstyr for matlaging - også for å sikre at de fungerer når visse brukermoduser er aktivert.
Reostatomformere
En annen populær type resistive enheter er reostatomformere. Deres operasjonsprinsipp er basert på måling av elektrisk motstandav en eller annen leder under påvirkning av inngangsforskyvning. I praksis inkluderer denne transduseren elementer som er tilpasset til å bevege seg på grunn av påvirkningen fra den målte verdien. Oftest inngår de aktuelle enhetene i spenningsdelere eller brukes som et integrert element i målebroer.
Hvis vi snakker om fordelene som kjennetegner reostatomformere, så inkluderer disse:
- ingen reaktiv effekt på bevegelige komponenter;
- høy effektivitet;
- små dimensjoner, mulighet for bruk i infrastruktur som opererer på både like- og vekselstrøm.
Samtidig er resistive omformere av tilsvarende type ikke alltid pålitelige og krever i mange tilfeller betydelige ressurser fra virksomheten for å opprettholde funksjonalitet.
