În industrie și în viața de zi cu zi, utilizarea diferitelor tipuri de convertoare de semnal este obișnuită. Aceste dispozitive pot fi prezentate în cea mai largă gamă de modificări adaptate pentru a rezolva probleme din diferite domenii ale economiei. Ce tipuri de convertoare de semnal pot fi atribuite celor mai comune? Care ar putea fi caracteristicile funcționării lor?
Care este scopul convertoarelor de semnal?
Convertoarele de semnal sunt dispozitive care pot fi într-adevăr prezentate în cea mai largă gamă de soluții. Acest termen este de fapt unul colectiv și se poate referi la echipamente utilizate în diferite segmente ale economiei și clasificate după criterii complet diferite. Principalele tipuri de semnale pe care dispozitivele în cauză le pot converti sunt:
- electrice;
- sunet;
- temperatura;
- natură tehnologică.
În funcție de sarcinile cu care se confruntă utilizatorul convertorului de semnal, structura dispozitivului corespunzător poate combina module care procesează mai multe tipuri diferite de date. Prin urmare, conversia poate fi efectuată în cadrul unui tip de semnal (de exemplu, de la o frecvență la alta) sau poate fi un mecanism care implică translația între diferite categorii de semnale. De exemplu, electric la sunet.
Cele mai comune dispozitive includ un convertor de semnale analogice în digital (și invers, dacă este prevăzut de structura modulelor interne ale dispozitivului). Luați în considerare caracteristicile lucrării sale.
Convertor A/D
Dispozitivul în cauză este conceput pentru a converti orice semnal analogic - de exemplu, reprezentat de indicatori de tensiune, în formă digitală (permițând, de exemplu, să scrieți semnalul corespunzător într-un fișier).
Unul dintre criteriile principale pentru eficiența dispozitivului luat în considerare este capacitatea de ieșire a datelor. Valoarea acestuia determină raportul semnal-zgomot.
Un alt parametru semnificativ care caracterizează calitatea funcționării unui astfel de dispozitiv ca convertor analogic este viteza de formare a semnalului de ieșire. Printre acele dispozitive care asigură performanța optimă a acestuia se numără cele care sunt de tip paralel. Ele formează fluxuri mari de semnal folosind numărul necesar de pini. Această caracteristică a funcționării dispozitivului determină în multe cazuri eliberarea convertoarelor corespunzătoare, caracterizate prin dimensiuni mari. În plus, convertoarele de semnal analogic pot avea un nivel destul de ridicat de consum de energie. Cu toate acestea, având în vedere eficacitateafuncționarea acestor dispozitive, caracteristicile lor remarcate nu sunt adesea considerate deficiențe.
Conversia semnalelor de la dispozitive analogice la dispozitive paralele digitale este foarte rapidă. Pentru a oferi o viteză și mai mare pentru tipul corespunzător de dispozitive, puteți conecta mai multe dispozitive, astfel încât acestea să poată procesa pe rând fluxurile de semnal.
O alternativă la soluțiile paralele pot fi convertoarele de semnal de tip serial. Ele tind să fie mai puțin productive, dar mai eficiente din punct de vedere energetic. Utilizarea acestora poate fi condiționată în cazurile în care se pune problema asigurării transmiterii semnalelor în cadrul unei infrastructuri de capacitate redusă, sau în cazul în care nu este necesară o rată de conversie mai mare decât cea oferită de dispozitivele seriale.
Se poate observa că există dispozitive de tip mixt care combină funcțiile convertoarelor seriale și paralele. În multe cazuri, acestea reprezintă cea mai bună soluție în ceea ce privește îndeplinirea criteriilor de cost și performanță.
Am menționat mai sus că convertoarele analog-digitale pot include module care convertesc semnalele digitale în cele analogice. Există, de asemenea, o categorie separată de dispozitive de tipul corespunzător. Să le studiem caracteristicile.
Convertoare digital-analogic
Dacă utilizatorul are, de exemplu, un televizor pentru un semnal analogic, atunci al luifuncționarea va fi posibilă atunci când este conectată o antenă adecvată. Sau sub rezerva transformării semnalelor originale în analogice, pe care acest televizor le poate recunoaște. Sursa lor poate fi, la rândul său, o antenă digitală. Sau, alternativ, un semnal primit prin Internet.
Prin urmare, dispozitivul în cauză convertește un semnal care conține un cod digital în curent, tensiune sau sarcină, care este transferat către module analogice pentru procesare. Mecanismele specifice ale acestei transformări depind de tipul datelor inițiale. De exemplu, dacă vorbim despre sunet, atunci la intrare este prezentat de obicei în modularea codului de impuls. Dacă fișierul sursă este comprimat, atunci se pot folosi codecuri software speciale pentru a converti semnalele. La rândul său, antena digitală transmite de obicei semnalul pentru procesare prin metode hardware.
Dispozitivele care includ convertoarele în cauză pot fi completate cu module în diverse scopuri. De exemplu, atunci când se asigură redarea unei emisiuni de televiziune, un amplificator de semnal video poate fi utilizat în plus față de acele module care sunt utilizate de convertor. În multe cazuri, este necesar pentru a asigura o calitate în altă a imaginii la conversia unui semnal analogic în digital. De asemenea, se folosește un amplificator de semnal video dacă trebuie să transferați imagini pe o distanță considerabilă.
Televiziunea nu este singura zonă de aplicare activă a dispozitivelor în cauză. Convertizoarele corespunzătoare sunt incluse, de exemplu, în playerele CD,care convertesc, de asemenea, semnalul digital în analog.
Traductoare cu ultrasunete
Următoarea categorie comună de dispozitive este traductorul cu ultrasunete. Se poate observa ca poate fi reprezentat de dispozitive care au cea mai larga gama de aplicatii, precum si principii de functionare. Printre soiurile comune de traductoare ultrasonice se numără o unitate submersibilă, care este concepută pentru a transmite ultrasunetele la o anumită frecvență în apă sau alt mediu lichid. Acest dispozitiv poate fi folosit, de exemplu, pentru a curăța diverse obiecte de contaminanți - ca parte a băilor utilizate pentru curățarea cu ultrasunete.
Există și alte domenii de aplicare ale dispozitivelor luate în considerare. Un traductor cu ultrasunete poate fi folosit pentru a controla integritatea anumitor structuri, conexiuni, pentru a verifica anumite obiecte pentru deteriorări.
Convertoare liniare și de impuls
Având în vedere caracteristicile utilizării convertoarelor, va fi util să acordăm atenție clasificării în funcție de care acestea sunt împărțite în liniare și puls. De fapt, aceste criterii reflectă cele mai importante două principii pentru funcționarea convertoarelor.
Cele care sunt liniare pot funcționa pe principiul circuitelor analogice, în care semnalele convertite se formează într-un ritm lin. Convertorul de impulsuri presupune o reprezentare mai activă a semnalelor atât la ieșire, cât și în timpul procesării lor interne. Cu toate acestea, în cazul în careaceastă operațiune se efectuează numai în etapa internă a procesării semnalului, dispozitivul corespunzător putând genera practic aceiași indicatori ca și în cazul în care se utilizează un convertor liniar. Astfel, conceptul de procesare liniară sau cu impulsuri poate fi luat în considerare numai în contextul principiului de funcționare a componentelor hardware cheie ale unui dispozitiv de tipul corespunzător.
Convertoarele de impulsuri sunt utilizate în principal în cazurile în care se așteaptă ca infrastructura utilizată să proceseze semnale de mare putere. Acest lucru se datorează faptului că eficiența dispozitivelor corespunzătoare în astfel de cazuri este mult mai mare decât atunci când sunt utilizate pentru a procesa semnale de putere mai mică. Un alt factor în alegerea acestor soluții este utilizarea dispozitivelor transformatoare sau condensatoare ca parte a infrastructurii utilizate, cu care convertoarele de impulsuri au compatibilitate optimă.
La rândul său, un convertor liniar este un dispozitiv care este utilizat în cadrul unei infrastructuri în care se realizează procesarea semnalului de putere redusă. Sau dacă este necesar să se reducă zgomotul generat din cauza funcționării convertorului. Este de remarcat faptul că eficiența soluțiilor luate în considerare într-o infrastructură de mare putere nu este cea mai remarcabilă, prin urmare, aceste dispozitive emit cel mai adesea o cantitate mai mare de căldură decât convertoarele de impulsuri. În plus, greutatea și dimensiunile lor sunt, de asemenea, semnificativ mai mari.
Dar, într-un fel sau altul, în practică, funcționarea convertorului după principiul pulsului poate implicaformarea funcţiei sale de transfer într-o formă liniară. Prin urmare, înainte de a implementa dispozitivele de condiționare a semnalului adecvate în infrastructură, structura lor internă ar trebui luată în considerare pentru schema de procesare a semnalului aplicată.
Traductoare de măsurare
O altă categorie comună de soluții sunt traductoarele. Care sunt caracteristicile lor? Un traductor de măsurare este un dispozitiv care poate fi prezentat și într-un număr mare de soiuri. Ceea ce unește aceste dispozitive este capacitatea lor de a măsura și de a transforma anumite cantități.
Este obișnuit să se ia în considerare schema de funcționare a aparatelor de măsură de tipul corespunzător, în care semnalul este procesat în mai multe etape. Mai întâi, convertorul îl primește, apoi îl transformă într-o valoare care poate fi măsurată, apoi o transformă într-o energie utilă. De exemplu, dacă se folosește un traductor de curent de măsurare analogic, atunci energia electrică este transformată în energie mecanică.
Desigur, mecanismele specifice de aplicare a soluțiilor adecvate pot fi prezentate într-o gamă extrem de largă. Utilizarea transformărilor de măsurare în scopuri științifice ca parte a infrastructurii de realizare a experimentelor și cercetării este larg răspândită. Ceea ce unește majoritatea traductoarelor de măsurare este adaptabilitatea lor, în primul rând, de a lucra cu utilizarea caracteristicilor normalizate la procesarea sau transformarea unui semnal. Poate saRețineți că aceste specificații pot să nu fie întotdeauna destinate utilizatorului final al invertorului. Activarea lor în multe cazuri se realizează într-un mod ascuns. O persoană, folosind convertoare de semnal adecvate, primește doar semnalul necesar, adaptat pentru utilizare în diverse scopuri, la ieșire.
Astfel, aceste soluții, de regulă, nu sunt utilizate ca tipuri independente de infrastructură. Ele fac parte din dispozitive mai complexe - de exemplu, sistemele de automatizare a măsurătorilor în producție. Traductoarele de măsurare sunt cel mai adesea clasificate în 2 grupe principale - primare și intermediare. Va fi util să luați în considerare specificul ambelor.
Clasificarea traductoarelor de măsurare: soluții primare și intermediare
Dispozitivele aparținând categoriei primare, de regulă, sunt folosite ca senzori. Adica sunt convertoare asupra carora actioneaza direct una sau alta valoare masurata. Dispozitivele rămase sunt clasificate ca intermediare. Acestea sunt plasate în infrastructura de măsurare imediat după primele și pot fi responsabile pentru un număr mare de operațiuni legate de transformare. Ce operațiuni specifice pot fi efectuate de un convertor de nivel de semnal de tipul corespunzător? Acestea sunt denumite în mod obișnuit ca:
- măsurarea indicatorilor fizici pentru diferite cantități;
- diverse transformări la scară;
- transformarea semnalelor digitale în analogice și invers;
- transformări funcționale.
Rețineți că este similarclasificarea poate fi considerată condiționată. Acest lucru se datorează în primul rând faptului că mai multe traductoare primare pot fi amplasate în același instrument de măsurare. Un alt motiv pentru a considera clasificarea discutată mai sus condiționată este că în diferite tipuri de infrastructură, măsurătorile pot fi efectuate conform unor principii diferite.
Tuburi intensificatoare
Un alt tip de dispozitiv popular în diverse sectoare ale economiei este un tub intensificator de imagine. Acesta, ca și alte tipuri de dispozitive discutate mai sus, poate fi prezentat într-o gamă largă de modele. Convertoarele electron-optice sunt unite printr-un principiu comun de funcționare: implică conversia unui obiect invizibil - de exemplu, iluminat cu infraroșu, ultraviolet sau, de exemplu, cu raze X, în spectrul vizibil.
În acest caz, operația corespunzătoare, de regulă, se realizează în 2 etape. În prima etapă, radiația invizibilă este primită de un fotocatod, după care este transformată în semnale electronice. Care sunt deja la a doua etapă convertite într-o imagine vizibilă și afișate pe ecran. Dacă este un monitor de computer, atunci semnalul poate fi pre-convertit într-un cod digital.
Tuburile intensificatoare sunt soluții care sunt clasificate în mod tradițional în mai multe generații. Dispozitivele legate de primul includ un balon de vid de sticlă. Conține un fotocatod și un anod. Între ele se formează o diferență de potențial. Când aplicați pentruUn convertor de tensiune optim în interiorul acestuia formează o lentilă electronică capabilă să focalizeze fluxurile de electroni.
Traductoarele de a doua generație au module de accelerare a electronilor, ceea ce duce la o luminozitate îmbunătățită a imaginii. Dispozitivele de a treia generație folosesc materiale care permit creșterea sensibilității fotocatodului ca componentă cheie a convertorului electron-optic de peste 3 ori.
Caracteristici ale traductoarelor rezistive
Un alt tip comun de dispozitiv sunt traductoarele rezistive. Luați în considerare caracteristicile lor mai detaliat.
Acești traductoare sunt adaptate pentru a-și schimba propria rezistență electrică sub influența uneia sau alteia mărimi măsurate. De asemenea, pot corecta mișcarea unghiulară și liniară. Cel mai adesea, aceste convertoare sunt incluse în sistemele de automatizare cu senzori de presiune, temperatură, nivel de iluminare și măsurarea intensității diferitelor tipuri de radiații. Principalele avantaje ale traductoarelor rezistive:
- fiabilitate;
- nicio relație între acuratețea măsurătorilor și stabilitatea tensiunii de alimentare.
Există un număr mare de varietati de dispozitive conexe. Printre cei mai populari se numără senzorii de temperatură. Să le studiem caracteristicile.
Senzori de temperatură rezistivi
Aceste convertoare de semnal au componente care sunt sensibile la modificările temperaturii ambientale. Dacă crește, atunci rezistența lor poate crește. Aceste dispozitive se caracterizează în primul rând prin precizie foarte mare. În unele cazuri, ele fac posibilă modificarea temperaturii cu o precizie de aproximativ 0,026 grade Celsius. Aceste dispozitive conțin elemente din platină - în acest caz, coeficientul de rezistență va fi mai mic, sau cupru.
Utilizarea senzorilor rezistivi se caracterizează printr-o serie de nuanțe. Deci, trebuie luat în considerare faptul că valorile mai mari ale curentului de excitație furnizat senzorului cresc sensibilitatea acestuia la temperatură, dar, în același timp, încălzesc elementele convertorului corespunzător. Acest lucru determină în multe cazuri o scădere a preciziei sale. Prin urmare, se recomandă asigurarea unei performanțe optime a curentului de excitație, ținând cont de condițiile specifice de măsurare. Calculul poate lua, de exemplu, conductivitatea termică a mediului în care este utilizat senzorul - aer sau apă. De regulă, indicatorii recomandați pentru curenții de excitație sunt stabiliți de producătorii de senzori de tipul corespunzător. Cu toate acestea, ele pot varia semnificativ în funcție de metalele utilizate în proiectarea dispozitivelor. În plus, atunci când se utilizează senzorii în cauză, este necesar să se țină cont de un astfel de indicator ca valoarea limită pentru curentul de funcționare. De obicei, este determinat și de producător.
Senzorii rezistivi sunt printre cele mai comune tipuri de traductoare în gospodărie. Acest lucru se datorează în mare parte avantajelor tehnologice semnificative ale multora dintre soiurile lor. De exemplu, dacăvorbiți despre termistori - se caracterizează prin sensibilitate ridicată, compactitate, greutate redusă. Tipul adecvat de senzori poate fi utilizat pentru a măsura temperatura aerului în diferite condiții. Producția lor de cele mai multe ori nu implică costuri semnificative. Adevărat, termistorii au și dezavantaje - în primul rând, acesta este un grad ridicat de neliniaritate, drept urmare pot fi utilizați în practică în intervale de temperatură destul de înguste.
Tipul corespunzător de convertoare de semnal (tipurile și scopul lor pot fi determinate pe baza diferitelor criterii de clasificare) sunt utilizate pe scară largă în viața de zi cu zi. De exemplu, este obișnuit să includeți senzori de temperatură care conțin elemente de platină și cupru în compoziția lor:
- infrastructura de incalzire - pentru a masura temperatura lichidului de racire in anumite parti ale echipamentului, precum si in camera incalzita;
- mașini de spălat - pentru a măsura temperatura apei și a o ajusta la diverse programe de spălare;
- călcători - în mod similar pentru a asigura temperatura optimă de călcat într-un anumit mod de funcționare;
- sobe electrice, precum și alte tipuri de echipamente pentru gătit - tot pentru a asigura funcționarea acestora atunci când anumite moduri de utilizator sunt activate.
convertoare reostat
Un alt tip popular de dispozitive rezistive sunt convertoarele reostate. Principiul lor de funcționare se bazează pe măsurarea rezistenței electricea unuia sau altui conductor sub influența deplasării de intrare. În practică, acest traductor include elemente care sunt adaptate să se deplaseze datorită influenței valorii măsurate. Cel mai adesea, dispozitivele în cauză sunt incluse în divizoare de tensiune sau utilizate ca element integral al punților de măsurare.
Dacă vorbim despre avantajele care caracterizează convertoarele reostate, atunci acestea includ:
- niciun efect reactiv asupra componentelor în mișcare;
- eficiență ridicată;
- dimensiuni mici, capacitatea de a utiliza în infrastructura care funcționează atât pe curent continuu, cât și pe curent alternativ.
În același timp, convertoarele rezistive de tipul corespunzător nu sunt întotdeauna fiabile și, în multe cazuri, necesită resurse semnificative din partea întreprinderii pentru a menține funcționalitatea.
