Inom industrin och i vardagen är användningen av olika typer av signalomvandlare vanligt. Dessa enheter kan presenteras i det bredaste utbudet av modifieringar anpassade för att lösa problem inom olika områden av ekonomin. Vilka typer av signalomvandlare kan hänföras till de vanligaste? Vad kan deras verksamhet ha?
Vad är syftet med signalomvandlare?
Signalomvandlare är enheter som verkligen kan presenteras i det bredaste utbudet av lösningar. Denna term är faktiskt en kollektiv och kan syfta på utrustning som används i olika segment av ekonomin och klassificeras enligt helt olika kriterier. Huvudtyperna av signaler som enheterna i fråga kan konvertera är:
- elektriska;
- ljud;
- temperatur;
- teknisk natur.
Beroende på de uppgifter som användaren av signalomvandlaren står inför, kan strukturen hos motsvarande enhet kombinera moduler som behandlar flera olika typer av data. Konvertering kan därför utföras inom ramen för en typ av signal (till exempel från en frekvens till en annan) eller vara en mekanism som involverar översättning mellan olika kategorier av signaler. Till exempel elektrisk till ljud.
De vanligaste enheterna inkluderar en omvandlare av analoga signaler till digitala (och vice versa, om det tillhandahålls av strukturen hos enhetens interna moduler). Tänk på egenskaperna i hans verk.
A/D Converter
Enheten i fråga är utformad för att omvandla vilken analog signal som helst - till exempel representerad av spänningsindikatorer, till digital form (så att man t.ex. kan skriva motsvarande signal till en fil).
Ett av huvudkriterierna för effektiviteten hos enheten i fråga är utdatakapaciteten. Dess värde bestämmer signal-brusförhållandet.
En annan betydelsefull parameter som kännetecknar driftkvaliteten för en sådan enhet som en analog omvandlare är hastigheten för bildning av utsignaler. Bland de enheter som ger optimal prestanda är de som är av parallell typ. De bildar stora signalflöden med hjälp av det antal stift som krävs. Denna funktion av enhetens funktion förutbestämmer i många fall frisättningen av motsvarande omvandlare, kännetecknad av stora dimensioner. Dessutom kan analoga signalomvandlare ha en ganska hög strömförbrukning. Men med tanke på effektivitetenanvändningen av dessa enheter anses deras angivna egenskaper ofta inte vara brister.
Konverteringen av signaler från analoga till digitala parallella enheter går mycket snabbt. För att ge ännu högre hastighet för motsvarande typ av enheter kan du ansluta flera enheter, så att de kan bearbeta signalströmmar i tur och ordning.
Et alternativ till parallella lösningar kan vara signalomvandlare av seriell typ. De tenderar att vara mindre produktiva men mer energieffektiva. Deras användning kan villkoras i de fall det är fråga om att säkerställa överföring av signaler inom en infrastruktur med låg kapacitet, eller i det fall att en högre konverteringshastighet än den som tillhandahålls av seriella enheter inte krävs.
Det kan noteras att det finns enheter av blandad typ som kombinerar funktionerna hos seriella och parallella omvandlare. I många fall är de den bästa lösningen när det gäller att uppfylla kostnads- och prestandakriterier.
Vi noterade ovan att analog-till-digital-omvandlare kan inkludera moduler som konverterar digitala signaler till analoga. Det finns också en separat kategori av enheter av motsvarande typ. Låt oss studera deras egenskaper.
Digital-till-analog-omvandlare
Om användaren har till exempel en TV för en analog signal, då hansdrift kommer att vara möjlig när en lämplig antenn är ansluten. Eller beroende av omvandlingen av de ursprungliga signalerna till analoga, vilket den här TV:n kan känna igen. Deras källa kan i sin tur vara en digital antenn. Eller, alternativt, en signal som tas emot via Internet.
Enheten i fråga omvandlar därför en signal som innehåller en digital kod till ström, spänning eller laddning, som överförs till analoga moduler för bearbetning. Specifika mekanismer för denna transformation beror på typen av initialdata. Till exempel, om vi pratar om ljud, så presenteras det vanligtvis vid ingången i pulskodmodulering. Om källfilen är komprimerad kan speciella programvarucodecs användas för att konvertera signalerna. I sin tur sänder den digitala antennen vanligtvis signalen för bearbetning med hårdvarumetoder.
Enheter som inkluderar de aktuella omvandlarna kan kompletteras med moduler för olika ändamål. Till exempel, när man tillhandahåller uppspelning av en TV-sändning, kan en videosignalförstärkare användas utöver de moduler som används av omvandlaren. I många fall är det nödvändigt för att säkerställa hög bildkvalitet vid konvertering av en analog signal till digital. Dessutom används en videosignalförstärkare om du behöver överföra bilder över ett avstånd.
Tv är inte det enda området för aktiv tillämpning av enheterna i fråga. Motsvarande omvandlare ingår till exempel i CD-spelare,som också konverterar den digitala signalen till analog.
Ultraljudsgivare
Nästa vanliga kategori av enheter är ultraljudsgivaren. Det kan noteras att det kan representeras av enheter som har det bredaste utbudet av applikationer, såväl som driftsprinciper. Bland de vanligaste varianterna av ultraljudsgivare finns en dränkbar enhet, som är utformad för att överföra ultraljud med en viss frekvens till vatten eller annat flytande medium. Den här enheten kan till exempel användas för att rengöra olika föremål från föroreningar - som en del av bad som används för ultraljudsrengöring.
Det finns andra användningsområden för de berörda enheterna. En ultraljudsgivare kan användas för att kontrollera integriteten hos vissa strukturer, anslutningar, för att kontrollera vissa föremål för skador.
Linjär- och pulsomvandlare
Med tanke på funktionerna i användningen av omvandlare, kommer det att vara användbart att vara uppmärksam på klassificeringen enligt vilken de är uppdelade i linjära och pulsade. Faktum är att dessa kriterier återspeglar de två viktigaste principerna för driften av omvandlare.
De som är linjära kan arbeta enligt principen för analoga kretsar, där de konverterade signalerna bildas i en jämn takt. Pulsomvandlaren antar en mer aktiv representation av signaler både vid utgången och under deras interna bearbetning. Men i fall omdenna operation utförs endast i det interna steget av signalbehandling, motsvarande enhet kan generera praktiskt taget samma indikatorer som i fallet när en linjär omvandlare används. Sålunda kan konceptet linjär eller pulsbehandling endast betraktas i sammanhanget med principen för driften av nyckelhårdvarukomponenterna i en enhet av motsvarande typ.
Pulsomvandlare används huvudsakligen i fall där infrastrukturen som används förväntas bearbeta högeffektssignaler. Detta beror på det faktum att effektiviteten hos motsvarande enheter i sådana fall är mycket högre än när de används för att behandla signaler med lägre effekt. En annan faktor vid valet av dessa lösningar är användningen av transformator- eller kondensatorenheter som en del av den använda infrastrukturen, med vilken pulsomvandlarna har optimal kompatibilitet.
I sin tur är en linjär omvandlare en enhet som används inom ramen för en infrastruktur där lågeffektssignalbehandling utförs. Eller om det finns ett behov av att minska det brus som genereras på grund av omvandlarens funktion. Det är värt att notera att effektiviteten hos de lösningar som övervägs i en högeffektsinfrastruktur inte är den mest enastående, därför avger dessa enheter oftast en större mängd värme än pulsomvandlare. Dessutom är deras vikt och dimensioner också betydligt större.
Men, på ett eller annat sätt, i praktiken kan driften av omvandlaren enligt pulsprincipen innebärabildandet av dess överföringsfunktion i linjär form. Innan de lämpliga signalkonditioneringarna implementeras i infrastrukturen bör därför deras interna struktur övervägas för det tillämpade signalbehandlingsschemat.
Mätgivare
En annan vanlig kategori av lösningar är givare. Vilka är deras egenskaper? En mätgivare är en anordning som även kan presenteras i ett stort antal varianter. Det som förenar dessa enheter är deras förmåga att både mäta och omvandla vissa kvantiteter.
Det är vanligt att överväga driftschemat för mätanordningar av motsvarande typ, där signalen bearbetas i flera steg. Först tar omvandlaren emot det, omvandlar det sedan till ett värde som kan mätas och omvandlar det sedan till någon användbar energi. Om till exempel en analog mätströmgivare används, omvandlas elektrisk energi till mekanisk energi.
Naturligtvis kan specifika mekanismer för tillämpningen av lämpliga lösningar presenteras i ett extremt brett spektrum. Användningen av mättransformationer för vetenskapliga ändamål som en del av infrastrukturen för att genomföra experiment och forskning är utbredd. Det som förenar de flesta mätgivare är deras anpassningsförmåga, först och främst, att arbeta med användningen av normaliserade egenskaper vid bearbetning eller transformering av en signal. BurkObservera att dessa specifikationer kanske inte alltid är avsedda för växelriktarens slutanvändare. Deras aktivering utförs i många fall i ett dolt läge. En person som använder lämpliga signalomvandlare får endast den signal som krävs, anpassad för användning i olika syften, vid utgången.
De här lösningarna används som regel inte som oberoende typer av infrastruktur. De är en del av mer komplexa enheter - till exempel mätautomationssystem i produktionen. Mätgivare klassificeras oftast i 2 huvudgrupper - primära och mellanliggande. Det kommer att vara användbart att överväga detaljerna för båda.
Klassificering av mätgivare: primära och mellanliggande lösningar
Enheter som hör till kategorin primära används som regel som sensorer. Det vill säga de är omvandlare som ett eller annat mätvärde verkar direkt på. De återstående enheterna klassificeras som mellanliggande. De placeras i mätinfrastrukturen direkt efter de första och kan ansvara för ett stort antal operationer relaterade till omvandlingen. Vilka specifika operationer kan utföras av en signalnivåomvandlare av motsvarande typ? Dessa kallas vanligtvis:
- mätning av fysiska indikatorer för olika kvantiteter;
- olika skalomvandlingar;
- omvandling av digitala signaler till analoga och vice versa;
- funktionella transformationer.
Observera att en liknandeklassificering kan anses villkorad. Detta beror främst på att flera primära givare kan placeras i samma mätinstrument. Ett annat skäl att betrakta klassificeringen som diskuterats ovan som villkorad är att i olika typer av infrastruktur kan mätningar utföras enligt olika principer.
Förstärkarrör
En annan typ av enhet som är populär inom olika sektorer av ekonomin är ett bildförstärkarrör. Den, liksom andra typer av enheter som diskuterats ovan, kan presenteras i ett brett utbud av design. Elektronoptiska omvandlare förenas av en gemensam funktionsprincip: det innebär omvandling av ett osynligt föremål - till exempel upplyst av infraröd, ultraviolett eller till exempel röntgenstrålar, till det synliga spektrumet.
I detta fall utförs motsvarande operation som regel i 2 steg. I det första steget tas osynlig strålning emot av en fotokatod, varefter den omvandlas till elektroniska signaler. Som redan i andra steget omvandlas till en synlig bild och visas på skärmen. Om det är en datorskärm kan signalen förkonverteras till en digital kod.
Förstärkarrör är lösningar som traditionellt klassificeras i flera generationer. Enheter relaterade till den första inkluderar en vakuumkolv av glas. Den innehåller en fotokatod och en anod. En potentiell skillnad bildas mellan dem. När man ansöker omEn optimal spänningsomvandlare inuti den bildar en elektronisk lins som kan fokusera elektronflöden.
Den andra generationens givare har elektronaccelerationsmoduler, vilket resulterar i förbättrad bildljusstyrka. Den tredje generationens enheter använder material som gör det möjligt att öka fotokatodens känslighet som en nyckelkomponent i den elektronoptiska omvandlaren med mer än 3 gånger.
Funktioner hos resistiva givare
En annan vanlig typ av enhet är resistiva givare. Överväg deras funktioner mer i detalj.
Dessa givare är anpassade för att ändra sitt eget elektriska motstånd under påverkan av en eller annan uppmätt storhet. De kan också korrigera vinklade och linjära rörelser. Oftast ingår dessa omvandlare i automationssystem med sensorer för tryck, temperatur, belysningsnivå och mätning av intensiteten hos olika typer av strålning. Huvudfördelarna med resistiva givare:
- tillförlitlighet;
- inget samband mellan mätnoggrannheten och matningsspänningens stabilitet.
Det finns ett stort antal varianter av relaterade enheter. Bland de mest populära är temperatursensorer. Låt oss studera deras egenskaper.
Resistiva temperatursensorer
Dessa signalomvandlare har komponenter som är känsliga för förändringar i omgivningstemperaturen. Om den stiger, kan deras motstånd öka. Dessa enheter kännetecknas i första hand av mycket hög noggrannhet. I vissa fall gör de det möjligt att ändra temperaturen med en noggrannhet på cirka 0,026 grader Celsius. Dessa enheter innehåller element gjorda av platina - i det här fallet kommer motståndskoefficienten att vara lägre, eller koppar.
Användningen av resistiva sensorer kännetecknas av ett antal nyanser. Så det bör beaktas att högre värden på excitationsströmmen som tillförs sensorn ökar dess temperaturkänslighet, men samtidigt värmer elementen i motsvarande omvandlare. Detta orsakar i många fall en minskning av dess noggrannhet. Därför rekommenderas det att säkerställa optimal exciteringsströmprestanda, med hänsyn till specifika mätförhållanden. Beräkningen kan till exempel ta den termiska konduktiviteten hos mediet där sensorn används - luft eller vatten. Som regel ställs de rekommenderade indikatorerna för excitationsströmmar in av tillverkare av sensorer av motsvarande typ. De kan dock variera avsevärt beroende på vilka metaller som används i utformningen av enheterna. Dessutom, när du använder sensorerna i fråga, är det nödvändigt att ta hänsyn till en sådan indikator som gränsvärdet för driftströmmen. Vanligtvis bestäms det också av tillverkaren.
Resistiva sensorer är bland de vanligaste typerna av givare i hushållet. Detta beror till stor del på de betydande tekniska fördelarna med många av deras sorter. Till exempel omprata om termistorer - de kännetecknas av hög känslighet, kompakthet, låg vikt. Lämplig typ av sensorer kan användas för att mäta lufttemperaturen under olika förhållanden. Deras produktion innebär oftast inte betydande kostnader. Det är sant att termistorer också har nackdelar - för det första är detta en hög grad av olinjäritet, vilket gör att de i praktiken kan användas i ganska smala temperaturintervall.
Motsvarande typ av signalomvandlare (deras typer och syfte kan bestämmas utifrån olika klassificeringskriterier) används ofta i vardagen. Till exempel är det vanligt att inkludera temperatursensorer som innehåller platina- och kopparelement i deras sammansättning:
- värmeinfrastruktur - för att mäta temperaturen på kylvätskan i vissa delar av utrustningen, såväl som i det uppvärmda rummet;
- tvättmaskiner - för att mäta vattentemperaturen och anpassa den till olika tvättprogram;
- strykjärn - på samma sätt för att säkerställa optimal stryktemperatur inom ett visst arbetssätt;
- elektriska spisar, samt annan typ av utrustning för matlagning - även för att säkerställa att de fungerar när vissa användarlägen är aktiverade
Reostatomvandlare
En annan populär typ av resistiva enheter är reostatomvandlare. Deras funktionsprincip är baserad på mätning av elektriskt motståndav en eller annan ledare under påverkan av ingångsförskjutning. I praktiken innehåller denna givare element som är anpassade att röra sig på grund av påverkan av det uppmätta värdet. Oftast ingår enheterna i fråga i spänningsdelare eller används som en integrerad del av mätbryggor.
Om vi talar om fördelarna som kännetecknar reostatomvandlare, så inkluderar dessa:
- ingen reaktiv effekt på rörliga komponenter;
- hög effektivitet;
- små dimensioner, möjlighet att använda i infrastruktur som fungerar på både lik- och växelström.
Samtidigt är resistiva omvandlare av motsvarande typ inte alltid tillförlitliga och kräver i många fall betydande resurser från företaget för att upprätthålla funktionalitet.
