Signalomvandlare: typer, driftsprincip och syfte

I industrin och i vardagen är det vanligttillämpning av olika typer av signalomvandlare. Dessa enheter kan representeras i det bredaste utbudet av modifieringar, anpassade för att lösa problem inom olika delar av ekonomin. Vilka typer av signalomvandlare kan klassificeras som de vanligaste? Vilka är funktionerna i deras operation?

Vad är syftet med signalomformare?

Signalomvandlare är enheter somkan verkligen representeras i det bredaste utbudet av lösningar. Denna term är faktiskt kollektiv och kan relatera till utrustning som används i olika segment av ekonomin och klassificeras enligt helt olika kriterier. Huvudtyperna av signaler som kan konvertera de aktuella enheterna:

- Elektrisk;

- ljud;

- temperatur;

- Teknisk natur.

Beroende på de uppgifter som står införav användaren av signalomvandlaren kan modulerna som behandlar flera olika typer av data kombineras i strukturen hos motsvarande enhet. Transformationen kan sålunda genomföras inom en enda typ av signal (t.ex., från en frekvens till en annan) eller vara en mekanism som innebär översättning mellan olika kategorier av signaler. Till exempel, elektrisk i ljud.

De vanligaste enheterna äromvandlare av analoga signaler till digitala (och vice versa, om det tillhandahålls av strukturen hos enhetens interna moduler). Låt oss överväga funktioner i sitt arbete.

Analog-till-digitalomvandlare

Apparaten i fråga är avseddatt konvertera en analog signal - till exempel representerad av spänningsindexen - till en digital form (till exempel att spela in motsvarande signal i en fil).

Ett av huvudkriterierna för effektiviteten hos anordningen i fråga är bitdjupet av data vid utgången. Dess värde bestämmer nivån på signal-brusförhållandet.

En annan viktig parameter som kännetecknarKvaliteten på driften av en anordning, såsom en analog omvandlare, är den hastighet vid vilken utsignalen alstras. Bland de enheter som ger optimal prestanda är de som är parallella typer. De genererar stora signalflöden med hjälp av det önskade antalet stiften. Denna egenskap hos anordningen bestämmer i många fall frisättningen av lämpliga omvandlare, kännetecknad av stora dimensioner. Dessutom kan analoga signalomvandlare ha en ganska hög nivå av strömförbrukning. Men med tanke på effektiviteten hos dessa anordningar anses dessa egenskaper ofta inte vara nackdelar.

Konvertering av signaler från analog till digitalparallella enheter utförs mycket snabbt. Det är möjligt att tillhandahålla en ännu högre hastighet för driften av motsvarande typ av enheter genom att ansluta flera enheter, tack vare vilka de kan behandla signalflöden i sin tur.

Ett alternativ till parallella lösningar kan varaserietypsignalomvandlare. De är vanligtvis mindre produktiva men mer energieffektiva. Deras användning kan bero på fallen när det finns en fråga om att tillhandahålla sändningssignaler inom infrastrukturen med låg effekt, eller om en högre omvandlingsfrekvens än den som tillhandahålls av på varandra följande enheter inte är nödvändig.

Det kan noteras att det finns enheterblandad typ, som kombinerar funktionerna hos seriella och parallella omvandlare. I många fall är de de bästa lösningarna när det gäller att uppfylla kriterierna för effektivitet och produktivitet.

Ovan noterade vi det analog-digitalaKonverterare kan innefatta moduler genom vilka digitala signaler konverteras till analog. Det finns en separat kategori av enheter av lämplig typ. Vi studerar deras funktioner.

D / A-omvandlare

Om användaren harOm till exempel en tv för en analog signal är lokaliserad, kommer dess operation att vara möjlig när en motsvarande antenn är ansluten. Eller, med förbehåll för omvandlingen av de ursprungliga signalerna till analog, vilken denna TV kan känna igen. Deras källa kan i sin tur vara en digitalantenn. Eller alternativt den signal som mottas via Internet.

Betraktad anordning är såledesomvandlar en signal som innehåller en digital kod till en ström, spänning eller laddning som överförs för behandling till analoga moduler. De specifika mekanismerna för denna transformation beror på typen av källdata. Till exempel, om vi talar om ljud, då vid inmatningen är det vanligtvis representerat i pulskodsmodulering. Om källfilen komprimeras kan speciella programvarukodor användas för att konvertera signalerna. I sin tur sänder en digitalantenn vanligtvis en signal som ska behandlas av hårdvara.

Enheter som inkluderarTänkbara omvandlare kan kompletteras med moduler för olika ändamål. När man till exempel ser till att en tv-sändning reproduceras kan en videosignalförstärkare användas förutom de moduler som används av omvandlaren. I många fall är det nödvändigt för att säkerställa hög bildkvalitet vid omvandling av en analog signal till en digital. Dessutom används en videosignalförstärkare om du behöver överföra en bild över ett betydande avstånd.

TV är inte den enda aktiva sfärenapplikationer av de aktuella enheterna. Motsvarande omvandlare ingår exempelvis i CD-spelare som också omvandlar en digital signal till en analog.

Ultraljudstransducrar

Nästa gemensamma kategori av enheter ärultraljudsgivare. Det kan noteras att det kan representeras av enheter som har det bredaste utbudet av applikationer, såväl som operativa principer. Bland de vanliga typerna av ultraljudsgivare är en nedsänkningsenhet som är avsedd att överföra ultraljud till vatten eller annat flytande medium vid en viss frekvens. Denna apparat kan exempelvis användas för att rengöra olika föremål från förorening - som en del av bad som används för ultraljudsrengöring.

Det finns andra applikationer som beaktasenheter. Ultraljudstransducern kan användas för att övervaka integriteten hos vissa strukturer, anslutningar, kontroll av olika föremål för skador.

Linjära och pulsomvandlare

Med tanke på funktionerna i ansökanomvandlare, kommer det att vara användbart att uppmärksamma klassificeringen, enligt vilken de är indelade i linjär och pulserad. Faktum är att dessa kriterier återspeglar de två viktigaste principerna för omvandlingens funktion.

De som är linjära kan arbeta medPrincipen för analog kretsdesign, där konvertibla signaler genereras i jämn takt. En pulsomvandlare innebär en mer aktiv representation av signaler både vid utgången och under deras interna bearbetning. Om denna operation utförs endast i det interna läget för signalbehandling kan emellertid motsvarande anordning faktiskt bilda samma parametrar som i fallet då linjäromvandlaren är aktiverad. Konceptet linjär eller impulsbearbetning kan således endast betraktas i samband med principen om drift av de viktigaste hårdvarukomponenterna hos anordningen av motsvarande typ.

Impulskonverterare huvudsakligenDe används i fall där bearbetningen av högeffektsignaler antas som en del av den använda infrastrukturen. Detta beror på att effektiviteten hos motsvarande enheter i sådana fall är mycket högre än när de används för att bearbeta signaler med lägre effekt. En annan faktor vid valet av dessa lösningar är användningen av transformator- eller kondensatoranordningar i den använda infrastrukturen, med vilken pulsomvandlarna har optimal kompatibilitet.

I sin tur är den linjära omvandlarenen enhet som används inom ramen för infrastrukturen där behandling av signaler med låg effekt. Eller om det finns ett behov av att minska störningen som uppstår från omvandlaren. Det är värt att notera att effektiviteten hos de lösningar som övervägs i en kraftverksinfrastruktur inte är den mest utmärkta. Därför avger dessa enheter oftast mer värme än pulsomvandlare. Dessutom är deras vikt och dimensioner också betydligt större.

Men på ett eller annat sätt, i praktiken fungeraromvandlaren med impulsprincipen kan antaga bildandet av dess överföringsfunktion i en linjär form. Därför bör man, före införandet av lämpliga signalomvandlare i infrastrukturen, överväga sin interna struktur med avseende på den applicerade signalbehandlingskretsen.

Mätande givare

En annan vanlig kategori av lösningar -mätgivare. Vad är deras egenskaper? En mätgivare är en anordning som också kan representeras i ett stort antal sorter. Kombinerar dessa enheter anpassningsförmåga med avseende på mätning och omvandling av vissa kvantiteter.

Gemensamt kan betraktas som ett systemdrift av mätanordningar av lämplig typ, i vilken signalen behandlas i flera steg. För det första tar omvandlaren den och omvandlar den till det värde som kan mätas, och omvandlar det till lite användbar energi. Om exempelvis en analog strömtransduktor används, utförs transformationen av elektrisk energi till mekanisk energi.

Självklart, specifika tillämpningsmekanismerRelevanta lösningar kan presenteras i ett extremt brett utbud. Det är vanligt att använda mättransformationer för vetenskapliga ändamål som en del av infrastrukturen för att genomföra experiment och forskning. Majoriteten av mätgivare förenas av deras anpassningsförmåga, först och främst för att arbeta med användning av standardiserade egenskaper vid signalbehandling eller transformation. Det kan noteras att dessa egenskaper inte alltid är avsedda för omvandlarens slutanvändare. Deras engagemang i många fall utförs i dold mode. En person som använder lämpliga signaltransducrar mottar endast den önskade signalen, anpassad för användning för olika ändamål, vid utgången.

Sålunda är dessa lösningar vanligen inteanvänds som oberoende typer av infrastruktur. De ingår i mer komplexa enheter - till exempel mätautomatiseringssystem i produktion. Mätande givare klassificeras oftast i 2 huvudgrupper - primära och mellanliggande. Det kommer att vara användbart att överväga specifika för dem och andra.

Klassificering av omvandlare: primära och mellanliggande lösningar

Enheter som tillhör kategorin primära,Som regel används de som sensorer. Det vill säga de är omvandlare på vilka ett eller annat uppmätt värde fungerar direkt. De återstående enheterna är klassificerade som mellanliggande. De placeras i mätinfrastrukturen direkt efter det första och kan vara ansvariga för ett stort antal operationer som är förknippade med transformationen. Vilka specifika operationer kan utföra signalnivåomvandlaren av lämplig typ? Dessa är vanligtvis hänförliga till:

- mätning av fysiska indikatorer på ett eller annat sätt

- olika skalförändringar

- omvandling av digitala signaler till analog och vice versa;

- funktionella transformationer.

Observera att en sådan klassificering kan övervägasvillkorat. Detta beror främst på det faktum att flera primära givare kan placeras i samma mätverktyg. En annan anledning till att överväga ovanstående klassificering är villkorad att i olika typer av infrastruktur kan mätningar utföras enligt olika principer.

Elektron-optiska omvandlare

En annan populär inom olika delar av ekonominenhetstyp - elektrooptisk omvandlare. Det kan, liksom de andra typerna av enheter som diskuteras ovan, representeras i ett brett spektrum av mönster. Den allmänna driftsprincipen kombinerar elektrooptiska omvandlare: det innebär omvandling av ett osynligt objekt - till exempel upplyst av infraröd, ultraviolett eller till exempel röntgenstrålar i det synliga spektret.

I detta fall motsvarar motsvarande operation som regelutförd i 2 steg. Vid första etappen mottas osynlig strålning på en fotokod, varefter den omvandlas till elektroniska signaler. Som redan är i andra etappen konverteras till en synlig bild och visas på skärmen. Om det är en dataskärm kan signalen förkonverteras till en digital kod.

Elektron-optiska omvandlare - lösningar,som traditionellt klassificeras i flera generationer. Apparater relaterade till det första, består av en glasvakuumflaska. Det rymmer fotokatoden och anoden. En potentiell skillnad bildas mellan dem. När en optimal spänning appliceras på omvandlaren bildas en elektronlins inuti den, som kan fokusera elektronflöden.

Andra generationens omvandlare är närvarande.elektron accelerationsmoduler, vilket resulterar i förbättrad bild ljusstyrka. Tredje generationens enheter använder material som kan öka fotokodans känslighet som en nyckelkomponent i en elektron-optisk omvandlare mer än 3 gånger.

Egenskaper hos resistiva omvandlare

En annan vanlig typ av enheter - resistiva omvandlare. Tänk på deras egenskaper mer detaljerat.

Dessa omvandlare är anpassade att förändras.eget elmotstånd vid exponering för ett visst uppmätt värde. De kan också göra justeringar för vinkel och linjär rörelse. Oftast ingår dessa omvandlare i automationssystem med sensorer för tryck, temperatur, belysningsnivå, mätning av intensiteten hos olika typer av strålning. De främsta fördelarna med resistiva omvandlare:

- Tillförlitlighet

- inget beroendet mellan mätarnas noggrannhet och spänningens stabilitet.

Det finns ett stort antal sorter av relevanta enheter. Bland de mest populära är temperatursensorer. Vi studerar deras funktioner.

Resistive Temperatursensorer

Dessa signalomvandlare harkomponenter som är känsliga för förändringar i omgivande temperatur. Om det stiger kan deras motstånd öka. Dessa anordningar kännetecknas primärt av mycket hög noggrannhet. I vissa fall gör de det möjligt att ändra temperaturen med en noggrannhet i storleksordningen 0,026 grader Celsius. Strukturen hos dessa enheter innehåller element av platina - i så fall kommer motståndskoefficienten att vara lägre eller koppar.

Användningen av resistiva sensorer kännetecknas avnära nyanser. Så bör det noteras att högre hastigheter för excitationsströmmen som appliceras på sensorn ökar sin temperaturkänslighet men samtidigt värmer de elementen hos motsvarande omvandlare upp. Detta orsakar i många fall en minskning av dess noggrannhet. Därför rekommenderas att säkerställa optimal prestanda av excitationsströmmen, med hänsyn till de specifika mätförhållandena. Till exempel kan termisk ledningsförmåga hos mediet i vilket sensorn används - luft eller vatten beaktas. Som regel fastställs rekommenderade indikatorer för fältströmmar av tillverkare av sensorer av lämplig typ. De kan emellertid variera avsevärt beroende på metallerna som används vid konstruktionen av enheten. Vidare, vid användning av givna sensorer är det nödvändigt att ta hänsyn till en sådan indikator som gränsvärdet för driftsströmmen. Vanligtvis bestäms det också av tillverkaren.

Resistiva sensorer är bland de flestagemensamma typer av omvandlare i ekonomin. Detta beror till stor del på de betydande tekniska fördelarna med många av deras sorter. Om vi ​​till exempel talar om termistorer kännetecknas de av hög känslighet, kompaktitet, låg vikt. Lämpliga typer av sensorer kan användas för att mäta lufttemperaturen under olika förhållanden. Deras tillverkning innebär ofta inte betydande kostnader. Det är sant att det finns termistorer och nackdelar - för det första är detta en hög grad av olinjäritet, vilket gör att de kan användas i praktiken i ganska smala temperaturområden.

Lämpliga typsignalomvandlare(deras typer och syfte kan bestämmas utifrån olika klassificeringskriterier) används ofta i vardagen. Det är till exempel vanligt att inkludera temperatursensorer som innehåller platina och kopparelement i deras sammansättning:

- Uppvärmningsinfrastruktur - för att mäta indikatorer på kylvätskans temperatur i de eller andra utrustningsområdena samt i ett uppvärmt rum.

- Tvättmaskiner - för att mäta vattnets temperatur och justera det till olika tvättprogram.

- Strykjärn - Likaså för att säkerställa optimal strykningstemperatur inom ramen för ett visst driftssätt.

- elspisar, liksom andra typer av utrustning för matlagning - också för att säkerställa att de fungerar samtidigt som de aktiveras eller andra användarlägen.

Rheostatomvandlare

En annan populär typ av resistiv enhet -reostatomvandlare. Deras driftsprincip bygger på mätning av ledarens elektriska resistans under påverkan av en inmatningshastighet. I praktiken innefattar denna omvandlare element som är anpassade till rörelse på grund av effekten av det uppmätta värdet. Oftast ingår de aktuella enheterna i spänningsdelarna eller används som en del av mätbroarna.

Om vi ​​pratar om de egenskaper som karakteriserar de reostatiska omvandlarna, så inkluderar dessa:

- Inga reaktiva effekter på mobila komponenter

- hög effektivitet

- liten storlek, möjligheten att använda i infrastruktur, som fungerar både direkt och växelström

Samtidigt är resistiva omvandlare av motsvarande typ inte alltid tillförlitliga och kräver i många fall betydande kostnader för företaget att upprätthålla funktionaliteten.